金属的化学性质
课前回顾:
1、物质的量、阿伏伽德罗常数、摩尔质量
2、气体摩尔体积
3、物质的量浓度:化学式中分子和原子的浓度关系
主要知识点:
知识点1 对金属的整体把握
1、绝大数金属是以化合态的形式存在于自然界,极少数以游离态(单质)存在(Ag 、Cu、 Au)
原因:因为大多数金属单质有较强的还原性,化学性质活泼。
金属一般都有良好的导电、导热性和延展性。
2、从原子结构出发,以Na 、Mg 、Al为例说明其化学性质(与酸反应置换出氢气等)
金属活动顺序表:
P.S.活泼金属在空气中易与氧反应,表面形成氧化膜 疏松:Fe(反应彻底)
致密:Mg、Al(不再反应)
3、焰色反应:Na(黄色) K(紫色,需透过钴玻璃) Cu(绿色) Ba(黄绿色)
知识点2 金属的化学性质
1、钠
(1)钠的物理性质:钠是银白色金属,密度小(0.97g/cm3),熔点低(97℃),硬度小,质软,可用 刀切割。钠通常保存在煤油中。是电和热的良导体。
(2)钠的化学性质:从原子结构可知钠是活泼的金属单质。
①钠与非金属单质反应:
常温:4Na + O2 错误!未找到引用源。 2Na2O(白色),
加热:2Na + O2 Na2O2(淡黄色); 2Na + Cl2 2NaCl; 2Na + S Na2S等。
②钠与水反应:2Na + 2H2O 错误!未找到引用源。 2NaOH + H2↑;
实验现象:钠浮在水面上,熔成小球,在水面上游动,有嘶嘶的声音,最后消失,在反应后的溶液中滴加酚酞,溶液变红。
注意:钠在空气中的变化:
③钠与酸反应:如2Na + 2HCl 错误!未找到引用源。 2NaCl + H2↑,
Na放入稀盐酸中,是先与酸反应,酸不足再与水反应。因此Na放入到酸中Na是不可能过量的。同时Na与H2的物质的量比始终是2:1。实质:钠与水反应是与水电离出的氢离子反应,在酸溶液中,氢离子主要来自于酸的电离,且氢离子浓度比水中大得多,所以,钠投入酸中先与酸电离出来的氢离子反应,比在水中更加剧烈。
④钠与盐的溶液反应:因为钠太活泼,钠不能置换出溶液中的金属,钠是直接与水反应。反应后的碱再与溶液中的其他物质反应。如钠投入到硫酸铜溶液的总反应式:
2Na + CuSO4 + 2H2O 错误!未找到引用源。 Cu(OH)2 ↓+ Na2SO4 + H2 ↑。
⑤钠与氢气的反应:2Na + H2 错误!未找到引用源。 2NaH。
NaH + H2O 错误!未找到引用源。 NaOH + H2 ↑;NaH是强的还原剂。
(3)工业制钠:电解熔融的NaCl。 2NaCl(熔融) 2Na + Cl2↑。
钠的用途:①在熔融的条件下钠可以置换制取一些金属,如钛、锆、铌、钽等; ②钠钾合金(合金的熔点更低,常温是液态)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。
例1.下列关于钠用途的叙述中,不正确的是( )
A.钠可用于制造高压钠灯,用于照明 B.钠可用于制造过氧化钠等化合物
C.钠和钾组成的合金可作为原子反应堆的导热剂
D.钠可将钛、锆、铌、钽等金属从它们的盐溶液中置换出来
例2.钠一旦着火,可用来灭火的物质是( )
A.水 B.沙子 C.煤油 D.干冰
【补充】碳可以在一定条件下(440℃和高压)和二氧化碳反应生成碳酸钠和碳。
例3.将2.3 g钠放入100 g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. 大于2.3% D. 大于4%
2、镁
(1)物理性质:镁是银白色金属,质较软,密度1.74g/cm3,是轻金属,硬度小。
(2)化学性质:镁是较活泼金属
①与非金属反应:2Mg + O2 错误!未找到引用源。 2MgO, Mg + Cl2 错误!未找到引用源。 MgCl2,
3Mg + 3N2 错误!未找到引用源。 Mg3N2 (只有镁才发生的反应) 2Mg + CO2 = 2MgO + C 等。
②与沸水反应:Mg + 2H2O(沸水)错误!未找到引用源。 Mg(OH)2 + H2 ↑.(因活泼性小于钠,需加热才反应)
③与酸反应:与非氧化性酸反应:是酸中的H+与Mg反应,
有H2放出。与氧化性酸反应:如浓H2SO4、HNO3,反应比较复杂,但是没有H2放出。
④与某些盐溶液置换反应:如CuSO4溶液等。(因常温下不与水反应)
(3)、镁的提取
海水中含有大量的MgCl2,因此,工业上主要是从分离了NaCl的海水中来提取MgCl2.
