高中化学复习教案7:金属单质及其化合物 联系客服

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金属单质及其化合物

考点聚焦

1、钠及其化合物 金 属 单 质 2、镁及其化合物 及 其化合物 3、铝及其化合物 4、铁、铜及其化合物

知识梳理

一、钠及其化合物

1、钠

(1)钠的物理性质:钠是银白色金属,密度小(0.97g/cm3),熔点低(97℃),硬度小,质软,可用刀切割。钠通常保存在煤油中。是电和热的良导体。 (2)钠的化学性质:从原子结构可知钠是活泼的金属单质。

①钠与非金属单质反应:常温:4Na + O2 == 2Na2O,加热:2Na + O2 2Na + Cl2

△ △ +11 2 8 1 Na2O2;

2NaCl; 2Na + S

△ Na2S等。

②钠与水反应:2Na + 2H2O == 2NaOH + H2↑;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,在反应后的溶液中滴加酚酞,溶液变红。

注意:钠在空气中的变化:银白色的钠氢氧化钠)

潮解

变暗(生成了氧化钠)

变白(生成

变成白色固体(生成碳酸钠)。

③钠与酸反应:如2Na + 2HCl == 2NaCl + H2↑,Na放入稀盐酸中,是先与酸反应,酸不足再与水反应。因此Na放入到酸溶液中Na是不可能过量的。同时Na与H2的物质的量

比始终是2:1。当然反应要比钠与水的反应剧烈多。

④钠与盐的溶液反应:钠不能置换出溶液中的金属,钠是直接与水反应。反应后的碱再与溶液中的其他物质反应。如钠投入到硫酸铜溶液的反应式:2Na + CuSO4 + 2H2O ==

Cu(OH)2 ↓+ Na2SO4 + H2 ↑。 ⑤钠与氢气的反应:2Na + H2 == 2NaH。NaH + H2O == NaOH + H2 ↑;NaH是强的还原剂。

(3)工业制钠:电解熔融的NaCl,2NaCl(熔融)

通电 2Na + Cl2↑。

(4)钠的用途:①在熔融的条件下钠可以制取一些金属,如钛、锆、铌、钽等; ②钠钾合金是快中子反应堆的热交换剂;

③钠蒸气可作高压钠灯,发出黄光,射程远,透雾能力强。

2、氧化钠和过氧化钠

(1)Na2O:白色固体,是碱性氧化物,具有碱性氧化物的通性:Na2O + H2O == 2NaOH, Na2O + CO2 == Na2CO3,Na2O + 2HCl == 2NaCl + H2O .另外:加热时,2Na2O + O2 == 2Na2O2.

(2)Na2O2:淡黄色固体是复杂氧化物,易与水、二氧化碳反应放出氧气。

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

和水反应后的溶液中滴加酚酞,变红后又褪色,实验研究表明是有:Na2O2 + H2O == 2NaOH + H2O2,2H2O2 == 2H2O + O2 反应发生。因为H2O2也具有漂白作用。当然过氧化钠也可以直接漂白的。

3、碳酸钠和碳酸氢钠 性质比较 Na2CO3NaHCO3 性质 (Na2CO3·10H2O) 俗称 水溶性 溶液酸碱性 纯碱或苏打 易溶于水 显碱性 小苏打 易溶于水 显碱性 NaHCO3的颗粒比Na2CO3小 S(Na2CO3)>S(NaHCO3) 同浓度Na2CO3溶液的pH大于NaHCO3溶液的pH 热稳定性 与酸反应 稳定 能与强酸反应 受热分解生成NaHCO3的热稳定性比Na2CO3、H2O、CO2 Na2CO3差,用于除杂质。 能与强酸反应 等物质的量时Na2CO3耗酸量大于NaHCO3 除CO2中的HCl杂质是用饱和的NaHCO3溶液,而不用Na2CO3溶液 用途 用在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、发酵粉的主要成分之一;制胃酸过多 Na2CO3溶液能吸收CO2转化为NaHCO3 溶液中相互转化 Na2CO3 + H2O + CO2 == 2 NaHCO3 石油、冶金等工业中。 等。 注意几个实验的问题:

1、向饱和的Na2CO3溶液中通足量的CO2有晶体NaHCO3析出。 2、Na2CO3溶液与稀HCl的反应①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)时反应无气体放出。发生的反应:先①Na2CO3 + HCl == NaCl + NaHCO3,后②NaHCO3 + HCl == NaCl + H2O +CO2 .

②向稀HCl中滴加Na2CO3溶液,先有气体,反应是:Na2CO3 + 2HCl == 2NaCl + H2O + CO2.

如果用2mol的Na2CO3和2.4mol的稀HCl反应,采用①方法放出CO2是0.4mol;采用②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NaHCO3。

4、侯氏制碱法 反应式:NaCl + NH3 + CO2 + H2O == NaHCO3 ↓+ NH4Cl.

