高考化学专题复习金属元素及其化合物Word格式.docx

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即一个挨一个地堆积在一起，使一定体积的晶体内有最多数目的原子。

但由于金属原子的价电子较少，容易失去电子成为金属离子，而释出的价电子并不专属于某个特定的金属离子，它们在整个晶体里自由地运动着，称为自由电子。

金属晶体就是依靠金属阳离子和自由电子间的较强作用形成的。

⑵金属晶体熔沸点与金属键的强弱有关，金属键的强弱与和

有关；

随着增强，金属键依次增强，金属晶体的熔沸点依次。

2.金属的分类

（1）按常见价态

（2）冶金工业上

（3）按密度分

（4）按存在丰度分

3．金属的物理性质

（1）通性

①状态：

通常情况下，除Hg外其他金属都是固态。

②金属光泽：

多数金属具有光泽。

但除Mg、Al、Cu、Au在粉末状态有光泽外，其他金属在块状时才表现出来。

③易导电、导热：

由于金属晶体中自由电子的运动，使金属易导电、导热。

④延展性：

可以压成薄片，也可以抽成细丝。

⑤熔点及硬度：

由金属晶体中金属离子跟自由电子间的作用强弱决定。

（2）特性

①颜色：

绝大多数金属都是银白色，有少数金属具有其他颜色，如：

Au为金黄色，Cu为紫红色，Cs为银白色略带金色。

②密度：

与原子半径、相对原子质量、晶体质点排列的紧密程度有关。

密度最大的金属为锇（Os　22.57g·

cm-3）、铂（Pt21.45g·

cm-3），密度最小的金属为锂（Li0.534g·

cm-3）。

③熔点：

最高的为钨（W3413℃），最低的为汞（Hg－39℃）。

④硬度：

最硬的金属为铬（硬度为9），最软的金属为钾（K）、钠（Na）、铯（Cs）等，可用小刀切割。

⑤导电性：

导电性能强的金属为银（Ag）、金（Au）、铜（Cu）等。

导电性能较差的金属为汞（Hg）。

⑥延展性：

延性最好的是铂（Pt），展性最好的为金（Au）。

4．合金

（1）合金：

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。

属于混合物。

（2）特点：

一般说熔点比其各成分金属的都低；

强度、硬度比成分金属大；

有的抗腐蚀能力强（如不锈钢）；

导电性比成分金属差……

（3）常见合金：

铝硅合金、硬铝、镁合金、钾钠合金、炼钢生铁、铸造生铁、球墨铸铁、合金生铁、碳素钢（高、中、低）、合金钢、硅钢（含Si14％、15％）等。

三、金属的化学性质

金属原子易失去价电子成为阳离子，因而表现出较强的还原性。

由于不同的金属原子结构、原子半径的不同，表现的还原性也有强弱不同。

金属活动性

顺序

KCaNaMgAlMnZnFeSnPb（H）CuHgAgPtAu

金属原子

失电子能力

依次减小，还原性减弱

空气中跟氧气的反应

易被氧化

常温时能被氧化

加热时能被氧化

不能被氧化

跟水的反应

常温可置换出水中的氢

加热或与水蒸气反应时能置换出水中的氢

不与水反应

跟酸的反应

能置换出稀酸（如HCl、H2SO4）中的氢

不能置换出稀酸中的氢

反应剧烈

反应程度依次减弱

能跟浓硫酸、硝酸反应

能跟王水反应

跟盐的反应

位于金属活动性顺序前面的金属可以将后面的金属从其盐溶液中置换出来

跟碱的反应

Al、Zn等具有两性的金属可以与碱反应

练习：

下图表示物质之间的相互转化关系：

（1）若单质甲为金属，单质乙为非金属，指出它们的物质名称，并写出有关反应的化学方程式。

（2）若单质甲为非金属，单质乙为金属，指出它们的物质名称，并写出有关反应的化学方程式。

分析、讨论：

①X+甲→Y+丙，是置换反应。

②X与Z都是含Z、丙两种元素的化合物，则：

X+丙→Z，为相同元素的不同价态的转化，可以考虑下列化合物转化的有：

CO2

CO；

FeBr2

FeBr3；

　　　　FeCl2

FeCl3；

FeCl3

FeCl2；

　　　　SO2

SO3；

NO

NO2等。

③若甲为金属，乙为非金属，能形成X与甲置换关系的可能有：

由于单质丙的不一致性，后者可以删去，答案只有前者。

④若甲为非金属，乙为金属，能形成X与甲置换关系的只有：

答案：

（1）X：

二氧化碳；

Z：

一氧化碳；

Y：

氧化镁

甲：

镁；

乙：

氧气；

丙：

碳（化学方程式从略）。

（2）X：

溴化铁；

氯化亚铁；

氯气；

铁；

溴。

（化学方程式从略）

四、金属的冶炼

将金属化合物或矿石通过还原反应的方法使金属阳离子还原成金属单质的过程。

