精选高中化学第三章金属及其化合物课堂笔记学案新人教版必修1.docx

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精选高中化学第三章金属及其化合物课堂笔记学案新人教版必修1

第三章金属及其化合物

第一节金属的化学性质

一、钠及其化合物

（一）钠Na

1、单质钠的物理性质：

钠质软、银白色、熔点低、密度比水的小但比煤油的大。

2、单质钠的化学性质：

①钠与O2反应

常温下：

4Na+O2＝2Na2O（新切开的钠放在空气中容易变暗）

加热时：

2Na+O2＝＝Na2O2（钠先熔化后燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体Na2O2。

）

钠在空气中的变化过程：

Na―→Na2O―→NaOH―→Na2CO3·10H2O（结晶）―→Na2CO3（风化），最终得到是一种白色粉末。

一小块钠置露在空气中的现象：

银白色的钠很快变暗（生成Na2O），跟着变成白色固体（NaOH），然后在固体表面出现小液滴（NaOH易潮解），最终变成白色粉未（最终产物是Na2CO3）。

②钠与H2O反应

2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑离子方程式：

2Na＋＋2H2O＝2Na＋＋2OH－＋H2↑（注意配平）

实验现象：

钠浮在水面上，熔成小球，在水面上游动，有哧哧的声音，最后消失，在反应后的溶液中滴加酚酞，溶液变红。

“浮——钠密度比水小；游——生成氢气；响——反应剧烈；熔——钠熔点低；红——生成的NaOH遇酚酞变红”。

③钠与盐溶液反应

如钠与CuSO4溶液反应，应该先是钠与H2O反应生成NaOH与H2，再和CuSO4溶液反应，有关化学方程式：

2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑CuSO4＋2NaOH＝Cu（OH）2↓＋Na2SO4

总的方程式：

2Na＋2H2O＋CuSO4＝Cu（OH）2↓＋Na2SO4＋H2↑

实验现象：

钠熔成小球，在液面上四处游动，有蓝色沉淀生成，有气泡放出

K、Ca、Na三种单质与盐溶液反应时，先与水反应生成相应的碱，碱再和盐溶液反应

④钠与酸反应：

2Na＋2HCl＝2NaCl＋H2↑（反应剧烈）离子方程式：

2Na＋2H＋＝2Na＋＋H2↑

3、钠的存在：

以化合态存在。

4、钠的保存：

保存在煤油或石蜡中。

5、工业制钠：

电解熔融的NaCl：

2NaCl（熔融）2Na+Cl2↑

6、钠的用途：

①在熔融的条件下钠可以制取一些金属，如钛、锆、铌、钽等；

②钠钾合金是快中子反应堆的热交换剂；

③钠蒸气可作高压钠灯，发出黄光，射程远，透雾能力强。

（二）氧化钠和过氧化钠

1、Na2ONa2O+H2O==2NaOH,

白色固体，是碱性氧化物，具有碱性氧化物的通性：

Na2O+CO2==Na2CO3,

Na2O+2HCl==2NaCl+H2O.

另外：

加热时，2Na2O+O2==2Na2O2

2、Na2O2：

淡黄色固体是复杂氧化物，易与水和二氧化碳反应。

2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2；2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2（作供氧剂）。

因此Na2O2常做生氧剂，同时，Na2O2还具有强氧化性，有漂白作用。

如实验：

Na2O2和水反应后的溶液中滴加酚酞，变红后又褪色。

（三）钠盐：

Na2CO3与NaHCO3的性质比较

Na2CO3

NaHCO3

俗称

纯碱、苏打

小苏打

水溶性比较

Na2CO3>NaHCO3

溶液酸碱性

碱性

碱性

与酸反应剧烈程度

较慢（二步反应）

较快（一步反应）

与酸反应

Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑

CO32－+2H+=CO2↑+H2O

NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑

HCO3－+H+=H2O+CO2↑

热稳定性

加热不分解

加热分解

2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑

与CO2反应

Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3

不反应

与NaOH溶液反应

不反应（不能发生离子交换）

NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O

HCO3－+OH－=H2O+CO32－

与Ca（OH）2溶液反应

Ca（OH）2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH

Ca2++CO32－=CaCO3↓

也能反应生成CaCO3沉淀

与CaCl2、溶液反应

有CaCO3沉淀

不反应

用途

洗涤剂，玻璃、肥皂、造纸、纺织等工业

发酵粉、灭火剂、治疗胃酸过多（有胃溃疡时不能用）

相互转化

Na2CO3溶液能吸收CO2转化为NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2==2NaHCO3

NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O

★注意几个实验的问题：

1、向饱和的Na2CO3溶液中通足量的CO2有晶体NaHCO3析出。

2、Na2CO3溶液与稀HCl的反应①:

向Na2CO3溶液中滴加稀HCl，先无气体，后有气体，如果n（HCl）小于n（Na2CO3）时反应无气体放出。

发生的反应：

先Na2CO3+HCl==NaCl+NaHCO3,

后NaHCO3+HCl==NaCl+H2O+CO2↑

②向稀HCl中滴加Na2CO3溶液，先有气体，反应是：

Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑

如果用2mol的Na2CO3和2.4mol的稀HCl反应，采用①方法放出CO2是0.4mol；采用方法放出CO2为1.2mol。

希望同学们在解题时要留意。

3、Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的鉴别：

取两种试液少量，分别滴加CaCl2或BaCl2溶液，有白色沉

淀的原取溶液为Na2CO3，另一无明显现象的原取溶液为NaHCO3

4、侯氏制碱法

反应式：

NaCl+NH3+CO2+H2O==NaHCO3+NH4Cl.

注意：

在生产中应先在饱和的NaCl溶液中先通入NH3，后通入CO2，NaHCO3晶体析出过滤，在滤液中加入NaCl细末和通NH3析出NH4Cl晶体为副产品。

NH4Cl晶体析出后的母液进行循环试用，提高原料的利用率。

（四）氢氧化钠NaOH：

俗称烧碱、火碱、苛性钠，易潮解，有强腐蚀性，具有碱的通性。

二、铝及其化合物

（一）铝的性质

1、物理性质：

银白色金属，质较软，但比镁要硬，熔点比镁高。

有良好的导电、导热性和延展性。

2、化学性质：

铝是较活泼的金属。

①通常与氧气易反应，生成致密的氧化物起保护作用。

4Al+3O2==2Al2O3。

同时也容易与Cl2、S等非金属单质反应。

②与酸反应：

强氧化性酸，如浓硫酸和浓硝酸在常温下，使铝发生钝化现象；加热时，能反应，但无氢气放出；非强氧化性酸反应时放出氢气。

（2Al＋6H＋＝2Al3＋＋3H2↑）

③与强碱溶液反应：

2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑（2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlO2－＋3H2↑）

④与某些盐溶液反应：

如能置换出CuSO4、AgNO3等溶液中的金属。

⑤铝热反应：

铝与某些金属氧化物的反应（如V、Cr、Mn、Fe的氧化物）叫做铝热反应

2Al+Fe2O3

Al2O3+2Fe。

Al和Fe2O3的混合物叫做铝热剂。

利用铝热反应焊接钢轨。

（二）氧化铝（Al2O3）

白色固体，熔点高（2054℃），沸点2980℃，常作为耐火材料；是两性氧化物。

我们常见到的宝石的主要成分是氧化铝。

有各种不同颜色的原因是在宝石中含有一些金属氧化物的表现。

如红宝石因含有少量的铬元素而显红色，蓝宝石因含有少量的铁和钛元素而显蓝色。

工业生产中的矿石刚玉主要成分是α－氧化铝，硬度仅次于金刚石，用途广泛。

两性氧化物：

既能与强酸反应又能与强碱反应生成盐和水的氧化物。

Al2O3+6HCl==2AlCl3+3H2O,Al2O3+2NaOH==2NaAlO2+H2O。

Al2O3是工业冶炼铝的原料，由于氧化铝的熔点高，电解时，难熔化，因此铝的冶炼直到1886年美国科学家霍尔发现在氧化铝中加入冰晶石（Na3AlF6），使氧化铝的熔点降至1000度左右，铝的冶炼才快速发展起来，铝及其合金才被广泛的应用。

