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金属及其化合物ppt


北京师范大学密云实验中学

刘超

回顾与思考:
? 周期表中有 多种金属,最常见的金属有哪 周期表中有80多种金属 最常见的金属有哪 多种金属 些? ? 我们已经学习了哪些金属? 我们已经学习了哪些金属 ? 学习这些金属及其化合物的思路是什么 学习这些金属及其化合物的思路是什么? ? 学习某种物质要研究哪些方面内容? 学习某种

物质要研究哪些方面内容

常见金属活动顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au 学习金属的思路:金属 学习金属的思路 金属 研究內容: 研究內容 物理性质 氧化物 化学性质 氢氧化物 制法 盐

用途

思考与讨论: 思考与讨论
? 金属在物理性质上有哪些共性 金属在物理性质上有哪些共性? ? 金属原子最外层电子数特点,决定了金属有哪些化 金属原子最外层电子数特点 决定了金属有哪些化 学性质? 学性质 ? 观看下列图片 归纳金属能和哪些物质发生反应 观看下列图片,归纳金属能和哪些物质发生反应 归纳金属能和哪些物质发生反应?

一、金属的性质
1.金属的物理性质:(共性) 金属的物理性质: 共性) 金属的物理性质
有金属光泽、易传热、易导电,有延展性、可塑性, 有金属光泽、易传热、易导电,有延展性、可塑性, 常温下除汞(液态) 常温下除汞(液态)以外都是固体 。 金属原子的最外层电子排布特点: 金属原子的最外层电子排布特点: 金属原子最外层电子数较少。易失去最外层电子。 金属原子最外层电子数较少。易失去最外层电子。 有还原性. 有还原性

2.金属的化学性质 金属的化学性质
金属与非金属、 金属与非金属、水、酸、盐等反应. 盐等反应

金属原子失电子趋势,金属性、 金属原子失电子趋势,金属性、还原性变化 Na Mg Al Fe Cu

逐渐减弱,金属性、 逐渐减弱,金属性、还原性逐渐减弱 (1)与氧气的反应 与氧气的反应 4Na + O2 = 2Na2O(白色) (白色) ? 2Na + O2 == Na2O2(淡黄色) 淡黄色) ? 4Al + 3O2 == 2Al2O3 ? 3Fe + 2O2 == Fe3O4(黑色) 黑色)

(2)金属与水反应 金属与水反应
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑ ? Mg + 2H2O =Mg(OH) 2 + H2↑
高温

3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2↑ K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au 热水反应 水蒸气反应 与冷水反应 与热水反应 与水蒸气反应 冷水反应 不与水反应

(3)与非氧化性酸的反应 与非氧化性酸的反应
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑ 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + H2↑ Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑ K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 金属活动顺序中, 以后的金属不与盐酸、 以后的金属不与盐酸 金属活动顺序中,H以后的金属不与盐酸、稀硫酸反应 但是和稀硝酸反应,原因是:硝酸具有强氧化性 但是和稀硝酸反应,原因是:硝酸具有强氧化性

(4)与氧化性酸的反应 与氧化性酸的反应

? Cu+2H2SO4 (浓)= CuSO4+SO2↑+2H2O ? 2Fe + 6H2SO4(浓) = Fe2(SO4)3 + 3SO2↑+6H2O

? Cu+4HNO3(浓)= Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O ? 3Cu+8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 常温下, 浓硝酸可用铁槽车或铝槽车运输, 常温下,浓硫酸、浓硝酸可用铁槽车或铝槽车运输, 这是因为常温下,浓硫酸可使铁或铝的表 面生成一层致密的氧化膜,阻止了内部金 属与浓硫酸进一步反应,这种现象叫做 ——钝化。 钝化。 钝化

(5)与盐溶液的反应 与盐溶液的反应 Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu Na与CuSO4溶液反应的化学方程式 与 溶液反应的化学方程式: 2Na + CuSO4 + 2H2O = Na2SO4 + Cu(OH) 2 ↓+ H2 ↑ 注意:活泼金属与盐溶液反应时,首先与水反应, 注意:活泼金属与盐溶液反应时,首先与水反应,然后 溶液反应时 与盐反应。 与盐反应。

