金属元素及其化合物.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,金属元素及其化合物,第一页，共29页。,按在地壳中的储量和分布情况，分为常见金属如铁、铜、铝、锌等和稀有金属如锆、铪、铌、钽等。,3.金属性质概述(i sh),物理性质,状态：通常情况下，除汞外，其他金属都呈固态。,金属光泽：多数金属具有金属光泽。,导电、导热性：由于金属晶体中存在自由电子，使金属易导电、导热。,延展性：可压成薄片，也可抽成细丝。,熔点及硬度：由金属晶体中金属阳离子和自由电子的作用决定。熔点最高的是钨（3413），最低的是汞（-39）,化学通性,与非金属单质反应,a.大多数金属都能与大多数非金属在常温或加热的条件下直接化合形成化合物。例如：,第二页，共29页。,b.从金属元素在化合物中的价态表现来看，金属元素总是显正价(zhn ji)，非金属元素总是显负价；相同的金属与不同的非金属化合时，金属元素的化合价也不尽相同，例如：,2Mg,O,2,2MgO,+,2Mg,Cl,2,MgCl,2,+,2Al,3Cl,2,2AlCl,3,+,2Al,3S,Al,2,S,3,+,c.从反应(fnyng)条件对生成物的影响来看，相同的金属与相同的非金属化合时，反应(fnyng)条件对生成物的类型有一定的影响。例如：,Mg,S,MgS,+,2Mg,Cl,2,MgCl,2,+,+2,+2,2Mg,I,2,MgI,2,+,+2,2Fe,3Cl,2,2FeCl,3,+,点燃,+3,Fe,S,FeS,+,+2,2Fe,I,2,FeI,2,+,+2,4Na,O,2,2Na,2,O,+,2Na,O,2,Na,2,O,2,+,第三页，共29页。,与水反应,在金属活动性顺序中位于氢以前(yqin)的金属与水反应，生成氢氧化物或金属氧化物和氢气。,、Ca、Na等金属和冷水作用，生成可溶性碱和H2。,2K,2H,2,O,2KOH,+,H,2,+,与冷水反应(fnyng)慢，与沸水反应(fnyng)快；Al与冷水很难反应(fnyng)，与沸水能反应(fnyng)，生成不溶性碱和H2。,Mg,2H,2,O,Mg(OH),2,+,H,2,+,、Fe、Sn、Pb和高温水蒸汽反应(fnyng)，生成不溶性氧化物和H2。,Zn,H,2,O(g),ZnO,+,H,2,+,高温,3Fe,4H,2,O(g),Fe,3,O,4,+,4H,2,+,高温,、,Hg,、,Ag,、,Pt,、,Au,不与水作用,。,第四页，共29页。,K Ca Na Mg,Al,Zn Fe Sn Pb,Cu Hg Ag Pt Au,常温能与水反应,加热时能与水反应,高温条件下能与水蒸汽反应,不与水反应,与酸反应,在金属活动性顺序中位于氢前的金属与非氧化性酸（如盐酸、稀硫酸）作用，发生置换反应，生成盐和氢气；与氧化性酸（如硝酸、浓硫酸）反应不放出(fn ch)氢气。大多数金属在加热条件下能与浓硫酸发生反应，如：,Cu,2H,2,SO,4,(,浓,),CuSO,4,+,SO,2,+,2H,2,O,+,除个别金属如Au、Pt外的几乎所有金属在常温下都能与硝酸(xio sun)反应，例如：,Cu,4HNO,3,(,浓,),Cu(NO,3,),2,+,2NO,2,+,2H,2,O,+,3Cu,8HNO,3,(,稀,),3Cu(NO,3,),2,+,2NO,+,4H,2,O,+,第五页，共29页。