第四章 几种重要的金属 人教试验修订本

1、镁镁 和和 铝铝镁和铝知识点：镁和铝知识点：1 1、MgMg、AlAl的化性的化性( (还原性还原性) )化学性质化学性质 Mg Mg Al与与OO2 2反应反应与其它非金属与其它非金属反应反应与酸反应与酸反应与碱反应与碱反应与盐溶液与盐溶液与某些氧化物与某些氧化物MgOMgOAlAl2 2O O3 3MgMgX2 MgMgSAlX3 MgSMgSH2H2不反应不反应AlO2- + H2置换反应置换反应置换反应置换反应COCO2 2MgO+CMgO+C Fe2O3Fe+Al2O3(或被氧或被氧 化性化性浓酸钝化浓酸钝化)2 2、MgMg、AlAl的化合物的化合物: :MgMg的化合物的化合物A

2、lAl的化合物的化合物 氧化物氧化物氢氧化物氢氧化物MgOMgO碱性氧碱性氧化物化物两性氧化物两性氧化物Mg(OH)Mg(OH)2 2难溶难溶性中强碱性中强碱 Al(OH)3两两性氢氧化物性氢氧化物疑惑点疑惑点1、金属性强弱由金属原子失去价电子（对主族、金属性强弱由金属原子失去价电子（对主族元素来说是最外层电子）的元素来说是最外层电子）的难易难易决定，与失去电决定，与失去电子的子的个数个数无关。无关。2、铝与、铝与NaOH溶液的反应电子转移的分析，铝溶液的反应电子转移的分析，铝失电子，水中的一个氢得电子。铝是还原剂，水失电子，水中的一个氢得电子。铝是还原剂，水是氧化剂。是氧化剂。2Al+ 2N

3、aOH+ 6H2O = 2NaAlO2+ 3H2+ 4H2O失失23 e-得得6e-3、Mg(OH)2无两性，只与酸反应无两性，只与酸反应,不与碱反应。不与碱反应。4、AlO2-、 Al3+的存在环境。的存在环境。Al(OH)3显两性，其显两性，其原因是：原因是： AlO2- + H+ +H2O Al(OH)3 Al3+ +3OH-Al3+和和AlO2-不能共存，二者相遇发生如下反应：不能共存，二者相遇发生如下反应： 3AlO2- + Al3+ + 6H2O = 4Al(OH)3 若加入碱若加入碱,平衡左移平衡左移, 所以所以AlO2-存在于碱性环境。存在于碱性环境。 若加入酸，平衡右移，所以

4、若加入酸，平衡右移，所以Al3+存在于酸性环境。存在于酸性环境。5、给出、给出 Al(OH)3 的量，求反应物碱的量的量，求反应物碱的量的选择题，很可能有两个正确选项，即的选择题，很可能有两个正确选项，即碱碱过量过量或或不足不足。例例: :100mL 0.60mol/L AlCl100mL 0.60mol/L AlCl3 3溶液与一定溶液与一定量量 0.40mol/L NaOH0.40mol/L NaOH溶液混合后，得到溶液混合后，得到3.9g 3.9g 沉淀，求沉淀，求 NaOHNaOH 溶液的体积。溶液的体积。375mL 475mL1. 1. 镁遇到下列物质不放出镁遇到下列物质不放出HH2

5、 2的是的是: ( ): ( )NHNH4 4ClCl溶液溶液 KOHKOH溶液溶液 NaNa2 2COCO3 3溶液溶液 热的醇热的醇 苯苯 醋酸溶液醋酸溶液 FeClFeCl3 3 溶液溶液 CuSOCuSO4 4 溶液溶液 NaH NaH2 2POPO4 4 NaHCONaHCO3 3 溶液溶液 (A) (A) (B) (B) (C) (C) (D) (D) 练练 习习C 2 2、铝热反应说明了、铝热反应说明了 A A、铝的密度小、熔点较低、铝的密度小、熔点较低 B B、氧化铝具有氧化性、氧化铝具有氧化性 C C、氧化铁等金属氧化物具有氧化性、氧化铁等金属氧化物具有氧化性 DD、铝具有还