思考与讨论
? 金属的冶炼有哪些方法 这些方法与金属活 金属的冶炼有哪些方法?这些方法与金属活 泼性有关吗? 泼性有关吗

3.金属的冶炼 金属的冶炼
? 活泼金属:K、Ca、 Na、Mg、Al用电解法。 活泼金属: 、 、 用电解法。 、 、 用电解法 用还原剂法。 ? 较活泼金属:Zn、Fe、Sn 、Pb、Cu用还原剂法。 较活泼金属: 、 、 、 用还原剂法 ? 不活泼金属:Hg、Ag、Pt、Au用加热法 不活泼金属: 、 、 、 用加热法

2、化学性质: 、化学性质: Ⅰ、少数金属氧化物能与水反应,生成可溶或微 少数金属氧化物能与水反应, 金属氧化物能与水反应 溶的碱。 溶的碱。 Na2O + H2O = 2NaOH CaO+ H2O = Ca(OH)2 Ⅱ、多数金属氧化物是碱性氧化物能与酸反应,生 多数金属氧化物是碱性氧化物能与酸反应, 金属氧化物是碱性氧化物能与酸反应 成盐和水。 成盐和水。 MgO + 2HCl = MgCl2 + H2O Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O

思考与讨论
? ? ? ? Na 、 Mg 、Al 、 Fe氧化物有哪些 氧化物有哪些? 氧化物有哪些 颜色、状态如何? 颜色、状态如何 从性质上怎样分类? 从性质上怎样分类 有那些化学性质? 有那些化学性质

二、金属氧化物的性质 1.物理性质:氧化钠、氧化镁、氧化铝均是白色固 物理性质:氧化钠、氧化镁、 物理性质 氧化铁是红褐色固体,氧化亚铁, 红褐色固体 体,氧化铁是红褐色固体,氧化亚铁,四氧化三 氧化铜是黑色固体,过氧化钠是淡黄色固体。 黑色固体 淡黄色固体 铁,氧化铜是黑色固体,过氧化钠是淡黄色固体。

?特殊:氧化铝是两性氧化物,与酸和碱反应都 特殊:氧化铝是两性氧化物, 特殊 两性氧化物 生成盐和水。 生成盐和水。 过氧化钠是复杂氧化物与水反应生成碱和 过氧化钠是复杂氧化物与水反应生成碱和 复杂氧化物 氧气,与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,过 氧气,与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气, 氧化钠有强氧化性。 氧化钠有强氧化性。

三、金属的氢氧化物

? 讨论问题:常见的金属氢氧化物 讨论问题:
有哪些?哪些是强碱? 有哪些?哪些是强碱?

白色固体: 白色固体:NaOH、KOH、 Ba(OH)2、Ca(OH)2 、 、 Mg(OH)2、Al(OH)3、Fe (OH)2 红褐色固体: 红褐色固体:Fe(OH)3 蓝色固体: 蓝色固体:Cu(OH)2

易溶于水强碱:NaOH、KOH、 Ba(OH)2、 、 易溶于水强碱 、

难溶碱受热分解生成金属氧化物和水。 难溶碱受热分解生成金属氧化物和水。 生成金属氧化物和水 特性: 是两性氢氧化物; 易被氧化。 特性:Al(OH)3是两性氢氧化物; Fe(OH)2 易被氧化。

讨论问题: 讨论问题:

铝土矿中含有杂质氧化铁和二氧化硅, 铝土矿中含有杂质氧化铁和二氧化硅 设计方案如何从铝土矿中制取铝? 设计方案如何从铝土矿中制取铝

小组讨论归纳 工业冶炼铝的流程
铝土矿:主要成分为 还有少量的Fe 铝土矿:主要成分为Al2O3还有少量的 2O3 等杂质

铝土矿

二氧化碳



溶解

过滤

酸化

过滤

灼烧 H2O

电解

NaOH溶液 残渣 溶液 制取纯净的Al 制取纯净的 2O3

滤液

电解Al 电解 2O3

想一想

每步的化学反应是什么? 每步的化学反应是什么?

讨论问题: 讨论问题:
常见的金属阳离子有哪些?如何检验这些金属离 常见的金属阳离子有哪些? 子呢? 子呢

四、常见离子的检验: 常见离子的检验: 1.颜色反应 颜色反应

除杂 实验探究: 一根铂丝,将铂丝在稀盐酸中蘸一下, 稀盐酸中蘸一下 一根铂丝,将铂丝在稀盐酸中蘸一下,然后在 酒精灯火焰上灼烧至无色 灼烧至无色。 酒精灯火焰上灼烧至无色。用灼烧后的铂丝蘸取少 许待测物,火焰中灼烧观察到不同颜色的火焰(K 许待测物,火焰中灼烧观察到不同颜色的火焰( 的焰色要透过蓝色钴玻璃观察)。 洗、烧、蘸、烧
?掌握操作方法! 掌握操作方法! 掌握操作方法

