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2020-10-201200
高中化学必修一知识点(第三章)
第三章金属及其化合物
第一节金属的化学性质
1.金属的物理通性有哪些?
(1)金属在常温下的状态
除汞是液体外,其他在常温下是固体。
(2)金属的颜色、光泽
绝大多数金属都是银白色,具有金属光泽,少数金属是特殊颜色如铜是紫红色,金是金黄色。
(3)良好的导电、导热性。
(4)延展性
延性:拉成细丝的性质。展性:压成薄片的性质。
2.化学通性有哪些?
(1)化合态金属元素只有正化合价
(2)金属单质易失电子,表现还原性
(3)易与氧气反应,得到氧化物
(4)活动性排在氢前的金属元素与酸反应得到盐和氢气
(5)与盐反应,置换出活动性弱的金属单质
3.金属钠的性质有哪些?
(1)物理性质有哪些?
钠银白色、质软、熔点低、密度比水的小但比煤油的大。★
(2)化学性质有哪些?
①很活泼,常温下:4Na + O2=2Na2O★(新切开的钠放在空气中容易变暗)
②加热条件下:2Na+O2Na2O2
★(先熔化成小球,后燃烧产生黄色火焰,生成淡黄色固体Na2O2。)
钠在空气中的变化过程:Na―→Na2O―→NaOH―→Na2CO3·10H2O(结晶)―→Na2CO3(风化),最终得到是一种白色粉末。一小块钠置露在空气中的现象:银白色的钠很快变暗(生成Na2O),跟着变成白色固体(NaOH),然后在固体表面出现小液滴(NaOH易潮解),最终变成白色粉未(最终产物是Na2CO3)。
③钠与水的反应与H2O反应
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑★离子方程式:2Na++2H2O=2Na++2OH-+H2↑(注意配平)
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。“浮——钠密度比水小;游——生成氢气;响——反应剧烈;熔——钠熔点低;红——生成的NaOH遇酚酞变红”。
知识拓展:
a:将钠放入硫酸铜溶液中,能否置换出铜单质?
不能,2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4
实验现象:钠熔成小球,在液面上四处游动,有蓝色沉淀生成,有气泡放出
K、Ca、Na三种单质与盐溶液反应时,先与水反应生成相应的碱,碱再和盐溶液反应
b:将钠放入盐酸中,钠将先和H2O反应,还是先和HCl反应?
2Na+2HCl=2NaCl+H2↑
钠与酸反应时,如酸过量则钠只与酸反应,如酸不足量则钠先与酸反应再与水反应。
一般规律:
钠与酸溶液反应时,钠直接与溶液中的酸反应,但当钠与其它溶液反应时,一般是钠先与水反应生成氢氧化钠和氢气,然后再看生成的氢氧化钠是否与原溶液中的溶质反应!
(3)钠的保存方法是什么?
①钠必须保存在隔绝空气环境中,实验室将钠保存在煤油或石蜡中。
②钠着火的处理?用干燥的砂土扑灭
3、钠的存在:以化合态存在。
4、钠的保存:保存在煤油或石蜡中。
5、工业制钠:电解熔融的NaCl:2NaCl(熔融) 2Na+ Cl2↑★
6、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。
4.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。
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。
(Fe形成的氧化膜疏松,不能保护内层金属。Mg和Al形成的氧化膜致密,能保护内层金属不被继续氧化。)
加热铝箔的现象和解释是什么?
现象:铝箔熔化,表面失去光泽,熔化的铝并不滴落。
现象解释:(因为铝表面有一层氧化膜保护了铝。即使打磨过的铝箔,在空气中也会很快生成新的氧化膜。铝与空气形成了一层致密的氧化膜,阻止内层金属继续与氧气发生反应。)
同时也容易与Cl2、S等非金属单质反应。
② 铝的两性体现在哪里?
