1、第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）第一节 金属单质第二节 几种重要的金属化合物第三节 重要金属离子的检验第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）在人类社会的发展进程中，金属与非金属一样，与人类的关系十分密切。现代生活中，人们烹饪用的电饭煲、出行用的汽车、建筑用的铝合金门窗、安装用的扳手，以及居家用的煤气管道等无不与金属有着密切的关系。在工农业生产、国防和科学研究等方面，金属也发挥着巨大的作用。第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）在已发现的一百多种元素中，大约有4/5是金属元素。在元素周期表中，从第A族的硼元素向右下角划一条阶梯形折线，则
2、元素周期表的右上角区域是非金属和稀有气体元素，其余都是金属元素（氢除外）。第一节 金属单质第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）在常温下，除汞以外的其他金属都具有晶体结构。金属晶体中包含着中性原子、带有正电荷的金属阳离子和从金属原子上脱落下来的自由电子。依靠流动的自由电子，使金属原子和金属 阳离子相互连接在一起而 形成金属晶体。一、金属的通性 第一节 金属单质第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）（1）金属的颜色和光泽 大多数金属呈银白色，少数金属呈其他颜色。例如，金呈黄色，铜呈紫红色。金属都是不透明的，块状或片状的金属具有金属光泽；呈粉末状态时，除镁、铝等
3、少数金属保持原有的光泽外，一般金属都呈黑色或暗灰色。一、金属的通性 第一节 金属单质第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）（2）金属的延展性 一般来说，金属具有不同程度的延展性，可以抽成细丝，例如最细的白金丝直径不过0.2m；压成薄片，例如最薄的金箔只有0.1m厚。少数金属如锑、铋、锰等，性质较脆，延展性较差。一、金属的通性 第一节 金属单质第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）（3）金属的导电性和导热性 大多数金属具有良好的导电性和导热性。导电性好的金属，导热性也好。常见几种金属的导电性和导热性由强到弱的顺序如下：Ag、Cu、Au、Al、Mg、Zn、Fe、
4、Hg 银的导电性最好，但价格高、产量低，所以电气工业广泛应用的是铜和铝。铜和铝也是很好的导热材料，广泛用于热交换器、散热材料及日用炊具等。一、金属的通性 第一节 金属单质第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）（4）金属的密度、硬度和熔点 大多数金属的密度、硬度较大，熔点较高，但差别也较大。一、金属的通性 第一节 金属单质第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）金属最主要的共同化学性质是都易失去最外层的电子变成金属阳离子而表现出还原性。CuCl2=CuCl2Fe2HCl（稀）=FeCl2H2一、金属的通性 第一节 金属单质点燃第四章 重要的金属及其化合物高等教育
5、出版社化学（通用类）在冶金工业上，常把金属分为黑色金属和有色金属两大类。黑色金属通常是指铁、铬、锰及其合金，有色金属则指除去铁、铬、锰之外的所有金属。人们也常按照密度大小把金属分类，把密度小于4.5g/cm3的叫轻金属（如钠、镁、铝等），把密度大于4.5g/cm3的叫重金属（如锌、铅、铁等）。此外，还可将金属分为常见金属（如铜、铝等）和稀有金属（如锆、铌、钼等）。二、轻金属钠、铝 第一节 金属单质第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）（1）与氧的反应 钠能与空气中的氧气化合生成氧化钠（Na2O），使光亮的金属断面很快变暗。钠受热后，也能与氧气发生剧烈反应，发出黄色火焰，生成一
6、种淡黄色固体过氧化钠（Na2O2）。4NaO2=2Na2O2NaO2=Na2O2二、轻金属钠、铝 第一节 金属单质点燃第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）（2）与水的反应 钠的密度比水小；它的化学性质比较活泼，能与水发生剧烈的反应，反应时放出热量，放出的热量使钠块熔成小球；反应后得到的溶液呈碱性；钠与水反应有气体生成，经检验为H2。2Na2H2O=2NaOHH2二、轻金属钠、铝 第一节 金属单质第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）在19世纪之前，铝被认为是一种稀罕的贵金属，价格比黄金还要贵。但随着铝产量的增加，铝价也随之下跌，珠宝商人对铝的兴趣也随之降低