焰色反应是表现元素的性质 是物理变化。 焰色反应是表现元素的性质 ,是物理变化。

几种金属的焰色: 几种金属的焰色:

Li 紫红

Na 黄

K 紫

Ca 砖红

Sr 洋红

Ba 黄绿

Cu 绿

2.常见离子检验的化学方法 常见离子检验的化学方法
加入SO 产生白色沉淀,再加入稀HNO3或盐酸沉 或盐酸沉 ? Ba2+加入 42-产生白色沉淀,再加入稀 淀不溶解。 淀不溶解。 ? Mg2+加入过量强碱产生白色沉淀。 加入过量强碱产生白色沉淀。 过量强碱产生白色沉淀 ? Al3+加入过量强碱先产生白色沉淀,后消失。 加入过量强碱先产生白色沉淀,后消失。 过量强碱先产生白色沉淀 ? Cu2+加入 加入OH-产生蓝色沉淀。 产生蓝色沉淀。 蓝色沉淀 ? Ag+加入 -产生白色沉淀,此沉淀不溶于稀 HNO3. 加入Cl 加入 产生白色沉淀, ? Fe3+加SCN-产生血红色溶液 或加氢氧化钠产生红褐色 产生血红色溶液;或加氢氧化钠产生 血红色溶液 或加氢氧化钠产生红褐色 沉淀. 沉淀 ? Fe2+加NaOH产生红白色沉淀迅速转化灰绿色最后转化 产生红白色沉淀迅速转化灰绿色 产生红白色沉淀迅速转化灰绿色最后转化 红褐色沉淀 或加SCN-无现象 再加氯水产生血红色溶液 沉淀;或加 无现象,再加氯水产生血红色溶液 再加氯水产生血红色溶液. 红褐色沉淀 或加

三、金属及其化合物转化
1.钠及其化合物的相互关系 钠及其化合物的相互关系: 钠及其化合物的相互关系
Na2O NaCl Na NaOH Na2CO3 NaHCO3

Na2O2

Na2CO3?10H2O

2.铝及其化合物的知识网络如下: 铝及其化合物的知识网络如下: 铝及其化合物的知识网络如下

3.铁及其重要化合物、Fe2+与Fe3+的关系,Fe3+的检验 铁及其重要化合物、 的关系, 铁及其重要化合物 方法。 方法。
Fe2O3 Fe3O4 Fe FeCl3 Fe(OH)3

?铁三角: 铁三角: 铁三角
强氧化剂(如 强氧化剂 如Cl2、O2、HNO3)

FeCl2 Fe3+

Fe(OH)2

Fe2+
还原剂(如 粉 还原剂 如Fe粉) 还原剂(如 还原剂 如Al)

强氧化剂 弱氧化剂 (如S、I2) 如 、

? Fe3+遇SCN一显红色, 可利用这一反应来检验 检验Fe 可利用这一反应来检验 3+ 的存在。 的存在。

Fe

巩固与练习
1、钠与水反应时产生的各种现象如下:①钠浮在水面上; 钠与水反应时产生的各种现象如下: 钠浮在水面上; 钠沉在水底; 钠熔化成小球; ②钠沉在水底;③钠熔化成小球;④小球迅速游动逐渐减 最后消失; 发出嘶嘶的声音; 小,最后消失;⑤发出嘶嘶的声音;⑥滴入酚酞后溶液显 红色。其中正确的一组是( 红色。其中正确的一组是( D ) A.①②③④⑤ B.全部 C.①②③⑥ D.①③④⑤⑥ 2、将一小块钠投入下列溶液时,既能产生气体又会出现 、 一小块钠投入下列溶液时, 沉淀的是( 沉淀的是( CD ) NaOH溶液 A.稀H2SO4 B.NaOH溶液 C.CuSO4溶液 D.MgCl2溶液 3、将一小块金属钠久置于空气中,有下列现象:①生成 、 一小块金属钠久置于空气中,有下列现象: 白色粉末; 变暗; 生成白色固体; 白色粉末;②变暗;③生成白色固体;④发生潮解变为 液体,这些现象的先后顺序是( 液体,这些现象的先后顺序是( C ) A.①②③④ B.④③②① C.②③④① D.①③④②

