《无机及分析化学》课件-3.金属元素及其化合物

1.IA族元素及其化合物知识点讲解内容IA族元素的单质IA族元素的化合物1.IA族元素的单质IA族元素存在晶体硼氯化钠钾石盐(KCl和NaCl混合物)锂辉石钾镁卤化物在自然界中都以化合态形式存在。IA族元素单质的物理性质元素名称色泽硬度(金刚石=10)密度g·cm-3

熔点℃沸点

℃

锂银白色0.60.534180.51347

钠银白色0.40.9797.81882.9

钾银白色0.50.8663.65774

铷银白色0.31.53238.89688

铯略带金色光泽0.21.87928.40678.4逐渐增大逐渐变软逐渐变小逐渐变小IA族元素单质的化学性质反应LiNaKRbCs与O2反应反应不如Na剧烈，生成Li2O点燃剧烈燃烧，生成Na2O2剧烈燃烧，生成复杂氧化物遇空气立即燃烧，生成复杂氧化物遇空气立即燃烧，生成复杂氧化物与H2O反应缓慢，生成H2剧烈，生成H2轻微爆炸，生成H2立即燃烧、爆炸立即燃烧、爆炸与S、Cl2反应生成硫化物和氯化物结论还原性（金属性）逐渐增强IA族元素单质的一些重要反应金属反应物质反应式碱金属H22M+H2→2MH碱金属H2O2M+2H2O→2MOH+H2碱金属卤素2M+X2→2MXLiN26Li+N2→2M3N碱金属S2M+S→M2S

LiNaK、Rb、Cs碱金属O24Li+O2

→2Li2O2Na+O2

→Na2O2M+O2

→MO22M+O2

→2MO

M+O2

→MO2氧化物超氧化物过氧化物氧化物物理性质

物质

性质Li2ONa2OK2ORb2OCs2O颜色白白淡黄亮黄橙红熔点/K>19731548(升华)623(分解)673(分解)673(分解)△fHo/kJ.mol-1-595.8-415.9-493.7-330.1-317.6溶解性在水中的溶解性逐渐增大化学性质氧化物类型与等水反应程度反应方程式氧化物Li2O与水反应缓慢、Rb2O、Cs2O与水剧烈反应Li2O+H2O=2LiOHRb2O+H2O=2RbOHCs2O+H2O=2CsOH过氧化物与水反应，二氧化碳反应Na2O2+2H2O

=2NaOH+H2O22Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑超氧化物与水反应剧烈，与二氧化碳反应2KO2+2H2O=2KOH+H2O2+O2↑

4KO2+2CO2=

2K2CO3+3O2↑氢氧化物氢氧化物的生成：M2O+H2O→M(OH)2氢氧化物的性质性质LiOHNaOHKOHRbOHCsOH颜色白白白白白熔点/K723591633574545溶解热(288K)/kJ.mol-123.444.457.762.374.5水中溶解(288K)/mol.dm-35.326.419.117.925.8碱性中强强强强强增强增大NaOH俗名性质典型反应烧碱火碱苛性碱强碱有强腐蚀性I2+6NaOH=5NaI+NaIO3+3H2OZnO+2NaOH=Na2ZnO2+2H2O2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O盐类盐类的一般性质类型性质晶型离子晶体颜色一般无色或白色溶解性大多易溶于水，少数是难溶的热稳定性碱金属一般具有较高的热稳定性硝酸盐的热稳定性较低4LiNO3=2Li2O+4NO2↑+O2↑(650℃)2NaNO3=2NaNO2+O2↑(720℃)重要的盐类介绍名称/化学式俗名主要应用氯化钠(NaCl)

食盐人类生存物质，化学工业的基础碳酸钠(Na2CO3)

苏打、纯碱、洗涤碱化工原料,用于照相术和制医药品碳酸氢钠(NaHCO3)

“小苏打”、“苏打粉”食品膨松剂碳酸钾(K2CO3)