6、原性、铝具有还原性 C D3 3、镁粉中混进少量铝粉，将铝粉除去可选用、镁粉中混进少量铝粉，将铝粉除去可选用的试剂是的试剂是 ( )( ) 4 4、铝粉铝粉中混进少量中混进少量镁粉镁粉，将，将镁粉镁粉除去可选用除去可选用的试剂是的试剂是 ( ) ( ) A A、盐酸、盐酸B B、CuSO4 CuSO4 溶液溶液 C C、NaOHNaOH 溶液溶液DD、浓硝酸、浓硝酸 A A、盐酸、盐酸B B、CuSO4 CuSO4 溶液溶液 C C、NaOHNaOH 溶液溶液DD、浓硝酸、浓硝酸 CD5 5、将两份铝粉分别与稀盐酸和烧碱溶液、将两份铝粉分别与稀盐酸和烧碱溶液反应，若在相同状况下生成的氢气的体积

7、反应，若在相同状况下生成的氢气的体积相等，则两份铝的质量比为相等，则两份铝的质量比为 。 6 6、有等质量的铝粉和镁粉，将镁粉和足量、有等质量的铝粉和镁粉，将镁粉和足量稀盐酸反应，铝粉和足量烧碱溶液反应，稀盐酸反应，铝粉和足量烧碱溶液反应，若在相同状况下生成的氢气的体积相等，若在相同状况下生成的氢气的体积相等，则铝粉和镁粉的质量比为则铝粉和镁粉的质量比为 。 1:13:4铁和铁的化合物铁和铁的化合物名名 称称俗俗 称称化学式化学式色色 态态化合价化合价水溶性水溶性类类 型型氧化亚铁氧化亚铁氧化铁氧化铁四氧化三铁四氧化三铁共共 性性与酸与酸与与 还还 原剂原剂铁铁 红红磁性氧化铁磁性氧化铁黑色粉

8、末黑色粉末红棕色粉末红棕色粉末黑色晶体黑色晶体+ 2+ 2+ 3+ 3+ 2+ 2，+ 3+ 3不不 溶溶不不 溶溶不不 溶溶碱碱 性性 氧氧 化化 物物都能与酸反应。如都能与酸反应。如OHFeHOFe2332326都能被还原。如都能被还原。如232323COFeCOOFe高温高温铁的氧化物FeOFeOFeFe2 2O O3 3FeFe3 3O O4 4铁的氢氧化物化学式化学式色色 态态溶解性溶解性碱性碱性热稳定性热稳定性与酸的作用与酸的作用Fe(OH)Fe(OH)2 2白色固体白色固体难溶于水难溶于水Fe(OH)Fe(OH)3 3红褐色固体红褐色固体难溶于水难溶于水弱碱弱碱 弱碱弱碱 Fe(

9、OH)2+2H+=Fe2+2H2O Fe(OH)3+3H+=Fe3+3H2O 0加热分解加热分解加热分解加热分解与与OO2 2的作用的作用4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 不反应不反应名名 称称氢氧化亚铁氢氧化亚铁氢氧化铁氢氧化铁Fe3+、Cu2+、Ag+、H+、I I2、S锌、锌、CO、AlCl2、Br2、浓、浓H2SO4、浓、浓HNO3锌、锌、CO、H2、AlCl2、Br2、O2、HNO3、KMnO4、K2Cr2O7、H2O2铁、锌、铁、锌、Cu、I I-、S2-、SO32-、HS-、Sn2+注意：方程式的书写。注意：方程式的书写。 铁及其化合物的相互转化铁及其化合物的相

10、互转化 铁三角铁三角铁铁Fe3+Fe2+FeFeSFeCl2FeSO4Fe(OH)2Fe(OH)3FeCl3Fe(SCN)2+ Fe3O4FeOFe2O3SHClO2、H2OH2SO4NaOHH2SO4H2SO4Cl2FeCl2HClNaOHSCN-COCOCOO2O2O2H2SO4HCl Fe2+ 与与 Fe3+ 的检验方法。的检验方法。 观察溶液的颜色。观察溶液的颜色。 加碱溶液。加碱溶液。 加加 SCN- 溶液。溶液。 加苯酚、加苯酚、H2S、Na2CO3 溶液等溶液等立即产生红褐立即产生红褐 色沉淀色沉淀 直直 接接 观观 色色与与KSCNKSCN与苯与苯 酚酚显色反应显色反应 利利

