重要的金属元素及其化合物

0.971
0.4
熔点 /℃
97.9
沸点 /℃
883
导电性 (Hg=1)
20.8
一、钠
2. 钠的化学性质
钠原子最外电子层上只有1个电子，在化学反应中该电子很 容易失去，因此钠的化学性质非常活泼。
(1)与氧气的反应 新切开的光亮的金属钠的断面很快失去了银白色光泽，已 经变暗。这主要是生成了一薄层氧化物。 在常温下，钠和空气中的氧气反应。
第一节 金属元素概述
一、金属的物理性质
4.金属的密度、硬度和熔点 大多数金属密度、硬度较大，熔点较高。但不同金属差别 也较大。几种金属的密度、硬度和熔点如下：
金属
铂
金
铜
铁
铝
密度 21.45 19.3 8.92 7.86 2.70
/(g/cm3 )
硬度
4.3 2.5
3
4
2.9
熔点 /℃
1 774 1 062 1 083 1 535 660
第一节 金属元素概述
三、合金
合金的导电性和导热性比纯金属也低得多。 合金的化学性质也与组成它的纯金属有些不同。例如，铁 容易与酸反应，如果加入25％左右的铬和少量的镍，就不易跟 酸反应，这种钢称为耐酸钢。
铝合金建材
不锈钢洁具
紫铜管
青铜器
第一节 金属元素概述
三、合金
几种重要的合金
种类 青铜 焊锡 伍德合金 印刷合金
成定向流动而形成电流，显示导电性。在金属受热时，自由电 子通过运动将能量传递到整块金属。因此导电性和导热性都与 自由电子的运动有关。
大多数金属具有良好的导电性和导热性。导电性好的金属 导热性也好。常见的几种金属按照导电和导热能力由大到小排 列如下：
银、铜、金、铝、锌、铁、铂、锡、铅
因为金、银比较贵重，所以，一般的电线都是用铜和铝制 的。
重要的金属元素及其化合物
第六章 重要的金属元素及其化合物
第一节 金属元素概述 第二节 钠 第三节 铝 第四节 铁 第五节 原电池
第一节 金属元素概述
学习目标
1.了解金属的通性 2.了解合金的概念
第一节 金属元素概述
ⅠA
0
1 ⅡA
2
Li 锂
Be 铍
ⅢⅣⅤⅥⅦ AAAAA
3
Na 钠
Mg 镁
Ⅲ B
ⅣB
在食品工业上，碳酸氢钠是发酵粉的主要成分之一。
医药上碳酸氢钠是常用药。
第二节 钠
二、碳酸钠和碳酸氢钠
碳酸氢钠在医学临床上的应用
碳酸氢钠注射液
大黄碳酸氢钠片
主要用做制酸药，口服小苏打片可以用于中和胃酸过多等
症；输液用于纠正酸中毒(血液pH小于7.35)等。
第二节 钠
三、焰色反应
很多金属及它们的化合物在被灼烧时，都会使火焰呈现特 殊的颜色，这在化学上叫做焰色反应。
成分
Cu 80% Sn 15% Zn 5%
Sn 25% ~ 90% Pb 75% ~ 10% Bi 50% Pb 25%
Sn 12.5% Cd 12.5% Pb 83% ~ 88% Sb 10% ~ 13%
Sn 2% ~ 4%
性质
硬度比铜大，耐 磨性好
熔化时易附着于 金属表面
用途 制造铀承、
齿轮
焊接金属
还可以制造各种焰火。节日燃放的五光十色的焰火中，就 含有某些金属或它们的化合物，不同金属的焰色反应使夜空呈 现出各种艳丽的色彩。
焰色反应
第三节 铝
学习目标
1.了解铝的物理性质和用途 2.理解铝的性质 3.理解氢氧化铝的两性
第三节 铝
元素周期表中的第ⅢA族包括硼(B)、铝(A1)、镓(Ga)、铟 (In)、铊(T1)5种元素，又叫硼族元素。硼族元素的原子最外电子 层都有3个电子，在化学反应中容易失去而形成+3价的阳离子。 和碱金属、碱土金属(第ⅡA族)相比，失电子趋势比较小，因此， 硼族元素的金属性比较弱。其中硼是非金属元素。
熔点低（67 ℃） 制保险丝
凝固时略有膨胀， 易熔、坚硬
铸造铅字
第二节 钠
学习目标
1.了解钠的物理性质 2.理解钠和水的反应 3.理解碳酸钠和碳酸氢钠的性质 4.了解焰色反应
第二节 钠
元素周期表中的第ⅠA族中，除氢外，其余6种元素锂 (Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)、钫(Fr)都是金属元素， 由于它们的氢氧化物多是易溶于水的强碱，所以称它们为碱金 属。碱金属元素的原子最外电子层都只有1个电子，在化学反 应中很容易失去这个电子而变成+l价的阳离子，因此碱金属是 典型的活泼金属，是强还原剂。
在硼族元素中，重点学习铝及其化合物的一些知识。
