高中化學(xué) 第三章 金屬及其化合物課堂筆記學(xué)案 新人教版必修1

1、第三章金屬及其化合物第一節(jié) 金屬的化學(xué)性質(zhì)一、鈉及其化合物（一）鈉 na1、單質(zhì)鈉的物理性質(zhì)：鈉質(zhì)軟、銀白色、熔點(diǎn)低、密度比水的小但比煤油的大。2、單質(zhì)鈉的化學(xué)性質(zhì)： 鈉與o2反應(yīng)常溫下：4na + o22na2o （新切開(kāi)的鈉放在空氣中容易變暗）加熱時(shí)：2na + o2na2o2 （鈉先熔化后燃燒，發(fā)出黃色火焰，生成淡黃色固體na2o2。）鈉在空氣中的變化過(guò)程：nana2onaohna2co3·10h2o（結(jié)晶）na2co3（風(fēng)化），最終得到是一種白色粉末。一小塊鈉置露在空氣中的現(xiàn)象：銀白色的鈉很快變暗（生成na2o），跟著變成白色固體(naoh)，然后在固體表面出現(xiàn)小液滴（nao

2、h易潮解），最終變成白色粉未（最終產(chǎn)物是na2co3）。 鈉與h2o反應(yīng)2na2h2o2naohh2 離子方程式：2na2h2o2na2ohh2（注意配平）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鈉浮在水面上，熔成小球，在水面上游動(dòng)，有哧哧的聲音，最后消失，在反應(yīng)后的溶液中滴加酚酞，溶液變紅?！案♀c密度比水?。挥紊蓺錃?；響反應(yīng)劇烈；熔鈉熔點(diǎn)低；紅生成的naoh遇酚酞變紅”。 鈉與鹽溶液反應(yīng)如鈉與cuso4溶液反應(yīng)，應(yīng)該先是鈉與h2o反應(yīng)生成naoh與h2，再和cuso4溶液反應(yīng)，有關(guān)化學(xué)方程式：2na2h2o2naohh2 cuso42naohcu(oh)2na2so4總的方程式：2na2h2ocuso4cu(oh)2n

3、a2so4h2實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鈉熔成小球，在液面上四處游動(dòng)，有藍(lán)色沉淀生成，有氣泡放出k、ca、na三種單質(zhì)與鹽溶液反應(yīng)時(shí)，先與水反應(yīng)生成相應(yīng)的堿，堿再和鹽溶液反應(yīng) 鈉與酸反應(yīng)：2na2hcl2naclh2（反應(yīng)劇烈） 離子方程式：2na2h2nah23、鈉的存在：以化合態(tài)存在。4、鈉的保存：保存在煤油或石蠟中。5、工業(yè)制鈉：電解熔融的nacl：2nacl(熔融) 2na + cl26、鈉的用途： 在熔融的條件下鈉可以制取一些金屬，如鈦、鋯、鈮、鉭等； 鈉鉀合金是快中子反應(yīng)堆的熱交換劑； 鈉蒸氣可作高壓鈉燈，發(fā)出黃光，射程遠(yuǎn)，透霧能力強(qiáng)。(二)氧化鈉和過(guò)氧化鈉1、na2o na2o + h2o =

4、2naoh,白色固體，是堿性氧化物，具有堿性氧化物的通性：na2o + co2 = na2co3,na2o + 2hcl = 2nacl + h2o .另外：加熱時(shí)，2na2o + o2 = 2na2o22、na2o2：淡黃色固體是復(fù)雜氧化物，易與水和二氧化碳反應(yīng)。2na2o2 + 2h2o = 4naoh + o2 ；2na2o2 + 2co2 = 2na2co3 + o2 （作供氧劑）。因此na2o2常做生氧劑，同時(shí)，na2o2還具有強(qiáng)氧化性，有漂白作用。如實(shí)驗(yàn)：na2o2和水反應(yīng)后的溶液中滴加酚酞，變紅后又褪色。（三）鈉鹽：na2co3與nahco3的性質(zhì)比較na2co3nahco3俗稱

5、純堿、蘇打小蘇打水溶性比較na2co3> nahco3溶液酸堿性堿性堿性與酸反應(yīng)劇烈程度較慢（二步反應(yīng)）較快（一步反應(yīng)）與酸反應(yīng)na2co3+2hcl=2nacl+h2o+co2co32+2h+=co2+h2onahco3+hcl=nacl+h2o+co2hco3+h+=h2o+co2熱穩(wěn)定性加熱不分解加熱分解2nahco3=na2co3+h2o+co2與co2反應(yīng)na2co3+co2+h2o=2nahco3不反應(yīng)與naoh溶液反應(yīng)不反應(yīng)（不能發(fā)生離子交換）nahco3+naoh=na2co3+h2ohco3+oh=h2o+co32與ca(oh)2溶液反應(yīng)ca(oh)2+na2co3=c