11、用用 的氧化性的氧化性 利利 用用3Fe与与 铜铜 片片与淀粉与淀粉KIKI试纸试纸鉴鉴 别方别方 法法 浅浅 绿绿 色色 棕棕 黄黄 色色血血 红红 色色不显红色不显红色不显紫色不显紫色 显显 紫紫 色色无明显现象无明显现象 CuCu被腐蚀被腐蚀溶液变绿色溶液变绿色试纸不变蓝试纸不变蓝 试纸变蓝色试纸变蓝色利用沉淀反应利用沉淀反应 与与OHOH作用作用白色沉淀迅速变灰白色沉淀迅速变灰绿色最后呈红褐色绿色最后呈红褐色FeFe2+2+FeFe3+3+方法一方法一：用不含：用不含 FeFe3 3 的的 FeSOFeSO4 4 溶液与用不含溶液与用不含 O O2 2 的蒸的蒸馏水配制的馏水配制的 N

12、aOHNaOH 溶液反应制备。溶液反应制备。（1)1)用硫酸亚铁晶体配制上述用硫酸亚铁晶体配制上述FeSOFeSO4 4溶液时还需加入溶液时还需加入? ?（2 2）除去蒸馏水中溶解的）除去蒸馏水中溶解的OO2 2常采用常采用 的方法。的方法。（3 3）生成白色氢氧化亚铁沉淀的操作是用长滴管吸取）生成白色氢氧化亚铁沉淀的操作是用长滴管吸取不含不含 OO2 2 的的 NaOHNaOH 溶液，插入溶液，插入FeSOFeSO4 4溶液液面下，再挤溶液液面下，再挤出出 NaOHNaOH 溶液。这样操作的理由是溶液。这样操作的理由是? ?铁粉和少量铁粉和少量H H2 2SOSO4 4加热煮沸加热煮沸避免带

13、入空气而使避免带入空气而使Fe(OH)Fe(OH)2 2氧化氧化, ,从而导致看从而导致看不到白色沉淀不到白色沉淀。例例. 用下面两种方法可以制得白色的用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。沉淀。方法二方法二：在如图装置中，用：在如图装置中，用 NaOHNaOH溶溶液、铁屑、稀液、铁屑、稀 HH2 2SOSO4 4 等试剂制备。等试剂制备。（1 1）在试管）在试管里加入的试剂是里加入的试剂是: : （2 2）在试管）在试管里加入的试剂是里加入的试剂是 : : （3 3）为了制得白色的）为了制得白色的氢氧化亚铁氢氧化亚铁沉淀，沉淀，在试管在试管和和中加入试剂，打开止水中加入试剂，打开止

14、水夹，塞紧塞子后的实验步骤是夹，塞紧塞子后的实验步骤是: : （4 4）这样生成的）这样生成的氢氧化亚铁氢氧化亚铁沉淀能较沉淀能较长时间保持白色，其理由是长时间保持白色，其理由是 ? ? (1) (1) 稀稀HH2 2SOSO4 4和和FeFe(2) NaOH(2) NaOH溶液溶液(3) (3) 打开止水夹打开止水夹, ,使使管开始反应一段时间后再夹紧止水夹管开始反应一段时间后再夹紧止水夹(4) (4) 容器内只有容器内只有HH2 2而无空气而无空气, Fe(OH), Fe(OH)2 2不易被氧化不易被氧化 迷惑点迷惑点1 1、铁元素有可变价。这也是过渡元素的特点，、铁元素有可变价。这也是过

15、渡元素的特点，铁的价态与氧化剂的强弱有关，铁的价态与氧化剂的强弱有关，遇遇强氧化剂，如强氧化剂，如Cl2，表现表现 +3 价，遇弱氧化剂，表现价，遇弱氧化剂，表现 +2 价。价。2、Fe(OH)2 制备实验中的问题：配制溶液用的制备实验中的问题：配制溶液用的蒸馏水必须煮沸，目的只除去其中的氧。使用长蒸馏水必须煮沸，目的只除去其中的氧。使用长滴管，插入到盛有滴管，插入到盛有 FeSO4 溶液的试管底部溶液的试管底部.这是这是在滴管使用中在滴管使用中唯一唯一的一次例外的一次例外,允许伸到试管内允许伸到试管内,其他场合应在管口上方自然垂直。其他场合应在管口上方自然垂直。 离子共存问题：离子共存问题：

