人教版高中化学必修一第三章金属及其化合物

第三章 金属及其化合物知识结构：一、 钠及其化合物之间的转化关系：1）课本P ．59 关系图（见课本）2）相关的化学反应式：1、2Na + O 2 == =Na 2O 22、2Na + 2H 2O == 2NaOH + H 2↑3、2NaOH + CO 2 == Na 2CO 3 + H 2O4、2NaHCO 3 === Na 2CO 3 + H 2O + CO 2 ↑5、Na 2CO3 + H 2O + CO 2 == 2NaHCO 36、Na 2CO 3 + Ca(OH)2 == 2NaOH + CaCO 3↓7、4NaOH （熔融）==== 4Na +O 2 ↑+ 2H 2 ↑8、4Na + O 2 == 2Na 2O9、2Na 2O + O 2 === 2Na 2O 2 10、Na 2O + H 2O == 2NaOH11、2Na 2O 2 + 2H 2O == 4NaOH + O 2 ↑12、 2Na 2O 2 + 2CO 2 == 2Na 2CO 3 + O 2 13、NaOH + CO 2(过量) == NaHCO 314、2NaCl(熔融) ==== 2Na+Cl 2 ↑ 15、 2Na + Cl 2 ==== 2NaCl二、 铝及其化合物之间的转化关系：1）课本P ．59 关系图（见课本）2）相关的化学反应式：1、4Al + 3O 2 === 2Al 2O 32、2Al(OH)3 === Al 2O 3 + 3H 2O3、Al(OH)3 + 3HCl == AlCl 3 + 3H 2O4、2Al + 6HCl == 2AlCl 3 + 3H 2 ↑5、Al 2O 3 + 2NaOH == 2NaAlO 2 + H 2O6、2Al+2NaOH+2H 2O==2NaAlO 2+3H 2 ↑7、Al(OH)3 + NaOH == NaAlO 2 + 2H 2O8、2Al 2O 3(熔融) === 4Al+3O 2↑9、AlCl 3 + 3NaOH === 3NaCl + Al(OH)3↓AlCl 3 + 4NaOH (过量) === 3NaCl + NaAlO 2 + 2H 2O 金属及其化合物 金 属 的 化学性质 金属化合物 金属与氧气的反应 金属与水的反应 金属与酸的反应 某些金属与碱的反应 金属与盐溶液的反应 金属与氧化物金属与氢氧化物盐四种基本反应离子反应 氧化还原反应化学反应 金 属材 料常见合金的重要应用正确选用金属材料 电解 电解 △ 点燃 加热 △ 电解10、2NaAlO 2 +3H 2O+CO 2==Na 2CO 3+2Al(OH)3 ↓11、 NaAlO 2 + 2H 2O + CO 2 (过量)===NaHCO 3 + Al(OH)3↓12、 NaAlO 2 + H 2O + HCl===NaCl + Al(OH)3↓13、NaAlO 2 +4HCl(过量)===NaCl +AlCl 3 +2H 2O注意铝三角关系。

三、 铁及其化合物之间的转化关系：1）课本P ．59 关系图（见课本）2）相关的化学反应式：1、3Fe + 2O 2 ==== Fe 3O 4 3Fe + 4H 2O(g) ==== Fe 3O 4 + 4H 22、Fe + 2HCl == FeCl 2 + H 2↑3、FeCl 2 + 2NaOH == Fe(OH)2 ↓ + 2NaCl4、4Fe(OH)2 + O 2 + 2H 2O == 4Fe(OH)35、Fe(OH)3 + 3HCl == FeCl 3 + 3H 2O6、FeCl 3 + 3NaOH == Fe(OH)3 ↓ + 3NaCl7、2FeCl 2 + Cl 2 == 2FeCl 3 8、2FeCl 3 + Fe == 3FeCl 29、Fe 3O 4 + 4H 2 === 3Fe + 4H 2O10、FeCl 2 + Zn == Fe + ZnCl 211、2Fe(OH)3 === Fe 2O 3 + 3H 2O12、2Fe + 3Cl 2 === 2FeCl 3注意铁三角关系。

