金属及其化合物(6).ppt

金属及其化合物,要求1、认真听讲2、适当做好听课笔记3、及时做相应的巩固练习,学习目标1、掌握金属单质的共性物理性质和金属化学性质;2、掌握Na2O、Na2O2、Na2CO3、NaHCO3、FeOH3、AlOH3等几种重要的金属化合物的性质;3、了解金属材料选择的基本原则,一、金属,1、金属晶体的特点金属晶体是由金属阳离子和自由电子组成，其中自由电子并不属于某个固定的金属阳离子，而可以在整个金属中自由移动。,2、金属的特点,①常温下，单质都是固体，汞Hg除外；②大多数金属呈银白色，有金属光泽，但金Au色，铜Cu色，铋Bi色，铅Pb色。,黄红微红,蓝白,③不同金属熔沸点，硬度差别较大；,④良好的导电性，分析原因,金属中存在着大量的可自由移动的电子。,⑤良好的导热性，分析原因,通过自由电子和金属阳离子的相互碰撞传递热量。,⑥良好的延展性。,金,铂,⑦金属单质在化学反应中只作还原剂，在化合物中金属元素只显正价。,3、金属的分类,按颜色,,黑色金属FeCrMn,有色金属除以上三种金属以外,按密度,,轻金属ρ4.5g/cm3ZnCu,按含量,,常见金属FeMgAl,稀有金属锆、钒、钼,根据以上分类金属镁、铝属于、、金属,有色,轻常见,金属的共性,4、金属元素在周期表中的位置,金属元素分布在周期表中的、方和部，分别分布在除族、族以外的各主、副族中。,金属原子最外层电子数大部分小于，但是等于4的有5的有，6的有。,讨论根据元素周期表知识，讨论金属原子易失去电子的原因。,1、原子半径大，2最外层电子少。,用Fe2O3制成的涂料,含有Cu2O的红色玻璃,Al2O3做成的轴承,球磨机配套系列,氧化铝吸附剂,（宜兴市宇超冶金炉料厂）,多孔氧化镁瓷管,,化学反应,一、金属的性质,1、金属元素的存在及含量2、金属单质的物理性质,氧,硅,铝,铁,钙,钠,钾,,镁,,大多数以化合态形式存在,在常温下绝大多数为银白色固体，有金属光泽，能导电传热，有延展性和可塑性。,3、金属的化学性质表现出还原性,（1）金属与氧气的反应如钠、镁、铝、铁与氧气的反应（2）金属与非金属的反应如钠、铁、铜与氯气、硫的反应（3）金属与水（或酸）的反应如钠、镁、铝、铁与水的反应特例铝与强碱的反应镁与CO2的反应（4）单质间的置换反应自发发生的反应遵循氧化还原反应的强弱律,（本质）,会写相应的化学反应方程式和离子方程式,1、分类,金属氧化物,非金属氧化物,酸性氧化物,碱性氧化物,两性氧化物,氧化物,二、金属的化合物1）氧化物,由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物,,,成盐氧化物,不成盐氧化物,特殊氧化物,,如CuO、MgO、Na2OAl2O3、Fe2O3、FeO等,如CO、CO2、NO2SO3、Cl2O7、N2O5等,如SO2、CO2、Cl2O7等,如Na2O、MgO、CuO等,如Al2O3、ZnO等,如SO2、Fe2O3、Al2O3等,如CO、NO等,如Na2O2、KO2等,,,,按组成分,按性质分,按性质分,酸性氧化物，如Mn2O7、CrO3等,碱性氧化物，如Na2O、MgO等,两性氧化物，如Al2O3、ZnO等,交叉关系,金属氧化物,,2、金属氧化物的性质,,Na2OH2O2NaOH,Na2O2HCl2NaClH2O,CaOH2OCaOH2,CaO2HClCaCl2H2O,无,无,,,,MgO2HClMgCl2H2O,Fe2O36HCl2FeCl33H2O,CuO2HClCuCl2H2O,Al2O36HCl2AlCl33H2O,Al2O32NaOH2NaAlO2H2O,无,无,黄,蓝绿,2、金属氧化物的性质,Na2O2,物理性质淡黄色的固体化学性质1、与水反应2Na2O22H2O4NaOHO2↑2、与二氧化碳的反应2Na2O22CO22Na2CO3O2,3、氧化物的性质,1）少数金属氧化物可溶于水，并与水化合如Na2O、K2O、BaO、CaO等,2）大多数金属氧化物不溶于水，不能与水化合，但可与酸反应生成盐和水。如MgO、CuO、Fe2O3、FeO等,3）少数金属氧化物不溶于水，但既可与强酸反应又可与强碱溶液反应生成盐和水。