钾碱制造钾玻璃、电焊条、油墨，工业气、脱除工业气体中的硫化氢和二氧化碳，印染工业等方面知识点讲解内容IA族元素的单质IA族元素的化合物2.IIA族元素及其化合物知识点讲解内容IIA族元素的单质IIA族元素的化合物族元素的单质Be3Al2(SiO3)6MgCO3CaMg(CO3)2BaCO3CaCO3BaSO4BaSO4SrSO4在自然界中，碱土金属均以化合物的形式存在。IIA族元素存在IIA族元素单质的物理性质元素名称色泽硬度(金刚石=10)密度g·cm-3

熔点℃沸点

℃

铍灰色0.60.534180.51347

镁银白色0.40.9797.81882.9

钙银白色0.50.8663.65774

锶银白色0.31.53238.89688

钡银白色0.21.87928.40678.4变大变小降低降低碱土金属的熔沸点、硬度、密度比碱金属高IIA族元素单质的化学性质反应BeMgCaSrBa与非金属反应生成BeO生成MgO,可抗腐蚀易与O2反应，生成酥松氧化物，须密封保存生成离子型化合物，热稳定性好，不发生水解与H2O反应不反应热水反应生成H2和Mg(OH)2冷水反应生成H2和Ca(OH)2冷水反应生成H2和Sr(OH)2冷水反应生成H2和Ba(OH)2与H2反应不与H2反应与H2反应结论还原性（金属性）逐渐增强ⅡA族元素单质的重要反应金属反应物质反应式碱土金属H2M+H2→MH2

Ca、Sr、Ba、MgH2OM+2H2O→M(OH)2+H2Mg+H2O(g)→MO+H2碱土金属卤素M+X2→MX2Mg、Ca、Sr、BaN23M+N2→M3N2

Mg、Ca、Sr、BaSM+S→MSCa、Sr、BaO2M+O2

→MO22.ⅡA族元素的化合物氧化物氢氧化物盐类氧化物认识碱土金属氧化物BeOMgOCaOSrOBaO碱土金属氧化物的物理性质

物质

性质BeOMgOCaOSrOBaO颜色白白白白白熔点/K28033125288726932191△fHo/kJ.mol-1-610.9-601.7-635.5-590.4-558.硬度(莫氏)96.54.53.83.3溶解度溶解度较小，难溶于水高大氢氧化物认识碱土金属氢氧化物Be(OH)2Mg(OH)2Ca(OH)2Sr(OH)2Ba(OH)2碱土金属氢氧化物的物理性质性质Be(OH)2Mg(OH)2Ca(OH)2Sr(OH)2Ba(OH)2颜色白白白白白熔点/K脱水分解脱水分解脱水分解脱水分解脱水分解水中溶解度(293K)/mol.dm-38×10-65×10-41.8×10-2

6.7×10-2

2×10-1

碱土金属氢氧化物的化学性质碱离子势碱性强弱碱性递变规律Be(OH)22.54两性碱性自上而下逐渐增大Mg(OH)21.76中强碱Ca(OH)21.42强碱Sr(OH)21.33强碱Ba(OH)21.22强碱Be(OH)2的两性反应：Be(OH)2+2OH－