K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb（H）Cu、Hg、Ag、Pt、Au、

熔融电解法　　　　　　高温还原剂法　　　　　加热法　　　　　

根据金属离子得电子能力不同而采用不同的方法。

①电解法：

（熔融）：

活泼金属（K～Al）的冶炼常采用电解它的熔盐或氧化物的方法。

②还原剂法（高温）：

金属活动性顺序表中Zn～Cu之间的金属冶炼常采用此法。

常用的还原剂有H2（CuO→Cu）、C（ZnO→Zn）、Na（TiCl4→Ti）、Al（Cr2O3→Cr）、CO（Fe2O3→Fe）等。

③加热法：

用于冶炼不活泼金属Hg、Ag

2HgO

2Hg＋O2↑，HgS＋O2

Hg＋SO2，Ag2S＋O2

2Ag＋SO2

④湿法：

Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu↓

⑤物理法：

Au、Pt在自然界中主要以游离态存在，利用密度。

五、金属的氧化物

1、物理性质

白色固体：

Na2O、MgO、Al2O3、ZnO

淡黄色粉末：

Na2O

红色固体：

Fe2O3、Cu2O、HgO

黑色粉末：

FeO、Fe3O4、CuO、Ag2O

2.化学性质

（1）热稳定性

2Ag2O

4Ag+O2↑　　　　　　　　2HgO

2Hg+O2↑

4Cu

2Cu2O+O2↑

规律：

只有HgO、Ag2O、CuO等不活泼的金属氧化物加热易分解。

（2）与水反应

Na2O+H2O=2NaOH　　　　　　　　　MgO+H2O

Mg（OH）2

2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑

只有活泼金属（ⅠA、ⅡA）氧化物能与水反应。

（3）与酸反应

MgO+2H+=Mg2++H2O

Al2O3+6H+=2Al3++3H2O

CuO+2H+=Cu2++H2O

碱性氧化物或两性氧化物能与酸溶液反应生成盐和水。

（4）与强碱溶液反应

Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O

ZnO+2OH-=ZnO22-+H2O

只有两性氧化物能与强碱反应生成盐和水。

（5）与氨水反应

Ag2O+4NH3·

H2O=2Ag（NH3）2++2OH-+3H2O

ZnO+4NH3·

H2O=Zn（NH3）42++2OH-+3H2O

易形成氨合离子的金属氧化物能与氨水反应。

（6）与还原剂的反应

CuO+H2

Cu+H2O

Fe2O3+3CO

2Fe+3CO2

ZnO+C

Zn+CO↑

“Al”以后的金属的氧化物能与H2、C、CO等还原剂高温下发生氧化还原反应。

六、金属氢氧化物

1、物理性质

⑴颜色状态

白色：

NaOH、Mg（OH）2、Al（OH）3

Zn（OH）2、Fe（OH）2、AgOH

红褐色：

Fe（OH）3

蓝色：

Cu（OH）2

⑵水溶性

ⅠA和部分ⅡA金属氢氧化物都易溶于水，如NaOH，KOH，Ba（OH）2。

Ca（OH）2是微溶性的。

其它的都是难溶性的，如Mg（OH）2、Fe（OH）3、Cu（OH）2

2AgOH

Ag2O+H2O

Cu（OH）2

CuO+H2O

2Fe（OH）3

Fe2O3+3H2O

①金属活动顺序“Mg”以前的金属氢氧化物稳定性好，难分解。

②“AgOH”常温下易分解。

③“Mg—Hg”的氢氧化物常温下难分解，受热或灼烧易分解。

（2）与强酸（H+）的反应

Mg（OH）2+2H+=Mg2++2H2O

Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O

（3）与强碱（OH-）反应

Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O

只有两性氢氧化物才能与强碱溶液反应。

（4）与氨水作用

AgOH+2NH3·

H2O=Ag（NH3）2OH+2H2O

*Cu（OH）2+4NH3·

H2O=Cu（NH3）4（OH）2+4H2O

*Zn（OH）2+4NH3·

H2O=Zn（NH3）4（OH）2+4H2O

易形成氨络合物的金属氢氧化物能与氨水反应。

（5）与氧化剂反应

4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3

低价金属氧化物具有还原性。

七、常见金属元素及其化合物

１、碱金属及其化合物

⑴常温下碱金属很容易被空气里氧气氧化，也易与水蒸气反应，故除锂外碱金属都必须保存在煤油中，以隔绝空气和水（Li的密度小于煤油，只能保存在密度更小的石蜡油或者封存于石蜡中）。