6、aco3+2naohca2+co32=caco3也能反應(yīng)生成caco3沉淀與cacl2、溶液反應(yīng)有caco3沉淀不反應(yīng)用途洗滌劑，玻璃、肥皂、造紙、紡織等工業(yè)發(fā)酵粉、滅火劑、治療胃酸過(guò)多（有胃潰瘍時(shí)不能用）相互轉(zhuǎn)化na2co3溶液能吸收co2轉(zhuǎn)化為nahco3na2co3 + h2o + co2 = 2 nahco3nahco3+naoh=na2co3+h2o注意幾個(gè)實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題：1、向飽和的na2co3溶液中通足量的co2有晶體nahco3析出。2、na2co3溶液與稀hcl的反應(yīng):向na2co3溶液中滴加稀hcl，先無(wú)氣體，后有氣體，如果n(hcl)小于n(na2co3)時(shí)反應(yīng)無(wú)氣體放出。發(fā)

7、生的反應(yīng)：先na2co3 + hcl = nacl + nahco3,后nahco3 + hcl = nacl + h2o +co2 向稀hcl中滴加na2co3溶液，先有氣體，反應(yīng)是：na2co3 + 2hcl = 2nacl + h2o + co2如果用2mol的na2co3和2.4mol的稀hcl反應(yīng)，采用方法放出co2是0.4mol；采用方法放出co2為1.2mol。希望同學(xué)們?cè)诮忸}時(shí)要留意。3、na2co3溶液和nahco3溶液的鑒別：取兩種試液少量，分別滴加cacl2或bacl2溶液，有白色沉淀的原取溶液為na2co3，另一無(wú)明顯現(xiàn)象的原取溶液為nahco34、侯氏制堿法反應(yīng)式：n

8、acl + nh3 + co2 + h2o = nahco3 + nh4cl.注意：在生產(chǎn)中應(yīng)先在飽和的nacl溶液中先通入nh3，后通入co2，nahco3晶體析出過(guò)濾，在濾液中加入nacl細(xì)末和通nh3析出nh4cl晶體為副產(chǎn)品。nh4cl晶體析出后的母液進(jìn)行循環(huán)試用，提高原料的利用率。（四）氫氧化鈉naoh：俗稱燒堿、火堿、苛性鈉，易潮解，有強(qiáng)腐蝕性，具有堿的通性。二、鋁及其化合物（一）鋁的性質(zhì)1、物理性質(zhì)：銀白色金屬，質(zhì)較軟，但比鎂要硬，熔點(diǎn)比鎂高。有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性和延展性。2、化學(xué)性質(zhì)：鋁是較活潑的金屬。 通常與氧氣易反應(yīng)，生成致密的氧化物起保護(hù)作用。4al + 3o2 = 2a

9、l2o3。同時(shí)也容易與cl2、s等非金屬單質(zhì)反應(yīng)。 與酸反應(yīng)：強(qiáng)氧化性酸，如濃硫酸和濃硝酸在常溫下，使鋁發(fā)生鈍化現(xiàn)象；加熱時(shí)，能反應(yīng)，但無(wú)氫氣放出；非強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)時(shí)放出氫氣。（ 2al6h2al33h2 ） 與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)：2al + 2naoh + 2h2o = 2naalo2 + 3h2（ 2al2oh2h2o2alo23h2 ） 與某些鹽溶液反應(yīng)：如能置換出cuso4、agno3等溶液中的金屬。 鋁熱反應(yīng)：鋁與某些金屬氧化物的反應(yīng)（如v、cr、mn、fe的氧化物）叫做鋁熱反應(yīng)2al + fe2o3 al2o3 + 2fe。al 和 fe2o3的混合物叫做鋁熱劑。利用鋁熱反應(yīng)焊接鋼軌。（

