高中化学知识点:金属及其化合物

必修3 第三章 金属及其化合物

第一节 金属的化学性质

一、钠 Na

1、单质钠的物理性质：钠质软、银白色、熔点低、密度比水的小但比煤油的大。

2、单质钠的化学性质：

①钠与O2反应

常温下：4Na + O2=2Na2O (新切开的钠放在空气中容易变暗)

加热时：2Na + O2==Na2O2 (钠先熔化后燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体Na2O2。)

Na2O2中氧元素为-1价，Na2O2既有氧化性又有还原性。

2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑

2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2

Na2O2是呼吸面具、潜水艇的供氧剂，Na2O2具有强氧化性能漂白。

②钠与H2O反应

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

离子方程式：2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑(注意配平)

实验现象：“浮——钠密度比水小;游——生成氢气;响——反应剧烈;

熔——钠熔点低;红——生成的NaOH遇酚酞变红”。

③钠与盐溶液反应

如钠与CuSO4溶液反应，应该先是钠与H2O反应生成NaOH与H2，再和CuSO4溶液反应，有关化学方程式：

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4

总的方程式：2Na+2H2O+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑

实验现象：有蓝色沉淀生成，有气泡放出

K、Ca、Na三种单质与盐溶液反应时，先与水反应生成相应的碱，碱再和盐溶液反应

④钠与酸反应：

2Na+2HCl=2NaCl+H2↑(反应剧烈)

离子方程式：2Na+2H+=2Na++H2↑

3、钠的存在：以化合态存在。

4、钠的保存：保存在煤油或石蜡中。

5、钠在空气中的变化过程：Na→Na2O→NaOH→Na2CO3→Na2CO3·10H2O(结晶)→Na2CO3(风化)，最终得到是一种白色粉末。

一小块钠置露在空气中的现象：银白色的钠很快变暗(生成Na2O)，跟着变成白色固体(NaOH)，然后在固体表面出现小液滴(NaOH易潮解)，最终变成白色粉未(最终产物是Na2CO3)。

二、铝 Al

1、单质铝的物理性质：银白色金属、密度小(属轻金属)、硬度小、熔沸点低。

2、单质铝的化学性质

①铝与O2反应：常温下铝能与O2反应生成致密氧化膜，保护内层金属。加热条件下铝能与O2反应生成氧化铝：4Al+3O2==2Al2O3

②常温下Al既能与强酸反应，又能与强碱溶液反应，均有H2生成，也能与不活泼的金属盐溶液反应：

2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑

( 2Al+6H+=2Al3++3H2↑ )

2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑

( 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ )

2Al+3Cu(NO3)2=2Al(NO3) 3+3Cu

( 2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu)

注意：铝制餐具不能用来长时间存放酸性、碱性和咸的食品。

③铝与某些金属氧化物的反应(如V、Cr、Mn、Fe的氧化物)叫做铝热反应

Fe2O3+2Al == 2Fe+Al2O3，Al 和 Fe2O3的混合物叫做铝热剂。利用铝热反应焊接钢轨。

三、铁

1、单质铁的物理性质：铁片是银白色的，铁粉呈黑色，纯铁不易生锈，但生铁(含碳杂质的铁)在潮湿的空气中易生锈。(原因：形成了铁碳原电池。铁锈的主要成分是Fe2O3)。

2、单质铁的化学性质：

①铁与氧气反应：3Fe+2O2===Fe3O4(现象：剧烈燃烧，火星四射，生成黑色的固体)

②与非氧化性酸反应：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ (Fe+2H+=Fe2++H2↑)

常温下铝、铁遇浓硫酸或浓硝酸钝化。加热能反应但无氢气放出。

③与盐溶液反应： Fe+CuSO4=FeSO4+Cu(Fe+Cu2+=Fe2++Cu)

④与水蒸气反应：3Fe+4H2O(g)==Fe3O4+4H2

第二节 几种重要的金属化合物

一、氧化物

1、Al2O3的性质：氧化铝是一种白色难溶物，其熔点很高，可用来制造耐火材料如坩锅、耐火管、耐高温的实验仪器等。

Al2O3是两性氧化物：既能与强酸反应，又能与强碱反应：

Al2O3+ 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O (Al2O3+6H+=2Al3++3H2O)

Al2O3+ 2NaOH == 2NaAlO2 +H2O(Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O)

2、铁的氧化物的性质：FeO、Fe2O3都为碱性氧化物，能与强酸反应生成盐和水。

FeO+2HCl =FeCl2 +H2O

Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O

二、氢氧化物

1、氢氧化铝 Al(OH)3

①Al(OH)3是两性氢氧化物，在常温下它既能与强酸，又能与强碱反应：

Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O(Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O)

Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O(Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O)

②Al(OH)3受热易分解成Al2O3：2Al(OH)3==Al2O3+3H2O(规律：不溶性碱受热均会分解)

③Al(OH)3的制备：实验室用可溶性铝盐和氨水反应来制备Al(OH)3

Al2(SO4)3+6NH3·H2O=2 Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4

(Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+)

因为强碱(如NaOH)易与Al(OH)3反应，所以实验室不用强碱制备Al(OH)3，而用氨水。

2、铁的氢氧化物：氢氧化亚铁Fe(OH)2(白色)和氢氧化铁Fe(OH)3(红褐色)

①都能与酸反应生成盐和水：

Fe(OH)2+2HCl=FeCl2+2H2O(Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O)

Fe(OH)3+3HCl=FeCl3+3H2O(Fe(OH)3 + 3H+= Fe3++ 3H2O)

②Fe(OH)2可以被空气中的氧气氧化成Fe(OH)3

4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(现象：白色沉淀→灰绿色→红褐色)

