高中化學(xué)人教版第三章金屬及其化合物單元測(cè)試 精品

第三章復(fù)習(xí)課整體設(shè)計(jì)從容說(shuō)課本章在初中介紹的金屬和金屬材料的基礎(chǔ)上，較深入地探討了三個(gè)方面的內(nèi)容：（1）金屬的化學(xué)性質(zhì)；（2）幾種重要的金屬化合物；（3）用途廣泛的金屬材料。在金屬的化學(xué)性質(zhì)一節(jié)中充分利用：鈉在空氣里緩慢氧化，鈉加熱時(shí)氧化，鈉與水的反應(yīng)，鋁與鹽酸或NaOH溶液的反應(yīng)，鋁箔在酒精燈上加熱和鐵跟水蒸氣的反應(yīng)等實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)操作與圖片展示相結(jié)合，加深實(shí)驗(yàn)的印象，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的效果。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的現(xiàn)象和結(jié)論不是由老師告訴學(xué)生，也不在教科書中敘述，而是由學(xué)生自己得出，這樣充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生的分析能力和總結(jié)表達(dá)能力。鈉、鋁、鐵、銅四種重要金屬的化合物的性質(zhì)按氧化物、氫氧化物和相應(yīng)鹽的順序逐一介紹，重點(diǎn)掌握鋁氧化物、氫氧化物的兩性，鐵的兩種氫氧化物的相互轉(zhuǎn)化。通過(guò)金屬材料發(fā)展史及有關(guān)的知識(shí)，初步認(rèn)識(shí)合理使用金屬材料的意義，激發(fā)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。通過(guò)積極開展社會(huì)調(diào)查活動(dòng)，提高學(xué)生對(duì)金屬材料的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)其社會(huì)活動(dòng)能力。教學(xué)重點(diǎn)金屬單質(zhì)（鈉、鎂、鋁、鐵）及其化合物的化學(xué)性質(zhì)教學(xué)難點(diǎn)化合物之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系及應(yīng)用課時(shí)安排2課時(shí)第1課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)三維目標(biāo)知識(shí)和技能（1）掌握金屬單質(zhì)（鈉、鎂、鋁、鐵）的化學(xué)性質(zhì)。（2）掌握鈉、鎂、鋁、鐵等金屬化合物的性質(zhì)。過(guò)程和方法采用圖表、比較、討論、歸納、綜合的方法。情感、態(tài)度和價(jià)值觀（1）培養(yǎng)學(xué)生分析、歸納、綜合的能力。（2）通過(guò)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感、社會(huì)活動(dòng)能力和互相合作能力。教學(xué)重點(diǎn)金屬單質(zhì)（鈉、鎂、鋁、鐵）及其化合物的化學(xué)性質(zhì)教學(xué)難點(diǎn)化合物之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系及應(yīng)用教學(xué)過(guò)程導(dǎo)入新課思考：（1）通過(guò)對(duì)金屬鈉、鎂、鋁、鐵的學(xué)習(xí)，你認(rèn)為它們有什么共同的物理性質(zhì)？（2）化學(xué)性質(zhì)有什么共同點(diǎn)和不同點(diǎn)？推進(jìn)新課板書：一、金屬的通性1.金屬的物理通性：有金屬光澤、有延展性、導(dǎo)電、導(dǎo)熱。但不同金屬在密度、硬度、熔、沸點(diǎn)等方面差別較大，這也是金屬單質(zhì)的一大特點(diǎn)。2.金屬的化學(xué)通性：還原性，可表示為M-ne－Mn+，金屬的還原性主要表現(xiàn)在金屬能與非金屬、水、酸、某些鹽發(fā)生反應(yīng)。金屬的還原性有很大差別，其還原性強(qiáng)弱與金屬原子的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，一般說(shuō)來(lái)，金屬原子的半徑越大，最外層電子越少，金屬的還原性越強(qiáng)。思考：初中我們學(xué)習(xí)了金屬活動(dòng)性順序表，請(qǐng)說(shuō)明其含義。生：金屬活動(dòng)性順序表中金屬的金屬性從左到右依次減弱；可以判斷金屬失電子的難易；可以判斷金屬離子得到電子的能力……[教師小結(jié)]由金屬活動(dòng)順序表分析金屬知識(shí)的規(guī)律：金屬活動(dòng)順序表KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金屬原子失去電子的能力(或其還原性)從左到右失電子能力由強(qiáng)逐漸減弱金屬陽(yáng)離子得電子有力(或其氧化性)從左到右得電子能力由習(xí)逐漸增強(qiáng)與氧氣化合常溫下易被氧化常溫下緩慢被氧化加熱被氧化不能置換水中H+能置換加熱時(shí)能置換不能置換置換酸中H+常溫能置換不能置換與鹽溶液反應(yīng)先與H2O反應(yīng)前面的金屬置換出后面金屬自然界中存在化合態(tài)化合態(tài)和游離態(tài)游離態(tài)冶煉方法電解熔融物還原劑還原加熱法富集板書：二、知識(shí)點(diǎn)歸納1.鈉的化合物（2）氧化鈉與過(guò)氧化鈉的比較氧化鈉(Na2O)過(guò)氧化鈉(Na2O2)化合價(jià)氧的化合價(jià)為-2價(jià)氧的化合價(jià)為-1價(jià)類別堿性氧化物過(guò)氧化物，不是堿性氧化物顏色白色固體淡黃色固體與H2O反應(yīng)Na2O+H2O====2NaOH2Na2O2+2H2O====4NaOH+O2↑與CO2反應(yīng)Na2O+CO2====Na2CO32Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2與酸反應(yīng)Na2O+2HCl====2NaCl+H2O2Na2O2+4HCl====4NaCl+2H2O+O2↑漂白作用無(wú)有用途制NaOH作生氧劑，漂白劑保存密封密封轉(zhuǎn)化（3）碳酸鈉與碳酸氫鈉的比較Na2CO3NaHCO3俗稱純堿、蘇打小蘇打溶解性易溶于水易溶于水，但溶解度比Na2CO3小狀態(tài)白色固體白色晶體熱穩(wěn)定性加熱難分解2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O與酸反應(yīng)+2H+====CO2↑+H2OH++====CO2↑+H2O與CaCl2反應(yīng)Ca2++====CaCO3↓不反應(yīng)與NaOH反應(yīng)不反應(yīng)+OH-====+H2O與Ca(OH)2反應(yīng)Ca2++====CaCO3↓2(過(guò)量)+Ca2++2OH-====CaCO3↓++2H2O相互轉(zhuǎn)化+CO2+H2O====2NaHCO3+NaOH====Na2CO3+H2O2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O［例題剖析］（例1）下列化合物與小蘇打溶液反應(yīng)時(shí)，沒(méi)有氣體或沉淀生成的是（）A.燒堿B.硫酸氫鈉C.氫氧化鋇D.