第三章金属及其化合物.docx

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第三章金属及其化合物

第三章金属及其化合物

一、金属的物理通性：

常温下，金属一般为银白色晶体（汞常温下为液体），具有良好的导电性、导热性、延展性。

二、金属的化学性质：

多数金属的化学性质比较活泼，具有较强的还原性，在自然界多数以化合态形式存在。

物质

Na

Al

Fe

保存

煤油（或石蜡油）中

直接在试剂瓶中即可

直接在试剂瓶中

化性

常温下氧化成Na2O：

4Na + O2 = 2Na2O

点燃

点燃生成Na2O2

点燃

2Na + O2 == Na2O2

常温下生成致密氧化膜：

4Al + 3O2 = 2Al2O3

致密氧化膜使铝耐腐蚀。

点燃

纯氧中可燃，生成氧化铝：

点燃

4Al + 3O2 == 2Al2O3

潮湿空气中易受腐蚀：

铁锈：

主要成分Fe2O3

点燃

纯氧中点燃生成：

点燃

3Fe+2O2 ==Fe3O4

与O2

与Cl2

2Na+Cl2 == 2NaCl

2Al+3Cl2 == 2AlCl3

2Fe+3Cl2==2FeCl3

与S

常温下即可反应：

2Na + S = Na2S

△

加热时才能反应：

2Al+3S == Al2S3

△

加热只能生成亚铁盐：

Fe+S==FeS

与水

常温与冷水剧烈反应：

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

△

去膜后与热水反应：

2Al+6H2O==2Al（OH）3↓+3H2↑

常温下纯铁不与水反应。

△

加热时才与水蒸气反应：

3Fe+4H2O（g）==Fe3O4+4H2

与酸

溶液

 2Na+2HCl=2NaCl+H2↑

2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑

Fe+2HCl=FeCl2+H2↑

与碱

溶液

----------------------

2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑

---------------------

与盐

溶液

与硫酸铜溶液：

2Na+2H2O+CuSO4=Cu（OH）2↓+Na2SO4+H2↑

与氯化铁溶液：

6Na+6H2O+2FeCl3=2Fe（OH）3↓+6NaCl+3H2↑

置换出较不活泼的金属单质

置换出较不活泼的金属单质

与氧

化物

----------------------

点燃

镁条引燃时铝热反应：

2Al+Fe2O3========Al2O3+2Fe

---------------------

金属活泼性逐渐减弱

三、金属化合物的性质：

1、氧化物

Na2O

Na2O2

Al2O3

Fe2O3

性质

碱性氧化物

非碱性氧化物

两性氧化物

碱性氧化物

颜色状态

白色固体

淡黄色固体

白色固体

赤红色固体

与水反应

Na2O+H2O=2NaOH

2Na2O2+2H2O=4NaOH

+O2↑

----------------

----------------

与酸溶液

Na2O+2HCl=2NaCl+H2O（溶液无色）

2Na2O2+4HCl=4NaCl+2H2O+O2↑

Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O

Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O（溶液黄色）

与碱溶液

----------------

----------------

Al2O3+2NaOH=

2NaAlO2+H2O

----------------

其他

Na2O+CO2=Na2CO3

2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2

----------------

----------------

2、氢氧化物

化性

NaOH

Al（OH）3

Fe（OH）2

Fe（OH）3

属性

碱性氢氧化物

两性氢氧化物

碱性氢氧化物

碱性氢氧化物

与酸溶液

NaOH+HCl=NaCl+H2O

Al（OH）3+3HCl=

AlCl3+3H2O

Fe（OH）2+2HCl=FeCl2+2H2O

Fe（OH）3+3HCl=

