高二化学金属及其化合物.ppt

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1、金属及其化合物,复习课件,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、Fe(OH)3、Al(OH)3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,常温下，单质都是固体，汞(Hg)除外；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,不同金属熔沸点，硬度差别较大；,良好的导电性，分析原因：

2、,金属中存在着大量的可自由移动的电子。,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。,良好的延展性。,金,铂,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：Fe Cr Mn,有色金属：除以上三种金属以外,按密度：,轻金属：4.5g/cm3 Na Mg,重金属：4.5g/cm3 Zn Cu,按含量,常见金属：Fe Mg Al,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

3、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,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

4、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,成盐氧化物,不成盐氧化物,特殊氧化物,如：CuO、MgO、Na2O Al2O3、Fe2O3、FeO 等,如：CO、CO2、NO2 SO3、Cl2O7、N2O5 等,如：SO2、CO2、Cl2O7 等,如：Na2O、MgO、CuO 等,如：Al2O3、ZnO等,如：S

5、O2、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,Na2O+H2O=2NaOH,Na2O+2HCl=2NaCl+H2O,CaO+H2O=Ca(OH)2,CaO+2HCl=CaCl2+H2O,无,无,MgO+2HCl=MgCl2+H2O,Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,CuO+2HCl=CuCl2+H2O,Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O,Al2O3+2

6、NaOH=2NaAlO2+H2O,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 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2 2.与二氧化碳的反应 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,3、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

7、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,Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O 4、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：,Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O,Al2O3+6H+=2Al3+3H2O,2）金属氢氧化物,1.铁的氢氧化物：Fe(OH)2、Fe(OH)3,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,1）制备：FeCl3+3NaOH=

8、3NaCl+Fe(OH)3(红褐色)FeSO4+2NaOH=Na2SO4+Fe(OH)2（白色）Fe3+3OH-=Fe(OH)3 Fe2+2OH-=Fe(OH)2,怎样改进实验？,2）氢氧化物的性质,HCl+NaOH=NaCl+H2O,2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O,2HCl+Cu(OH)2=CuCl2+2H2O,2HCl+Fe(OH)2=FeCl2+2H2O,3HCl+Fe(OH)3=FeCl3+3H2O,2.氢氧化铝,Al2(SO4)3+6NH3H2O=2Al(OH)3+3(NH4)2SO4 Al3+3NH3H2O=Al(OH)3+3NH4+,制备Al(OH)3时为什么不用

9、NaOH等强碱溶液，而用氨水？,（1）Al(OH)3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）Al(OH)3既能溶于酸又能溶于强碱溶液 Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,两性氢氧化物 Al(OH)3、Zn(OH)2 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 2Al(OH)3=Al2O3+3H2O,在金属活动顺序表中，只有K

10、、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,2NaHCO3=Na

11、2CO3+H2O+CO2,（2）Na2CO3和NaHCO3的热稳定性,实验探究,CaCO3+H2O+CO2=Ca(HCO3)2,Ca(OH)2+CO2=CaCO3+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,2 NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2,易溶于水,不稳定，受热易分解,Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2CO32-+2H+=H2O+CO2,NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2（快）HCO3-+H+=H2O+CO2,Na2CO3+C

12、a(OH)2=CaCO3+2NaOHNa2CO3+NaOH不反应,2NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3+Na2CO3+2 H2O,NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O,Na2CO3+CaCl2=CaCO3+2NaCl,Na2CO3+BaCl2=BaCO3+2NaCl,不反应,Na2CO3,NaHCO3,CO2+H2O或少量H+,固（）、溶液（加NaOH）,2.硫酸铝钾：KAl(SO4)2,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KAl(SO4)2、(NH4)2Fe(SO4)2等,电离方程式为：KAl(SO4)2=K+Al3+2SO42-(NH4)2Fe(SO4)

13、2=2NH4+Fe2+2SO42-,十二水合硫酸铝钾:KAl(SO4)212H2O俗名叫明矾，是一种无色晶体，可溶于水，并与水反应生成Al(OH)3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：Fe3+SCN-=Fe(SCN)2+(血红色)或 Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3(血红色)或 Fe3+6SCN-=Fe(SCN)63-(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,

14、反应的离子方程式：2Fe3+Fe=3Fe2+2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-Fe3+SCN-=Fe(SCN)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Fe2+2OH-=Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,现象：红褐色沉淀Fe3+3OH-=Fe(OH)3,现象：不变红色，若再通Cl2则变血红色 2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3,现象：变血红色 Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3,Fe,Fe2+,Fe3+,1,2,3,4,5,6,弱氧化