過(guò)氧化鈉生：燒堿和小蘇打可以發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鈉和水：NaOH+NaHCO3====Na2CO3+H2O,硫酸氫鈉電離出的氫離子可以與碳酸氫根離子反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w：NaHSO4+NaHCO3====Na2SO4+CO2↑+H2O；氫氧化鋇電離出的氫氧根離子與碳酸氫根離子反應(yīng)生成碳酸根離子，碳酸根離子與氫氧化鋇電離出的鋇離子反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀：Ba(OH)2+NaHCO3====BaCO3↓+NaOH+H2O；過(guò)氧化鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氧氣，氫氧化鈉和小蘇打反應(yīng)生成碳酸鈉和水:2Na2O2+4NaHCO3====4Na2CO3+2H2O+O2↑。教師精講：碳酸氫根離子是一種酸式酸根離子，它可以與強(qiáng)酸或強(qiáng)酸的酸式鹽反應(yīng)生成氣體，也可以與強(qiáng)堿反應(yīng)生成離子，再觀察離子與陽(yáng)離子反應(yīng)是否生成不溶性鹽（沉淀）即可得到答案。本題答案為A。隨堂練習(xí)1.一定量的NaOH溶液（含酚酞）分別加入足量的下列物質(zhì)，一段時(shí)間后，紅色一定消失的是（）①H2O2②HCl③SO2④Na2O2⑤NaHCO3A.僅有①B.②⑤C.②③④⑤D.①②③④簡(jiǎn)析：Na2O2、H2O2均有漂白性，HCl、SO2可以與NaOH反應(yīng)使溶液堿性減弱，紅色消失。答案：D2.某溶液中含有Cl-、、、OH等四種陰離子，加入足量的Na2O2固體后，溶液中離子濃度基本保持不變的是（假設(shè)溶液體積無(wú)變化）（）B.C.簡(jiǎn)析：加入足量的Na2O2固體后，Na2O2與水反應(yīng)生成氫氧化鈉，氫氧化鈉與反應(yīng)生成，故OH-濃度、濃度增加，濃度減小，Cl-濃度不變。答案：D3.可以肯定溶液中存在大量的理由是（）A.加入AgNO3溶液有白色沉淀生成B.加入稀鹽酸有無(wú)色、無(wú)味的氣體產(chǎn)生C.加入MgCl2溶液時(shí)有白色沉淀產(chǎn)生，再加入酸沉淀溶解，產(chǎn)生可使澄清石灰水變渾濁的無(wú)色、無(wú)味的氣體D.加入Ba（OH）2溶液時(shí)有白色沉淀產(chǎn)生，再加入稀鹽酸，沉淀溶解，產(chǎn)生可使澄清石灰水變渾濁的無(wú)色、無(wú)味的氣體簡(jiǎn)析：加入AgNO3溶液有白色沉淀生成，溶液中可能有Cl-；加入稀鹽酸有無(wú)色、無(wú)味的氣體產(chǎn)生，溶液中可能有；加入Ba（OH）2溶液時(shí)有白色沉淀產(chǎn)生，再加入稀鹽酸，沉淀溶解，產(chǎn)生可使澄清石灰水變渾濁的無(wú)色、無(wú)味的氣體，溶液中可能有。故本題答案為C。答案：C4.下列各組物質(zhì)的溶液相互反應(yīng)時(shí)，無(wú)論是前者逐滴滴入后者，還是后者逐滴滴入前者，反應(yīng)現(xiàn)象均相同的是（）和NaAlO2(HCO3)2和Ca(OH)2和NaOH和H2SO4簡(jiǎn)析：HCl滴入NaAlO2中現(xiàn)象為生成沉淀，沉淀逐漸增加然后逐漸減少；NaAlO2滴入HCl中生成沉淀，沉淀迅速消失，繼續(xù)滴入后生成沉淀，沉淀不再減少；NaOH溶液滴入AlCl3溶液中，產(chǎn)生白色沉淀，隨著NaOH溶液的不斷滴入，出現(xiàn)沉淀先逐漸增多，后來(lái)又逐漸減少直至沉淀完全溶解的現(xiàn)象。將AlCl3溶液滴入NaOH溶液，開始無(wú)沉淀出現(xiàn)，滴至一定量時(shí)才開始出現(xiàn)沉淀，然后隨著AlCl3溶液的不斷滴入，沉淀漸多，直至最多。B中只生成沉淀，D中只生成氣體。答案：BD2.鎂和鋁元素符號(hào)MgAl化合價(jià)+2+3原子半徑r(Mg)＞r(Al)還原性Mg＞Al高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物Mg(OH)2(堿性)＞Al(OH)3(兩性)化學(xué)性質(zhì)反應(yīng)物MgAl相似非金屬2Mg+O22MgOMg+I2MgI2Mg+SMgS3Mg+N2Mg3N24Al+3O22Al2O32Al+3I22AlI32Al+3SAl2S3水Mg+2H2O(g)Mg(OH)2+H22Al+6H2O====2Al(OH)3+3H2↑非氧化性酸Mg+2H2SO4====MgSO4+H2↑2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2↑差異強(qiáng)氧化性酸Mg+2H2SO4(濃)====MgSO4+SO2↑+2H2OMg+4HNO4(濃)====Mg(NO3)2+2NO2↑+2H2OAlAl反應(yīng)氧化物2Mg+CO22MgO+C2Mg+SO22MgO+S8Al+3Fe3O49Fe+4Al2O32Al+WO3Al2O3+W堿不反應(yīng)2Al+2H2O+2NaOH====2NaAlO2+3H2↑［例題剖析］（例2）下列物質(zhì)中既能與稀硫酸反應(yīng)又能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的是（）①NaHCO3②Al2O3③Al(OH)3④AlA.②③B.②③④C.①②③D.全部［分析］生：Al可以，因?yàn)锳l具有兩性，同時(shí)Al2O3、Al(OH)3可以，它們分別為兩性氧化物和兩性氫氧化物;NaHCO3為揮發(fā)性酸的酸式鹽，它可以與堿反應(yīng)生成正鹽，可以與酸反應(yīng)生成揮發(fā)性酸。師：同學(xué)們分析得非常好。［課堂小結(jié)］本節(jié)課我們討論了鎂、鋁的單質(zhì)及化合物的性質(zhì)，請(qǐng)大家課后完成有關(guān)反應(yīng)方程式。板書設(shè)計(jì)第三章金屬及其化合物一、金屬的通性二、知識(shí)點(diǎn)歸納1.鈉的化合物2.鎂和鋁活動(dòng)與探究1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較濃鹽酸、稀鹽酸與Na2CO3、NaHCO3兩種溶液反應(yīng)速率的大小。Na2CO3NaHCO3逐滴加入濃鹽酸現(xiàn)象：解釋：現(xiàn)象：解釋：逐滴加入稀鹽酸現(xiàn)象：解釋：現(xiàn)象：解釋：結(jié)論2.只用水、濃鹽酸兩種試劑鑒別Na2CO3、NaHCO3兩種溶液。

第2課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)三維目標(biāo)知識(shí)和技能（1）掌握金屬單質(zhì)（鐵）的化學(xué)性質(zhì)。（2）掌握鐵的化合物的性質(zhì)。過(guò)程和方法采用圖表、比較、討論、歸納、綜合的方法進(jìn)行教學(xué)。情感、態(tài)度和價(jià)值觀（1）培養(yǎng)學(xué)生分析、歸納、綜合的能力。（2）通過(guò)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感、社會(huì)活動(dòng)能力和互助合作能力。教學(xué)重點(diǎn)金屬單質(zhì)（鈉、鎂、鋁）及其化合物的化學(xué)性質(zhì)教學(xué)難點(diǎn)化合物之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系及應(yīng)用教具準(zhǔn)備多媒體投影、AlCl3、Al2（SO4）3、FeCl3、Fe2（SO4）3、渾濁水課時(shí)安排1課時(shí)教學(xué)過(guò)程導(dǎo)入新課上節(jié)課我們復(fù)習(xí)了鎂、鋁及其化合物的性質(zhì)，本節(jié)課將繼續(xù)復(fù)習(xí)鐵及鐵的化合物的性質(zhì)。推進(jìn)新課[板書]三、鐵及鐵的化合物1.鐵是較活潑的金屬，具有金屬的通性，可以和氧氣及其他非金屬、水蒸氣、酸、某些鹽反應(yīng)。