重要的金屬元素及其化合物

關(guān)于重要的金屬元素及其化合物第一節(jié)金屬元素概述1.了解金屬的通性2.了解合金的概念學(xué)習(xí)目標(biāo)金屬元素概述第2頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)金屬元素概述鑭系La鑭Ce鈰Pr鐠Nd釹Pm钷Sm釤Eu銪Gd釓Tb鋱Dy鏑Ho鈥Er鉺Tm銩Yb鐿Lu镥錒系A(chǔ)c錒Th釷Pa鏷U鈾Np镎Pu钚Am镅*Cm鋦*Bk锫*Cf锎*Es锿*Fm鐨*Md鍆*No锘*Lr鐒*ⅠA01ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA2Li鋰Be鈹3Na鈉Mg

鎂Al鋁ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡB4K鉀Ca鈣Sc鈧Ti鈦V釩Cr鉻Mn錳Fe鐵Co鈷Ni鎳Cu銅Zn鋅Ga鎵Ge鍺5Rb銣Sr鍶Y釔Zr鋯Nb鈮Mo鉬Tc锝Ru釕Rh銠Pd鈀Ag銀Cd鎘In銦Sn錫Sb銻6Cs銫Ba鋇鑭系Hf鉿Ta鉭W鎢Re錸Os鋨Ir銥Pt鉑Au金Hg汞Tl鉈Pb鉛Bi鉍Po釙7Fr鈁Ra鐳錒系Rf*Db*Sg*Bh*Hs*Mt*Uun*Uuu*Uub*金屬元素概述第3頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)金屬元素概述3第一節(jié)金屬元素概述

在已發(fā)現(xiàn)的lOO多種元素中，只有22種非金屬元素(包括6種稀有氣體元素)，其余90多種都是金屬元素，占元素總數(shù)的4/5左右。在元素周期表中，從第ⅢA族的硼元素至第ⅦA的砹元素之間劃一條斜線，則周期表的右下角區(qū)域(氫除外)都是金屬元素。第4頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)金屬元素概述4第一節(jié)金屬元素概述金屬的分類

常見金屬和稀有金屬：

常見金屬如銅、鋁等。鋯、鈮、鉬等自然界存在量較少的金屬叫稀有金屬。重金屬和輕金屬：

密度小于4.5g/cm3的叫輕金屬（如鉀、鈉、鈣、鎂等）；密度大于4.5g/cm3的叫重金屬（如鋅、鉛、鎳等）。黑色金屬和有色金屬：

黑色金屬通常是指鐵、鉻、錳及其合金，主要是鐵碳合金；有色金屬是指除去鐵、鉻、錳之外的所有金屬。第5頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)金屬元素概述5第一節(jié)金屬元素概述

在常溫下，除汞外，其余都是固體。一、金屬的物理性質(zhì)

金屬都具有晶體結(jié)構(gòu)。金屬晶體中包含著中性原子、帶有正電荷的金屬陽離子和從原子上脫落下來的電子。金屬具有很多共同的物理性質(zhì)。

這些電子在晶體中自由地移動，所以叫自由電子。依靠流動的自由電子，使金屬原子和金屬陽離子相互連結(jié)在一起而形成金屬晶體。第6頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)金屬元素概述61.金屬的顏色和光澤

大多數(shù)金屬呈銀白色，少數(shù)金屬呈其他顏色。例如，金呈黃色，銅呈紫紅色。金屬都是不透明的，塊狀或片狀的金屬具有金屬光澤。一、金屬的物理性質(zhì)FePt

在粉末狀態(tài)時，除鎂、鋁等少數(shù)金屬仍保持原有的光澤外，一般金屬都呈黑色或暗灰色。第7頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)金屬元素概述7第一節(jié)金屬元素概述

一般地說，金屬具有不同程度的延展性，可以抽成細(xì)絲，例如，最細(xì)的白金絲直徑不過0.2μm；可以壓成薄片，例如，最薄的金箔，只有0.1μm厚。也有少數(shù)金屬，如銻、鉍、錳等，性質(zhì)較脆，延展性較差。2.金屬的延展性一、金屬的物理性質(zhì)金屬具有不同程度的延展性受外力擠壓第8頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)金屬元素概述8第一節(jié)金屬元素概述一、金屬的物理性質(zhì)

大多數(shù)金屬具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。導(dǎo)電性好的金屬導(dǎo)熱性也好。常見的幾種金屬按照導(dǎo)電和導(dǎo)熱能力由大到小排列如下：

銀、銅、金、鋁、鋅、鐵、鉑、錫、鉛3.金屬的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性

在電場中，金屬晶體中的自由電子由原來的不規(guī)則運動變成定向流動而形成電流，顯示導(dǎo)電性。在金屬受熱時，自由電子通過運動將能量傳遞到整塊金屬。因此導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性都與自由電子的運動有關(guān)。

因為金、銀比較貴重，所以，一般的電線都是用銅和鋁制的。第9頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)金屬元素概述9第一節(jié)金屬元素概述

大多數(shù)金屬密度、硬度較大，熔點較高。但不同金屬差別也較大。幾種金屬的密度、硬度和熔點如下：4.金屬的密度、硬度和熔點一、金屬的物理性質(zhì)金屬鉑金銅鐵鋁備注密度/(g/cm3)

21.4519.38.927.862.70水的密度為1g/cm3硬度4.32.5342.9金剛石的硬度為10熔點/℃1774106210831535660鎢的熔點3370℃第10頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)金屬元素概述10第一節(jié)金屬元素概述