四、 金属离子的检验：1． 用化学方法产生特殊现象（气体、沉淀、难电离物质、颜色等）：Fe 3+、Fe 2+、Al 3+等2． 焰色反应：用于在火焰上呈现特殊颜色的金属或它们的化合物的检验。

阅读以下内容：1.金属的分类人们根据金属的密度把金属分为重金属和轻金属。

重金属的密度大于4.5 g/cm 3，轻金属的密度小于4.5 g/cm 3。

冶金工业上还常常把金属分为黑色金属和有色金属。

黑色金属有三种：铁、锰、铬。

它们或它们的合金的表面常有灰黑色的氧化物，所以称这类金属为黑色金属。

除铁、锰、铬以外的金属称为有色金属。

2.几种常见和重要的金属（1）钠：钠不能以游离态存在于自然界，因为它的化学性质很活泼，因此在自然界，钠存在于许多无机物中（如氯化钠、碳酸钠、硫酸钠、硝酸钠、硼酸钠等）。

在海水、矿泉水、盐湖水中有可溶性钠盐。

地壳中含有2.63%化合形式的钠，其含量在元素中占第6位。

钠能与许多气体发生反应：① 在空气中120 ℃时着火，160 ℃以下氧气不足时反应的主要产物是Na 2O ，250～300 ℃与足量氧气反应生成的是Na 2O 2和少量的NaO 2。

② 与H 2室温下不反应，200～350 ℃时反应生成NaH 。

钠能与H 2O 反应，也能与酸、盐溶液反应。

金属钠的用途：在核工业上钠可用作传热介质。

在电力工业上用于制钠灯，钠灯不降低照度水平但能减少能源消耗。

金属钠的制法：目前世界上钠的工业生产多数用电解氯化钠的方法。

反应通常在电解槽里进行。

电解时，氯化钠需要熔融，氯化钠的熔点为801 ℃，在技术上有困难，采取的方法是用质量分数为40%的氯化钠和60%的氯化钙混合形成低共熔物（熔点为580 ℃），降低了电解时所需的温度。

电解时，氯气在阳极放出，金属钠和钙同时在阴极被还原出来，浮在阴极熔盐的上方，从管道溢出。

把熔融的金属混合物冷却到105～110 ℃，金属钙成晶体析出，经过滤就可以把金属钠与金属钙分离。

（3）铝铝是自然界中分布最广的金属元素。

地壳中铝的含量接近8%，仅次于氧和硅。

铝通常以化合状态存在，已知的含铝矿物有250多种，其中最常见的是铝硅酸盐类，如长石、云母、高岭石、铝土矿、明矾石等。

铝是银白色金属，其主要特性是密度小，相对密度只有钢铁的1/3。

某些铝合金的机械强度甚至超过结构钢。

各种铝合金（如硬铝、超硬铝、防锈铝、铸铝等）广泛应用于飞机、汽车、火车、船舶等制造工△ 高温 点燃 △业。

此外，导弹、宇宙飞船、人造卫星也大量使用铝及其合金。

例如，一架超音速飞机约由70%的铝及其合金构成，每枚导弹的用铝量约占总质量的10%～15%，一艘1.5万吨级的大型客船用铝量约为2000 t。

铝是一种良好的导电材料。

铝的导电能力虽然只有铜的60%～70%，但密度只有铜的1/3。

以传导等量电流而论，铝的导电截面积大约是铜的1.6倍，而铝的质量只有铜的一半。

换言之，铝可节省用量，价格远低于铜，且铝表面的氧化膜不仅有耐腐蚀作用，而且有一定绝缘性，所以铝在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业有广泛的用途。

