金屬元素及其化合物

金屬元素及其化合物③按在地殼中的儲(chǔ)量和分布情況，分為常見金屬如鐵、銅、鋁、鋅等和稀有金屬如鋯、鉿、鈮、鉭等。3.金屬性質(zhì)概述①物理性質(zhì)⑴狀態(tài)：通常情況下，除汞外，其他金屬都呈固態(tài)。⑵金屬光澤：多數(shù)金屬具有金屬光澤。⑶導(dǎo)電、導(dǎo)熱性：由于金屬晶體中存在自由電子，使金屬易導(dǎo)電、導(dǎo)熱。⑷延展性：可壓成薄片，也可抽成細(xì)絲。⑸熔點(diǎn)及硬度：由金屬晶體中金屬陽(yáng)離子和自由電子的作用決定。熔點(diǎn)最高的是鎢（3413℃），最低的是汞（-39℃

）②化學(xué)通性⑴與非金屬單質(zhì)反應(yīng)a.大多數(shù)金屬都能與大多數(shù)非金屬在常溫或加熱的條件下直接化合形成化合物。例如：第2頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天b.從金屬元素在化合物中的價(jià)態(tài)表現(xiàn)來看，金屬元素總是顯正價(jià)，非金屬元素總是顯負(fù)價(jià)；相同的金屬與不同的非金屬化合時(shí)，金屬元素的化合價(jià)也不盡相同，例如：2MgO22MgO+2MgCl2MgCl2+Δ2Al3Cl22AlCl3+Δ2Al3SAl2S3+Δc.從反應(yīng)條件對(duì)生成物的影響來看，相同的金屬與相同的非金屬化合時(shí)，反應(yīng)條件對(duì)生成物的類型有一定的影響。例如：MgSMgS+Δ2MgCl2MgCl2+Δ+2+22MgI2MgI2+Δ+22Fe3Cl22FeCl3+點(diǎn)燃+3FeSFeS+Δ+22FeI2FeI2+Δ+24NaO22Na2O+2NaO2Na2O2+Δ第3頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天⑵與水反應(yīng)在金屬活動(dòng)性順序中位于氫以前的金屬與水反應(yīng)，生成氫氧化物或金屬氧化物和氫氣。a.K、Ca、Na等金屬和冷水作用，生成可溶性堿和H2。2K2H2O2KOH+H2+↑b.Mg與冷水反應(yīng)慢，與沸水反應(yīng)快；Al與冷水很難反應(yīng)，與沸水能反應(yīng)，生成不溶性堿和H2。Mg2H2OMg(OH)2+H2+↑Δc.Zn、Fe、Sn、Pb和高溫水蒸汽反應(yīng)，生成不溶性氧化物和H2。ZnH2O(g)ZnO+H2+高溫3Fe4H2O(g)Fe3O4+4H2+高溫d.Cu、Hg、Ag、Pt、Au不與水作用。第4頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天KCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAgPtAu常溫能與水反應(yīng)加熱時(shí)能與水反應(yīng)高溫條件下能與水蒸汽反應(yīng)不與水反應(yīng)⑶與酸反應(yīng)在金屬活動(dòng)性順序中位于氫前的金屬與非氧化性酸（如鹽酸、稀硫酸）作用，發(fā)生置換反應(yīng)，生成鹽和氫氣；與氧化性酸（如硝酸、濃硫酸）反應(yīng)不放出氫氣。大多數(shù)金屬在加熱條件下能與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)，如：Cu2H2SO4(濃)CuSO4+SO2+↑Δ2H2O+除個(gè)別金屬如Au、Pt外的幾乎所有金屬在常溫下都能與硝酸反應(yīng)，例如：Cu4HNO3(濃)Cu(NO3)2+2NO2+↑2H2O+3Cu8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+↑Δ4H2O+第5頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天⑷與某些鹽溶液反應(yīng)通常，在金屬活動(dòng)性順序中，排在前面的金屬能將排在后面的金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來，如將鐵放入硫酸銅溶液中：極活潑金屬K、Ca、Na加入鹽溶液時(shí)，金屬先于水反應(yīng)，例如鈉放入硫酸銅溶液中：2Na2H2O2NaOH+H2+↑2NaOHCuSO4Cu(OH)2+Na2SO4+↓較活潑金屬M(fèi)g、Al、Zn等與易水解的強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽溶液之間的反應(yīng)，是水解和置換反應(yīng)同時(shí)存在。