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高三化学-金属的化学性质.ppt

1、第三章 金属及其化合物,第一节 金属的化学性质,第一节 金属的化学性质,本节复习内容导读: 一、金属的物理性质 二、金属的化学性质1、金属与氧气的反应2、金属与水反应3、金属与酸、碱、氧化物、盐溶液的反应,黑色金属:Fe、Mn、Cr,有色金属:以上三种以外,轻金属密度小于4.5g/cm3,常见金属Fe、Al、Cu,按密度,按含量,按颜色,分类,4金属的分类方法,重金属密度大于4.5g/cm3,稀有金属Zr、Nb、Mo,(二)、金属的化学性质:,易失电子 Ane- =An+ ; 只有还原性,(一)金属元素概述,(1)金属元素的原子半径比同周期非金属元素的原子半径大 (2)金属元素原子的最外层电子

2、数少,一般小于4个,大多数为1-2个,但少数为4个(VA族),个别超过4个(如钯)。 (3)金属元素原子形成的阳离子比相应的原子半径小。,1、在元素周期表中的位置2、 金属元素的原子结构特点,已发现的112种元素中金属90种,位于周期表中硼砹样线左下方,在此线附近元素具有两性.,电解法,热还原法,热分解法,金属冶炼方法的选择,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag,简单,实用,节省的原则. 原理:Mn+ + ne- M,1、热分解法 有些不活泼金属用热分解法就能制得 在金属活动性顺序表中,位于氢后面的某些金属的氧化物受热就能分解。,2HgO = 2Hg + O

3、2,2Ag2O = 4Ag + O2,2热还原法 多数金属的冶炼过程属于热还原法。常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和Al等活泼金属。,高温,高温,高温,Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2,WO3+ 3 H2 = W+3H2O,Cr2O3+2 Al = 2Cr+Al2O3,2Al2O3 = 4Al + 3O2 2NaCl = 2Na + Cl2,3电解法 在金属活动性顺序中,钾、钠、钙、铝等几种金属的还原性很强,这些金属都很容易失去电子,因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来,而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。,电解,电解,(四)、合金 合金:合金是由两种或两以上

4、的金属(或非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。 合金的熔点:合金的熔点一般比它的各成分金属低,其性质在很多方面优于成分金属.,二、金属的化学性质1、金属与氧气的反应,4Na+O2=2Na2O,思考:钠在空气中的变化过程?,银白色金属(Na)-表面变暗(Na2O)-出现白色固体(生成NaOH)-表面变成溶液(NaOH潮解)-表面形成Na2CO3溶液-白色块状物质(生成Na2CO310H2O)-白色粉末状物质(生成Na2CO3),2Na+S=Na2S,Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3,金属与其它非金属的反应,随堂思考:,1、1mol镁粉分别在足量的O2、CO2、N2中燃烧,生成固

5、体的质量依次为W1、W2和W3,下列关系正确的是( ),A、W2W1W3 B、W1=W2W3,C、W1=W2=W3 D、W3W2W1,A,2、镁带在空气中燃烧生成MgO和Mg3N2,将燃烧后的产物溶解在60mL2mol/L的盐酸溶液中,以20mL 0.5mol/L的NaOH溶液中和多余的盐酸。然后在此溶液中加入过量的碱,把氨全部蒸出,用稀硫酸吸收,稀硫酸增重0.17克,镁带的质量为( ),A、2.4克 B、1.2克 C、3.6克 D、0.6克,B,二、金属的化学性质2、金属与水的反应,2Na+2H2O=2NaOH+H2,离子方程式:2Na+2H2O=2Na+2OH-+H2,现象:钠浮在水面上,

6、熔化成小球,四处游动,听到“嘶嘶”的声音,反应完后向溶液中滴入酚酞试液,变红色。,随堂思考:,如何用实验来证明Na与水反应产生的气体是H2?,1、将4.6克金属钠投入95.6克水中,得到溶液的质量分数为( ),A、4.59% B、7.9% C、8% D、10%,2、将1.15克金属钠放入水中,欲使反应后100个水分子中溶有一个Na+,则需要水的质量是( ),A、90克 B、90.9克 C、100克 D、115克,C,B,(镁条除氧化膜后,与热水反应,缓慢产生H2),(铝片除氧化膜后,与沸水反应,缓慢产生H2),“引火铁”的制备问题:,例:在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应,可以得到铁的氧化物和

