金属及其化合物知识总结.pdf
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1、3-1 金属的常识 一、原子结构 一般最外层电子不超过(4),过渡元素一般为 1-2。二、表中位置 左下部和中部,过渡元素均为金属,(过度元素包括 7个副族和 1 个第 VIII 族价电子不单是最外层电子,还与次外层有关,甚至与倒数第三层有关,容易形成络离子。)三、价态判断 只能显 价和零价,绝对不能显 价。IA、IIA、IIIA 族分别显+1、+2、+3,没有可变价。VIA 族和 过渡元素大多均有可变价,如 Pb、Fe、Cu等。地壳中元素含量顺序 O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、H等,大多金属以化合态形式存在。四、强弱比较 1、本质失电子的难易而非多少 2、依据(1)理论依据 1
2、)依据反应原理即反应方程式 金属置换 2)依据金属活动顺序表:;K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au 正易逆难、正强逆弱 氧化性:Ag+、Fe3+、Cu2+、(H+)、Fe2+、Zn2+、Al3+、Mg2+3)依据元素周期表左下 于右上(2)性质反应 1)最高价氧化物对应水化物(最高价含氧碱)的碱性强弱,碱性越强,对应金属越;2)反应难易 能否铁与铜分别加入稀盐酸中 条件钠与铁分别和硫的反应 快慢镁与铝分别与等浓度盐酸 与等浓度相同非氧化性酸或水生成氢气的难易,生氢越快,金属性越;3)对应金属阳离子氧化性的弱强 4)依据从化合物中被置换出来进
3、行的后先 5)依据电化学反应 原电池一般负极金属 于正极金属。电解池电解池中,阴极先放电析出金属的金属阳离子氧化性较强,对应金属就弱。6)依据能量变化不同金属原子失去等量电子吸热少多 五、物理性质 1、通性大多不透明、具有金属光泽、导电性、导热性、延展性等,如常见电热良导体银 Ag、铜 Cu、铝 Al,延展性最好的金属金 Au,;2、差异密度、硬度、熔沸点差异很大。密度最小的金属,硬度最大的金属镉 Cr,熔点最高的 金属钨 W,熔点最低的金属。3、分类(1)根据 冶金:分黑色金属(铁铬锰)和有色金属(处铁铬锰以外的金属);(2)根据密度:以 4.5g/cm3 为界,分轻金属(铝、镁、钾、钠、锂
4、、钙、锶、钡等)和 重金属(铜、镍、钴、铅、锌、锡、锑、铋、镉、汞等);(3)根据含量:分常见金属(铝、铁、铜、锌等)和稀有金属(锆、铪、铌、钽等);六、化学性质注意变价问题 1、与非金属反应;2、氢前金属与非氧化性酸、极活金属与水置换氢气;3、大多金属与强氧化性酸反应,但一般不生成氢气;4、与盐反应。七、合金 1、定义合金就是一种或多种金属与金属或金属与非金属(其中必须至少有一种金属)经过熔合 却后形 成的具有金属特性的混合物。2、性质一般较纯金属有更优良的机械性能,如硬度大、韧性强等,但 熔点 比成分金属 低。3、例举(1)铁合金钢铁(用量最大、用途最广的合金);(2)铜合金青铜(中国使用
5、最早的合金)、黄铜(含锌及少量锡铅铝)、白铜(含镍 锌及少量锰)等;(3)铝合金硬铝(镁铝合金)。八、金属冶炼 物理分离法:沙里澄金千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金。化学还原法:冶炼过程矿石的富集-冶炼-精制。1、极活金属(Al 前)电解法,如 钠、镁、铝等;序号 工业制取 极反应式 极反应式 总反应方程式 1 钠 2 镁 3 铝 2、较活泼金属(Fe-Cu)还原法,如铁、铜等;(1)热还原法(干法)常用还原剂氢气、一氧化碳、碳、铝,Fe2O3+3CO=2Fe+3C2O(工业炼铁),Al+Fe 3O4 Al 2O3+Fe(铝热反应);(2)冷还原法(湿法)“曾青遇铁而化为铜”CuSO4+Fe=。
6、3、不活泼金属热分解法,如银、汞等,Ag2O=4Ag+O,2HgS=Hg+。S 3-2 钠及化合物(一)钠 一、原子结构 原子结构示意图,离子结构示意图。二、表中位置 第 周期,第 族。三、物理性质 色具有 光泽的固体,密度 于水,于煤油,于乙醇,硬度,熔点较(100。)。四、化学性质极活泼金属 1、与非金属单质反应(1)+O2 1)常温:,光亮的钠立即变暗,生成 色固体部分氧化了的钠;2)加热:,燃烧发出黄光,生成 色固体;(2)+Cl2:,钠在氯气中燃烧产生 白烟;(3)+S:2Na+S=Na 2S(研磨即可反应得白色固体)。2、与水反应(1)现象:1)浮说明密度 于水;2)熔说明反应 热