流程:海水中加入CaO或Ca(OH)2Mg(OH)2沉淀、过滤、洗涤沉淀,用稀HCl溶解MgCl2溶液,蒸发结晶MgCl2·6H2O晶体(在HCl气体环境中)加热MgCl2固体,电解熔融的MgCl2Mg + Cl2 。
主要反应:MgCl2 + Ca(OH)2 错误!未找到引用源。 Mg(OH)2↓+ CaCl2, Mg(OH)2 + 2HCl 错误!未找到引用源。 MgCl2 + 2H2O,
MgCl2·6H2O MgCl2 + 6H2O , MgCl2(熔融) Mg + Cl2。
、镁的用途:镁主要是广泛用于制造合金。制造的合金硬度和强度都较大。因此镁合金被大量用火箭、导弹、飞机等制造业中。
3、铝
(1)物理性质:银白色金属,质较软,但比镁要硬,熔点比镁高。
(2)化学性质:铝是较活泼的金属。(铝在加入时可与水反应,但微弱,可忽略不计)
①通常与氧气易反应,生成致密的氧化物起保护作用。
4Al + 3O2 错误!未找到引用源。 2Al2O3。同时也容易与Cl2、S等非金属单质反应。
②与酸反应:在常温下氧化性酸,如浓硫酸和浓硝酸,使铝发生钝化现象;加热时,能反应,但无氢气放出;非氧化性酸反应时放出氢气。例如与盐酸的反应。
③与强碱溶液反应:2Al + 2NaOH + 2H2O 错误!未找到引用源。 2NaAlO2 + 3H2↑。
④与某些盐溶液置换反应:如CuSO4、AgNO3等溶液。
⑤铝热反应:2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe。该反应放热大,能使置换出的铁成液态,适用性强。在实验室中演示时要加入引燃剂,如镁条和氯酸钾等。
例1.铝在空气中能够稳定存在的原因是 ( )
A.铝的活泼性差 B.铝的还原性差 C.铝与氧气不反应 D.铝表面有氧化膜
例2.分别将0.2 mol的Na、Mg、Al投入500 mL浓度为为0.2 mol/L的盐酸中,生成氢气的质量比为 ( )。
A. 1:2:3 B. 1:1:1 C. 3:2:1 D. 2:1:1
例3:若在加入铝粉能放出H2的溶液中,分别加入下列各组离子,肯定不能共存的是 ( )
A. Fe3+、NO3、Cl、Na+ B.Ba2+、Mg2+、HCO3、AlO2
C.NO3、Na+、K+、CO32 D.NO3、K+、AlO2、OH
4、铁
(1)物理性质:铁是一种可以被磁铁吸引的银白色金属,纯铁的熔点较高(1535℃),防腐能力强。但是通常炼制的铁中含有碳等杂质,使铁的熔点降低,防腐能力大大下降。
(2)化学性质:铁是活泼的金属,在自然界中只有化合态形式,如磁铁矿(Fe3O4),赤铁矿(Fe2O3)等。
①与非金属单质反应:
3Fe + 2O2 Fe3O4 2Fe + 3Cl2 2FeCl3,
2Fe + 3Br2 2FeBr3, Fe + I2 FeI2 , Fe + S FeS。
②高温与水蒸气反应:3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2↑。
③与酸反应:氧化性酸:常温下浓硫酸和浓硝酸使铁钝化。加热时,与氧化性酸反应,但无氢气放出。非氧化性酸:铁与酸反应有氢气放出。例如与盐酸的反应。
④与某些盐反应:如Fe + CuSO4 错误!未找到引用源。 Cu + FeSO4 , Fe +2 FeCl3 错误!未找到引用源。 3FeCl2等。
