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金属及其化合物
第三章金属及其化合物
第一课时钠
一、钠的性质
(一)钠的物理性质
钠是银白色固体,质地软,可用小刀切割
密度比水小,比煤油大,导电导热性好
①钠的取用——镊子(不能用手接触)
②煤油要用滤纸擦干
③切割在滤纸或玻璃片上进行
(二)钠的化学性质
易失电子,化学性质活泼
1.与非金属反应:
(如氧气、氯气、硫等)
⑴与氧气反应
4Na+O2=2Na2O
2Na+O2=Na2O2(淡黄色)
点燃
(2)与氯气反应:
2Na+Cl2=====2NaCl
(3)与硫反应:
2Na+S=Na2S
2、与水反应
[实验现象]浮熔游响红
2Na+2H2O=2NaOH+H2
2Na+2H2O=2Na++OH-+H2↑
实质:
与水电离出的少量H+反应
3.与盐酸反应
2Na+2H+=2Na++H2↑
规律:
先与酸反应,过量的钠再与水反应
4.与盐溶液反应
钠投入到硫酸铜溶液
现象:
钠溶解,放出无色无味气体,有蓝色沉淀
2Na+2H2O=2NaOH+H2
2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu(OH)2↓
钠与水溶液反应规律:
有酸酸为先,无酸水为先
(三)钠的存在、保存
存在:
钠在自然界里没有游离态,只能以化合态存在。
食盐(NaCl)纯碱(Na2CO3·10H2O)硝酸钠(NaNO3)
保存:
隔绝空气和水,加煤油密封
钠着火:
干燥的沙土灭火
二、铝、铁与钠的化学性质的比较
金属
Na
Al
Fe
与O2反应
4Na+O2=2Na2O
2Na+O2=Na2O2
常温下生成致密的
氧化膜,纯氧中可
燃烧生成Al2O3
潮湿空气中易腐蚀,纯氧中燃烧生成Fe2O3
与H2O反应
2Na+2H2O=
2NaOH+H2↑
常温或加热都不反应
与酸反应
2Na+2H+=
2Na++H2↑
2Al+6H+=2Al3+
+3H2↑
2Fe+2H+=Fe2++H2↑
与盐溶液反应
先与水反应
可置换出较不活泼的金属
可置换出较不活泼的金属
与碱反应
与水反应
2Al+2NaOH+2H2O
=3H2↑+2NaAlO2
不反应
1、将Na、Mg、Al各0.3mol分别放入100ml1mol/L
的盐酸中,同温同压下产生的气体体积比是(C)
A.1:
2:
3B.6:
3:
2C.3:
1:
1D.1:
1:
1
2、在盛有5mL饱和石灰水的试管中放入一小块块钠,
不可能观察到的现象是(C)
A.钠熔成小球并在液面上游动B.有气体生成
C.试管底部有银白色物质生成
D.溶液变浑浊
3.向一金属铝制成的易拉罐内充满CO2,然后向罐内注入足量NaOH溶液,立即用胶布严封罐口,过一段时间后,罐壁内凹而瘪,再过一段时间后,瘪了的罐壁重新鼓起,解释上述变化的实验现象:
(1)罐壁内凹而瘪的原因:
CO2与NaOH反应使罐内压强减小
反应方程式:
2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
(2)罐壁重新鼓起的原因:
铝与NaOH溶液反应放出了气体
反应方程式:
2NaOH+2Al+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
三、钠的重要化合物
1、钠的氧化物
化学式
Na2O
Na2O2
电子式
氧元素价态
化合物类型
氧化物类型
颜色、状态
与水反应
与盐酸反应
2、碳酸钠、碳酸氢钠
物质
Na2CO3
NaHCO3
俗名
纯碱、苏打
小苏打
色态
白色粉末
细小白色晶体
水溶性
易溶Na2CO3>NaHCO3易溶
与酚酞作用
溶液变红,显碱性
溶液微红,显碱性
热稳定性
稳定,加热不分解
不稳定,加热分解
Na2CO3加热不反应
2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑
与酸反应
CO32-+H+=HCO3-
HCO3-+H+=CO2+H2O
HCO3-+H+=H2O+CO2↑
反应速率:
Na2CO3 与碱反应 Na2CO3+NaOH不反应 NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓ NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3↓ [怎样鉴别Na2CO3和NaHCO3] ⑴在固体中加入相同浓度的盐酸,反应剧烈的是碳酸氢钠 ⑵加热固体,产生能使石灰水变浑浊的无色气体的是碳酸氢钠。 ⑶溶解,加入CaCl2溶液,产生沉淀的是碳酸钠。 [Na2CO3和NaHCO3相互转化] 通入CO2 Na2CO3NaHCO3 加热加入NaOH 3、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的颜色的现象 (2)操作步骤: 洗—每试验前用稀盐酸(硫酸不可)洗Pt丝; 烧--于酒精(喷)灯火焰灼烧到与原来火 焰颜色相同止; 蘸--蘸取待测物(固或液体); 烧—放到火焰上灼烧; 观--观看火焰的颜色(钾要透过蓝色钴玻璃)。 注: (1)实质: 属于物理变化。 (2)不是所有金属元素都有焰色反应 (3)钠: 黄色钾: 紫色 【课堂练习】 1.下面有关Na2CO3与NaHCO3的叙述错误的是(C) A.Na2CO3遇少量酸可转化为NaHCO3 B.在水中的溶解度Na2CO3比NaHCO3大 C.与同浓度的硫酸反应时,Na2CO3比NaHCO3剧烈 D.NaHCO3比Na2CO3的碱性弱 2.钠与水反应时产生的各种现象如下: ①钠浮在水面上;②钠沉在水底;③钠熔化成小球;④小球迅速游动逐渐减小,最后消失;⑤发出嘶嘶的声音;⑥滴入酚酞后溶液显红色。 其中正确的一组是(C)。 A.①②③④⑤B.全部C.①②③⑤⑥D.①③④⑥ 3.少量钠应保存在(C)。 A.密闭容器中B.水中C.煤油中D.汽油中 (多选)4.下列反应中,一种物质既作氧化剂,又作还原剂的是( B C)。 A.2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ B.2H2O===2H2↑+O2↑ C.2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑ D.2F2+2H2O===4HF+O2↑ 5.要除去硫酸钠里混有少量的碳酸钠,应加入的物质是( B )。 A.氯化钡溶液B.稀硫酸C.石灰水D.氢氧化钠 【课后巩固】 一、选择题(50分,10分/个) 1.金属钠着火时,可以灭火的物质是(B)。 A.水B.砂子C.煤油D.二氧化碳 2.钠与水反应的离子方程式正确的是(C)。 A.2Na+3H+===2Na++H2↑ B.Na+H2O===Na++OH-+H2↑ C.2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑ D.2Na+2H2O===2Na++O2↑+2H2↑ 4.在下列反应中,Na2O2只表现出强氧化性的是( B ) A.2Na2O2+CO2===2Na2CO3+O2↑ B.Na2O2+MnO2===Na2MnO4 C.2Na2O2+H2SO4===2Na2SO4+2H2O+O2↑ D.5Na2O2+2MnO4-+16H+===10Na++2Mn2++5O2↑+8H2O (多选)5.关于NaHCO3的性质,下列说法正确的是(A C )。 A.和酸反应放出等量的CO2所消耗的酸比Na2CO3少 B.相同温度下溶解度比Na2CO3要大 C.热稳定性比Na2CO3小 D.NaHCO3只能和酸作用不能和碱作用 二、推断题(50分) A、B、C、D、E五种物质都含1~18号元素中的某一元素,它们按图所示关系相互转化,已知A为单质。 (1)写出A→E的化学式: (20分,4分/个) A B C D E (2)写出A→D、C→D、C→E反应的化学方程式(30分,10分/个) A→D: C→D: C→E: (1)Na、Na2O、Na2O2、NaOH、Na2CO3, (2)2Na+H2O 2NaOH+H2↑, 2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2↑, 2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2↑ 第二课时铝 一、铝 【物理性质】 铝是银白色的金属,铁在地壳中的含量居第三位。 纯铝的导电性能良好,仅次于银和铜,铝有较好的延展性 【化学性质】 (1)和氧气反应: 铝粉可燃铙4Al+3O2====2Al2O3(发强白光) (2)和非金属反应: 2Al+3S===Al2S3 (3)和热水反应: 2Al+6H2O2===Al(OH)3+3H2↑(反应缓慢) (4)和酸反应: 在常温下浓硫酸和浓硝酸可使铝钝化。 盐酸和稀硫酸可跟铝发生置换反应,生成盐并放出氢气。 