多數(shù)金屬元素在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，較容易失去電子。所以，金屬最主要的共同化學(xué)性質(zhì)是都易失去電子變成金屬陽離子而表現(xiàn)出還原性。由于金屬失去電子的難易程度不同，所以各種金屬還原性的強弱也不同，化學(xué)活動性差別也較大。二、金屬的化學(xué)性質(zhì)金屬性是指金屬原子失去電子形成陽離子的性質(zhì)。第11頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)金屬元素概述11第一節(jié)金屬元素概述二、金屬的化學(xué)性質(zhì)金屬活動性由強到弱的順序為：KCaNaMgAlMnZnCrFeNiSnPb(H)CuHgAgPtAu活動性強的金屬可以置換活動性弱的金屬。

氫以上的金屬稱為活潑金屬，可以和酸反應(yīng)放出氫氣。第12頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)金屬元素概述12第一節(jié)金屬元素概述

合金是由兩種或兩種以上的金屬(或金屬跟非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。例如，生鐵和鋼都是鐵–碳合金。黃銅是銅–鋅合金等。隨著科技的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)中對材料的性能提出更高的要求，純金屬很難滿足這些要求，因此，工業(yè)上使用的金屬材料幾乎都是各種合金。三、合金第13頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)金屬元素概述13第一節(jié)金屬元素概述三、合金

一般來說，除密度以外，合金的性質(zhì)并不是它的各組分性質(zhì)的平均值。合金的熔點低于組成它的主體金屬的熔點。

例如，鋁硅合金(含Si13.5％)的熔點為564℃，比純鋁或硅的熔點都低(硅的熔點是l410℃，鋁的熔點是660℃)。合金的硬度一般比各組分金屬的硬度大。

例如，在銅里加1％的鈹所生成的合金的硬度，比純銅大7倍。第14頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)金屬元素概述14第一節(jié)金屬元素概述

合金的化學(xué)性質(zhì)也與組成它的純金屬有些不同。例如，鐵容易與酸反應(yīng)，如果加入25％左右的鉻和少量的鎳，就不易跟酸反應(yīng)，這種鋼稱為耐酸鋼。三、合金合金的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性比純金屬也低得多。不銹鋼潔具青銅器鋁合金建材紫銅管第15頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)金屬元素概述15幾種重要的合金種類成分性質(zhì)用途青銅Cu80%Sn15%Zn5%硬度比銅大，耐磨性好制造鈾承、齒輪焊錫Sn25%~90%Pb75%~10%熔化時易附著于金屬表面焊接金屬伍德合金B(yǎng)i50%Pb25%Sn12.5%Cd12.5%熔點低（67℃）制保險絲印刷合金Pb83%~88%Sb10%~13%Sn2%~4%凝固時略有膨脹，易熔、堅硬鑄造鉛字第一節(jié)金屬元素概述三、合金第16頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)鈉1第二節(jié)鈉1.了解鈉的物理性質(zhì)2.理解鈉和水的反應(yīng)3.理解碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)4.了解焰色反應(yīng)學(xué)習(xí)目標(biāo)第17頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)鈉2第二節(jié)鈉

元素周期表中的第ⅠA族中，除氫外，其余6種元素鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、銣(Rb)、銫(Cs)、鈁(Fr)都是金屬元素，由于它們的氫氧化物多是易溶于水的強堿，所以稱它們?yōu)閴A金屬。堿金屬元素的原子最外電子層都只有1個電子，在化學(xué)反應(yīng)中很容易失去這個電子而變成+l價的陽離子，因此堿金屬是典型的活潑金屬，是強還原劑。

在堿金屬中，以鈉最常見。第18頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)鈉第二節(jié)鈉3

從實驗可知，金屬鈉很軟，可以用刀切割，新切開的斷面呈銀白色，具有金屬光澤，但很快因氧化而失去金屬光澤。

一、鈉1.鈉的物理性質(zhì)第19頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)鈉4鈉是電和熱的良導(dǎo)體，熔、沸點低，密度小，是輕金屬。一、鈉1.鈉的物理性質(zhì)單質(zhì)顏色狀態(tài)密度(20℃)/（g/cm3）硬度(金剛石=10)熔點/℃沸點/℃導(dǎo)電性(Hg=1)Na銀白色固0.9710.497.988320.8第20頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)鈉5

鈉原子最外電子層上只有1個電子，在化學(xué)反應(yīng)中該電子很容易失去，因此鈉的化學(xué)性質(zhì)非?；顫姟?1)與氧氣的反應(yīng)

新切開的光亮的金屬鈉的斷面很快失去了銀白色光澤，已經(jīng)變暗。這主要是生成了一薄層氧化物。在常溫下，鈉和空氣中的氧氣反應(yīng)。一、鈉2.鈉的化學(xué)性質(zhì)點燃

鈉在空氣中燃燒，燃燒時火焰呈黃色，氧氣充足時生成了過氧化鈉。第21頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)鈉6

可以觀察到，當(dāng)把鈉投入水中時，鈉立刻熔化成小球，浮在水面上并迅速游動，放出氣體，然后逐漸消失。燒杯里滴加了酚酞的溶液由無色變?yōu)榧t色。把收集到的氣體移近火焰，點燃?xì)怏w時，氣體發(fā)出爆鳴聲。(2)與水的反應(yīng)鈉和水的反應(yīng)一、鈉2.鈉的化學(xué)性質(zhì)第22頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)鈉7(2)與水的反應(yīng)