FeCl3+3H2O

△

△

与碱溶液

----------------

Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O

----------------

----------------

稳定性

稳定

2Al（OH）3==Al2O3+3H2O

4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3

2Fe（OH）3==Fe2O3+3H2O

其他

2NaOH+CO2 =Na2CO3+H2O

NaOH+CO2（过量）=NaHCO3

----------------

----------------

----------------

制备

金属钠与水即可

铝盐溶液与过量浓氨水

亚铁盐溶液与氢氧化钠溶液（液面下）

铁盐溶液滴加氢氧化钠溶液

3、盐

Na2CO3

NaHCO3

溶解度

较大

较小

溶液碱性

使酚酞变红，溶液呈碱性。

使酚酞变淡粉色，溶液呈较弱的碱性。

与酸

反应迅速Na2CO3+2HCl=2NaCl+2H2O+CO2↑

反应更迅速NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑

与碱

--------------------------------

NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O

稳定性

稳定，加热不分解。

△

固体NaHCO3

：

2NaHCO3 == Na2CO3+H2O+CO2↑

相互转化

Na2CO3溶液中通入大量CO2

Na2CO3+H2O+CO2 = 2NaHCO3

△

固体NaHCO3：

2NaHCO3 == Na2CO3+H2O+CO2↑

其他

溶液中：

Na2CO3+Ca（OH）2 = 2NaOH+CaCO3↓

溶液中：

NaHCO3+Ca（OH）2 = NaOH+CaCO3↓+H2O

用途

工业原料等

中和胃酸、制糕点等

金属离子检验：

焰色反应呈黄色

FeCl2

FeCl3

颜色

浅绿色

黄色

与碱溶液

FeCl2+2NaOH = Fe（OH）2↓+2NaCl

FeCl3+3NaOH= Fe（OH）3↓+3NaCl

相互转化

2FeCl2+Cl2 = 2FeCl32FeBr2+Br2 = 2FeBr3

主要表现：

性（还原性）

2FeCl3+Fe = 3FeCl22FeBr3+Fe = 3FeBr2

表现：

性（氧化性）

检验

遇KSCN不显血红色，加入氯水后显红色

遇KSCN显血红色

用途

净水剂等

印刷线路板等

四、金属及其化合物之间的相互转化

1、铝及其重要化合物之间的转化关系，写出相应的化学反应方程式。

⑩NaAlO2+HCl+H2O=Al（OH）3↓+NaCl

2、铁及其重要化合物之间的转化关系，写出相应的化学反应方程式。

3、钠及其化合物之间的相互转化，写出相应的化学反应方程式。

附：

1、焰色反应：

用于在火焰上呈现特殊颜色的金属或它们的化合物的检验。

锂

钠

钾

钙

锶

钡

铜

紫红色

黄色

紫色

砖红色

洋红色

黄绿色

蓝绿色

注：

观察钾焰色反应时，应透过蓝色钴玻璃，以便滤去杂质钠的黄光。

2、碳酸钠、碳酸氢钠：

Na2CO3又叫纯碱，俗称苏打。

无水碳酸钠是白色粉末。

NaHCO3俗称小苏打，也叫酸式碳酸钠。

它是白色粉末，在水中的溶解度比碳酸钠略小，水溶液呈微碱性，固体碳酸氢钠受热即分解。

NaHCO3是发酵粉的主要成分，也用于制灭火剂、焙粉或清凉饮料等方面的原料，在橡胶工业中作发泡剂。

将碳酸钠溶液或结晶碳酸钠吸收CO2可制得碳酸氢钠。

3、氧化铝、氢氧化铝

（1）Al2O3俗名矾土，是一种难熔又不溶于水的白色粉末。

它的熔点、沸点都高于2000度。

（2）氢氧化铝是典型的两性氢氧化物，它既能溶于强酸生成铝盐溶液，又能溶于强碱生成偏铝酸盐溶液。

氢氧化铝可用来制备铝盐，作吸附剂等的原料。

氢氧化铝凝胶有中和胃酸和保护溃疡面的作用，可用于治疗胃和十二指肠溃疡、胃酸过多等。

非金属及其化合物

非金属及其化合物一、常见物理性质：

1、颜色：

　　A、红色世界

（1）基态：

Fe2O3（红棕色）、Fe（OH）3（红褐色）、[Fe（SCN）]2+（血红色）、Cu（紫红色）、Cu2O（砖红色）、NO2（红棕色）、P（红磷、暗红色）、Br2（深红棕色）、红色石蕊试纸、品红溶液。

