第一节（1）金属的化学性质

第三单元金属及其化合物第一课时金属的化学性质 东汉 马踏飞燕 战国铁锄 铝箔 绚丽多彩的金属世界 讨论 你能根据常见金属的用途说出金属有哪些物理共性 物理通性 1 不透明 具有较好延展性 导电 导热性 2 除汞是液体外 其他在常温下是固体 3 除金 铜等少数具有特殊颜色外 其余为银白色 4 密度 熔点 硬度差异大 和某些盐溶液反应 2Al 3CuSO4 Al2 SO4 3 3Cu 和氧气反应 和某些盐反应 Cu 2AgNO3 Cu NO3 2 2Ag 和酸反应 Mg 2HCl MgCl2 H2 金属参与的常见的反应 思考 金属能置换金属 一些活泼金属能置换出氢气 根据是什么 金属活动性顺序表 金属的原子结构与金属化学性质之间的关系 Mg Zn Fe Cu与稀盐酸反应 反应剧烈程度不同说明什么问题 Na Mg Al 在金属活动性顺序里 金属的位置越靠前 其活动性就越强 化学性质就越活泼 NaMgAl 金属使用的早晚与金属活动性关系 第一节金属的化学性质 金属元素在地壳中的含量 一 了解地壳中金属元素的分布 地壳中元素含量前十位顺序 O Si Al Fe CaNa K Mg H TiAl元素排在金属元素第一位Fe元素排在金属元素第二位Na元素排在金属元素第四位 地球上的绝大多数金属元素是以化合态 还是以游离态存在于自然界中 一 钠的性质 实验 取一小块金属钠 用滤纸吸干表面的煤油后 用刀切去一端外皮 观察钠的颜色 光泽 感受钠的硬度 新切开的钠表面在空气中发生什么变化 注意事项 凡是接触钠的用具都必须是干燥的 取用钠后剩余的钠应放回原瓶 残余的钠的碎屑不能随意丢弃 一 钠的物理性质 银白色 有光泽 质软 问题 刚才切开钠时看到银白色 但在空气中为什么会很快变暗呢 实验 取一小块金属钠 用滤纸吸干表面的煤油后 用刀切去一端外皮 观察钠的颜色 光泽 感受钠的硬度 新切开的钠表面在空气中发生什么变化 实验 取一小块金属钠 用滤纸吸干表面的煤油后 用刀切去一端外皮 观察钠的颜色 光泽 感受钠的硬度 新切开的钠表面在空气中发生什么变化 钠与空气中某种气体发生反应 二 钠的化学性质 1 和氧气反应化学性质很活泼 常温下能与氧气反应生成白色的氧化钠4Na O2 2Na2O 白色 1 0 0 2 问题1 判断其是否为氧化还原反应 如果是氧化剂 还原剂是哪种物质 Na为还原剂 O2为氧化剂 思考 4Na O2 2Na2O 把一小块金属钠放在坩埚中 加热 有什么现象 观察 2Na O2 Na2O2 淡黄色 1 0 1 0 注意事项 1 用镊子取出钠后 要用滤纸吸干钠及镊子表面的煤油 用镊子夹紧放在玻璃片上 切去表面的外皮后 放在坩埚中加热 2 坩埚加热时应与泥三角配套使用 3 观察到钠开始燃烧后 应立即撤掉酒精灯 并将酒精灯熄灭 拆掉酒精灯还能继续燃烧说明什么 4 实验结束时 要用坩埚钳将坩埚和泥三角取下 并放在石棉网上 绝对不可以直接用手去拿或直接将它们放在桌子上 Na燃烧是一个放热反应 钠与氧气反应两种情况比较 在钠的切口处可以观察到银白色的金属光泽 切口处在空气中很快变暗 钠受热很快熔化成银白色的小球 接着就燃烧起来 燃烧时火焰呈黄色 有烟产生 最后生成淡黄色固体 