16、FeFe2+2+：在酸性条件下不能与氧化性离子：在酸性条件下不能与氧化性离子大量共存，如硝酸根、高锰酸根、次氯酸大量共存，如硝酸根、高锰酸根、次氯酸根等。也不能与发生复分解反应的离子大根等。也不能与发生复分解反应的离子大量共存。量共存。 Fe3+：不能与还原性离子大量共存。如：不能与还原性离子大量共存。如：I I-、S2- 等。也不能与发生复分解反应和双等。也不能与发生复分解反应和双水解反应。的离子大量共存。水解反应。的离子大量共存。 盐溶液的配制和保存：盐溶液的配制和保存： FeFe2+2+盐：晶体密闭保存。配制溶液时盐：晶体密闭保存。配制溶液时应加铁粉和少量酸。应加铁粉和少量酸。 Fe3+

17、盐：盐：FeCl3易潮解，需密闭保存。配易潮解，需密闭保存。配制溶液时应将制溶液时应将Fe3+盐溶于相应酸中，再加水盐溶于相应酸中，再加水稀释到所需浓度，已抑制其水解。稀释到所需浓度，已抑制其水解。实际使用：实际使用：存在形态：存在形态：单质或合金单质或合金化合态化合态( (游离态游离态) )(+n)(0)还原反应还原反应 金属冶炼的金属冶炼的实质实质：用还原剂把金属矿石中的金属离子用还原剂把金属矿石中的金属离子还原还原为金属单质为金属单质 Mn+ + e- = M n 金属的冶炼金属的冶炼 金属的冶炼步骤：金属的冶炼步骤：一般需要三个步骤：第一步是矿石的富集，一般需要三个步骤：第一步是矿石的

18、富集，除去杂质，提高矿石中有用成分的含量；除去杂质，提高矿石中有用成分的含量；第二步第二步是冶炼，利用氧化还原反应原理，是冶炼，利用氧化还原反应原理，在一定条件下，用还原剂把金属矿石中的在一定条件下，用还原剂把金属矿石中的金属离子还原成金属单质；金属离子还原成金属单质；第三步第三步是精炼，是精炼，采用一定的方法，提炼纯金属。采用一定的方法，提炼纯金属。 金属冶炼的常见方法：金属冶炼的常见方法：热分解法：热分解法：在金属活动性顺序中，位于氢后在金属活动性顺序中，位于氢后面的金属的氧化物受热就能分解，仅用热分解面的金属的氧化物受热就能分解，仅用热分解法就能制得这些不活泼金属。如法就能制得这些不活泼

19、金属。如 2HgO = 2Hg + O2HgO = 2Hg + O2 2 2Ag2Ag2 2O = 4Ag + OO = 4Ag + O2 2 热还原法热还原法：对于多数金属的冶炼，常用的还：对于多数金属的冶炼，常用的还原剂如焦炭、原剂如焦炭、COCO、氢气和活泼金属等加热还、氢气和活泼金属等加热还原的方法。原的方法。 如如MgOMgO + C + C = Mg + COMg + CO电解法电解法：在金属活动性顺序中，：在金属活动性顺序中，K K、NaNa、CaCa、Al Al 等几种金属的还原性很强，只能用通电分解等几种金属的还原性很强，只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼其熔融盐或氧

20、化物的方法来冶炼2NaCl = 2Na + Cl2 2Al2O3= 4Al + 3O2高温高温高温高温(熔融熔融)高温高温(熔融熔融) 迷惑点：迷惑点： 利用平衡理论解释用较不活泼金属制较活泼金利用平衡理论解释用较不活泼金属制较活泼金属（如工业上用钠从熔融的属（如工业上用钠从熔融的KClKCl中置换生产钾）中置换生产钾）例：工业上生产例：工业上生产 NaNa、CaCa、Mg Mg 都用电解其熔融都用电解其熔融态的氯化物。但钾却不能用电解态的氯化物。但钾却不能用电解 KClKCl 熔融态的熔融态的方法制得，因金属钾易溶于熔融态的方法制得，因金属钾易溶于熔融态的 KClKCl 中而中而有危险，很难

