2025年高一上学期化学第三章金属及其化合物测试

2025年高一上学期化学第三章金属及其化合物测试一、金属单质的化学性质（一）钠（Na）物理性质：银白色金属，质软（可用小刀切割），密度比水小（0.97g/cm³），熔点低（97.8℃），具有良好的导电性和导热性。化学性质：与氧气反应常温下：4Na+O₂=2Na₂O（白色固体，表面迅速变暗）加热或点燃时：2Na+O₂$\xlongequal{\triangle}$Na₂O₂（淡黄色固体，剧烈燃烧，发出黄色火焰）与水反应：2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑实验现象：钠浮于水面，迅速熔化成小球，四处游动并发出“嘶嘶”声，溶液使酚酞变红。与酸反应：2Na+2HCl=2NaCl+H₂↑（反应剧烈，直接置换出酸中的H⁺）与盐溶液反应（先与水反应，生成的NaOH再与盐反应）：与CuSO₄溶液：2Na+2H₂O+CuSO₄=Cu(OH)₂↓（蓝色）+Na₂SO₄+H₂↑保存方法：保存在煤油或石蜡油中，隔绝空气和水。（二）铝（Al）物理性质：银白色金属，密度较小（2.7g/cm³），熔点660℃，具有良好的延展性和抗腐蚀性（表面形成致密氧化膜）。化学性质：与氧气反应：4Al+3O₂=2Al₂O₃（常温下生成致密氧化膜，阻止内部铝继续反应）与酸反应：2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑（反应速率适中，产生无色气体）与强碱反应：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑（铝的特性，生成偏铝酸钠和氢气）铝热反应：2Al+Fe₂O₃$\xlongequal{\text{高温}}$Al₂O₃+2Fe（剧烈放热，用于焊接铁轨或冶炼金属）（三）铁（Fe）物理性质：银白色金属，密度7.86g/cm³，熔点1535℃，具有磁性，易被磁化。化学性质：与氧气反应常温下：潮湿空气中生锈，主要成分为Fe₂O₃·xH₂O（红棕色）点燃时：3Fe+2O₂$\xlongequal{\text{点燃}}$Fe₃O₄（黑色固体，剧烈燃烧，火星四射）与水蒸气反应：3Fe+4H₂O(g)$\xlongequal{\triangle}$Fe₃O₄+4H₂↑（需在高温下进行）与酸反应：Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑（溶液呈浅绿色，生成Fe²⁺）与盐溶液反应：Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu（置换反应，“湿法炼铜”原理）（四）铜（Cu）物理性质：紫红色金属，密度8.92g/cm³，熔点1083℃，导电性优良。化学性质：与氧气反应：2Cu+O₂$\xlongequal{\triangle}$2CuO（黑色固体，加热时表面变黑）与酸反应：仅与强氧化性酸反应（如浓硝酸）：Cu+4HNO₃(浓)=Cu(NO₃)₂+2NO₂↑+2H₂O（红棕色气体）与盐溶液反应：Cu+2AgNO₃=Cu(NO₃)₂+2Ag（银白色固体析出，溶液变蓝色）二、金属氧化物（一）氧化钠（Na₂O）与过氧化钠（Na₂O₂）性质Na₂O（白色固体）Na₂O₂（淡黄色固体）类别碱性氧化物过氧化物（非碱性氧化物）与水反应Na₂O+H₂O=2NaOH2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑（放热，产生气泡）与CO₂反应Na₂O+CO₂=Na₂CO₃2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂（用于呼吸面具供氧）用途制备NaOH供氧剂、漂白剂（二）氧化铝（Al₂O₃）性质：白色固体，熔点高（2072℃），两性氧化物（既能与酸反应，又能与碱反应）。与酸反应：Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O与碱反应：Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O用途：制耐火材料（如坩埚）、冶炼铝的原料。