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1、金属元素及其化合物(一) 金属元素概述1. 金属元素在周期表中的位置及原予结构特征(1) 金属元素分布在周期表的左下方，目前已知的112种元素共有90种金 属元素。(2) 金属元素最外层电子数一般小于4个。(Ge、Sn、Pb 4个Sb、Bi 5个， Po 6个)原子半径较同周期非金属原子半径大。(3) 金属元素形成的金属单质固态时全是金属晶体。2. 金属的分类(1) 冶金工业上黑色金属：Fe、Cr、Mn (其主要氧化物呈黑色)。有色金 属：除Fe、Cr、Mn以外的所有金属。(2) 按密度分轻金属：pV4.5gcm-3 (如 Na、Mg、A1)重金属：p4.5gcm-3 (如 Fe、Cu、W)(
2、3) 按存在丰度分常见金属：如Fe(4.75%)、Al(7.73%)、Ca(3.45%)等稀有 金属：如锆、铪、铌等。3. 金属的物理性质(1) 状态：通常情况下，除汞外其他金属都是固态。(2) 金属光泽：多数金属具有金属光泽。(3) 易导电一导热：由于金属晶体中自由电子的运动，使金属易导电、导 热。(4) 延展性：可压成薄片，也可抽成细丝。(5) 熔点及硬度：由金属晶体中金属离子和自由电子的作用强弱决定。最 高的是钨(3413C)，最低的是汞(-39C)。4. 金属的化学性质(1) 与非金属单质作用(2) 与H2O作用(3) 与酸作用(4) 与碱作用(仅Al、Zn可以)(5) 与盐的作用(6
3、) 与某些氧化物作用5. 金属的冶炼(1) 热分解法(适用于不活泼金属)2HgO=2Hg+O2 个2Ag2O=4Ag+O2 个(2) 热还原法(常用还原剂CO、H2、C活泼金属等)Fe,Oa+3CO=2Fe+3CO, CO+2Al=2Cr+ArO_(3) 电解法(适用于非常活泼的金属)2A12O3=4Al+3O2个2NaCl=2Na+Cl2 个(二) 碱金属元素1. 钠及其化合物(1) 钠的物理性质钠是一种柔软、银白色，有金属光泽的金属，具有良好的导电、导热性，密 度比水小，比煤油大，熔点较低。(2) 钠的化学性质 与非金属反应2Na + Cl2 料;2NaCl2Na + O2MNa2O2 (
4、黄色火焰)4Na+O2=2Na2O (空气中，钠的切面变暗) 与水反应2Na+2H2O=2NaOH+H 2个现象及解释：浮在水面上一一密度比水小；熔化成小球一一钠的熔点低，反 应放热；四处游动一一生成气体；酚酞变红一一生成碱。 与酸反应2Na+2H+=2Na+H2个钠不足，直接与酸反应；钠过量，先与酸反应再与水反 应。 与盐溶液反应钠与盐溶液反应，先考虑Na与水反应生成NaOH，再考虑NaOH是否与盐 反应。3.投入NaCl溶液中，只有H2放出。2Na+2H2O=2NaOH+H2个投入饱和NaCl溶液中，有H2放出，还有NaCl晶体析出（温度不变）。投入NH4CI溶液中，有H2和NH3逸出。2
5、Na+2NHCI=2NaCI+2NH3 个+H2个4投入CuSO4溶液中，有气体放出和蓝色沉淀生成。2Na+H2O+CuSO4=Cu（OH）2+Na2SO4+H2 个（3）钠的保存及用途： 保存：钠的化学性质非常活泼，易与空气中的O2、H2O等反应，保存在 煤油中。 用途：a. 工业上用于冶炼金属：4Na+TiCI4=Ti+4NaCIb. Na-K合金（液态）用作原子反应堆的导热剂c. 制造高压钠灯，作为电光源。2. 碱金属元素(1) 周期表中的位置：第IA族(Li、Na、K、Rb、Cs)(2) 原子结构特点：最外层电子数均为1。(3) 主要性质： 原子半径为同周期最大，易失电子。强还原剂且从
6、LiTCs金属性增强。 取高价氧化物的水化物呈强碱性，从LiTCs碱性增强。(三) 镁、铝、铁及其化合物1. 镁、铝在元素周期表中位置及原子结构镁(Mg):位于周期表第3周期第IIA 原子结构铝(Al)：位于周期表第3周期第IIIA，原子结构Mg、Al均为活泼金属， 在化学反应中都易失电子，其性质有相似之处，但由于原子结构不同性质上也有 差异。2. 镁、铝的物理性质 相同点：密度较小，熔点较低、硬度较小、均为银白色。 不同点：铅的硬度比镁稍大，熔沸点比镁高，这是由于镁、铅的金属键 的强弱不同。3. 镁、铝的化学性质比较：MgAl暴露在空 气中(与02反应)常温下被O2氧化，形 成致密氧化膜、因
7、而 具有一定抗腐蚀性很快与o2反应，形成致 密氧化膜，抗腐蚀性比 镁强燃烧空气中点燃，发出耀 眼的白光2Mg + O2 二 2MgO在纯氧中或高温下可燃 烧4Al + 302 二 2Al2O3与某些氧化物反应2Mg +CO24Al+3MnO2J12Al2O3+ 3Mn2MgO + C2Al+Fe2O3iLAl2O3+2Fe与H2O反 应Mg+2H2O Mg(OH)2 +H2个与沸水只有微弱反应与非金属 反应3Mg + N2 尘 Mg3N22Al+ 3Cl2仝 2AlCl3与非氧化 性酸反应Mg + 2HCl = MgCl2 + h2个2Al + 6HCl = 2AlCl3+ 3H2个与氧化性