⑵碱金属与足量氧气反应能生成过氧化物或超氧化物，但Li与O2反应，只能生成氧化锂（Li2O）且熔点高，在水中溶解度较小。

⑶金属钠置于空气中会发生一系列的变化：

1先发暗：

4Na+O2=2Na2O；

②表面形成溶液：

Na2O+H2O=2NaOH，NaOH易潮解；

③溶液久置变成白色晶体：

2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O，Na2CO3+10H2O=Na2CO3·

10H2O（晶体）；

④最后白色颗粒变成白色粉末：

Na2CO3·

10H2O=Na2CO3+10H2O（风化）

⑷在碱金属中，随原子序数的递增，其密度呈增大的趋势，但K的密度0.862g·

cm-3反比钠0.97g·

cm-3小。

出现这一反常现象是由于从钠到钾相对原子质量增大的作用小于原子体积增大的作用。

（5）若正盐易溶，则正盐的溶解度一般大于酸式盐，例：

Na2CO3>

NaHCO3．若正盐难溶则，正盐的溶解度一般小于酸式盐，例Ca3（PO4）2＜CaHPO4＜Ca（H2PO4）2

（6）碱金属元素在化合物中只有+1价，但Li在一定条件下，三个电子都能失去，故有+3价（如Li2O3）。

（7）通常情况下氧呈-2价，氢呈+1价，但Na2O2、H2O2中氧呈-1价，在金属氢化物中（如NaH、NH4H）氢呈-1价。

（8）较强的碱性溶液都能使酚酞变红，但浓的NaOH溶液遇酚酞不变色。

（9）盐的水溶液通常不显强酸性，但NaHSO4具有强酸性，它在水溶液中全部电离：

NaHSO4=Na++H++SO42—，可与活泼金属作用产生氢气。

（10）试剂瓶中药品取出后，一律不允许放回原试剂瓶。

但取用后剩余的钠、钾应立即放回原瓶。

（11）金属的置换反应，通常是活泼金属置换出不活泼金属。

但工业上制取钾，却是用钠从氯化钾中置换出钾：

Na+KCl=NaCl+K；

在水溶液中，Na、K等活泼金属不能从CuSO4中置换出Cu：

2Na+CuSO4+2H2O=Cu（OH）2↓+H2↑+Na2SO4。

（12）金属性强的元素，其金属活动性通常也强。

Na的金属性比Ca强，但Ca的金属活动性位置却排在Na的前面。

这是因为金属性通常是指气态金属原子失去电子的性质；

而金属活动性指的是金属单质在水溶液中形成水合离子的倾向大小。

由于钠失去电子的能力比钙大，所以金属性钠大于钙；

但钙在水溶液中形成水合离子的倾向比钠大，故Ca的金属活动性比钠强。

完成上述转化的化学方程式：

２、镁及其化合物

⑴常温下表面能形成致密氧化膜

⑵从海水中制镁

海水

MgCl2（溶液）

MgCl2（固体）

Mg

⑶镁铝合金密度小制飞机（合金的密度比成分金属小）等

⑷MgO作耐火材料（熔点高）

⑸从光卤石中提取MgCl2·

6H2O

３、铝及其化合物

