高中化學(xué)金屬單質(zhì)及其化合物知識歸納蘇教版必修一

1、四、金屬的質(zhì) 及其化合您第四部分金屬單質(zhì)及其化合物知識歸納、鈉及其化合物、鎂及其化合物、鋁及其化合物4、鐵、銅及其化合物一、鈉及其化合物1、鈉(1)鈉的物理性質(zhì)：鈉是銀白色金屬，密度小(0.97g/cm 3),熔點低(97 C),硬度小，質(zhì)軟,可用刀切割。鈉通常保存在煤油中。是電和熱的良導(dǎo)體。(2)鈉的化學(xué)性質(zhì)：從原子結(jié)構(gòu)可知鈉是活潑的金屬單質(zhì)。1 - 一一 一 一鈉與非金屬單質(zhì)反應(yīng)：常溫：4Na + O2 = 2Na 2O,加熱：2Na + O2=NaO;2Na + Cl 2 2NaCl; 2Na + SNa2s等。鈉與水反應(yīng):2Na + 2H 2O = 2NaOH + H2T ;實驗現(xiàn)象：

2、鈉浮在水面上，熔成小球，在水面上游動，有哧哧的聲音，最后消失，在反應(yīng)后的溶液中滴加酚儆，溶液變紅。注意：鈉在空氣中的變化：銀白色的鈉變暗(生成了氧化鈉)變白(生成氫氧化鈉)潮解 變成白色固體(生成碳酸鈉)。鈉與酸反應(yīng)：如 2Na + 2HCl = 2NaCl + H 2? ,Na放入稀鹽酸中，是先與酸反應(yīng)，酸不足再 與水反應(yīng)。因此 Na放入到酸中Na是不可能過量的。同時 Na與H2的物質(zhì)的量比始終是 2:1。 當(dāng)然反應(yīng)要比鈉與水的反應(yīng)劇烈多。鈉與鹽的溶液反應(yīng)：鈉不能置換出溶液中的金屬，鈉是直接與水反應(yīng)。反應(yīng)后的堿再與溶液 中的其他物質(zhì)反應(yīng)。 如鈉投入到硫酸銅溶液的反應(yīng)式：2Na + CuSO+

3、 2H2。= Cu(0H)2 J + Na2SO+ H2 T o鈉與氫氣的反應(yīng)： 2Na + H2 = 2NaH。NaH + H2O = NaOH + H2 ; NaH是強的還原劑。 一一 通電一 .(3)工業(yè)制鈉：電解熔融的 NaCl, 2NaCl(熔融)2Na + Cl 2T。(4)鈉的用途：在熔融的條件下鈉可以制取一些金屬，如鈦、錯、鋁、鋰等；鈉鉀合金是快中子反應(yīng)堆的熱交換劑；鈉蒸氣可作高壓鈉燈，發(fā)出黃光，射程遠，透霧能力強。2、氧化鈉和過氧化鈉(1) NaO:白色固體，是堿性氧化物，具有堿性氧化物的通性：NaO+ H2O = 2NaOH,NaO+ CO=Na2CO,Na2O + 2HC

4、l = 2NaCl + H 2O .另外：加熱時，2N&O + O2 = 2Na 2Q.(2)NazQ：淡黃色固體是復(fù)雜氧化物，易與水和二氧化碳反應(yīng)。2NaQ + 2H 2O = 4NaOH + O2 ,2Na 2Q + 2CO 2 = 2Na 2CO + O 2 (作供氧劑)。因此N*Q常做生氧劑，同時，N*Q還具有強氧化性，有漂白作用。如實驗：N*Q和水反應(yīng)后的溶液中滴加酚Mt,變紅后又褪色，實驗研究表明是有：NaaQ + H2O = 2NaOH + HQ,2H2Q =2HO + O2反應(yīng)發(fā)生。因為HbQ也具有漂白作用。當(dāng)然過氧化鈉也可以直接漂白的。3、碳酸鈉和碳酸氫鈉性質(zhì)NaCO (N&