8、酸反应能反应，无h2生成4 .氧化铝和氢氧化铝A12O3和Al(OH)3是典型的两性化合物，既能与强酸反应。也能与强碱反应生 成盐和h2o。Al 2O3+6H+=2A13+3H2OA12O3+2OH-=2A1O2-+H2OAl(OH)3+3H+=A13+3H2OAl(OH)3+OH-=A1O2-+2H2O5.生成Al(OH)3沉淀量的图像分析(1) 向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量。图1所示。(2) 向AlCl3溶液中滴加氨水至过量。图2所示。(3) 向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液直至过量。图3所示。(4) 向NaAlO2溶液中滴加盐酸直至过量。图4所示。(5) 向盐酸中滴入Na
9、AlO2溶液直至过量。图5所示。(6) 向NaAlO2溶液中通人CO2直至过量。图6所示。nAHOH)3/molnEAlfOHJsl/molU n 漏钮曲 疝IQ/mol 圈3nAHOH)3/moln 2n 3n 4nE16iCO27mol6.铁及其化合物(1)铁在周期表中的位置及原子结构铁位于第四周期第VIII族，是过渡金属元素的代表，其原子结构示意图：铁元 素是一种变价元素，通常显示+2价、+3价，其化合物及其水溶液往往带有颜色。(2)铁的性质与非金属反应2Fe+3Cl2=2FeCl3 (棕黄色的烟)3Fe+2O2=Fe3O4Fe+S=FeSFe+I2=FeI2注：铁与弱氧化性物质反应生成
10、低价铁的化合物与酸反应合.非氧化性酸.Fe+2H+=Fe2+H2个b.氧化性酸：常温下遇浓H2SO4、浓HNO3会发生钝化，而加热时会剧烈反应。俗称FeO巳。3您。4铁红磁性氧化铁色、态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体化合价+2+3+2、+3水溶性均难溶于水 与水反应： 3Fe+4H2O(气)=Fe3O4+4H2 与某些盐熔液反应：Fe+Cu2+=Fe2+Cu，Fe+2Fe3+=3Fe2+(3)铁的存在铁在自 然界中分布较广。在地壳中 含量约占5%,仅次于铝。 分布在地壳中的铁均以化 合态存在，游离态的铁只能 在陨石中得到。铁矿石的种 类较多，重要有：赤铁矿 (Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4),
11、褐铁矿(2Fe2O33H2O)和菱 铁矿(FeCO3)。(4 )铁的氧化物和氢 氧化物铁的氧化物稳定 性不稳定6FeO+O2=2Fe3O4稳定稳定与酸反应FeO+2H+=Fe2+h2oFe2O3+6H+=2Fe3+3H2OFe3O4+8H+=Fe2+2Fe3+ 4H2O铁的氢氧化物与CO的反应FexOy+yCO=xFe+yCO2制取高温熔融，过 量的铁与氧 气反应2Fe+O2W2 FeOFe(OH)3 的 分解2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O铁在氧气中 燃烧3Fe+2O2您04Fe(OH)2Fe(OH)3物性白色，难溶于水的固体红褐色，难溶于水的 固体化性(1) 与非氧化性强酸反应Fe(O
12、H) 2+2H+=Fe2+2H2O(2) 与氧化性酸反应3Fe(OH)2+10HNO3=3Fe(NO3)3(1) 与酸反应Fe(OH) +3H+=Fe3+3H3 o2(2) 受热分解2Fe(OH) =FeO+3HO32 32+NO t +8HO 2(3)空气中放置被氧化4Fe(OH) +2H O+O =4Fe(OH)2223制备煮沸烝馏水，赶走溶解 的氧气煮沸NaOH溶液， 赶走溶解的氧气配制FeSO溶液，加少量的还原 铁粉用长滴管将NaOH溶 液送入FeSO溶液液面以Fe2+2OH-=Fe(OH) 2 !将NaOH溶液滴入 Fe2 (SO4) 3溶液中Fe3+3OH-=Fe(OH)3 !(5
13、)Fe2+和 Fe3+ 的性质 Fe2+具有氧化性，主要表现还原性4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O ( Fe2+被氧化) Fe3+具有较强的氧化性，与S2-、I-、SO32-等能发生氧化 还原反应2Fe3+S2-=2Fe2+S 2Fe3+2I-=2Fe2+I2 Fe3+是典型的弱碱阳离子，与HCO3-、A1O2-。等在溶液中发生双水解反应 2Fe+3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3+3CO2 个 Fe3+遇苯酚溶液呈紫色；可用于检验Fe3+ 亚铁盐、铁盐的存放方法：亚铁盐溶液一一加入少量铁屑以防止Fe2+被氧 化，滴入少量相应的酸溶液以防止Fe2+水解。铁盐溶液一一加入少量相应的酸溶 液以防止Fe3+水解。