在空气中久置的苯酚（红色）

（2）化学变化：

　　①紫色石蕊在酸性溶液（pH＜5.0）中变红；

　　②润湿的蓝色石蕊试纸遇酸性气体（CO2、SO2、H2S、HCl）变红；

　　③酚酞在碱性溶液中呈浅红色（8.2＜pH＜10.0）或红色（pH＞10）；

　　④甲基橙在酸性溶液（pH＜3.1）中呈红色；

　　⑤已经被二氧化硫褪色的品红溶液在加热时会出现红色。

　　B、橙色世界：

（1）基态：

浓溴水、甲基橙试剂、Br2（CCl4）呈橙红色。

　　C、黄色世界：

（1）基态：

工业盐酸（含有Fe3+）、Au、S（淡黄色）、Na2O2（淡黄色）、AgBr（淡黄色）、AgI、Ag3PO4、碘水（黄色）、三硝基甲苯（黄色）、蛋白质加浓硝酸

（2）激发态：

钠元素焰色呈黄色

　　（3）化学变化：

久置的浓硝酸因溶有自身分解产生的二氧化氮而变黄

　　D、绿色世界

（1）基态：

F2（浅黄绿色）、Cl2（黄绿色）、Cu2（OH）2CO3（绿色）、CuCl2（浓溶液呈绿色）、FeSO4（浅绿色）

（2）化学变化：

Fe（OH）2（白色）——灰绿色——Fe（OH）3（红褐色）

　　E、青（黑）世界：

FeFeOFe3O4FeSCuSAg2SMnO2石墨（灰黑）

　　F、蓝色世界

（1）基态：

CuSO4（溶液）、CuSO4·5H2O（晶体）、液氧、臭氧

（2）化学变化：

　　①紫色石蕊在碱性溶液（pH＞8）中变蓝；

　　②润湿的红色石蕊试纸遇碱性气体变蓝；

　　③无水CuSO4（白色粉末）遇水变蓝；

　　④H2、H2S、CH4、C2H5OH燃烧火焰呈淡蓝色，CO燃烧火焰呈蓝色；

　　⑤S在空气中燃烧呈淡蓝色火焰，在纯氧中燃烧呈现明亮的蓝紫色火焰；

　　⑥淀粉遇I2（aq）变蓝；

　　⑦Cl2、Br2、NO2、O3遇湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。

　　G、紫色世界

（1）基态：

KMnO4（H+）、紫色石蕊、碘单质呈紫黑色；

（2）激发态：

钾元素的焰色呈紫色（透过蓝色钴玻璃观察）；

　　（3）化学变化：

　　①I2升华生紫烟；

　　②NH4I受热生紫烟；

　　③紫色石蕊在（5.0＜pH＜8.0）溶液中呈紫色。

　　H、白色世界

（1）基态：

Hg、铝粉、大多数块状金属、PbSO4、BaSO4、AgCl、BaCO3、Ba3（PO4）2、BaSO3、CaCO3、Fe（OH）2（不稳定）、Mg（OH）2、Al（OH）3等。

（2）化学变化：

　　①H2在Cl2中燃烧呈现苍白色火焰；

　　②NH3遇HCl产生白烟；

　　③Mg、Al在氧气中燃烧发出耀眼的白光；

　　④红磷在氯气中燃烧时产生白色烟雾；

　　⑤红磷在氧气中燃烧时产生白烟。

2、状态：

　　白磷（固态），三氧化硫（固态），纯硫酸（液体）。

3、气味：

　　刺激性气味：

HXCl2NH3NO2乙醛甲醛

　　臭鸡蛋气味：

H2S

　　特殊臭味：

O3电石生产的乙炔（含PH3、H2S）

　　特殊气味：

C6H6苯酚

　　苦杏仁味：

硝基苯

　　香味：

酯类化合物

4、毒性：

　　第ⅦA族：

F2Cl2HF

　　第ⅥA族：

H2SSO2

　　第ⅤA族：

NONO2NaNO2白磷

　　第ⅣA族：

CO

　　有机物：

苯硝基苯甲醇苯酚

5、升华：

I2萘二、本章知识结构梳理

（一）硅及其化合物

注意:

Cl2＋H2===（点燃）2HCl现象：

发出苍白色火焰，生成大量白雾。

燃烧不一定有氧气参加，物质并不是只有在氧气中才可以燃烧。

燃烧的本质是剧烈的氧化还原反应，所有发光放热的剧烈化学反应都称为燃烧。

二氧化硅和二氧化碳性质比较

物质

二氧化硅

二氧化碳

熔沸点、硬度、状态

很高、硬度大、固态

低、硬度小、气态

化

学

性

质

与水

不反应

CO2+H2O=H2CO3

与氢氟酸

SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O

用HF来腐蚀和雕刻玻璃。

不反应

与碱溶液

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞，而不用玻璃塞。

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O

与碱性氧化物

高温

SiO2+CaO=CaSiO3

CO2+CaO=CaCO3

异同点

相同点

都是酸性氧化物，都与碱或碱性氧化物反应。

不同点

①CO2与水反应生成H2CO3;SiO2不与水反应；

②SiO2溶于氢氟酸，CO2不与氢氟酸反应；

③SiO2须在高温下与碱性氧化物反应，而CO2可在常温常压下进行。

硅酸和碳酸的性质比较

物质

硅酸

碳酸

化学式

H2SiO3

H2CO3

酸酐

SiO2

CO2

制法

硅酸胶体的制备：

Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓

CO2+H2O=H2CO3

颜色与状态

白色、固体

无纯态，只存在于水溶液中

水溶性

不溶于水

只存在于水溶液中

酸性比较

H2CO3＞H2SiO3向硅酸钠饱和溶液中通入二氧化碳，同样可得到硅酸凝胶，说明硅酸是一种酸性比碳酸还弱的弱酸。

Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3（胶体）+Na2CO3

硅单质物性：

①存在和形态：

自然界中无游离态，主要以硅酸盐和二氧化硅形式存在。

②晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。

③导电性：

半导体材料，介于导体和半导体之间。

硅酸盐材料：

水泥、玻璃、陶瓷、水玻璃（Na2SiO3的水溶液）等

硅酸盐组成的表示：

例如，Na2SiO3Na2O·SiO2

Al2Si2O5（OH）4Al2O3·2SiO2·2H2O

KAlSi3O8K2O·Al2O3·6SiO2

水泥

普通玻璃

原料

石灰石、粘土

纯碱、石灰石、石英（SiO2）

设备

水泥回转窑

玻璃熔炉

反应

复杂的物理化学变化过程

Na2CO3+SiO2=高温=Na2SiO3+CO2↑

CaCO3+SiO2=高温=CaSiO3+CO2↑

主要成分

3CaO·SiO2

2CaO·SiO2

3CaO·Al2O3

Na2O·CaO·6SiO2

组成表示法

金属氧化物·SiO2·H2O

特性

水硬性

（加石膏调节硬化速度）

玻璃态物质（在一定温度范围内软化）非晶体

新型无机非金属材料：

高温结构陶瓷、光导纤维等

传统无机非金属材料的优缺点：

抗腐蚀、耐高温，质脆、经不起冲击。

新型无机非金属材料的特性：

强度高，耐高温；

①具有电学特性：

绝缘体、半导体、导体等；

②具有光学特性：

发光、透光（可见光、红外光、射线）；

③具有生物功能。

（二）、富集在海水中的元素—氯及其化合物

1、1体积的水溶解2体积的氯气形成的溶液为氯水，为浅黄绿色。

新制的氯水

久置的氯水

成分

分子：

Cl2、H2O、HClO

离子：

H+、Cl－、ClO－、OH－

分子：

H2O

离子：

H+、Cl－、OH－

颜色

黄绿色

无色

性质

酸性、漂白性

酸性且酸性增强、无漂白性

原因

新制的氯水中存在Cl2+H2O

HClO+H++Cl－

久置的氯水中HClO完全分解为O2而消耗，最后成为HCl溶液

解释下列现象：

　　①、新制的氯水能氧化Fe2+、Br-：

Cl2+2Fe2+＝2Fe3++2Cl—

　　②、新制的氯水加入镁粉，氯水褪色：

Cl2+Mg=MgCl2

　　③、新制的氯水加入硝酸银产生沉淀：

Cl－+Ag+=AgCl

　　④、新制的氯水与碳酸氢钠反应：

H++HCO3-=H2O+CO2

　　⑤、新制的氯水使石蕊先变红后褪色：

H+HClO

①自来水杀菌消毒Cl2＋H2O==HCl＋HClO2HClO===（光照）2HCl＋O2↑

其中次氯酸HClO有强氧化性和漂泊性，起主要的消毒漂白作用。

液氯、新制的氯水和久置的氯水比较

液氯

新制氯水

久置氯水

分类

纯净物

混合物

混合物

颜色

黄绿色

黄绿色

无色

成分

Cl2

Cl2、H2O、HClO、H＋、Cl―、ClO―、极少量的为OH―

H＋、Cl―、H2O、

极少量的OH―

稀盐酸

性质

氧化性

氧化性、酸性、漂白性

酸性

2．氯气的制备

　　MnO2+4HCl（浓）

MnCl2+Cl2+2H2O

　　包括四个基本环节即制备（原料、原理、反应发生装置）、净化（除杂、干燥）、收集（收集方法、验满）、尾气处理

　　会画装置

制得的气体含有盐酸和水，因此分别通过饱和食盐水、浓硫酸（氯化钙）等进行除杂。

气体用向上排空气法或排饱和食盐水法收集。

尾气用氢氧化钠吸收。

闻法:

用手在瓶口轻轻扇动,使少量氯气进入鼻孔。

氯气的尾气处理

　　Cl2+2NaOH＝NaCl+NaClO+H2O漂白液的有效成分：

NaClO

3、次氯酸、次氯酸钙等有多方面的性质，经常用到以下几方面性质：

（1）HClO是一种弱酸，H2CO3＞HClO通过下列反应可比较得出酸性强弱

　　Ca（ClO）2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO

（2）ClO-是一种弱酸的酸根离子，能发生水解反应：

ClO-+H2O

HClO+OH-，所以次氯酸钙溶液显碱性。

　　（3）HClO和ClO-都具有强氧化性，无论酸性、碱性条件下都可以跟亚铁盐、碘化物、硫化物等发生氧化还原反应，能使品红溶液褪色。

　　（4）HClO见光易分解：

2HClO

2HCl+O2↑

氯离子的检验试剂以及反应方程式

AgNO3溶液，并用稀硝酸溶液排除其他离子（如碳酸根）

Ag＋+Cl―==AgCl

4、卤族元素及其单质的性质变化规律

（１）．卤族元素物理性质比较：

颜色

状态

熔、沸点

密度

溶解性

水

有机溶剂

均易溶于有机溶剂

F2

Cl2

Br2

I2

淡黄绿色

黄绿色

深红棕色

紫黑色

气态

气态

液体（易挥发）

固体（升华）

小

大

低

高

剧烈反应

淡黄绿色

黄→橙色

黄→褐色

剧烈反应

黄绿色

橙→橙红

紫→红

（２）．卤族元素单质的化学性质：

　　1。

相似性：

　　化学性质与Cl2相似，都具有典型的非金属性，都可以与金属作用生成金属卤化物，都可以与非金属反应，都可与水发生反应，都可以与强碱作用。

　　2。

递变性：

与金属、非金属反应时条件不同。

　　例如：

卤素单质与H2的反应

　　H2+F2═2HF，在冷暗处就发生爆炸；

　　H2+Cl2

2HCl，见光爆炸；

，加热缓慢化合；

　　H2+I2

2HI，更缓慢地化合且可逆。

　　与H2化合时，无论从反应条件、反应的剧烈程度以及生成气态氢化物的稳定性（HF＞HCl＞HBr＞HI），都说明卤素单质的递变性。

（三）硫、氮

1、二氧化硫的性质----亚硫酐

物理性质

颜色状态

密度

毒性

黄绿色

比空气大

有毒

化学性质

酸性

与水反应方程式

SO2+H2O===H2SO3

与烧碱反应方程式

SO2+2NaOH==Na2SO3+H2O

Na2SO3+SO2+H2O==2NaHSO3

SO2+NaOH==NaHSO3

漂白性

漂白原理：

由于它能跟某些有色物质生成：

无色物质

曾学过的具有漂白性的物质

吸附漂白：

活性炭

氧化漂白：

HClO、O3、Na2O2

还原性

与氧气反应方程式

2SO2+O2===2SO3

与氯水反应方程式

SO2+Cl2+2H2O==H2SO4+2HCl