例如在氯化銨溶液中撒入鎂粉，由于氯化銨中的NH4+水解，使溶液呈酸性，鎂粉不斷與溶液中的H+反應(yīng)放出氫氣，NH4+水解的平衡右移，氨氣濃度越來越大，最后有刺激性氣味氣體的氨氣放出。反應(yīng)的方程式是：NH4+H2ONH3·H2O+H++Mg2H+Mg2++H2+↑NH4+MgNH3+Mg2++H2+↑↑第6頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.金屬的重要化合物①氧化物舉例常見的堿性氧化物、兩性氧化物、酸性氧化物、過氧化物。過氧化物是金屬陽(yáng)離子與過氧根離子結(jié)合成的化合物。②氫氧化物金屬對(duì)應(yīng)的氫氧化物通常是堿，極少數(shù)為兩性。極活潑金屬的氫氧化物能溶于水，性質(zhì)穩(wěn)定，很難分解，如氫氧化鈉、氫氧化鈣；較活潑金屬與不活潑金屬的氫氧化物，一般都難溶于水，可以在加熱條件下分解生成相應(yīng)價(jià)態(tài)金屬的氧化物和水，如氫氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鐵。金屬對(duì)應(yīng)最高價(jià)氫氧化物的堿性強(qiáng)弱可以作為判斷金屬元素金屬性強(qiáng)弱的一個(gè)重要依據(jù)。③金屬鹽第7頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天5.金屬與酸反應(yīng)定性規(guī)律⑴K→Pb能和非氧化性酸如鹽酸、硫酸等發(fā)生置換反應(yīng)。⑵K→Pb能和氧化性酸如硝酸、濃硫酸等發(fā)生氧化還原反應(yīng)，但不生成氫氣。⑶Al、Fe遇濃硝酸、濃硫酸，在常溫下發(fā)生鈍化。⑷Cu→Ag和氧化性酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，但不生成氫氣。⑸Pt→Au只能和強(qiáng)氧化性混酸（王水）發(fā)生氧化還原反應(yīng)。第8頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.鈉單質(zhì)①物理性質(zhì)銀白色金屬光澤；質(zhì)軟；熔沸點(diǎn)低；密度為0.97g/cm3，比煤油大，比水??；導(dǎo)電導(dǎo)熱性能良好。②化學(xué)性質(zhì)Na原子最外層有1個(gè)電子，在反應(yīng)中鈉極易失去電子變?yōu)殁c離子，所以鈉的化學(xué)性質(zhì)很活潑，具有強(qiáng)還原性。⑴與非金屬反應(yīng)a.與氧氣反應(yīng)常溫下，能與空氣中的氧氣反應(yīng)，使鈉表面變暗。第二節(jié)鈉及其化合物4NaO22Na2O+在空氣或氧氣中加熱，生成淡黃色固體。2NaO2Na2O2+Δ第9頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天b.與硫反應(yīng)(研磨易爆炸)2NaSNa2S+c.與鹵素反應(yīng)2NaCl22NaCl+點(diǎn)燃⑵與水反應(yīng)與水劇烈反應(yīng)，放出氫氣并生成氫氧化鈉，水中加酚酞，溶液呈紅色。2Na2H2O2NaOH+H2+↑實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：浮、熔、游、響、紅提問：上述五字怎么解釋？各體現(xiàn)鈉的什么性質(zhì)？練習(xí)：一定溫度下，向飽和氫氧化鈉溶液中投入一小塊金屬鈉，充分反應(yīng)后恢復(fù)到原來溫度。判斷下列敘述是否合理：NaOH溶液濃度增大，并放出氫氣；溶液中NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變，有氫氣放出；溶液的總質(zhì)量減少，有氫氣放出；鈉浮于液面，到處游動(dòng)，發(fā)出嘶嘶的響聲。第10頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天⑶與酸反應(yīng)鈉與酸反應(yīng)，實(shí)質(zhì)上是與酸電離出的H+反應(yīng)，所以比與水反應(yīng)更劇烈。2Na2HCl2NaCl+H2+↑⑷與某些鹽溶液反應(yīng)鈉與鹽溶液反應(yīng)，實(shí)質(zhì)上是與水反應(yīng)生成的氫氧化鈉與鹽發(fā)生反應(yīng)。