,与某些盐溶液反应,通常，在金属活动性顺序中，排在前面的金属能将排在后面的金属从其盐溶液中置换出来(ch li)，如将铁放入硫酸铜溶液中：,极活泼金属K、Ca、Na加入盐溶液时，金属先于水反应，例如钠放入硫酸铜溶液中：,2Na,2H,2,O,2NaOH,+,H,2,+,2NaOH,CuSO,4,Cu(OH),2,+,Na,2,SO,4,+,较活泼金属Mg、Al、Zn等与易水解的强酸强碱盐溶液之间的反应，是水解和置换反应同时存在。例如在氯化铵溶液中撒入镁粉，由于(yuy)氯化铵中的NH4+水解，使溶液呈酸性，镁粉不断与溶液中的H+反应放出氢气，NH4+水解的平衡右移，氨气浓度越来越大，最后有刺激性气味气体的氨气放出。反应的方程式是：,NH,4,+,H,2,O,NH,3,H,2,O,+,H,+,+,Mg,2H,+,Mg,2+,+,H,2,+,NH,4,+,Mg,NH,3,+,Mg,2+,+,H,2,+,第六页，共29页。,4.金属的重要化合物,氧化物,举例常见的碱性氧化物、两性氧化物、酸性氧化物、过氧化物。,过氧化物是金属阳离子与过氧根离子结合成的化合物。,氢氧化物,金属对应的氢氧化物通常是碱，极少数为两性。,极活泼金属的氢氧化物能溶于水，性质稳定，很难分解，如氢氧化钠、氢氧化钙；较活泼金属与不活泼金属的氢氧化物，一般都难溶于水，可以在加热条件下分解生成相应价态金属的氧化物和水，如氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化铁。,金属对应最高价氢氧化物的碱性强弱可以作为(zuwi)判断金属元素金属性强弱的一个重要依据。,金属盐,第七页，共29页。,5.金属(jnsh)与酸反应定性规律,KPb能和非氧化性酸如盐酸、硫酸等发生置换反应。,KPb能和氧化性酸如硝酸、浓硫酸等发生氧化还原反应，但不生成氢气。,Al、Fe遇浓硝酸、浓硫酸，在常温下发生钝化。,CuAg和氧化性酸发生氧化还原反应，但不生成氢气。,PtAu只能和强氧化性混酸（王水）发生氧化还原反应。,第八页，共29页。,1.钠单质,物理性质,银白色金属光泽；质软；熔沸点低；密度为3，比煤油大，比水小；导电导热性能良好。,化学性质,Na原子最外层有1个电子，在反应中钠极易失去电子变为钠离子，所以钠的化学性质很活泼，具有强还原性。,与非金属反应,a.与氧气反应,常温下，能与空气(kngq)中的氧气反应，使钠表面变暗。,第二节 钠及其化合物,4Na,O,2,2Na,2,O,+,在空气(kngq)或氧气中加热，生成淡黄色固体。,2Na,O,2,Na,2,O,2,+,第九页，共29页。,b.与硫反应(研磨(ynm)易爆炸),2Na,S,Na,2,S,+,c.与卤素(l s)反应,2Na,Cl,2,2NaCl,+,点燃,与水反应,与水剧烈反应，放出氢气并生成氢氧化钠(qn yn hu n)，水中加酚酞，溶液呈红色。,2Na,2H,2,O,2NaOH,+,H,2,+,实验现象：浮、熔、游、响、红,提问：上述五字怎么解释？各体现钠的什么性质？,练习：,一定温度下，向饱和氢氧化钠溶液中投入一小块金属钠，充分反应后恢复到原来温度。判断下列叙述是否合理：,NaOH,溶液浓度增大，并放出氢气；溶液中,NaOH,的质量分数不变，有氢气放出；溶液的总质量减少，有氢气放出；钠浮于液面，到处游动，发出嘶嘶的响声。,第十页，共29页。,与酸反应,钠与酸反应，实质(shzh)上是与酸电离出的H+反应，所以比与水反应更剧烈。,2Na,2HCl,2NaCl,+,H,2,+,与某些盐溶液反应,钠与盐溶液反应，实质上是与水反应生成的氢氧化钠与盐发生反应。