21、制得钾，且降低电解效率。现生有危险，很难制得钾，且降低电解效率。现生产钾是用金属钠与熔化的产钾是用金属钠与熔化的 KClKCl 反应制得。有关反应制得。有关数据如下表。数据如下表。熔点熔点/沸点沸点/密度密度/(g/cm3)Na9.88830.97K63.77740.86NaCl80114132.165KCl7701500升华升华1.984工业上生产金属钾主要运用上表所列哪些物理常数，简工业上生产金属钾主要运用上表所列哪些物理常数，简答理由。答理由。工业上制金属钾主要运用什么原理使该反应变为现实？工业上制金属钾主要运用什么原理使该反应变为现实？答案：答案：应用钠和钾的沸点不同，应用钠和钾的沸点

22、不同，774774时，钾为蒸气时，钾为蒸气逸出，而钠为液体，故控制温度在逸出，而钠为液体，故控制温度在774774至至883883（略（略低）即可。低）即可。应用化学平衡移动的原理。应用化学平衡移动的原理。铁、铝计算题中铁、铝计算题中的代换简化策略的代换简化策略 一、依结合方式代换简化一、依结合方式代换简化 例例1 1、将一定量的将一定量的FeFe、FeOFeO和和FeFe2 2OO3 3的混合物的混合物投入投入250mol250mol、2mol/L2mol/L的的HNOHNO3 3溶液中，固体溶液中，固体完全溶解后，生成完全溶解后，生成1.12L1.12L（标况）（标况）NONO（HNOHN

23、O3 3的还原产物仅此一种），再向反应后的溶液中的还原产物仅此一种），再向反应后的溶液中加入加入1mol/L1mol/L的的NaOHNaOH溶液，要使溶液，要使FeFe元素完全元素完全沉淀下来，所加入沉淀下来，所加入NaOHNaOH溶液的体积最少是溶液的体积最少是 A A、450ml B450ml B、500ml 500ml C C、400ml D400ml D、无法确定、无法确定A例例2 2、将镁、铝的混合物将镁、铝的混合物0.1mol0.1mol溶于溶于100mL100mL、2mol/L2mol/L的的HH2 2SOSO4 4溶液中，然后再滴加溶液中，然后再滴加1mol/L1mol/L的的

24、NaOHNaOH溶液。请回答：（溶液。请回答：（1 1）若在滴加）若在滴加NaOHNaOH的过程中，的过程中，沉淀的质量随加入的沉淀的质量随加入的NaOHNaOH溶液的体积变化如下图所溶液的体积变化如下图所示。当示。当v v1 1=160ml=160ml时，则金属粉末中时，则金属粉末中 n n（MgMg）= = mol ,vmol ,v2 2= = mlml。（2 2）若在滴加）若在滴加NaOHNaOH的过程中，欲使的过程中，欲使MgMg2+2+、AlAl3+3+刚好刚好沉淀完全，则滴入沉淀完全，则滴入NaOHNaOH溶液的体积溶液的体积V=V= mlml。 M0v1v2V(NaOH)0.06

25、440400例例 3 3 、 有 一 铁 的 氧 化 物 样 品 。 用有 一 铁 的 氧 化 物 样 品 。 用5mol/L5mol/L的的HClHCl 40 ml 40 ml恰好完全溶解，恰好完全溶解，所得溶液还能吸收标况下所得溶液还能吸收标况下0.56L0.56L的的ClCl2 2。FeFe2+2+全部转化为全部转化为FeFe3+3+，该氧化物可能，该氧化物可能的化学式为（的化学式为（ ） A A、FeFe2 2OO3 3 B B、FeFe3 3OO4 4 C C、3FeOFe3FeOFe2 2O O3 3 D D、FeFe5 5OO6 6C D二、电量守恒的代换简化二、电量守恒的代换简化 例例4 4、NaNa2 2OO2 2、HClHCl和和AlAl2 2O O3 3在水中反应，在水中反应，若最后溶液中只含若最后溶液中只含 AlOAlO2 2-、NaNa+ +、ClCl-，而不含而不含AlAl3+3+，则，则 NaNa2 2