寫出鈉和硫酸銅溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式③鈉的保存、制取及用途金屬鈉要保存于煤油中（為什么）實(shí)驗(yàn)室電解熔融氯化鈉制取鈉。寫出化學(xué)方程式：用途：工業(yè)上用鈉做還原劑冶煉金屬，如4NaTiCl4Ti+4NaCl+Na-K合金（液態(tài)）用作原子反應(yīng)堆的導(dǎo)熱劑。用鈉制作高壓鈉燈。第11頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.鈉的氧化物氧化鈉Na2O過氧化鈉Na2O2顏色、狀態(tài)白色固體淡黃色固體物質(zhì)類別離子化合物、堿性氧化物離子化合物、過氧化物電子式化學(xué)鍵類型僅含有離子鍵離子鍵、非極性共價(jià)鍵生成條件常溫下加熱或點(diǎn)燃氧的價(jià)態(tài)氧化還原性轉(zhuǎn)變關(guān)系與水反應(yīng)與CO2反應(yīng)與鹽酸反應(yīng)用途-氧化劑、供氧劑、漂白劑、殺菌劑保存隔絕空氣，密封保存隔絕空氣，遠(yuǎn)離易燃物，密封第12頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天練習(xí)：1.已知a是一種金屬單質(zhì)，b顯淡黃色，其轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示abcdO2CO2CO2H2O各為什么？判斷：c溶液呈堿性；c與澄清石灰水反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀；c與足量鹽酸反應(yīng)放出氣體；c受熱易分解2.有五種溶液分別含有NO3-、HCO3-、SO32-、CO32-、SO42-五種離子中的各一種，向其中加入少量的Na2O2固體后，溶液中離子濃度基本保持不變的是（忽略溶液體積變化）3.下列判斷正確的是可用水來確定某Na2O粉末中是否含有Na2O2可用二氧化碳來確定某Na2O粉末中是否含有Na2O2可用在空氣中加熱的方法除去Na2O中的Na2O2將足量的Na2O和Na2O2分別加到酚酞試液中，最終溶液均為紅色第13頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.鈉的氫氧化物電子式為，屬于離子化合物，形成離子晶體。①物理性質(zhì)俗名燒堿、火堿、苛性鈉，白色固體，易吸水潮解，易溶于水并放熱。不能直接放在托盤上、紙上，應(yīng)置于小燒杯或稱量瓶中稱取。②化學(xué)性質(zhì)常用一元強(qiáng)堿，具有堿的通性。⑴NaOH溶于水后完全電離，能使酸堿指示劑或試紙變色。⑵與酸和酚發(fā)生中和反應(yīng)，如鹽酸、苯酚等。⑶與酸酐發(fā)生反應(yīng)，如SO2、CO2、SiO2、SO3、P2O5等。寫出二氧化碳（少、過）與氫氧化鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式第14頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天⑷與某些金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，如鋁⑸與某些非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，如Cl2、S、Si等。⑹與兩性氧化物、兩性氫氧化物發(fā)生反應(yīng)，如Al2O3、ZnO、氫氧化鋁、氫氧化鋅等。⑺與某些鹽類發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，如含F(xiàn)e3+、Cu2+、NH4+、Ag+、Mg2+、Al3+、Fe2+、Zn2+、HCO3-、HSO3-、HS-、H2PO4-、HPO42-等的鹽。⑻提供堿性環(huán)境發(fā)生有機(jī)反應(yīng)，如鹵代烴的水解反應(yīng)和消去反應(yīng)，酯類的水解反應(yīng)，油脂的皂化反應(yīng)等。③制取a.電解飽和食鹽水2NaCl2H2O2NaOH+H2+↑通電Cl2+↑第15頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天b.由氫氧化鈣和碳酸鈉反應(yīng)制取④保存密封在塑料瓶中，短時(shí)間內(nèi)可保存在玻璃瓶中，但只能用橡皮塞，為什么不能用玻璃塞？4.