10、二）氧化鋁（al2o3）白色固體，熔點(diǎn)高（2054），沸點(diǎn)2980，常作為耐火材料；是兩性氧化物。我們常見(jiàn)到的寶石的主要成分是氧化鋁。有各種不同顏色的原因是在寶石中含有一些金屬氧化物的表現(xiàn)。如紅寶石因含有少量的鉻元素而顯紅色，藍(lán)寶石因含有少量的鐵和鈦元素而顯藍(lán)色。工業(yè)生產(chǎn)中的礦石剛玉主要成分是氧化鋁，硬度僅次于金剛石，用途廣泛。兩性氧化物：既能與強(qiáng)酸反應(yīng)又能與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物。al2o3 + 6hcl = 2alcl3 + 3h2o ,al2o3 + 2naoh = 2naalo2 + h2o 。al2o3是工業(yè)冶煉鋁的原料，由于氧化鋁的熔點(diǎn)高，電解時(shí)，難熔化，因此鋁的冶煉直到188

11、6年美國(guó)科學(xué)家霍爾發(fā)現(xiàn)在氧化鋁中加入冰晶石(na3alf6 )，使氧化鋁的熔點(diǎn)降至1000度左右，鋁的冶煉才快速發(fā)展起來(lái)，鋁及其合金才被廣泛的應(yīng)用。2al2o3 4al + 3o2。（三）氫氧化鋁（al(oh)3）白色難溶于水的膠狀沉淀，是兩性氫氧化物。加熱易分解。兩性氫氧化物：既能與強(qiáng)酸又能與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水的氫氧化物。al(oh)3 + 3hcl = alcl3 + 3h2o, al(oh)3 + naoh = naalo2 + 2h2o2al(oh)3 al2o3 +3 h2o （四）鋁的冶煉鋁是地殼中含量最多的金屬元素，自然界中主要是以氧化鋁的形式存在。工業(yè)生產(chǎn)的流程：鋁土礦（主要成

12、分是氧化鋁）用氫氧化鈉溶解過(guò)濾向?yàn)V液中通入二氧化碳酸化，過(guò)濾氫氧化鋁氧化鋁鋁。主要反應(yīng)：al2o3 + 2naoh = 2naalo2 + h2o ，co2 + 3h2o + 2naalo2 = 2al(oh)3+ na2co3 ，2al(oh)3 al2o3 +3 h2o ,2al2o3 4al + 3o2。（五）鋁的用途：鋁有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性和延展性，主要用于導(dǎo)線、炊具等，鋁的最大用途是制合金，鋁合金強(qiáng)度高，密度小，易成型，有較好的耐腐蝕性。迅速風(fēng)靡建筑業(yè)。也是飛機(jī)制造業(yè)的主要原料。（六）明礬的凈水：化學(xué)式：kal(so4)2·12h2o，它在水中能電離：kal(so4)2 =

13、 k+ + al3+ + 2so42-。鋁離子與水反應(yīng)，生成氫氧化鋁膠體，具有很強(qiáng)的吸附能力，吸附水中的懸浮物，使之沉降已達(dá)凈水目的。al3+ + 3h2o = al(oh)3 (膠體)+ 3h+ 。知識(shí)整理：（al(oh)3）的制備：在氯化鋁溶液中加足量氨水。alcl3 + 3nh3·h2o = al(oh)3+ 3nh4cl 。 實(shí)驗(yàn)：a、向氯化鋁溶液中滴加氫氧化鈉溶液，現(xiàn)象是先有沉淀，后溶解。反應(yīng)式：先al3+ + 3oh- = al(oh)3, 后al3+ + 4oh- = alo2- + 2h2o。b、向氫氧化鈉溶液中滴加氯化鋁溶液，現(xiàn)象是開(kāi)始無(wú)沉淀，后來(lái)有沉淀，且不溶解。

14、反應(yīng)式：先al3+ + 4oh- = alo2- + 2h2o，后al3+ + 3alo2- + 6h2o = 4al(oh)3。 實(shí)驗(yàn)：向偏鋁酸鈉溶液中通二氧化碳，有沉淀出現(xiàn)。co2 + 3h2o + 2naalo2 = 2al(oh)3+ na2co3。 將氯化鋁溶液和偏鋁酸鈉溶液混和有沉淀出現(xiàn)。 al3+ + 3alo2- + 6h2o = 4al(oh)3。 實(shí)驗(yàn)：a、向偏鋁酸鈉溶液中滴加稀鹽酸，先有沉定，后溶解。反應(yīng)的離子方程式：alo2- + h+ + h2o = al(oh)3 ,al(oh)3 + 3h+ = al3+ + 2h2o 。b、向稀鹽酸中滴加偏鋁酸鈉溶液，先無(wú)沉淀，