如Al2O3、ZnO等,既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物叫两性氧化物。,碱性氧化物,MgO、CuO、Fe2O3、,分别跟盐酸反应,反应式,无色棕黄色蓝绿色,既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物叫两性氧化物。,实验3-5,氧化铝的两性,Al2O32NaOH2NaAlO2H2OAl2O36HCl2AlCl33H2O4、金属氧化物用途主要作冶炼金属的原料，还有广泛的用途，如,Al2O32OH-2AlO2-H2O,Al2O36H2Al33H2O,2）金属氢氧化物,1、铁的氢氧化物FeOH2、FeOH3,,4FeOH2O22H2O4FeOH3,1）制备FeCl33NaOH3NaClFeOH3↓红褐色FeSO42NaOHNa2SO4FeOH2↓（白色）Fe33OH-FeOH3↓Fe22OH-FeOH2↓,怎样改进实验,2）氢氧化物的性质,,HClNaOHNaClH2O,2HClCaOH2CaCl22H2O,2HClCuOH2CuCl22H2O,2HClFeOH2FeCl22H2O,3HClFeOH3FeCl33H2O,,2、氢氧化铝,Al2SO436NH3H2O2AlOH3↓3NH42SO4Al33NH3H2OAlOH3↓3NH4,,制备AlOH3时为什么不用NaOH等强碱溶液，而用氨水,,（1）AlOH3是一种白色胶状物，几乎不溶水，能凝聚水中的悬浮物，并能吸附色素，可净水。,2）性质,1）制法实验3-7,（2）AlOH3既能溶于酸又能溶于强碱溶液AlOH33HClAlCl33H2OAlOH33HAl33H2OAlOH3NaOHNaAlO22H2OAlOH3OH-AlO2-2H2O,两性氢氧化物AlOH3、ZnOH2两性氢氧化物与酸反应时表现弱碱性，与碱反应时表现弱酸性，但酸性、碱性都很弱。,,（3）不稳定性2AlOH3Al2O33H2O,∆,在金属活动顺序表中，只有K、Ca、Na的氢氧化物可溶于水（其对应的氧化物可与水化合），热稳定性好，其它金属的氢氧化物均难溶于水（其对应的氧化物不能与水化合），且受热易分解生成金属氧化物和水。,3）用途主要用于治疗胃酸过多,三、常见的盐,1.碳酸钠和碳酸氢钠[（1）溶解性探究],,白色粉末，加水后结块变成晶体，放热明显。,细小的白色晶体，加水部分溶解，放热不明显。,部分溶解,振荡时间长可溶解,溶液呈红色,溶液呈浅红色,加水先变成含结晶水的晶体，溶解度较大，碱性较强。,加水部分溶解，溶解度较Na2CO3小，碱性较Na2CO3弱。,,石灰水不变浑浊,稳定、受热不分解,不稳定受热易分解,石灰水变浑浊后又变澄清,2NaHCO3Na2CO3H2OCO2↑,∆,（2）Na2CO3和NaHCO3的热稳定性,实验探究,CaCO3H2OCO2CaHCO32,CaOH2CO2CaCO3↓H2O,Na2CO3和NaHCO3性质比较小结,∆,,纯碱、苏打,小苏打,白色粉末Na2CO310H2O为晶体,细小白色晶体,可溶于水溶解度小于碳酸钠,稳定，受热难分解,2NaHCO3Na2CO3H2O↑CO2↑,易溶于水,不稳定，受热易分解,Na2CO32HCl2NaClH2OCO2↑CO32-2HH2OCO2↑,NaHCO3HClNaClH2OCO2↑（快）HCO3-HH2OCO2↑,Na2CO3CaOH2CaCO3↓2NaOHNa2CO3NaOH不反应,2NaHCO3CaOH2CaCO3↓Na2CO32H2O,NaHCO3NaOHNa2CO3H2O,Na2CO3CaCl2CaCO3↓2NaCl,Na2CO3BaCl2BaCO3↓2NaCl,不反应,Na2CO3,,,NaHCO3,CO2H2O或少量H,固（∆）、溶液（加NaOH）,2、硫酸铝钾KAlSO42,由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的化合物叫做复盐。