2Al2O34Al+3O2↑。

（三）氢氧化铝（Al（OH）3）

白色难溶于水的胶状沉淀，是两性氢氧化物。

加热易分解。

两性氢氧化物：

既能与强酸又能与强碱反应生成盐和水的氢氧化物。

Al（OH）3+3HCl==AlCl3+3H2O,Al（OH）3+NaOH==NaAlO2+2H2O．

2Al（OH）3Al2O3+3H2O

（四）铝的冶炼

铝是地壳中含量最多的金属元素，自然界中主要是以氧化铝的形式存在。

工业生产的流程：

铝土矿（主要成分是氧化铝）→用氢氧化钠溶解过滤→向滤液中通入二氧化碳酸化，过滤→氢氧化铝→氧化铝→铝。

主要反应：

Al2O3+2NaOH==2NaAlO2+H2O，CO2+3H2O+2NaAlO2==2Al（OH）3↓+Na2CO3，2Al（OH）3

Al2O3+3H2O,2Al2O3

4Al+3O2↑。

（五）铝的用途：

铝有良好的导电、导热性和延展性，主要用于导线、炊具等，铝的最大用途是制合金，铝合金强度高，密度小，易成型，有较好的耐腐蚀性。

迅速风靡建筑业。

也是飞机制造业的主要原料。

（六）明矾的净水：

化学式：

KAl（SO4）2·12H2O，它在水中能电离：

KAl（SO4）2==K++Al3++2SO42-。

铝离子与水反应，生成氢氧化铝胶体，具有很强的吸附能力，吸附水中的悬浮物，使之沉降已达净水目的。

Al3++3H2O==Al（OH）3（胶体）+3H+。

知识整理：

①（Al（OH）3）的制备：

在氯化铝溶液中加足量氨水。

AlCl3+3NH3·H2O==Al（OH）3↓+3NH4Cl。

②实验：

A、向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液，现象是先有沉淀，后溶解。

反应式：

先Al3++3OH-==Al（OH）3↓,后Al3++4OH-==AlO2-+2H2O。

B、向氢氧化钠溶液中滴加氯化铝溶液，现象是开始无沉淀，后来有沉淀，且不溶解。

反应式：

先Al3++4OH-==AlO2-+2H2O，后Al3++3AlO2-+6H2O==4Al（OH）3↓。

③实验：

向偏铝酸钠溶液中通二氧化碳，有沉淀出现。

CO2+3H2O+2NaAlO2==2Al（OH）3↓+Na2CO3。

④将氯化铝溶液和偏铝酸钠溶液混和有沉淀出现。

Al3++3AlO2-+6H2O==4Al（OH）3↓。

⑤实验：

A、向偏铝酸钠溶液中滴加稀盐酸，先有沉定，后溶解。

反应的离子方程式：

AlO2-+H++H2O==Al（OH）3,Al（OH）3+3H+==Al3++2H2O。

B、向稀盐酸中滴加偏铝酸钠溶液，先无沉淀，后有沉淀且不溶解。

反应的离子方程式：

AlO2-+4H+==Al3++2H2O,3AlO2-+Al3++6H2O==4Al（OH）3↓。

⑥铝三角：

三、铁及其化合物

（一）铁Fe

1、单质铁的物理性质：

铁片是银白色的，铁粉呈黑色，纯铁不易生锈，但生铁（含碳杂质的铁）在潮

湿的空气中易生锈。

（原因：

形成了铁碳原电池。

铁锈的主要成分是Fe2O3）。

2、单质铁的化学性质：

①与非金属单质反应：

3Fe＋2O2Fe3O4（现象：

剧烈燃烧，火星四射，生成黑色的固体）

2Fe+3Cl22FeCl3,

Fe+SFeS。

②与非氧化性酸反应：

Fe＋2HCl＝FeCl2＋H2↑（Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑）

常温下铝、铁遇浓硫酸或浓硝酸钝化。

加热能反应但无氢气放出。

③与盐溶液反应：

Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu（Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu）；Fe+2FeCl3==3FeCl2