一、铝的物理性质和用途
铝在自然界以化合态的形式存在。 主要的铝矿石： 矾土(A12O3·3H2O) 冰晶石(Na 3AlF6) 明矾石[KAl(SO4)2·A12O3 ·3H 2O] 在地壳中，铝的含量居第三位，仅次于氧和硅。
钠的焰色反应呈黄色，钾的焰色反应呈紫色。很多金属如 钙、锶、钡、铜等及它们的化合物也能发生焰色反应，
锶(洋红色)
钡(黄绿色)
钙(砖红色)
钾(紫色)
第二节 钠
三、焰色反应
几种金属或金属离子焰色反应的颜色
金属或金属 离子
锂
铷钙
锶
钡 铜 钾钠
焰色反应的 颜色
紫红
紫 砖红 洋红
黄绿
绿
紫黄
利用焰色反应所呈现的特殊颜色，可以鉴定金属或金属离 子的存在。
第一节 金属元素概述
三、合金
合金是由两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合而 成的具有金属特性的物质。例如，生铁和钢都是铁–碳合金。黄 铜是铜–锌合金等。
随着科技的发展，工业生产中对材料的性能提出更高的要 求，纯金属很难满足这些要求，因此，工业上使用的金属材料 几乎都是各种合金。
第一节 金属元素概述
7
Fr 钫
Ra 锕 Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uuu Uub
镭系 *
*
*
*
Hale Waihona Puke Baidu
*
*
*
**
镧 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 系镧 铈镨钕钷钐铕钆铽镝钬铒铥镱镥
锕 Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr 系 锕 钍 镤 铀 镎 钚 镅* 锔* 锫* 锎* 锿* 镄* 钔* 锘* 铹*
碳酸氢钠不稳定，受热易分解。 2 N3 aH N 2 C 3 C a H O 2 O O C 2 O
问题
如何除去固体Na2CO3中混有的少量NaHCO3？
答：加热使NaHCO3分解。
第二节 钠
二、碳酸钠和碳酸氢钠
碳酸钠用途十分广泛，大量用于玻璃、肥皂、造纸、石 油等工业，也可以用来制造其他钠的化合物。
Ⅴ B
Ⅵ B
Ⅶ B
Ⅷ
Ⅰ Ⅱ Al B B铝
4
K 钾
Ca 钙
Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge 钪 钛 钒铬锰铁钴镍铜锌镓锗
5
Rb 铷
Sr 锶
Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb 钇 锆 铌钼锝钌铑钯银镉铟锡锑
6
Cs 铯
Ba 镧 Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po 钡 系 铪 钽钨铼锇铱铂金汞铊铅铋钋
一、金属的物理性质
1.金属的颜色和光泽
大多数金属呈银白色，少数金属呈其他颜色。例如，金 呈黄色，铜呈紫红色。金属都是不透明的，块状或片状的金 属具有金属光泽。
Fe
Pt
在粉末状态时，除镁、铝等少数金属仍保持原有的光泽外， 一般金属都呈黑色或暗灰色。
第一节 金属元素概述
一、金属的物理性质
2.金属的延展性 一般地说，金属具有不同程度的延展性，可以抽成细丝，
黑色金属通常是指铁、铬 、锰及其合金，主要是铁碳合金； 有色金属是指除去铁、铬、锰之外的所有金属。
重金属和轻金属： 密度小于4.5 g/cm3 的叫轻金属（如钾、钠、钙、镁等）； 密度大于4.5 g/cm3 的叫重金属（如锌、铅、镍等）。
常见金属和稀有金属： 常见金属如铜、铝等。锆、铌、钼等自然界存在量较少 的金属叫稀有金属。
第一节 金属元素概述
在已发现的lOO多种元素中，只有22种非金属元素(包括6 种稀有气体元素)，其余90多种都是金属元素，占元素总数的 4/5左右。在元素周期表中，从第ⅢA族的硼元素至第ⅦA的砹 元素之间划一条斜线，则周期表的右下角区域(氢除外)都是金 属元素。
第一节 金属元素概述
金属的分类 黑色金属和有色金属：
第一节 金属元素概述
二、金属的化学性质
金属活动性由强到弱的顺序为： K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