如KAlSO42、NH42FeSO42等,电离方程式为KAlSO42KAl32SO42-NH42FeSO422NH4Fe22SO42-,十二水合硫酸铝钾KAlSO4212H2O俗名叫明矾，是一种无色晶体，可溶于水，并与水反应生成AlOH3胶体，所以明矾可用作净水剂,3、三价铁的氧化性,,（1）Fe3检验,实验现象FeCl3溶液变为血红色FeCl2溶液无明显变化,反应的离子方程式Fe3SCN-[FeSCN]2血红色或Fe33SCN-FeSCN3血红色或Fe36SCN-[FeSCN6]3-血红色注意SCN-个数可以从1个到6个,科学探究铁盐和亚铁盐的一些性质,（2）Fe3的氧化性,实验现象1）溶液由黄色变为浅绿色，思考加硫氰酸钾加氯水,反应的离子方程式2Fe3Fe3Fe22Fe2Cl22Fe32Cl-Fe3SCN-[FeSCN]2,实验探究铁粉放入FeCl3溶液中,不变为红色,2）溶液变为红色,Fe3和Fe2的检验,,,,现象白色沉淀灰绿色红褐色Fe22OH-FeOH2↓4FeOH2O22H2O4FeOH3,现象红褐色沉淀Fe33OH-FeOH3↓,现象不变红色，若再通Cl2则变血红色2Fe2Cl22Fe32Cl-Fe33SCN-FeSCN3,现象变血红色Fe33SCN-FeSCN3,Fe,Fe2,Fe3,,,,,,,,,1,2,3,4,5,6,弱氧化剂H、Cu2、S、I2、Fe3等,强氧化剂Cl2、Br2、HNO3等,Cl2、Br2、HNO3、O2等,Zn、Fe、Cu、HI等,Zn、H2、Al、C等,Zn、CO、Al等,铁三角,1、FeFe2,,弱氧化剂H、Cu2、S、I2、Fe3等,Fe2HFe2H2↑,FeCu2Fe2Cu,,FeSFeS,FeI2FeI2,Fe2Fe33Fe2,∆,2、FeFe3,,,强氧化剂Cl2、Br2、KMnO4、HNO3等,2Fe3Cl22FeCl3,2Fe3Br22FeBr3,Fe4HNO3稀FeNO33NO↑2H2O2Fe6H2SO4浓Fe2SO433SO2↑6H2O5Fe3MnO4-24H5Fe33Mn212H2O,∆,3、Fe2Fe3,,,Cl2、Br2、KMnO4、HNO3、O2等,,2Fe2Cl22Fe32Cl-2Fe2Br22Fe32Br-5Fe2MnO4-8H5Fe3Mn24H2O3Fe24HNO3-Fe3NO↑2H2O,4、Fe3Fe2,,Zn、Fe、Cu、H2S、HI、SO2,2Fe3Zn（不足）2Fe2Zn22Fe3Cu2Fe2Cu22Fe3H2S2Fe22HS↓2Fe32HI2Fe22HI22Fe3SO22H2O2Fe24HSO42-,5、Fe2Fe,,Zn、H2、Al、C、CO等,,Fe2ZnFeZn2FeOH2FeH2O3FeO2Al3FeAl2O32FeOCFeCO2↑,高温,高温,高温,6、Fe3Fe,,Zn、CO、Al等,2Fe33Zn过量2Fe3Zn2Fe2O33CO2Fe3CO2Fe2O32Al2FeAl2O3,高温,高温,2、铝及其重要化合物之间的转化,NaAlO2AlOH3AlCl3,①,②,③,④,⑤,⑥,KAlSO42,Al2O3,Al,⑦,⑧,⑨,⑩,HAlO2-H2OAlOH3Al33OH-,3、镁及其重要化合物之间的转化,MgMgOMgSO4MgOH2,①,②,③,④,⑤,⑥,四、常见合金的重要应用,,金属材料的基本元素是金属。因此，笼统地说，金属材料具有高强度、优良的塑性和韧性，耐热、耐寒，可铸造、锻造、冲压和焊接，还有良好的导电性、导热性和铁磁性，因此是一切工业和现代科学技术中最重要的材料。,金属材料可分为两大类钢铁和非铁金属（或有色金属）。,或分为有色金属,黑色金属,包括铁、铬、锰,除铁、铬、锰以外的其他金属,还有没有其他分类方法,,合金的分类,１、铁合金,铁合金,按组成元素分类铁合金和非铁合金,根据含碳量的高低,生铁,钢,低碳钢,合金钢,铸造生铁（灰口铁）,炼钢生铁白口铁,碳素钢,中碳钢,高碳钢,在碳素钢中加入铬锰钨镍钼钴硅等合金元素,24.3,0.032,,,,,球墨铸铁,＜0.3,0.30.6,＞0.6,由于组成不同，导致在性能、应用上均不同。,具有各种不同的优良性能。,3、焰色反应很多金属或,2、铜合金,铜合金,黄铜,青铜,,白铜,含CuZn耐腐蚀，耐磨，可塑性强，硬度较小。