由于鈉在空氣中不穩(wěn)定，容易與氧氣、水發(fā)生反應(yīng)，因此在實驗室通常將它保存在煤油中，以隔絕氧氣和水。使用時絕對不能用手拿。

一、鈉2.鈉的化學(xué)性質(zhì)

鈉作為還原劑，用于冶煉金屬。也應(yīng)用在電光源上。高壓鈉燈發(fā)出的黃光射程遠(yuǎn)，透霧能力強，作路燈時，照度比高壓水銀燈高幾倍。液態(tài)鈉和鉀的合金是原子反應(yīng)堆的導(dǎo)熱劑。第23頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)鈉8第二節(jié)鈉

碳酸鈉(Na2CO3)俗名純堿或蘇打。含結(jié)晶水的碳酸鈉(Na2CO3·10H2O)為白色晶體。碳酸鈉晶體在空氣中很容易風(fēng)化而失去結(jié)晶水，失水以后的碳酸鈉叫無水碳酸鈉，是白色粉末。二、碳酸鈉和碳酸氫鈉碳酸氫鈉(NaHCO3)俗稱小蘇打，是細(xì)小的白色晶體。第24頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)鈉9二、碳酸鈉和碳酸氫鈉碳酸鈉比碳酸氫鈉更易溶于水，碳酸鈉水溶液因水解而呈較強堿性。

碳酸氫鈉的堿性比碳酸鈉弱，其水溶液因水解而呈弱堿性。第二節(jié)鈉第25頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)鈉9二、碳酸鈉和碳酸氫鈉0.1mol/LNaHCO3溶液的pH約等于8.3，使酚酞顯淺紅或幾乎無色。0.05mol/LNa2CO3溶液的pH約等于11.6，使酚酞顯紅色。用此性質(zhì)可以區(qū)分碳酸鈉和碳酸氫鈉。碳酸鈉溶液和酚酞碳酸氫鈉溶液和酚酞蒸餾水和酚酞第二節(jié)鈉第26頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)鈉10二、碳酸鈉和碳酸氫鈉

碳酸鈉和碳酸氫鈉都能與鹽酸反應(yīng)放出二氧化碳?xì)怏w。

碳酸鈉很穩(wěn)定，加熱至熔融也不分解。

碳酸氫鈉不穩(wěn)定，受熱易分解。如何除去固體Na2CO3中混有的少量NaHCO3？答：加熱使NaHCO3分解。第二節(jié)鈉問題第27頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)鈉11

碳酸鈉用途十分廣泛，大量用于玻璃、肥皂、造紙、石油等工業(yè)，也可以用來制造其他鈉的化合物。二、碳酸鈉和碳酸氫鈉

在食品工業(yè)上，碳酸氫鈉是發(fā)酵粉的主要成分之一。醫(yī)藥上碳酸氫鈉是常用藥。第二節(jié)鈉第28頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)鈉12二、碳酸鈉和碳酸氫鈉

碳酸氫鈉在醫(yī)學(xué)臨床上的應(yīng)用

主要用做制酸藥，口服小蘇打片可以用于中和胃酸過多等癥；輸液用于糾正酸中毒(血液pH小于7.35)等。碳酸氫鈉注射液大黃碳酸氫鈉片第二節(jié)鈉第29頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)鈉13三、焰色反應(yīng)

很多金屬及它們的化合物在被灼燒時，都會使火焰呈現(xiàn)特殊的顏色，這在化學(xué)上叫做焰色反應(yīng)。

鈉的焰色反應(yīng)呈黃色，鉀的焰色反應(yīng)呈紫色。很多金屬如鈣、鍶、鋇、銅等及它們的化合物也能發(fā)生焰色反應(yīng)，鈣(磚紅色)鍶(洋紅色)鋇(黃綠色)鉀(紫色)第二節(jié)鈉第30頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)鈉14

利用焰色反應(yīng)所呈現(xiàn)的特殊顏色，可以鑒定金屬或金屬離子的存在。三、焰色反應(yīng)金屬或金屬離子鋰銣鈣鍶鋇銅鉀鈉焰色反應(yīng)的顏色紫紅紫磚紅洋紅黃綠綠紫黃

還可以制造各種焰火。節(jié)日燃放的五光十色的焰火中，就含有某些金屬或它們的化合物，不同金屬的焰色反應(yīng)使夜空呈現(xiàn)出各種艷麗的色彩。幾種金屬或金屬離子焰色反應(yīng)的顏色焰色反應(yīng)第二節(jié)鈉第31頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)鈉15第32頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)鋁1第三節(jié)鋁1.了解鋁的物理性質(zhì)和用途2.理解鋁的性質(zhì)3.理解氫氧化鋁的兩性學(xué)習(xí)目標(biāo)第33頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)鋁2

元素周期表中的第ⅢA族包括硼(B)、鋁(A1)、鎵(Ga)、銦(In)、鉈(T1)5種元素，又叫硼族元素。硼族元素的原子最外電子層都有3個電子，在化學(xué)反應(yīng)中容易失去而形成+3價的陽離子。和堿金屬、堿土金屬(第ⅡA族)相比，失電子趨勢比較小，因此，硼族元素的金屬性比較弱。其中硼是非金屬元素。

在硼族元素中，重點學(xué)習(xí)鋁及其化合物的一些知識。第三節(jié)鋁第34頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)鋁3一、鋁的物理性質(zhì)和用途