2Al+6H2O=2AlCl3+3H2↑ 2Al+3H2SO4(稀)=Al2(SO4)3+3H2↑ (5)和碱反应 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑水是氧化剂,铝是还原剂 二、铝的重要化合物 1、氧化铝: Al2O3 [物理性质] 白色无定形粉末固体,难溶于水,很坚固,难熔化 [主要用途] 耐火材料,冶炼铝的原料 [化学性质] (1)Al2O3与酸溶液的反应 Al2O3+6H+=2Al3++3H2O (2)Al2O3与强碱溶液的反应(不与氨水反应) Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O Al2O3是两性氧化物,既与酸又与强碱反应。 2、氢氧化铝: [物理性质] 白色粉末状固体,难溶于水,在溶液中生成时形成胶状物质。 [Al(OH)3的制备] Al2(SO4)3+6NH3.H2O=2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4 Al3++3NH3.H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ [化学性质] Al(OH)3是两性氢氧化物,既与酸又与强碱反应。 (1)与酸: Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O (2)与强碱: Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O(与氨水不反应) HCl或通入CO2HCl AlO2-Al(OH)3Al3+ NaOHNaOH或氨水 AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓ 2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32- 3、分解反应: 2Al(OH)3=Al2O3+3H2O 4.铝中的图像 1.向1L1mol/L的AlCl3溶液中逐滴加入1mol/L的NaOH溶液,描述现象、写出有关离子方程式、画出有关图像。 2.向1L1mol/L的NaAlO2溶液逐滴加入1mol/LHCl溶液,描述现象、写有关离子方程式、画出有关图像。 1、向Al2(SO4)3溶液中滴加下列试剂,有沉淀产生,且沉淀不会因加入试剂过量而消失的是(BD) A、NaOH溶液B、氨水C、NaCl溶液D、BaCl2溶液 2、将金属钠投入AlCl3溶液中,下列有关叙述一定正确的是(D) A、有气体生成,最后一定有白色沉淀 B、一定无气体生成 C、溶液最后澄清且有气体放出 D、一定有气体生成 3、下图中能表示将NaOH溶液逐滴加入到硫酸铝溶液中,产生沉淀的质量(W)与加入NaOH溶液的体积(V)关系的是(A) 4、两份铝屑,第一份与过量的盐酸反应,第二份与过量的NaOH溶液反应,产生氢气的体积比 为1: 2,则第一份与第二份铝屑的质量比为(D) A、1: 1B、1: 2C、1: 3D、1: 4 5、将表面已完全钝化的铝条,插入下列溶液中,不会发生反应的是(C) A、稀硝酸B、稀盐酸C、硝酸铜D、氢氧化钠 6、有关Al与NaOH溶液的反应的说法中,正确的是(D) A、铝是还原剂,其氧化产物是Al(OH)3B、NaOH是氧化剂,其还原产物是H2 C、铝是还原剂,H2O和NaOH都是氧化剂D、H2O是氧化剂,Al被氧化 7、常温下能用铝制容器盛放的是(A) A、浓盐酸B、浓硝酸C、稀硝酸D、稀硫酸 8、将一块镁铝合金溶于盐酸后,再加入过量NaOH溶液,所得的溶液中主要存在的离子是(A) A、AlO2-、OH-、Na+、Cl-B、Na+、OH-、Al3+、Cl- C、AlO2-、OH-、Mg2+、Cl-D、Na+、Mg2+、Al3+、Cl- 9、既能与NaOH溶液反应,又能与H2SO4溶液反应的物质是(AB) A、NaHCO3B、Al(OH)3C、NaHSO4D、Na2CO3 注: 碳酸氢钠溶液可以电离出Na+和HCO3-,HCO3-离子显酸性,氢氧化钠溶于水电离出Na+和OH-,OH-显碱性,酸碱不能共存,所以会发生反应,反应方程式为NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O 10、镁、铝、铜三种金属粉末混合物,加入过量盐酸充分反应,过滤后向滤液中加入过量烧碱溶液,再过滤,滤液中存在的离子有(A) A. B.Cu2+C.Al3+D.Mg2+ 11.将锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混合物10g,与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2L,则混合物中一定含有的金属是( C )。 A锌 B铁 C铝 D镁 12.实验室需要使AlCl3溶液中的Al3+全部沉淀出来,适宜用的试剂是( D )。 A.NaOH溶液 B.Ba(OH)2溶液 C.盐酸 D.氨水 13.氢氧化铝可作为治疗某种胃病的内服药,这是利用了氢氧化铝的哪个性质( )。 A.酸性 B.碱性 C.两性 D.氧化性 14.对氧化铝的说法不正确的是( D )。 A.酸性氧化物 B.碱性氧化物 C.两性氧化物 D.既不是酸性也不是碱性氧化物 15.下列有关金属铝及其化合物的叙述正确的是( C )。 A.金属铝在常温下不能与氧气发生反应 B.金属铝不能与氯气反应 C.金属铝既能溶于酸,又能溶于碱 D.氧化铝只能与酸反应,不能与碱反应 16.下列物质中既能跟稀H2SO4反应,又能跟氢氧化钠溶液反应的是( D )。 ①NaHCO3 ②(NH4)2CO3 ③Al2O3 ④Al(OH)3 ⑤Al A.③④ B.③④⑤ C.①③④⑤ D.全部 17.除去CuO中的Al2O3,可选用的试剂是(B) A.稀盐酸B.NaOH溶液C.水D.稀硫酸 18.下列关于氢氧化铝性质的叙述错误的是(C) A.Al(OH)3是两性氢氧化物 B.Al(OH)3是难溶于水的白色胶状物质 C.Al(OH)3能凝聚水中悬浮物,也能吸附色素 D.Al(OH)3既能溶于NaOH溶液、氨水,又能溶于盐酸 19.将一块重12.9g且表面已经氧化的铝片放入300mL3mol/L的盐酸中,放出气体3.36L(标况下),且固体完全溶解,溶液呈中性。 (1)铝片中铝单质有多少克? (2)如果向上述的溶液中加入1mol/L的NaOH溶液200mL,生成沉淀是多少克? (3)如果向上述溶液中加加入1mol/L的NaOH溶液1200mL,是否有沉淀生成? 如果有,是多少克? 答案: (1)2.7g (2)5.2g (3)没有沉淀 20.有A、B、C、D、E五种化合物,其中A、B、C、D是含铝元素的化合物,F是一种气体,标准状况下相对于空气的密度为1.103。 它们之间有下列的转化关系: A+NaOH→D+H2O B→A+H2O③C+NaOH→B+NaCl④E+H2O→NaOH+F ⑴写出A、B、C、D的化学式: A,B,C,D。 ⑵写出 ④的离子方程式: ,④。 答案 (1)Al2O3Al(OH)3AlCl3NaAlO2 (2)Al3++3OH-=Al(OH)3↓2Na2O2+2H2O=4Na++4OH-+O2↑ 第三课时铁 一、铁的性质 【物理性质】 铁在地壳中的含量仅次于铝,居第四位.它是当前应用最广,用量最大的金属 铁为灰白色有光泽的金属,具有铁磁性。 密度较大,熔点较高,有较好的延展性 【化学性质】 1、铁与非金属单质(O2、Cl2、S)的反应 铁在干燥的空气里不易与氧、硫、氯等非金属单质起反应,在高温时,则剧烈反应。 铁在氧气中燃烧,生成Fe3O4,赤热的铁和水蒸气起反应也生成Fe3O4 高温 Fe+O2===Fe3O4 Fe+S====FeS 2、铁与酸(溶液)和水蒸气的反应 铁易溶于稀的无机酸和浓盐酸中,生成二价铁盐,并放出氢气 铁与硫、硫酸铜溶液、盐酸、稀硫酸等反应时失去两个电子,成为+2价。 与Cl2、Br2、硝酸及热浓硫酸反应,则被氧化成Fe3+。 铁与氧气或水蒸气反应生成的Fe3O4,可以看成是FeO·Fe2O3 在常温下遇浓硫酸或浓硝酸时,表面生成一层氧化物保护膜,使铁“钝化”,故可用铁制品盛装浓硫酸或浓硝酸。 3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2 Fe+HCl→FeCl2+H2 3、铁与盐溶液的反应 CuSO4+Fe→FeSO4+Cu 二、铁的重要化合物 1、铁的氧化物: 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗名 - 铁红 磁性氧化铁 色态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 铁的价态 +2 +3 +2+3 水溶性 不溶于水 不溶于水 不溶于水 稳定性 不稳定 稳定 稳定 与非氧化性酸反应 FeO+2H+=Fe2++H2O Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O 其它性质 高温时都能与C,CO,H2反应,被还原成Fe 高温 Fe2O3+3CO====2Fe+3CO2是工业炼铁反应 2、铁的氢氧化物 (1)铁的氢氧化物的制备 [实验3-9]往FeCl3(aq)和FeSO4(aq)滴入NaOH(aq). FeCl3 FeSO4 加入NaOH溶液 产生红褐色沉淀 1、产生白色絮状沉淀 2、迅速变成灰绿色(灰绿色是氢氧化亚铁吸附硫酸亚铁后显示的颜色,随着硫酸亚铁反应完全,氢氧化铁生成,红色出现。 ) 3、最后变成红褐色 离子方程式 Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓ Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓ 2.铁的氢氧化物的化学性质 1)Fe(OH)2易被氧化: 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2)Fe(OH)3加热易分解 3、铁盐与亚铁盐 1.常见的铁盐和亚铁盐: 铁盐: FeCl3,Fe2(SO4)3,Fe(NO3)3 亚铁盐: FeCl2,FeSO4,Fe(NO3)2,(NH4)2Fe(SO4)2 2.Fe2+、Fe3+常用的检验方法 1)Fe3+的检验: a.观察颜色: Fe3+的溶液呈棕黄色 b.加碱液: Fe3++3OH=Fe(OH)3(红褐色沉淀) c.加KSCN溶液: Fe3++3SCN=Fe(SCN)3(血红色溶液) 2)Fe2+的检验 a.观察颜色: Fe2+的溶液呈浅绿色 Fe2+2OH=Fe(OH)2(白色絮状沉淀) b.加碱液: [白色絮状沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色] c.将Fe2转化为Fe3+检验: 2Fe2+Cl2=2Fe3++2Cl- Fe3++3SCN=Fe(SCN)3(血红色溶液) [课堂练习] 1、要除去FeCl2溶液中的少量FeCl3,可行的办法是D____ A.滴入KSCN溶液B.通入氯气 C.加入铜粉D.加入铁粉 2、能与Fe3+反应,且能证明Fe3+具有氧化性的物质是__D__ ①KSCN②Fe③FeCl2④Cu⑤NaOH A、④⑤B、①②③C、①③D、②④ 3、在氯化铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中加入铁粉,待反应结束后,所剩余的固体虑出后能被磁铁吸引,则反应后溶液中存在较多的阳离子是_C_____ A、Cu2+B、Fe3+C、Fe2+D、H+ 4.下列微粒中,只有氧化性的是(D) A.FeB.Fe2+C.Fe3O4D.Fe3+ 5、Na、Mg、Al、Fe四种金属中两种组成的混合物12g,与足量盐酸反应放出H20.5g,则混合物中必定含有的金属是(D) A.钠B.镁C.铝D.铁 6、将8.4g铁粉与3.2g硫粉混合隔绝空气加热,使之充分反应,再将反应后的物质与足量的稀硫酸反应,可得到气体体积(标况下)是(C) A.1.12LB.2.24LC.3.36LD.以上都不对 二、填空题 7.将单质铁、铜与氯化铁、氯化亚铁、氯化铜溶液一起放置于同一容器中,根据下述不同情况填写金属或者金属离子符号。 (1)充分反应后,若铁有剩余,则容器里不可能有_____________; (2)充分反应后,若容器内有Fe3+大量剩余,则还有______,一定没有_______; (3)充分反应后,若容器内有Cu2+剩余和相当量的Cu,则容器里不可能有____。 答案 (1)Cu2+、Fe3+ (2)Cu2+、Fe2+(1分),Cu、Fe(3)Fe3+、Fe 【课后巩固】 一、选择题(56分,8分/个) 1、欲除去FeSO4溶液中含有的CuSO4和Fe2(SO4)3等少量杂质,应选用的是(C) A、氨水B、铝粉C、铁粉D、NaOH溶液 (多选)2、向下列各个反应产物的溶液中加入硫氰化铵试液,不会出现血红色的是(BC) A、Fe+Cl2(过量) B、稀HNO3+Fe(过量) C、Fe+浓盐酸(过量) D、FeBr2(过量)+Cl2 3.证明溶液中是否有Fe2+,其操作正确的顺序是( D )。 ①加少许酸化的KMnO4溶液 ②加少许氯水 ③滴加少许KSCN溶液 A.①② B.②③ C.①②③ D.③② 4.能使铁溶解,但不能生成沉淀的溶液是( AB )。 A.稀H2SO4 B.FeCl3溶液 C.CuSO4溶液 D.FeSO4溶液 5.将适量的铁粉投入三氯化铁溶液中,完全反应
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