,含CuSnPb等硬而脆，强度大,含NiZn（少量Mn）制洒具等,3、铝合金密度小、强度大。,P.56实践活动讨论3分钟,合金的成分不同，其性质也不相同；如果改变某一合金元素的含量，合金的性质也会发生改变。,,金属材料的基本元素是金属。因此，金属材料具有高强度、优良的塑性和韧性，耐热、耐寒，可铸造、锻造、冲压和焊接，还有良好的导电性、导热性和铁磁性，因此是一切工业和现代科学技术中最重要的材料。,科学视野用途广泛的稀土金属,实践活动是否应该停止使用铝质饮料罐,思考与交流如何选择金属材料,五、正确选择金属材料,,,,,,,,,,,,,,例1、下列物质可由相应的单质直接化合而成的是⑴FeS⑵CuS⑶FeCl2⑷Al2S3⑸Fe3O4、⑹Fe2O3、例2、mg铁屑与含有ng硝酸的硝酸溶液恰好完全反应，若mn13，则起氧化剂作用的硝酸的质量是（）AmB3/4mC1/2nD1/4n例3、向一定量的FeO、Fe、Fe3O4的混合物中加入100mL1mol/L的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224mL（标况）气体，在所得溶液中加入KSCN溶液无血红色出现。若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，能得到铁的质量是A、11.2gB、5.6gC、2.8gD、无法计算,,,例4（2003全国高考题用下面两种方法可以制得白色的FeOH2沉淀。方法一用不含Fe3的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。（1）用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入。（2）除去蒸馏水中溶解的O2常采用的方法。（3）生成白色FeOH2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是。,六.金属的冶炼一、知识点、考点1、金属的一般性质,,,,实际使用,存在形态,单质或合金,化合态,,游离态,n,0,还原反应,2、金属冶炼的实质,用还原剂把金属矿石中的金属离子还原为金属单质,Mne－M,n,3、金属的冶炼步骤一般需要三个步骤第一步是矿石的富集，除去杂质，提高矿石中有用成分的含量；第二步是冶炼，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金属离子还原成金属单质；第三步是精炼，采用一定的方法，提炼纯金属。,4、金属冶炼的常见方法⑴热分解法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，仅用热分解法就能制得这些不活泼金属。如2HgO2HgO2↑2Ag2O4AgO2↑,△,△,⑵热还原法对于多数金属的冶炼，常用的还原剂如焦炭、CO、氢气和活泼金属等加热还原的方法。如MgOCMgCO↑⑶电解法在金属活动性顺序中，K、Na、Ca、Al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2NaCl2NaCl2↑,电解,高温,二、迷惑点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KCl中置换生产钾）例工业上生产Na、Ca、Mg都用电解其熔融态的氧化物。但钾却不能用电解KCl熔融态的方法制得，因金属钾易溶于熔融态的KCl中而有危险，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KCl反应制得。有关数据如下表。,⑴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。⑵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⑴应用钠和钾的沸点不同，774℃时，钾为蒸气逸出，而钠为液体，故控制温度在774℃至883℃（略低）即可。⑵应用化学平衡移动的原理。