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金属及其化合物
第三章 金属及其化合物相关知识总结与练习
第三章《金属及其化合物》
【课标要求】：
知识与技能要求：
1了解地壳中金属元素含量、金属的存在状态、金属的化学共性。
2了解Na的保存、Na常温下在空气中的变化，掌握加热条件下Na与O2的反应，Na与水的反应。
3了解Fe与Al分别与O2的反应，Al2O3的保护作用，掌握Al与NaOH溶液的反应。
4了解金属氧化物的物理性质，并通过实验探究掌握金属氧化物溶于水的规律、金属氧化物与酸的反应、Al（OH）3的两性。
5掌握Na2CO3、NaHCO3的性质，了解Na2CO3、NaHCO3、KAl（SO4）2的用途。
6掌握铁盐、亚铁盐的检验方法，Fe2+、Fe3+的性质和相互转化
7了解常见合金的性能及用途
过程与方法要求：
1通过金属及其化合物性质的实验，提高对“化学是一门以实验为基础的科学”的认识，培养实验意识、操作技能、观察能力和分析问题的能力。
2以金属知识的学习为线索，通过阅读、查阅资料、讨论和概括等，培养获取知识及信息加工的能力。
通过比较归纳等，逐步掌握学习元素化合物知识面的一般方法。
3学会用焰色反应判断某些金属元素的存在
4学会选择金属材料的方法
第一讲《金属的化学性质》
第一课时
地壳中含量最多的金属元素是Al：
7.73%，第二位Fe：
4.75%。
大多数金属以化合态存在。
原因：
金属元素外层电子数较少，易失去电子，因而性质活泼。
【思考与交流】举例说明金属能发生哪些化学反应？
根据初中所学内容填写化学反应方程式：
举例写反应的化学方程式
金属与氧气反应
4Al+3O2==2Al2O3
金属与盐置换反应
Fe+CuSO4==Cu+FeSO4
金属与酸反应
Fe+H2SO4==FeSO4+Cu
【探求新知】
一、金属与非金属的反应
金属钠的物理性质与存放方法。
色态
密度
硬度
熔沸点
导电导热性
银白色固体
比煤油大，比水小
小，质软
低
好
钠一般存放在石蜡油或煤油中
1：
Na和O2反应
（1）常温下
【实验探究1】用小刀从中间切开，观察钠切面的颜色变化银白色逐渐变暗
反应可表示为：
4Na+O2====2Na2O
（颜色：
白色固体）
（2）钠的燃烧。
【实验探究2】用小刀切下绿豆粒大小的钠块，用滤纸吸干煤油后放入坩埚中，点燃酒精灯进行加热。
Δ
描述实验现象：
金属先熔化，在空气中燃烧，火焰呈黄色，生成淡黄色固体
反应可表示为：
2Na+O2Na2O2
（颜色：
淡黄色固体）
注意：
①用镊子夹取存放在煤油中的金属钠，②用滤纸吸干表面的煤油防止干扰观察现象，③未用完的钠块全部放回原试剂瓶中。
2、铝与氧气的反应
4Al+3O2点燃2Al2O3
【实验探究1】用坩埚钳钳住一块铝片在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动
实验现象逐渐熔化，失去光泽，但不滴落
原因：
铝的熔点为665℃氧化铝的熔点为2050℃，铝表面的致密氧化膜包在铝的外面，所以熔化了的液态铝不会落下。
【实验探究2】用坩埚钳钳住一块用砂纸打磨过的铝片在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动
实验现象：
熔化的铝仍不滴落
原因：
磨去氧化膜的铝片在空气中很快又形成一层新的氧化膜
【归纳小结】①金属的活动性越强，与氧气反应就越易进行（如钠露置空气中就氧化）；金属活动性越弱，与氧气发生反应时反应条件较高（如铁在空气中不能被点燃），俗语说“真金不怕火炼”就说明金在加热条件下不与氧气反应。
②金属和氧气反应一般生成普通氧化物，例MgOAl2O3CuO，但钠在氧气中燃烧生成Na2O2，铁在氧气中燃烧生成Fe3O4。
③金属表面的氧化物有的疏松，不能保存内层金属，如铁；金属表面的氧化物有的致密，可以保存内层金属镁、铝。
第二课时
二、金属和水的反应
1.钠与水反应
【实验探究】Na和烧杯里的水作用：
现象：
反应剧烈，钠浮在水面上，熔成小球，迅速游动，嘶嘶作响，溶液变红。
（2）现象分析
现象
原因
浮
密度比水小
熔
钠和水反应放热，使钠熔成闪亮的小球
游
钠和水反应生成气体，推动钠游动
响
钠和水反应放出热量使水局部蒸发为气体
红
钠和水反应生成了碱
化学反应方程式：
2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑离子方程式：
2Na＋2H2O=2Na++OH-＋H2↑