鋁在自然界以化合態(tài)的形式存在。礬土(A12O3·3H2O)冰晶石(Na3AlF6)明礬石[KAl(SO4)2·A12O3·3H2O]主要的鋁礦石：在地殼中，鋁的含量居第三位，僅次于氧和硅。第35頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)鋁4

一、鋁的物理性質(zhì)和用途鋁還可以跟許多元素形成合金。因鋁合金質(zhì)輕而堅韌，它們在汽車、飛機、火箭等制造業(yè)以及日常生活中具有廣泛的用途。

鋁是銀白色的輕金屬，密度為2.7g/cm3，熔點為660℃。延展性好，可以抽成細(xì)絲，也可壓成薄片成為鋁箔，用來包裝膠卷、糖果等。鋁在粉末狀態(tài)仍能保持原有金屬光澤，并有一定的耐腐蝕能力，因而可用鋁粉與某些油漆混合制成銀白色的防銹油漆。鋁的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性強，在工業(yè)上常用鋁代替鋼作導(dǎo)線、熱交換器和散熱材料等。第36頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)鋁5

鋁的最外電子層上有3個電子，在化學(xué)反應(yīng)中很容易失去而形成+3價的陽離子，因此，鋁具有較強的還原性。在化學(xué)反應(yīng)中，常用作還原劑。

鋁的這種性質(zhì)在軍事上被用于制造照明彈或燃燒彈，鋁除能與氧氣反應(yīng)外，還能跟其他非金屬如硫、鹵素等直接化合。二、鋁的化學(xué)性質(zhì)

鋁在氧氣中能劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，并冒白煙。1．與非金屬反應(yīng)點燃第37頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)鋁61．與非金屬反應(yīng)

在常溫下，鋁也容易被空氣中的氧氣氧化，但由于在鋁表面生成一層致密而堅固的氧化鋁薄膜。阻止了內(nèi)部的鋁繼續(xù)氧化，因此鋁制品具有一定的抗腐蝕能力。二、鋁的化學(xué)性質(zhì)第38頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)鋁7

通常把用鋁從金屬氧化物中置換金屬的方法稱為鋁熱法。工業(yè)上常用鋁熱法冶煉難熔的金屬、焊接鋼軌等。2.與金屬氧化物的反應(yīng)

鋁和某些金屬氧化物反應(yīng)時，放出的熱量。足以把還原出來的金屬熔化。如：二、鋁的化學(xué)性質(zhì)第39頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)鋁83.與酸的反應(yīng)鋁既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)。4.與堿的反應(yīng)二、鋁的化學(xué)性質(zhì)思考：鋁制餐具能否用來長時間盛裝酸性或堿性食物？鋁的兩性第40頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)鋁9三、鋁的重要化臺物1.氧化鋁

人工高溫?zé)Y(jié)的氧化鋁稱為人造剛玉。人造紅寶石的單晶用作激光材料。通常所說的藍(lán)寶石和紅寶石是混有少量不同氧化物雜質(zhì)的剛玉，它們不但可用作裝飾品，而且還可用作精密儀器和手表的軸承。自然界存在晶體氧化鋁，硬度僅次于金剛石，稱為剛玉。第三節(jié)鋁氧化鋁(A12O3)是白色粉末，熔點為2050℃，不溶于水。第41頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)鋁10三、鋁的重要化臺物1.氧化鋁新制備的氧化鋁能與酸或堿反應(yīng)。因此，氧化鋁是兩性氧化物。第42頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)鋁11三、鋁的重要化臺物2.氫氧化鋁

溶液中，新生成的氫氧化鋁是白色難溶的膠狀物質(zhì)，它能凝聚水中的懸浮物，又有吸附色素的性能。氫氧化鋁是白色粉末。

氫氧化鋁凝膠在醫(yī)藥上還是一種良好的抗酸藥，用于中和胃酸等。在實驗室里通常用鋁鹽溶液跟氨水反應(yīng)制取氫氧化鋁。第43頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)鋁12三、鋁的重要化臺物2.氫氧化鋁

氫氧化鋁既能跟酸反應(yīng)，又能跟強堿反應(yīng)，是典型的兩性氫氧化物。氫氧化鋁的兩性第44頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)鋁133.明礬

水解所產(chǎn)生的Al(OH)3膠體具有很強的吸附能力，可以吸附水里懸浮的雜質(zhì)，并沉淀析出，使水澄清。因此，明礬是一種較好的凈水劑。明礬是復(fù)鹽?；瘜W(xué)名：十二水硫酸鋁鉀化學(xué)式：KAl(SO4)2·12H2O其電離出的Al3+跟水發(fā)生水解反應(yīng)。明礬是無色晶體，易溶于水，在水溶液中完全電離：知識拓展——硬水的軟化第三節(jié)鋁第45頁,共101頁，2024年2月25日，星期天硬水軟化1知識拓展——硬水的軟化工業(yè)上把溶有多量鈣鹽、鎂鹽的水叫做硬水；把含有較少量或不含Ca2+和Mg2+的水叫做軟水。

硬水對工業(yè)生產(chǎn)的危害很大。例如，如果以硬水作為鍋爐用水，則水中的鈣、鎂的酸式碳酸鹽受熱時轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓猁}沉淀，形成水垢。水垢的形成不僅阻礙傳熱、多耗燃料，并且容易造成鍋爐局部過熱損壞，甚至發(fā)生爆炸。