7、且钠的熔点较;3)游说明反应在某一瞬间向各个方向产生不同强度的 气气流;4)鸣说明剧烈产生氢气气流且有少量氢氧燃烧的轻微爆鸣;5)失反应 快速 进行使钠耗完;6)红若加 酚酞,溶液变,说明反应生成了。(2)反应:1)化学方程式,2)离子方程式。思考:(1)活泼金属着火,能否用水泼?;泡沫灭火器呢?。(2)钠与水的反应实验能否在试管中进行?,用大块钠是否合适?。(3)实验室直接用钠与水制氢气是否合适?,如何验证钠水反应生成了氢气?(铝箔包钠针穿小孔镊子夹住伸入水中,用排水法收集气体验证 比理论钠完全反应生氢多 铝反应)3、与非氧化性酸反应 比在水中反应,认为先与 反应生成 和 气,待 反应耗完后
8、,再与 反应生成 和。例习 1:将足量钠加入少量稀盐酸中发生反应的离子方程式为。先 2Na+2H+=2Na+H2、后 2Na+2H 2O=2Na+2OH-+H2 例习 2:将质量均为 3.0g 的 Na、Mg、Al 三种金属分别加到 100mL1mol/L 的盐酸中,生气情况为,若盐酸均为 1000mL 呢?。A、Na 多 B、Mg 多 C、Al 多 D、一样多 E、无法确定 4、与盐反应(1)无水共热:置换不活泼金属如铌、锆、钛等,如 4Na+TiCl4=4NaCl+Ti 和特殊反应 Na+KCl=NaCl+K;(2)有水溶液:特别注意先与 反应生成 和,再考虑生成的 与盐是否发生后继反应。
9、1)硫酸铜溶液加钠,现象,有关反应;2)氯化镁溶液逐加钠至过量,现象;3)氯化铝溶液逐加钠至过量,现象;4)硫酸铁溶液加钠,现象;5)硫酸亚铁溶液加钠,现象;6)氯化铵溶液加钠的有关变化;7)饱和石灰水加钠的现象。5、与醇或酚反应 将钠加入无水乙醇中的现象为,反应方程式为。五、用途 1、无水制取不活泼金属钛、锆、铌等;2、钾钠合金为液态,作原子反应堆导热剂;3、高压钠灯,透雾黄光。六、制取 自然界只以 态形式存在,工业电解熔融氯化钠:2NaCl=2Na+Cl 2(2Na+2Cl-=2Na+Cl 2)七、保存 之中或石蜡密封。(二)钠的化合物、氧化钠和过氧化钠 序号 名称 氧化钠 过氧化钠 1
10、化学式 2 色态 3 价态 4 电子式 5 化学键类型 6 化合物类别 特殊的氧化物 过氧化物 7 转化生成 或 2Na2O+O2=2Na 2O2 8 与水反应 9+CO2 10+SO2 11+盐酸 Na2O+2HCl=2NaCl+2H 2O 2Na2O2+4HCl=4NaCl+2H 2O+O2 12+FeSO4 溶液 13+Na2SO3 液 *注意过氧化钠与水或二氧化碳反应电子转移(均为歧化反应)和增重(H2OH2、CO2CO)*二者与盐溶液的反应先考虑水的反应,早考虑生成物与盐的反应。二、氢氧化钠 1、物理性质 俗名、或,极易吸水的白色晶体,溶于水放出大量热,具有很强的 注意取用和称取的操
11、作。2、化学性质(1)碱的通性,一元强碱,电子式,指示剂变色:无色酚酞变、紫色石蕊变(2)与酸反应(注意与多元酸生成正盐和酸式盐的不同情况)。1)+苯酚:;2)+氢硫酸(多少不同):。(3)与酸性氧化物反应 1)+CO2(多少不同):、;2)+SiO2:;(4)与酸式盐反应 1)+小苏打;2)+碳酸氢钙(多少不同):、;(5)与弱碱盐(铵盐和镁后金属盐)反应 注意 碳酸氢铵与氢氧化钠的过限量 的不同(6)与非金属单质反应(Cl2、Br2、I2、S、Si 等)1)2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O(冷稀)2)6NaOH+3Cl2=5NaCl+NaClO3+3H2O(热浓)3)6Na
12、OH+3S=2Na2S+Na2SO3+3H2O(热浓)4)Si+2NaOH+2H2O=Na2SiO3+2H2 腐蚀性,(7)与两性金属、两性金属氧化物和两性金属氢氧化物反应 1)+Al:;2)+Al 2O3:;3)+Al(OH)3:。(8)与卤代烃 1)溴乙烷与氢氧化钠水溶液共热:;2)溴乙烷与氢氧化钠乙醇溶液共热:。(9)与酯类反应 乙酸乙酯与氢氧化钠溶液共热:。3、用途 (1)尾气吸收酸性污染气体如 Cl2、SO2、H2S、NO2 等;(2)制碱石灰干燥剂;(3)环境杀菌消毒。4、制取(1)工业:;(2)实验室:Ca(OH)2+Na2CO3=Ca CO3+2NaOH 三、氯化钠 1、俗名,