練習(xí)：寫出鐵與氧氣、水蒸氣、鹽、酸、CuSO4溶液反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式。2.鐵的化合物Fe2+和Fe3+的性質(zhì)練習(xí)：填寫下列表格(淺色處留空白由學(xué)生填寫)學(xué)生討論填寫：3.鐵化合物和亞鐵化合物間的相互轉(zhuǎn)化師：鐵的鹽類有亞鐵鹽（溶液常顯淺綠色）和鐵鹽（溶液常顯黃色）。Fe3+有一定的氧化性，在某些還原劑作用下，可以被還原成Fe2+；Fe2+有一定的還原性，在某些氧化劑作用下，可以被氧化成Fe3+。FeCl3被還原：2FeCl3+2HI====2FeCl2+I2+2HCl2FeCl3+H2S====2FeCl2+S↓+2HCl2FeCl3+Cu====2FeCl2+CuCl2FeCl2被氧化:2Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl－4Fe2++O2+4H+====4Fe3++2H2O4.鐵的氫氧化物師：氫氧化亞鐵和氫氧化鐵都是不溶于水的堿，它們可用相應(yīng)的可溶性的鹽分別跟堿溶液反應(yīng)而制得。反應(yīng)的離子方程式：Fe2++2OH－====Fe(OH)2↓，F(xiàn)e3++3OH－====Fe(OH)3↓氫氧化亞鐵在空氣里很快被氧化，由開始析出的白色膠狀沉淀，迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色的Fe(OH)3，化學(xué)方程式：4Fe(OH)2+2H2O+O2====4Fe(OH)3Fe3+的檢驗(yàn)師：利用無(wú)色的SCN―跟Fe3+反應(yīng)，生成血紅色的絡(luò)離子。離子方程式為Fe3++SCN-====［Fe（SCN）］2+［例題剖析］（例1）提示：某些金屬氧化物跟熔融燒堿反應(yīng)可生成鹽。根據(jù)以下化學(xué)反應(yīng)框圖填空：（1）單質(zhì)F是__________________。（2）寫出由E生成G的離子反應(yīng)方程式______________________。（3）溶液I中所含金屬離子是_____________。（4）由CE+F若改用濃酸，則不能選用的濃酸是（寫化學(xué)式）_____________。分析：本題考查的知識(shí)點(diǎn)：Fe及其化合物的性質(zhì)，Al與燒堿的反應(yīng)，離子方程式的書寫，解題時(shí)注意到G是紅褐色沉淀，可判斷出G為Fe（OH）3，由此逆推即可。粉狀單質(zhì)B能與強(qiáng)堿反應(yīng)生成單質(zhì)F，判斷B可能為Al，再進(jìn)行確定其他物質(zhì)。答案：（1）H2（2）Fe2++2NH3·H2O====Fe(OH)2↓+2NH+4，4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3(3)Al3+和Na+（4）H2SO4或HNO3教師精講：（例2）將6g純鐵粉加入200mLFe2(SO4)3和CuSO4的混合液中充分反應(yīng)，得到200mLmol·L-1FeSO4溶液和g固體沉淀物。計(jì)算：（1）反應(yīng)后生成Cu多少克？（2）加入鐵粉前，F(xiàn)e2(SO4)3溶液的濃度。分析：本題考查的知識(shí)點(diǎn)是Fe3+、Cu2+分別與Fe的反應(yīng)，濃度的計(jì)算，化學(xué)方程式的計(jì)算。教師精講：由題意可知，反應(yīng)后有g(shù)固體沉淀，不外乎是Fe、Cu或其混合物，說(shuō)明Fe2(SO4)3全部參加反應(yīng)，且有Cu析出。設(shè)Fe2(SO4)3的物質(zhì)的量為x、析出Cu的物質(zhì)的量為y。2Fe3++Fe====3Fe2+Fe+Cu2+====Fe2++Cu2xx3xyyyy所以：c〔Fe2(SO4)3〕==mol·L-1m(Cu)=64g·mol-1×mol=g答案：反應(yīng)后生成Cug，加入鐵粉前，F(xiàn)e2(SO4)3溶液的濃度為mol·L-1。板書設(shè)計(jì)備課資料(一)鈦中國(guó)鈦工業(yè)的現(xiàn)狀及未來(lái)1.發(fā)展史鈦元素發(fā)現(xiàn)于1789年，1908年挪威和美國(guó)開始用硫酸法生產(chǎn)鈦白，1910年在實(shí)驗(yàn)室中第一次用鈉法制得海綿鈦，1948年美國(guó)杜邦公司才用鎂法成噸生產(chǎn)海綿鈦——這標(biāo)志著海綿鈦即鈦工業(yè)化生產(chǎn)的開始。中國(guó)鈦工業(yè)起步于20世紀(jì)50年代。1954年北京有色金屬研究總院開始進(jìn)行海綿鈦制備工藝研究，1956年國(guó)家把鈦當(dāng)作戰(zhàn)略金屬列入了12年發(fā)展規(guī)劃，1958年在撫順鋁廠實(shí)現(xiàn)了海綿鈦工業(yè)試驗(yàn)，成立了中國(guó)第一個(gè)海綿鈦生產(chǎn)車間，同時(shí)在沈陽(yáng)有色金屬加工廠成立了中國(guó)第一個(gè)鈦加工材生產(chǎn)試驗(yàn)車間。20世紀(jì)60~70年代，在國(guó)家的統(tǒng)一規(guī)劃下，先后建設(shè)了以遵義鈦廠為代表的10余家海綿鈦生產(chǎn)單位，建設(shè)了以寶雞有色金屬加工廠為代表的數(shù)家鈦材加工單位，同時(shí)也形成了以北京有色金屬研究總院為代表的科研力量，成為繼美國(guó)、前蘇聯(lián)和日本之后的第四個(gè)具有完整鈦工業(yè)體系的國(guó)家。1980年前后，我國(guó)海綿鈦產(chǎn)量達(dá)到2800噸，然而由于當(dāng)時(shí)大多數(shù)人對(duì)鈦金屬認(rèn)識(shí)不足，鈦材的高價(jià)格也限制了鈦的應(yīng)用，鈦加工材的產(chǎn)量?jī)H200噸左右，我國(guó)鈦工業(yè)陷入困境。在這種情況下，由當(dāng)時(shí)國(guó)務(wù)院副總理方毅同志倡導(dǎo)，朱镕基和袁寶華同志支持，于1982年7月成立了跨部委的全國(guó)鈦應(yīng)用推廣領(lǐng)導(dǎo)小組，專門協(xié)調(diào)鈦工業(yè)的發(fā)展事宜，促成了20世紀(jì)80年代至90年代初期我國(guó)海綿鈦和鈦加工材產(chǎn)銷兩旺、鈦工業(yè)快速平穩(wěn)發(fā)展的良好局面。綜上所述，我國(guó)鈦工業(yè)大致經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展期：即20世紀(jì)50年代的開創(chuàng)期，60~70年代的建設(shè)期和80~90年代的初步發(fā)展期。在新世紀(jì)，得益于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、快速發(fā)展，我國(guó)鈦工業(yè)也進(jìn)入了一個(gè)快速成長(zhǎng)期。2.規(guī)模及布局（1）海綿鈦的產(chǎn)能及產(chǎn)量截止到2023年底，我國(guó)海綿鈦的年產(chǎn)能為4000噸，其中遵義鈦廠3000噸，撫順鈦廠1000噸。由于近年來(lái)我國(guó)持續(xù)發(fā)展的國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)鈦材的需求旺盛，上述兩廠均能滿負(fù)荷生產(chǎn)，2023年的總產(chǎn)量也是4000余噸。（2）鈦加工材的產(chǎn)能及產(chǎn)量鈦加工的產(chǎn)能主要決定于鈦錠的生產(chǎn)能力。2023年底，我國(guó)約有60臺(tái)真空自耗電弧爐用于鈦錠的生產(chǎn)。其中寶雞有色金屬加工廠有10噸爐、6噸爐各一臺(tái)，3噸爐、1噸爐各兩臺(tái)，形成了年產(chǎn)6000噸鈦錠的生產(chǎn)能力。上海五鋼特冶公司有15噸爐、10噸爐、5噸爐各一臺(tái)，小爐子兩臺(tái)，大體形成了年產(chǎn)5000噸鈦錠的能力。