金属及其化合物知识总结(a4).doc

3-1 金属的常识一、原子结构一般最外层电子不超过 (4)，过渡元素一般为1-2。二、表中位置左下部和中部,过渡元素均为金属，（过度元素包括7个副族和1个第VIII族价电子不单是最外层电子，还与次外层有关，甚至与倒数第三层有关，容易形成络离子。）三、价态判断只能显 价和零价，绝对不能显 价。IA、IIA、IIIA族分别显+1、+2、+3，没有可变价。VIA族和过渡元素大多均有可变价，如Pb、Fe、Cu等。地壳中元素含量顺序O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、H等，大多金属以化合态形式存在。四、强弱比较1、本质失电子的难易而非多少2、依据（1）理论依据1）依据反应原理即反应方程式金属置换2）依据金属活动顺序表： ；K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、（H）、Cu、Hg、Ag、Pt、Au正易逆难、正强逆弱氧化性：Ag+、Fe3+、 Cu2+、（H+）、Fe2+、Zn2+、Al3+、Mg2+3）依据元素周期表左下 于右上（2）性质反应1）最高价氧化物对应水化物（最高价含氧碱）的碱性强弱，碱性越强，对应金属越 ；2）反应难易能否铁与铜分别加入稀盐酸中条件钠与铁分别和硫的反应快慢镁与铝分别与等浓度盐酸与等浓度相同非氧化性酸或水生成氢气的难易，生氢越快，金属性越 ；3）对应金属阳离子氧化性的弱强4）依据从化合物中被置换出来进行的后先5）依据电化学反应原电池一般负极金属 于正极金属。电解池电解池中，阴极先放电析出金属的金属阳离子氧化性较强，对应金属就弱。6）依据能量变化不同金属原子失去等量电子吸热少多五、物理性质1、通性大多不透明、具有金属光泽、导电性、导热性、延展性等，如常见电热良导体银Ag、铜Cu、铝Al，延展性最好的金属金Au，；2、差异密度、硬度、熔沸点差异很大。密度最小的金属 ，硬度最大的金属镉Cr，熔点最高的金属钨W，熔点最低的金属 。3、分类（1）根据冶金：分黑色金属（铁铬锰）和有色金属（处铁铬锰以外的金属）；（2）根据密度：以4.5g/cm3为界，分轻金属（铝、镁、钾、钠、锂、钙、锶、钡等）和重金属（铜、镍、钴、铅、锌、锡、锑、铋、镉、汞等）；（3）根据含量：分常见金属（铝、铁、铜、锌等）和稀有金属（锆、铪、铌、钽等）；六、化学性质注意变价问题1、与非金属反应；2、氢前金属与非氧化性酸、极活金属与水置换氢气；3、大多金属与强氧化性酸反应，但一般不生成氢气；4、与盐反应。七、合金 1、定义合金就是一种或多种金属与金属或金属与非金属(其中必须至少有一种金属)经过熔合却后形成的具有金属特性的混合物。2、性质一般较纯金属有更优良的机械性能，如硬度大、韧性强等，但熔点比成分金属低。3、例举（1）铁合金钢铁（用量最大、用途最广的合金）；（2）铜合金青铜（中国使用最早的合金）、黄铜（含锌及少量锡铅铝）、白铜（含镍锌及少量锰）等；（3）铝合金硬铝（镁铝合金）。八、金属冶炼物理分离法：沙里澄金千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。化学还原法：冶炼过程矿石的富集-冶炼-精制。1、极活金属(Al前)电解法，如钠、镁、铝等；序号工业制取 极反应式 极反应式总反应方程式1钠2镁3铝2、较活泼金属（Fe-Cu）还原法，如铁、铜等；（1）热还原法（干法）常用还原剂氢气、一氧化碳、碳、铝，Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2(工业炼铁)， Al+ Fe3O4 Al2O3+ Fe（铝热反应）；（2）冷还原法（湿法）“曾青遇铁而化为铜”CuSO4+Fe= 。