高中化学§31 金属及其化合物ppt人教版必修一

3-1 金属的化学性质金属的化学性质一、金属的物理通性一、金属的物理通性状态、颜色、密度、熔点、硬度、导状态、颜色、密度、熔点、硬度、导电、导热、延展性等。电、导热、延展性等。金属的分类（颜色、密度、丰度）金属的分类（颜色、密度、丰度） 金属的物理通性金属的物理通性1、颜色、颜色 状态状态2、熔点、熔点 硬度硬度3、延展性、延展性4、电和热的良导体、电和热的良导体Cu(红色红色) Au(金黄色金黄色) Cs(金黄色金黄色) Hg(液态液态)熔点最低熔点最低汞汞(Hg) 最高最高钨钨(W) 硬度最大硬度最大铬铬(Cr)延展性最好延展性最好金金(Au)导电顺序导电顺序 Ag Cu A金属的分类：金属的分类：轻金属轻金属重金属重金属2、根据冶金工业来分、根据冶金工业来分黑色金属黑色金属有色金属有色金属3、其它分类、其它分类一般金属一般金属贵重金属贵重金属Na K Ca Mg AlFe Cr Mn常见金属常见金属稀有金属稀有金属1、根据密度大小来分、根据密度大小来分3-1 金属的化学性质金属的化学性质二、金属的化学性质二、金属的化学性质最外层电子数较少最外层电子数较少，在反应中，在反应中失去电失去电子子，通常作，通常作还原剂还原剂。碱金属碱金属钠及其化合物的性质钠及其化合物的性质总结总结钠的物理性质钠的物理性质：银白色银白色金属光泽、金属光泽、质软质软、密度、密度小小、熔点、熔点低低导电、导热性好导电、导热性好（一）金属与非金属的反应（一）金属与非金属的反应1、钠与氧气的反应、钠与氧气的反应 （现象）（现象）4Na + O2 = 2Na2O 2Na + O2 = Na2O2 加热加热u关于关于Na2O2的问题的问题淡黄色、供氧剂、淡黄色、供氧剂、强氧化性强氧化性、漂白性、漂白性2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O22Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2、铝与氧气的反应：、铝与氧气的反应：4Al + 3O2 = 2Al2O3 （现象）（现象）金属表面氧化膜的形成金属表面氧化膜的形成和作用和作用有的氧化膜有的氧化膜疏松疏松，不能保护内部金属，这样的金属制品需，不能保护内部金属，这样的金属制品需外加保护膜，如铁；外加保护膜，如铁；氧化膜对金属的保护作用氧化膜对金属的保护作用n钠的氧化膜也钠的氧化膜也比较疏松，且能跟比较疏松，且能跟H2O、CO2等发生反应等发生反应，因此不能保护内部钠，因此不能保护内部钠，这是钠需保存在煤油中的原因。这是钠需保存在煤油中的原因。n有的氧化膜有的氧化膜致密致密，可以保护内层金属，可以保护内层金属不被继续氧化，如镁、铝。不被继续氧化，如镁、铝。探究：探究：其它金属与氧气的其它金属与氧气的反应情况反应情况金属元素在形成化合物时所显的价态金属元素在形成化合物时所显的价态金属与其它非金属单质的反应金属与其它非金属单质的反应绝大多数金属绝大多数金属都能与氧气反应，生成金属都能与氧气反应，生成金属氧化物，氧化物，活泼性很强活泼性很强的金属常温下就能被的金属常温下就能被氧气氧化，氧气氧化，活泼性较弱活泼性较弱的金属在加热的条的金属在加热的条件下才能与氧气发生反应件下才能与氧气发生反应小结 活泼性很弱活泼性很弱的金属（如铂、金）不能被氧的金属（如铂、金）不能被氧气氧化（真金不怕火炼）气氧化（真金不怕火炼） 金属跟氧气反应时生成的氧化物一般为金属跟氧气反应时生成的氧化物一般为普普通氧化物通氧化物如如MgO、Al2O3，但钠在氧气中燃，但钠在氧气中燃烧生成烧生成Na2O2，铁在氧气中燃烧生成，铁在氧气中燃烧生成Fe3O4（一）金属与非金属的反应（一）金属与非金属的反应1. 