【思考讨论】
①金属钠着火，能否用水灭？
为什么？
应该如何处理？
（不能，因能和水反应。
应用细砂）
②为什么能将钠保存在煤油中？
能否保存在汽油或CCl4中？
（钠容易被氧气氧化而变质，必须将钠隔绝空气保存；钠不与煤油发生化学反应；钠的密度比煤油大，能够有效隔绝空气。
不能保存在汽油中，因汽油易挥发，使钠暴露在空气中，发生火灾。
不能保存在CCl4中因钠的密度小于CCl4的密度）
③将一小块金属钠投入CuSO4溶液中，可观察到什么现象？
写出发生的化学方程式。
（观察到现象：
反应剧烈，钠熔成小球，浮在水面上，迅速游动，嘶嘶作响，溶液中同时出现蓝色沉淀。
2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，CuSO4＋2NaOH=Cu（OH）2↓＋Na2SO4）
2、铁和水反应
铁不能和冷水、热水反应但能和水蒸气反应
铁与水蒸气反应的实验装置见课本P50（引导学生从水蒸气的产生，水蒸气与铁粉反应,反应产物的检验设计装置。
还可设计成以下二种实验装置）
【实验探究】铁粉与水蒸气的反应：
3Fe＋4H2O（g）==Fe3O4＋4H2↑
现象：
点燃肥皂泡可听到爆鸣声
三、铝与盐酸、氢氧化钠溶液的反应
【实验探究】
（1）取2支小试管分别加入5mL盐酸和5mLNaOH溶液，再分别放入一小段铝片，观察现象。
（2）将点燃的木条分别放在两支试管口，观察现象。
铝既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应，都能产生一种可燃性气体H2
铝与盐酸反应的化学方程式：
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑离子方程式：
2Al+6H+=2Al3++3H2↑
铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式：
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
离子方程式：
2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
【思考讨论】
1、在上述实验中，为什么铝片放入盐酸和NaOH溶液中，不立即产生气泡？
2、由上述实验还能得出哪种物质既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应？
（1）、原因：
铝片表面上的Al2O3先和盐酸和NaOH溶液中，所以不立即产生气泡
（2）、物质名称：
Al2O3
第三课时
物质的量在化学方程式计算中的运用
一、回忆以物质的量为中心的计算公式
二、理解方程式中化学计量数之比与物质的量之比的含义
我们知道：
物质是由原子、分子、离子等粒子构成的，物质之间的化学反应也是这些粒子按一定的数目关系进行的，比如在下面的那个反应中，Na和H2O以及产物NaOH、H2是按2：
2：
2：
1的比例进行的，也就是说它们的分子数之比为：
2：
2：
2：
1
2Na+2H2O==2NaOH+H2
化学计量数之比2221
扩大NA倍1.204×10241.204×10241.204×10246.02×1023
物质的量之比2mol2mol2mol1mol
质量之比4g32g36g
从上面一系列的比例中我们可以得出一些什么结论呢？
结论：
化学方程式中各物质的化学计量数之比，等于组成各物质的粒子数之比，因而也等于各物质的物质的量之比，还等于在相同条件下各气体的体积之比。
计算时同种物质各种量（物质的量、质量、体积）的单位要统一。
即上下单位要一致
三、物质的量在方程式中的运用
例题讲解
例1见课本P52页
例2实验室用60g含CaCO380％的大理石与足量12mol/l浓盐酸完全反应（杂质不参加反应）求：
①参加反应浓盐酸的体积。
②生成CO2的体积（标况下）。
分析思路：
把参加反应CaCO3转化为物质的量，再根据化学方程式中的化学计量数，求题目所求。
（注意解题格式）
解
CaCO3（S）+2HCl==CaCl2+H2O
+CO2
1mol2mol22.4L
0.48mol12mol/L×V[HCl（aq）]V（CO2）
V[HCL（aq）]=0.08LVV（CO2）=10.752L
答：
参加反应浓盐酸体积为0.08L，生成CO2的体积在标况下10.75L。
例3.用8.7gMnO2与100g36.5﹪的浓盐酸反应，消耗盐酸的物质的量是多少?