13、重要的食品添加剂和调味剂(或调味品),无色晶体,能溶于水但不是太 变化溶解度变化不,粗盐因混氯化钙和氯化镁而易吸水潮解且味苦,医用 0.9%生理盐水。2、工业电解熔融氯化钠制钠,3、电解饱和食盐水制烧碱化学方程式,离子方程式)。Na2SO4 10H2O(芒硝),玻璃、造纸、染色工业,医用缓泻剂;MgSO4 利泻剂。四、碳酸钠和碳酸氢钠 1、2名称 俗名 碳酸钠 和 碳酸氢钠 3、化学式 4、色态 无水碳酸钠(白色粉末)白色晶体 碳酸钠晶体(Na2CO3 10H2O 无色晶体)5、水溶性 易溶于水 能溶于水 6、热稳定性 不易分解 固体受热分解,溶液不易分解 7、类别 弱酸 正盐 弱酸 酸式盐
14、8、水解程度 9、与酸反应 (1)+较强酸 均 1)碳酸钠溶液逐滴滴加稀盐酸至过量的现象及反应 2)碳酸氢钠溶液逐滴滴加稀盐酸的现象及反应。*没有其他任何试剂的情况下,能否区别盐酸和碳酸钠两无色溶液?如果能,请简述操作及现象?(2)+弱酸 1)碳酸钠溶液通二氧化碳()2)碳酸钠溶液加苯酚 10、与碱反应(1)+Na OH/KOHNa HCO3(2)+Ca(OH)2/Ba(OH)2均可 1)Ba(OH)2+Na2CO3 2)Ca(OH)2+NaHCO3(注意过限)11、与盐反应(1)可溶性钙钡盐 Na2CO3(2)可溶性铝铁盐(双水解)均可*如何区别碳酸钠和碳酸氢钠固体?(1、观察触摸法 2、加
15、热分解法);溶液呢?(1、可溶性钙钡盐 2、逐加稀盐酸 3、测等浓度 PH)。,且随温度(三)焰色反应(1)原理金属单质或其化合物在灼烧时都会呈现某种特殊的颜色,常用于 检验某些 元素的存在。本质是金属元素外围电子受热处于激发状态而呈现出来的特殊颜色,无论灼烧是否发生化学变化,均有此色。(2)注意蘸取用具和灼烧火焰的烟色均应较浅,防止对焰色观察的干扰,一般用洁净的 铂丝或无锈 铁丝 蘸取在煤气灯或酒精灯上灼烧。绝对不用玻璃棒(3)操作先将铂丝在 稀盐酸中浸洗,再于灯上灼 烧至于原焰相同焰色 后,蘸取样品(若为固体须趁 热蘸取,否则可能蘸而不上)于灯上灼烧,观察焰色(观察钾元素的焰色必须透过蓝色
16、钴玻璃)。(4)记色钠元素:,钾元素:。(四)有关分析计算 一、碳酸钠和碳酸氢钠与足量盐酸的反应比较 1、二者等物质的量分别与足量盐酸反应:耗酸,生气;2、二者等质量分别与足量盐酸反应:耗酸,生气;二、NaOH 与 CO2 溶液的反应 分析 物质的量之比等于 2:1 时恰好生成 Na2CO3;物质的量之比等于 1:1 时恰好生成 NaHCO3。1、2:1 Na2CO3、NaOH;2、=2:1 Na2CO3;3、1:12:1 Na2CO3、Na HCO3;4、=y y/2 或 0 yxy/2 y/2 或(y-x)x=y/2 x 或 x 八、Na2O2和 NaHCO 3固体在密闭容器中加热充分反应
17、 先有 2NaHCO 3=Na 2CO3+H 2O+CO 2 继而 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 最后 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2 3-3 铝(镁)及化合物(一)铝(镁)一、原子结构 原子结构示意图(),离子结构示意图(),原子的电子式()。二、表中位置()周期,()族。三、物理性质 物性共有:(银白)色(有色金属)、密度小(轻金属)、含量高(常见金属)、硬度小、熔点低、电 和热的良导体、延展性好。四、化学性质 1、与非金属反应(1)+O 2:常温下,Al(Mg)在空气中于表面形成致密氧化膜,失去光泽,但防止了进一步氧化。注意:做单质反应实验时必须先除去氧化膜(砂
18、纸打磨或盐酸浸洗再水洗)。在纯氧中燃烧,剧烈反应产 生白烟。4Al+3O 2=2Al 2O3(2Mg+O2=2MgO)(2)+Cl 2 反应方程式(Mg+Cl2=MgCl2),现象均为剧烈反应放热产生白色固体。(3)+S 2Al+3S=Al 2S3(Mg+S=MgS)(Al2S3因双水解而不能存在于水溶液只能用 干法制取:Al 2S3+6H 2O=2Al(OH)3+3H 2S)2、与氧化物反应*铝热反应(1)概念铝与较 活泼金属的 化物加热或点燃引发的剧烈 热的氧化还原反应。(2)反应 Al+Fe2O3=Al+Fe3O4=(3)实验铝粉足量,氧化铁烘干,滤纸漏斗必须润湿,插引燃剂镁条,混氧化剂
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