,3、焰色反应很多金属或,3、焰色反应很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色，这在化学上叫做焰色反应。此过程属物理变化。通过焰色反应可以检验某些金属元素的存在，可以利用金属元素的焰色反应制成节日的烟花。,常见金属元素焰色反应的颜色钠Na黄色钾K紫色钙Ca砖红色锶Sr洋红色钡Ba黄绿色铜Cu绿色锂Li紫红色,操作步骤铂金丝→在无色火焰上灼烧至无色→蘸取样品→在无色火焰外焰上灼烧→现象→盐酸洗净→重做,助记词钠黄钾紫钙砖红锶洋红、钡黄绿铜绿铷紫锂紫红,钠盐呈黄色、钾盐呈紫色、钙盐呈砖红色、锶盐呈洋红色、铜盐呈绿色。,【实验】1.火源最好用喷灯、煤气灯，因酒精灯火焰略带黄色，喷灯的火焰温度高，而且无色。2.做焰色反应实验前，铂丝（或无锈铁丝）应灼烧到无色。也可先用盐酸清洗，再灼烧至无色。3.做钾盐的焰色反应实验时，要透过蓝色钴玻璃片进行观察。蓝色玻璃片能吸收黄光，能排除钠盐的干扰。没有蓝色钴玻璃片，可用幻灯片涂上蓝色颜料代替。一些改进实验（1）用甲醇配制金属盐溶液，装入喷雾器向火焰处喷射，焰色明显。（2）将粉笔先吸足酒精，再点燃，在火焰上进行焰色反应实验，现象很明显。实验现象焰色反应的颜色为钠盐呈黄色、钾盐呈紫色、钙盐呈砖红色、锶盐呈洋红色、铜盐呈绿色。,四、进行焰色反应时钠呈_____色；钾呈________色隔着___________观察。,黄,浅紫,蓝色钴玻璃,常见金属及其阳离子的焰色,洋红黄浅紫绿紫砖红红黄绿,金属单质与水、酸的反应,例1.（98上海）第二主族元素R的单质及其相应氧化物的混合物12g，加足量水经完全反应后蒸干，得固体16g，试推测该元素可能为A．MgB．CaC．SrD．Ba极限法例2.若1.8g某金属跟足量盐酸充分反应，放出2.24L（标准状况）氢气，则该金属是A．AlB．MgC．FeD．Zn平均摩尔质量法例3.将钠、镁、铝各0.3mol分别放入100mL1mol/L的盐酸中，同温同压下产生的气体体积比是A．123B．632C．311D．111,BC,A,C,金属单质与水、酸的反应,例4.（98上海）将一定质量的Mg、Zn、Al混合物与足量稀H2SO4反应，生成H22.8L（标准状况），原混合物的质量可能是A．2gB．4gC．8gD．10g极限法,BC,例6.02广东）向300mLKOH溶液中缓慢通入一定量的CO2气体，充分反应后，在减压低温下蒸发溶液，得到白色固体。请回答下列问题（1）由于CO2通入量不同，所得到的白色固体的组成也不同，试推断有几种可能的组成，并分别列出。（2）若通入CO2气体为2.24L（标准状况下），得到11.9g的白色固体。请通过计算确定此白色固体是由哪些物质组成的，其质量各为多少（3）求所用的KOH溶液的物质的量浓度为多少,1①K2CO3＋KOH②K2CO3③K2CO3＋KHCO3④KHCO32由①CO2＋2KOH＝K2CO3＋H2O②CO2＋KOH＝KHCO322.4L标态1.00mol即138g22.4L标态1.00mol即100g2.24L标态0.100mol即13.8g2.24L标态0.100mol即10.0g∵13.8g＞11.9g＞10.0g∴得到的白色固体是K2CO3和KHCO3的混合物。设白色固体中K2CO3xmol，KHCO3ymol，即①CO2＋2KOH＝K2CO3＋H2O②CO2＋KOH＝KHCO3xmol2xmolxmolymolymolymolxmol＋ymol＝2.24L/22.4molL1＝0.100mol（CO2）138gmol1xmol100gmol1ymol＝11.9g（白色固体）解此方程组，得x＝0.0500mol（K2CO3）y＝0.0500mol（KHCO3）∴白色固体中，K2CO3质量为138gmol10.0500mol＝6.90gKHCO3质量为100gmol10.0500mol＝5.00g消耗KOH物质的量为2xmol＋ymol＝20.0500mol＋0.0500mol＝0.150mol∴所用KOH溶液物质的量浓度为0.150mol/0.300L＝0.500molL1,