=Be(OH)42-Be(OH)2+2H+=Be2++2H2O盐类离子型晶体较高的熔点和沸点常温下固体，熔化时能导电与无色阴离子一般是无色或白色盐与有色阴离子一般是具有阴离子的颜色盐盐类颜色盐类的一般性质盐类溶解性硝酸、氯酸、高氯酸和醋酸盐及卤化物等易溶碳酸、磷酸和草酸盐等都难溶于水BeCO3除外，比碱金属的热稳定性差碳酸盐的热稳定性依Be→Ba的顺序递增热稳定性盐类的一般性质认识重要盐类硫酸钙磨光粉、纸张填充物、气体干燥剂及石膏绷带冶金、农业和水泥厂氯化钙干燥剂、马路防尘、土质改良剂，冷冻剂化学试剂、医药原料、食品添加剂及制造金属钙原料碳酸钙生产重要的建筑材料氧化钙的原料，也可做饲料添加剂氯化镁生产碳酸镁、氢氧化镁、氧化镁等食品添加剂、蛋白凝固剂、融雪剂、冷冻剂、防尘剂知识点讲解内容IIA族元素的单质IIA族元素的化合物3.IIIA族元素及其化合物知识点讲解内容IIIA通性铝的化合物铝的性质1.IIIA元素通性IIIA金属元素包括铝、镓、铟和铊4种元素价电子构型为ns2np1,氧化值一般为+32.铝的性质铝的存在地壳中含量最多的金属元素为铝。地壳中各元素含量图铝在自然界中的存在形式铝元素在自然界以化合态形式存在，主要存在于铝土矿中铝土矿铝土矿铝土矿铝土矿铝的物理性质及用途物理性质用途银白色，有金属光泽质地较软，延展性好密度小、熔沸点低易加工成各种形状，包装、装饰工艺，铝箔、铝丝、银粉涂料导热性能好铝锅、铝壶等加热器具导电性能较好铝芯电线、电缆熔点低、硬度大用途不一的各种铝合金密度小硬度大（合金）铝的化学性质常温下易与氧气反应生成致密氧化物薄膜,具有抗腐性4Al+3O2=2Al2O3铝粉和氧化铁在镁条燃烧的高温下反应Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3

发生铝热反应铝的化学性质常温下易与氧气反应常温下在浓硝酸中被钝化常温下在浓硫酸中被钝化溶于强酸2Al+3H2SO4=3H2+Al2(SO4)3溶于强2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑发生铝热反应3.铝的化合物氧化铝氢氧化铝盐类氧化铝的物理性质白色无定型粉末、熔点高硬度大(用作轴承)耐磨(磨料、抛光剂)耐高温(耐火材料)多孔性(吸附剂或催化剂)化学性质酸性Al2O3＋2NaOH＝2NaAlO2＋H2O两性氧化物：既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的氧化物碱性Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O氢氧化铝白色胶状物不溶于水，强吸附性易分解、两性2Al(OH)3

＝Al2O3＋2H2O应用无机阻燃添加剂应用胃药主要成分盐类AlCl3无色透明或浅黄色粉末；易溶于水、易水解、水溶液呈酸性；用于铸造硬化剂Al2(SO4)3是白色粉末或颗粒状结晶；易溶于水；水解而呈酸性；媒染剂，净水剂；Al3++3H2O=Al(OH)3+3H+K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O(复盐)，白色晶体，易溶于水用于：净水剂、食品膨化剂、媒染剂等氯化铝硫酸铝明矾知识点讲解内容IIIA通性铝的化合物铝的性质章节页4.ⅣA族金属元素及其化合物知识点讲解内容IVA金属元素的通性锡、铅的性质锡、铅的化合物1.IVA元素的通性IVA金属元素价电子构型为ns2np2,有+2、+4氧化值的化合物2.锡、铅的性质锡、铅的存在锡石(SnO2)硫锡(SnS2)方铅(PbS)锡和铅在自然界中都是以化合物的形式存在2.锡、铅的性质灰锡粉末状、无毒脆锡熔点505K白锡较软，有延展性锡、铅金属物理性质铅浅蓝色、软、密度大、熔点高、有毒用于制造铅砖、铅衣和合金和铅储电池锡用于镀层金属、用于牙膏皮2.锡、铅的性质