,写出钠和硫酸铜溶液反应的化学方程式,钠的保存(bocn)、制取及用途,金属钠要保存(bocn)于煤油中（为什么）,实验室电解熔融氯化钠制取钠。写出化学方程式：,用途：工业上用钠做还原剂冶炼金属，如,4Na,TiCl,4,Ti,+,4NaCl,+,Na-K合金(hjn)（液态）用作原子反应堆的导热剂。,用钠制作高压钠灯。,第十一页，共29页。,2.,钠的氧化物,氧化钠,Na,2,O,过氧化钠,Na,2,O,2,颜色、状态,白色固体,淡黄色固体,物质类别,离子化合物、碱性氧化物,离子化合物、过氧化物,电子式,化学键类型,仅含有离子键,离子键、非极性共价键,生成条件,常温下,加热或点燃,氧的价态,氧化还原性,转变关系,与水反应,与,CO,2,反应,与盐酸反应,用途,-,氧化剂、供氧剂、漂白剂、杀菌剂,保存,隔绝空气，密封保存,隔绝空气，远离易燃物，密封,第十二页，共29页。,练习：,1.已知a是一种金属(jnsh)单质，b显淡黄色，其转化关系如图所示,a,b,c,d,O,2,CO,2,CO,2,H,2,O,各为什么？判断：c溶液(rngy)呈碱性；c与澄清石灰水反应产生白色沉淀；c与足量盐酸反应放出气体；c受热易分解,2.有五种溶液(rngy)分别含有NO3-、HCO3-、SO32-、CO32-、SO42-五种离子中的各一种，向其中加入少量的Na2O2固体后，溶液(rngy)中离子浓度基本保持不变的是（忽略溶液(rngy)体积变化）,3.下列判断正确的是,可用水来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2,可用二氧化碳来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2,可用在空气中加热的方法除去Na2O中的Na2O2,将足量的Na2O和Na2O2分别加到酚酞试液中，最终溶液(rngy)均为红色,第十三页，共29页。,3.钠的氢氧化物,电子式为 ，属于离子化合物，形成离子晶体。,物理性质,俗名烧碱、火碱、苛性钠，白色固体，易吸水潮解，易溶于水并放热。不能直接放在托盘上、纸上，应置于小烧杯或称量瓶中称取。,化学性质,常用一元强碱，具有碱的通性。,NaOH溶于水后完全电离，能使酸碱指示剂或试纸变色。,与酸和酚发生中和反应，如盐酸、苯酚等。,与酸酐发生反应，如SO2、CO2、SiO2、SO3、P2O5等。,写出二氧化碳（少、过）与氢氧化钠(qn yn hu n)反应的化学方程式,第十四页，共29页。,与某些金属单质发生反应，如铝,与某些非金属单质发生反应，如Cl2、S、Si等。,与两性氧化物、两性氢氧化物发生反应，如Al2O3、ZnO、氢氧化铝、氢氧化锌等。,与某些盐类发生复分解反应，如含Fe3+、Cu2+、NH4+、Ag+、Mg2+、Al3+、Fe2+、Zn2+、HCO3-、HSO3-、HS-、H2PO4-、HPO42-等的盐。,提供碱性(jin xn)环境发生有机反应，如卤代烃的水解反应和消去反应，酯类的水解反应，油脂的皂化反应等。,制取,a.电解饱和食盐水,2NaCl,2H,2,O,2NaOH,+,H,2,+,通电,Cl,2,+,第十五页，共29页。,b.由氢氧化钙(qn yn hu i)和碳酸钠反应制取,保存,密封在塑料瓶中，短时间内可保存在玻璃瓶中，但只能用橡皮塞，为什么不能用玻璃塞？,4.钠置于空气中,某同学将一小块金属钠置于空气中，观察到下列现象,变灰暗,银白色,变白色,出现液滴,白色固体,分析过程，写出反应(fnyng)方程式,过氧化钠置于空气中首先与那种物质发生反应(fnyng)？