5、CO 1OH2O)NaHCO性質(zhì)比較俗稱純堿或蘇打小蘇打NaHCOW顆粒比 NaCO小水溶性易溶于水易溶于水S(Na2CO)S(NaHCQ)溶液酸堿性顯堿性顯堿性向濃度N*CO的pH大于NaHCOW pH熱穩(wěn)定性穩(wěn)定受熱分解生成NaCO、H2Q CONaHCOW熱穩(wěn)定性比Na2CO差，用于除雜質(zhì)。與酸反應(yīng)能與強酸反應(yīng)能與強酸反應(yīng)等物質(zhì)的量時NaCO耗酸NaHCO溶液中相互轉(zhuǎn)化NaCO溶液能吸收CO轉(zhuǎn)化為NaHCONaCO + H 2O + CO2 = 2 NaHCO3除CO中的HCl雜質(zhì)是用 飽和的NaHCO容液，而 不用NaCO溶液用途用在玻璃、肥皂、合成 洗滌劑、造紙、紡織、 石油、冶金等

6、工業(yè)中。發(fā)酵粉的主要成分 之一；制胃酸過多 等。注意幾個實驗的問題：1、向飽和的N&CO溶液中通足量的 CO有晶體NaHCO析出。2、N*CO溶液與稀HCl的反應(yīng)向NaCO溶液中7加稀 HCl,先無氣體，后有氣體，如果n(HCl) 小于n(Na2CO)時反應(yīng)無氣體放出。 發(fā)生的反應(yīng)： 先NaCO+ HCl = NaCl + NaHCO后NaHCO + HCl = NaCl + H 2O +CO .向稀HCl中滴加 NaCO溶液，先有氣體，反應(yīng)是：NaCO + 2HCl = 2NaCl + H 2O + CO2.如果用2mol的Na2CO和2.4mol的稀HCl反應(yīng)，采用方法放出 CO是0.4m

7、ol ;采用方法放出 CO為1.2mol。希望同學(xué)們在解題時要留意。3、N%CO溶液和NaHCO溶液的鑒別：取兩種試?少量，分別滴加CaCl2或BaCL溶液，有白色沉淀的原取溶液為 NaCO,另一無明顯現(xiàn)象的原取溶液為NaHCO4、侯氏制堿法反應(yīng)式：NaCl + NH 3 + CO2 + H 2O = NaHCO + NH4CL注意：在生產(chǎn)中應(yīng)先在飽和的 NaCl溶液中先通入 NH,后通入CO,NaHCO晶體析出過濾，在濾液 中加入NaCl細末和通NH析出NHCl晶體為副產(chǎn)品。NHCl晶體析出后的母液進行循環(huán)試用， 提高原料的利用率。二、鎂及其化合物1、鎂的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)：鎂是銀白色金屬，

8、質(zhì)較軟，密度 1.74g/cm3,是輕金屬，硬度小。(2)化學(xué)性質(zhì)：鎂是較活潑金屬與非金屬反應(yīng)： 2Mg + O2 = 2MgO,Mg + Cl 2 = MgCl 2,3Mg + 3N 2 = Mg 3N 等。與沸水反應(yīng)：Mg + 2H 2。(沸水)=Mg(OH) 2 + H 2 T .與酸反應(yīng)：與非強氧化性酸反應(yīng)：是酸中的H+與Mg反應(yīng)，有H2放出。與強氧化性酸反應(yīng)：如濃 HSO、HNO,反應(yīng)比較復(fù)雜，但是沒有H2放出。與某些鹽溶液反應(yīng)：如CuS液、FeCl2溶液、FeCl3溶液等。Mg + 2FeCl 3 = 2FeCl 2 + MgCl 2, Mg + FeCl 2 = Fe + MgC

9、l 2.2、鎂的提取海水中含有大量的 MgC2,因此，工業(yè)上主要是從分離了NaCl的海水中來提取 MgCb.流程：海水中加入CaO或Ca(OH)2 Mg(OH沉淀、過濾、洗滌沉淀，用稀HCl溶解 MgCb 溶液，蒸發(fā)結(jié)晶 MgCb 6屋。晶體，在HCl氣體環(huán)境中加熱 MgCl2固體，電解熔融 的 MgCb a Mg + Cl 2。主要反應(yīng)：MgCl2 + Ca(OH) 2 = Mg(OH) 2 J + CaCl 2, Mg(OH) 2 + 2HCl = MgCl 2 + 2H 2O,一 一 一一 一，、一，電解一MgC2 - 6H2OMgCl 2 + 6H 2O , MgCl 2(熔融)Mg