15、后有沉淀且不溶解。反應(yīng)的離子方程式：alo2- + 4h+ = al3+ + 2h2o ,3alo2- + al3+ + 6h2o = 4al(oh)3。 鋁三角：三、鐵及其化合物（一）鐵 fe1、單質(zhì)鐵的物理性質(zhì)：鐵片是銀白色的，鐵粉呈黑色，純鐵不易生銹，但生鐵（含碳雜質(zhì)的鐵）在潮濕的空氣中易生銹。（原因：形成了鐵碳原電池。鐵銹的主要成分是fe2o3）。2、單質(zhì)鐵的化學(xué)性質(zhì)： 與非金屬單質(zhì)反應(yīng)：3fe2o2 fe3o4（現(xiàn)象：劇烈燃燒，火星四射，生成黑色的固體）2fe + 3cl2 2fecl3, fe + s fes。 與非氧化性酸反應(yīng)：fe2hclfecl2h2 （ fe2hfe2h2

16、） 常溫下鋁、鐵遇濃硫酸或濃硝酸鈍化。加熱能反應(yīng)但無(wú)氫氣放出。 與鹽溶液反應(yīng)：fecuso4feso4cu （ fecu2fe2cu ）；fe +2 fecl3 = 3fecl2 與水蒸氣反應(yīng)：3fe + 4h2o(g) fe3o4 + 4h2（二） 鐵的氫氧化物fe(oh)2fe(oh)3主要性質(zhì)白色難溶于水的沉淀，不穩(wěn)定，易被氧化成氫氧化鐵，顏色變化為：白色灰綠色紅褐色。反應(yīng)式：4fe(oh)2 + o2 + 2h2o = 4fe(oh)3。fe(oh)22hfe22h2o紅褐色難溶于水的沉淀，受熱易分解。2fe(oh)3 fe2o3 + 3h2o ,能溶于強(qiáng)酸溶液，生成相應(yīng)的鹽。fe(o

17、h)33h2fe33h2o（三）fe2+、fe3+的檢驗(yàn)離子fe2+fe3+常見(jiàn)方法滴加kscn溶液，無(wú)明顯變化，再加氯水，溶液變血紅色；直接觀察溶液是淺綠色；滴加氫氧化鈉溶液，出現(xiàn)沉淀的顏色變化是：白色灰綠色紅褐色。直接觀察溶液是黃色；滴加氫氧化鈉溶液，出現(xiàn)紅褐色沉淀；滴加kscn溶液，有血紅色溶液出現(xiàn)。（四）鐵三角fe與弱氧化劑反應(yīng)，如h+、cu2+ 、i2 、s等；用還原劑如h2 、co等還原feo或用mg、zn、al等還原fe2+鹽溶液。 鐵與強(qiáng)氧化劑反應(yīng)如cl2、br2、濃h2so4 、濃hno3等。 用還原劑如h2 、co等還原fe2o3或用足量mg、zn、al等還原 fe2+遇強(qiáng)

18、氧化劑的反應(yīng)如cl2、br2、o2、濃h2so4、濃hno3、 h2o2、na2o2、hclo等。 fe3+遇某些還原劑的反應(yīng)如fe、cu、so2、i-、h2s等以及少量的zn、mg、al等。 （五）鐵的冶煉原料：鐵礦石（提供鐵元素）、焦炭（提供熱量和還原劑）、空氣（提供氧氣）、石灰石（除去鐵礦石中的二氧化硅雜質(zhì)）。設(shè)備：高爐。主要反應(yīng)：c + o2 co2 ,，c + co2 2co （這兩個(gè)反應(yīng)是制造還原劑并提供熱量），3co + fe2o3 2fe 3co2 ，caco3 cao + co2 ，cao + sio2 casio3.（六）焰色反應(yīng)1、定義：金屬或它們的化合物在灼燒時(shí)使火焰呈現(xiàn)特殊顏色的性質(zhì)。2、操作步驟：鉑絲（或鐵絲）用鹽酸浸洗后灼燒至無(wú)色，沾取試樣（單質(zhì)、化合物、氣、液、固均可）在火焰上灼燒，觀察顏色。3、 重要元素的焰色：鈉元素黃色、 鉀元素紫色（透過(guò)藍(lán)色的鈷玻璃觀察，以排除鈉的焰色的干擾）焰色反應(yīng)屬物理變化。與元素存在狀態(tài)（單質(zhì)、化合物）、物質(zhì)的聚集狀態(tài)（氣、液、固）等無(wú)關(guān)，只有少數(shù)金屬元素有焰色反應(yīng)。（七）合金1、合金的概念：由兩種或兩種以