3、不活泼金属热分解法，如银、汞等，Ag2O=4Ag+O2，HgS=Hg+S。3-2 钠及化合物（一）钠一、原子结构 原子结构示意图 ，离子结构示意图 。二、表中位置 第 周期，第 族。三、物理性质 色具有 光泽的固体，密度 于水， 于煤油， 于乙醇，硬度 ，熔点较 （ 能溶于水6、热稳定性 不易分解 固体受热分解，溶液不易分解 * 7、类别 弱酸正盐 弱酸酸式盐8、水解程度 9、与酸反应（1）+较强酸均可1）碳酸钠溶液逐滴滴加稀盐酸至过量的现象及反应 ；2）碳酸氢钠溶液逐滴滴加稀盐酸的现象及反应 。*没有其他任何试剂的情况下，能否区别盐酸和碳酸钠两无色溶液？如果能，请简述操作及现象？ ， 。（2）+弱酸1）碳酸钠溶液通二氧化碳 （ ）2）碳酸钠溶液加苯酚 10、与碱反应（1）+NaOH/KOHNaHCO3（2）+Ca(OH)2/Ba(OH)2均可1）Ba(OH)2+ Na2CO32）Ca(OH)2+ NaHCO3（注意过限）11、与盐反应（1）可溶性钙钡盐 Na2CO3（2）可溶性铝铁盐（双水解）均可*如何区别碳酸钠和碳酸氢钠固体？ （1、观察触摸法2、加热分解法）；溶液呢？ （1、可溶性钙钡盐 2、逐加稀盐酸3、测等浓度PH）。（三）焰色反应（1）原理金属单质或其化合物在灼烧时都会呈现某种特殊的颜色，常用于检验某些 元素的存在。本质是金属元素外围电子受热处于激发状态而呈现出来的特殊颜色，无论灼烧是否发生化学变化，均有此色。（2）注意蘸取用具和灼烧火焰的烟色均应较浅，防止对焰色观察的干扰，一般用洁净的铂丝或无锈铁丝蘸取在煤气灯或酒精灯上灼烧。绝对不用玻璃棒（3）操作先将铂丝在稀盐酸中浸洗，再于灯上灼烧至于原焰相同焰色后，蘸取样品（若为固体须趁热蘸取，否则可能蘸而不上）于灯上灼烧，观察焰色（观察钾元素的焰色必须透过蓝色钴玻璃）。（4）记色钠元素： ，钾元素： 。（四）有关分析计算一、碳酸钠和碳酸氢钠与足量盐酸的反应比较1、二者等物质的量分别与足量盐酸反应：耗酸 ，生气 ；2、二者等质量分别与足量盐酸反应：耗酸 ，生气 ；二、NaOH与CO2溶液的反应分析 物质的量之比等于2:1时恰好生成Na2CO3；物质的量之比等于1:1时恰好生成NaHCO3。1、2:1 Na2CO3、NaOH；2、=2:1 Na2CO3；3、1:12:1 Na2CO3、Na HCO3；4、=y y/2或0yxy/2 y/2或(y-x) x=y/2 x或x八、Na2O2和NaHCO3固体在密闭容器中加热充分反应先有2NaHCO3 =Na2CO3+H2O+CO2继而2Na2O2+ 2CO2= 2Na2CO3 +O2最后2Na2O2+ 2H2O= 4NaOH +O23-3 铝(镁)及化合物（一）铝（镁）一、原子结构 原子结构示意图 （ ），离子结构示意图 （ ），原子的电子式 （ ）。二、表中位置 （ ）周期， （ ）族。三、物理性质物性共有： （银白）色（有色金属）、密度小（轻金属）、含量高（常见金属）、硬度小、熔点低、电和热的良导体、延展性好。四、化学性质1、与非金属反应（1）+O2：常温下，Al(Mg)在空气中于表面形成致密氧化膜，失去光泽，但防止了进一步氧化。注意：做单质反应实验时必须先除去氧化膜（砂纸打磨或盐酸浸洗再水洗）。在纯氧中燃烧，剧烈反应产生白烟。 4Al+3O2=2Al2O3（2Mg+O2=2MgO）（2）+Cl2反应方程式 (Mg+Cl2=MgCl2)，现象均为剧烈反应放热产生白色固体。