产生Cl2在标况下的体积是多少?
未参加反应的HCl的质量是多少?
被氧化的HCl物质的量是多少?
分析思路：
根据化学方程式进行计算，当两种反应物的量均为已知时，首先须判断何者过量，然后根据不过量的物质来进行计算。
解：
△
MnO2+4HCl（浓）======MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
1mol4mol22.4L
V（Cl2）
因为：
１ｍｏｌ×０.1ｍｏｌ＜４ｍｏｌ×１ｍｏｌ
所以，反应物HCl过量，应根据MnO2的物质的量0.1mol计算：
消耗HCl为：
n１（HCl）＝
剩余HCl为：
ｎ２（HCl）＝１ｍｏｌ－0.4ｍｏｌ＝0.6ｍｏｌ
剩余HCl的质量为：
m（HCl）＝ｎ２（ＨＣｌ）·M（ＨＣｌ）
=0.6mol×36.5 ｇ·ｍｏｌ－１＝21.9ｇ
Ｖ（Cl2）＝
被氧化的HCl物质的量:
因参加反应的盐酸一半被氧化所以n（被氧化HCl）=0.4mol/2=0.2mol
答：
消耗HCl0.4mol，产生Cl22.24L，未参加反应的HCl为21.9g，被氧化的HCl物质的量是0.2mol。
第二讲《几种重要的金属化合物》
第一课时
一、钠的重要化合物
请同学回顾钠在常温下和加热条件下与氧气反应的现象及产物的差异？
请写出反应的化学方程式。
1、氧化钠和过氧化钠
【思考1】Na2O是一种碱性氧化物，其化学性质与氧化钙类似，具有碱性氧化物的通性。
你能列举出其主要的化学性质吗？
答案：
Na2O+H2O=2NaOHNa2O+CO2=Na2CO3Na2O+2HCl=2NaCl+H2O
（1）【演示实验3-5】Na2O2和水反应
实验现象所得结论
有大量气泡产生过氧化钠与水剧烈反应产生气体
带火星木条复燃有氧气产生
试管外壁温度升高反应放热
酚酞试液变红后褪色有碱生成，Na2O2氧化性应强
反应方程式：
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
Na2O2也是氧化物，但它不属于碱性氧化物，因还生成了O2
（2）Na2O2和CO2反应
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
【思考讨论】1过氧化钠与水反应，Na2O2与CO2反应，找出反应中的氧化剂和还原剂。
Na202既是氧化剂又是还原剂
2过氧化钠极易与水、二氧化碳反应在实验室里应如何保存它呢？
隔绝空气、远离易燃物、密封保存。
3过氧化钠为什么可用于呼吸面具或潜水艇中作为氧气的来源
可和H2O，CO2产生O2
【归纳与整理】钠的氧化物
氧化钠
过氧化钠
色、态
白色粉末
淡黄色粉末
化学式
Na2O
Na202
离子数比
2：
1
2：
1
氧元素的化合价
-2
-1
类型
碱性氧化物
过氧化物（不属于碱性氧化物）
与H2O反应的方程式
Na2O+H2O
2NaOH
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
与CO2反应的方程式
Na2O+CO2
Na2CO3
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
与盐酸反应
Na2O+2HCl
2NaCl+H2O
Na2O2+2HCl=2NaCl+H2O+O2↑
氧化性、漂白性
无氧化性和漂白性
有强氧化性
能漂白有色物质（氧化原理而漂白）
生成条件
常温下钠与氧气反应
点燃或加热时钠与氧气反应
稳定性
不稳定
较稳定
用途
供氧剂、漂白剂
2.碳酸钠和碳酸氢钠
（1）【实验探究】Na2CO3和NaHCO3在水中的溶解性
步骤
1gNa2CO3
1gNaHCO3
①加1mL水
白色粉末，加水结块变成晶体；放热
细小白色粉末，加水部分溶解；感受不到热量变化
②加10mL水
振荡时间长时可溶解
固体量减小
③加2滴酚酞溶液
溶液变红（较深）
溶液变微红色
初步结论
加水先变成含结晶水的晶体，较NaHCO3更易溶，溶液碱性比NaHCO3的强