4Na O2 2Na2O 2 氧化剂 0 1 0 还原剂 2Na O2 Na2O2 1 1 0 0 还原剂 氧化剂 1 钠的化学性质很活泼 在常温或加热的条件下都能跟氧气反应生成不同的产物 但加热时与氧气的反应更加剧烈 条件不同 现象不同 产物不同 2 金属钠的熔点很低 燃烧时火焰是黄色 3 Na2O2比Na2O稳定 很快熔化 镁 铝与氧气反应 1 镁与氧气在常温下能反应 生成致密氧化膜 保护内层金属不被继续氧化 加热时 生成氧化镁 2Mg O2 2MgO所以在做镁条燃烧实验时需要用砂纸打磨镁条 2 探究铝在加热时和氧气反应 加热铝箔 铝与氧气反应实验探究 铝箔发红卷缩 变暗失去光泽 熔化的铝并不滴落 并不燃烧 铝箔发红卷缩 很快就变暗失去光泽 熔化的铝仍然不滴落 因为铝表面的氧化膜保护了铝 构成薄膜的氧化铝 Al2O3 的熔点 2050 高于铝的熔 660 包在铝的外面 使熔化了的铝不会滴落下来 铝很活泼 除去原来的氧化膜后 在加热时又会很快地生成一层新的氧化膜 铝容易被氧化而生成一层致密的氧化膜 生活化学 资料卡片 铝的氧化膜 采用化学方法对铝表面的进行氧化膜处理 得到应有更广泛的金属材料 思考 为何要将铝的表面进行氧化处理 镁和铝与氧气在常温下能反应 或者经过特殊处理生成致密氧化膜 保护内层金属不被继续氧化 2Mg O2 2MgO4Al 3O2 2Al2O3致密的氧化膜可以阻止外界的氧气与里面的金属反应 生活中用的铝制品能不能用钢丝球进行刷洗 不能 而铁与氧气在常温下经过一系列复杂的缓慢氧化反应 生成疏松氧化层 三氧化二铁 红褐色Fe2O3 4Fe 3O2 2Fe2O3疏松的氧化层无法阻止里面的金属和氧气继续反应 生活中钢铁采用哪些防腐措施 涂防锈漆等 总结 1 Na Mg Al最外层电子数逐渐增多 想要满足8个电子的稳定结构 失电子越来越多 也就越来越难 从Na到Al 和氧气反应剧烈程度降低就是一个例证 2 绝大多数的金属化学性质活泼 易与自然界中的氧气 酸等反应 故绝大多数金属以化合态存在于自然界中 能 钠原子最外层只有一个电子 在化学反应中易失去电子 表现还原性 所以能和一些具有氧化性的非金属发生反应 例如氯气 硫等生成对应氯化物和硫化物 金属除了能与氧气反应外 能否跟其它非金属反应 能与具有什么性质的非金属反应 2Na Cl2 2NaCl 2Na S Na2S 2 金属与其他非金属的反应 原子结构决定化学性质 性质决定用途 结构决定性质 性质决定用途 金属化学通性 1 化合态金属元素只有正化合价 2 金属单质易失电子 表现还原性 3 易与氧气反应 得到氧化物 4 活动性排在氢前的金属元素与酸反应得到盐和氢气 与盐反应 置换出活动性弱的金属单质 练习 1 下列关于铝的叙述中 不正确的是 A 铝是地壳中含量最多的金属元素B 在常温下 铝不能与氧气反应C 铝是一种比较活泼的金属D 在化学反应中 铝容易失去电子 是还原剂 B 2 下列关于钠的叙述中不正确的是 A 钠燃烧时发出黄色的火焰B 钠燃烧时生成氧化钠C 钠有很强的还原性D 钠原子的最外层只有一个电子 B 3 取一块金属钠放在燃烧匙里加热 观察到下列现象 1 金属熔化 2 燃烧后得白色固体 3 燃烧室火焰为黄色 4 