（3）+S 2Al+3S=Al2S3 （Mg+S=MgS）（Al2S3因双水解而不能存在于水溶液只能用干法制取：Al2S3+6H2O= 2Al(OH)3+3H2S）2、与氧化物反应*铝热反应（1）概念铝与较 活泼金属的 化物加热或点燃引发的剧烈 热的氧化还原反应。（2）反应 Al+ Fe2O3= Al+ Fe3O4=（3）实验铝粉足量，氧化铁烘干，滤纸漏斗必须润湿，插引燃剂镁条，混氧化剂氯酸钾。（4）应用野外焊接，冶炼高熔点金属如钒V、镉Cr、锰Mn等。*铝与沸水反应但仍还不明显*镁与热水反应：Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2缓慢产生气体点燃爆鸣，加酚酞变浅红；*镁在二氧化碳中燃烧：2Mg+CO2=2MgO+C；*镁在空气中燃烧：主要2Mg+O2=2MgO、少量3Mg+N2=Mg3N23、与酸反应（1）+非氧化性酸如盐酸：Al+ （Mg+ ）；（2）+氧化性酸（注意钝化常温下铁铝与冷的浓硝酸浓硫酸镁不钝化）热的浓硝酸 ，稀硝酸 。4、与强碱反应如氢氧化钠溶液（镁不反应）方程式 ，离子方程式 。5、与盐溶液反应 Al+ CuSO4= （ Mg+ CuSO4= ）；Fe2+Al=Fe+Al3+ 3Fe3+Al(少量)=3Fe2+Al3+ Fe3+Al(足量)=Fe+Al3+（二）铝的化合物一、氧化铝（氧化镁）1、物理性质：均为 色固体、 溶于水、 熔点耐火材料（刚玉天然硬度第二，红宝石和蓝宝石亦为含有色金属氧化物杂质的氧化铝）。2、化学性质：两性氧化物（1）定义既能与强酸反应又能与强碱反应的氧化物。（2）反应以与盐酸和氢氧化钠反应为例，分别书写化学方程式和离子方程式： ， ； ， 。*氧化镁为碱性氧化物，只与酸反应：MgO+ H2SO4= MgSO4+ H2O3、用途：耐火材料和冶铝（ ）。4、制取：氢氧化铝加热分解 。*氢氧化镁加热分解 。二、氢氧化铝1、物理性质：均为 色固体、 溶于水2、化学性质：（1）热分解性 ，Mg(OH)2= MgO+ H2O；（2）两性氢氧化物（1）定义既能与 酸反应又能与 碱反应的氢氧化物。 电离方程式：AlO2-+H+H2O =Al(OH)3=Al3+3OH-（2）反应以与盐酸和氢氧化钠反应为例，分别书写化学方程式和离子方程式： ， ； ， 。 *氢氧化镁为难溶于水的中强碱，只与酸反应Mg(OH)2+ H2SO4= MgSO4+ 2H2O三、可溶性铝盐1、氯化铝（1）水解 性：离子方程式 ；*双水解氯化铝与碳酸氢钠溶液混合 Al3+3HCO3-= Al(OH)3+CO2 （泡沫灭火器原理）；氯化铝与偏铝酸钠溶液混合 Al3+3AlO2-+6H2O=4 Al(OH)3（2）与强碱反应加少量氢氧化钠溶液 （ ）；加过量氢氧化钠溶液 （ ）；逐加氢氧化钠溶液至过量 ；向一定量的氢氧化钠溶液逐加氯化铝溶液至过量 ；思考1：向氯化铝、氯化镁、氯化铵和盐酸的混合液中逐加氢氧化钠溶液至过量的有关离子反应及沉淀图像如何？思考2：向NaOH与Ba(OH)2的混合溶液中通CO2至过量的反应与现象 例练1：向200mL1mol/L的AlCl3溶液中加入150mLNaOH溶液得到7.8g沉淀，则所加NaOH溶液的物质的量浓度为 。例练2：5.1gMgAl合金全部溶于500mL2mol/L盐酸后，再加 mL 4mol/LNaOH溶液可使沉淀完全。例练3：amolAl溶于VL稀HNO3溶液时无固体剩余（假设反应过程只生成NO），当再加入bmolNaOH时沉淀最多，则c(HNO3)= 。（3）与弱碱反应向氯化铝溶液加入氨水（或通氨气）至过量：有关现象 ，原理应用可溶性铝盐加氨水制取氢氧化铝反应方程式 ；离子方程式 。*氯化镁硫酸镁（降压利便）（1）易水味苦，水解酸性：Mg2+2H2O=Mg(OH)2+2H+（海水晒盐后的海水称为苦卤）（2）溶液加足量氢氧化钠 ；（3）溶液加足量氨水 。2、明矾（1）化学式： （2）物理性质：无色晶体，易溶于水。（3）电离方程式： ，如何检验其离子？ （4）水解离子方程式： ，原理应用 。（5）与氢氧化钡溶液的反应：+少量氢氧化钡溶液 （ ）一定量明矾与氢氧化钡溶液反应铝离子恰好沉淀时，沉淀物质的量最大；+过量氢氧化钡溶液 （ ）一定量明矾与氢氧化钡溶液反应硫酸根离子恰好沉淀时，铝离子恰好转化为偏铝酸根，沉淀质量最大。3、偏铝酸钠NaAlO2或NaAl(OH)4（1） 色 水，水液 性（AlO2-+2H2O=Al(OH)3+OH-）。（2）与强酸反应：加少量盐酸现象 ，反应 ；加过量盐酸现象 ，反应 。逐加盐酸至过量现象 ；反应 、 。向一定量的盐酸中逐加偏铝酸钠至过量现象 ；反应 、 。思考：向偏铝酸钠和氢氧化钠的混合溶液中逐加盐酸至过量现象 ；有关沉淀图像变化涉及反应 、 、 。（3）与弱酸反应：通少量二氧化碳现象 ，反应 ；通过量二氧化碳现象 ，反应 。小结：Al3+= Al(OH)3= AlO2-3-4 铁及化合物（一）铁一、表中位置：第 周期、 族。二、原子结构：原子结构示意图+26 2 8 14 2，电子排布式为1s2,2s2,2p6,3s2,3p6,3d6,4s2三、物理性质：纯铁具有银白色金属光泽的固体，质软，延展性良好，传导性（导电、导热）好（密度 7.8g/cm3）。四、化学性质：较活泼的金属，常见价态+2、+3。1、与非金属单质反应（1）常温下在潮湿的空气中生锈（吸氧腐蚀）正极(+)： ，负极(-)： ；总反应式：2Fe+O2+2H2O=Fe(OH)2后续反应： ， Fe(OH)3Fe2O3XH2O+ H2O （未配平了解）（2）在纯氧中燃烧：现象 ，反应 ；（3）在氯气中燃烧： （2Fe +3Cl2 =2FeCl3，注意铁过量时产物仍为FeCl3，固体不写离子方程式，若加水才会归中生成FeCl2）；（4）与硫反应共热 Fe + S = FeS2、红热的铁与水蒸气共热： ； 3、与非氧化性酸如盐酸反应： ； 4、与氧化性酸反应（1）常温下铁和铝遇浓硫酸和浓硝酸 （强氧化性的缘故）。（2）向一定量的热的浓硫酸中加入铁至过量的有关现象及反应：现象 ， 反应 ； 2Fe+6H2SO4(浓)=(加热)=Fe2(SO4)3+3SO2+6H2OFe+Fe2(SO4)3=3FeSO4Fe+H2SO4=FeSO4 + H2（3）向一定量的热的浓硝酸中加入铁至过量的有关现象及反应：现象 ， 反应 ； Fe + 6HNO3(浓) =(加热)=Fe(NO3)3 + 3NO2+ 3H2O Fe + 4HNO3(稀) =Fe(NO3)3 + NO+ 2H2O Fe +2Fe(NO3)3 =3Fe(NO3)2* 过量的铁和稀硝酸反应 ： ；3Fe + 8HNO3(稀) = 3Fe(NO3)2 + 2NO+ 4H2O 5、与盐溶液反应（1）向氯化铁溶液加铁粉：现象 ，溶液质量 ；有关反应 （ ）；（2）将铁钉伸入硫酸铜溶液：现象 ，溶液质量 ；有关反应 （ ）；例习：向氯化铁和氯化铜混合溶液中加铁粉，充分反应后仍有固体存在，下列有关判断不正确的是（ ）A、加入KSCN溶液一定不变红色 