加水部分溶解，溶液碱性比Na2CO3的弱
（2）【实验探究】Na2CO3和NaHCO3的热稳定性P56
现象
发生反应的化学方程式
结论
Na2CO3
澄清的石灰水不变浑浊
受热不分解
NaHCO3
澄清的石灰水变浑浊
2NaHCO3
Na2CO3＋CO2↑＋H2O
受热分解
（3）Na2CO3和NaHCO3的其它性质
Na2CO3与NaHCO3的相互转化
【思考讨论】
1、如何从NaHCO3溶液中得到NaHCO3固体？
减压、低温蒸干
2.向Na2CO3溶液中逐滴滴加盐酸，直至不再产生CO2，此过程中C（HCO3-）的变化是：
先逐渐变大，后又减小。
3.向饱和的Na2CO3溶液中通CO2,会出现什么现象?
并写出化学方程式及离子方程式。
溶液浑浊或产生沉淀Na2CO3（饱和）＋CO2＋H2O
2NaHCO3↓
2Na++CO32-（饱和）＋CO2＋H2O
2NaHCO3↓
【归纳与整理】
（1）碳酸盐的溶解性规律:
a.NaHCO3易溶解于水,其他酸式碳酸盐也都易溶于水
b.Na2CO3易溶解于水,K2CO3，（NH4）2CO3易溶,MgCO3微溶CaCO3、BaCO3难溶
c.特例：
溶解性Na2CO3>NaHCO3,一般情况酸式盐比正盐易溶
（2）Na2CO3NaHCO3两者的鉴别:
（1）固体:
①加热方法②加入同浓度的盐酸，反应剧烈的是NaHCO3③加热并把产生的气体通入澄清的石灰水中
（2）溶液:
①CaCl2或BaCl2溶液②滴加稀盐酸，立即产生气泡的是NaHCO3
（4）.除杂:
Na2CO3固体（NaHCO3）加热
Na2CO3溶液（NaHCO3）加入适量NaOH溶液
NaHCO3溶液（Na2CO3）通入二氧化碳
三.焰色反应
（1）定义:
很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色
（2）注意：
很多金属而不是所有金属;它是元素的性质（与存在状态无关）；
焰色反应是物理过程
（3）实验:
洗涤铂丝（用稀盐酸）灼烧（至与原来火焰焰色相同）蘸取
灼烧洗涤
（4）结果:
钠（黄色）;钾（紫色）透过蓝色钴玻璃观察
（5）洗涤铂丝用稀盐酸,原因在于除去杂质元素影响
（6）蓝色钴玻璃的作用:
滤去钠等杂质颜色干扰
（7）现象不明显的原因:
酒精灯火焰本身呈黄色
第二课时
二、铝的重要化合物
1、氧化物【Al2O3】
（1）物理性质:
白色固体，难溶于水，熔点高（为2050℃），难熔化。
（2）化学性质：
a、与酸反应：
（硫酸）Al2O3+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2OAl2O3+6H+=2Al3++3H2O
b、与强碱反应（NaOH）:
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2OAl2O3+2OH-=2AlO2-+H2O
酸性氧化物：
与碱反应生成盐和水的氧化物
氧化物碱性氧化物：
与酸反应生成盐和水的氧化物
两性氧化物：
既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物
（3）用途：
是冶炼金属铝的原料，也是良好的耐火材料。
自然界中纯净的为无色晶体，俗称刚玉，硬度仅次于金刚石。
2、氢氧化铝【Al（OH）3】
（1）Al（OH）3的实验室制法
【实验3-7】往盛有Al2（SO4）3溶液中滴加过量氨水
反应方程式为：
Al2（SO4）3+6NH3·H2O=3（NH4）2SO4+2Al（OH）3↓
Al3++3NH3·H2O=3NH4++Al（OH）3↓
反应现象为：
溶液中形成白色胶状沉淀
（2）Al（OH）3的两性
两性氢氧化物：
既与酸反应生成盐和水，又能与强碱反应生成盐和水的氢氧化物。
实验内容
在Al（OH）3沉淀中滴加盐酸
在Al（OH）3沉淀中滴加NaOH溶液
实验现象
沉淀溶解
沉淀溶解
反应方程式
