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文档简介
1、-第三章 金属及其化合物第一节 金属的化学性质一、钠及其化合物一钠 Na1、单质钠的物理性质:钠质软、银白色、熔点低、密度比水的小但比煤油的大。2、单质钠的化学性质:钠与O2反响常温下:4Na + O22Na2O新切开的钠放在空气中容易变暗加热时:2Na + O2Na2O2钠先熔化后燃烧,发出黄色火焰,生成淡黄色固体Na2O2。钠在空气中的变化过程:NaNa2ONaOHNa2CO3·10H2O结晶Na2CO3风化,最终得到是一种白色粉末。一小块钠置露在空气中的现象:银白色的钠很快变暗生成Na2O,跟着变成白色固体(NaOH),然后在固体外表出现小液滴NaOH易潮解,最终变成白色粉未最
2、终产物是Na2CO3。钠与H2O反响2Na2H2O2NaOHH2离子方程式:2Na2H2O2Na2OHH2注意配平实验现象: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,在反响后的溶液中滴加酚酞,溶液变红。“浮钠密度比水小;游生成氢气;响反响剧烈;熔钠熔点低;红生成的NaOH遇酚酞变红。钠与盐溶液反响如钠与CuSO4溶液反响,应该先是钠与H2O反响生成NaOH与H2,再和CuSO4溶液反响,有关化学方程式:2Na2H2O2NaOHH2CuSO42NaOHCu(OH)2Na2SO4总的方程式:2Na2H2OCuSO4Cu(OH)2Na2SO4H2实验现象:钠熔成小球,在液面上四处
3、游动,有蓝色沉淀生成,有气泡放出K、Ca、Na三种单质与盐溶液反响时,先与水反响生成相应的碱,碱再和盐溶液反响钠与酸反响:2Na2HCl2NaClH2反响剧烈 离子方程式:2Na2H2NaH23、钠的存在:以化合态存在。4、钠的保存:保存在煤油或石蜡中。5、工业制钠:电解熔融的NaCl:2NaCl(熔融) 2Na + Cl26、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响堆的热交换剂; 钠蒸气可作高压钠灯,发出黄光,射程远,透雾能力强。(二)氧化钠和过氧化钠1、Na2O Na2O + H2O = 2NaOH,白色固体,是碱性氧化物,具有碱性氧化物的通
4、性:Na2O + CO2= Na2CO3,Na2O + 2HCl = 2NaCl + H2O .另外:加热时,2Na2O + O2= 2Na2O22、Na2O2:淡黄色固体是复杂氧化物,易与水和二氧化碳反响。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和水反响后的溶液中滴加酚酞,变红后又褪色。三钠盐:Na2CO3与NaHCO3的性质比拟Na2CO3NaHCO3俗称纯碱、打小打水溶性比拟Na2CO3 > NaHCO3溶液酸碱性碱性
5、碱性与酸反响剧烈程度较慢二步反响较快一步反响与酸反响Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2CO32+2H+=CO2+H2ONaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2HCO3+H+=H2O+CO2热稳定性加热不分解加热分解2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2与CO2反响Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3不反响与NaOH溶液反响不反响不能发生离子交换NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2OHCO3+OH=H2O+CO32与Ca(OH)2溶液反响Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3+2NaOHCa2+CO32=CaCO3也能反响生成CaCO3沉淀与CaCl2
6、、溶液反响有CaCO3沉淀不反响用途洗涤剂,玻璃、肥皂、造纸、纺织等工业发酵粉、灭火剂、治疗胃酸过多有胃溃疡时不能用相互转化Na2CO3溶液能吸收CO2转化为NaHCO3Na2CO3 + H2O + CO2= 2 NaHCO3NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O*注意几个实验的问题:1、向饱和的Na2CO3溶液足量的CO2有晶体NaHCO3析出。2、Na2CO3溶液与稀HCl的反响: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)时反响无气体放出。发生的反响:先Na2CO3 + HCl = NaCl + NaHCO3,后NaHCO3 + HC
7、l = NaCl + H2O +CO2向稀HCl中滴加Na2CO3溶液,先有气体,反响是:Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2如果用2mol的Na2CO3和2.4mol的稀HCl反响,采用方法放出CO2是0.4mol;采用方法放出CO2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NaHCO34、侯氏制碱法反响式:NaCl + NH3 + CO2 + H2O = NaHCO3 + NH4Cl.注意:在生产中应先
8、在饱和的NaCl溶液中先通入NH3,后通入CO2,NaHCO3晶体析出过滤,在滤液中参加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展循环试用,提高原料的利用率。四氢氧化钠NaOH:俗称烧碱、火碱、苛性钠,易潮解,有强腐蚀性,具有碱的通性。二、铝及其化合物一铝的性质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。 通常与氧气易反响,生成致密的氧化物起保护作用。4Al + 3O2= 2Al2O3。同时也容易与Cl2、S等非金属单质反响。 与酸反响:强氧化性酸,如浓硫酸和浓硝酸在常温下,使铝发