10、+ Cl 2。3、鎂的用途鎂主要是廣泛用于制造合金。制造的合金硬度和強度都較大。因此鎂合金被大量用火箭、 導(dǎo)彈、飛機等制造業(yè)中。4、氧化鎂(MgO白色固體，熔點高(2800 C),是優(yōu)質(zhì)的耐高溫材料(耐火材料) 。是堿性氧化物。MgO + H2O = Mg(OH)2, MgO + 2HCl = MgCl 2 + H 2O。注意以下幾種情況的離子方程式的書寫：(1) n(Mg(HCO) 2):n(NaOH) =1:4： Mg+ + 2HCO3- + 4OH- = Mg(OH) 2 J + 2CO32- + 2H 2Q (2)n(Mg(HCO3) 2):n(NaOH)=1:2 : M(2+ + 2

11、HCOJ + 2OH - = MgC。J + CO32- + 2H 2Q (3)n(Mg(HCO3) 2):N(NaOH)=1:1 : Mg2+ + HCO3- + OH- = MgCO3 J +H2O。三、鋁及其化合物1、鋁的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)：銀白色金屬，質(zhì)較軟，但比鎂要硬，熔點比鎂高。有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性和 延展性。(2)化學(xué)性質(zhì)：鋁是較活潑的金屬。通常與氧氣易反應(yīng)，生成致密的氧化物起保護作用。4Al + 3Q= 2Al 2O3o同時也容易與 Cl2、S等非金屬單質(zhì)反應(yīng)。與酸反應(yīng)：強氧化性酸，如濃硫酸和濃硝酸在常溫下，使鋁發(fā)生鈍化現(xiàn)象； 加熱時，能反應(yīng)，但無氫氣放出；非強氧化性酸反應(yīng)時放

12、出氫氣。與強堿溶液反應(yīng)：2Al + 2NaOH + 2H 2O = 2NaAlO2 + 3H 2與某些鹽溶液反應(yīng)：如能置換出CuSO、AgNO等溶液中的金屬。，一、高溫鋁熱反應(yīng)：2Al + Fe 2O3Al 2。+ 2Fe 。該反應(yīng)放熱大，能使置換出的鐵成液態(tài)，適用性強。在實驗室中演示時要加入引燃劑，如濃硫酸和蔗糖或鎂條和氯酸鉀等。2、氧化鋁(ALO)白色固體，熔點高(2054C),沸點2980C,常作為耐火材料；是兩性氧化物。我們常見到的寶石的主要成分是氧化鋁。 有各種不同顏色的原因是在寶石中含有一些金屬氧化物的表現(xiàn)。如紅寶石因含有少量的銘元素而顯紅色，藍寶石因含有少量的鐵和鈦元素而顯藍色。

13、工業(yè)生產(chǎn)中的礦石剛玉主要成分是“一氧化鋁，硬度僅次于金剛石，用途廣泛。兩性氧化物：既能與強酸反應(yīng)又能與強堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物。AI2Q + 6HCl = 2A1C1 3 + 3H 2O ,Al 2Q + 2NaOH = 2NaAlO 2 + H 2O。A12Q是工業(yè)冶煉鋁的原料，由于氧化鋁的熔點高，電解時，難熔化，因此鋁的冶煉直到1886年美國科學(xué)家霍爾發(fā)現(xiàn)在氧化鋁中加入冰晶石(Na3AlF6),使氧化鋁的熔點降至 1000度左右，4,一, 一，通電，鋁的冶煉才快速發(fā)展起來，鋁及其合金才被廣泛的應(yīng)用。2Al2034Al + 3O 2T03、氫氧化鋁(Al(0H)3)白色難溶于水的膠狀沉淀，