含有鈣、鎂的酸式碳酸鹽的硬水叫暫時硬水。在加熱煮沸時會生成沉淀。含有鈣、鎂的硫酸鹽和氯化物的硬水叫永久硬水。第46頁,共101頁，2024年2月25日，星期天硬水軟化2

采取一定的方法減少硬水中鈣鹽和鎂鹽的過程，稱為硬水的軟化。硬水軟化常用的方法有以下幾種：1.藥劑軟化法

藥劑軟化法是在水里加入適當(dāng)?shù)乃巹┦谷芙庠谒锏拟}鹽和鎂鹽轉(zhuǎn)化為沉淀析出，以達(dá)到軟化水的目的。

例如，石灰純堿法是將消石灰(氫氧化鈣)和純堿(碳酸鈉)的混和物加入欲軟化的硬水中。知識拓展——硬水的軟化第47頁,共101頁，2024年2月25日，星期天硬水軟化32.離子交換法

陽離子交換樹脂可以用自身的陽離子與硬水中的Ca2+和Mg2+等陽離子交換，使硬水中的Ca2+和Mg2+留在陽離子交換樹脂上而從硬水中除去。不同陽離子交換樹脂自身的陽離子可以不同，例如，氫離子或者鈉離子。陰離子交換樹脂的作用原理和陽離子交換樹脂相似。

離子交換樹脂在使用一段時間后會失效，處理后可以使樹脂再生，重新使用。現(xiàn)在工業(yè)上多采用離子交換樹脂來軟化硬水。

離子交換樹脂有兩種類型：陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂。知識拓展——硬水的軟化第48頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)鐵1第四節(jié)鐵1.了解鐵的物理性質(zhì)2.了解鐵的化學(xué)性質(zhì)3.了解鐵的氧化物4.理解鐵鹽和亞鐵鹽的相互轉(zhuǎn)化5.了解鐵離子的檢驗學(xué)習(xí)目標(biāo)第49頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)鐵2

前面學(xué)習(xí)的幾種金屬元素，都是元素周期表中的主族元素。本節(jié)將要學(xué)習(xí)的鐵元素位于元素周期表的第Ⅷ族，是一種重要的過渡元素。

過渡元素一般來說，密度大，硬度大，熔點高，有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能。第四節(jié)鐵第50頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)鐵3一、鐵的性質(zhì)1．鐵的物理性質(zhì)鐵能被磁鐵吸引，具有鐵磁性，是制造發(fā)電機和電動機必不可少的材料。有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。純鐵是具有銀白色金屬光澤的金屬，密度為7.86g/cm3，熔點l535℃。第51頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)鐵4

鐵原子的最外電子層上有2個電子，在化學(xué)反應(yīng)中容易失去而成為+2價的陽離子。鐵在化學(xué)反應(yīng)中還能再失去次外層上的一個電子而成為+3價的陽離子。所以，鐵在化合物中通常顯+2價或+3價。一、鐵的性質(zhì)2.鐵的化學(xué)性質(zhì)第52頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)鐵52.鐵的化學(xué)性質(zhì)(1)與非金屬的反應(yīng)

在常溫下，鐵在干燥的空氣里與氧、硫、氯等典型的非金屬不起顯著的反應(yīng)，因此，工業(yè)上可用鋼瓶貯存干燥的氯氣和氧氣。但在高溫下，鐵能和氧、硫、氯等非金屬反應(yīng)：高溫高溫高溫

硫的非金屬性較弱，因此只能使鐵形成+2價。第53頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)鐵6(2)與水的反應(yīng)

在常溫下，鐵與水不起反應(yīng)，但在潮濕空氣中，鐵在水、氧氣、二氧化碳等的共同作用下，易氧化而生銹，鐵銹的主要成分是Fe2O3，結(jié)構(gòu)疏松，因此不能阻止內(nèi)部鐵繼續(xù)生銹。紅熱的鐵跟水蒸氣起反應(yīng)，生成四氧化三鐵和氫氣。2.鐵的化學(xué)性質(zhì)第54頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)鐵7

鐵能將活動性順序中在鐵之后的金屬從其鹽溶液中置換出來。2.鐵的化學(xué)性質(zhì)(3)與酸的反應(yīng)鐵能與鹽酸、稀硫酸發(fā)生置換反應(yīng)(4)與鹽溶液的反應(yīng)第55頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)鐵8二、鐵的重要化臺物1.氧化物和氫氧化物(1)鐵的氧化物

氧化亞鐵(FeO)是一種黑色粉末，它不穩(wěn)定，在空氣中加熱，即迅速被氧化成四氧化三鐵。

氧化鐵(Fe2O3)是一種紅棕色粉末，俗稱鐵紅，它可用作油漆的顏料等。

四氧化三鐵(Fe3O4)是具有磁性的黑色晶體，俗稱磁性氧化鐵。它是一種復(fù)雜的化合物，常用作顏料和擦光劑等。特制的磁性氧化鐵可以制造錄音磁帶和電訊器材。第56頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)鐵9二、鐵的重要化臺物1.氧化物和氫氧化物(1)鐵的氧化物

鐵的氧化物都不溶于水，也不能跟水起反應(yīng)。

氧化亞鐵和氧化鐵都能跟酸起反應(yīng)，分別生成亞鐵鹽和鐵鹽。第57頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)鐵10二、鐵的重要化臺物1.氧化物和氫氧化物(2)鐵的氫氧化物