巩固与练习
4.下列属于碱性氧化物的是( B 下列属于碱性氧化物的是( 属于酸性氧化物的是( 属于酸性氧化物的是( A 属于两性氧化物的是( 属于两性氧化物的是( C A.CO2 B.Fe2O3 C. Al2O3 ) ) ) D.CO

5.将二氧化碳通入下列溶液中,最终一定会 将二氧化碳通入下列溶液中, 有沉淀的是( 有沉淀的是( c ) A.氢氧化钠溶液 A.氢氧化钠溶液 B.澄清石灰水 B.澄清石灰水 C.偏铝酸钠溶液 D.氯化钙溶液 C.偏铝酸钠溶液 D.氯化钙溶液

巩固与练习
6、常温下,铝片不能溶于浓硝酸却能溶于氢氧化钠溶液, 常温下,铝片不能溶于浓硝酸却能溶于氢氧化钠溶液, 铝片在浓硝酸中发生钝化, 铝片在浓硝酸中发生钝化,生成致密的氧化膜 原 因 是 __________________________________________ , 有 关 铝 片 溶 于 NaOH 溶 液 的 化 学 反 应 方 程 式 是 2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 +3H2 ↑ 。 _______________________________ 7 、 下 列 各 反 应 过 程 中 , 没 有 发 生 Fe3+ Fe2+ 变 化 的 是 ( CD )。 。 A. A.向稀硝酸中逐渐加入过量的铁屑 B.用三氯化铁溶液腐蚀铜版制作印刷电路板 . C.向氯化亚铁溶液中通氯气 . D.过量的稀硫酸与铁屑反应 .

巩固与练习
8.已知A~K所代表的各物质都是中学化学里常见的物 8.已知A 已知 是具有磁性的物质, 都具有两性。 质,且I是具有磁性的物质,D和K都具有两性。一定 条件下,各物质间的相互反应转化关系如下图所示: 条件下,各物质间的相互反应转化关系如下图所示:

请回答:( :(1 写出有关物质化学式: 请回答:(1)写出有关物质化学式: D是 , H是 。 写出下列反应的方程式: (2)写出下列反应的方程式: K ①G+ J H+ H+ I ②C+F



巩固与练习
9.某次化学兴趣小组活动上,三组学生分别用图 某次化学兴趣小组活动上, 某次化学兴趣小组活动上 示甲、乙两装置,探究“ 示甲、乙两装置,探究“NaHCO3和Na2CO3与稀盐 酸的反应” 按表中的试剂用量,在相同条件下, 酸的反应”,按表中的试剂用量,在相同条件下, 将两个气球中的固体粉末同时倒入试管中(装置的气 将两个气球中的固体粉末同时倒入试管中 装置的气 密性已检查) 密性已检查 请回答: 请回答: (1)各组反应开始时,____ 各组反应开始时, 各组反应开始时 装置中的气球体积先变大, 装置中的气球体积先变大, 该装置中反应的离子方程_________。 该装置中反应的离子方程 。 (2)当试管中不再有气体生成时,三组实验出现 当试管中不再有气体生成时, 当试管中不再有气体生成时 不同现象,填写下表的空格。 不同现象,填写下表的空格。

试剂用量 0.42 g NaHCO3 0.53 g Na2CO3 3 mL 4 mol/L / 盐酸 0.3 g NaHCO3 0.3 g Na2CO3 3 mL 4 mol/L / 盐酸 0.84 g NaHCO3 1.06 g Na2CO3 2.5 mL4 mol/L / 盐酸

实验现象( 实验现象(气球体 积变化) 积变化)

分析原因 甲、乙盐酸均过量 n(NaHCO3)=n = (Na2CO3) V甲(CO2)=V乙(CO2) =

第 ① 组

甲中气球与乙中 气球的体积相等

第 ② 组

甲中气球比乙中 气球的体积大

甲中气球比乙中 气球的体积大 用离子方程式表示) 片刻后, 用离子方程式表示 片刻后,乙中气球 (用离子方程式表示 又缩小, 又缩小,甲中气球 的体积基本不变

第 ③ 组

【本节收获】 本节收获】
本节以金属活动顺序表为主线, 本节以金属活动顺序表为主线,回顾了常 见金属钠、 见金属钠、镁、铝、铁及其化合物在物理性质 和化学性质上的共性及特性。重点掌握金属的 和化学性质上的共性及特性。重点掌握金属的 学习思路:金属 学习思路 金属 氧化物 氢氧化物 盐 决定 制取 决定 学习方法: 学习方法:结构 性质 决定 用途


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