高中化学金属及其化合物.doc

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高中化学金属及其化合物

一、钠及其化合物

1、钠

（1）钠的物理性质：

钠是银白色金属，密度小（0.97g/cm3），熔点低（97℃），硬度小，质软，可用刀切割。

钠通常保存在煤油中。

是电和热的良导体。

（2）钠的化学性质：

从原子结构可知钠是活泼的金属单质。

①钠与非金属单质反应：

常温：

4Na+O2==2Na2O,加热：

2Na+O2==Na2O2;

2Na+Cl2==2NaCl;2Na+S==Na2S等。

②钠与水反应:

2Na+2H2O==2NaOH+H2↑；实验现象：

钠浮在水面上，熔成小球，

在水面上游动，有哧哧的声音，最后消失，在反应后的溶液中滴加酚酞，溶液变红。

注意：

钠在空气中的变化：

银白色的钠变暗（生成了氧化钠）变白（生成氢氧化钠）潮解变成白色固体（生成碳酸钠）。

③钠与酸反应：

如2Na+2HCl==2NaCl+H2↑,Na放入稀盐酸中，是先与酸反应，酸不足再与水反应。

因此Na放入到酸溶液中Na是不可能过量的。

同时Na与H2的物质的量比始终是2:

1。

当然反应要比钠与水的反应剧烈多。

④钠与盐的溶液反应：

钠不能置换出溶液中的金属，钠是直接与水反应。

反应后的碱再与溶液中的其他物质反应。

如钠投入到硫酸铜溶液的反应式：

2Na+CuSO4+2H2O==Cu（OH）2↓+Na2SO4+H2↑。

⑤钠与氢气的反应：

2Na+H2==2NaH。

NaH+H2O==NaOH+H2↑；NaH是强的还原剂。

（3）工业制钠：

电解熔融的NaCl，2NaCl（熔融）==2Na+Cl2↑。

（4）钠的用途：

①在熔融的条件下钠可以制取一些金属，如钛、锆、铌、钽等；

②钠钾合金是快中子反应堆的热交换剂；

③钠蒸气可作高压钠灯，发出黄光，射程远，透雾能力强。

2、氧化钠和过氧化钠

（1）Na2O：

白色固体，是碱性氧化物，具有碱性氧化物的通性：

Na2O+H2O==2NaOH,

Na2O+CO2==Na2CO3,Na2O+2HCl==2NaCl+H2O.另外：

加热时，2Na2O+O2==2Na2O2.

（2）Na2O2：

淡黄色固体是复杂氧化物，易与水、二氧化碳反应放出氧气。

2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2↑,2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2↑（作供氧剂）。

因此Na2O2常做生氧剂，同时，Na2O2还具有强氧化性，有漂白作用。

如实验：

Na2O2和水反应后的溶液中滴加酚酞，变红后又褪色，实验研究表明是有：

Na2O2+H2O==2NaOH+H2O2,2H2O2==2H2O+O2反应发生。

因为H2O2也具有漂白作用。

当然过氧化钠也可以直接漂白的。

3、碳酸钠和碳酸氢钠

溶液中相互转化Na2CO3溶液能吸收CO2转化为NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2==2NaHCO3

除CO2中的HCl杂质是用饱和的NaHCO3溶液，而不用Na2CO3溶液

用途用在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金等工业中。

发酵粉的主要成分之一；制胃酸过多等。

注意几个实验的问题：

1、向饱和的Na2CO3溶液中通足量的CO2有晶体NaHCO3析出。

2、Na2CO3溶液与稀HCl的反应①向Na2CO3溶液中滴加稀HCl，先无气体，后有气体，如果n（HCl）小于n（Na2CO3）时反应无气体放出。

发生的反应：

先①Na2CO3+HCl==NaCl+NaHCO3,后②NaHCO3+HCl==NaCl+H2O+CO2.

②向稀HCl中滴加Na2CO3溶液，先有气体，反应是：

Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2.

如果用2mol的Na2CO3和2.4mol的稀HCl反应，采用①方法放出CO2是0.4mol；采用②方法放出CO2为1.2mol。

希望同学们在解题时要留意。

3、Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的鉴别：

取两种试液少量，分别滴加CaCl2或BaCl2溶液，有白色沉淀的原取溶液为Na2CO3，另一无明显现象的原取溶液为NaHCO3。

4、侯氏制碱法

反应式：

NaCl+NH3+CO2+H2O==NaHCO3↓+NH4Cl.

注意:

在生产中应先在饱和的NaCl溶液中先通入NH3,后通入CO2,NaHCO3晶体析出过滤，在滤液中加入NaCl细末和通NH3析出NH4Cl晶体为副产品。

NH4Cl晶体析出后的母液进行循环试用，提高原料的利用率。

二、镁及其化合物

1、镁的性质

（1）物理性质：

镁是银白色金属，质较软，密度1.74g/cm3，是轻金属，硬度小。

（2）化学性质：

镁是较活泼金属

①与非金属反应：

2Mg+O2==2MgO,Mg+Cl2MgCl2,3Mg+N2Mg3N2等。

②与沸水反应：

Mg+2H2O（沸水）==Mg（OH）2+H2↑.

③与酸反应：

与非强氧化性酸反应：

是酸中的H+与Mg反应，有H2放出。

与强氧化性酸反应：

如浓H2SO4、HNO3，反应比较复杂，但是没有H2放出。

④与某些盐溶液反应：

如CuSO4溶液、FeCl2溶液、FeCl3溶液等。

Mg+2FeCl3==2FeCl2+MgCl2,Mg+FeCl2==Fe+MgCl2.

2、镁的提取：

海水中含有大量的MgCl2,因此，工业上主要是从分离了NaCl的海水中来提取MgCl2.