钠钠与氧气的反应与氧气的反应4Na + O2 = 2Na2O 2Na + O2 = Na2O2 加热加热2. 铝铝与氧气的反应与氧气的反应（常温时、点燃时）（常温时、点燃时）4Al + 3O2 = 2Al2O33. 镁、铁、金镁、铁、金等金属与氧气反应的情况等金属与氧气反应的情况（二）金属与水的反应（二）金属与水的反应1. 金属钠与水的反应金属钠与水的反应（实验现象）实验现象）2Na + 2H2O = 2NaOH + H2总结总结钠的物理性质钠的物理性质：银白色银白色金属光泽、金属光泽、质软质软、密度、密度小小、熔点、熔点低低导电、导热性好导电、导热性好产物呈产物呈碱性碱性反应剧烈、有气体生成反应剧烈、有气体生成气体气体推动小球推动小球迅速迅速移动移动反应反应放热放热、钠的、钠的熔点低熔点低密度密度( (钠钠) )密度（水）密度（水）现象现象解释解释浮浮球球游游响响红红金属钠金属钠熔熔化成小球，化成小球，浮浮在水面上，四处在水面上，四处游动游动，发出嘶嘶的响声，产生了，发出嘶嘶的响声，产生了气体气体，水溶液水溶液变红。变红。金属钠与水金属钠与水(加了酚酞加了酚酞)反应的实验现象反应的实验现象:4、其它金属单质与水反应其它金属单质与水反应的情况和规律？的情况和规律？3、钠单质、钠单质与一些盐的水溶液与一些盐的水溶液反应的情况？反应的情况？1、实验室、实验室保存保存少量的少量的钠的方法？钠的方法？2、钠、钠长时间露置长时间露置在空气中最终变成什么？在空气中最终变成什么？讨论讨论1. 如果将钠投到盐酸溶液中，会有什么现象？如果将钠投到盐酸溶液中，会有什么现象？试解释并写出反应的离子方程式。试解释并写出反应的离子方程式。探究探究铁不能与冷、热水反应，但能否与水蒸气铁不能与冷、热水反应，但能否与水蒸气反应？反应？科学探究：铁与水的反应科学探究：铁与水的反应 能否设计一套能否设计一套简单的实验装置简单的实验装置，使铁粉，使铁粉与水蒸气反应？这套装置应与水蒸气反应？这套装置应包括包括水蒸气水蒸气发生发生、水蒸气与铁粉反应水蒸气与铁粉反应、检查产检查产生气体生气体等部分？等部分？ 假设推论假设推论：化学反应方程式：化学反应方程式3Fe+4H2O = Fe3O4+4H2高温高温（固）（固）（气）（气）铁粉与水蒸气反应的实验装置：铁粉与水蒸气反应的实验装置：该反应装置各部分的作用是什么？该反应装置各部分的作用是什么？产生水蒸气；产生水蒸气；水蒸气与铁粉反应水蒸气与铁粉反应检验产生的气体检验产生的气体水水铁粉铁粉铁粉与水蒸气的反应装置铁粉与水蒸气的反应装置原来的反应装置原来的反应装置重新设计后的反应装置重新设计后的反应装置铁粉与水蒸气的反应装置铁粉与水蒸气的反应装置铁粉铁粉水水3、铝与氢氧化钠溶液的反应、铝与氢氧化钠溶液的反应 2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2写成离子反应方程式；分析氧化还原反应写成离子反应方程式；分析氧化还原反应1.上述两个反应说明了上述两个反应说明了铝有怎样的性质铝有怎样的性质？2. 铝制餐具为什么不宜用来蒸煮或长时铝制餐具为什么不宜用来蒸煮或长时间间存放酸性存放酸性、碱性碱性的食物的食物?