锡、铅金属化学性质H2+Na2MO2MSnCl2+H2浓NaOH△盐酸O2△浓HNO3△X2

SnX4、PbX2Sn(SO4)2Pb(HSO4)2SnO2PbO、Pb3O4NO2+H2SnO3Pb(NO3)2稀

H2SO4Sn几乎无作用PbSO4保护膜+H2△SSnS、SnS2PbSPbCl2保护膜浓

H2SO4△3.锡、铅的化合物SnO，黑色粉末SnO2，白色粉末(冷)SnO2，黄色粉末(热)锡氧化物的物理性质3.锡、铅的化合物PbO(密陀僧)黄色PbO2棕色Pb2O3橙色铅氧化物的物理性质Pb3O4(铅丹)红色3.锡、铅的化合物锡、铅氧化物和氢氧化物的化学性质两性偏碱性SnO,Sn(OH)2两性偏酸性两性偏碱性PbO,Pb(OH)2SnO2,Sn(OH)4两性偏酸性PbO2,Pb(OH)4酸性增强碱性增强氧化性增强碱性增强还原性增强酸性增强锡、铅化合物的氧化还原性电极电势氧化还原反应应用φaθ

=+0.15VSn4++2e=Sn2+碱性环境中，Sn2+是典型的强还原，可将Bi(OH)3还原为Bi单质，反应为：SnO22-+2Bi(OH)3=3SnO32-+2Bi+3H2Oφbθ

=-0.96VSnO32-+2H2O+2e=HSnO2-+3OH-φaθ

=+1.455VPbO2+4H++2e=Pb2++2H2O酸性环境中，PbO2为强氧化剂，可将Mn2+氧化为紫红色的MnO4-，反应为：2Mn2++5PbO2+4H+=2MnO4-+5Pb2++2H2Oφbθ

=+0.248VPbO2+H2O+2e=PbO+2OH-3.锡、铅的化合物锡、铅氯化物氯化亚锡(SnCl2)四氯化锡(SnCl4)四氯化铅(PbCl4)无色晶体，熔点37.7℃，有机合成还原剂、分析试剂易水解，用作媒染剂，有机合成催化剂易水解，用于有机盐合成锡、铅的性质锡、铅的化合物4.本课重点博观而约取，厚积而薄发——苏轼掌握重点突破难点章节页5.VA族金属元素及其化合物知识点讲解内容ⅤA族金属元素通性砷、锑、铋的性质砷、锑、铋的化合物1.

ⅤA族金属元素通性ⅤA族金属元素价电子构型ns2np3，氧化数为+3、+5;+5铋化合物是强氧化剂2.砷、锑、铋的性质As4S4雄黄As2S3雌黄Sb2S3辉锑矿砷、锑、铋的存在Bi2S3辉铋矿2.砷、锑、铋的性质砷、锑、铋单质的物理性质砷(As)锑(Sb)铋(Bi)熔点1090K沸点889K密度5.78g/cm-3熔点903K沸点1908K密度6.68/cm-3熔点544K沸点1853K密度9.8/cm-3熔点降低；密度增大砷、锑、铋单质的化学性质砷化镓(GaAs)优良半导体锑化镓(GaSb)优良半导体砷化铟(InAs)优良半导体能与大多数金属形成合金和化合物3.砷、锑、铋的化合物砷、锑、铋的氢化物性质AsH3SbH3BiH3气味大蒜气味，有毒稳定不稳定不能稳定存在空气中燃烧空气中燃烧，生成三氧化物和水AsH3强还原剂，可与常见氧化剂反应，能还原Ag+:AsH3+6AgNO+3H2O=H3AsO3+6HNO3+6Ag↓AgNO可用于除去有毒AsH3氧化数砷(As)锑(Sb)铋(Bi)+3As2O3(俗称砒霜)白色，剧毒H3AsO3(水化物,亚砷酸)Sb2O3白色Sb(OH)3(水化物)Bi2O3黄色Bi(OH)3(水化物)+5As2O5白色H3AsO4(水化物,砷酸)Sb2O5淡黄色H3SbO4(水化物，锑酸)Bi2O5红棕色HBiO3(水化物,铋酸)砷、锑、铋的氧化物及水化物物理性质砷、锑、铋的氧化物及水化物化学性质碱性,弱碱Bi2O3,Bi(OH)3酸性增强碱性增强酸性增强氧化性增强还原性增强碱性增强两性偏碱,弱碱Sb2O3,Sb(OH)3两性偏酸,弱酸As2O3,H3AsO3两性偏酸,弱酸Bi2O5,HBiO3两性偏酸,弱酸Sb2O5,H3SbO4两性偏酸性,中强酸As2O5,H3AsO4+3还原性+5氧化性砷、锑、铋的盐