7、氢气。该反应又可以通过此反应的逆反应,生成颗粒很细的铁粉,这种铁粉具有很高的反应活性,在空气中受撞击或受热时会燃烧,所以俗称“引火铁”。请分别用下图中示意的两套仪器装置,制取上述铁的氧化物和“引火铁”。实验中必须使用普通铁粉和6摩/升盐酸,其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)。,填写下列空白: (1)实验进行时试管A中应加入的试剂是_;烧瓶B的作用是_;烧瓶C的作用是_;在试管D中收集得到的是_。 (2)实验时,U型管G中应加入的试剂是_;长颈漏斗H中应加入_。 (3)两套装置中,在实验时需要加热的仪器是_ (填该仪器对应的字母) (4)烧瓶I中发生

8、的反应有时要加入少量硫酸铜溶液,其目的是_。 (5)试管E中发生反应的化学方程式是_。 (6)为了安全,在E管中的反应发生前,在F出口处必须_;E管中的反应开始后,在F出口处应_。,答案:,(1)普通铁粉(或铁粉),作为水蒸气发生器(或用来产生水蒸气);防止水倒吸(或用作安全瓶);氢气 (2)固体NaOH(或碱石灰、CaO等碱性固体干燥剂);6摩/升HCl (3)A、B、E (4)加快氢气产生的速度 (6)检验氢气的纯度 点燃氢气,二、金属的化学性质3、金属与酸、碱、氧化物的反应,2Na+2HCl=2NaCl+H2,Na投入酸中,直接与酸发生反应,钠过量时,过量的钠还能与水发生反应。,Mg+2

9、H+(非氧化性的强酸) =Mg2+H2,2Al+6H+(非氧化性的强酸) =2Al3+3H2,在常温下,Al在浓H2SO4、浓HNO3中易钝化,加热 时能反应。Mg、Al跟强氧化性酸反应时,没有氢气产生,Mg在常温下和加热条件下均能与浓HNO3、 稀HNO3、浓H2SO4反应。,随堂思考:,在托盘天平两端各放一只烧杯,调节到平衡。再向两烧杯中分别注入等质量、等浓度且过量的稀H2SO4,然后在一只烧杯里加入一定质量的镁,在另一烧杯里加入与Mg等质量的铜铝合金,两烧杯中反应完成后,天平仍保持平衡,则铜、铝合金中铜与铝的质量比为( ),A、1:3 B、1:2 C、3:4 D、2:3,A,Fe与非氧化

10、性酸反应:产生H2,生成Fe2+,Fe与强氧化性酸反应:,在常温下,Fe在浓硫酸、浓硝酸中易钝化,能与稀硝酸反应。,在加热条件下,Fe与浓、稀硝酸和浓硫酸均能反应。,Fe在与强氧化性酸反应时,一般没有H2产生,首先均生成 Fe3+离子,如果金属铁过量时,会生成Fe2+离子。,随堂练习:,将20克铁粉放入一定量的稀硝酸中,充分反应后,放出2.24升(标状下)NO气体,铁粉有剩余,则剩余铁粉的质量是( ),A、14.4克 B、3.2克 C、8.8克 D、11.6克,D,金属钠与碱溶液中的水能发生反应 金属镁与碱溶液没有反应 金属铁与碱溶液没有反应 金属铝与强碱溶液有反应发生,产生H2。,2Al+2