鈉置于空氣中某同學(xué)將一小塊金屬鈉置于空氣中，觀察到下列現(xiàn)象變灰暗銀白色變白色出現(xiàn)液滴白色固體分析過程，寫出反應(yīng)方程式過氧化鈉置于空氣中首先與那種物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)？為什么第16頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天碳酸鈉碳酸氫鈉俗名純堿、蘇打小蘇打化學(xué)式色態(tài)白色粉末白色細(xì)小晶體溶解性（水）易溶可溶熱穩(wěn)定性加熱不分解加熱可分解與NaOH反應(yīng)不反應(yīng)與澄清石灰水反應(yīng)與CO2反應(yīng)不反應(yīng)與同濃度鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳較慢產(chǎn)生二氧化碳快與CaCl2或BaCl2溶液反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀不反應(yīng)用途玻璃、肥皂、紡織、造紙；洗滌劑發(fā)酵劑、滅火劑、醫(yī)用與酸互滴順序不同，現(xiàn)象不同順序不同，現(xiàn)象相同相互轉(zhuǎn)化工業(yè)制法用NaCl、CO2、NH3、H2O作原料先制備出碳酸氫鈉，再將碳酸氫鈉加熱分解即得碳酸鈉5.常見鈉鹽第17頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.鎂、鋁單質(zhì)①物理性質(zhì)均為銀白色金屬；質(zhì)軟；鎂導(dǎo)電導(dǎo)熱性延展性較好，鋁導(dǎo)電導(dǎo)熱性延展性很好。畫出鎂和鋁的原子結(jié)構(gòu)示意圖②化學(xué)性質(zhì)Mg、Al原子最外層分別有2、3個(gè)電子，在反應(yīng)中易失去最外層電子變?yōu)殛?yáng)離子，表現(xiàn)還原性。鋁原子比鎂原子半徑小，原子核對(duì)最外層電子吸引力大，所以鋁活性不如鎂。鎂和鋁都能與非金屬、酸、某些氧化物等起反應(yīng)，鋁還可以跟強(qiáng)堿溶液反應(yīng)。⑴與非金屬反應(yīng)第三節(jié)鎂鋁及其化合物2MgO22MgO+點(diǎn)燃4Al3O22Al2O3+點(diǎn)燃MgCl2MgCl2+點(diǎn)燃2Al3Cl22AlCl3+點(diǎn)燃MgSMgS+Δ2Al3S2Al2S3+Δ3MgN2Mg3N2+點(diǎn)燃第18頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天在常溫下，鎂和鋁都能與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成一層致密的氧化物薄膜，從而使金屬失去光澤。由于這層氧化物薄膜能阻止金屬的繼續(xù)氧化，所以鎂和鋁都有抗腐蝕性。由于鋁離子和硫離子在水溶液中會(huì)發(fā)生雙水解反應(yīng)，因此通常利用Al和S的化合反應(yīng)制備三硫化二鋁。⑵鋁、鎂與酸反應(yīng)Mg2HClMgCl2+H2+↑2Al6HCl2AlCl3+3H2+↑鎂、鋁跟硝酸、濃硫酸反應(yīng)時(shí)，硝酸中的氮元素、硫酸中的硫元素被還原，不生成氫氣。鋁在冷的濃硝酸或濃硫酸中會(huì)發(fā)生鈍化。⑶鎂、鋁跟某些氧化物反應(yīng)2AlFe2O3Al2O3+Fe+高溫2MgCO22MgO+C+點(diǎn)燃在高溫下，鋁與三氧化二鐵、二氧化錳、三氧化二鉻等氧化物都能發(fā)生反應(yīng)，生成氧化鋁和另一種金屬的單質(zhì)，這樣的化學(xué)反應(yīng)叫做鋁熱反應(yīng)。利用鋁熱反應(yīng)可以冶煉金屬或焊接金屬。第19頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天⑷鎂跟水反應(yīng)Mg2H2OMg(OH)2+H2+↑Δ鎂跟冷水反應(yīng)非常緩慢，鋁跟冷水很難反應(yīng)。⑸鋁跟堿反應(yīng)鋁可跟氫氧化鈉等強(qiáng)堿的水溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。2NaOH2H2O2NaAlO2+3H2+↑Al+3.工業(yè)制備鎂和鋁的化學(xué)反應(yīng)原理⑴電解熔融狀態(tài)的氯化鎂制取鎂⑵電解熔融狀態(tài)的氧化鋁制取鋁MgCl2（熔融）MgCl2+↑通電2Al2O3（熔融）4Al3O2+↑通電氧化鎂比氯化鎂熔點(diǎn)高，故工業(yè)制取鎂用氯化鎂。氯化鋁熔點(diǎn)比氧化鎂低，但氯化鋁是共價(jià)化合物，在熔融狀態(tài)不導(dǎo)電，不能被電解，因此用氧化鋁。