沈陽(yáng)有色金屬加工廠有5臺(tái)噸以下真空自耗電弧爐，具有年產(chǎn)600噸鈦錠的能力；這三家共有11600噸鈦錠的年產(chǎn)能。其余44臺(tái)大多為500～1000kg級(jí)的真空自耗電弧爐，平均以每臺(tái)200t/a的產(chǎn)能計(jì)，可形成8800t/a的產(chǎn)能。這樣，我國(guó)基本具有了20000t/a的鈦錠生產(chǎn)能力。以70%可轉(zhuǎn)化成鈦材計(jì)，基本具有了14000t/a的生產(chǎn)能力。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，2023年我國(guó)實(shí)際生產(chǎn)鈦材約6000噸，占世界總產(chǎn)量的10%左右。（3）鈦設(shè)備加工近年來(lái)，我國(guó)化工、冶金、電力、真空制鹽、生物制藥等領(lǐng)域?qū)︹佡|(zhì)設(shè)備的需求旺盛。2023年、2023年都以30%以上的速度增加。2023年，估計(jì)有20家左右鈦設(shè)備制造企業(yè)的產(chǎn)值在千萬(wàn)元以上，其中南京寶色鈦業(yè)公司的鈦設(shè)備生產(chǎn)產(chǎn)值達(dá)到個(gè)億，比去年增加約40%，寶雞有色金屬加工廠的產(chǎn)值也近億元。（4）產(chǎn)業(yè)布局目前，我國(guó)鈦加工及其制造業(yè)在地理上大體上存在三個(gè)比較集中的區(qū)域。以寶雞為中心的西北地區(qū)。這個(gè)地區(qū)以寶雞有色金屬加工廠及其控股的寶雞鈦業(yè)有限股份公司為龍頭，形成了我國(guó)專業(yè)化程度最高、加工設(shè)備最系統(tǒng)化、產(chǎn)品規(guī)格最多的鈦加工及其制造業(yè)基地。以沈陽(yáng)有色金屬加工廠、撫順特鋼板材有限責(zé)任公司、沈陽(yáng)東方鈦業(yè)有限公司等單位為主形成了東北鈦加工及設(shè)備制造集團(tuán)，該地區(qū)中小企業(yè)多，鈦設(shè)備制造頗為活躍。以寶鋼集團(tuán)上海五鋼有限公司、南京寶色鈦業(yè)公司、張家港市宏大鋼管廠等單位為主形成了長(zhǎng)江三角洲鈦加工及其設(shè)備制造集團(tuán)。該集團(tuán)便捷的市場(chǎng)、開放的理念是其優(yōu)勢(shì)，很具發(fā)展?jié)摿Α?二)鈉金屬鈉有相當(dāng)大的一部分用于制造一種抗爆劑——四乙基鉛，它能降低汽油的爆震性，減少在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中使用汽油時(shí)發(fā)生的噪音。四乙基鉛通常是使氯乙烷跟金屬鈉和鉛的合金(鈉鉛齊)反應(yīng)而制成的。4C2H5Cl＋4Na＋Pb====(C2H5)4Pb＋4NaCl金屬鈉能從鈦、鋯、鈮、鉭等金屬元素的化合物中把它們置換出來(lái)。例如：鈮和鉭通常是共生在某一種礦物內(nèi)，一般是先分離它們的氟化物，然后再用金屬鈉置換出鈮和鉭。NbF5＋5Na====Nb＋5NaFTaF5＋5Na====Ta＋5NaF鈉還用于制造過(guò)氧化鈉等化合物。鈉和鉀組成的合金在常溫時(shí)是液體，用于快中子增殖反應(yīng)堆作熱交換流體。下面列出幾種鈉鉀合金的熔點(diǎn)。鈉鉀熔點(diǎn)鈉鉀熔點(diǎn)/℃20％80％-1022％78％-1124％76％40％60％5高壓鈉燈現(xiàn)在已大量應(yīng)用于道路和廣場(chǎng)的照明。由于它不降低照度水平而又能減少能源消耗，所以有取代高壓汞燈的趨勢(shì)。早在1950年就在實(shí)驗(yàn)室中解決了鈉蒸氣的氣體放電發(fā)光問(wèn)題，但由于需要解決在高溫高壓下鈉蒸氣有很強(qiáng)的腐蝕性的問(wèn)題，直到1965年才制出了第一只高壓鈉燈。高壓鈉燈雖問(wèn)世較晚，但發(fā)展很快。鈉燈也可用于洗相的暗室，因?yàn)檫@種黃光不會(huì)使相紙曝光。堿金屬的氫化物堿金屬跟鹵素起反應(yīng)，生成堿金屬的鹵化物，它們都是離子化合物。在反應(yīng)中，堿金屬的原子失去1個(gè)電子，鹵素的原子得到1個(gè)電子，形成最外層為8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。我們知道，像氦原子那樣最外電子層是K層，只要有2個(gè)電子，就形成了穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。那么，由此可以推理，K層只有1個(gè)電子的氫原子，是否也可以因得到1個(gè)電子而形成最外電子層的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)呢？事實(shí)正是如此，當(dāng)堿金屬跟氫氣發(fā)生反應(yīng)時(shí)，就生成堿金屬的氫化物，它們都是離子化合物，其中氫以陰離子H-的形式存在，氫顯-1價(jià)。它們的結(jié)構(gòu)可以用電子式表示如下：電子式Li+[∶H]-Na+[∶H]-K+[∶H]-Rb+[∶H]-Cs+[∶H]-堿金屬的氫化物L(fēng)iHNaHKHRbHCsH氫化物中的氫跟鹵化物中的鹵素，在原子結(jié)構(gòu)上有一些相似的地方，因?yàn)樗鼈兌嫉玫?個(gè)電子而形成陰離子。由此也可以說(shuō)，氫元素在一定程度上有著類似鹵素的性質(zhì)。當(dāng)然，氫沒(méi)有鹵素那樣活潑，它接受電子的能力也比鹵素弱，因此成為陰離子的傾向也比較弱。在這里，試比較氫和鹵素中的溴在接受電子以后的能量變化。從Br2變成Br-是放熱的，從H2變成H-是吸熱的，所以只有很活潑的金屬，如堿金屬和堿土金屬才能跟氫生成離子型的氫化物，如NaH、CaH2等。堿金屬的氫化物是強(qiáng)還原劑，用于有機(jī)合成，制備堿金屬的硼氫化物(如NaBH4)、鋁氫化物(如NaAlH4)等。鋼制品的除銹可以用氫化鈉，即把鋼制品浸在NaH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的熔融NaOH槽中，鐵銹因被還原為鐵而除去。LiH是一種氫氣發(fā)生劑，用于軍事上或其他需要?dú)錃獾膱?chǎng)合。LiH＋H2O====LiOH＋H2↑堿金屬氫化物的制法通常是使堿金屬跟氫氣直接反應(yīng)。氫化鋰是由熔融的鋰跟氫氣直接反應(yīng)而生成的。2Li＋H2====2LiH生成的物質(zhì)必須保存在惰性的氣體中，以避免著火。熔融鈉在100～110℃開始吸收氫氣，到300～400℃時(shí)反應(yīng)較快。氫化鈉在鈉的表面上形成，這層氫化鈉阻止了反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。生產(chǎn)上，使金屬鈉分散在高熔點(diǎn)的烴類里或跟熔融的氯化鈉混合，以保證鈉跟氫氣的接觸。堿金屬的氫化物是一類相當(dāng)重要的化合物，限于篇幅，課本沒(méi)有講述，這里提供一些有關(guān)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制法和它們?cè)诂F(xiàn)代工業(yè)和科技方面的用途，以供參考。（三）鋁1.地球上最多的金屬——鋁許多人常常以為鐵是地殼中最多的金屬。其實(shí)，地殼中最多的金屬是鋁，其次才是鐵。鋁占整個(gè)地殼總重量的％，差不多比鐵多一倍！地球上到處都有鋁的化合物，像最普通的泥土中，就含有許多氧化鋁。說(shuō)了這么多，鋁到底是一種什么樣的金屬呢？鋁：一種化學(xué)元素，化學(xué)符號(hào)Al，原子序數(shù)13，相對(duì)原子質(zhì)量539，屬第三周期ⅢA族。鋁是一種銀白色的輕金屬，純凈的鋁很軟，可以壓成很薄的箔，現(xiàn)在包糖果、香煙的“銀紙”，其實(shí)大都是鋁箔。在生活中，我們到處都可以看到鋁的“影子”。