Al（OH）3+3HCl＝AlCl3+3H2O
Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O
Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O
Al（OH）3+OH-=AlO
+2H2O
结论Al（OH）3是两性氢氧化物
【思考讨论】实验室制备氢氧化铝用氢氧化钠与氯化铝溶液反应来制取好不好？
为什么？
用化学方程式表示。
不好,因生成的Al（OH）3会溶解在NaOH中Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O
（3）Al（OH）3受热分解
2Al（OH）3
Al2O3+3H2O
【思考讨论】氢氧化铁受热能分解，氢氧化铝受热能分解，氢氧化铜受热能分解。
一般来说，符合什么条件的碱受热能分解？
难溶性的氢氧化物
（4）Al（OH）3的物理性质：
难溶于水的白色固体，在溶液中形成白色胶状沉淀
（5）Al（OH）3的用途
①凝聚水中的悬浮物，并能吸附色素。
②医用的胃酸中和剂，起到中和过多胃酸的作用。
3.硫酸铝钾【KAl（SO4）2】
（1）复盐：
有两种不同的金属离子（或一种是铵根离子）和一种酸根离子组成的盐
（2）电离方程式：
KAl（SO4）2=K++Al3++2SO42-
十二水硫酸铝钾[KAl（SO4）2·12H2O]俗称明矾，它是无色晶体，可溶于水，在天然水中形成Al（OH）3（胶体），Al（OH）3可以和悬浮在水中的泥沙形成絮状不溶物沉降下来，使水澄清，所以可以作净水剂。
【思考讨论】
在KAl（SO4）2溶液中加入Ba（OH）2写出符合下列条件的化学方程式
沉淀的物质的量最大:
2KAl（SO4）2+3Ba（OH）2=K2SO4+2Al（OH）3↓+3BaSO4↓
沉淀的质量最大:
KAl（SO4）2+2Ba（OH）2=KAlO2+2BaSO4↓+2H2O
第三课时
三.铁的重要化合物
1、铁的氧化物
FeO
Fe2O3
Fe3O4
铁元素化合价
+2
+3
+2、+3
颜色、状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
俗名
铁红
磁性氧化铁
水溶性
不溶于水
不溶于水
不溶于水
氧化物类别
碱性氧化物
碱性氧化物
特殊氧化物
与非氧化性酸反应
FeO+2H+=Fe2++H2O
Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O
与还原剂反应
FeO+CO
Fe+CO2
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
3Fe3O4+8Al
9Fe+4Al2O3
用途
用作红色油漆和涂料；赤铁矿是炼铁原料
注：
3FeO+10HNO3（稀）=3Fe（NO3）3+NO↑+5H2O
2.铁的氢氧化物
（1）氢氧化铁与氢氧化亚铁的制备
【实验探究】
实验
FeCl3溶液中滴入NaOH溶液
FeSO4溶液中滴入NaOH溶液
反应现象
生成红褐色沉淀
生成白色沉淀，后又迅速转变为灰绿色，最后生成红褐色
化学方程式
FeCl3+3NaOH=Fe（OH）3↓+3NaCl
FeSO4+2NaOH=Fe（OH）2↓+Na2SO4
4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3（红褐色
【思考讨论】
1.FeSO4溶液中滴入NaOH溶液为什么很难观察到白色沉淀？
答：
Fe（OH）2被空气中的氧气氧化成了红褐色的Fe（OH）3
2.如何改进实验，使观察到上述白色成为可能？
答：
Fe2+容易被氧化,所以要新配制。
氢氧化钠溶液应煮沸除去溶解的氧气,FeSO4溶液上加隔氧剂（如苯）,为了防止滴加NaOH时带入空气,可将吸收NaOH的长滴管伸入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液.