燃烧生成浅黄色固体物质 其中描述正确的是A 1 2 B 2 3 C 1 4 D 1 3 4 D 第二课时金属与酸和水的反应 金属的活动性顺序表 Mg Zn Fe Cu与稀盐酸反应 反应剧烈程度和什么顺序有关系 MgAlZnFeSnPb H Cu 猜想 K Ca Na这三个元素和酸反应情况会是如何 你可以从什么角度出发推测 我们就以金属和水反应为例 研究金属的化学性质 日常生活中 人们常用金属器皿来盛水 并用铁 铝或铜制的水壶来烧水 说明这几种金属与冷水和热水都是不反应的 是不是所有的金属都不与水反应呢 金属与水的反应 请阅读下面这则新闻 看看你们有什么问题想知道 金属钠 水雷 惊现珠江 2001年7月7日 在珠江石溪附近 若干神秘 水雷 惊现珠江 前前后后共漂着七个白色的来历不明的铁桶 突然 从漂在水面上的一个铁桶内冒起一股白烟 窜起亮黄色火苗 紧接着一声巨响 蘑菇状的水柱冲天而起 爆炸腾起的白色烟雾有近十米高 还有许多未燃尽的白烟飘进旁边的公司内 这些灰白色的物体一遇到水就不停地冒泡 有时甚至还突然着火 据悉 其中另有一铁桶被过往船只发现 并将其打捞上船 打算清洗后使用 但当船员把盖子打开后 桶内立刻冒起浓浓的白烟 一接触桶内物质 双手立即感到剧烈疼痛 于是 船员又将其推到江里 一遇水 这个桶又爆炸了 所幸该船逃离迅速 伤害不大 消防队员 民警及广州化工集团的化学品专家赶来凑在一起 紧张地调查 水雷 的性质 根据鉴定 铁桶中装的是金属钠 思考 Na和水反应的产物会是什么 实验3 3 向一个盛有水的小烧杯里滴入1 2滴酚酞试液 然后把一小块钠 约绿豆大小 投入小烧杯 注意 盖上玻片 戴上防护镜 吸干煤油 Na H2O NaOH H2 如何鉴定 会有什么样的实验现象 会使酚酞试液变红Na会不停的运动 注意观察 要学会透过现象看本质 a 将钠投入水中 钠浮在水上面还是沉没水下 b 钠是否熔成一个小球 还有什么现象发生 c 反应时溶液颜色有什么变化 0 1 2 实验现象 钠立刻熔成一个闪亮的小球 在水面上四处游动 发出嘶嘶声 溶液由无色变成红色 最后完全消失 现象分析 结论 2Na 2H2O 2NaOH H2 一 Na与水的反应 a 立刻熔成一个闪亮的小球 有水雾 有时有火花或伴有爆鸣声b 在水面上四处游动 发出嘶嘶声c 反应后溶液由无色变成红色d 钠球逐渐变小 最后完全消失 熔 钠熔点较低 钠与水反应放热 反应放热 Na熔点为97 81 浮 游 响 Na小于水的密度 0 97g cm3 钠与水 剧烈反应生成气体 红 钠与水反应生成碱性物质 NaOH 思考与交流 1 钠保存在哪里 能否用汽油或酒精 应该满足什么条件才能保存钠 为什么 四氯化碳呢 答案 煤油中 汽油易燃 金属钠可以与酒精反应 所以不能用汽油和酒精来保存金属钠 保存金属钠要从它的化学性质着手 应该隔绝水和氧气 故所以金属钠保存在煤油或者石蜡油中 四氯化碳的密度大于金属钠 2 金属钠着火用什么灭火 为什么呢 用干沙子3 能不能用Na去置换CuSO4溶液中的Cu 4 钠能与水发生非常剧烈的反应 那么其它的金属又能不能与水反应呢 你是如何推断的 那铁呢 能否跟冷水反应 沸水 根据我们的常识 都不行 那么铁到底能不能和水反应生成氢气呢 