我們平常使用的硬幣，是鋁制的；在廚房里，我們還可以看到鋁鍋、鋁盆、鋁勺……然而，在一百多年前，鋁卻被認(rèn)為是一種稀罕的貴金屬，價(jià)格比黃金還貴，甚至還被列為“稀有金屬”之一。真是怪事，鋁怎么比金子還貴？這件事說(shuō)起來(lái)也不奇怪。因?yàn)殇X的價(jià)值貴賤，完全取決于煉鋁工業(yè)的水平。在一百多年前，人們用鈉還原法來(lái)制造鋁，當(dāng)時(shí)鈉的價(jià)格十分昂貴，所以鋁的價(jià)格就更加貴了。據(jù)說(shuō)有一次法國(guó)皇帝拿破侖三世舉行了一次宮廷宴會(huì)，來(lái)賓都用金碗喝酒，唯獨(dú)皇帝一人在用鋁碗，來(lái)賓都對(duì)皇帝的鋁碗羨慕不已。然而到了19世紀(jì)末，人們發(fā)明了大量生產(chǎn)鋁的方法，這時(shí)鋁的價(jià)格一下子跌了許多，人們才開始普遍使用鋁制產(chǎn)品。發(fā)現(xiàn)：1825年丹麥.奧斯特用無(wú)水三氯化鋁與鉀汞齊作用，并蒸掉汞后得到金屬鋁。1854年德維爾用金屬鈉還原氯化鈉和氯化鋁的熔鹽,制得金屬鋁,并在1855年的巴黎博覽會(huì)上展示。1886年.霍爾和埃魯分別發(fā)明了電解氧化鋁和冰晶石的熔鹽制鋁法，使鋁的價(jià)格大降，成為可供實(shí)用的金屬。存在：鋁在地殼中的含量為8％,僅次于氧和硅。它廣泛分布于巖石、泥土和動(dòng)植物體內(nèi)。巖石中的鋁主要以硅酸鋁形式存在。巖石風(fēng)化時(shí)，硅酸鋁沉積為黏土礦或脫水成鋁土礦。剛玉是純的結(jié)晶氧化鋁，含鋁礦石還有明礬、冰晶石等。物理性質(zhì)：鋁為銀白色的輕金屬;熔點(diǎn)℃,沸點(diǎn)2467℃,相對(duì)密度。鋁為面心立方結(jié)構(gòu)。純鋁較軟，其強(qiáng)度依賴于它的純度。鋁具有良好的延展性。硅、銅、鐵、鋅、錫、鎂、錳等金屬易溶于熔融鋁中形成相應(yīng)的合金；氫是能溶于鋁中的唯一氣體，其溶解度隨溫度升高而增大，但在金屬凝結(jié)時(shí)接近于零。鋁具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。純鋁的電導(dǎo)率是退火銅的64％。溫度在50K以下時(shí)電阻率小于極純的銅和銀,在K以下可變?yōu)槌瑢?dǎo)體。化學(xué)性質(zhì)：鋁在化合物中通常表現(xiàn)為＋3價(jià)氧化態(tài),在高溫時(shí)有＋1價(jià)氧化態(tài)。鋁是活潑金屬，常溫下，在干燥空氣中鋁的表面立即形成厚度約為50埃的致密氧化膜，使鋁不會(huì)進(jìn)一步氧化并能耐水的腐蝕，這層氧化膜可吸著染料而使鋁著色，還可在硼酸、磷酸中借陽(yáng)極氧化而加厚，以提高其耐腐蝕性。但細(xì)粉狀的鋁與空氣混合則極易燃燒。鋁與氧化合時(shí)的生成熱很高；在高溫下能將許多金屬氧化物還原為相應(yīng)的金屬。鋁還能與鹵素、硫、氮、磷和碳等作用。熔融的鋁能與水猛烈反應(yīng)，生成氫氧化鋁和氫。鋁是兩性的，既易溶于強(qiáng)堿形成鋁酸鹽和氫，也能溶于稀酸，生成相應(yīng)的鋁鹽和氫。但鋁的純度越高,與酸的反應(yīng)越慢，％以上的純鋁只溶于王水，在冷的濃硫酸和濃硝酸中鋁表面被鈍化。制法：現(xiàn)代電解鋁的方法是將氧化鋁溶解于冰晶石（作為電解質(zhì)）中,以鋼制電解槽的石墨襯里為陰極,石墨棒為陽(yáng)極，在約1000℃進(jìn)行電解，在陰極得到液態(tài)的金屬鋁，純度可達(dá)％。鋁的性質(zhì)與用途的關(guān)系：物質(zhì)的用途決定于物質(zhì)的性質(zhì)。由于鋁有多種優(yōu)良性能，因而鋁有著極為廣泛的用途。下面介紹鋁在幾個(gè)方面的用途。(1)鋁的密度小(僅為g·cm-3)，雖然比較軟，但可制成各種鋁合金(如硬鋁、超硬鋁、防銹鋁、鑄鋁等)，廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、汽車、火車、船舶等制造工業(yè)。此外，導(dǎo)彈、宇宙火箭、人造衛(wèi)星也使用大量的鋁及其合金。例如，一架超音速飛機(jī)約由70％的鋁及其合金構(gòu)成。每枚導(dǎo)彈的用鋁量約占總重量的10％～15％。據(jù)報(bào)道，國(guó)外已鋪設(shè)有鋁質(zhì)的火車軌道，其耗電量比普通鐵軌節(jié)省一半。船舶建造中也大量使用鋁，一艘大型客船(15000t)，用鋁量達(dá)2000t。(2)鋁的導(dǎo)電性僅次于銀、銅，雖然它的導(dǎo)電率為銅的2／3，但密度只有銅的1／3，所以輸送同量的電，鋁線的質(zhì)量只有銅線的一半。鋁表面的氧化膜不僅有耐腐蝕的能力，而且有一定的絕緣性，所以鋁在電器制造工業(yè)、電線電纜工業(yè)和無(wú)線電工業(yè)中有廣泛的用途。(3)鋁是熱的良導(dǎo)體(比鐵的導(dǎo)熱能力大3倍)，工業(yè)上可用鋁制造各種熱交換器、散熱材料和炊具等。(4)鋁有較好的延展性(僅次于金和銀)，在100～150℃時(shí)可制成薄于mm的鋁箔，廣泛用于包裝香煙、糖果等，還可制成鋁絲、鋁條，并能軋制各種鋁制品。(5)鋁的表面因有致密的氧化物保護(hù)膜，不易受到腐蝕，常被用來(lái)制造化學(xué)反應(yīng)器、醫(yī)療器械、冷凍裝置、石油精煉裝置、液態(tài)天然氣的輸送管道等。(6)鋁粉具有銀白色光澤(一般金屬在粉末狀時(shí)的顏色多為黑色)，常用來(lái)作涂料(俗稱銀粉、銀漆)，保護(hù)鐵制品不被腐蝕，而且美觀。(7)鋁在氧氣中燃燒能放出大量的熱和耀眼的光，常用于制造爆炸混合物,如銨鋁炸藥(由硝酸銨、木炭粉、鋁粉、煙黑及其他可燃性有機(jī)物混合而成)、燃燒混合物(如用鉛熱劑做的炸彈和炮彈可用來(lái)攻擊難以著火的目標(biāo)或坦克、大炮等)和照明混合物(如含硝酸鋇68％、鋁粉28%、蟲膠4%)。(8)鋁熱劑常用來(lái)熔煉難熔金屬和焊接鋼軌等。鋁還用作煉鋼過(guò)程中的脫氧劑。鋁粉和石墨、二氧化鈦(或其他高熔點(diǎn)金屬的氧化物)按一定比率均勻混合后，涂在金屬上，經(jīng)高溫煅燒而制成耐高溫的金屬陶瓷，它在火箭及導(dǎo)彈技術(shù)上有重要應(yīng)用。(9)鋁板對(duì)光的反射性能也很好，反射紫外線比銀還強(qiáng)，鋁愈純，其反射能力愈好,常用來(lái)制造高質(zhì)量的反射鏡，如太陽(yáng)灶反射鏡等。(10)鋁具有吸音性能，音響效果也較好，所以廣播室、現(xiàn)代化大型建筑室內(nèi)的天花板等也采用鋁。將來(lái)的人造小月亮：月亮也可以用人工制造嗎？是的。月亮本身不會(huì)發(fā)光，但它能把太陽(yáng)光反射到地球上來(lái)，所以在晚上我們看見月亮是亮的。如果人類能制造出一個(gè)非常巨大的圓盤，把它放在天空，那就會(huì)是一個(gè)人造小月亮。那么用什么東西來(lái)制造這個(gè)圓盤呢？重要的是這種東西要有良好的反射光線的能力，要不然，圓盤制好后也只是一件廢物。鋁能夠滿足這個(gè)要求。鋁的反射能力比銀還強(qiáng)，它常被用來(lái)制作高質(zhì)量的反射鏡。只要人們制作一個(gè)面積達(dá)幾十平方千米的巨大的反射鏡，并在鏡面鍍一層鋁，把它發(fā)射到天空，人造小月亮做成了。通過(guò)它把太陽(yáng)光反射給地球，可以使地面上夜晚的亮度為農(nóng)歷十五晚上月亮的10～100倍，人們到時(shí)可以不用照明燈，直接在室外讀書寫字、娛樂(lè)和工作。為什么很多廚具是鋁的？在廚房里我們經(jīng)?？梢钥吹胶芏噤X制的東西，比如鋁鍋啦、鋁盆、鋁勺等等，為什么不用其他金屬來(lái)制作這些東西呢？這是因?yàn)殇X制品很耐用。鋁本來(lái)是銀白色的，可是鋁制品用不了多久，表面就變得白蒙蒙的，這是什么緣故呢？原來(lái)鋁生銹了，鋁的表面與空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)，生成了一層薄薄的氧化鋁，這層氧化鋁別看很薄，卻“天衣無(wú)縫”，它緊緊地貼在鋁的表面，防止里面的鋁繼續(xù)和氧反應(yīng)。