④与水蒸气反应：

3Fe+4H2O（g）

Fe3O4+4H2↑

（二）铁的氢氧化物

Fe（OH）2

Fe（OH）3

主要性质

白色难溶于水的沉淀，不稳定，易被氧化成氢氧化铁，颜色变化为：

白色－灰绿色－红褐色。

反应式：

4Fe（OH）2+O2+2H2O==4Fe（OH）3。

Fe（OH）2＋2H＋＝Fe2＋＋2H2O

红褐色难溶于水的沉淀，受热易分解。

2Fe（OH）3

Fe2O3+3H2O,能溶于强酸溶液，生成相应的盐。

Fe（OH）3＋3H＋＝2Fe3＋＋3H2O

（三）Fe2+、Fe3+的检验

离子

Fe2+

Fe3+

常

见

方

法

①滴加KSCN溶液，无明显变化，再加氯水，溶液变血红色；

②直接观察溶液是浅绿色；

③滴加氢氧化钠溶液，出现沉淀的颜色变化是：

白色－灰绿色－红褐色。

①直接观察溶液是黄色；

②滴加氢氧化钠溶液，出现红褐色沉淀；③滴加KSCN溶液，有血红色溶液出现。

（四）铁三角

Fe与弱氧化剂反应，如H+、Cu2+、I2、S等；

用还原剂如H2、CO等还原FeO或用Mg、Zn、Al等还原Fe2+盐溶液。

铁与强氧化剂反应如Cl2、Br2、浓H2SO4、浓HNO3等。

用还原剂如H2、CO等还原Fe2O3或用足量Mg、Zn、Al等还原

Fe2+遇强氧化剂的反应如Cl2、Br2、O2、浓H2SO4、浓HNO3、

H2O2、Na2O2、HClO等。

Fe3+遇某些还原剂的反应如Fe、Cu、SO2、I-、H2S等以及少量的Zn、Mg、Al等。

（五）铁的冶炼

原料：

铁矿石（提供铁元素）、焦炭（提供热量和还原剂）、空气（提供氧气）、石灰石（除去铁矿石中的二氧化硅杂质）。

设备：

高炉。

主要反应：

C+O2CO2,，C+CO22CO（这两个反应是制造还原剂并提供热量），

3CO+Fe2O32Fe＋3CO2，CaCO3CaO+CO2↑，CaO+SiO2CaSiO3.

（六）焰色反应

1、定义：

金属或它们的化合物在灼烧时使火焰呈现特殊颜色的性质。

2、操作步骤：

铂丝（或铁丝）用盐酸浸洗后灼烧至无色，沾取试样（单质、化合物、气、液、固均可）在火焰上灼烧，观察颜色。

3、重要元素的焰色：

钠元素黄色、钾元素紫色（透过蓝色的钴玻璃观察，以排除钠的焰色的干扰）

焰色反应属物理变化。

与元素存在状态（单质、化合物）、物质的聚集状态（气、液、固）等无关，只有少数金属元素有焰色反应。

（七）合金

1、合金的概念：

由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。

2、合金的特性：

合金与各成分金属相比，具有许多优良的物理、化学或机械的性能。

①合金的硬度一般比它的各成分金属的大

②合金的熔点一般比它的各成分金属的低

予少家汉东，汉东僻陋无学者，吾家又贫无藏书。

州南有大姓李氏者，其于尧辅颇好学。

予为儿童时，多游其家，见有弊筐贮故书在壁间，发而视之，得唐《昌黎先生文集》六卷，脱落颠倒无次序，因乞李氏以归。

读之，见其言深厚而雄博，然予犹少，未能悉究其义．徒见其浩然无涯，若可爱。

是时天下学者杨、刘之作，号为时文，能者取科第，擅名声，以夸荣当世，未尝有道韩文者。

予亦方举进士，以礼部诗赋为事。

年十有七试于州，为有司所黜。

因取所藏韩氏之文复阅之，则喟然叹曰：

学者当至于是而止尔！

因怪时人之不道，而顾己亦未暇学，徒时时独念于予心，以谓方从进士干禄以养亲，苟得禄矣，当尽力于斯文，以偿其素志。