例1.为了除去铁粉中的少量铝粉,可以选取下列哪种溶液 ( )
A.浓盐酸 B.浓硝酸 C.浓硫酸 D.浓氢氧化钠溶液
例2.农药波尔多液不能用铁制容器盛放,是因为铁与该农药中的硫酸铜反应。在该反应中,对铁的叙述正确的( )
A.是氧化剂 B.是还原剂 C.发生还原反应 D.被还原
5.铜
(1)物理性质:铜是紫红色的金属,是重金属。
(2)化学性质:铜是较不活泼的金属,自然界中有少量的单质铜存在,大部分是化合态如黄铜矿(CuFeS2),孔雀石(CuCO3·Cu(OH)2)等。铜在一定条件下可发生如下反应:
①2Cu + O2 2CuO(黑色),Cu + Cl2 CuCl2 (有棕黄色的烟),2Cu + S Cu2S(黑色)
②Cu +2 H2SO4(浓) CuSO4 + SO2↑+ 2H2O ,
③Cu + 2FeCl3 错误!未找到引用源。 2FeCl2 + CuCl2 , Cu + 2AgNO3 错误!未找到引用源。 Ag + Cu(NO3)2.
例1.下列说法正确的是( )
A.铜的化学性质活泼,不宜用铜制器皿盛放食品 B.铜的导电能力不如铝
C.铝是地壳中含量最多的金属元素 D.铁比铝更易锈蚀,是因为铁比铝更活泼
例2.由Zn,Fe,Al,Mg四种金属中的两种组成的混合物10g,与足量的盐酸反应产生的氢气在标况下为11.2升,则混合物中一定含有的金属是( )C
A.Zn B.Fe C. Al D.Mg
小结: 金属活动顺序表排在氢前面可与盐酸反应置换出氢气。越活泼,置换氢气速率越快。
钠易与水、氧气反应。其他金属单质与水反应需加热。铝两性,可与酸反应,可与碱反应。 金属单质可与出排在后面的金属盐溶液反应置换出金属单质。(钠除外,先与水反应)
课后练习:
1.下列关于金属的叙述中正确的是 ( )
A.所有的金属都是固态的 B.金属具有导电性、导热性和延展性
C.活泼的金属、或较活泼的金属能与酸反应,但不能与碱反应
D.金属元素在自然界中都是以化合态存在的
2(双项).把一小块金属钠投入饱和石灰水中,不会出现的现象是( )
A.溶液中出现白色浑浊 B.有金属被还原出来
C.钠与石灰水接触即爆炸 D.有气体放出
3.能说明一定是金属元素的事实是( )
原子最外层只有1个电子的元素 B.在化学反应中能失去电子的原子
C. 在化合物中只有正价没有负价的元素 D.能跟非金属反应的物质
4.(双项)下列叙述中,不正确的是 ( )。
A. 钠原子有强还原性,钠离子有弱氧化性
B. Na+离子浓度大的溶液一定显碱性
C. 由于钠很活泼,所以定能从溶液中置换出金属活动性顺序表中钠后面的金属
D. 钠是电和热的良导体
5(双项).下列反应的离子方程式书写正确的是 ( )
A.钠和冷水反应 Na+2H2O=Na++2OH+H2↑
B.金属铝溶于氢氧化钠溶液 Al+2OH=AlO2+H2
C.金属铝溶于盐酸中:2Al+6H+=2Al3++3H2↑
D.铁跟稀硫酸反应:Fe+2H+=Fe2++H2
6、将少量金属钠分别投入下列物质的水溶液中,反应后溶液质量减轻的是( )
A.HCl B.K2SO4 C.NaOH D.CuSO4
7、下列各组物质相互反应后,没有碱生成的是 ( )
A. CaO溶于水 B. 红热的铁和水蒸气 C. 金属钠投入水中 D. Na2O投入水中
8.取两份等量的铝粉,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