這層氧化鋁不怕水浸，不怕火燒，很難銹蝕。對(duì)于里面的鋁來(lái)說(shuō)，它是一件十分耐用的“外套”。如果換用金屬鐵，這些東西的壽命就會(huì)大大縮短。有人會(huì)問(wèn)，金屬鐵不是也有一層“外衣”嗎，怎么會(huì)用不久呢？原來(lái)，金屬鐵的“外衣”和鋁的不一樣。鋁的“外衣”很細(xì)密，空氣、水都鉆不進(jìn)去，而鐵的“外衣”卻布滿了小孔，空氣和水很容易就鉆了進(jìn)去，所以鐵制品會(huì)一直生銹下去，直到整個(gè)東西變成了廢品。然而，在廚房里我們也會(huì)看到一些鐵制的東西，這又怎么解釋呢？說(shuō)來(lái)也很簡(jiǎn)單，這些東西已經(jīng)不是純粹的鐵制品了，人們往鐵中加入了一些其他的金屬，使得鐵不會(huì)在空氣中生銹，所以就可以用它來(lái)制造東西。但是這樣一來(lái)，這些東西比鋁制品要貴好多，因而在生活中人們用的很多廚具是鋁的。2.鋁合金鋁是一種輕金屬,密度小g·cm-3),具有良好的強(qiáng)度和塑性，鋁合金具有較好的強(qiáng)度，超硬鋁合金的強(qiáng)度可達(dá)600MPa，普通硬鋁合金的抗拉強(qiáng)度也達(dá)200~450MPa，它的比剛度遠(yuǎn)高于鋼，因此在機(jī)械制造中得到廣泛的運(yùn)用。鋁的導(dǎo)電性僅次于銀和銅，居第三位，用于制造各種導(dǎo)線。鋁具有良好的導(dǎo)熱性，可用作各種散熱材料。鋁還具有良好的抗腐蝕性能和較好的塑性，適合于各種壓力加工。鋁合金按加工方法可以分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。變形鋁合金又分為不可熱處理強(qiáng)化型鋁合金和可熱處理強(qiáng)化型鋁合金。不可熱處理強(qiáng)化型不能通過(guò)熱處理來(lái)提高機(jī)械性能，只能通過(guò)冷加工變形來(lái)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化，它主要包括高純鋁、工業(yè)高純鋁、工業(yè)純鋁以及防銹鋁等?？蔁崽幚韽?qiáng)化型鋁合金，可以通過(guò)淬火和時(shí)效等熱處理手段來(lái)提高機(jī)械性能，它可分為硬鋁、鍛鋁、超硬鋁和特殊鋁合金等。鋁合金可以采用熱處理獲得良好的機(jī)械性能、物理性能和抗腐蝕性能。鑄造鋁合金按化學(xué)成分可分為鋁硅合金、鋁銅合金、鋁鎂合金和鋁鋅合金。（1）純鋁產(chǎn)品純鋁分冶煉品和壓力加工品兩類，前者以化學(xué)成分Al表示，后者用漢語(yǔ)拼音LG（鋁、工業(yè)用的）表示。（2）壓力加工鋁合金鋁合金壓力加工產(chǎn)品分為防銹（LF）、硬質(zhì)（LY）、鍛造（LD）、超硬（LC）、包覆（LB）、特殊（LT）及釬焊（LQ）等七類。常用鋁合金材料的狀態(tài)為退火（M燜火）、硬化（Y）、熱軋（R）等三種。（3）鋁材鋁和鋁合金經(jīng)加工成一定形狀的材料統(tǒng)稱鋁材，包括板、帶、箔、管、棒、線、型等。（4）鑄造鋁合金鑄造鋁合金（ZL）按成分中鋁以外的主要元素硅、銅、鎂、鋅分為四類，代號(hào)編碼分別為100、200、300、400。（5）高強(qiáng)度鋁合金高強(qiáng)度鋁合金指其抗拉強(qiáng)度大于480MPa的鋁合金，主要是壓力加工鋁合金中硬鋁合金類、超硬鋁合金類和鑄造合金類。3.氫氧化鋁(1)氫氧化鋁為什么具有兩性?凡是在水溶液中既能電離出H+，又能電離出OH-的氫氧化物，叫兩性氫氧化物。氫氧化鋁就是兩性氫氧化物，它在水溶液中可以按下列兩種形式電離：Al3+＋3OH-====Al(OH)3====H+++H2O(堿式電離）(酸式電離)其他如Zn(OH)2、Cr(OH)3、Pb(OH)2、Sn(OH)2等也都是兩性氫氧化物。兩性氫氧化物的這種性質(zhì)跟它們的結(jié)構(gòu)有關(guān)。如用E表示某一種元素，它可按下列兩式進(jìn)行電離：EOH====E++OH-EOH====EO-+H+也就是說(shuō)E—O和O—H都是極性鍵，都有因極性溶劑的作用而斷裂的可能。對(duì)于某一元素的氫氧化物在水中究竟進(jìn)行酸式電離還是堿式電離，要看E—O和O—H兩個(gè)鍵的相對(duì)強(qiáng)弱。如E—O鍵較弱時(shí)，就進(jìn)行堿式電離；如O—H鍵較弱時(shí)，就進(jìn)行酸式電離。而這兩個(gè)鍵的相對(duì)強(qiáng)弱，決定于某元素離子En+和氫離子(H+)對(duì)氧離子(O2-)的吸引力的相對(duì)強(qiáng)弱。如果En+對(duì)O2-的吸引力強(qiáng)，O—H鍵斷裂，即酸式電離的趨勢(shì)大；如果H+對(duì)O2-的吸引力強(qiáng)，E—O鍵斷裂，即堿式電離趨勢(shì)大。從靜電引力考慮，En+對(duì)O2-的吸引力的大小，跟元素的離子半徑及電荷數(shù)有關(guān)。一般地說(shuō)，元素的離子半徑愈小，離子的正電荷數(shù)愈大，那么En+對(duì)O2-的吸引力愈強(qiáng)，就呈酸式電離。反之，吸引力弱，呈堿式電離。如果離子半徑較小(不是很小)，離子電荷較大(不是很大)時(shí)，E—O鍵和O—H鍵的相對(duì)強(qiáng)弱接近相等。即En+對(duì)O2-的吸引力接近相等，這時(shí)，EOH就既可能呈酸式電離，又可能呈堿式電離，這就是兩性氫氧化物在水溶液里發(fā)生兩種形式電離的原因。現(xiàn)以元素周期表中第三周期元素為例說(shuō)明如下：NaMgAlSiPSCl離子正電荷數(shù)1234567離子半徑／nm對(duì)于Na和Mg的氫氧化物來(lái)說(shuō)，因Na+和Mg2+的正電荷數(shù)少，離子半徑大，所以Na—O鍵和Mg—O鍵較弱，NaOH和Mg(OH)2都呈堿式電離，它們都是堿。又因?yàn)镸g2+的正電荷數(shù)比Na+多，離子半徑比Na+小，所以Mg—O鍵比Na—O鍵強(qiáng)，因此，Mg(OH)2的堿性比NaOH弱。對(duì)于非金屬元素Si、P、S、Cl的“氫氧化物”，因非金屬元素E所帶的正電荷數(shù)多(Si、P、S、Cl分別為+4、+5、+6、+7)，它們的半徑又小，所以E—O鍵較強(qiáng)，O—H鍵較弱。因而這些“氫氧化物”都呈酸式電離，且隨著E的電荷數(shù)增大，半徑減小的順序，H2SiO3、H3PO4、H2SO4、HClO4的酸性逐漸增強(qiáng)。鋁離子的電荷數(shù)和離子半徑都介于Mg和Si之間，所以Al(OH)3在水中既能按酸式電離，又能按堿式電離，但它的酸性和堿性都很弱。此外,由于鋁原子數(shù)少于價(jià)電子層軌道數(shù)，所以有空軌道，可以形成受電子配位鍵。因此，Al(OH)3在水溶液中的酸式電離過(guò)程，嚴(yán)格地講，不是失去H+，而是加上1個(gè)OH-，其過(guò)程如下式所示：Al(OH)3+2H2O====H3O++（2）氫氧化鋁能否溶于氨水?Al2O3的水合物一般都稱為氫氧化鋁。它們的存在形式有多種，如一水合物、二水合物和三水合物等。向硫酸鋁溶液里滴加氨水時(shí)生成白色膠狀氫氧化鋁沉淀，是因?yàn)闅溲趸X的含水量不定，所以組成不均勻，無(wú)定形。但無(wú)定形水合氧化鋁在溶液中經(jīng)靜置后會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶的偏氫氧化鋁AlO(OH)，溫度越高，這種轉(zhuǎn)變?cè)娇?。因此?dāng)硫酸鋁溶液沸騰時(shí)加入氨水，它的產(chǎn)物就和常溫時(shí)不一樣，得到的是一種結(jié)晶(也稱為水鋁石)形式的AlO(OH)。氫氧化鋁是一種兩性化合物，是一種弱堿，也可以作為一種極弱的酸來(lái)看待。Al(OH)3====HAlO2+H2OHAlO2====H++(pKa=當(dāng)氫氧化鋁與堿作用時(shí)，會(huì)因生成偏鋁酸鹽而溶解。