B、溶液中一定含有Fe2+C、溶液中一定含Cu2+ D、剩余固体一定有Cu（二）铁的化合物一、铁的氧化物名称氧化亚铁三氧化二铁四氧化三铁化学式俗名*色态水溶性铁的价态类别加稀盐酸加稀硝酸加氢碘酸加热还原* 6FeO+O2=2Fe3O4 FeC2O4=FeO+CO+CO2* 3FeO+10HNO3=Fe(NO3)3+5H2O+NO Fe2O3+6HI=2FeI2+I2+3H2O二、铁的氢氧化物名称氢氧化亚铁氢氧化铁化学式色态水溶性稳定性（受热分解）*加稀盐酸加稀硝酸*加氢碘酸实验制取* 3Fe（OH）2+10HNO3=Fe（NO3）3+8H2O+NO 2Fe（OH）3+6HI=FeI2+I2+6H2O* 氢氧化亚铁的制取实验：1、将刚煮沸冷却的氢氧化钠溶液用胶头滴管伸入新制硫酸亚铁溶液中（液面覆一层汽油或苯更好）；2、压液反应左具支试管加铁和稀硫酸，右试管盛氢氧化钠溶液，先打开支管上的止水夹反应一会儿，目的是 ；然后关闭止水夹，现象是 。有关反应方程式为 。3、铁与石墨做电极电解氯化钠、硫酸钠或氢氧化钠溶液。（1）铁连电源的 极；（2）所用溶液先煮沸一段时间后冷却并于液面加一层苯或汽油再进行电解反应，其目的是 ，（3）电极反应式为（ ）： ，（ ）： ；（4）电解反应方程式 ；（5）用氢氧化钠和硫酸钠或氯化钠溶液进行电解制取氢氧化亚铁现象有何细微的不同之处是 ；待生成一定量的白色沉淀后将电极反接在进行电解，其现象为 。三、铁盐和亚铁盐1、Fe3+（1）可溶性铁盐 色或棕黄色，水解 性，可做净水剂：（ ）；Fe3+3H2O= Fe(OH)3(胶体)+3H+；（2）具有较强的氧化性，可氧化大多金属、S2-(H2S)、I-(HI)、SO32-(H2SO3H2O+SO2)等。 使淀粉-KI溶液变 ，离子反应 ；2Fe3+2 I-=2Fe2+I2； 如何除去FeCl2中的FeCl3？ ； 将硫化氢气体通入氯化铁溶液至足量有何变化？ ；（氧化还原弱酸制强酸）若逐加和硫化钠溶液至过量呢？ 。2FeCl3+ H2S=2FeCl2+2HCl+S （3）鉴定验证 浅黄色或棕黄色溶液，加氢氧化钠溶液，直接生成 色沉淀； 加KSCN（或NH4SCN）溶液，变 色； 加苯酚溶液显 色。2、Fe2+（1）可溶性亚铁盐溶液为 色，水解 性；（2）既有氧化性又有还原性，可被镁铝锌等还原置换，更易被Cl2、O2、H2O2(H+)、HNO3、MnO4-(H+)等氧化剂氧化。 如何除去FeCl3中的FeCl2？ 。2Fe2+ Cl2=2Fe3+ Fe2+与NO3-或MnO4-在酸性溶液中因发生氧化还原反应不能而大量共存 。3Fe2+ NO3-+4H+=3Fe3+2H2O+NO 2Fe2+ H2O2+2H+=2Fe3+2 H2O（3）鉴定验证 浅绿色溶液，加氢氧化钠溶液，先生成 色沉淀继而变成 色最后变成 色； 先加 溶液，无变化；再加 （或通 ）溶液变 色。3-5 铜及化合物（一）铜一、表中位置：第四周期、IB族。二、原子结构：原子结构示意图+29 2-8-18-1，电子排布式1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1三、物理性质：紫红色具有金属光泽的固体金属，稍硬耐磨、有很好的延展性，电和热的良导体。四、化学性质：1、与非金属反应（1）在干燥空气中稳定，在潮湿空气中生成铜绿（碱式碳酸铜）2Cu+O2+H2O+CO2=Cu2(OH)2CO3 铜绿加热： 。 （2）于空气或氧气中加热 2Cu+O2=2CuO （4Cu+O2=2Cu2O） （3）光亮的铜丝烧至红热置于氯气中燃烧 Cu+Cl2=点燃=CuCl2（4）与硫粉共热 2Cu+S=加热= Cu2S2、与氧化性酸反应 与浓硫酸共热 ； 与浓硝酸反应 （ ）； 与稀硝酸反应 （ ）； Cu+2H2SO4(浓)=加热=CuSO4+SO2+2H2O Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O （Cu+4H+2NO3-=Cu2+2NO2+2H2O ） 3Cu+8HNO3(稀)=3 Cu(NO3)2+2NO+4H2O （3Cu+8H+2NO3-=3 Cu2+2NO+4H2O） *了解：2Cu+2H2SO4(稀)+O2=2CuSO4+2H2O 2Cu+4HCl+O2=2CuCl2+2H2O 3、与某些盐溶液反应（1）用氯化铁溶液腐蚀雕刻铜质印刷线路板： ；Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2 （2）将铜丝伸入硝酸银溶液的变化： 。Cu+2AgNO3= Cu(NO3)2+2Ag（二）铜的化合物一、氧化铜1、 色固体， 溶于水的 性氧化物；2、能溶于酸 CuO+H2SO4=CuSO4+H2O3、加热条件下可被C、CO、H2或Al还原：回顾实验：氢气还原氧化铜的先通氢后点灯，反应固体黑变红，结束撤灯再撤氢。CuO+H2=加热=Cu+ H2O4、了解4CuO=高温=Cu2O+O2 二、氢氧化铜1、 色固体， 溶于水的弱碱。2、能溶于酸 Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O3、受热分解 Cu(OH)2=加热=CuO+H2O 三、铜盐1、无水硫酸铜（硫酸铜粉末）白色粉末，五水硫酸铜（硫酸铜晶体、蓝矾、胆矾）蓝色晶体。*水蒸气的检验： ； CuSO4+ 5H2O= CuSO45H2O* 硫酸铜晶体的脱水风化 CuSO45H2O= CuSO4+ 5H2O 硫酸铜晶体加浓硫酸的现象 ； 回顾实验：硫酸铜晶体结晶水的测定。了解：强热分解（CuSO4=加热=CuO+SO3 或2CuSO4=加热=2CuO+2SO2+O2）2、易溶于水的铜盐溶液 色，水解显 性。 加强碱氢氧化钠溶液 Cu2+ + 2OH- =Cu(OH)2 逐加氨水至过量先形成蓝色沉淀后溶解Cu2+2NH3H2OCu(OH)22NH4+ Cu(OH)2+4NH3H2O=Cu(NH3)42+ +2OH-+ 4H2O 通硫化氢气体或加氢硫酸 Cu2+H2S=CuS+2H+ （三）银及化合物一、银1、电子排布式：2、光亮的 色重金属，密度大，质软，电和热的 导体。3、与氧化性酸如稀硝酸反应： 。 3Ag+4HNO3(稀)=3AgNO3+2H2O+NO二、氧化银白色固体，与酸反应。三、氢氧化银白色固体，易分解为氧化银和水。溶于硝酸（中和）和氨水（络合）。四、易水银盐硝酸银1、重金属盐， 毒， 感光性；2、可被大多数金属置换；3、与可溶性碱或卤化物（氟化物除外）、硫化物生成沉淀。 Ag+Cl-= AgCl 银氨溶液的配制硝酸银溶液逐加稀氨水至生成沉淀恰好溶解，现用现配，防止形成易爆物。Ag+NH3H2O=AgOH+NH4+ AgOH+ 2NH3H2O=Ag(NH3)2+OH-+2H2O五、卤化银1、溶解性依次变小、颜色依次加深、感光性依次增强：特殊AgF无色易水，无感光性，受热不分解；AgCl（白色） AgBr（浅黄色感光胶片变色镜） AgI（黄色人工降雨） Ag2S（黑色）2、难溶性卤化银不溶于水也不溶于酸，但能溶于氨水。3、感光性药品用 色瓶，阴冷处避光保存。