氧化数+3的盐有还原性，还原性逐渐减弱AsSbBi氧化数+5的盐有氧化性，氧化性逐渐增强AsSbBi砷、锑、铋的盐有氧化数为+3和+5两类Na3AsO3为常用还原剂NaBiO3为强氧化剂砷、锑、铋性质砷、锑、铋的化合物4.本课重点博观而约取，厚积而薄发——苏轼掌握重点突破难点章节页6.IB族和IIB元素及其化合物知识点讲解内容ⅡB族元素ⅠB族元素1.ⅠB族元素铜（Cu）银(Ag)金(Au)1.ⅠB族元素辉铜矿、黄铜矿、赤铜矿、孔雀石、蓝铜矿有单质银存在，主要以矿物形式存在:闪银矿，角银矿单质存在：岩石(岩脉金)砂砾(冲积金)ⅠB族元素单质的物理性质紫红色、稍硬、耐磨损，很好的延展性、导热和导电性。银白色，柔韧性和延展性好，导电导热性最好的金属。金黄色，柔韧性好，延展性最好的金属，导电、导热性好。ⅠB族元素单质的化学性质腐蚀能力强；在潮湿空气会生成Cu2(OH)2CO3；可溶于硝酸、热浓硫酸；略溶于盐酸；加热与硫反应。不与稀硫酸和盐酸反应；与热的硝酸和浓硫酸反应；在加热条件下会与硫直接化合成Ag2S。金在加热条件下会与卤素反应；金不能与硫直接化合。铜的化合物

氢氧化铜(Cu(OH)2)：淡蓝色，不溶于水，可溶于酸。氧化铜(CuO)：黑色，不溶于水，可溶于酸。氧化亚铜(Cu2O):红色，难溶于水，溶于稀酸。硫酸铜(CuSO4):蓝色，易溶于水，作为颜料和染料。硫化铜(CuS):黑褐色，极难溶于水，可溶于硝酸。物理性质物质化学性质Cu(OH)2受热脱水变成黑色的CuO，微弱的两性Cu(OH)2=CuO+H2OCu(OH)2+2H+=Cu2++2H2OCuO能溶于酸生成铜盐，对热较稳定，加热到1000℃分解生成红色氧化亚铜CuO+2H+=Cu2++H2O4CuO=2Cu2O+O2Cu2O溶于稀酸时，发生歧化反应生产Cu2+和CuCu2O

+

2H+=Cu2++Cu+H2OCuSO4无水硫酸铜加热到923K时，分解成CuOCuSO4

=CuO+SO32CuSO4

=2CuO+2SO2+O2CuSCuS可溶于硝酸中3CuS+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO+3S+4H2O铜的化合物化学性质化合物物理性质化学性质氧化银(Ag2O)

褐色，不溶于水Ag2O受热不稳定，分解为Ag和O2。Ag2O可溶于硝酸、氰化钠或氨水溶液中Ag2O+4CN-+H2O=2[Ag(CN)2]-+2OH-Ag2O+4NH3+H2O=2[Ag(NH3)2]++2OH-硝酸银(AgNO3)易溶于水AgNO3受热或见光易发生分解AgNO3=2Ag+2NO2+O2卤化银AgCl(白)、AgBr(浅黄)、AgI(黄)，均难溶于水AgF至AgI稳定性减弱，分解趋势加大。卤化银感光性(见光易分解)AgX=2Ag+X2配合物溶于水Ag+可与NH3、S2O32-、CN-等形成配合物。许多难溶性的银盐通过生成银的配合物而溶解。银的化合物2.ⅡB族元素IIB族金属元素在自然界中以硫化物的形式存在闪锌矿(ZnS)伴随有CdS辰砂HgSⅡB族元素单质