鐵的氫氧化物有氫氧化亞鐵和氫氧化鐵兩種，這兩種氫氧化物都可用相應(yīng)的可溶性鐵鹽和堿溶液起反應(yīng)制得。氫氧化亞鐵Fe(OH)2氫氧化鐵Fe(OH)3氫氧化亞鐵和氫氧化鐵都是不溶性堿。

新生成的氫氧化亞鐵是白色絮狀沉淀，在空氣里不穩(wěn)定，能被氧化成紅褐色的氫氧化鐵。在氧化過程中，顏色由白變?yōu)榛揖G，最終變?yōu)榧t褐色。第58頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)鐵11二、鐵的重要化臺物1.氧化物和氫氧化物(2)鐵的氫氧化物

它們能與酸反應(yīng)，分別生成亞鐵鹽和鐵鹽。氫氧化鐵受熱不穩(wěn)定，易分解。2△第59頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)鐵12二、鐵的重要化臺物2.鐵鹽和亞鐵鹽(1)硫酸亞鐵

鐵的鹽有亞鐵鹽(即二價鐵鹽)和鐵鹽(即三價鐵鹽)兩種，常見的亞鐵鹽和鐵鹽有硫酸亞鐵和氯化鐵。綠礬在潮濕的空氣中能逐漸被氧化而變成黃棕色的堿式硫酸鐵，因此綠礬需保存在密閉容器內(nèi)。硫酸亞鐵晶體(FeSO4·7H2O)含有7分子結(jié)晶水，是淡綠色晶體，又稱綠礬，易溶于水。硫酸亞鐵溶液容易氧化變質(zhì)，不宜長久保存，配制溶液時可以加入適量稀硫酸使溶液呈酸性，同時加入鐵釘，阻止其氧化。第60頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)鐵13二、鐵的重要化臺物2.鐵鹽和亞鐵鹽(1)硫酸亞鐵綠礬在農(nóng)業(yè)上用作殺菌劑，它也是一種微量元素肥料，可防治小麥黑穗病和條紋病等，植物缺鐵時葉子發(fā)黃；在醫(yī)藥上作內(nèi)服藥，用于治療缺鐵性貧血；工業(yè)上用于制造藍(lán)黑墨水和媒染劑，也可用于木材防腐。第61頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)鐵14二、鐵的重要化臺物2.鐵鹽和亞鐵鹽(2)氯化鐵氯化鐵在醫(yī)藥上用作止血劑。

配制氯化鐵溶液時，可以加入少量鹽酸，抑制水解反應(yīng)發(fā)生。此時溶液呈黃色。氯化鐵易溶于水。在水溶液中因Fe3+易水解使溶液呈紅棕色。氯化鐵(FeCl3)是棕黃色固體，吸濕性很強。第62頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)鐵15二、鐵的重要化臺物2.鐵鹽和亞鐵鹽(2)氯化鐵例如，氯化亞鐵溶液遇到氯水時生成氯化鐵：例如，氯化鐵溶液中加入鐵粉時，生成氯化亞鐵：三價鐵在還原劑的作用下，會被還原成二價鐵的化合物。二價鐵在較強的氧化劑的作用下，會被氧化成三價鐵的化合物。第63頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)鐵16三、Fe3+的檢驗Fe3+遇到KSCN溶液變成紅色，F(xiàn)e2+遇到KSCN溶液不顯紅色，利用這一反應(yīng)可以檢驗Fe3+的存在。知識拓展——人體中的微量元素Fe3+的檢驗第64頁,共101頁，2024年2月25日，星期天人體微量元素1知識拓展——人體中的微量元素

微量元素通常是指人體內(nèi)含量不足0.01%的元素，已經(jīng)被公認(rèn)的必需微量元素有鐵、銅、鋅、錳、鈷、碘、硒、氟、硅、釩、鎳等。

人體中的微量元素主要由膳食供給，微量元素的缺乏、過?；虮壤划?dāng)都可能對健康不利，甚至發(fā)病。

常量元素通常是指人體內(nèi)含量在0.01%以上的元素，人體必需常量元素有鈣、鎂、鉀、鈉、磷、氯、硫等。鉛、汞、鎘等是對人體有害的元素。第65頁,共101頁，2024年2月25日，星期天人體微量元素2名稱生理功能缺乏后的主要癥狀食物來源Fe參與血紅蛋白對氧的轉(zhuǎn)運、交換和組織呼吸作用缺鐵性貧血動物血、肝、蛋黃、豆類I甲狀腺激素的重要成分，該激素有調(diào)節(jié)人體熱能、蛋白質(zhì)、脂肪代謝的功能，促進(jìn)生長發(fā)育作用影響兒童生長發(fā)育，智力障礙，“大脖子病”海帶、紫菜等海產(chǎn)品，加碘鹽Zn

多種酶的組成成分，對蛋白質(zhì)、脂肪、糖的代謝有重要作用。參與唾液組成，因此與味覺有關(guān)影響兒童生長發(fā)育，味覺異常，免疫力下降鮮蝦、牛肉、羊肉、乳制品、蛋黃一些微量元素的生理功能、缺乏后的主要癥狀、食物來源列表如下：知識拓展——人體中的微量元素第66頁,共101頁，2024年2月25日，星期天人體微量元素3名稱生理功能缺乏后的主要癥狀食物來源Cu

多種酶的成分，促進(jìn)結(jié)締組織形成的骨骼發(fā)育正常，維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)的健康貧血，生長遲緩，情緒易激動谷類、豆類、堅果、肉類、海產(chǎn)品Co維生素B12的組成成分，但人體自身不能直接用鈷來合成維生素B12貧血含維生素B12的食物F