（2）Fe（OH）3,受热分解.
化学方程式：
2Fe（OH）3
Fe2O3+3H2O
铁的两种氢氧化物的比较
化学式
Fe（OH）2
Fe（OH）3
色、态
白色固体
红褐色固体
溶解性
难溶于水
难溶于水
物质类别
二元弱碱
三元弱碱
与非氧化性酸的反应
Fe（OH）2+H2SO4=FeSO4+2H2O
Fe（OH）2+2H+=Fe2++2H2O
2Fe（OH）3+3H3SO4=Fe2（SO4）3+6H2O
Fe（OH）3+3H+=Fe3++3H2O
与氧化性酸的反应
3Fe（OH）2+10HNO3（稀）=3Fe（NO3）3+NO↑+8H2O
3Fe（OH）2+10H++NO3-=3Fe3++NO↑+8H2O
Fe（OH）3+3HNO3（稀）=Fe（NO3）3+3H2O
Fe（OH）3+3H+=Fe3++3H2O
与还原性酸的反应
Fe（OH）2+2HI=FeI2+2H2O
Fe（OH）2+2H+=Fe2++2H2O
2Fe（OH）3+6HI=2FeI2+6H2O+I2
2Fe（OH）3+6H++2I-=2Fe2++6H2O+I2
热稳定性
分解产物复杂
2Fe（OH）3
Fe2O3+3H2O
3、铁盐和亚铁盐
（1）【实验探究】Fe3+、Fe2+的检验
滴入KSCN溶液的现象
FeCl3溶液
溶液显红色
FeCl2溶液
无明显现象
（2）【实验探究】Fe3+离子的的氧化性、Fe2+的还原性
现象
反应的化学方程式
在FeCl3溶液中加入铁粉，KSCN溶液
不显红色
2Fe3++Fe=3Fe2+
再加入氯水，振荡
溶液显红色
2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
【思考讨论】
①分析上述两个氧化还原反应的氧化剂与还原剂，指出被氧化的物质与被还原的物质。
②Fe3+具有氧化性，在还原剂如FeCu的作用下可被还原成Fe2+
Fe2+具有还原性，在氧化剂如Cl2、HNO3的作用下可被氧化成Fe3+
③实验室中硫酸亚铁或氯化亚铁溶液长时间放置将会有什么变化？
被氧化成铁盐
如何防止硫酸亚铁或氯化亚铁溶液变质可行的办法是在溶液中加入铁粉
写出反应方程式2Fe3++Fe=3Fe2+
④如何除去FeCl3溶液中的少量FeCl2？
通入氯气
写出反应的离子方程式2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
如何除去FeCl2溶液中的少量FeCl3？
在溶液中加入铁粉
写出反应的离子方程式2Fe3++Fe=3Fe2+
【归纳总结】
（1）Fe3+、Fe2+的检验：
Fe3+的检验:
①向Fe3+盐溶液中滴加KSCN溶液。
现象是溶液变红色，反应方程式：
FeCl3+3KSCN=Fe（SCN）3+3KCl
Fe3++3SCN-=Fe（SCN
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