金属及其化合物
金属的化学性质
知识点一 金属概况
1.金属的存在
(1)地球上绝大多数金属元素都是以化合态的形式存在于自然界中,因为金属元素的化学性质活泼,易与其他物质发生反应。只有极少数金属在自然界中以游离态形式存在,如金、银等。 (2)金属元素在地壳中的含量由多到少依次为: 氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢。
含量最多的非金属元素是氧,含量最多的金属元素是铝。
2.金属的性质
(1)物理性质:状态、颜色、密度、硬度、导电、导热、延展性(延展性是物质的物理属性之一,它指可锤炼可压延程度)等。金属不透明、有金属光泽、易导电、易导热、有延展性。
颜色:Cu (红色) 、Au (金黄色) 、Hg (又称为水银,银白色、液态) 熔点:最低汞(Hg ) 、最高钨(W ) 硬度最大铬(Cr ) 电和热的良导体:导电顺序 Ag >Cu >Al 延展性:延展性最好金(Au ) (2)化学性质
①金属元素原子的最外层电子数少于4,只能失去电子,不能得到电子,即金属元素只有正价,没有负价;大多数的金属是以化合态的形式存在于自然界中。 ②金属单质只有还原性,没有氧化性;
(思考:还原性和氧化性是怎么样定义的?其强弱又该怎么判断?) ③当电子层数相同时,最外层电子数越少,越容易失去电子,金属性越强; ④大多数金属能与非金属单质O 2、Cl 2等反应,能与酸和某些盐溶液反应。
图一 图二 图三 图四 (1)铝条伸进CuSO 4溶液中: (2)镁条在空气中燃烧: (3)铜伸入硝酸银溶液中: (4)镁条与盐酸反应:
⑤金属活动性由强到弱:K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H )Cu Hg Ag Pt Au
注意:A .在金属活动性顺序表中,排在H 之前的金属能与酸反应置换出H 2,排在H 之后的金属与酸(除氧化性酸如浓H 2SO 4和HNO 3等)不反应。金属的位置越靠前,其活动性越强,反应越剧烈; (思考:排在H 之后的金属与浓H 2SO 4和HNO 3能否反应?如果能够反应生成什么物质?) B .利用金属活动顺序表及金属与酸反应的剧烈程度,可以鉴别两种外观相近的金属。如根据与等浓度盐酸反应的剧烈程度不同可以区分Mg 和Zn 。
C .在金属活动顺序表中,位于前面的金属能够把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来(K 、Ca 、Na 除外)
(思考:为什么K 、Ca 、Na 不可以把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来?) 例:下列说法不正确的是
A .钠在自然界中有游离态,也有化合态
B .金属元素无负化合价,金属单质具有还原性 C .金在自然界中有游离态
D .在已知的元素中非金属占大多数
知识点二 金属与非金属的反应
1.钠与氧气的反应
(1)钠的物理性质:钠是银白色的固体,具有金属光泽,质软,熔沸点较低,密度比水的密度小,但比煤油的密度大,具有良好的导电、导热性。
变暗,是因为钠被空气中的氧气氧化了的缘故。③钠与氧气反应时,条件不同,现象不同,产物不同。即常温下钠与氧气反应生成Na 2O ;加热或点燃时生成Na 2O 2。④因为钠能与空气中的水和氧气反应,所以钠应该保存在煤油或者石蜡中。
思考:为什么钠要保存在煤油或者石蜡中?
注意:活泼的金属在空气中易与氧气发生反应,表面生成一层氧化膜。有的氧化膜疏松,不能保护内层金属,如铁表面的铁锈;有的氧化膜致密,能起到保护内层金属的作用,如镁、铝表面的氧化膜。 3.钠与其他非金属的反应
其他活泼非金属如S 、Cl 2等也可以与Na 、Al 等金属直接化合。
2Na+Cl(白烟) 2Na+S=Na2S (常温下剧烈反应,研磨爆炸) 2Al+3Cl3 2S 3
小练一下:
1.金属与氧气反应
Na + O2 Na + OMg + O2 Al + OFe + O2.金属与氯气反应
Na + Cl Mg + Cl2 Al + Cl2 Fe+ Cl
知识点三 金属与水的反应
1.钠与水的反应:将钠投入到滴有酚酞的盛水烧杯中,金属钠浮在水面上,熔化成小球,四处游动,发出嘶嘶的响声,产生了气体,水溶液变红。
注意:(1)钠着火不能用水灭火,用沙灭火(2)钠与水反应前,用滤纸擦净,防止煤油燃烧。
2.钠与盐溶液的反应
钠与盐溶液反应的实质:钠先与盐溶液中的水反应生成NaOH 和H 2,NaOH 再与溶液中的盐反应,
生成沉淀、气体或水。
(1)若将钠投入到NaCl 稀溶液中,只有H 2放出,即钠只跟水反应了;将钠投入到NaCl 饱和溶液中,不仅有H 2放出,当恢复到室温时还有NaCl 晶体析出。
(2)若将钠投入到CuSO 4溶液中,既有H 2放出,还有蓝色沉淀Cu(OH)2生成。 思考:蓝色沉淀是如何来的?