牙齒和骨骼的成分，可預(yù)防齲齒和老年人的骨質(zhì)疏松癥攝入量過多可引起斑牙癥食物中較少，主要通過飲水一些微量元素的生理功能、缺乏后的主要癥狀、食物來源列表如下：知識拓展——人體中的微量元素第67頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)原電池1第五節(jié)原電池1.了解原電池的工作原理2.了解金屬的腐蝕和防護(hù)3.了解化學(xué)電源與新型電池學(xué)習(xí)目標(biāo)第68頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)原電池2把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置叫做原電池。

研究表明，化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化。一、原電池原理

在一般化學(xué)反應(yīng)里，這種能量變化常表現(xiàn)為放熱或吸熱現(xiàn)象，有的化學(xué)反應(yīng)還表現(xiàn)出發(fā)光等等?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)化學(xué)能是怎樣直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿?。第五?jié)原電池第69頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)原電池3

已經(jīng)學(xué)過，鋅片放入稀硫酸溶液中時，有氫氣放出。一、原電池原理

上述反應(yīng)中鋅將電子直接轉(zhuǎn)移給氫離子而發(fā)生氧化還原反應(yīng)。反應(yīng)中的化學(xué)能以熱量方式釋放。

能否將上述氧化還原反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苣?？第五?jié)原電池第70頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)原電池4

將銅片和鋅片以導(dǎo)線連接一同浸入稀硫酸中。接上電流表。ZnCu一、原電池原理鋅片上：

在鋅電極，鋅原子失去電子，成為鋅離子。這些自由電子可以通過導(dǎo)線到達(dá)銅電極。稀硫酸Zn2+e–第五節(jié)原電池第71頁,共101頁，2024年2月25日，星期天ZnCu第五節(jié)原電池5

一、原電池原理H+H2e–Zn2+e–銅片上：

在銅電極，氫離子得到電子，放出氫氣。

鋅電極不斷向銅電極輸送電子。第五節(jié)原電池第72頁,共101頁，2024年2月25日，星期天ZnCu第五節(jié)原電池6

一、原電池原理

導(dǎo)體中，電子從鋅電極流向銅電極。e–e–e–

電荷的定向流動形成電流。鋅電極是負(fù)極，銅電極是正極，電流從銅電極(正極)流向鋅電極(負(fù)極)。電流

溶液中，Zn不斷失去電子成為Zn2+從鋅片進(jìn)入溶液，H+不斷從溶液來到銅片得到電子成為H2并放出。H+H2e–Zn2+e–第五節(jié)原電池第73頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)原電池7

一、原電池原理ZnCue–e–e–H+H2e–Zn2+e–像這種把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置叫做原電池。電流銅片：鋅片：是氧化反應(yīng)是還原反應(yīng)電池總反應(yīng)：原電池工作原理第五節(jié)原電池第74頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)原電池8

銅鋅硫酸原電池是在1789年由意大利物理學(xué)家伏特發(fā)明的，為了紀(jì)念他，稱這種電池為伏特電池。人們利用原電池原理制成了多種電池，如干電池、蓄電池、銀–鋅電池以及供人造地球衛(wèi)星、宇宙火箭、空間電視轉(zhuǎn)播站使用的高能電池等等。一、原電池原理

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，新型的電池將不斷涌現(xiàn)。電池在日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科技等方面用途非常廣泛。

第五節(jié)原電池第75頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)原電池9一、原電池原理蓄電池鎳氫電池鋰電池第五節(jié)原電池第76頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)原電池10二、金屬的腐蝕與防護(hù)

1．金屬的腐蝕

金屬腐蝕是指金屬或合金跟周圍接觸到的氣體或液體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。根據(jù)其腐蝕機理的不同，金屬的腐蝕可分為電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕。

鋼鐵及其制品在干燥的空氣里長時間不易腐蝕，但在潮濕的空氣里卻很快被腐蝕，這是什么原因呢?第五節(jié)原電池第77頁,共101頁，2024年2月25日，星期天FeCCCC鋼鐵的主要成分是鐵，另外還有碳等雜質(zhì)。第五節(jié)原電池11二、金屬的腐蝕與防護(hù)

1．金屬的腐蝕水膜

在潮濕空氣中，鋼鐵表面會吸附水蒸氣并溶解空氣中的CO2、

SO2和O2等氣體，在鋼鐵表面形成一層電解質(zhì)溶液的薄膜。鋼鐵表面好像被浸在一種電解質(zhì)溶液里，形成了無數(shù)微小的原電池。FeC電解質(zhì)溶液微電池原理示意圖第78頁,共101頁，2024年2月25日，星期天FeCCCC第五節(jié)原電池12二、金屬的腐蝕與防護(hù)

1．金屬的腐蝕水膜（電解質(zhì)溶液）氫氣

在微電池中，鐵更易失去電子，所以鐵為負(fù)極，失去電子而被氧化。

碳是正極，正極反應(yīng)較復(fù)雜。

生成的Fe2+與水膜中OH–結(jié)合成Fe(OH)2，F(xiàn)e(OH)2被氧氣進(jìn)一步氧化成Fe(OH)3

，再脫水生成鐵銹（主要成分是Fe2O3）。第79頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)原電池13二、金屬的腐蝕與防護(hù)

1．金屬的腐蝕鋼鐵在潮濕的空氣里發(fā)生的腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕。

不純金屬或合金在電解質(zhì)溶液中通過原電池反應(yīng)而發(fā)生的腐蝕稱為電化學(xué)腐蝕。

例如，化工廠里的氯氣與鐵或其他金屬直接反應(yīng)而發(fā)生的腐蝕，就屬于化學(xué)腐蝕。

另一種常見的金屬腐蝕是化學(xué)腐蝕，金屬與接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕，叫化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕只發(fā)生在金屬表面。電化學(xué)腐蝕原理第80頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)原電池14

金屬腐蝕的現(xiàn)象非常普遍，像金屬制成的日用品、機器零件、儀器儀表、海輪的船殼等若保養(yǎng)不好，就會腐蝕。其腐蝕的程度決定于金屬本身的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)以及周圍介質(zhì)的成分。二、金屬的腐蝕與防護(hù)

1．金屬的腐蝕

在一般情況下，這兩種腐蝕往往同時發(fā)生，只是電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕普遍得多，腐蝕的速度也快得多，破壞性也更大。第81頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)原電池15二、金屬的腐蝕與防護(hù)

1．金屬的腐蝕金屬在潮濕空氣中比在干燥空氣中更容易腐蝕。埋在地下的鐵管比在地面上的容易損壞。介質(zhì)的酸性愈強，金屬腐蝕得愈快。

金屬被腐蝕后，其外形、色澤以及機械性能都將發(fā)生變化，致使機器設(shè)備、儀器儀表的精密度和靈敏度大大降低，甚至不能繼續(xù)使用。第82頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)原電池16

在金屬中加入其他金屬成分制成合金，可改善金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增強其抗腐蝕的能力。例如，不銹鋼，就是在鋼里加鉻、鎳等而制成的。二、金屬的腐蝕與防護(hù)2.金屬的防護(hù)(1)改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)第83頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)原電池17

在金屬表面涂上一層保護(hù)層，將金屬與周圍介質(zhì)隔絕開來。如在金屬表面涂一層油漆、瀝青、塑料、橡膠、搪瓷等非金屬材料；或用不易被腐蝕的金屬、合金作為保護(hù)層，如鍍鋅鐵皮(白鐵皮)和鍍錫鐵皮(馬口鐵)上的鋅和錫。二、金屬的腐蝕與防護(hù)2.金屬的防護(hù)(2)在金屬表面覆蓋保護(hù)層第84頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)原電池18根據(jù)原電池的化學(xué)原理來進(jìn)行金屬的防護(hù)。二、金屬的腐蝕與防護(hù)2.金屬的防護(hù)(3)電化學(xué)保護(hù)法

此外，還可使用緩蝕劑來減緩金屬腐蝕的速度。

例如，在輪船的尾部和在船殼的水線以下部分，裝上一定數(shù)量的鋅塊，來防止船殼等的腐蝕，在鋼閘、鍋爐、地下管道等地方貼鋅片，都是這種方法的運用。電化學(xué)保護(hù)第85頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)原電池19三、化學(xué)電源與新型電池

借助于氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，叫化學(xué)電源?；瘜W(xué)電源可分為干電池、蓄電池、燃料電池等。1.干電池

干電池是原電池的一種。前面提到的原電池是一種濕電池，攜帶和使用都很不方便，而干電池采用糊狀的電解質(zhì)溶液，使電池的體積縮小，攜帶和使用都很方便。第86頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)原電池20三、化學(xué)電源與新型電池1.干電池

干電池有許多品種，如鋅–錳干電池、鋅–汞干電池、鎂–錳干電池等。這里只介紹鋅–錳干電池。

鋅–錳干電池的外殼鋅筒既是負(fù)極，又是容器，用涂有二氧化錳的碳捧插在圓筒中央作為正極，筒內(nèi)裝有NH4Cl、ZnCl2與淀粉制成的糊狀混合物作為電解質(zhì)溶液，并用多孔紙包好，使之與鋅片隔開。為了避免水的蒸發(fā)，干電池用蠟封好。干電池的結(jié)構(gòu)和工作原理第87頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)原電池21三、化學(xué)電源與新型電池1.干電池

正極產(chǎn)生的氨氣和氫氣，會附著在碳棒上，阻礙銨離子繼續(xù)在正極上獲得電子。MnO2和ZnCl2的作用是分別和氫氣、氨氣反應(yīng)。避免氣體在電極生成。因此，干電池的正極上不會因吸附氣泡而使反應(yīng)終止。干電池在使用時的電極反應(yīng)為：負(fù)極(鋅)：正極(碳)：第88頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)原電池22

干電池在放電時，電解液和二氧化錳會逐漸消耗而導(dǎo)致失效。失效的廢干電池?zé)o法恢復(fù)使用。因此，干電池是一次性電池。

干電池的電動勢約為1.5V，可用于電筒、電鈴、收音機等。三、化學(xué)電源與新型電池1.干電池第89頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)原電池23

隨著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，電池的種類、性能也有了很大的發(fā)展。特別是近幾十年來，各國研制開發(fā)了種類繁多的高能量新型電池，如供導(dǎo)彈用的銀—鋅蓄電池，供各種電子器材用的鋰電池，供人造衛(wèi)星用的鎘—鎳電池、燃料電池等。這里只簡單介紹鋰電池和燃料電池。

三、化學(xué)電源與新型電池2.新型化學(xué)電源簡介第90頁,共101頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)原電池24三、化學(xué)電源與新型電池2.新型化學(xué)電源簡介(1)鋰電池

鋰