①铝与稀盐酸的反应
化学方程式为:2Al + 6HCl == 2AlCl3+ 3H2↑
离子方程式为:2Al + 6H+== 2Al3++ 3H2↑
(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。(2Al+6H+=2Al3++3H2↑))
③②铝与氢氧化钠溶液的反应
化学方程式为:2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑
离子方程式为:2Al+2OH- +2H2O==2AlO2-+3H2↑
反应可以看成两步进行:
第一步:2Al + 6H2O == 2Al(OH)3↓ + 3H2↑
第二步:Al(OH)3+ NaOH = NaAlO2+2H2O
所以在这个反应中Al做还原剂,H2O水做氧化剂。
铝既能与强酸反应,又能与强碱反应,是两性金属。
与强碱溶液反应:2Al + 2NaOH + 2H2O ==2NaAlO2+ 3H2↑
(2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑)
铝既能与强酸反应,又能与强碱反应,是两性金属。
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:(了解就行)
铝与某些金属氧化物的反应(如V、Cr、Mn、Fe的氧化物)叫做铝热反应
2Al + Fe2O3Al2O3+ 2Fe。Al 和 Fe2O3的混合物叫做铝热剂。利用铝热反应焊接钢轨。
5.物质的量在化学方程式计算中的应用规律和步骤是什么?
(1)化学计量数之比等于物质的量之比,横(量)相当,竖(单位)相同
(2)根据化学方程式进行计算的基本步骤:
①根据题意写出相关反应的化学方程式
②找出相关物质的计量数之比
③对应计量系数,找出相关物质的物质的量
(要求的量用n(B)或设未知数x、y等代表)
④根据计量关系进行计算。
6. 金属镁的性质有哪些?
①镁与稀盐酸的反应
②镁与盐溶液的反应
③镁与氧气的反应
④镁与二氧化碳的反应
5. 镁与氮气的反应
7.铁Fe
1、单质铁的物理性质:铁片是银白色的,铁粉呈黑色,纯铁不易生锈,但生铁(含碳杂质的铁)在潮湿的空气中易生锈。(原因:形成了铁碳原电池。铁锈的主要成分是Fe2O3)。
2、单质铁的化学性质:
① 与非金属单质反应:3Fe+2O2Fe3O4★(现象:剧烈燃烧,火星四射,生成黑色的固体)
2Fe + 3Cl22FeCl3,Fe + SFeS。
②与非氧化性酸反应:Fe+2HCl=FeCl2+H2↑(Fe+2H+=Fe2++H2↑ )
常温下铝、铁遇浓硫酸或浓硝酸钝化。加热能反应但无氢气放出。
③与盐溶液反应:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu(Fe+Cu2+=Fe2++Cu);
④铁与水蒸气的反应的现象和方程式是什么?
反应现象:加热时试管内铁粉红热,点燃肥皂泡可听到爆鸣声。
实验装置:
反应方程式::3Fe + 4H2O(g) Fe3O4+ 4H2↑★
第二节几种重要的金属化合物
1.钠的重要化合物有哪些?
(1)Na2O 和Na2O2有哪些性质?
①氧化钠是白色固体,过氧化钠是淡黄色固体。
②碱性氧化物有哪些性质?
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
碱性氧化物+水→碱 Na2O+H2O=2NaOH
碱性氧化物+酸性氧化物→含氧酸盐 Na2O+CO2=Na2CO3
碱性氧化物+酸→盐+水 Na2O+2HCl=2NaCl+H2O
Na2O属于典型的碱性氧化物。
③2、Na2O2:淡黄色固体是复杂氧化物,易与水和二氧化碳反应。
Na2O2与H2O的反应
2Na2O2+ 2H2O ==4NaOH + O2★;
离子反应方程式:2Na2O2 + 2H2O = 4Na+ +4OH- + O2↑
实质:Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O22H2O2=2H2O+O2↑
实验现象:产生气泡,试管壁发烫,溶液(滴加酚酞)先变红,后褪色
④Na2O2与CO2的反应
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
Na2O2与H2O、CO2的反应中,Na2O2既是氧化剂又是还原剂,这两个反应是典型的歧化反应。Na2O2不属于碱性氧化物。
因此Na2O2常做生氧剂,供氧剂,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。
⑤Na2O2的用途
可做漂白剂(强氧化性漂白),呼吸面具或潜艇中的供氧剂。
⑥)Na2O和Na2O2性质比较
|
Na2O | Na2O2 |
色态 | 白色固体 | 淡黄色固体 |
物质种类 | 碱性氧化物 | 过氧化物 |
氧元素价态 | -2 | -1 |
生成条件 | 4Na+O2==2Na2O | 2Na+O2Na2O2 |
与水反应 | Na2O+H2O==2NaOH | 2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2↑ |
与酸性氧化物反应 | Na2O+CO2=Na2CO3 | 2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2 |
与酸反应 | Na2O+2HCl=2NaCl+H2O | 2Na2O2+4HCl=4NaCl+O2↑+2H2O |
稳定性 | 不稳定2Na2O+O22Na2O2 | 稳定 |
(2)Na2CO3和NaHCO3的性质有哪些?