15、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.Fe Fe2+,弱氧化剂：H+、Cu2+、S、I2、Fe3+等,Fe+2H+=Fe2+H2,Fe+Cu2+=Fe2+Cu,Fe+S=FeS,Fe+I2=FeI2,Fe+2Fe3+=3Fe2+,2.Fe Fe3+,强氧化剂：Cl2、Br2、KMnO4、HNO3等,2Fe+3Cl2=2FeCl3,2Fe+3Br2=2FeBr3,Fe+4HNO3(稀)=Fe(NO3)3+NO+2H2O2Fe+6H2SO4(

16、浓)=Fe2(SO4)3+3SO2+6H2O5Fe+3MnO4-+24H+=5Fe3+3Mn2+12H2O,3.Fe2+Fe3+,Cl2、Br2、KMnO4、HNO3、O2等,2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-2Fe2+Br2=2Fe3+2Br-5Fe2+MnO4-+8H+=5Fe3+Mn2+4H2O 3Fe2+4H+NO3-=Fe3+NO+2H2O,4.Fe3+Fe2+,Zn、Fe、Cu、H2S、HI、SO2,2Fe3+Zn（不足）=2Fe2+Zn2+2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+2Fe3+H2S=2Fe2+2H+S2Fe3+2HI=2Fe2+2H+I22Fe3+SO2+2H2O=2F

17、e2+4H+SO42-,5.Fe2+Fe,Zn、H2、Al、C、CO等,Fe2+Zn=Fe+Zn2+FeO+H2=Fe+H2O3FeO+2Al=3Fe+Al2O3 2 FeO+C=Fe+CO2,高温,高温,高温,6.Fe3+Fe,Zn、CO、Al等,2Fe3+3Zn(过量)=2Fe+3Zn2+Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3,高温,高温,2.铝及其重要化合物之间的转化,NaAlO2 Al(OH)3 AlCl3,KAl(SO4)2,Al2O3,Al,H+AlO2-+H2O Al(OH)3 Al3+3OH-,3.镁及其重要化合物之间的转化,Mg MgO

18、MgSO4 Mg(OH)2,四、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：,、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

19、钨 镍 钼 钴 硅 等合金元素,2%4.3%,0.03%2%,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。,2、铜合金：,铜合金,黄铜：,青铜：,白铜：,含Cu Zn耐腐蚀，耐磨，可塑性强，硬度较小。,含Cu Sn Pb等硬而脆，强度大,含Ni Zn（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

20、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FeSCuSFeCl2Al2S3Fe3O4、Fe2O3、例2.mg铁屑与含有ng硝酸的硝酸溶液恰好完全反应，若m：n=1：3，则起氧化剂作用的硝酸的质量是（）A：m B：3/4m C：1/2n D：1/4n例3.向一定量的FeO、Fe、Fe3O4的混合物中加入100mL 1mol/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K

21、SCN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.11.2g B.5.6g C.2.8g D、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Fe(OH)2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Fe(OH)2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

22、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,Mn+e=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：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2HgO=2Hg+O2 2Ag2O=4Ag+O2,热还原法：对于多数金属

23、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MgO+C=Mg+CO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2NaCl=2Na+Cl2,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。,工业上生产金属钾主要运用上表所列哪些

24、物理常数，简答理由。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：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。应用化学平衡移动的原理。,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

25、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

26、，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 AMg BCa CSr DBa 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AAl BMg CFe DZn平均摩尔质量法例3.将钠、镁、铝各0.3mo

27、l 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A1:2:3 B6:3:2 C3:1:1 D1:1:1,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A2g B4gC8gD10g极限法,BC,例6.(02广东）向300mL KOH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2.2

28、4L（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？,(1)K2CO3KOH K2CO3 K2CO3KHCO3 KHCO3(2)由：CO22KOHK2CO3H2O CO2KOHKHCO3 22.4L(标态)1.00mol即138g 22.4L(标态)1.00mol即100g 2.24L(标态)0.100mol即13.8g 2.24L(标态)0.100mol即10.0g 13.8g11.9g10.0g 得到的白色固体是 K2CO3和KHCO3的混合物。设白色固体中 K2CO3 x mol，KHCO

29、3 y mol，即CO22KOHK2CO3H2O CO2KOHKHCO3 x mol 2x mol x mol y mol y mol y mol x mol y mol2.24L/22.4molL10.100 mol（CO2）138gmol1 x mol 100 gmol1 y mol11.9g（白色固体）解此方程组，得 x0.0500mol（K2CO3）y0.0500mol（KHCO3）白色固体中，K2CO3 质量为 138gmol1 0.0500mol6.90gKHCO3质量为 100 gmol1 0.0500mol5.00g消耗 KOH 物质的量为 2x moly mol20.0500mol0.0500mol0.150mol所用 KOH 溶液物质的量浓度为0.150mol/0.300L 0.500 molL1,电影 电视剧 在线观看 在线观看 电影 电视剧,