注意:在生产中应先在饱和的NaCl溶液中先通入NH3,后通入CO2,NaHCO3晶体析出过滤,在滤液中加入NaCl细末和通NH3析出NH4Cl晶体为副产品。NH4Cl晶体析出后的母液

进行循环试用,提高原料的利用率。

二、镁及其化合物

1、镁的性质

(1)物理性质:镁是银白色金属,质较软,密度1.74g/cm3,是轻金属,硬度小。 (2)化学性质:镁是较活泼金属

①与非金属反应:2Mg + O2 == 2MgO,Mg + Cl2 Mg3N2等。

②与沸水反应:Mg + 2H2O(沸水)== Mg(OH)2 + H2 ↑.

③与酸反应:与非强氧化性酸反应:是酸中的H与Mg反应,有H2放出。

与强氧化性酸反应:如浓H2SO4、HNO3,反应比较复杂,但是没有H2

放出。

④与某些盐溶液反应:如CuSO4溶液、FeCl2溶液、FeCl3溶液等。 Mg + 2FeCl3 == 2FeCl2 + MgCl2, Mg + FeCl2 == Fe + MgCl2.

2、镁的提取:海水中含有大量的MgCl2,因此,工业上主要是从分离了NaCl的海水中来提取MgCl2.

流程:海水中加入CaO或Ca(OH)2

溶解

MgCl2溶液,蒸发结晶MgCl2固体,电解熔融的MgCl2

Mg(OH)2沉淀、过滤、洗涤沉淀,用稀HClMgCl2·6H2O晶体,在HCl气体环境中加热

Mg + Cl2 ↑。

+

点燃 MgCl2,3Mg + N2

点燃

主要反应:MgCl2 + Ca(OH)2 == Mg(OH)2↓+ CaCl2, Mg(OH)2 + 2HCl == MgCl2 + 2H2O, MgCl2·6H2O

△ MgCl2 + 6H2O , MgCl2(熔融)

电解 Mg + Cl2↑。

3、镁的用途:镁主要是广泛用于制造合金。制造的合金硬度和强度都较大。因此镁合金被大量用火箭、导弹、飞机等制造业中。

4、氧化镁(MgO):白色固体,熔点高(2800℃),是优质的耐高温材料(耐火材料)。是碱性氧化物。

MgO + H2O == Mg(OH)2, MgO + 2HCl == MgCl2 + H2O 。 注意以下几种情况的离子方程式的书写:

(1)n(Mg(HCO3)2):n(NaOH)=1:4:Mg2+ + 2HCO3- + 4OH- == Mg(OH)2↓+ 2CO32- + 2H2O;

(2)n(Mg(HCO3)2):n(NaOH)=1:2:Mg2+ + 2HCO3- + 2OH- == MgCO3↓+ CO32- + 2H2O; (3)n(Mg(HCO3)2):N(NaOH)=1:1: Mg + HCO3 + OH == MgCO3↓+H2O 。

三、铝及其化合物

1、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。

2+

--

①通常与氧气易反应,生成致密的氧化物起保护作用。4Al + 3O2 == 2Al2O3。同时也容易与Cl2、S等非金属单质反应。

②与酸反应:强氧化性酸,如浓硫酸和浓硝酸在常温下,使铝发生钝化现象;加热时,能反应,但无氢气放出;非强氧化性酸反应时放出氢气。

③与强碱溶液反应:2Al + 2NaOH + 2H2O == 2NaAlO2 + 3H2↑。

④与某些盐溶液反应:如能置换出CuSO4、AgNO3等溶液中的金属。 ⑤铝热反应:2Al + Fe2O3

2、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。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α-氧化铝,硬度仅次于金刚石,用途广泛。

两性氧化物:既能与强酸反应又能与强碱反应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加入冰晶石(Na3AlF6),使氧化铝的熔点降至1000度左右,铝的冶炼才快速发展起来,铝及其合金才被广泛的应用。2Al2O3 ↑。

3、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。热易分解。 两性氢氧化物:既能与强酸又能与强碱反应生成盐和水的氢氧化物。

Al(OH)3 + 3HCl == AlCl3 + 3H2O, Al(OH)3 + NaOH == NaAlO2 + 2H2O.2Al(OH)3

△ 高温 Al2O3 + 2Fe。该反应放热大,能使置换出的铁成液态,

适用性强。在实验室中演示时要加入引燃剂,如浓硫酸和蔗糖或镁条和氯酸钾等。

通电 4Al + 3O2

Al2O3 +3 H2O

4、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)通入二氧化碳酸化,过滤

氢氧化铝

△ 用氢氧化钠溶解过滤氧化铝

铝。

向滤液中

主要反应:Al2O3 + 2NaOH == 2NaAlO2 + H2O ,CO2 + 3H2O + 2NaAlO2 == 2Al(OH)3↓+ Na2CO3 ,2Al(OH)3

△ Al2O3 +3 H2O ,2Al2O3

通电 4Al + 3O2↑。

5、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。迅速风靡建筑业。也是飞机制造业的主要原料。

6、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-。铝离子与水反应,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)3 (胶体)+ 3H+ 。