9、生钝化现象;加热时,能反响,但无氢气放出;非强氧化性酸反响时放出氢气。 2Al6H2Al33H2 与强碱溶液反响:2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2 2Al2OH2H2O2AlO23H2 与*些盐溶液反响:如能置换出CuSO4、AgNO3等溶液中的金属。 铝热反响:铝与*些金属氧化物的反响如V、Cr、Mn、Fe的氧化物叫做铝热反响2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe。Al 和 Fe2O3的混合物叫做铝热剂。利用铝热反响焊接钢轨。二氧化铝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。
10、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:既能与强酸反响又能与强碱反响生成盐和水的氧化物。Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 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参加冰晶石(Na3AlF6),使氧化铝的熔点降至1000度左右,铝的冶炼才快速开展起来,铝及其合金才被
11、广泛的应用。2Al2O34Al + 3O2。三氢氧化铝Al(OH)3白色难溶于水的胶状沉淀,是两性氢氧化物。加热易分解。两性氢氧化物:既能与强酸又能与强碱反响生成盐和水的氢氧化物。Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O, Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O2Al(OH)3 Al2O3 +3 H2O 四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入二氧化碳酸化,过滤氢氧化铝氧化铝铝。主要反响:Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O ,CO2
12、+ 3H2O + 2NaAlO2= 2Al(OH)3+ Na2CO3 ,2Al(OH)3 Al2O3 +3 H2O ,2Al2O34Al + 3O2。五铝的用途: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,有较好的耐腐蚀性。迅速风行建筑业。也是飞机制造业的主要原料。六明矾的净水:化学式:KAl(SO4)2·12H2O,它在水中能电离:KAl(SO4)2= K+ + Al3+ + 2SO42-。铝离子与水反响,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
13、)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 + 3NH3·H2O = 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。反响式:先Al3+ + 3OH-= Al(OH)3, 后Al3+ + 4OH-= AlO2- + 2H2O。B、向氢氧化钠溶液中滴加氯化铝溶液,现象是开场无沉淀,后来有沉淀,且不溶解。反响式:先Al3+ + 4OH-= AlO2- + 2H2O,后Al3+ + 3AlO2- + 6H2O = 4Al(OH)3。 实验:向偏铝酸钠溶液二氧化碳,有沉淀出现。CO2 +
14、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。反响的离子方程式:AlO2- + H+ + 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。反响的离子方程式:AlO2- + 4H+= Al3+ + 2H2O ,3AlO2- + Al3+ + 6H2O = 4Al(OH)3。AlAl2O3 Al(OH)3AlO2-Al
15、3+ 铝三角:三、铁及其化合物一铁 Fe1、单质铁的物理性质:铁片是银白色的,铁粉呈黑色,纯铁不易生锈,但生铁含碳杂质的铁在潮湿的空气中易生锈。原因:形成了铁碳原电池。铁锈的主要成分是Fe2O3。2、单质铁的化学性质: 与非金属单质反响:3Fe2O2 Fe3O4现象:剧烈燃烧,火星四射,生成黑色的固体2Fe + 3Cl22FeCl3, Fe + S FeS。与非氧化性酸反响:Fe2HClFeCl2H2 Fe2HFe2H2 常温下铝、铁遇浓硫酸或浓硝酸钝化。加热能反响但无氢气放出。与盐溶液反响:FeCuSO4FeSO4Cu FeCu2Fe2Cu ;Fe +2 FeCl3=3FeCl2与水蒸气反响
16、:3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2二 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。反响式:4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3。Fe(OH)22HFe22H2O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。Fe(OH)33H2Fe33H2O三Fe2+、Fe3+的检验离子Fe2+Fe3+常见方法滴加KS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
17、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KS溶液,有血红色溶液出现。四铁三角Fe与弱氧化剂反响,如H+、Cu2+ 、I2 、S等;用复原剂如H2 、CO等复原FeO或用Mg、Zn、Al等复原Fe2+盐溶液。 铁与强氧化剂反响如Cl2、Br2、浓H2SO4 、浓HNO3等。用复原剂如H2 、CO等复原Fe2O3或用足量Mg、Zn、Al等复原 Fe2+遇强氧化剂的反响如Cl2、Br2、O2、浓H2SO4、浓HNO3、 H2O2、Na2O2、HClO等。 Fe3+遇*些复原剂的反响如Fe、Cu、SO2、I-、H2S等以及少量的Zn、Mg、Al等。 五铁的冶炼原料:铁矿石提供铁元素、焦炭提供热量和复原剂、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。主要反响:C + O2CO2 ,,C + CO22CO 这两个反响是制造复原剂并提供热量,3CO + Fe2O32Fe 3CO2,CaCO3CaO + CO2,CaO + SiO2CaSiO3.六焰色反响1、定义:金属或它们的化合物在灼烧时使火焰呈现特殊
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