铝是热的良导体。

铝的热导率大约是铁的3倍，不锈钢的10倍。

因此铝是制造机器活塞、热交换器、饭锅和电熨斗的理想材料。

铝还具有良好的光和热的反射能力，所以铝可用来制反光镜，又可作绝缘材料。

铝易于加工，可压成铝板或铝箔，或拉成铝线，挤压成各种异形的材料。

在100～150 ℃时可制成薄于0.01 mm的铝箔，广泛用于包装香烟、糖果等，还可制成铝丝、铝条，并能轧制成各种铝制品。

铝的化学性质：铝在氧气中加热时能剧烈地燃烧，发出炫目的白光，并放出大量的热。

铝与氧结合的能力很强，是亲氧元素，它能从许多金属氧化物中夺取氧，而且放出的大量热可使游离出来的金属熔化。

应用此原理在冶金工业上用来制取铁、锰、铬、钒等金属，如Cr2O3+2Al=Al2O3+2Cr，这种方法叫铝热法。

铝可与稀酸（盐酸或硫酸）、强碱溶液反应生成盐，同时放出氢气。

把铝放入冷的浓硝酸或浓硫酸中会被钝化，因此，浓硝酸或浓硫酸可用铝的容器贮存。

纯度为99.95%以上的大片铝，可以抵御大多数酸类的侵蚀。

铝和氯在高温下反应生成AlCl3，和硫在1 000 ℃以上时反应生成Al2S3，和碳在800 ℃以上时反应生成Al4C3。

（4）铁铁是地壳中最丰富的元素之一，含量为4.75%，在金属中仅次于铝。

铁分布很广，能稳定地与其他元素结合，常以氧化物的形式存在，有赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、褐铁矿（主要成分是Fe2O3·3H2O）、菱铁矿（主要成分是FeCO3）、黄铁矿（主要成分是FeS2）、钛铁矿（主要成分是FeTiO3）等。

土壤中也含铁1%～6%。

铁是一种光亮的银白色金属。

常见的化合价为+2和+3价。

纯铁相对较软，有良好的延展性和导热性，能导电，能被磁化，又可去磁。

纯铁化学性质比较活泼，是一种良好的还原剂。

纯铁在空气中不起变化，含杂质的铁在潮湿空气里逐渐生锈，外表生成一层褐色的氢氧化铁。

铁红热时能与水反应生成氢气。

铁易溶于稀酸中，但在浓硫酸或浓硝酸中由于表面发生钝化而不能溶解，因此铁制容器可用来储存浓硫酸或浓硝酸。

浓的碱溶液能侵蚀铁，生成高价铁酸盐。

铁加热时能与卤素、硫、磷、硅等非金属反应，但与氮不直接反应。

铁是生命过程所必需的元素，是红细胞（血红蛋白）的主要成分。

铁的最大用途是炼钢，也大量用来制造铸铁。

铁和它的化合物还用来做磁铁、染料（墨水、蓝晒图纸、胭脂颜料）和磨料（红铁粉）。

还原铁粉大量用于冶金。

我国在春秋时代晚期已炼出可供浇铸用的液态生铁，隋唐时开始用煤炼铁，明代已能用焦炭炼铁。

铁现在常用焦炭、铁矿石和石灰石为原料炼得。

（5）铜铜是人类发现最早的金属之一，也是最好的纯金属之一。

固体铜呈紫红色光泽。

铜稍硬，极坚韧，耐磨损，还有很好的延展性，容易锻造和压延成薄片，可轧成很细的金属丝。

铜具有优良的导电和导热性，仅次于银，但含有杂质时则导电性大受影响。

铜和它的一些合金还有较好的耐腐蚀能力。

铜在干燥的空气里很稳定，但在潮湿的空气里表面可生成一层绿色的碱式碳酸铜〔Cu2(OH)2CO3〕，称做铜绿。

高温时铜可被氧化。

铜能溶于硝酸和热的浓硫酸，容易被碱侵蚀。

在一定温度下，铜也能与卤素、硫等非金属反应生成卤化物或硫化物。

铜的主要化合价有+1和+2价，+2价铜的化合物比较普遍，也比较稳定。

水溶液中+1价铜的化合物不稳定，歧化生成单质铜和+2价铜。

铜的最大用途是广泛用于电器工业上，如制作电线、电缆和各种电器设备等，也用于制造各种合金，如黄铜（Cu-Zn合金）、青铜（Cu-Sn合金）等。