7、。不过与此同时，铝却吸引了整个工业界。1919年，用铝合金制造出了第一架飞机。此后，铝的命运就牢固地与飞机制造业联系在一起了。因此，铝又被誉为“带翼的金属”。二、轻金属钠、铝 第一节 金属单质第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）（1）与氧气的反应 常温下，铝能够与空气中的氧气反应，生成一层致密而坚固的氧化铝薄膜，这层薄膜能够阻止内部的铝继续氧化，因此铝制品具有一定的抗腐蚀能力。但在点燃条件下，铝在氧气中能剧烈燃烧，发出耀眼的白光，并冒白烟。铝的这种性质在军事上常用作制造照明弹和燃烧弹的原料。4Al3O2=2Al2O3二、轻金属钠、铝 第一节 金属单质点燃第四章 重要的金属及
8、其化合物高等教育出版社化学（通用类）（2）与金属氧化物的反应 铝不但能跟空气中的氧气起反应，而且还能夺取某些金属氧化物中的氧，并放出大量的热。例如：2AlFe2O3=2FeAl2O3 通常，把用铝从金属氧化物中置换金属的方法称为铝热法。二、轻金属钠、铝 第一节 金属单质高温第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）在化学上，通常把金属从其化合物中提炼出来的过程称为金属的冶炼。但是，金属矿物资源毕竟是有限的，人类要学会对这些有限的资源合理开发，提高金属矿物的利用率；减少金属的使用量，防止金属制品的腐蚀，加强金属资源的回收和再利用，提高金属产品和材料的使用效率，从而实现自然资源的可持
9、续发展。二、轻金属钠、铝 第一节 金属单质第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）（3）与酸和碱的反应2Al3H2SO4（稀）=Al2(SO4)3 3H22Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 偏铝酸钠 铝既能与酸反应，又能与碱反应，具有两性性质。二、轻金属钠、铝 第一节 金属单质第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）人类最早发现和使用的铁，是从天空中落下来的陨铁。它是铁和镍、钴等金属的混合物，含铁量较高。我国是发现和掌握炼铁技术最早的国家。1973年我国从商代古墓中出土过一把铁刃青铜钺。在埃及等文明古国所发现的最早的铁器，也是由陨铁制成的，埃及古人曾
10、把铁叫做“天石”。随着青铜熔炼技术的成熟，逐渐为铁的冶炼创造了条件。在我国，最早人工冶炼的铁是在春秋战国时期。铁的发现和大规模使用，是人类发展史上的一个里程碑，它把人类从石器时代、铜器时代带到了铁器时代。今天，铁仍然是现代化学工业的基础，是人类必不可少的金属材料。三、黑色金属铁 第一节 金属单质第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）铁可与氧气、酸和盐溶液反应。红热的铁能与水蒸气发生反应生成四氧化三铁（Fe3O4）和H2。3Fe4H2O（g）=Fe3O44H2三、黑色金属铁 第一节 金属单质高温第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）在潮湿空气中，铁在H2O、O
11、2和CO2等的共同作用下，易被腐蚀而生锈，铁锈的主要成分是Fe2O3nH2O。三、黑色金属铁 第一节 金属单质第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）天然的无色Al2O3晶体称为刚玉。生活中，人们通常所说的蓝宝石和红宝石就是混有少量不同氧化物杂质的刚玉，含有铁和钛的氧化物时呈蓝色，俗称蓝宝石；含有微量铬的化合物时呈红色，叫红宝石。蓝宝石被视为吉祥之物，世界宝石学界定蓝宝石为九月的生辰石，象征慈爱、忠诚和坚贞。红宝石是七月的生辰石，被誉为“爱情之石”，象征着热情似火，爱情的美好、永恒和坚贞。现代生活中，刚玉不仅是贵重的装饰品，而且还可用作精密仪器和手表的轴承。一、氧化铝和氢氧化铝
12、 第二节 几种重要的金属化合物第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）Al2O3是白色粉末，熔点为2050，是一种比较好的耐火材料，不溶于水，但新制的Al2O3能与酸或碱反应，都生成盐和水。Al2O36HCl=2AlCl33H2OAl2O32NaOH=2NaAlO2H2O 因此，Al2O3是两性氧化物。第二节 几种重要的金属化合物一、氧化铝和氢氧化铝 第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）氢氧化铝Al(OH)3是一种白色难溶的胶状物质，能凝聚水中的悬浮物，又有吸附色素的性能。Al2(SO4)36NH3H2O=2Al(OH)33(NH4)2SO4第二节 几种重要
13、的金属化合物一、氧化铝和氢氧化铝 第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）第二节 几种重要的金属化合物一、氧化铝和氢氧化铝 HCl溶液NaOH溶液Al(OH)3第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）Al(OH)3是两性氢氧化物。它在溶液中按下列方式解离：Al3+3OH-Al(OH)3=H3AlO3 H+AlO2-H2O 加酸时，平衡向左移动，生成含Al3+的铝盐；加碱时，平衡向右移动，生成含AlO2-的偏铝酸盐。第二节 几种重要的金属化合物一、氧化铝和氢氧化铝 第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）硫酸铝钾KAl(SO4)212H2O，俗称明
14、矾，是无色晶体，易溶于水，其解离出的Al3+与水发生水解反应。Al3+3H2O=Al(OH)33H+生成的Al(OH)3（胶体）具有很强的吸附能力，可以吸附水中悬浮的泥沙等杂质，并形成絮状不溶物沉降下来，使水澄清。因此，在以井水、河水或池塘水为生活用水主要来源的地区，明矾是一种较好的净水剂。第二节 几种重要的金属化合物一、氧化铝和氢氧化铝 第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）铁的氧化物有氧化亚铁（FeO）、氧化铁（Fe2O3）、四氧化三铁（Fe3O4）等。FeO是一种黑色粉末，它不稳定，在空气中加热即被氧化成Fe3O4。Fe2O3是一种红棕色粉末，俗称铁红，可用作油漆的颜料
15、等。Fe3O4是具有磁性的黑色粉末，俗称磁性氧化铁，是一种复杂的化合物。第二节 几种重要的金属化合物二、铁的氧化物和氢氧化物 第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）铁的氧化物都不溶于水，也不能跟水起反应。但FeO和Fe2O3都能跟酸起反应，分别生成亚铁盐和铁盐。FeO2H+=Fe2+H2OFe2O36H+=2Fe3+3H2O第二节 几种重要的金属化合物二、铁的氧化物和氢氧化物 第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）铁有两种氢氧化物，即氢氧化亚铁Fe(OH)2和氢氧化铁Fe(OH)3。Fe(OH)2和Fe(OH)3都是不溶性碱，它们都能与酸反应：Fe(OH)2
16、2H+=Fe2+2H2OFe(OH)33H+=Fe3+3H2O第二节 几种重要的金属化合物二、铁的氧化物和氢氧化物 第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）Fe(OH)2在空气中不稳定，能被空气中的氧气氧化生成红褐色的Fe(OH)3。4Fe(OH)2O22H2O=4 Fe(OH)3 Fe(OH)3受热不稳定，易失水生成红棕色Fe2O3粉末。2 Fe(OH)3=Fe2O33H2O二、铁的氧化物和氢氧化物 第二节 几种重要的金属化合物第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）碳酸钠（Na2CO3）俗名纯碱或苏打，是白色粉末；碳酸氢钠（NaHCO3）俗称小苏打，是细小的
17、白色晶体。生活中，在厨房里经常能看到这两种物质。第二节 几种重要的金属化合物三、碳酸钠和碳酸氢钠 第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）许多工业部门，尤其是纺织、肥皂、造纸、玻璃、火药等行业都需要大量纯碱。1775年，法国科学院用10万法郎的悬赏征求可工业化的制碱方法。1788年，勒布兰提出了以氯化钠为原料的制碱法；到1862年，比利时化学家索尔维实现了氨碱法的工业化，但资本家对此新技术采取严格的保密措施。针对制碱生产中难以克服的种种缺陷，侯德榜创造性地设计了联合制碱新工艺。1943年，中国化学工程师学会一致同意将这一联合制碱法命名为“侯氏联合制碱法”。三、碳酸钠和碳酸氢钠
18、第二节 几种重要的金属化合物第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）Na2CO3和NaHCO3都能与HCl溶液反应放出CO2。Na2CO32HCl=2NaClH2OCO2NaHCO3HCl=NaClH2OCO2 Na2CO3很稳定，而NaHCO3不稳定，受热易分解。2NaHCO3=Na2CO3H2OCO2 利用这个反应可区别Na2CO3和NaHCO3。三、碳酸钠和碳酸氢钠 第二节 几种重要的金属化合物第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）铵盐是由铵离子（NH4+）和酸根组成的，热稳定性较差。NH4HCO3=NH3CO2H2ONH4Cl=NH3HCl 铵盐的一个
19、重要化学特性是与碱作用，有NH3放出。NH4ClNaOH=NaClNH3H2O四、铵盐 第二节 几种重要的金属化合物第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）氯化铁（FeCl36H2O）含有6分子结晶水，是棕黄色固体，吸湿性强，在水溶液中易水解成氢氧化铁沉淀。FeCl33H2O=Fe(OH)33HCl五、铁盐和亚铁盐 第二节 几种重要的金属化合物第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）FeCl3具有氧化性，遇较强的还原剂会被还原成亚铁盐；后者在较强氧化剂的作用下，又被氧化成铁盐。2FeCl3Fe=3FeCl22FeCl2Cl2=2FeCl3五、铁盐和亚铁盐 第二节
20、 几种重要的金属化合物第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）FeCl3是饮用水的净水剂和废水的处理净化沉淀剂，具有显著的沉淀重金属及硫化物、脱色、脱臭、除油、杀菌、除磷、降低出水COD（化学需氧量）及BOD（生化需氧量）等功效；也可作为无线电印刷电路的蚀刻剂。例如，在无线电工业，通常利用FeCl3溶液来蚀刻铜，制造印刷电路板。2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+第二节 几种重要的金属化合物五、铁盐和亚铁盐 第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）硫酸亚铁晶体（FeSO47H2O）含有7分子结晶水，是淡绿色晶体，又称绿矾，易溶于水。绿矾在潮湿的空气中能逐渐被氧化而
21、变成黄棕色的碱式硫酸铁，因此绿矾需保存在密闭容器内。第二节 几种重要的金属化合物五、铁盐和亚铁盐 第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）生活中，经常会有人有贫血症状，如脸色苍白、头昏眼花、疲乏无力、心慌气急等。贫血的原因很多，其中90%以上都是缺铁性贫血，又称营养性贫血。1997年，我国政府颁布了中国 营养改善行动计划，其中包括消除 铁缺乏，改善营养性贫血。我国选用 酱油作为铁强化食物的载体，主要因 为酱油可以促进人体对铁的吸收，而 且在日常生活中应用普遍。第二节 几种重要的金属化合物第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）节日燃放的五光十色的焰火中，就含有碱
22、金属、钙、锶和钡等的化合物燃烧时的焰色，不同金属的焰色反应使夜空呈现出各种艳丽的色彩。第三节 重要金属离子的检验一、焰色反应 第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）第三节 重要金属离子的检验 很多金属及其化合物在被灼烧时，都会使火焰呈现特殊的颜色，这在化学上称为焰色反应。一、焰色反应 Na2CO3溶液 KCl溶液 火焰颜色焰色反应第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）第三节 重要金属离子的检验一、焰色反应 金属或金属离子 锂 铷 钙 锶 钡 铜 焰色反应颜色 紫红色 紫色 砖红色 洋红色 黄绿色 绿色 第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）固体氯化铵和固体氢氧化钠，混匀后加热，生成具有刺激性气味的NH3，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色。通常，利用这一性质检验铵离子（NH4+）的存在。第三节 重要金属离子的检验二、铵离子的检验 第四章 重要的金属及其化合物高等教育出版社化学（通用类）含有Fe3+的溶液，遇到KSCN溶液会发生反应，反应式为：Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3 （红色）通常，我们可以利用这一反应检验Fe3+的存在。第三节 重要金属离子的检验三、铁离子的检验