①碳酸钠俗名纯碱,也叫苏打,为白色粉末状固体,碳酸氢钠俗名小苏打,为白色细小晶体。碳酸钠晶体的化学式是Na2CO3·10H2O,碳酸钠晶体在干燥的空气中容易失去结晶水变成碳酸钠粉末。
②与酸反应(HCl)
a、Na2CO3+ 2HCl ==2NaCl + CO2↑ + H2O
CO32-+ 2H+== CO2↑ + H2O
b、NaHCO3+ HCl ==NaCl + CO2↑ + H2O
HCO3-+ H+== CO2↑ + H2O
结论:碳酸钠和碳酸氢钠都易与酸反应,但是碳酸氢钠与酸反应比碳酸钠更剧烈。
碳酸钠与酸反应之所以缓慢是因为:
Na2CO3+HCl =NaCl + NaHCO3(无气泡产生)
NaHCO3+ HCl =NaCl + CO2↑ + H2O(有气泡)
③与盐反应(BaCl2和CaCl2)
Na2CO3与可溶性的钙盐、钡盐反应生成沉淀
Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl CO32-+Ca2+=CaCO3↓
Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl CO32-+Ba2+=BaCO3↓
NaHCO3可与NaHSO4反应
NaHCO3+NaHSO4=Na2SO4+H2O+CO2↑
HCO3-+H+=H2O+CO2↑
应用:利用能否与可溶性的钙盐、钡盐反应生成沉淀来来鉴别Na2CO3与NaHCO3
④与碱反应(Ca(OH)2和Ba(OH)2)
Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH CO32-+Ca2+=CaCO3↓
Na2CO3+Ba(OH)2=BaCO3↓+2NaOH CO32-+Ba2+=BaCO3↓
NaHCO3与Ca(OH)2(或Ba(OH)2)反应遵循“以少定多”的原则
当NaHCO3少量时,NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+NaOH+H2O
HCO3- + Ca2+ + OH- =CaCO3↓+H2O
当Ca(OH)2少量时,2NaHCO3+ Ca(OH)2=CaCO3↓+ Na2CO3+2H2O
2HCO3- + Ca2+ + 2OH- =CaCO3↓+2H2O+CO32-
Na2CO3易与Ba2+、Ca2+的碱反应生成碳酸盐沉淀和NaOH
NaHCO3能与所有可溶碱反应生成碳酸正盐和水
例如:NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
HCO3-+OH-=CO32-+H2O
⑤热稳定性
碳酸钠受热不分解,碳酸氢钠不稳定,受热易分解
2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
结论:加热时,碳酸钠不分解,而碳酸氢钠则分解。即:碳酸钠比碳酸氢钠更稳定。
所以利用它们对热的稳定性来鉴别它们。
⑥a2CO3与NaHCO3的相互转化:
a、CO2+H2O
Na2CO3= NaHCO3
b、固体加热c、氢氧化钠溶液
a、Na2CO3+H2O+CO2== 2NaHCO3CO32-+H2O+CO2= 2HCO3-
b、2NaHCO3Na2CO3+ H2O + CO2↑
c、NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O HCO3-+OH-=CO32-+H2O
⑦碳酸钠和碳酸氢钠性质比较
名称 | 碳酸钠 | 碳酸氢钠 |
化学式 | Na2CO3 | NaHCO3 |
俗名 | 苏打、纯碱 | 小苏打 |
色、态 | 白色粉末 | 白色细小晶体 |
用途 | 洗涤剂,玻璃、肥皂、造纸、纺织等工业 | 发酵粉、灭火剂、治疗胃酸过多(有胃溃疡时不能用) |
溶解度大小 | 溶解度:Na2CO3>NaHCO3 |
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水溶液碱性 | 碱性(同浓度):Na2CO3>NaHCO3 |
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与酸反应离子方程式 | NaHCO3比Na2CO3快 |
|
CO32-+2H+=H2O+CO2↑ | HCO3-+H+=H2O+CO2↑ |
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热稳定性 | 热稳定性:Na2CO3>NaHCO3 |
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2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑ |
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与CaCl2反应 | Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl | NaHCO3+CaCl2不反应 |
相互转化 |
a、CO2+H
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