（三）氧化铁（Fe₂O₃）与四氧化三铁（Fe₃O₄）性质Fe₂O₃（红棕色，铁红）Fe₃O₄（黑色，磁性氧化铁）与酸反应Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O（溶液呈黄色）Fe₃O₄+8HCl=FeCl₂+2FeCl₃+4H₂O（溶液呈黄绿色）用途颜料（油漆、涂料）、炼铁原料磁性材料、炼铁原料（四）氧化铜（CuO）性质：黑色固体，碱性氧化物，加热条件下可被H₂、CO还原：CuO+H₂$\xlongequal{\triangle}$Cu+H₂O（黑色固体变红，试管口有水珠）CuO+CO$\xlongequal{\triangle}$Cu+CO₂（澄清石灰水变浑浊）用途：制备铜盐、催化剂。三、金属氢氧化物（一）氢氧化钠（NaOH）性质：白色固体，易溶于水（放热），强碱性，俗称“烧碱”“火碱”。与酸性氧化物反应：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O（CO₂少量）；NaOH+CO₂=NaHCO₃（CO₂过量）与盐反应：3NaOH+FeCl₃=Fe(OH)₃↓（红褐色）+3NaCl用途：造纸、纺织、肥皂工业，实验室常用碱。（二）氢氧化铝（Al(OH)₃）性质：白色胶状沉淀，两性氢氧化物，受热易分解。与酸反应：Al(OH)₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O与碱反应：Al(OH)₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O受热分解：2Al(OH)₃$\xlongequal{\triangle}$Al₂O₃+3H₂O制备：AlCl₃+3NH₃·H₂O=Al(OH)₃↓+3NH₄Cl（用氨水而非NaOH，避免Al(OH)₃溶解）用途：胃酸中和剂、净水剂（吸附悬浮杂质）。（三）氢氧化铁（Fe(OH)₃）与氢氧化亚铁（Fe(OH)₂）性质Fe(OH)₃（红褐色沉淀）Fe(OH)₂（白色沉淀）制备FeCl₃+3NaOH=Fe(OH)₃↓+3NaClFeSO₄+2NaOH=Fe(OH)₂↓+Na₂SO₄（需隔绝空气，防止氧化）与酸反应Fe(OH)₃+3HCl=FeCl₃+3H₂OFe(OH)₂+2HCl=FeCl₂+2H₂O稳定性2Fe(OH)₃$\xlongequal{\triangle}$Fe₂O₃+3H₂O4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O=4Fe(OH)₃（白色沉淀迅速变灰绿，最终变红褐色）（四）氢氧化铜（Cu(OH)₂）性质：蓝色絮状沉淀，受热易分解。与酸反应：Cu(OH)₂+2HCl=CuCl₂+2H₂O（溶液呈蓝色）受热分解：Cu(OH)₂$\xlongequal{\triangle}$CuO+H₂O（蓝色固体变黑）用途：检验醛基（如葡萄糖），生成砖红色Cu₂O沉淀。四、盐类（一）碳酸钠（Na₂CO₃）与碳酸氢钠（NaHCO₃）性质Na₂CO₃（纯碱、苏打）NaHCO₃（小苏打）溶解度较大较小溶液碱性较强（pH≈11）较弱（pH≈8）与酸反应Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂↑+H₂O（反应较慢）NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O（反应剧烈）热稳定性稳定（加热不分解）2NaHCO₃$\xlongequal{\triangle}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O（加热分解，产生能使澄清石灰水变浑浊的气体）用途玻璃、造纸、洗涤剂发酵粉、治疗胃酸过多（二）铝盐与铁盐硫酸铝钾（KAl(SO₄)₂·12H₂O，明矾）性质：复盐，溶于水后Al³⁺水解生成Al(OH)₃胶体，吸附水中杂质。用途：净水剂。氯化铁（FeCl₃）性质：棕黄色溶液，Fe³⁺具有氧化性，可与Fe、Cu等反应：2FeCl₃+Fe=3FeCl₂（溶液由黄变绿）2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂（用于印刷电路板腐蚀）用途：净水剂、印刷电路板腐蚀液。（三）铜盐（CuSO₄）性质：白色粉末，溶于水呈蓝色（Cu²⁺的特征颜色），晶体为CuSO₄·5H₂O（蓝矾、胆矾）。用途：检验水（白色粉末变蓝）、配制农药波尔多液（CuSO₄与石灰乳混合）。五、金属材料的应用（一）合金定义：由金属与金属（或非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。特性：硬度大于成分金属，熔点低于成分金属。铁合金：生铁（含碳2%~4.3%，硬而脆）、钢（含碳0.03%~2%，硬而韧）。铝合金：密度小、强度高，用于飞机、汽车制造。铜合金：青铜（Cu-Sn）、黄铜