例:将一小块钠投入到盛有少量Fe 2 (SO4) 3稀溶液的烧杯中,实验现象是 式是 (提示:反应分为两步进行),溶液中增加的离子是 ,减少的离子是 。 3.铁和水的反应
(1)条件:铁不能与冷水、热水反应,但是在高温下能与水蒸气反应。 (2)实验装置
③
④
② ①
①产生水蒸气; ②水蒸气与铁粉反应 ③干燥H 2
④检验产生的气体
(3)实验操作:在试管中依次放入湿棉花和还原铁粉,然后加热。把生成的气体通入蒸发皿的肥皂液中。过一段时间后,用坩埚钳夹取火柴点燃肥皂泡。
(4)实验现象:红热的铁粉与水蒸气反应放出气体,蒸发皿中产生大量的肥皂泡;点燃肥皂泡,发出爆鸣声;反应后试管内的固体仍为黑色。
(5)反应方程式:3Fe+4H22O 3+4H2 4.小结:金属与水的反应规律
(1)K 、Ca 、Na 等金属与冷水作用,生成可溶性碱和H 2。2K+H2O=2KOH+ H2↑
(2)Mg 与冷水反应缓慢,与沸水反应快;Al 与冷水很难反应,与沸水能反应。即镁和铝在除掉氧化膜后,在加热条件下能与水反应:Mg+ 2H2 2+ H2↑
思考:Al 与水的反应化学方程式如何书写?
(3)Zn 、Fe 、Sn 、Pb 与水蒸气在高温下反应,生成不溶性氧化物和H 2。 Zn+H22
(4)Cu 、Hg 、Ag 、Pt 、Au 不与水反应。
小练一下:
金属与H 2O 反应,并注明反应条件:
Na + H2O = Mg + H2O = Al + H2O = Fe + H2O (g) =
知识点四 铝与酸和碱的反应
实验:在两支试管中分别加入等量的铝片,再向其中分别加入等浓度的盐酸和氢氧化钠,观察铝片与盐酸和氢氧化钠反应的现象。
实验现象:两个试管中都有气泡冒出,铝片逐渐溶解,且刚开始反应较慢,后来渐渐加快,将点燃的木条放在试管口时发出爆鸣声。
1.铝与酸(盐酸)反应
化学方程式: Al + HCl= 离子方程式:
2.铝与碱(NaOH )的反应(金属单质中只有铝能与碱溶液反应) 化学方程式: 离子方程式:
铝与氢氧化钠溶液反应的实质: (1)氧化还原反应(或置换反应):2Al+6H2O=2Al(OH) 3+3H2↑ (2)复分解反应:Al(OH) 3+NaOH=NaAlO2+2H2O
例:铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应,当两个反应放出的气体在相同情况下体积相等时,反应中消耗的HCl 和NaOH 的物质的量之比为:
A .1:1 B .2:1 C .3:1 D .1:3
知识点五 物质的量在化学方程式计算中的应用
例1:用8.7g MnO 2与100g36.5%的浓盐酸反应制取氯气。计算: (1)消耗HCl 的物质的量是多少?
(2)产生的Cl 2在标准情况下的体积是多少? (3)未参加反应的HCl 的质量是多少? (4)被氧化的HCl 的物质的量是多少?
例2:取50.0ml Na 2CO 3和Na 2SO 4的混合液,加入过量BaCl 2溶液后得到14.51g 白色沉淀,用过量的稀硝酸处理沉淀后质量减少至4.66g ,并有气体放出。试计算: (1)原混合溶液中Na 2CO 3和Na 2SO 4的物质的量浓度。 (2)产生气体在标准情况下的体积。
课后反馈
1、本次课学生总体满意度打分(满分100分)______ _________________ 。 2、学生对课程内容的满意度( )
A. 非常满意 B.比较满意 C.一般 D.比较不满意 E.非常不满意 3、学生对授课教师的满意度( )
A. 非常满意 B.比较满意 C.一般 D.比较不满意 E.非常不满意 4、学生对授课场地的满意度( )
A. 非常满意 B.比较满意 C.一般 D.比较不满意 E.非常不满意 5、学生对授课教师的上课的总体精神状态( )
A. 非常满意 B.比较满意 C.一般 D.比较不满意 E.非常不满意 6、您对本课程的意见和建议:______ ______ _______ __ __ 。
家长(学生)签字: