1、金属单质及其化合物一、钠及其化合物 1、钠+11821（1）钠的物理性质：钠是银白色金属，密度小（0.97g/cm3），熔点低（97），硬度小，质软，可用刀切割。钠通常保存在煤油中。是电和热的良导体。（2）钠的化学性质：从原子结构可知钠是活泼的金属单质。钠与非金属单质反应：常温：4Na + O2 = 2Na2O,加热：2Na + O2 Na2O2;2Na + Cl2 2NaCl; 2Na + S Na2S等。钠与水反应:2Na + 2H2O = 2NaOH + H2；实验现象：钠浮在水面上，熔成小球，在水面上游动，有哧哧的声音，最后消失，在反应后的溶液中滴加酚酞，溶液变红。 注意：钠在空气中的
2、变化：银白色的钠变暗（生成了氧化钠）变白（生成氢氧化钠）潮解变成白色固体（生成碳酸钠）。钠与酸反应：如2Na + 2HCl = 2NaCl + H2,Na放入稀盐酸中，是先与酸反应，酸不足再与水反应。因此Na放入到酸溶液中Na是不可能过量的。同时Na与H2的物质的量比始终是2:1。当然反应要比钠与水的反应剧烈多。钠与盐的溶液反应：钠不能置换出溶液中的金属，钠是直接与水反应。反应后的碱再与溶液中的其他物质反应。如钠投入到硫酸铜溶液的反应式：2Na + CuSO4 + 2H2O = Cu(OH)2 + Na2SO4 + H2 。 钠与氢气的反应：2Na + H2 = 2NaH。NaH + H2O
3、= NaOH + H2 ；NaH是强的还原剂。（3）工业制钠：电解熔融的NaCl，2NaCl(熔融) 2Na + Cl2。（4）钠的用途：在熔融的条件下钠可以制取一些金属，如钛、锆、铌、钽等；钠钾合金是快中子反应堆的热交换剂；钠蒸气可作高压钠灯，发出黄光，射程远，透雾能力强。2、氧化钠和过氧化钠（1）Na2O：白色固体，是碱性氧化物，具有碱性氧化物的通性：Na2O + H2O = 2NaOH,Na2O + CO2 = Na2CO3,Na2O + 2HCl = 2NaCl + H2O .另外：加热时，2Na2O + O2 = 2Na2O2. (2)Na2O2：淡黄色固体是复杂氧化物，易与水、二氧
4、化碳反应放出氧气。2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2 ,2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2 （作供氧剂）。因此Na2O2常做生氧剂，同时，Na2O2还具有强氧化性，有漂白作用。如实验：Na2O2和水反应后的溶液中滴加酚酞，变红后又褪色，实验研究表明是有：Na2O2 + H2O = 2NaOH + H2O2,2H2O2 = 2H2O + O2 反应发生。因为H2O2也具有漂白作用。当然过氧化钠也可以直接漂白的。 3、碳酸钠和碳酸氢钠 性质Na2CO3（Na2CO310H2O）NaHCO3性质比较俗称纯碱或苏打小苏打NaHCO3的颗粒比Na2CO3小水溶性易
5、溶于水易溶于水S(Na2CO3)S(NaHCO3)溶液酸碱性显碱性显碱性同浓度Na2CO3溶液的pH大于NaHCO3溶液的pH热稳定性稳定受热分解生成Na2CO3、H2O、CO2NaHCO3的热稳定性比Na2CO3差，用于除杂质。与酸反应能与强酸反应能与强酸反应等物质的量时Na2CO3耗酸量大于NaHCO3溶液中相互转化Na2CO3溶液能吸收CO2转化为NaHCO3Na2CO3 + H2O + CO2 = 2 NaHCO3 除CO2中的HCl杂质是用饱和的NaHCO3溶液，而不用Na2CO3溶液用途用在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金等工业中。发酵粉的主要成分之一；制胃酸过多等。
6、注意几个实验的问题：1、向饱和的Na2CO3溶液中通足量的CO2有晶体NaHCO3析出。2、Na2CO3溶液与稀HCl的反应向Na2CO3溶液中滴加稀HCl，先无气体，后有气体，如果n(HCl)小于n(Na2CO3)时反应无气体放出。发生的反应：先Na2CO3 + HCl = NaCl + NaHCO3,后NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O +CO2 .向稀HCl中滴加Na2CO3溶液，先有气体，反应是：Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2.如果用2mol的Na2CO3和2.4mol的稀HCl反应，采用方法放出CO2是0.4mol；采用方法放出CO
7、2为1.2mol。希望同学们在解题时要留意。3、Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的鉴别：取两种试液少量，分别滴加CaCl2或BaCl2溶液，有白色沉淀的原取溶液为Na2CO3，另一无明显现象的原取溶液为NaHCO3。4、侯氏制碱法反应式：NaCl + NH3 + CO2 + H2O = NaHCO3 + NH4Cl.注意:在生产中应先在饱和的NaCl溶液中先通入NH3,后通入CO2,NaHCO3晶体析出过滤，在滤液中加入NaCl细末和通NH3析出NH4Cl晶体为副产品。NH4Cl晶体析出后的母液进行循环试用，提高原料的利用率。二、镁及其化合物1、镁的性质（1）物理性质：镁是银白色金属，质较软
8、，密度1.74g/cm3，是轻金属，硬度小。（2）化学性质：镁是较活泼金属与非金属反应：2Mg + O2 = 2MgO,Mg + Cl2 MgCl2,3Mg + N2 Mg3N与沸水反应：Mg + 2H2O(沸水)= Mg(OH)2 + H2 .与酸反应：与非强氧化性酸反应：是酸中的H+与Mg反应，有H2放出。与强氧化性酸反应：如浓H2SO4、HNO3，反应比较复杂，但是没有H2放出。与某些盐溶液反应：如CuSO4溶液、FeCl2溶液、FeCl3溶液等。Mg + 2FeCl3 = 2FeCl2 + MgCl2, Mg + FeCl2 = Fe + MgCl2.2、镁的提取海水中含有大量的MgC
9、l2,因此，工业上主要是从分离了NaCl的海水中来提取MgCl2.流程：海水中加入CaO或Ca(OH)2Mg(OH)2沉淀、过滤、洗涤沉淀，用稀HCl溶解MgCl2溶液，蒸发结晶MgCl26H2O晶体，在HCl气体环境中加热MgCl2固体，电解熔融的MgCl2Mg + Cl2 。主要反应：MgCl2 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2+ CaCl2, Mg(OH)2 + 2HCl = MgCl2 + 2H2O, MgCl26H2O MgCl2 + 6H2O , MgCl2(熔融) Mg + Cl2。3、镁的用途镁主要是广泛用于制造合金。制造的合金硬度和强度都较大。因此镁合金被大量用火箭、导
10、弹、飞机等制造业中。4、氧化镁（MgO）白色固体，熔点高（2800），是优质的耐高温材料（耐火材料）。是碱性氧化物。MgO + H2O = Mg(OH)2, MgO + 2HCl = MgCl2 + H2O 。注意以下几种情况的离子方程式的书写：（1）n(Mg(HCO3)2):n(NaOH)1:4：Mg2+ + 2HCO3- + 4OH- = Mg(OH)2+ 2CO32- + 2H2O；(2)n(Mg(HCO3)2):n(NaOH)=1:2：Mg2+ + 2HCO3- + 2OH- = MgCO3+ CO32- + 2H2O；(3)n(Mg(HCO3)2):N(NaOH)=1:1： Mg2+
11、 + HCO3- + OH- = MgCO3+H2O 。三、铝及其化合物1、铝的性质：（1）物理性质：银白色金属，质较软，但比镁要硬，熔点比镁高。有良好的导电、导热性和延展性。（2）化学性质：铝是较活泼的金属。通常与氧气易反应，生成致密的氧化物起保护作用。4Al + 3O2 = 2Al2O3。同时也容易与Cl2、S等非金属单质反应。与酸反应：强氧化性酸，如浓硫酸和浓硝酸在常温下，使铝发生钝化现象；加热时，能反应，但无氢气放出；非强氧化性酸反应时放出氢气。与强碱溶液反应：2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2。与某些盐溶液反应：如能置换出CuSO4、AgNO3等溶液
12、中的金属。铝热反应：2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe。该反应放热大，能使置换出的铁成液态，适用性强。在实验室中演示时要加入引燃剂，如浓硫酸和蔗糖或镁条和氯酸钾等。2、氧化铝（Al2O3）白色固体，熔点高（2054），沸点2980，常作为耐火材料；是两性氧化物。我们常见到的宝石的主要成分是氧化铝。有各种不同颜色的原因是在宝石中含有一些金属氧化物的表现。如红宝石因含有少量的铬元素而显红色，蓝宝石因含有少量的铁和钛元素而显蓝色。工业生产中的矿石刚玉主要成分是氧化铝，硬度仅次于金刚石，用途广泛。两性氧化物：既能与强酸反应又能与强碱反应生成盐和水的氧化物。Al2O3 + 6HCl = 2A
13、lCl3 + 3H2O ,Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O 。Al2O3是工业冶炼铝的原料，由于氧化铝的熔点高，电解时，难熔化，因此铝的冶炼直到1886年美国科学家霍尔发现在氧化铝中加入冰晶石(Na3AlF6)，使氧化铝的熔点降至1000度左右，铝的冶炼才快速发展起来，铝及其合金才被广泛的应用。2Al2O3 4Al + 3O2。3、氢氧化铝（Al(OH)3）白色难溶于水的胶状沉淀，是两性氢氧化物。热易分解。两性氢氧化物：既能与强酸又能与强碱反应生成盐和水的氢氧化物。Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O, Al(OH)3 + NaOH = NaAl
14、O2 + 2H2O2Al(OH)3 Al2O3 +3 H2O 4、铝的冶炼铝是地壳中含量最多的金属元素，自然界中主要是以氧化铝的形式存在。工业生产的流程：铝土矿（主要成分是氧化铝）用氢氧化钠溶解过滤向滤液中通入二氧化碳酸化，过滤氢氧化铝氧化铝 铝。主要反应：Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O ，CO2 + 3H2O + 2NaAlO2 = 2Al(OH)3+ Na2CO3 ，2Al(OH)3 Al2O3 +3 H2O ,2Al2O3 4Al + 3O2。5、铝的用途铝有良好的导电、导热性和延展性，主要用于导线、炊具等，铝的最大用途是制合金，铝合金强度高，密度小，易成型，
15、有较好的耐腐蚀性。迅速风靡建筑业。也是飞机制造业的主要原料。6、明矾的净水化学式：KAl(SO4)212H2O，它在水中能电离：KAl(SO4)2 = K+ + Al3+ + 2SO42-。铝离子与水反应，生成氢氧化铝胶体，具有很强的吸附能力，吸附水中的悬浮物，使之沉降已达净水目的。Al3+ + 3H2O = Al(OH)3 (胶体)+ 3H+ 。知识整理：（Al(OH)3）的制备：在氯化铝溶液中加足量氨水。AlCl3 + 3NH3H2O = Al(OH)3+ 3NH4Cl 。实验：A、向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液，现象是先有沉淀，后溶解。反应式：先Al3+ + 3OH- = Al(OH)3
16、, 后Al3+ + 4OH- = AlO2- + 2H2O。B、向氢氧化钠溶液中滴加氯化铝溶液，现象是开始无沉淀，后来有沉淀，且不溶解。反应式：先Al3+ + 4OH- = AlO2- + 2H2O，后Al3+ + 3AlO2- + 6H2O = 4Al(OH)3。实验：向偏铝酸钠溶液中通二氧化碳，有沉淀出现。CO2 + 3H2O + 2NaAlO2 = 2Al(OH)3+ Na2CO3。将氯化铝溶液和偏铝酸钠溶液混和有沉淀出现。 Al3+ + 3AlO2- + 6H2O = 4Al(OH)3。实验：A、向偏铝酸钠溶液中滴加稀盐酸，先有沉定，后溶解。反应的离子方程式：AlO2- + H+ +
17、H2O = Al(OH)3 ,Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 2H2O 。B、向稀盐酸中滴加偏铝酸钠溶液，先无沉淀，后有沉淀且不溶解。反应的离子方程式：AlO2- + 4H+ = Al3+ + 2H2O ,3AlO2- + Al3+ + 6H2O = 4Al(OH)3。Al铝三角：Al2O3 Al(OH)3Al3+AlO2-上图中的每根箭头都有一个反应，请同学们试着写好。四、铁、铜及其化合物铁：1、铁的性质：（1）物理性质：铁是一种可以被磁铁吸引的银白色金属，纯铁的熔点较高（1535），防腐能力强。密度7.83g/cm3，是电和热的良导体。但是通常炼制的铁中含有碳等杂质，使铁的熔
18、点降低，防腐能力大大下降。（2）化学性质：铁是活泼的金属，在自然界中只有化合态形式，如磁铁矿（Fe3O4），赤铁矿(Fe2O3)等。与非金属单质反应：3Fe + 2O2 Fe3O4(Fe2O3FeO),2Fe + 3Cl2 2FeCl3,2Fe + 3Br2 2FeBr3,Fe + I2 FeI2 ,Fe + S FeS。高温与水蒸气反应：3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2。与酸反应：强氧化性酸：常温下浓硫酸和浓硝酸使铁钝化。加热时，与强氧化性反应，但无氢气放出。非强氧化性酸：铁与酸反应有氢气放出。与某些盐反应：如Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4 ,Fe +2 F
19、eCl3 = 3FeCl2等。2、铁的氧化物FeOFe2O3Fe3O4（Fe2O3FeO）铁元素的价态232、3俗称铁红磁性氧化铁色态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体类别碱性氧化物碱性氧化物复杂氧化物水溶性难溶难溶难溶稳定性不稳定稳定稳定主要化学性质有一定的还原性易被氧化为三价铁的化合物与酸反应生成三价铁盐化合物中2的铁有还原性，易被氧化。3、铁的氢氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3主要性质白色难溶于水的沉淀，不稳定，易被氧化成氢氧化铁，颜色变化为：白色灰绿色红褐色。反应式：4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3。因此在制备时常采取措施：除溶液中的氧；加有机溶剂封住液面；胶头
20、滴管要伸入到溶液中。红褐色难溶于水的沉淀，受热易分解。2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O ,能溶于强酸溶液，生成相应的盐。4、Fe2+、Fe3+的检验：离子Fe2+Fe3+常见方法滴加KSCN溶液，无明显变化，再加氯水，溶液变血红色；直接观察溶液是浅绿色；滴加氢氧化钠溶液，出现沉淀的颜色变化是：白色灰绿色红褐色。直接观察溶液是黄色；滴加氢氧化钠溶液，出现红褐色沉淀；滴加KSCN溶液，有血红色溶液出现。Fe5、铁三角：图中：Fe与弱氧化剂反应，如H+、Cu2+ 、I2 、S等；：用还原剂如H2 、CO等还原FeO或用Mg、Zn、Al等还原Fe2+盐溶液。 Fe3+Fe2+：铁与强氧化剂反
21、应如Cl2、Br2、浓H2SO4 、浓HNO3等。 ：用还原剂如H2 、CO等还原Fe2O3或用足量Mg、Zn、Al等还原 Fe3+的盐溶液。 Fe2+遇强氧化剂的反应如Cl2、Br2、O2、浓H2SO4、浓HNO3、H2O2、Na2O2、HClO等。 Fe3+遇某些还原剂的反应如Fe、Cu、SO2、I-、H2S等以及少量的Zn、Mg、Al等。 6、铁的冶炼：原料：铁矿石（提供铁元素）、焦炭（提供热量和还原剂）、空气（提供氧气）、石灰石（除去铁矿石中的二氧化硅杂质）。设备：高炉。主要反应：C + O2 CO2 , C + CO2 2CO （这两个反应是制造还原剂并提供热量）,3CO + Fe2
22、O3 2Fe 3CO2 ,CaCO3 CaO + CO2 ,CaO + SiO2 CaSiO3.从高炉中出来的铁含有24.5的C和其他杂质，性能差，需进一步的炼制得到性能较好的钢。高炉的尾气常含有CO有毒气体，常采取净化后循环使用的方法。7、钢铁的腐蚀及防腐：（1）钢铁的腐蚀有化学腐蚀和电化腐蚀。化学腐蚀：是指钢铁等金属遇周围的物质接触直接发生化学反应而引起的腐蚀。如铁与氯气的反应腐蚀。电化腐蚀：是指钢铁在表面有电解质的环境下，铁失去电子，钢铁内的碳周围的氧气和水或氢离子得到电子而引起的腐蚀。如是氧气和水得到电子的腐蚀称吸氧腐蚀；而氢离子得电子的腐蚀称析氢腐蚀。我们在生活中常见到得铁锈就是钢铁
23、得吸氧腐蚀得结果。吸氧腐蚀是钢铁电化腐蚀的主要形式。（2）防腐措施：在钢铁表面覆盖保护层；在钢铁中加入一定量得铬、镍元素，改变钢铁内部结构；在钢铁表面镶嵌比铁活泼得金属如锌；在腐蚀时，锌先失去电子；将需要保护得钢铁接在不断有电子输出得电源得负极，使铁不可能失去电子。铜：1、铜的性质：铜是紫红色的金属，是电和热的良导体，广泛用作导线，密度8.9g/cm3，是重金属。铜是较不活泼的金属，自然界中有少量的单质铜存在，大部分是化合态如黄铜矿（CuFeS2）,孔雀石（CuCO3Cu(OH)2）等。铜在一定条件下可发生如下反应：2Cu + O2 2CuO（黑色）,Cu + Cl2 CuCl2 （有棕黄色的烟）,2Cu + S Cu2S(黑色)Cu +2 H2SO4(浓) CuSO4 + SO2+ 2H2O ,Cu + 4HNO3 (浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2+ 2H2O ,3Cu + 8HNO3 (稀)= 3Cu(NO3)2 + 2NO+ 4H2O .Cu + 2FeCl3 = 2FeCl2 + CuCl2 ,Cu + 2AgNO3 = Ag + Cu(NO3)2.2、铜的冶炼：工业上是高温冶炼黄铜矿得到粗铜，然后用电解方法精练得到纯度很高的精铜，电解中将粗铜连在电源的正极，精铜连在电源的负极，用可溶性的铜盐做电解液。这样通电一段时间后，粗铜上的铜就不断溶下，在精铜表面析出。