14、是兩性氫氧化物。熱易分解。兩性氫氧化物：既能與強酸又能與強堿反應(yīng)生成鹽和水的氫氧化物。Al(OH) 3 + 3HCl = AlCl 3 + 3H 2O, Al(OH) 3 + NaOH = NaAlO 2 + 2H 2O. 2Al(OH) 3 Al 2O3+3 H2O4、鋁的冶煉鋁是地殼中含量最多的金屬元素，自然界中主要是以氧化鋁的形式存在。工業(yè)生產(chǎn)的流程：鋁土礦(主要成分是氧化鋁) 用氫氧化鈉溶解過濾 向濾液中通入二氧化碳酸化，過濾 一氫氧化鋁氧化鋁 一A鋁。主要反應(yīng)：Al 2Q + 2NaOH = 2NaAlO 2 + H 2O , CO + 3H 2O + 2NaAlO 2 = 2Al(

15、OH) 3 J + NazCO ,通電人2Al(OH) 3 Al 2Q +3 H 2O ,2Al 2Q4Al + 3O 2 T。5、鋁的用途：鋁有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性和延展性，主要用于導(dǎo)線、炊具等，鋁的最大用途 是制合金，鋁合金強度高，密度小，易成型，有較好的耐腐蝕性。迅速風(fēng)靡建筑業(yè)。也是飛機 制造業(yè)的主要原料。6、明磯的凈水：化學(xué)式：KAl(SO,2 T2HO,它在水中能電離：KAl(SO4)2= K+ + Al3+ 2SQ2-。 鋁離子與水反應(yīng)，生成氫氧化鋁膠體，具有很強的吸附能力，吸附水中的懸浮物，使之沉降已 達凈水目的。 Al3+ + 3H 2。= Al(OH) 3(膠體)+ 3H+ 。

16、知識整理：(Al(OH) 3)的制備：在氯化鋁溶液中加足量氨水。AlCl 3 + 3NH HO = Al(OH) 3 J + 3NHCl 。實驗：A、向氯化鋁溶液中滴加氫氧化鈉溶液，現(xiàn)象是先有沉淀，后溶解。反應(yīng)式：先 Al3+ + 3OH- = Al(OH) 3J,后 Al3+ + 4OH- = AlO 2- + 2 H 2。R向氫氧化鈉溶液中滴加氯化鋁溶液，現(xiàn)象是開始無沉淀，后來有沉淀，且不溶解。反應(yīng)式：先 Al3+ + 4OH - = AlO 2- + 2H 2O,后 Al3+ + 3AlO 2- + 6H 2O = 4Al(OH) 3 J。實驗：向偏鋁酸鈉溶液中通二氧化碳，有沉淀出現(xiàn)。C

17、Q + 3H 2O + 2NaAlO 2 = 2Al(OH) 3 J +NaCO。將氯化鋁溶液和偏鋁酸鈉溶液混和有沉淀出現(xiàn)。Al 3+ + 3AlO 2- + 6H 2O = 4Al(OH) 3 J。實驗：A、向偏鋁酸鈉溶液中滴加稀鹽酸，先有沉定，后溶解。反應(yīng)的離子方程式：AlO2- + H + + H 2O = Al(OH) 3 ,Al(OH) 3 + 3H + = Al 3+ + 2H 2O 。R向稀鹽酸中滴加偏鋁酸鈉溶液，先無沉淀，后有沉淀且不溶解。反應(yīng)的離子方程式：AlO5+ 4H + = Al 3+ + 2H 2O ,3AlO 2-+ Al 3+ + 6H 2O = 4Al(OH)

18、3,。鋁三角：上圖中的每根箭頭都有一個反應(yīng)，請同學(xué)們試著寫好。四、鐵、銅及其化合物一.鐵1、鐵的T生質(zhì)：(1)物理性質(zhì)：鐵是一種可以被磁鐵吸引的銀白色金屬，純鐵的熔點較高 (1535C),防腐能力強。密度7.83g/cm 3,是電和熱的良導(dǎo)體。但是通常煉制的鐵中含有碳等雜質(zhì)，使鐵的熔點降低，防腐能力大大下降。(2)化學(xué)性質(zhì)：鐵是活潑的金屬，在自然界中只有化合態(tài)形式，如磁鐵礦(FesQ),赤鐵礦(Fe 2Q)等。點燃點燃與非金屬單質(zhì)反應(yīng)：3Fe + 2QFe 3Q(Fe 2Q FeO),2Fe + 3Cl 22FeCl 3,2Fe + 3Br2 =2FeBr3,Fe + I 2 =FeI 2 ,