11、NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2,注意:铝与强碱溶液反应的电子转移方向和数目的表示方法。,铝既能与强酸反应,又能与强碱溶液反应,铝是两性金属。,应用:,1、在空的铝制易拉罐中投入干冰和过量NaOH溶液反应,立即封住瓶口,看到了一些现象,解释其现象?,2、将镁、铝、硅的混合物分为等质量的两份,一份跟足量的NaOH溶液反应,另一份跟足量的盐酸反应,最终产生的H2一样多。则镁与硅的物质的量之比为( ),A、2:1 B、4:1 C、1:1 D、3:1,A,A、镁与酸性氧化物的反应,虽然CO2有灭火作用,但镁着火后不能用CO2灭火,采用沙土来灭火。,思考题:,1、镁条在SO2气体中是否能燃烧,

12、如果能,会产生什么样的产物?,2、已知X、Y是短周期元素的单质,能发生如下置换反应:X+化合物Y+新化合物,写出三组X和化合物反应生成Y和新化合物的方程式,其中x、Y要求分别在不同的主族。,金属与氧化物之间的反应:,B、铝和金属氧化物的反应(铝热反应),此反应放出大量的热,常用于冶炼难熔的金属或焊接金属,其中氧化铁也可以用V2O5、Cr2O3、MnO2等来代替。,金属与盐溶液的反应:,Na与盐溶液发生反应时,先考虑钠与水的反应,再考虑生成的NaOH能否与盐继续发生反应。,如: 将钠投入硫酸铜溶液中 2Na+CuSO4+2H2O=Cu(OH)2+Na2SO4+H2,Mg+Fe2+=Mg2+Fe,

13、镁能与NH4Cl等强酸弱碱盐溶液反应,实质是镁与它们水解后产生的H+反应,促进平衡正向移动的结果。,2Al+3Hg(NO3)2 =2Al(NO3)3+3Hg,(毛刷实验),2Fe+FeCl3=3FeCl2 (溶液质量增加),Fe与含有Fe3+离子的溶液均有此反应发生。,Fe+CuSO4=FeSO4+Cu (溶液质量减轻),1、制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”,发生的反应:2FeCl3+Cu = 2FeCl2+CuCl2,向盛有FeCl3溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉,反应结束后,下列结果不可能出现的是( ),思考题:,A、烧杯中有铜无铁,B、烧杯中有铁无铜,C、烧杯中铁、铜都有,D、烧

14、杯中铁、铜都无,B,2、把铜粉和铁粉的混合物放入一定量的稀硝酸中,微热,反应完毕发现铜有剩余,则溶液中含有的阳离子是( ),A、Cu2+、Fe2+ B、Cu2+、Fe2+、Fe3+,C、Cu2+、Fe3+ D、Fe3+,A,2、氢氧化铝Al(OH)3,氢氧化铝是不溶于水的白色胶状物质.能凝聚悬浮物和吸附色素。, Al(OH)3 的化学性质,Al(OH)3 受热易分解,物理性质:,Al(OH)3显两性:,能与酸和强碱溶液反应。,Al(OH)3 +3H+ =Al3+3H2O,Al(OH)3+OH- =AlO2- +2H2O,遇强酸时,使平衡向右移,Al(OH)3溶解;遇强碱时,平衡左移,使Al(O

15、H)3溶解.,Al(OH)3显两性的原因, Al(OH)3 的制取(P82),用铝盐跟氨水反应制取Al(OH)3或在偏铝酸盐中通.入CO2 .,Al3+ +3NH3H2O =Al(OH)3+3NH4+,2AlO2- + CO2 +3H2O = 2Al(OH)3+ CO32-,KAl(SO4)2是一种强电解质,在溶液中完全电离 KAl(SO4)2=K+ + Al3+ + 2SO42-明矾KAl(SO4)212H2O明矾易溶于水,它水溶液呈酸:,3、硫酸铝钾KAl(SO4)2 (如何检验),明矾水解产生的胶状Al(OH)3吸附能力很强,可以吸咐水里的杂质,并形成沉淀,使水澄清。所以明矾常用作净水剂