为什么,第十六页，共29页。,碳酸钠,碳酸氢钠,俗名,纯碱、苏打,小苏打,化学式,色态,白色粉末,白色细小晶体,溶解性（水）,易溶,可溶,热稳定性,加热不分解,加热可分解,与,NaOH,反应,不反应,与澄清石灰水反应,与,CO,2,反应,不反应,与同浓度盐酸反应,产生二氧化碳较慢,产生二氧化碳快,与,CaCl,2,或,BaCl,2,溶液反应,产生白色沉淀,不反应,用途,玻璃、肥皂、纺织、造纸；洗涤剂,发酵剂、灭火剂、医用,与酸互滴,顺序不同，现象不同,顺序不同，现象相同,相互转化,工业制法,用,NaCl,、,CO,2,、,NH,3,、,H,2,O,作原料先制备出碳酸氢钠，再将碳酸氢钠加热分解即得碳酸钠,5.常见(chn jin)钠盐,第十七页，共29页。,1.镁、铝单质,物理性质,均为银白色金属；质软；镁导电导热性延展性较好，铝导电导热性延展性很好。,画出镁和铝的原子结构示意图,化学性质,Mg、Al原子最外层分别有2、3个电子，在反应中易失去最外层电子变为阳离子，表现还原性。铝原子比镁原子半径(bnjng)小，原子核对最外层电子吸引力大，所以铝活性不如镁。镁和铝都能与非金属、酸、某些氧化物等起反应，铝还可以跟强碱溶液反应。,与非金属反应,第三节 镁铝及其化合物,2Mg,O,2,2MgO,+,点燃,4Al,3O,2,2Al,2,O,3,+,点燃,Mg,Cl,2,MgCl,2,+,点燃,2Al,3Cl,2,2AlCl,3,+,点燃,Mg,S,MgS,+,2Al,3S,2Al,2,S,3,+,3Mg,N,2,Mg,3,N,2,+,点燃,第十八页，共29页。,在常温下，镁和铝都能与空气中的氧气发生反应，生成(shn chn)一层致密的氧化物薄膜，从而使金属失去光泽。由于这层氧化物薄膜能阻止金属的继续氧化，所以镁和铝都有抗腐蚀性。,由于铝离子和硫离子在水溶液中会发生双水解反应，因此通常利用Al和S的化合反应制备三硫化二铝。,铝、镁与酸反应,Mg,2HCl,MgCl,2,+,H,2,+,2Al,6HCl,2AlCl,3,+,3H,2,+,镁、铝跟硝酸、浓硫酸(li sun)反应时，硝酸中的氮元素、硫酸(li sun)中的硫元素被还原，不生成氢气。铝在冷的浓硝酸或浓硫酸(li sun)中会发生钝化。,镁、铝跟某些氧化物反应,2Al,Fe,2,O,3,Al,2,O,3,+,Fe,+,高温,2Mg,CO,2,2MgO,+,C,+,点燃,在高温下，铝与三氧化二铁、二氧化锰(r yn hu mn)、三氧化二铬等氧化物都能发生反应，生成氧化铝和另一种金属的单质，这样的化学反应叫做铝热反应。利用铝热反应可以冶炼金属或焊接金属。,第十九页，共29页。,镁跟水反应(fnyng),Mg,2H,2,O,Mg(OH),2,+,H,2,+,镁跟冷水反应(fnyng)非常缓慢，铝跟冷水很难反应(fnyng)。,铝跟碱反应(fnyng),铝可跟氢氧化钠等强碱的水溶液发生化学反应(fnyng)。,2NaOH,2H,2,O,2NaAlO,2,+,3H,2,+,Al,+,3.工业制备镁和铝的化学反应(huxu fnyng)原理,电解熔融状态的氯化镁制取镁电解熔融状态的氧化铝制取铝,MgCl,2,（熔融）,Mg,Cl,2,+,通电,2Al,2,O,3,（熔融）,4Al,3O,2,+,通电,氧化镁比氯化镁熔点高，故工业制取镁用氯化镁。氯化铝熔点比氧化镁低，但氯化铝是共价化合物，在熔融状态不导电，不能被电解，因此用氧化铝。在加热条件下，氧化铝易与冰晶石形成熔融混合物，降低了氧化铝的熔化温度。