活动性强的金属可以置换活动性弱的金属。
Z C n u 4 S Z O n 4 C S O u
氢以上的金属称为活泼金属，可以和酸反应放出氢气。 Z H n 2 S4OZn 4 H S 2 O
例如，最细的白金丝直径不过0.2 μm；可以压成薄片，例如， 最薄的金箔，只有0.1 μm 厚。也有少数金属，如锑、铋、锰 等，性质较脆，延展性较差。
受外力挤压
金属具有不同程度的延展性
第一节 金属元素概述
一、金属的物理性质
3.金属的导电性和导热性 在电场中，金属晶体中的自由电子由原来的不规则运动变
2 N 2 a H 2 O 2 Na H O 2H
一、钠
2. 钠的化学性质 (2)与水的反应
由于钠在空气中不稳定，容易与氧气、水发生反应，因此 在实验室通常将它保存在煤油中，以隔绝氧气和水。使用时绝 对不能用手拿。
钠作为还原剂，用于冶炼金属。也应用在电光源上。高压 钠灯发出的黄光射程远，透雾能力强，作路灯时，照度比高压 水银灯高几倍。液态钠和钾的合金是原子反应堆的导热剂。
在碱金属中，以钠最常见。
第二节 钠
一、钠
1.钠的物理性质
从实验可知，金属钠很软，可以用刀切割，新切开的断面 呈银白色，具有金属光泽，但很快因氧化而失去金属光泽。
一、钠
1.钠的物理性质
钠是电和热的良导体，熔、沸点低，密度小，是轻金属。
单质 Na
颜色 银白色
状态 固
密度(20℃)
硬度
/（g/cm3） (金刚石=10)
第一节 金属元素概述
一、金属的物理性质
在常温下，除汞外，其余都是固体。 金属都具有晶体结构。金属晶体中包含着中性原子、带有 正电荷的金属阳离子和从原子上脱落下来的电子。
这些电子在晶体中自由地移动，所以叫自由电子。依靠流 动的自由电子，使金属原子和金属阳离子相互连结在一起而形 成金属晶体。
金属具有很多共同的物理性质。
三、合金
一般来说，除密度以外，合金的性质并不是它的各组分性 质的平均值。
合金的熔点低于组成它的主体金属的熔点。
例如，铝硅合金(含Si 13.5％)的熔点为564 ℃，比纯铝或硅 的熔点都低(硅的熔点是l 410 ℃，铝的熔点是660 ℃)。
合金的硬度一般比各组分金属的硬度大。
例如，在铜里加1％的铍所生成的合金的硬度，比纯铜大7 倍。
碳酸钠溶液 和酚酞
碳酸氢钠溶液 蒸馏水和酚酞 和酚酞
第二节 钠
二、碳酸钠和碳酸氢钠
碳酸钠和碳酸氢钠都能与盐酸反应放出二氧化碳气体。
N 2 C 3 a 2 H OC 2 N H l2 a O C C 2 O l
N3 a H H C N C H l2 a O O C C 2 O l 碳酸钠很稳定，加热至熔融也不分解。
第二节 钠
二、碳酸钠和碳酸氢钠
碳酸钠(Na2CO3)俗名纯碱或苏打。含结晶水的碳酸钠 (Na2CO3·10H2O)为白色晶体。碳酸钠晶体在空气中很容易风 化而失去结晶水，失水以后的碳酸钠叫无水碳酸钠，是白色 粉末 。
碳酸氢钠(NaHCO3)俗称小苏打，是细小的白色晶体。
第二节 钠
二、碳酸钠和碳酸氢钠
碳酸钠比碳酸氢钠更易溶于水，
碳酸钠水溶液因水解而呈较强碱性。
碳酸氢钠的碱性比碳酸钠弱，其水溶液因水解而呈弱碱性。
第二节 钠
二、碳酸钠和碳酸氢钠
0.1 mol/L NaHCO3溶液的 pH 约等于8.3，使酚酞显浅红 或几乎无色。0.05 mol/L Na2CO3溶液的 pH 约等于11.6，使酚 酞显红色。用此性质可以区分碳酸钠和碳酸氢钠。
4 N O a 2 2 N 2 O a 钠在空气中燃烧，燃烧时火焰呈 黄色，氧气充足时生成了过氧化钠。
2 N O a 2点燃 N 2 O 2 a
一、钠
2. 钠的化学性质
(2)与水的反应 钠和水的反应
可以观察到，当把钠投入水中时，钠立刻熔化成小球， 浮在水面上并迅速游动，放出气体，然后逐渐消失。烧杯里 滴加了酚酞的溶液由无色变为红色。把收集到的气体移近火 焰，点燃气体时，气体发出爆鸣声。
备注 水的密度为1 g/cm3 金刚石的硬度为10 钨的熔点3 370 ℃
第一节 金属元素概述
二、金属的化学性质
金属性是指金属原子失去电子形成阳离子的性质。
多数金属元素在发生化学反应时，较容易失去电子。所 以，金属最主要的共同化学性质是都易失去电子变成金属阳 离子而表现出还原性。
由于金属失去电子的难易程度不同，所以各种金属还原 性的强弱也不同，化学活动性差别也较大。