16、。,往AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量,Al3+ + 3OH- = Al(OH)3,Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O,往NaAlO2溶液中逐滴加入 稀盐酸至过量,AlO2- + H+ + H2O =Al(OH)3,Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O,Al3+ + 4OH- = AlO2- + 2H2O,Al3+ + 3AlO2- + 6H2O= 4Al(OH)3,往NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液至过量,往稀盐酸溶液中逐滴加入 NaAlO2至过量,AlO2- + 4H+ = Al3+ + 2H2O,Al3+ + 3AlO2- + 6H2

17、O= 4Al(OH)3,V1,V2,3.Fe2+和Fe3+的检验方法,Fe3+的检验 方法一:向溶液中加入 溶液,若显 色,则 含有Fe3+ 方法二:向溶液中加入 溶液,若生成 1 沉淀,则含有Fe3+,Fe2+的检验 方法一:向溶液中加入 溶液,无变化,再加几滴 ,若变 色,则 含有Fe2+ 方法二:向溶液中加入 溶液,若生成 沉 淀,很快变成 色,最后变成 色,则含有Fe2+,KSCN,红,NaOH,红褐色,KSCN,氯水,红,NaOH,白色,灰绿,红褐,反应生成+2价,反应生成+3价,与F2、Cl2、Br2反应,与Fe3+、Cu2+、Ag+等,与足量的强氧化性酸,与H+少量的强氧化性酸,

18、与I2、S反应,高温下与足量的纯氧(Fe2O3),纯氧与足量铁水,铁丝在氧气中燃烧,与水蒸气反应生成+2、+3价,铁的性质小结:,与H2O2、 KMnO4溶液,非金属,氧气,酸,盐,其它,直 接 观 色,与KSCN,与苯 酚,显色反应,与 铜 片,与 淀 粉 KI 试 纸,鉴 别方 法,浅 绿 色,棕 黄 色,血 红 色,不显红色, 加入氯水变血红色,不显紫色 显 紫 色,无明显现象,Cu被腐蚀 溶液变绿色,试纸不变蓝 试纸变蓝色,利用沉淀反应与 作用,白色沉淀迅速变灰绿色最后呈红褐色,立即产生红褐色沉淀,Fe3+ 的 氧 化 性,Fe2+ Fe3+,五、Fe2+和Fe3+离子的检验(写出离子

19、方程式),2.铜的化合物,(1)溶液中的Cu2+常为蓝色(浓CuCl2为绿色,稀CuCl2为蓝色),可作为Cu2+的判断依据。,(2) Cu2+与碱生成蓝色沉淀Cu(OH)2,沉淀溶于氨水形成深蓝色溶液。,Cu(OH)2 + 4NH3 H2O =Cu(NH3)4(OH)2 + 4H2O,(3)无水CuSO4遇水变蓝色,可用于检验水。,(4) Cu2O是一种红色粉末,在非氧化性酸溶液中发生歧化反应。,Cu2 O+ 2H+ =Cu + Cu2+ +H2O,(5) CuO、 CuS、 Cu2S均为黑色粉末,难溶于水。 其中CuS、 Cu2S难溶于非氧化性酸。,试作出下列反应图像,并写出各阶段离子方程

20、式。,向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量,向NaOH溶液中滴加AlCl3 溶液直至过量,Al3+ + 3OH(少量) = Al(OH)3,Al(OH)3 + OH = AlO2+2H2O,Al3+4OH(过量) = AlO2+2H2O,Al33AlO26H2O4Al(OH)3,思考,向NaAlO2溶液中滴加HCl溶液直至过量,向HCl溶液中滴加NaAlO2 溶液直至过量,AlO2+H2O+H+(少量)= Al(OH)3,Al(OH)3 +3H+ = Al3+3H2O,AlO2+4H+(过量)= Al3+2H2O,Al33AlO26H2O4Al(OH)3,向HCl酸化的AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量,向含Mg2+、Al3+的混合溶液中滴加NaOH溶液直至过量,H+OH=H2O,Al3+ + 3OH(少量) = Al(OH)3,Al(OH)3 + OH = AlO2+2H2O,Al3+ + 3OH(少量) = Al(OH)3,Al(OH)3 + OH = AlO2+2H2O,Mg2+ + 2OH = Mg (OH)2,

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