第三章金属及其化合物

辉沸石NaCa2Al5Si13O36•14H2O 萤石 CaF2 钙铀云母 Ca(UO2)2(PO4)2•12H2O 菱镁矿MgCO3 菱镁矿MgCO3

黄铁矿 FeS2 翠铜矿CuSiO3.6H2O 黄铁矿 FeS2 辰砂 HgS 钒铅矿Pb2Pb3(VO4)3Cl 金矿 Au 方铅矿 PbS

辉沸石 NaCa2Al5Si13O36•14H2O 萤 石 CaF2 一些矿石的主要成分 菱镁矿 MgCO3 异形矿 Zn4（Si2O7）(OH)2 • H2O 黄铁矿 FeS2 钒铅矿 Pb2Pb3(VO4)3Cl 翠铜矿 CuSiO3 • 6H2O 辰 砂 HgS 银 矿 Ag 金 矿 Au

大多数金属元素在自然界都是以化合态形式存在的，说明大多数金属的化学性质比较活泼,而性质又由什么决定的呢? 结构 性质 用途及存在方式等 今天我们将来进一步具体的学习有关金属的化学性质。

第三章 金属及其化合物 第一节、金属的化学性质

金属元素的原子最外层电子数少于4个 电子,在反应中易失去,故化学性质活泼. 思考： 1.自然界中,绝大多数金属元素以化合态 形式存在,为什么? 金属元素的原子最外层电子数少于4个 电子,在反应中易失去,故化学性质活泼.

２.钠、铝、铁、铜等金属是我们常见的金属,它们的性质一样吗? ３.根据初中化学知识填写下表: 举例 反应的化学方程式 金属与氧气的反应 金属与酸的反应 金属与盐的反应 Fe、Mg、Cu Fe与盐酸 Fe与硫酸铜

1、金属与氧气反应 1、3Fe+2O2=======Fe3O4 2、2Cu+O2===2CuO 金属的通性 点燃 2、2Cu+O2===2CuO 金属的通性 3、2Mg+O2 ==== 2Mg O 点燃 2、金属与酸反应 4、Fe+2HCl===FeCl2+H2↑ 3、金属与盐反应 5、Fe+CuSO4===Cu+FeSO4

想一想:是不是所有金属都具备这些性质? 或者还有没有其他不同的性质呢? 有相似性质的金属其反应条件、反 应现象等也会一样吗?

一、金属与氧气的反应 1、金属钠与氧气的反应

【探究实验一】常温下钠和氧气的反应 观察重点：煤油中的钠的颜色 钠切开后断面的颜色 露置后断面的颜色变化 (1)钠的物理性质 银白色固体;质软;有良好的导电导热性等

(2)常温下： 4Na+O2==2Na2O（白色固体） 注意：金属钠放在空气中易被氧化，故必 须保存在煤油中。 化合价升高,失去电子,被氧化,发生氧化反应 0 0 +1 -2 化合价降低,得到电子,被还原,发生还原反应 注意：金属钠放在空气中易被氧化，故必 须保存在煤油中。

【探究实验二】加热时钠和氧气的反应 观察重点： 钠受热过程中的变化。 现象：生成浅黄色固体。 -1 (3)加热条件下：2Na+O2==Na2O2 （浅黄色固体）

过氧化钠的特殊用途

过氧化钠（Na2O2）的特殊用途： 潜水艇供氧剂 2Na2O2 +2H2O==4NaOH+O2 ↑ -1 -2 0 2Na2O2 +2H2O==4NaOH+O2 ↑ 2Na2O2 +2CO2==2Na2CO3+O2 -1 -2 0 Na2O +H2O==2NaOH 思考:如何检测含少量Na2O的Na2O2样品中的 Na2O2质量分数?