故制取时用氧化铝和冰晶石的熔融混合物。,第二十页，共29页。,2.镁和铝的氧化物,物理性质,MgO和Al2O3均为白色固体，属于离子化合物。都难溶于水，熔点高，是很好的耐火材料。天然Al2O3硬度非常大，俗称刚玉（红宝石、蓝宝石）。,化学性质,都难溶于水，不跟水发生反应(fnyng)。氧化镁是碱性氧化物，氧化铝为两性氧化物。,Al,2,O,3,6HCl,2AlCl,3,+,3H,2,O,+,Al,2,O,3,2NaOH,2NaAlO,2,+,H,2,O,+,应用,氧化铝是冶炼金属铝的主要原料，也可以制造耐火坩埚、耐火管和耐高温实验仪器。,氧化镁可以用于染料、油漆、玻璃、化学试剂、医药(yyo)、食品添加剂以及用作耐火材料。,第二十一页，共29页。,练习：,实验室中，要想使AlCl3溶液中的Al3+全部沉淀出来，应选用下列试剂中的,石灰水 氢氧化钠(qn yn hu n)溶液 硫酸 氨水,3.镁和铝的氢氧化物,氢氧化镁,白色难溶性固体，其水溶液中氢氧根离子浓度很小，可以使酚酞溶液变成浅红色。,Mg(OH),2,2HCl,MgCl,2,+,2H,2,O,+,H,2,O,MgO,+,Mg(OH),2,氢氧化铝,白色胶状物质(wzh)，难溶于水，具有吸附性。,3H,2,O,Al,2,O,3,+,2Al(OH),3,两性氧化物，可跟酸、碱反应。氢氧化铝(qn yn hu hu)可用作胃酸中和剂。,第二十二页，共29页。,练习(linx)：,判断下列除杂方法,镁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥,用过量氨水除去Fe3+溶液中的少量Al3+,氢氧化铝中混有少量氢氧化镁：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量二氧化碳后过滤,MgO中混有少量三氧化二铝：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得到氧化镁。,4.硫酸铝钾,十二水合硫酸铝钾KAl(SO4)2H2O,俗称明矾，是一种无色晶体，易溶于水。硫酸铝钾溶于水，发生水解反应，其水溶液显酸性；水解产生的胶状的氢氧化铝吸附力很强，可以吸附水中的杂质并形成沉淀，使水澄清。所以明矾常用作净水剂。,练习(linx)：,氧化还原在生成、生活中具有广泛的用途，下列做法涉及到铝元素的还原性的是：,明矾净化水；用氢氧化铝治疗胃酸过多；用铝制容器存放浓硫酸；电解熔融氧化铝制单质铝。,第二十三页，共29页。,1.铁、铜单质,物理性质,铁为银白色，铜为紫红色；导电导热、延展性良好。,铁、铜原子结构示意图,化学性质,铁位于(wiy)第族，常见化合价为+2、+3价。铜常见化合价为+1、+2价。,铁的还原性比铜强。,与非金属反应,第四节 铁铜及其化合物,2Fe,3Cl,2,2FeCl,3,+,点燃,Fe,S,FeS,+,2Fe,I,2,FeI,2,+,3Fe,2O,2,Fe,3,O,4,+,点燃,第二十四页，共29页。,跟酸反应,铁既能被非氧化性酸中的氢离子氧化，又能被氧化性酸中的中心元素氧化，而铜只能被氧化性酸中的中心元素氧化。常温下，铁遇到浓硫酸或浓硝酸(xio sun)时会钝化。纯净的铁在空气中较耐腐蚀，但常用的钢铁器件较容易被腐蚀,写出铁与盐酸，铁、铜与浓硫酸在高温下，铁、铜与稀硝酸(xio sun)反应的化学方程式,Cu,Cl,2,CuCl,2,+,点燃,2Cu,S,Cu,2,S,+,2Cu,O,2,2CuO,+,第二十五页，共29页。