氧化性

与硫化氢反应方程式

SO2+2H2S==3S↓+2H2O

SO2的实验室制法

①反应原理：

Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+H2O

②制备装置：

固体和液体不加热制备气体的装置

净化干燥装置：

盛放浓硫酸的洗气瓶

收集方法：

向上排空气法或排饱和NaHSO3溶液

检验：

湿润的蓝色石蕊试纸---变红湿润的品红试纸---褪色

尾气处理：

用NaOH溶液和倒扣漏斗装置防倒吸

2、三氧化硫

1）、物理性质：

又名硫酸酐，是一种无色易挥发的晶体，溶沸点都很低。

2）、化学性质：

具有酸的氧化物的通性，与水反应放出大量的热，具有较强的氧化性。

3、硫化氢

1）、H2S的物理性质：

无色、有臭鸡蛋气味的气体，密度比空气大，能溶于水，有剧毒。

2）、实验室制法：

由强酸制弱酸的原理

FeS+H2SO4==FeSO4+H2S↑

FeS+2HCl==FeCl2+H2S↑

FeS+2H＋==Fe2＋+H2S↑

用湿润的Pb（CH3COO）2试纸

Pb（CH3COO）2+H2S==PbS↓+2CH3COOH试纸变黑

3）、化学性质

（1）可燃性

2H2S+3O2

2H2O＋2SO2

2H2S+O2

2H2O＋S

（2）还原性：

H2S+X2==2HX+S↓（X=Cl、Br、I）

（3）不稳定性：

H2S

H2↑+S

（4）H2S气体的水溶液----氢硫酸

4、氮的固定

a：

定义：

将游离态的氮转变为氮的化合物叫做氮的固定

b．分类：

放电

①自然固氮：

高能固氮：

N2+O2====2NO

生物固氮：

豆科植物的根瘤菌固氮

②人工固氮：

2N2+3H2

2NH3（条件：

高温高压、催化剂）

5、浓硫酸和浓硝酸的性质

浓硫酸

浓硝酸

相同点

与Cu反应

Cu+2H2SO4（浓）

CuSO4+SO2↑+2H2O

Cu+4HNO3（浓）==Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O　

3Cu＋8HNO3（稀）==3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

与木炭反应

C+2H2SO4（浓）

CO2↑+2SO2↑+2H2O　

C+4HNO3（浓）

CO2↑+4NO2↑+2H2O

与铁铝反应

发生钝化现象，所以可以用铁制或铝制容器来存放冷的浓硫酸和浓硝酸

异同点

①吸水性——干燥剂

②脱水性——蔗糖变黑

王水：

浓硝酸和浓盐酸（1：

3）

（一）、硝酸

（1）硝酸的物理性质：

纯硝酸是无色、有刺激性气味的液体，易挥发

或者光照

（2）硝酸的化学性质：

加热

①不稳定性：

4HNO3=========2H2O+4NO2