[思考] 1.为什么呼吸面具和潜艇中要用到Na2O2 ? 2.根据Na2O2性质,想一想Na2O2应如何保存? 2Na2O2 +2CO2==2Na2CO3+O2 2.根据Na2O2性质,想一想Na2O2应如何保存? 3.把Na2O2投入到CuSO4溶液中,会观察到哪些 现象? 为什么? 2Na2O2 +2H2O==4NaOH+O2 ↑ CuSO4+2NaOH==Cu（OH）2↓+Na2SO4 4.把Na2O2投入到 NaHCO3 溶液中呢？ 2Na2O2 +2H2O==4NaOH+O2 ↑ NaHCO3 +NaOH==H2O+Na2CO3

想一想：反应条件不同反应物的量不同 产物不同的例子还能举两例吗？ Fe2O3 Fe3O4 Fe CO CO2 C 小结：钠的化学性质很活泼，与空气中的氧 气在不同的条件下生成不同的氧化物。 想一想：反应条件不同反应物的量不同 　　　　产物不同的例子还能举两例吗？ Fe2O3 Fe3O4 Fe CO CO2 C

初中我们学过铝在氧气中的燃烧，若铝在空气中加热，又有什么现象呢？ 2、铝与氧气的反应 4Al+3O2===2Al2O3 点燃 纯氧中： 空气中：

分析：铝表面的致密氧化膜包在铝的 外面. 实验：用坩埚钳夹住一块铝片在酒精灯 上加热至熔化，轻轻晃动。 现象：逐渐熔化，失去光泽。但不滴落。 物质 铝 氧化铝 熔点 660℃ 2050℃ 分析：铝表面的致密氧化膜包在铝的 外面.

【探究实验三】加热打磨后的铝片 观察重点：打磨后的铝箔受热熔化后 是否会滴落？ 分析：打磨后的铝箔表面又很快形成致 现象： 熔化的铝仍不滴落。 分析：打磨后的铝箔表面又很快形成致 密的氧化膜,阻止了铝的燃烧.

小结: KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAg Pt Au 铝易被氧化,使铝表面形成致密的氧化膜. 日用铝制品可以较长时间使用. 失电子能力由强到弱,金属的活泼性由强到弱. KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAg Pt Au 加热 被氧化 加热 不被氧化 常温下 易被氧化 常温下 缓慢被氧化

练习： 1.切取一块金属钠，断面呈 色。在空气中放置片刻，断面变 ，主要生成了 ；继续放置，又慢慢变成了白色固体，该白色固体是 ；它在潮湿的空气中转变成粘稠物，这是发生了 现象；长时间后，该粘稠物中出现晶状物质，其成分为 ；最终成为白色粉末，这是生成了 。 银白 暗 Na2O NaOH 潮解 Na2CO3·10H2O Na2CO3

D 2.在空气中长期放置少量的金属钠，最终产物是 （ ） A．Na2O B．Na2O2 C．NaOH D．Na2CO3 （ ） A．Na2O B．Na2O2 C．NaOH D．Na2CO3 3.下列金属能在空气中形成致密的氧化物保护层 的是( ) A.铁 B. 铝 C.镁 D. 钠 D B.C

4.下列各组中的两物质相互反应时,若改变反应条件或 改变反映物用量比,生成物不改变的是( ) A.Na和O2 B.Na2O2与H2O C.Na2O2和CO2 D.木炭和O2 5.2.3g金属钠在干燥空气中被氧化后得到3.5g固体,由此可判断其氧化产物是( ) A.只有Na2O B.只有Na2O2 C. Na2O和Na2O2 D.无法确定 B.C C

二金属与水的反应 1、钠与水的反应…….. 演示实验［3—3］ ρ（钠）＜ρ（水） 现象： 浮： 钠的熔点低，而且反应放热 熔： 游： 响： 红： 钠的熔点低，而且反应放热 说明有气体生成，推动钠的小球迅速游动。 说明有气体生成 说明有碱性物质生成。

思考 1.根据元素守恒及酚酞变红分析生成的碱性物质是什么？ 是NaOH 2.根据化合价的升降判断生成的气体是什么？ 如何检验该气体？ 2Na + 2H2O == 2NaOH + H2↑ 3.分析电子转移情况，判断氧化剂、还原剂。 0 +1 +1 0 2Na + 2H2O == 2NaOH + H2↑

4.为什么钠保存在煤油中？ 钠易与水、O2 反应，密度比煤油大，不与煤油反应,沉在煤油的底部,煤油起到隔绝空气的作用。 想一想：若把金属钠放在一杯盛有水和煤油的 混合物中，可能会出现什么现象？为什 么？