流程：

海水中加入CaO或Ca（OH）2Mg（OH）2沉淀、过滤、洗涤沉淀，用稀HCl溶解MgCl2溶液，蒸发结晶MgCl2•6H2O晶体，在HCl气体环境中加热MgCl2固体，电解熔融的MgCl2Mg+Cl2↑。

主要反应：

MgCl2+Ca（OH）2==Mg（OH）2↓+CaCl2,Mg（OH）2+2HCl==MgCl2+2H2O,MgCl2•6H2OMgCl2+6H2O,MgCl2（熔融）Mg+Cl2↑。

3、镁的用途：

镁主要是广泛用于制造合金。

制造的合金硬度和强度都较大。

因此镁合金被大量用火箭、导弹、飞机等制造业中。

4、氧化镁（MgO）：

白色固体，熔点高（2800℃），是优质的耐高温材料（耐火材料）。

是碱性氧化物。

MgO+H2O==Mg（OH）2,MgO+2HCl==MgCl2+H2O。

注意以下几种情况的离子方程式的书写：

（1）n（Mg（HCO3）2）:

n（NaOH）＝1:

4：

Mg2++2HCO3-+4OH-==Mg（OH）2↓+2CO32-+2H2O；

（2）n（Mg（HCO3）2）:

n（NaOH）=1:

2：

Mg2++2HCO3-+2OH-==MgCO3↓+CO32-+2H2O；

（3）n（Mg（HCO3）2）:

N（NaOH）=1:

1：

Mg2++HCO3-+OH-==MgCO3↓+H2O。

三、铝及其化合物

1、铝的性质：

（1）物理性质：

银白色金属，质较软，但比镁要硬，熔点比镁高。

有良好的导电、导热性和延展性。

（2）化学性质：

铝是较活泼的金属。

①通常与氧气易反应，生成致密的氧化物起保护作用。

4Al+3O2==2Al2O3。

同时也容易与Cl2、S等非金属单质反应。

②与酸反应：

强氧化性酸，如浓硫酸和浓硝酸在常温下，使铝发生钝化现象；加热时，能反应，但无氢气放出；非强氧化性酸反应时放出氢气。

③与强碱溶液反应：

2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑。

④与某些盐溶液反应：

如能置换出CuSO4、AgNO3等溶液中的金属。

⑤铝热反应：

2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe。

该反应放热大，能使置换出的铁成液态，适用性强。

在实验室中演示时要加入引燃剂，如浓硫酸和蔗糖或镁条和氯酸钾等。

2、氧化铝（Al2O3）：

白色固体，熔点高（2054℃），沸点2980℃，常作为耐火材料；是两性氧化物。

我们常见到的宝石的主要成分是氧化铝。

有各种不同颜色的原因是在宝石中含有一些金属氧化物的表现。

如红宝石因含有少量的铬元素而显红色，蓝宝石因含有少量的铁和钛元素而显蓝色。

工业生产中的矿石刚玉主要成分是α－氧化铝，硬度仅次于金刚石，用途广泛。

两性氧化物：

既能与强酸反应又能与强碱反应生成盐和水的氧化物。

Al2O3+6HCl==2AlCl3+3H2O,Al2O3+2NaOH==2NaAlO2+H2O。

Al2O3是工业冶炼铝的原料，由于氧化铝的熔点高，电解时，难熔化，因此铝的冶炼直到1886年美国科学家霍尔发现在氧化铝中加入冰晶石（Na3AlF6），使氧化铝的熔点降至1000度左右，铝的冶炼才快速发展起来，铝及其合金才被广泛的应用。

2Al2O34Al+3O2↑。

3、氢氧化铝（Al（OH）3）：

白色难溶于水的胶状沉淀，是两性氢氧化物。

热易分解。

两性氢氧化物：

既能与强酸又能与强碱反应生成盐和水的氢氧化物。

Al（OH）3+3HCl==AlCl3+3H2O,Al（OH）3+NaOH==NaAlO2+2H2O．2Al（OH）3Al2O3+3H2O

4、铝的冶炼：

铝是地壳中含量最多的金属元素，自然界中主要是以氧化铝的形式存在。

工业生产的流程：

铝土矿（主要成分是氧化铝）用氢氧化钠溶解过滤向滤液中通入二氧化碳酸化，过滤氢氧化铝氧化铝铝。

主要反应：

Al2O3+2NaOH==2NaAlO2+H2O，CO2+3H2O+2NaAlO2==2Al（OH）3↓+Na2CO3，2Al（OH）3==Al2O3+3H2O,2Al2O3==4Al+3O2↑。

5、铝的用途：

铝有良好的导电、导热性和延展性，主要用于导线、炊具等，铝的最大用途是制合金，铝合金强度高，密度小，易成型，有较好的耐腐蚀性。

迅速风靡建筑业。

也是飞机制造业的主要原料。

6、明矾的净水：

化学式：

KAl（SO4）2•12H2O，它在水中能电离：

KAl（SO4）2==K++Al3++2SO42-。

铝离子与水反应，生成氢氧化铝胶体，具有很强的吸附能力，吸附水中的悬浮物，使之沉降已达净水目的。

Al3++3H2O==Al（OH）3（胶体）+3H+。

知识整理：

①（Al（OH）3）的制备：

在氯化铝溶液中加足量氨水。

AlCl3+3NH3•H2O==Al（OH）3↓+3NH4Cl。

②实验：

A、向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液，现象是先有沉淀，后溶解。

反应式：

先Al3++3OH-==Al（OH）3↓,后Al3++4OH-==AlO2-+2H2O。

B、向氢氧化钠溶液中滴加氯