化学性质ZnCdHg空气中稳定存在，加热燃烧。两性金属，能溶于强酸和强碱。干燥空气中能稳定存在。加热会燃烧。干燥空气中能稳定存在。加热缓慢氧化，溶于氧化性酸。易与硫、卤素等发生反应。IIB族元素单质的重要反应4Zn＋2O2＋3H2O＋CO2=ZnCO3·3Zn(OH)2Zn＋2NaOH＋2H2O=

Na2[Zn(OH)4]＋H2↑Zn＋4NH3＋2H2O=[Zn(NH3)4]2+＋H2↑＋2OH－

3Hg＋8HNO3=3Hg(NO3)2＋2NO↑＋4H2O6Hg(过)＋8HNO3(冷、稀)=3Hg2(NO3)2＋2NO↑＋4H2OⅡB族元素化合物

加热时不易脱水，而生成碱式盐ZnCl2·H2O=Zn(OH)Cl+HCl清除金属表面氧化物、作焊药在锌盐溶液中通入H2S，析出ZnSZn2++H2S=2H++ZnS(白色)制造荧光粉，荧光屏锌的化合物ZnCl2ZnS汞的氯化物物质性质作用典型反应氯化汞HgCl2难溶于水，白色晶体，剧毒；与氨水、SnCl2、Hg反应有机合成催化剂、外科消毒剂HgCl2+2NH3=Hg(NH2)Cl↓+NH4ClHgCl2+SnCl2+2HCl=Hg2Cl2↓+H2SnCl6HgCl2+Hg=Hg2Cl2氯化亚汞Hg2Cl2不溶于水，白色粉末；见光易分解(综色试剂瓶保存)、无毒、微甜检验Hg2+的存在，作轻泻药、甘共电极Hg2Cl2=HgCl2+HgHg2Cl2+2NH3=Hg(NH2)Cl↓+Hg↓+NH4Cl(检验Hg22+)汞的化合物ⅠB族元素ⅡB族元素4.本课重点博观而约取，厚积而薄发——苏轼掌握重点突破难点章节页7.其他过渡元素及其化合物其他副族元素钛(Ti)铬(Cr)锰(Mn)铁(Te)钴(Co)镍(Ni)自然界的存在形式钛铁矿FeTiO3铬铁Fe(CrO2)2软锰矿MnO2磁铁矿Fe3O4赤铁矿Fe2O3褐铁Fe2O3.H2O辉钴矿(CoAsS)镍黄铁(NiS·FeS)单质物理性质化学性质用途钛银白色、密度小、坚韧常温下稳定耐腐蚀用于航空、宇航、兵器等材料铬蓝白色，质硬且脆蓝白色，质硬且脆制作合金、电镀锰灰色易生锈制造合金材料铁金属光泽、银白色、有强磁性中等活波金属，与氧、硫和氯等非金属作用，会发生钝化

用于制造合金钴镍单质钛、铬(III)化合物化合物性质典型反应钛的化合物钛白TiO2不溶于水、稀酸或稀碱溶液，溶于热的浓硫酸或氢氟酸TiO2+2NaOH(浓)→Na2TiO3+H2OTiO2+6HF→[TiF6]2-+2H++2H2O铬(III)化合物Cr2O3绿色晶体，微溶于水，是两性物质Cr2O3+3H2SO4→

Cr2(SO4)3+3H2OCr2O3+NaOH→2NaCrO2+H2OCr(OH)3两性物质Cr(OH)3+3H+→Cr3++3H2OCr(OH)3+OH→[Cr(OH)4]-铬钾矾蓝紫色，碱性易被氧化成Cr(VI),可鉴别Cr3+2[Cr(OH)4]-+3H2O2+2OH-→2CrO42-

+8H2O灰绿色→亮绿→黄色化合物化合物Cr2O72-

和CrO42-

在溶液中存在如下平衡铬(VI)化合物、铬盐化合物性质典型