讨论讨论偏铝酸钠偏铝酸钠K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au金属活动性顺序：金属活动性顺序： 金属活动性逐渐减弱金属活动性逐渐减弱本节小结：本节小结：(1)O2K Ca Na Mg Al Zn Fe SnPbCuHg Ag Pt Au 常温迅速常温迅速 成膜或加热成膜或加热 加热能反应加热能反应 不反应不反应(2)H2OK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb 冷水剧烈冷水剧烈 热水缓慢热水缓慢 水蒸气高温水蒸气高温 不反应不反应 氢氧化物和氢气氢氧化物和氢气 氧化物和氢气氧化物和氢气(3)酸酸K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au 常温下与非氧化性酸反应常温下与非氧化性酸反应 氧化性酸氧化性酸 王水王水(4)置换反应置换反应 钛被称为继铁、铝之后的第三金属，钛被称为继铁、铝之后的第三金属，也有人说也有人说“21世纪将是钛的世纪世纪将是钛的世纪”。 钛的化学性质：钛的化学性质：稳定，耐腐蚀。稳定，耐腐蚀。未来金属未来金属钛钛民民航航飞飞机机由于钛的密度小、强度高、抗腐蚀性强，由于钛的密度小、强度高、抗腐蚀性强，是制造超音速飞机的理想材料，用于制造飞机是制造超音速飞机的理想材料，用于制造飞机的机翼骨架、蒙皮、机身板、机身骨架、发动的机翼骨架、蒙皮、机身板、机身骨架、发动机舱、起落架等。机舱、起落架等。 F-22战斗机战斗机运载神舟五号的长征火箭运载神舟五号的长征火箭因钛在常温及超因钛在常温及超低温下，比强度高，低温下，比强度高，并具有足够的韧性及并具有足够的韧性及塑性塑性 。用于制造高压容用于制造高压容器、燃料贮箱、火箭器、燃料贮箱、火箭发动机及导弹壳体、发动机及导弹壳体、飞船船舱蒙皮及结构飞船船舱蒙皮及结构骨架、主起落架、登骨架、主起落架、登月舱等月舱等 。导弹导弹“阿波罗号阿波罗号”宇宙飞船宇宙飞船 人人造造卫卫星星潜潜艇艇水上船舶的泵体、管道和甲板配件，快艇推进器、水上船舶的泵体、管道和甲板配件，快艇推进器、推进轴、水翼艇水翼、鞭状天线等推进轴、水翼艇水翼、鞭状天线等 。因钛的比因钛的比强度高，强度高，在海水及在海水及海洋气氛海洋气氛下具有优下具有优异的耐蚀异的耐蚀性能性能 ，用，用于制造耐于制造耐压艇体、压艇体、结构件、结构件、浮力系统浮力系统球体，球体，钛对人体体液有极好的耐蚀性，没有毒性，钛对人体体液有极好的耐蚀性，没有毒性，与肌肉组织亲合性能良好，用于制造医疗器械与肌肉组织亲合性能良好，用于制造医疗器械及外科矫形材料，钛制牙、心脏内瓣、隔膜、及外科矫形材料，钛制牙、心脏内瓣、隔膜、骨关节及固定螺钉、钛骨头等骨关节及固定螺钉、钛骨头等 。人人造造骨骨骼骼钛在地壳中的储量并不少，但为钛在地壳中的储量并不少，但为什么目前主要用于尖端领域呢？什么目前主要用于尖端领域呢？这与金属钛，特别是纯的金属钛很难冶这与金属钛，特别是纯的金属钛很难冶炼有关。钛的熔点为炼有关。钛的熔点为1660，说明钛的冶炼，说明钛的冶炼要在高温下进行，但它在高温下与氧、氮、要在高温下进行，但它在高温下与氧、氮、碳、硫、氢、氯等元素的化合能力极强。碳、硫、氢、氯等元素的化合能力极强。因此，钛的治炼要在稀有气体的保护下因此，钛的治炼要在稀有气体的保护下进行，使它与氧气等隔绝，这对设备要求很进行，使它与氧气等隔绝，这对设备要求很高，使得制备或冶炼的成本远高于铁或铝，高，使得制备或冶炼的成本远高于铁或铝，所以钛主要用于尖端领域。所以钛主要用于尖端领域。