1、化 学 第七章 常见的金属单质及其化合物钠及其重要化合物金属及其性质概述铝及其重要化合物铁及其重要化合物硬水及其软化 第一节 金属及其性质概述 金属的物理性质金属的物理性质 一、在常温下，除汞是液体以外，其余金属都是固体。绝大多数金属呈银白色，少数金属具有特殊的颜色，如金呈黄色，铜呈紫红色等。金属都是不透明的，整块金属具有金属光泽，但当金属处于粉末状态时，常显不同的颜色。在粉末状态时，除镁、铝仍呈银白色光泽外，多数金属粉末呈灰色或黑色。例如，冲洗后的黑白胶卷的黑色部分就是细微的粒状银。金属的密度、熔点等性质的差别很大。图7-1和图7-2分别列出了几种常见金属的密度、熔点。大多数金属都具有延性和
2、展性，可以被抽成丝或压成薄片，还可以被锻造、冲压、轧制成各种不同的形状。金属一般都是电和热的良导体。第一节 金属及其性质概述图7-1 几种金属的密度/gcm-3图7-2 几种金属的熔点/第一节 金属及其性质概述 金属的化学性质金属的化学性质 二、大多数金属都能与氧气发生反应，但反应的难易程度和剧烈程度不同。例如，镁、铝在常温下就能与氧气反应；铁、铜在常温下不能与氧气反应，但在高温时能与氧气反应；金即使在高温时也不与氧气反应。不同金属与氧气反应的条件的不同说明金属的化学活动性不同。与氧气的反应与氧气的反应1.第一节 金属及其性质概述课堂链接 按不同的分类标准，可对金属从不同的角度进行分类。第一节
3、 金属及其性质概述与酸的反应与酸的反应2.很多金属不仅能与氧气反应，而且还能与盐酸或稀硫酸反应放出氢气，例如锌、镁、铁放入稀硫酸中会有气泡产生：Mg+2HClMgCl2+H2 Zn+2HClZnCl2+H2 Fe+2HClFeCl2+H2 第一节 金属及其性质概述课堂链接 常见金属在溶液中的活动性顺序如下：在金属活动性顺序中，金属的位置越靠前，它的活动性就越强；排在氢前面的金属能与酸反应放出氢气，而排在氢后面的金属不能与酸反应放出氢气。第一节 金属及其性质概述与盐溶液的反应与盐溶液的反应3.将一根用砂纸打磨过的铝丝浸入硫酸铜溶液中，过一会儿取出，观察现象；将一根洁净的铜丝浸入硝酸银溶液中，过一
4、会儿取出，观察现象；将另一根洁净的铜丝浸入硫酸铝溶液中，过一会儿取出，观察现象。通过上述实验会观察到如下现象：浸入硫酸铜溶液中的铝丝上附着红色固体，溶液的蓝色变浅；浸入硝酸银溶液中的铜丝上附着黑色固体，溶液由无色慢慢变成蓝色；浸入硫酸铝溶液中的铜丝没有变化，溶液的颜色也无变化。第一节 金属及其性质概述 实验中的有关反应方程式如下。Al与CuSO4溶液反应的化学方程式为：2Al3CuSO43CuAl2(SO4)3 Cu与AgNO3溶液反应的化学方程式为：Cu2AgNO32AgCu(NO3)2 实验表明，铝能从硫酸铜溶液中置换出铜，铜能从硝酸银溶液中置换出银，而铜不能从硫酸铝溶液中置换出铝。由此可
5、见，在金属活动性顺序中，位置靠前的金属可以把位于其后的金属从它们的盐溶液中置换出来。第一节 金属及其性质概述 合金及其应用合金及其应用 三、合金是指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。常见的金属材料大多数不是由单一的纯金属制成的，而是由合金制成的。第一节 金属及其性质概述课堂链接 铜合金：主要有青铜、黄铜、白铜，其主要成分、性质及用途如表7-1所示。表7-1 青铜、黄铜、白铜的主要成分、性质及用途 第一节 金属及其性质概述课堂链接 合金钢：主要有不锈钢、锰钢、硅钢、钨钢等，其主要成分、性质及用途如表7-2所示。表7-2 各种合金钢的主要成分、性质及用途 第一节 金
6、属及其性质概述课堂链接 铝合金：铝合金所含金属成分主要是铝、镁、铜、硅等，其密度小、强度大，主要用于制造汽车、飞机、火箭、船舶等。钛合金：钛合金具有很多优良的性能，如密度小、熔点高、可塑性好，易于加工、机械性能好、耐腐蚀、耐高温等，主要用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船等制造领域。另外钛合金与人体具有很好的“相容性”，因此还可以用来制造人造骨等。第二节 钠及其重要化合物 钠的性质钠的性质 一、钠是银白色有金属光泽的固体，质软，密度为0.97 g/cm3，用刀子可以切割，是一种轻金属。金属钠的熔、沸点较低，具有良好的导电导热性。钠的原子结构为 ，易失去最外层的1个电子，具有强还原性，可发生
7、以下反应。第二节 钠及其重要化合物 钠与氧气的反应条件不同会得到不同的产物。【实验7-1】用镊子从煤油中取出一小块金属钠，用滤纸吸干其表面的煤油，在玻璃片上用小刀切割，观察钠的断面的颜色及断面的光泽的变化。实验可观察到用小刀切割开的钠的断面呈银白色，但又迅速变暗。这是因为在常温下，钠与空气中的氧气发生反应，在其表面生成了一薄层氧化物：4Na+O22Na2O（白色）纯净的氧化钠是一种白色粉末。与氧气反应与氧气反应1.第二节 钠及其重要化合物 【实验7-2】将一小块金属钠放在石棉网上，用酒精灯对其加热，观察现象。可以看到钠在空气中受热先熔化成闪亮的小球后剧烈燃烧起来，产生黄色火焰，生成淡黄色固体。
8、这是因为在加热条件下，钠与氧气反应生成了过氧化钠：钠除了能与氧气直接化合外，还能与氯气、硫等很多非金属直接化合。第二节 钠及其重要化合物 【实验7-3】向一只盛有水的大烧杯中滴加几滴酚酞试液，然后将一小块金属钠(约绿豆般大小)投入烧杯中，观察实验现象。可以观察到如下实现现象：钠投入水后浮在水面上，迅速熔化成闪亮的小球，并不断地游动，同时伴有嘶嘶的响声，最后完全消失，溶液变为红色。具体反应方程式为：2Na+2H2O2NaOH+H2与水反应与水反应2.第二节 钠及其重要化合物学习提示学习提示 上述实验现象表明：钠的密度比水小，且容易与水发生反应；钠的熔点比较低，所以会熔化；钠熔化成小球后会游动是因
9、为反应生成的气体推动其游动；滴加了酚酞的水溶液变成红色是因为反应生成了碱而使溶液显碱性。第二节 钠及其重要化合物课堂链接 钠为什么要保存在煤油中？因为钠易与水或者空气中的氧气反应，而钠不与煤油反应，且钠的密度大于煤油的密度，所以保存在煤油中。若金属钠着火该如何灭火？能不能用水？金属钠着火一般用砂土盖灭，不能用水灭火，因为水与钠反应放热且生成易燃物H2，会使火烧得更旺。第二节 钠及其重要化合物 氢氧化钠氢氧化钠 二、氢氧化钠（NaOH）俗名叫苛性钠、火碱或烧碱，是一种白色固体，易溶于水，溶解时放出热量。氢氧化钠曝露在空气中容易吸收水分，表面会潮湿并逐渐溶解，这种现象叫作潮解。因此，氢氧化钠可用作
10、某些气体的干燥剂。氢氧化钠有强烈的腐蚀性，使用时必须十分小心，防止眼睛、皮肤、衣服等被它腐蚀。实验时最好戴防护眼镜。如果不慎沾到皮肤上，要用大量的水冲洗，再涂上硼酸溶液。第二节 钠及其重要化合物 【实验7-4】氢氧化钠与指示剂作用。向两支试管中各加入少量氢氧化钠溶液，然后分别滴入几滴紫色石蕊试液和无色酚酞试液，则会观察到氢氧化钠溶液能使紫色石蕊试液变蓝，使无色酚酞试液变红。氢氧化钠是一种常见的碱，可以发生如下化学反应。第二节 钠及其重要化合物 氢氧化钠在水溶液中会完全电离出钠离子和氢氧根离子，可与酸进行中和反应。例如，氢氧化钠与盐酸发生反应的方程式为：NaOH+HClNaCl+H2O与酸反应与
11、酸反应1.第二节 钠及其重要化合物 氢氧化钠在空气中不仅吸收水分，还会与空气中的二氧化碳发生下列反应：2NaOH+CO2Na2CO3+H2O 所以氢氧化钠必须密封保存。与与COCO2 2反应反应2.第二节 钠及其重要化合物 碳酸钠和碳酸氢钠碳酸钠和碳酸氢钠 、三、碳酸钠（Na2CO3）俗称纯碱或苏打，在通常情况下为白色粉末，易溶于水，其水溶液显碱性。纯碱在工业生产中用途极广，如石油精炼、粗盐精制、硬水软化、人造纤维及玻璃生产等均需大量的纯碱。纯碱还广泛应用于冶金、造纸、纺织印染和洗涤剂生产等领域。碳酸钠碳酸钠1.第二节 钠及其重要化合物 碳酸氢钠（NaHCO3）俗称小苏打，又称酸式碳酸钠，通常
12、是白色粉末状晶体，能溶于水，受热易分解。碳酸氢钠在生产和生活中有许多重要用途，例如，在灭火器里，它是二氧化碳的发生剂；在食品工业上，它是发酵粉的主要成分；在制造饮料时，它是一种常用原料；在医疗上，它是治疗胃酸过多的药剂之一。碳酸氢钠碳酸氢钠2.第二节 钠及其重要化合物 1）在水中的溶解性比较 【实验7-5】在两支试管中分别加入少量碳酸钠和碳酸氢钠（各约1 g），观察两者外观上的细小差别；然后分别往试管中加入3滴水，振荡试管，观察现象，用手摸一摸试管底部。继续向两支试管内分别加入2滴管的水，用力振荡。向两支试管内分别加入2滴酚酞试液。上述实验过程中可观察到的现象如表7-3所示。碳酸钠和碳酸氢钠的
13、性质比较碳酸钠和碳酸氢钠的性质比较3.第二节 钠及其重要化合物 从实验中可知，Na2CO3加水先变成含结晶水的晶体（其化学式为Na2CO310H2O），在水中的溶解度比NaHCO3强，且碱性也比NaHCO3强。表7-3 实验7-5的实验现象总结 第二节 钠及其重要化合物 2）热稳定性比较 【实验7-6】分别取5 g碳酸钠和碳酸氢钠放入两支试管底部，用带导管的橡胶塞塞紧试管口，并将导管的另一端通入盛有澄清石灰水的烧杯中，如图7-3所示，然后用酒精灯对试管底部进行加热。图7-3 Na2CO3和NaHCO3受热分解实验 第二节 钠及其重要化合物 3）与酸反应 Na2CO3和NaHCO3都能与稀盐酸反
14、应放出CO2，但NaHCO3与稀盐酸反应得更为剧烈，反应的化学方程式如下：Na2CO3+2HCl2 NaCl+H2O+CO2NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2 第二节 钠及其重要化合物 4）与碱反应 Na2 CO3易与Ba（OH）2、Ca（OH）2 等发生反应生成相应的碳酸盐沉淀和NaOH，例如：CO32-+Ca2+CaCO3 NaHCO3能与所有可溶性碱发生反应，生成碳酸正盐和水，离子反应方程式为：HCO3-+OH-CO32-+H2O 第二节 钠及其重要化合物学习提示学习提示 碳酸钠和碳酸氢钠在一定条件下能够相互转化：相互转化反应的化学方程式：或 第二节 钠及其重要化合物 焰色反应
15、焰色反应 四、很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特殊的颜色，这在化学上叫作焰色反应，是化学上用来测试某种金属元素是否存在于化合物中的方法。焰色反应是元素自身的一种性质，与元素的存在状态无关。试验时常用铂丝蘸取一些被测物质的溶液或粉末，在酒精灯或煤气灯上对其进行灼烧后来加以对比。一些金属或离子的焰色反应的颜色如表7-4所示。第二节 钠及其重要化合物表7-4 一些金属或离子的焰色反应的颜色 第三节 铝及其重要化合物 铝铝 一、铝在自然界中主要以化合态的形式存在。纯铝是一种银白色的固体，质软，密度为2.70 g/cm3,仅为铁的三分之一，熔点为660.4，沸点为2 467。它具有良好的导
16、电性、导热性和延展性。铝的物理性质铝的物理性质1.第三节 铝及其重要化合物 1）与非金属的反应 【实验7-7】取少量铝粉，均匀地铺在滤纸上，再将滤纸卷起来，用坩埚钳夹持，在酒精灯上点燃，然后迅速将其伸入盛有氧气的集气瓶中，观察现象。从上述实验可观察到铝粉在氧气中剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热。反应的化学方程式为：铝的化学性质铝的化学性质2.第三节 铝及其重要化合物课堂链接 铝比铁更容易与氧气或其他物质发生反应，但生活中所用的铝制品却很少会生锈，这是因为常温下铝与空气中的氧气反应生成了一层致密而坚固的氧化铝薄膜，从而阻止了内层的铝进一步被氧化，进而对铝制品起到了保护作用。第三节 铝及其重
17、要化合物 2）与酸反应 像其他活泼金属一样，铝也可以与酸发生反应放出氢气，离子反应方程式为：2Al+6H+2Al3+3H2 第三节 铝及其重要化合物 3）与强碱反应 【实验7-8】在1支试管中加入5 mL NaOH溶液，再放入一小段铝丝，观察现象。通过实验可观察到铝和氢氧化钠溶液迅速反应，并产生大量的气泡。铝的这种既能与酸反应又能与碱反应的性质称为“两性”。铝与强碱反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的方程式为：离子反应方程式为：2Al+2OH-+2H2O 2AlO2-+3H2 第三节 铝及其重要化合物 4）与某些氧化剂反应铝热反应 【实验7-9】取两张圆形滤纸，分别将其折叠成大小差不多的漏斗状，然后
18、将两个漏斗套在一起，使其四周都有四层。将其中一个取出，在底部剪一个孔，用水润湿，架在铁圈上，下面放置盛沙的蒸发皿，如图7-4所示。将5 g炒干的氧化铁粉末和2 g铝粉混合均匀后放在纸漏斗中，上面加少量氯酸钾，并在混合物中间插一根镁条，点燃镁条，观察发生的现象。图7-4 铝热反应的实验装置 第三节 铝及其重要化合物 通过上述实验可以看到镁条剧烈燃烧，并放出一定的热量，使氧化铁粉末和铝粉在较高的温度下剧烈反应，放出大量的热，同时纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中，待熔融物冷却后，除去外层熔渣，仔细观察，可以看到，落下的是铁珠，这个反应即为铝热反应。反应生成铁和氧化铝，反应方程式为：第三节 铝及其重要化
19、合物 氧化铝和氢氧化铝氧化铝和氢氧化铝 二、氧化铝（Al2O3）是一种白色固体，熔点高，硬度大，难溶于水，是冶炼金属铝的原料，也是良好的耐火材料。氧化铝既能与盐酸反应，也能与碱溶液反应：Al2O3+6HCl2AlCl3+3H2OAl2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O 这种既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的氧化物叫作两性氧化物。氧化铝氧化铝1.第三节 铝及其重要化合物课堂链接 红宝石和蓝宝石 天然的纯净氧化铝晶体称为刚玉，其硬度仅次于金刚石，当含有不同的微量元素时会呈现不同颜色。掺有金属铬的刚玉颜色鲜红，一般称之为红宝石；而蓝色或没有色的刚玉，普遍都会被归入蓝宝石的类别。蓝宝石的颜色可以
20、有粉红、黄、绿、白，甚至同一颗宝石有多种颜色。蓝色的蓝宝石是由于其中混有少量钛和铁的杂质。第三节 铝及其重要化合物 氢氧化铝Al(OH)3是一种不溶于水的白色胶状物质，有吸附性，能吸附色素，也能吸附凝聚在水中的悬浮颗粒形成沉淀。氢氧化铝既可与强酸反应，也可与强碱发生反应：Al(OH)3+3HCl AlCl3+3H2OAl(OH)3+NaOH NaAlO2+2H2O 这种既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物叫作两性氢氧化物。氢氧化铝氢氧化铝2.第四节 铁及其重要化合物 铁铁 一、纯净的铁是具有银白色的金属光泽的固体，质软，密度为7.86 g/cm3(20)，熔点为1 535，沸点为2 7
21、50。它具有良好的导热性和导电性，能被磁体吸引，也能产生磁性。纯铁的抗腐蚀能力比含杂质的铁强，通常用的铁一般都含有碳和其他元素，因而其熔点显著降低，抗腐蚀能力也减弱。铁的物理性质铁的物理性质1.第四节 铁及其重要化合物 1）与非金属单质的反应 我们知道铁能在氧气中燃烧，反应的化学方程式为：实际上，铁可以与多种非金属单质反应，但生成的产物中铁的化合价可能不同。如铁在氯气中燃烧生成棕黄色的烟，加水振荡后会变成黄色溶液，反应的化学方程式为：此外，铁与硫单质、碘单质也会发生如下化学反应：铁的化学性质铁的化学性质2.第四节 铁及其重要化合物 2）与水蒸气反应 红热的铁与水蒸气会发生反应生成四氧化三铁和氢
22、气，反应的化学方程式为：3）与酸反应 铁能与非氧化性的强酸（如盐酸、稀硫酸等）发生反应，生成+2价的亚铁盐和氢气：第四节 铁及其重要化合物 4）与盐溶液反应 根据金属活动性顺序，铁能把活动性位于其后的金属从其盐溶液中置换出来，如铁能与硫酸铜溶液反应：第四节 铁及其重要化合物 铁的重要化合物铁的重要化合物 二、铁的氧化物铁的氧化物1.表7-5 常见的铁的氧化物的性质列表 第四节 铁及其重要化合物铁的氢氧化物铁的氢氧化物2.表7-6 氢氧化铁和氢氧化亚铁的性质比较 第四节 铁及其重要化合物 Fe3+与Fe2+在一定条件下是可以相互转化的。Fe3+在遇到强的还原剂时，即会被还原成Fe2+，例如：2F
23、eCl3+Fe FeCl2 Fe2+在遇到强的氧化剂时，即会被氧化成Fe3+，例如：2FeCl2+Cl2 2FeCl3FeFe3+3+与与F Fe e2+2+的相互转化的相互转化2.第四节 铁及其重要化合物学习提示学习提示 FeCl3是棕黑色的固体，易溶于水，并且有强烈的吸水性，可用作饮用水的净水剂和废水的处理净化沉淀剂，染料工业的氧化剂和媒染剂，有机合成的催化剂和氧化剂；也可用于无线电印刷电路及不锈钢蚀刻行业作蚀刻剂；医药上也常用来作止血剂。FeCl2是黄绿色固体，易溶于水，可从水溶液中结晶得到蓝绿色四水合物FeCl24H2O。FeCl2具有独有的脱色能力，适用于印染、造纸行业的污水处理。第
24、四节 铁及其重要化合物 FeFe3+3+的检验的检验 三、常用硫氰化钾（KSCN）来检验Fe3+。无色的SCN-能与Fe3+反应使溶液变成红色：Fe3+3SCN-Fe（SCN）3 红色 而Fe2+遇到SCN-则不显红色。第五节 硬水及其软化 硬水硬水 一、含有较多可溶性钙、镁化合物的水称为硬水，不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水叫作软水。根据硬水产生的原因的不同，可将其分为暂时性硬水和永久性硬水。硬水会给生活带来很多麻烦，如用硬水洗涤衣物，既浪费肥皂也洗不净衣物，时间长了还会使衣物变硬。长期饮用硬度很高或硬度过低的水，都不利于人体的健康。第五节 硬水及其软化课堂链接 水的硬度是指水中离子沉淀肥
25、皂的能力，主要取决于水中钙盐和镁盐的总含量，即水的硬度大小通常反映的是水中钙离子和镁离子盐类的含量。水的硬度的表示方法很多，在我国主要采用两种表示方法：以度计，即以每升水中含10 mg CaO为1度，也称为德国度；用 CaCO3含量表示，单位为mg/L。第五节 硬水及其软化 硬水的软化硬水的软化 二、生活中常用加热煮沸的方法来降低水的硬度，但该方法只能降低水的暂时硬度，不能降低永久硬度。例如，煮沸暂时硬水时发生的化学反应：由于CaCO3不溶，MgCO3微溶，所以碳酸镁在进一步加热的条件下还可以与水反应生成更难溶的氢氧化镁：煮沸法煮沸法1.第五节 硬水及其软化 药剂软化法即向硬水中加入适当的化学
26、药剂，促使溶在水中的Ca2+、Mg2+以沉淀的形式从水中分离出来，以达到软化的目的。常用的药剂有石灰、纯碱或磷酸三钠等，常根据水的硬度和对水质的要求来决定使用某种药剂或同时使用几种药剂。如果对水的软化程度要求不高，或者仅为其他软化法做预处理，可以使用石灰，它能消除水的暂时硬度；如果对水的软化程度要求高一些，可以使用石灰和纯碱的混合物，它既能消除水的暂时硬度，也可以消除水的永久硬度：这种方法的缺点是：所排放的物质不利于周围的生态环境，且占地面积也很大。药剂软化法药剂软化法2.第五节 硬水及其软化 离子交换法是采用离子交换剂软化硬水的一种方法。2NaR+Ca2 CaR22Na2NaR+Mg2 MgR22Na 硬水中的Ca2、Mg2被离子交换剂吸附而除去，因此从装置中流出的水就成为软水。一般的离子交换剂在失效后还可以再生。离子交换法离子交换法3.谢谢观看！