19、Fe + SFeS。高溫高溫與水蒸氣反應(yīng)：3Fe + 4H 2O(g)Fe 3Q + 4H 2 T。與酸反應(yīng)：強氧化性酸：常溫下濃硫酸和濃硝酸使鐵鈍化。加熱時，與強氧化性反應(yīng)，但無 氫氣放出。非強氧化性酸：鐵與酸反應(yīng)有氫氣放出。與某些鹽反應(yīng)：如 Fe + CuSO4 = Cu + FeSO 4 ,Fe +2 FeCl 3 = 3FeCl 2 等。2、鐵的氧化物FeOFe2O3Fe3O4 (FezQ - FeQ鐵兀素的價態(tài)+ 2+ 3+ 2、+ 3俗稱鐵紅磁性氧化鐵色態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體類別堿性氧化物堿性氧化物復(fù)雜氧化物水溶性難溶難溶難溶穩(wěn)定性不穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定主要化學(xué)性質(zhì)有一定的還原性易被

20、 氧化為三價鐵的化合 物與酸反應(yīng)生成三價鐵 鹽化合物中+ 2的鐵有還 原性，易被氧化。3、鐵的氫氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3主 要 性 質(zhì)白色難溶于水的沉淀， 不穩(wěn)定，易被氧化成氫氧 化鐵，顏色變化為：白色-灰綠色-紅褐色。反 應(yīng)式：4Fe(OH)2 + O2 + 2H 2O = 4Fe(OH)3。因此 在制備時常采取措施： 除溶液中的氧；加有機溶 劑封住液面；膠頭滴管要伸入到溶液中。紅褐色難溶于水的沉淀，受熱易分解。2Fe(OH)3 Fe 2O3 + 3H 2O ,能溶于強酸溶液，生成相應(yīng)的鹽。4、Fe2+、Fe3+I檢驗離于L 2+FeL 3+Fe常見 方法滴加KSCN液，無明顯變化

21、，再加氯水，溶液變血紅色；直接觀察溶液是淺綠色；滴加氫氧化鈉溶液，出現(xiàn)沉淀的顏色變化是：白色一灰綠色一紅褐色。直接觀察溶液是黃色；滴加氫氧化鈉溶液，出現(xiàn)紅褐色 沉淀；滴加 KSC瞪液，有血紅 色溶液出現(xiàn)。5、鐵三角frn與尸仁”的才n互轉(zhuǎn)4七Fe*彳匕AT介升k7為口入匕介I.Fe5 -Fe fECf介隆f氏.帝力口入王一 除押L汪原加如Fd CLI等Fe與弱氧化劑反應(yīng)，如 H、Cu2+、I2、S等；用還原劑如H2、CO等還原FeO或用Mg Zn、Al等還原532+鹽溶液。鐵與強氧化劑反應(yīng)如 Cl 2、Br2、濃HzSO、濃HNOo用還原劑如H2、CO等還原FezQ或用足量Mg Zn、Al等還

22、原Fe2+遇強氧化劑的反應(yīng)如 Cl 2、B2、Q、濃HSO、濃HNQHQ、NaO、HClO等。53+遇某些還原劑的反應(yīng)如 Fe、Cu SO、I-、H2S等以及少量的Zn、Mg Al等。請同學(xué)們書寫相應(yīng)的化學(xué)或離子方程式6、鐵的冶煉原料：鐵礦石（提供鐵元素）、焦炭（提供熱量和還原劑）、空氣（提供氧氣）、石灰石（除去 鐵礦石中的二氧化硅雜質(zhì)）。設(shè)備：高爐。主要反應(yīng)：C + Q = CO2, C + CO XL 2CO （這兩個反應(yīng)是制造還原劑并提供熱量）,3CO局溫局溫局溫+ Fe2O32Fe + 3CO2 ,CaCO3CaO + CO2 T ,CaO + SiO 2CaSiO3.從高爐中出來的鐵含有 2 4.5 %的C和其他雜質(zhì)，性能差，需進一步的煉制得到性能較好的鋼。高爐的尾氣常含有 CO有毒氣體，常采取凈化后循環(huán)使用的方法。7、鋼鐵的腐蝕及防腐（1）鋼鐵的腐蝕有化學(xué)腐蝕和電化腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕：是指鋼鐵等金