③Fe(OH)3受热易分解生成Fe2O3：2Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O

3、氢氧化钠NaOH：俗称烧碱、火碱、苛性钠，易潮解，有强腐蚀性，具有碱的通性。

三、盐

1、铁盐(铁为+3价)、亚铁盐(铁为+2价)的性质：

①铁盐(铁为+3价)具有氧化性，可以被还原剂(如铁、铜等)还原成亚铁盐：

2FeCl3+Fe=3FeCl2( 2Fe3++Fe=3Fe2+)(价态归中规律)

2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2( 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+)(制印刷电路板的反应原理)

亚铁盐(铁为+2价)具有还原性，能被氧化剂(如氯气、氧气、硝酸等)氧化成铁盐：

2FeCl2+Cl2=2FeCl3 ( 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-)

②Fe3+离子的检验：

a.溶液呈黄色;

b.加入KSCN(硫氰化钾)溶液变红色;

c.加入NaOH溶液反应生成红褐色沉淀[Fe(OH)3]。

Fe2+离子的检验：

a.溶液呈浅绿色;

b.先在溶液中加入KSCN溶液，不变色，再加入氯水，溶液变红色;

c.加入NaOH溶液反应先生成白色沉淀，迅速变成灰绿色沉淀，最后变成红褐色沉淀。

2、钠盐：Na2CO3与NaHCO3的性质比较

四、焰色反应

1、定义：金属或它们的化合物在灼烧时使火焰呈现特殊颜色的性质。

2、操作步骤：铂丝(或铁丝)用盐酸浸洗后灼烧至无色，沾取试样(单质、化合物、气、液、固均可)在火焰上灼烧，观察颜色。

3、 重要元素的焰色：钠元素黄色、 钾元素紫色(透过蓝色的钴玻璃观察，以排除钠的焰色的干扰)

焰色反应属物理变化。与元素存在状态(单质、化合物)、物质的聚集状态(气、液、固)等无关，只有少数金属元素有焰色反应。

第三节 用途广泛的金属材料

1、合金的概念：由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。

2、合金的特性：合金与各成分金属相比，具有许多优良的物理、化学或机械的性能。

①合金的硬度一般比它的各成分金属的大

②合金的熔点一般比它的各成分金属的低

高一化学方程式

化合反应

1、镁在空气中燃烧：2Mg + O2 点燃 2MgO

2、铁在氧气中燃烧：3Fe + 2O2 点燃 Fe3O4

3、铝在空气中燃烧：4Al + 3O2 点燃 2Al2O3

4、氢气在空气中燃烧：2H2 + O2 点燃 2H2O

5、红磷在空气中燃烧：4P + 5O2 点燃 2P2O5

6、硫粉在空气中燃烧： S + O2 点燃 SO2

7、碳在氧气中充分燃烧：C + O2 点燃 CO2

8、碳在氧气中不充分燃烧：2C + O2 点燃 2CO

9、二氧化碳通过灼热碳层： C + CO2 高温 2CO

10、一氧化碳在氧气中燃烧：2CO + O2 点燃 2CO2

11、二氧化碳和水反应(二氧化碳通入紫色石蕊试液)：CO2 + H2O === H2CO3

12、生石灰溶于水：CaO + H2O === Ca(OH)2

13、无水硫酸铜作干燥剂：CuSO4 + 5H2O ==== CuSO4?5H2O

14、钠在氯气中燃烧：2Na + Cl2点燃 2NaCl

分解反应

15、实验室用双氧水制氧气：2H2O2 MnO2 2H2O+ O2↑

16、加热高锰酸钾：2KMnO4 加热 K2MnO4 + MnO2 + O2↑

17、水在直流电的作用下分解：2H2O 通电 2H2↑+ O2 ↑

18、碳酸不稳定而分解：H2CO3 === H2O + CO2↑

19、高温煅烧石灰石(二氧化碳工业制法)：CaCO3 高温 CaO + CO2↑

置换反应

20、铁和硫酸铜溶液反应：Fe + CuSO4 == FeSO4 + Cu

21、锌和稀硫酸反应(实验室制氢气)：Zn + H2SO4 == ZnSO4 + H2↑

22、镁和稀盐酸反应：Mg+ 2HCl === MgCl2 + H2↑

23、氢气还原氧化铜：H2 + CuO 加热 Cu + H2O

24、木炭还原氧化铜：C+ 2CuO 高温 2Cu + CO2↑

25、甲烷在空气中燃烧：CH4 + 2O2 点燃 CO2 + 2H2O

26、水蒸气通过灼热碳层：H2O + C 高温 H2 + CO

27、焦炭还原氧化铁：3C+ 2Fe2O3 高温 4Fe + 3CO2↑

其他

28、氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液反应：2NaOH + CuSO4 == Cu(OH)2↓ + Na2SO4

29、甲烷在空气中燃烧：CH4 + 2O2 点燃 CO2 + 2H2O

30、酒精在空气中燃烧：C2H5OH + 3O2 点燃 2CO2 + 3H2O

31、一氧化碳还原氧化铜：CO+ CuO 加热 Cu + CO2

32、一氧化碳还原氧化铁：3CO+ Fe2O3 高温 2Fe + 3CO2

33、二氧化碳通过澄清石灰水(检验二氧化碳)：Ca(OH)2 + CO2 ==== CaCO3 ↓+ H2O

34、氢氧化钠和二氧化碳反应(除去二氧化碳)：2NaOH + CO2 ==== Na2CO3 + H2O

35、石灰石(或大理石)与稀盐酸反应(二氧化碳的实验室制法)：CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + H2O + CO2↑

36、碳酸钠与浓盐酸反应(泡沫灭火器的原理): Na2CO3 + 2HCl === 2NaCl + H2O + CO2↑