Al(OH)3+OH-====+2H2O=K==63市售氨水的濃度約為15mol·L-1(含氨約25％，20℃時(shí)密度為g·cm-3)，其中c(OH-)可通過(guò)如下計(jì)算來(lái)求得：NH3·H2O====+OH-=K==×10-5c2(OH-)=15××10-5=×10-4c(OH-)=×10-2mol·L-1在該濃度的氨水中，每升所溶解Al(OH)3的質(zhì)量，可通過(guò)下式計(jì)算：Al(OH)3+OH-====+2H2OK==63溶解前×10-2mol·L-1溶解后×10-2mol·L-1=63c()=×10-2mol·L-1m〔Al(OH)3〕=c()·V()·M〔Al(OH)3〕=×10-2mol·L-1×1L×78g·mol-1=g由上述計(jì)算得知，氫氧化鋁能微溶于氨水中，即使氨水的濃度降為6mol·L-1，每100g該氨水所溶解Al(OH)3的質(zhì)量也能達(dá)到通常所說(shuō)的微溶標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于強(qiáng)堿(NaOH)，其水溶液中的OH-的物質(zhì)的量濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氨水的，所以Al(OH)3在其中的溶解度要大得多。當(dāng)氨水中有銨鹽存在時(shí)，由于同離子效應(yīng)，c(OH-)降低，該溶液溶解Al(OH)3的能力也明顯減弱。例如，向Al2(SO4)3溶液里滴加氨水，在產(chǎn)生Al(OH)3的同時(shí)，也產(chǎn)生銨鹽(NH4)2SO4。它對(duì)氨水的電離有抑制作用，所以產(chǎn)物Al(OH)3就難溶于該溶液的過(guò)剩氨水中。4.明礬的凈水作用天然水中常含有很多細(xì)小的懸浮物(細(xì)菌、藻類、原生動(dòng)物、泥沙、黏土及其他不溶性物質(zhì))、膠體物質(zhì)(如腐殖質(zhì)膠體等)和一些可溶性的鹽類、氣體等。在除去懸浮物時(shí)，常用明礬或硫酸鋁等凝聚劑，使這些雜質(zhì)聚集起來(lái)，形成較大的顆粒而沉淀。明礬〔KAl(SO4)2·12H2O〕是硫酸鉀和硫酸鋁的復(fù)鹽，它的凝聚作用主要是由Al2(SO4)3產(chǎn)生的。當(dāng)明礬溶于水后，Al2(SO4)3因水解作用而產(chǎn)生Al(OH)3。Al2(SO4)3+6H2O====2Al(OH)3+3H2SO4或Al3++3H2O====Al(OH)3+3H+硫酸鋁還會(huì)和水中含有的碳酸氫鈣作用，生成氫氧化鋁和硫酸鈣。Al2(SO4)3+3Ca(HCO3)2====3CaSO4+2Al(OH)3↓+6CO2↑天然水中的那些雜質(zhì)，大部分都是帶負(fù)電荷的膠粒，而氫氧化鋁膠粒是帶正電荷的，因此，帶正電荷的氫氧化鋁膠粒能中和水中膠狀雜質(zhì)所帶的負(fù)電荷，于是這些雜質(zhì)很快地就會(huì)跟氫氧化鋁絮狀物一起凝聚而下沉。由于明礬中的K2SO4對(duì)凈化水不起作用，而K2SO4又是一種原料，因此，現(xiàn)在一般都改用硫酸鋁作凈水的凝聚劑。工業(yè)上使用的凈水凝聚劑，除硫酸鋁外，還有氯化鋁、氯化鐵、硫酸鐵等。用明礬凈水，只能除去水中的懸浮雜質(zhì)，對(duì)溶解在水中的大部分鹽類則不能除去。（四）鐵1.鐵（1）資源狀況截至1996年底，全國(guó)共查明鐵礦產(chǎn)地1834處。累計(jì)探明鐵礦石儲(chǔ)量(A+B+C+D級(jí))億噸，按全國(guó)鐵礦石平均含鐵品位33%計(jì)算，鐵金屬量為億噸?？鄢龤v年開采與損失，尚保有鐵礦石儲(chǔ)量(A+B+C+D級(jí))億噸，鐵金屬億噸，其中A+B+C級(jí)鐵礦石儲(chǔ)量?jī)|噸，鐵金屬為億噸，D級(jí)鐵礦石儲(chǔ)量?jī)|噸，鐵金屬為億噸。從1955年到1995年我國(guó)鐵礦保有儲(chǔ)量整整增長(zhǎng)了10倍。根據(jù)80年代中期地質(zhì)科研部門對(duì)我國(guó)鐵礦資源的預(yù)測(cè),將全國(guó)大陸劃分為17個(gè)預(yù)測(cè)區(qū)，共有有望航磁異常區(qū)1084處，預(yù)測(cè)資源潛力606億噸。其中11個(gè)預(yù)測(cè)區(qū)分布在東經(jīng)105°線以東地區(qū)，有望航磁異常區(qū)754處，預(yù)測(cè)資源潛力為317億噸，東部地區(qū)找礦程度較高，預(yù)測(cè)資源多以隱伏礦或盲礦體分布在已知礦帶的深部和周邊部。東經(jīng)105°線以西地區(qū)，包括6個(gè)預(yù)測(cè)區(qū)，有望航磁異常區(qū)330處，預(yù)測(cè)資源潛力為289億噸，西部地區(qū)找礦和研究工作程度較低或很低，尚有發(fā)現(xiàn)新礦區(qū)的前景。據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查所和礦業(yè)局1996年1月的統(tǒng)計(jì)，世界鐵礦石資源量超過(guò)8000億噸，折合金屬量超過(guò)2300億噸。1995年世界鐵礦石儲(chǔ)量1500億噸，儲(chǔ)量基礎(chǔ)2300億噸，折合鐵金屬量分別為650億噸、1000億噸(表。若以我國(guó)A+B+C級(jí)儲(chǔ)量與世界各國(guó)儲(chǔ)量基礎(chǔ)比較，我國(guó)鐵金屬儲(chǔ)量?jī)|噸，應(yīng)在俄羅斯、澳大利亞、加拿大、巴西之后居世界第5位。（2）地理分布截至1996年底，全國(guó)共查明鐵礦產(chǎn)地1834處，分布于全國(guó)29個(gè)省、市、自治區(qū)的660多個(gè)縣(旗)，主要集中在遼寧億噸)、四川億噸)、河北億噸)3省，共計(jì)保有鐵礦石儲(chǔ)量?jī)|噸，占全國(guó)總保有鐵礦石儲(chǔ)量的%；其次，儲(chǔ)量超過(guò)10億噸的有北京、山西、內(nèi)蒙古、山東、河南、湖北、云南、安徽等8個(gè)省、市、自治區(qū)，儲(chǔ)量合計(jì)為億噸，占全國(guó)總保有鐵礦石儲(chǔ)量的%；再是儲(chǔ)量不足10億噸的有吉林、黑龍江、上海、江蘇、浙江、福建、江西、湖南、廣東、廣西、海南、貴州、西藏、陜西、甘肅、青海、寧夏和新疆等18個(gè)省、市、自治區(qū)，儲(chǔ)量合計(jì)為億噸，占全國(guó)總保有鐵礦石儲(chǔ)量的%；上海、寧夏為最少，只有幾百萬(wàn)噸?，F(xiàn)有鐵礦石儲(chǔ)量超過(guò)10億噸的有：遼寧鞍山—本溪億噸)、四川攀枝花—西昌億噸)、冀東—北京億噸)、山西五臺(tái)—嵐縣億噸)、寧(南京)蕪(湖)—廬(江)樅(陽(yáng))億噸)、內(nèi)蒙古包頭—白云鄂博億噸)、云南惠民億噸)、皖西霍邱億噸)、魯中億噸)等9個(gè)地區(qū)；儲(chǔ)量在5～10億噸之間的有鄂東、鄂西、河北邯鄲、邢臺(tái)、滇中、甘肅酒泉、河南舞陽(yáng)—許昌、江西新余—吉安、閩南等地區(qū)。上述17個(gè)地區(qū)經(jīng)過(guò)40多年的開發(fā)建設(shè)，除惠民、鄂西、霍邱幾個(gè)區(qū)因礦床自身特點(diǎn)和外部條件的影響，目前尚未開發(fā)利用外，均已成為我國(guó)主要的鐵礦石原料供應(yīng)基地。2.鋼的家族現(xiàn)代社會(huì)，由于各種領(lǐng)域需要有各種不同的能適應(yīng)特定環(huán)境和狀態(tài)的鋼產(chǎn)品，這就促使人們?nèi)ドa(chǎn)各種具有不同特性、不同用途的合金鋼，人們一般把它們叫做特種鋼。通常我們使用的金屬材料大都不是純金屬，而是一種金屬與其他非金屬或金屬形成的合金，它們往往有更為優(yōu)越的性能。特種鋼也是由于這個(gè)原因而生產(chǎn)發(fā)展的。合金鋼其實(shí)在很遠(yuǎn)的古代就產(chǎn)生了。相傳春秋時(shí)期，一個(gè)名叫干將的鑄劍師與他的妻子莫邪，給吳王闔廬鑄造了兩把寶劍。