现象：钠浮、熔、游、响，有蓝色絮状沉淀。 没有铜析出。 ［思考题］5.钠与硫酸铜溶液反应，能否置换出 铜？ ［实验］钠与硫酸铜溶液反应，观察现象。 写出有关方程式 现象：钠浮、熔、游、响，有蓝色絮状沉淀。 没有铜析出。

钠与CuSO4溶液的反应 2Na + 2H2O == 2NaOH + H2↑ CuSO4+2NaOH==Cu（OH）2↓+Na2SO4 总：2Na + 2H2O+ CuSO4 == Cu（OH）2↓+Na2SO4+ H2↑

［思考］钠与酸反应，是先和水反应还 是先和酸反应呢? 钠和酸反应时是先和酸反应,有剩余再和水反应.

思考: 铁和铝在热水中是否发生反应? 你从那些生活常识中知道的? 不反应 3Fe+4H2O(g)===Fe3O4+4H2(g)

注意: 极活泼的金属能与冷水反应的如钾钙钠； 较活泼的金属可以与热水或水蒸气发生反应. 具体规律如下:

金属与水反应的规律 （1）K、Ca、Na等金属和冷水作用，生成可溶性 碱和H2。2Na + 2H2O == 2NaOH + H2↑ （2）Mg和冷水反应缓慢，与沸水迅速反应，Al 与冷水很难反应，与沸水能反应，生成不溶 性碱和氢气。 Mg + 2H2O == Mg(OH)2 + H2 ↑ （3） Zn、Fe、Sn、Pb和高温水蒸气反应，生成 不溶性氧化物和H2。 3Fe + 4H2O(g) ==Fe3O4 + 4H2 Zn + H2O(g) ==ZnO + H2 （4）Cu、Hg、Ag、Pt、Au不与水反应。

2.金属钠与下列个溶液反应,既有沉淀生成,又有气体产生的是( ) A.氯化钡溶液 B.硫酸钾溶液 C.氯化铁溶液 D.硝酸钾溶液 C 练一练 1． (2005•广东化学)将钠、镁、铝各0.3mol 分别放入100mL 1 mol/L 的盐酸中，同温同压下产生的气体体积比是( ) A．1:2:3 B．6:3:2 C．3:1:1 D．1:1:1 C 2.金属钠与下列个溶液反应,既有沉淀生成,又有气体产生的是( ) A.氯化钡溶液 B.硫酸钾溶液 C.氯化铁溶液 D.硝酸钾溶液 C

C 3.在各为500mL的两种不同质量分数的盐酸中分别加 入2.3g钠,完全反应后产生的气体( ) A.一样多 A B.在质量分数大的酸中放出气体多 C.在质量分数小的酸中放出气体多 D.无法比较 4.将2.3g钠放入100g水中,生成溶液中溶质的质量分数 是( ) A.等于2.3％ B.等于4％ C. 2.3％与 4％ D.大于4％ A C

5.某固体物质只含有Na和O两种元素，它放在足量的水中产生两种气体，这两种气体又可以在一定条件下相互反应生成水。则原固体物质的组成是…………（ ） A．Na2O2与Na2O B．Na和NaOH C．Na2O2和Na D．Na和Na2O C

6.当金属钠着火时,应选用的灭火剂是( ) A.水 B.泡沫灭火器 C.沙土 D.煤油 C

B.若盐酸过量,则盛钠的一端下沉 A .C C.若盐酸不足,则盛镁的一端下沉 7.托盘天平的两盘中各放一只盛有等溶质的质量分数等质量的稀盐酸的烧杯,此时天平平衡.若分别在烧杯中放入2.3g钠和2.4g镁,待反应完全后,天平两盘( ) A.若盐酸过量,则天平平衡 B.若盐酸过量,则盛钠的一端下沉 C.若盐酸不足,则盛镁的一端下沉 D.不能确定 A .C

三.铝与强碱的反应 实验:铝与盐酸的反应 铝与氢氧化钠溶液的反应. 现象:铝逐渐减少且有气泡产生,将点燃的 木条放在试管口,可观察到蓝色火焰 结论:2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 ↑

铝既可以与酸反应,又可以与氢氧化钠反应,说明铝既有金属性又有非金属性. 小结: 铝既可以与酸反应,又可以与氢氧化钠反应,说明铝既有金属性又有非金属性. 铝能跟强碱溶液反应 铝与酸反应生成铝盐（以Al3+存在） 铝与碱反应生成偏铝酸盐（以AlO2-存在） 思考: 1.铝制器具为何不能蒸煮或长时间盛放酸性,碱性或咸的食物?