复习：复习： 金属钠、铝和铁可以跟哪些物金属钠、铝和铁可以跟哪些物质反应？在反应中所形成的化合物质反应？在反应中所形成的化合物有哪些？有哪些？与氧气反应与氧气反应，例：例：4Na+O2=2Na2O 2Na+O2=Na2O2(钠的特殊性钠的特殊性) 4Al+3O2=2Al2O3与水反应与水反应，例：例： 3Fe+4H2O(g) = Fe3O4+4H2 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2与酸反应，例：与酸反应，例：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2与盐反应，例：与盐反应，例：2Al+3CuSO4=3Cu+Al2(SO)3与碱反应，例：与碱反应，例： 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 (只有铝只有铝)高高 温温 Na2O、 Na2O2、Al2O3、Fe3O4金属氢氧化物金属氢氧化物:NaOHAlCl3、Al2(SO)3、NaAlO2金属氧化物金属氧化物:含有金属元素的盐含有金属元素的盐:保存在煤油或石蜡油中，以隔绝保存在煤油或石蜡油中，以隔绝空气空气钠的保存钠的保存P45 习题习题 、 随着科学技术的进步，金属与能源也结下了不解之随着科学技术的进步，金属与能源也结下了不解之缘。金属能源，就是用有关金属作化学电池，使其发缘。金属能源，就是用有关金属作化学电池，使其发生氧化作用，从而生氧化作用，从而 放出能量。在金属能源中，首屈一放出能量。在金属能源中，首屈一指的是铝电池。这种铝燃料是用高纯指的是铝电池。这种铝燃料是用高纯 度的铝再加入微度的铝再加入微量的镓、锡或铟等制成铝合金片。这种量的镓、锡或铟等制成铝合金片。这种“铝铝空空气气 ”电池，可产生电池，可产生500瓦的电能，只要继续换合金片，瓦的电能，只要继续换合金片，就能源源不断地产就能源源不断地产 生电能。所产生的能量相当于同体生电能。所产生的能量相当于同体积汽油在燃机中所产生能源的积汽油在燃机中所产生能源的4倍多倍多 ，其优点是无任，其优点是无任何污染。何污染。 工业上是利用电解氧化铝来制取金属铝的，但是铝的工业上是利用电解氧化铝来制取金属铝的，但是铝的冶炼手段从发现铝以来没有得到革新。所以它的冶炼冶炼手段从发现铝以来没有得到革新。所以它的冶炼成本一直也降不下来成本一直也降不下来 。金属及其化合物金属及其化合物金属的化金属的化学性质学性质金属化金属化合物合物金属材料金属材料金属与氧气的反应金属与氧气的反应金属与水的反应金属与水的反应金属与酸的反应金属与酸的反应某些金属与碱的反应某些金属与碱的反应金属与盐溶液的反应金属与盐溶液的反应氧氧 化化 物物氢氧化物氢氧化物 盐盐常见合金的重要应用常见合金的重要应用 正确选用金属材料正确选用金属材料四种基本反应四种基本反应离子反应离子反应氧化还原反应氧化还原反应白色固体白色固体淡黄色固体淡黄色固体 色态色态Na2ONa2O2化学式化学式Na2O+H2O=2NaOH 2Na2O2+2H2O= 4NaOH + O2与水反应与水反应方程式方程式Na2O+CO2=Na2CO3 2Na2O2+2CO2 =2Na2CO3+ O2与与CO2反应反应方程式方程式不稳定不稳定较稳定较稳定稳定性稳定性氧化钠氧化钠过氧化钠过氧化钠名称名称2Na2O + O2= 2Na2O2转化转化钠的两种氧化物的对比钠的两种氧化物的对比主要用途主要用途 制制NaOH 供氧剂、氧化剂、供氧剂、氧化剂、漂白剂等漂白剂等