這就是傳說(shuō)中的干將、莫邪兩把寶劍，據(jù)說(shuō)十分鋒利，現(xiàn)代人估計(jì)它們肯定是合金鋼鑄就的。1976年，我國(guó)出土的春秋晚期的一把寶劍就證實(shí)了這種推測(cè)，這把劍至今不銹。經(jīng)化學(xué)分析證明，這是含碳％的碳素鋼。但是在古代，人們并不知道為什么會(huì)產(chǎn)出這樣的鋼，只是因?yàn)樵跓掍摃r(shí)偶然的發(fā)現(xiàn)會(huì)產(chǎn)生這樣的效果，就把它作為一種生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)無(wú)意識(shí)地加以實(shí)踐。在今天，我們已經(jīng)掌握了煉鋼的技術(shù)，可以對(duì)鋼生產(chǎn)的種種元素進(jìn)行控制，所以人們就根據(jù)不同的目的有意識(shí)地生產(chǎn)出了各種合金鋼。到今天，鋼已形成了一個(gè)龐大的家族。在現(xiàn)代國(guó)家中，一個(gè)國(guó)家鋼鐵廠生產(chǎn)合金特種鋼的技術(shù)水平和質(zhì)量已經(jīng)成了這個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化水平高低的標(biāo)志。合金特種鋼按化學(xué)成分來(lái)說(shuō)，總的分為碳素鋼和合金鋼，也就是這個(gè)龐大家族的兩個(gè)嫡系家族。碳素鋼基本上是鐵與碳的合金。在這個(gè)家族，按含碳量的多少，又分為高碳鋼、中碳鋼和低碳鋼三個(gè)小家族。每個(gè)小家族里也是兄弟眾多，只好按它們的排行來(lái)稱呼它們。例如，名叫４５號(hào)的鋼，就是指含碳約為％的碳素鋼；名叫２０號(hào)的鋼，就是指含碳約為％的碳素鋼。合金鋼是指含碳外，還含有一些其他金屬元素（如硅、錳、鉻、鎳、釩、鈦、鉬等等）的鋼。合金鋼這個(gè)家族，按合金元素含量的多少，也分為高合金鋼、中合金鋼和低合金鋼三個(gè)小的家族，它們各自的合金元素量大致如下：高合金鋼：含各種合金元素總量＞10％中合金鋼：含各種合金元素總量%～10％低合金鋼：含各種合金元素總量＜％在各個(gè)小家族內(nèi)，又按含合金元素的不同分為錳鋼、鉬鋼、硅鋼、鉻鋼、鎳鉻鋼、硅錳鋼等等。但即使同一種鋼，為了區(qū)分，也用其含合金元素含量來(lái)表示。如40％Cr鋼即含鉻量約為％的合金鋼，４2%Mo鋼即含鉬量約％的合金鋼。合金鋼由于增加了某種元素含量，引起了鋼化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)上的改變，從而具有了某方面的優(yōu)良性能。在工業(yè)界聞名遐邇的錳鋼，具有很強(qiáng)的耐磨性，含錳大于10％的高錳鋼，可用于制造拖拉機(jī)履帶和破碎機(jī)、車軸、齒輪、坦克的裝甲材料；以耐高溫而著稱的鎢鋼，是制造金屬切削工具的好材料；具有良好電磁性能的硅鋼（含硅量在1%～5％），常用作硅鋼片，是制造電器、電機(jī)所不可缺少的；我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷木馑牧恋牟讳P鋼具，是含鉻在12％以上的高鉻鋼或鎳鉻鋼（普通不銹鋼中含4％的鉻和９％的鎳），用它來(lái)制造醫(yī)療器械?；ぴO(shè)備和生活用具合金鋼家族的成員數(shù)不勝數(shù)，它們都在各自的領(lǐng)域顯示了非凡的才能。我們知道了鋼的這么多的長(zhǎng)處，我們說(shuō)在一個(gè)國(guó)家中鋼生產(chǎn)的品種、質(zhì)量往往是一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化技術(shù)綜合水平的標(biāo)志。近年來(lái)，我國(guó)的鋼產(chǎn)量增長(zhǎng)迅速，到1996年中國(guó)向世界宣布，中國(guó)鋼產(chǎn)量超過(guò)億噸，居世界第一，但同時(shí)我們也要知道，我國(guó)的鋼產(chǎn)品種類較為單一，許多特種鋼還不能生產(chǎn)，這說(shuō)明了我國(guó)鋼鐵工業(yè)還需要提高現(xiàn)代化技術(shù)水平，真正地成為一個(gè)現(xiàn)代化鋼鐵強(qiáng)國(guó)的工業(yè)生力軍。3.Fe2+和Fe3+的相互轉(zhuǎn)化(1)Fe2+有還原性，高錳酸鉀、重鉻酸鉀、過(guò)氧化氫等氧化劑能把它氧化成Fe3+：+5Fe2++8H+====Mn2++5Fe3++4H2OCr2+6Fe2++14H+====2Cr3++6Fe3++7H2OH2O2+2Fe2++2H+====2Fe3++2H2O在酸性溶液中，空氣中的氧也能把Fe2+氧化：4Fe2++O2+4H+====4Fe3++2H2O在堿性溶液中，F(xiàn)e2+的還原性更強(qiáng)，它能把和NO2還原成NH3,能把Cu2+還原成金屬銅。Fe3+具有氧化性，它能把I-氧化成I2：2Fe3++2I-====2Fe2++I2在無(wú)線電工業(yè)上，常利用FeCl3溶液來(lái)刻蝕銅，制造印刷線路，它們反應(yīng)的化學(xué)方程式是：2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+因此,銅在氯化鐵溶液中能作還原劑，而FeCl3是氧化劑。Fe3+在酸性溶液中容易被H2S、SnCl2等還原成Fe2+:2Fe3++H2S====2Fe2++S↓+2H+2Fe3++Sn2+====2Fe2++Sn4+Fe3+還能被金屬鐵還原：2Fe3++Fe====3Fe2+在亞鐵鹽溶液中加入鐵釘可防止Fe2+被氧化為Fe3+。（2）Fe2+和Fe3+的顏色Fe2+在水溶液中通常以水合離子2+形式存在，呈淡綠色，并存在下列平衡：［Fe(H2O)6］2++H2O====［Fe(H2O)5OH］++H3O+這個(gè)平衡的pK=，水解的程度很小，溶液近于中性。Fe3+在酸性溶液中，通常以淡紫色的3+形式存在。三氯化鐵以及其他+3價(jià)鐵鹽溶于水后都發(fā)生顯著的水解，實(shí)質(zhì)是+3價(jià)水合鐵離子的水解。只有在pH=0左右時(shí)，才有3+存在(但由于有陰離子的存在，會(huì)生成其他的絡(luò)離子，影響淡紫色的觀察)。當(dāng)pH為2～3時(shí)，水解趨勢(shì)很明顯。它們的水解平衡如下：［Fe(H2O)6］3++H2O====［Fe(H2O)5］2++H3O+K=［Fe(H2O)5(OH)］2++H2O［Fe(H2O)4(OH)2］++H3O+K=生成的堿式離子呈黃色，它可聚合成二聚體：2［Fe(H2O)6］3+====［Fe2(H2O)8(OH)2］4++2H3O+K=二聚體是借OH-為橋把2個(gè)Fe3+連結(jié)起來(lái)形成的多核絡(luò)離子。溶液的pH越高，水解聚合的傾向越大，最后逐漸形成膠體，析出紅棕色水合氧化鐵沉淀。（五）銅公元前3000至2000年，銅及青銅冶煉達(dá)到了全盛時(shí)代。這一技術(shù)成為當(dāng)時(shí)政治、經(jīng)濟(jì)、文化、藝術(shù)的載體，給人類文明留下了不可磨滅的印跡。用現(xiàn)代化學(xué)的觀念審視古代的煉銅過(guò)程，其原理非常簡(jiǎn)單：Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2OCuO+CCu+CO↑CuO+COCu+CO2CO2+C2CO這樣的化學(xué)過(guò)程，人類在5000年以前就能熟練地完成，而且恰到好處地控制配比和溫度，利用爐渣液和銅液的不同流動(dòng)性、不同比重達(dá)到分離銅液。正是這些簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)，為人類文明創(chuàng)造了輝煌的成就，為生產(chǎn)力的發(fā)展起到了劃時(shí)代的作用。人類用科學(xué)的觀念真正認(rèn)識(shí)這樣的化學(xué)過(guò)程才是上一個(gè)世紀(jì)的