2.将一只铝制的易拉罐内充满CO2,然后向罐内注入足 量的NaOH 溶液,立即用胶布密封罐口,经过一段时间 后,罐壁凹而瘪,又经过一段时间后,瘪了的罐壁又重新 鼓起来. 罐壁凹而瘪的原因是 反应的离子方程式是 罐壁又重新鼓起来的原因是 CO2与NaOH 溶液反应,使罐内气压减小 CO2+2 OH- =CO32- + H2O 罐内的铝与NaOH 溶液反应生成氢气,使罐内气压增大 2Al+2OH- +2H2O=2AlO2-+3H2↑

3.取两份等质量的铝粉,分别与足量的盐酸.浓氢氧化钠溶液反应,在相同状态下产生的气体体积之比是( ) A.1:1 B. 1:2 C. 1:3 D. 3:2 A

4.两份铝屑,第一份与足量盐酸反应,第二份与足量氢氧化钠溶液反应,产生氢气的体积比为1:2,则第一份铝屑第二份铝屑的质量比为( ) A.1:1 B.1:2 C.1:3 D.2:1 B

5.用铝箔包好0.1mol金属钠,用针扎出一些小孔,放入水中,完全反应后,用排水法收集产生的气体,则收集到的气体为(标准状况) ( ) A.O2与H2的混合气体 B.1.12LH2 C.大于1.12L的H2 D.小于1.12L的气体 C

6.为了除去铁粉中少量的铝粉 ,可选取下列溶液中的( ) A.浓盐酸 B.浓硝酸 C.浓硫酸 D.浓氢氧化钠溶液

小结： 金 属 的 化 学 性 质 1、金属与氧气反应。 2、金属与水反应。 3、金属与酸反应 氢前反应，氢后不反应；钠先与酸反应，剩余再与水反应。 4、金属与盐溶液反应 钠先与水反应，产物再与盐反应。 5、铝与强碱溶液反应。

1、3Fe+2O2=======Fe3O4 2、2Cu+O2===2CuO 3、2Mg+O2 ==== 2Mg O 点燃 2、2Cu+O2===2CuO 3、2Mg+O2 ==== 2Mg O 点燃 4、4Na+O2==2Na2O 5、2Na+O2==Na2O2 （浅黄色固体） 6、4Al+3O2===2Al2O3 点燃

8、3Fe+4H2O(g)===Fe3O4+4H2(g) 7、 2Na + 2H2O == 2NaOH + H2↑ 8、3Fe+4H2O(g)===Fe3O4+4H2(g) 2Na2O2 +2H2O==4NaOH+O2 ↑ 2Na2O2 +2CO2==2Na2CO3+O2

9、2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ 10、2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 ↑ 规律：在以上反应中，金属元素的化合价 都发生了变化，都从0价升为正价， 被氧化。表现了较强的还原性。故 在自然界中多以化合态存在，只有极 少数不活泼的金属如金等游离态存在。

四、物质的量在化学方程式计算中的运用 例：把6.5gZn放入足量盐酸中，锌完全反应，计算（1） 6.5gZn的物质的量 （2）参加反应的HCl的物质的量 （3）生成H2的体积 解（1）n（Zn）= m（Zn） M（Zn） = 6.5g 65g mol =0.1mol （2）Zn+ 2HCl= ZnCl2+ H2↑ 1 2 0. 1mol n（HCl） n（HCl）=0.2mol

（3）Zn+ 2HCl= ZnCl2+ H2↑ 1 mol 22.4L 0.1mol V（H2） V（H2）=2.24L 答：