请大家思考 如果用Na作为还原剂来置换其他金属 条件一般是在熔融状态下 二 Fe与水蒸气的反应 水蒸气与红热铁粉反应 点燃肥皂泡可听到爆鸣声 设计原理 当加热试管时 湿棉花中的水受热变为水蒸气 跟试管中的铁粉在加热条件下反应产生氢气 H2沿导管通人到肥皂液中鼓起大量充满H2的气泡 用火柴点燃产生爆鸣声以检验H2 注意 类似的装置 在实验结束时 一定要先拆导管 后灭酒精灯 三 其他金属与水的反应 1 K Ca Na在常温在与水剧烈反应 生成强碱和H2 2 Mg Al与沸水反应 生成弱碱 同时放出H2Mg 2H2O Mg OH 2 H2 Al 3H2O Al OH 3 H2 3 Zn Fe Sn Pb与水蒸气高温下反应 生成氧化物 同时放出H2 4 CuHgAgPtAu和水不反应 第三课时Al和氢氧化钠溶液的反应 一 实验3 4铝和盐酸 氢氧化钠的反应 开始现象不明显 后来有少量气泡产生 气泡逐渐增多 试管很热 将点燃的木条放在试管口时 都有爆鸣声 氧化膜与酸 碱发生反应 铝与酸 碱反应产生气体 反应放热 生成氢气 实验思考 1 写出铝与盐酸反应的离子方程式2 写出铝与氢氧化钠溶液反应的化学 离子方程式3 比较这两个反应的异同 2Al 6H 2Al3 3H2 2Al 2NaOH 2H2O 2NaAlO2 3H2 2Al 2H2O 2OH 2AlO2 3H2 相同 铝的化合价升高 变成 3价 失去电子 铝作还原剂 氢元素的化合价降低 得到电子 转化成H2 不同 作氧化剂的物质不同 思考 1 等物质的量的铝与足量的碱和酸反应时产生H2的量有什么关系 等质量呢 都相等 等物质的量的与等质量的铝反应时失去的电子数目相等 氢离子得到电子的数目也相等 故生成的氢气也相等 2 某无色透明溶液 投入金属铝可放出H2 现有下列离子 Mg2 Cu2 Ba2 H Ag SO42 HCO3 OH NO3 试判断下列两种情况时 各有哪些离子可存在于此溶液中 1 当生成Al3 时 可存在的离子有 2 当生成AlO2 时 可存在的离子有 H Mg2 SO42 OH Ba2 NO3 3 你认为下述说法是否正确 请说明原因 将两小块质量相等的金属钠 一块直接投入水中 另一块用铝箔包住 在铝箔上刺些小孔 然后放入水中 两者放出的氢气相等 不正确 因为用铝箔 刺有小孔 包住的金属钠放入水中时 钠先与水反应 产生的氢气与直接把钠投入水中所产生的氢气的量相同 但生成的氢氧化钠溶液要继续与铝箔反应产生氢气 因此后者产生的氢气总量比前者多 4 设计一个实验 求出镁铝合金中的镁和铝的质量分数 4 设计一个实验 求出镁铝合金中的镁和铝的质量分数 已知 镁铝合金还有少量的其他不与酸碱反应的杂质 1 称两份相同质量的合金mg 2 一份加到盐酸溶液中 另外一份加到氢氧化钠中 充分反应后称量 分别为m1 m2 5 向一金属铝的易拉罐内充满CO2 然后向罐内注入足量NaOH溶液 立即用胶布严封罐口 过一段时间后 罐壁内凹而瘪 再过一段时间后 瘪了的罐壁重新鼓起 解释上述变化的实验现象 1 罐壁内凹而瘪的原因 反应方程式 2 罐壁重新鼓起的原因 反应方程式 是因为CO2与NaOH反应生成Na2CO3 使得罐内气压小于外界大气压 是因为过量的N