⑴Al是很活泼的金属单质

⑵Al能与强碱溶液反应放出H2，实质是与水的反应，因Al（OH）3具有两性才使Al与水反应完全进行

⑶AlCl3是共价分子，不能用电解AlCl3的方法得到Al，而用电解熔点很高的Al2O3制Al

⑷Al2O3、Al（OH）3是两性化合物

⑸Al2O3作耐火耐磨材料。

刚玉、宝石的成分为Al2O3，钻石、水晶的主要成分是SiO2。

⑹明矾是一种复盐，可作净水剂。

４、铁及其化合物

⑴Fe元素的位置：

四周期Ⅷ族

⑵Fe、Al遇浓硫酸、浓硝酸均钝化

⑶Fe可被磁铁吸引

⑷纯净铁为银白色，属黑色金属

⑸FeO黑色粉末，Fe2O3红棕色固体，Fe3O4黑色晶体

⑹Fe3O4中Fe呈现两种价态+2、+3价

⑺Fe2+的溶液：

浅绿色，Fe3+的溶液：

黄色

⑻Fe2+转化成Fe3+或FeO42—转变成Fe3+后的溶液能净水（净水与杀菌的区别）

⑼有关Fe3+的颜色变化规律

①在FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液，溶液呈血红色。

②石蕊试液滴入FeCl3溶液中呈红色（FeCl3水解，溶液显酸性）。

Fe3++3H2O

Fe（OH）3+3H+

③将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，溶液呈红褐色[FeCl3水解生成Fe（OH）3胶体]

Fe3++3H2O

Fe（OH）3（胶体）+3H+　（注意与②的区别）

④FeCl3溶液与NaOH溶液混合，产生红褐色沉淀。

Fe3++3OH—=Fe（OH）3↓

⑤NaHCO3与FeCl3两溶液作用，既产生无色气体，又产生红褐色沉淀（双水解反应）。

Fe3++3HCO3—=Fe（OH）3↓+3CO2↑

⑥向FeCl3溶液中通入H2S气体，产生淡黄色沉淀，溶液变淡绿色。

2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+

⑦向FeCl3溶液中加入几滴Na2S溶液生成淡黄色沉淀；

加入过量Na2S溶液又生成黑色沉淀。

2Fe3++S2—=2Fe2++S↓，Fe2++S2—=FeS↓（与３S2-+２Al3+＋6H2O=3H2S↑+2Al（OH）3↓的区别）

⑧将过量Fe粉加入FeCl3溶液中，溶液变成浅绿色。

2Fe3++Fe=3Fe2+

⑨向FeCl3溶液中加入过量Cu粉，溶液变浅绿色。

2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+

⑩将KI淀粉溶液加入FeCl3溶液中，得到蓝色溶液。

2Fe3++2I—=I2+2Fe2+，碘遇淀粉溶液变蓝色

将FeCl3溶液滴入AgNO3溶液中，生成白色沉淀。

Ag++Cl—=AgCl↓

在FeCl3溶液滴入苯酚溶液，形成紫色溶液。