,铁铜跟盐溶液反应(fnyng),写出铁与三氯化铁、铜与三氯化铁、铁与阴离子、铁与铅离子、铜与汞离子、铜与银离子反应(fnyng)的方程式,铁与水反应(fnyng),3Fe,4H,2,O(g),Fe,3,O,4,+,4H,2,+,高温,工业(gngy)制备,Fe,2,O,3,3CO,3CO,2,+,2Fe,+,高温,Fe,3,O,4,4CO,4CO,2,+,3Fe,+,高温,CuO,CO,CO,2,+,Cu,+,高温,第二十六页，共29页。,举例常见的碱性氧化物、两性氧化物、酸性氧化物、过氧化物。,氧化铝是冶炼金属铝的主要原料，也可以制造耐火坩埚、耐火管和耐高温实验仪器。,与水剧烈反应，放出氢气并生成氢氧化钠(qn yn hu n)，水中加酚酞，溶液呈红色。,Al、Fe遇浓硝酸、浓硫酸，在常温下发生钝化。,铝在冷的浓硝酸或浓硫酸(li sun)中会发生钝化。,、Ca、Na等金属和冷水作用，生成可溶性碱和H2。,水解产生的胶状的氢氧化铝吸附力很强，可以吸附水中的杂质并形成沉淀，使水澄清。,镁、铝跟硝酸、浓硫酸(li sun)反应时，硝酸中的氮元素、硫酸(li sun)中的硫元素被还原，不生成氢气。,氢氧化亚铁Fe(OH)2,可用水来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2,由氢氧化钙(qn yn hu i)和碳酸钠反应制取,铁与水反应(fnyng),镁和铝都能与非金属、酸、某些氧化物等起反应，铝还可以跟强碱溶液反应。,第二十一页，共29页。,分析过程，写出反应(fnyng)方程式,练习：,将铁屑溶于过量盐酸后，再加入下列(xili)物质，会有三价铁生成的是,稀硫酸 氯水 硝酸锌 氯化铜,2.铁的氧化物,铁的氧化物,FeO,Fe,2,O,3,Fe,3,O,4,名称,氧化亚铁,三氧化二铁（铁红）,四氧化三铁（磁性氧化铁）,色态,黑色粉末,红棕色粉末,黑色晶体,价态,+2,+3,+2,、,+3,水溶性,难溶于水,稳定性,加热条件被氧化,稳定,稳定,与非氧化性酸,与氧化性酸,与还原性酸,与,CO,反应,与铝的反应,制取,高温熔融，过量的铁与氧气反应,氢氧化铁的分解,铁在氧气中燃烧,用途,-,红色油漆、涂料，炼铁,作磁铁,第二十七页，共29页。,3.铁的氢氧化物(qn yn hu w),化学式,氢氧化亚铁,Fe(OH),2,氢氧化铁,Fe(OH),3,物理性质,白色絮状沉淀,红褐色，难溶于水的固体,化学性质,与非氧化性酸反应：,与氧化性酸反应：,空气中放置被氧化：,与,HI,反应：,与非还原性酸反应：,受热分解：,与,HI,反应：,制备,煮沸蒸馏水，赶走溶解的氧气,煮沸,NaOH,溶液，赶走溶解的氧气,配制,FeSO4,溶液，加少量还原铁粉和稀硫酸,用长滴管将上述氢氧化钠溶液送入,FeSO4,溶液液面以下,将氢氧化钠溶液滴入硫酸铁溶液中,特征转化,常温下，白色沉淀先变成灰绿色，再变成红褐色。,第二十八页，共29页。,提问(twn)：制取氢氧化亚铁时，为什么要把胶头滴管插到液面以下？,4.氧化铜和氢氧化铜,名称,氧,化铜,CuO,氢氧化铜,Cu(OH),2,物理性质,不溶于水的黑色固体,不溶于水的蓝色固体,化学性质,与酸反应：,与氢气反应：,与,CO,反应：,与酸反应：,加热分解：,与氨水反应：,制法,氢氧化铜加热分解,可溶性铜盐与可溶性强碱反应。,Cu(OH),2,4NH,3,H,2,O,Cu(NH,3,),4,(OH),2,+,4H,2,O,+,第二十九页，共29页。,