在加熱條件下，氧化鋁易與冰晶石形成熔融混合物，降低了氧化鋁的熔化溫度。故制取時(shí)用氧化鋁和冰晶石的熔融混合物。第20頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.鎂和鋁的氧化物①物理性質(zhì)MgO和Al2O3均為白色固體，屬于離子化合物。都難溶于水，熔點(diǎn)高，是很好的耐火材料。天然Al2O3硬度非常大，俗稱剛玉（紅寶石、藍(lán)寶石）。②化學(xué)性質(zhì)都難溶于水，不跟水發(fā)生反應(yīng)。氧化鎂是堿性氧化物，氧化鋁為兩性氧化物。Al2O36HCl2AlCl3+3H2O+Al2O32NaOH2NaAlO2+H2O+③應(yīng)用氧化鋁是冶煉金屬鋁的主要原料，也可以制造耐火坩堝、耐火管和耐高溫實(shí)驗(yàn)儀器。氧化鎂可以用于染料、油漆、玻璃、化學(xué)試劑、醫(yī)藥、食品添加劑以及用作耐火材料。第21頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天練習(xí)：實(shí)驗(yàn)室中，要想使AlCl3溶液中的Al3+全部沉淀出來，應(yīng)選用下列試劑中的石灰水氫氧化鈉溶液硫酸氨水3.鎂和鋁的氫氧化物①氫氧化鎂白色難溶性固體，其水溶液中氫氧根離子濃度很小，可以使酚酞溶液變成淺紅色。Mg(OH)22HClMgCl2+2H2O+H2OMgO+ΔMg(OH)2②氫氧化鋁白色膠狀物質(zhì)，難溶于水，具有吸附性。3H2OAl2O3+Δ2Al(OH)3兩性氧化物，可跟酸、堿反應(yīng)。氫氧化鋁可用作胃酸中和劑。第22頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天練習(xí)：判斷下列除雜方法鎂粉中混有少量鋁粉：加入過量燒堿溶液充分反應(yīng)，過濾、洗滌、干燥用過量氨水除去Fe3+溶液中的少量Al3+氫氧化鋁中混有少量氫氧化鎂：加入足量燒堿溶液，充分反應(yīng)，過濾，向?yàn)V液中通入過量二氧化碳后過濾MgO中混有少量三氧化二鋁：加入足量燒堿溶液，充分反應(yīng)，過濾、洗滌、干燥得到氧化鎂。4.硫酸鋁鉀十二水合硫酸鋁鉀[KAl(SO4)2·H2O],俗稱明礬，是一種無色晶體，易溶于水。硫酸鋁鉀溶于水，發(fā)生水解反應(yīng)，其水溶液顯酸性；水解產(chǎn)生的膠狀的氫氧化鋁吸附力很強(qiáng)，可以吸附水中的雜質(zhì)并形成沉淀，使水澄清。所以明礬常用作凈水劑。練習(xí)：氧化還原在生成、生活中具有廣泛的用途，下列做法涉及到鋁元素的還原性的是：明礬凈化水；用氫氧化鋁治療胃酸過多；用鋁制容器存放濃硫酸；電解熔融氧化鋁制單質(zhì)鋁。第23頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.鐵、銅單質(zhì)①物理性質(zhì)鐵為銀白色，銅為紫紅色；導(dǎo)電導(dǎo)熱、延展性良好。鐵、銅原子結(jié)構(gòu)示意圖②化學(xué)性質(zhì)鐵位于第Ⅷ族，常見化合價(jià)為+2、+3價(jià)。銅常見化合價(jià)為+1、+2價(jià)。鐵的還原性比銅強(qiáng)。⑴與非金屬反應(yīng)第四節(jié)鐵銅及其化合物2Fe3Cl22FeCl3+點(diǎn)燃FeSFeS+Δ2FeI2FeI2+Δ3Fe2O2Fe3O4+點(diǎn)燃第24頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天⑵跟酸反應(yīng)鐵既能被非氧化性酸中的氫離子氧化，又能被氧化性酸中的中心元素氧化，而銅只能被氧化性酸中的中心元素氧化。常溫下，鐵遇到濃硫酸或濃硝酸時(shí)會(huì)鈍化。純凈的鐵在空氣中較耐腐蝕，但常用的鋼鐵器件較容易被腐蝕寫出鐵與鹽酸，鐵、銅與濃硫酸在高溫下，鐵、銅與稀硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式CuCl2CuCl2+點(diǎn)燃2CuSCu2S+Δ2CuO22CuO+Δ第25頁(yè),共29頁(yè)，2024年2月25日，星期天⑶鐵銅跟鹽溶液反應(yīng)寫出鐵與三氯化鐵、銅與三氯化鐵、鐵與陰離子、鐵與鉛離子、銅與汞離子、銅與銀離子反應(yīng)的方程式⑷鐵與水反應(yīng)3Fe4H2O(g)Fe3O4+4H2+高溫③工業(yè)制備Fe2O33CO3CO2+2Fe+高溫Fe3O44CO4CO2+3Fe+高溫CuOCOCO2+Cu+高溫第26頁(yè),共