高中化学必修金属及其氧化物知识点汇总.docx
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高中化学必修金属及其氧化物知识点汇总
一、金属
Na
物理性质
钠单质很软，可以用小刀切割。
切开外皮后，可以看到钠具备银白色金属光泽，不久就会被氧化失去
光泽。
钠是热和电良导体，钾钠合金（液态）是原子堆导热剂。
钠密度是0.97g/cm3，比水密度小，比煤油密度大，钠熔点是97.81℃，沸点是882.9℃。
钠单质还具备良好延展性硬度低。
钠原子最外层只有1个电子，很容易失去，因此有强还原性。
因而，钠化学性质非常活泼，在与其她物质发生氧化还原反映时，作还原剂，都是由0价升为+1价。
金属性强。
其离子氧化性弱。
化学性质
跟氧气反映
在常温时:
4Na+O2=2Na2O（白色粉末）
在点燃时:
2Na+O2=△=Na2O2（淡黄色粉末）
★钠在空气中点燃时，迅速熔化为一种闪亮小球，发出黄色火焰，生成过氧化钠（Na2O2）和少量超氧化钠（Na2O4）。
过氧化钠比氧化钠稳定，氧化钠可以和氧气化合成为过氧化钠，化学方程式为：
2Na2O+O2=2Na2O2
跟卤素、硫、磷、氢等非金属直接发生反映
2.钠能跟卤素、硫、磷、氢等非金属直接发生反映，生成相应化合物（已下反映常温下均反映），如
2Na+Cl2=2NaCl（放出大量热，生成大量白烟）
2Na+S=Na2S（硫化钠）（钠与硫化合时研磨会发生爆炸）
2Na+Br2=2NaBr（溴化钠）（溴化钠可以用作镇定剂）
跟水反映
在烧杯中加某些水，滴入几滴酚酞溶液，然后把一小块钠放入水中。
为了安全应在烧杯上加盖玻璃片。
观测到现象及由现象得出结论有：
1、钠浮在水面上（钠密度比水小） 2、钠熔成一种闪亮小球（钠与水反映放出热量，钠熔点低）
3、钠在水面上到处游动（有气体生成）
钠单质与水反映
4、发出嘶嘶响声（生成了气体，反映激烈）
5、事先滴有酚酞试液水变红（有碱生成）
反映方程式
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
★钠由于此反映激烈，能引起氢气燃烧，因此钠失火不能用水扑救，必要用干燥沙土来灭火。
钠具备很强还原性，可以从某些熔融金属卤化物中把金属置换出来。
由于钠极易与水反映，因此不能用钠把居于金属活动性顺序钠之后金属从其盐溶液中置换出来。
与酸溶液反映
钠与酸溶液反映涉及到钠量，如果钠少量，只能与酸反映，如钠与盐酸反映：
2Na+2HCl=2NaCl+H2↑
如果钠过量，则优先与酸反映，然后再与酸溶液中水反映，方程式见3
与盐反映
（1）与盐溶液反映
将钠投入盐溶液中，钠先会和溶液中水反映，生成氢氧化钠如果能与盐反映则继续反映。
如将钠投入硫酸铜溶液中：
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu（OH）2↓
（2）与熔融盐反映
此类反映多数为置换反映，常用于金属冶炼工业中，如
4Na+TiCl4（熔融）=4NaCl+Ti（条件为高温）
Na+KCl=K+NaCl（条件为高温）
★钠与熔融盐反映不能证明金属活动性强弱
与有机物反映
钠还能与某些有机物反映，如钠与乙醇反映：
2Na+2C2H5OH→2CH3CH2ONa+H2↑（生成物为氢气和乙醇钠）
关于化学方程式
⑴与非金属单质：
2Na+H2=高温=2NaH
4Na+O2=2Na2O（白色固体）
2Na+O2=点燃=Na2O2（淡黄色粉末）
⑵与金属单质反映
4Na+9Pb=加热=Na4Pb9
Na+Tl=加热=NaTl
⑶与水：
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
⑷与酸：
2Na+2HCl=2NaCl+H2↑
⑸与碱；不反映（与碱溶液反映）
⑹与盐；①4Na+TiCl4=高温=4NaCl+Ti
6Na+2NaNo2=高温=N2↑+4Na2O
Na+KCl=高温=K↑+NaCl
②2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu（OH）2↓
或2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
NH4Cl+NaOH=NaCl+NH3↑+H2O
⑺与氧化物：
4Na+CO2=点燃=2Na2O+C↓
制取
钠最早是在18电解氢氧化钠制得。
这个原理应用于工业生产，约在1891年才获得成功。
1921年，电解氯化钠工业办法实现。
当前，世界上钠工业生产多数采用电解氯化钠办法。
电解熔融氯化钠（食盐）或熔融氢氧化钠：
反映方程式：
熔融状态下
2NaCl（通电）=2Na+Cl2↑
2NaOH（通电）=2Na+O2↑+H2↑
保存
钠化学性质很活泼，因此它在自然界里不能以游离态存在，因而，在实验室中普通将钠保存在煤油或石蜡油里。
（因素：
ρNa>ρ煤油且Na与煤油不发生化学反映）
Mg
现过程18，英国戴维，用钾还原白镁氧（即氧化镁MgO），最早制得少量镁。
物理性质：
银白色金属，密度1.738克/厘米3，熔点648.9℃。
沸点1090℃。
化合价+2，电离能7.646电子伏特，是轻金属之一，具备延展性，金属镁无磁性，且有良好热消散性。
在空气中，镁表面会生成一层很薄氧化膜，使空气很难与它反映。
镁和醇、水反映可以生成氢气。
粉末或带状镁在空气中燃烧时会发出强烈白光。
在氮气中进行高温加热，镁会生成氮化镁（Mg3N2）；镁也可以和卤素发生强烈反映；镁也能直接与硫化合。
镁检测可以用EDTA滴定法分析。
化学性质
具备比较强还原性，能与热水反映放出氢气，燃烧时能产生眩目白光，镁与氟化物、氢氟酸和铬酸不发生作用，也不受苛性碱侵蚀，但极易溶解于有机和无机酸中，镁能直接与氮、硫和卤素等化合，涉及烃、醛、醇、酚、胺、脂和大多数油类在内有机化学药物与镁仅仅轻微地或者主线不起作用。
镁能和二氧化碳发生燃烧反映，因而镁燃烧不能用二氧化碳灭火器灭火。
1.与非金属单质反映：
2Mg+O2==点燃==2MgO
3Mg+N2==点燃==Mg3N2
Mg+Cl2==点燃==MgCl2
2.与水反映：
Mg+2H2O==△==Mg（OH）2+H2↑
3.与酸反映：
Mg+2HCl=MgCl2+H2↑Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑
4.与氧化物反映：
2Mg+CO2==点燃==2MgO+C
*注：
该反映在氧气充分时普通不发生或发生后又有C+O2=CO2（点燃），因此在反映后不见有黑色固体生成。
5.镁与氯化铵反映：
Mg+2NH4Cl===MgCl2+2NH3↑+H2↑
NH4++H2O==（可逆）==NH3·H2O+H+（水解）
Mg+2H+=====Mg2++H2↑ NH3H2O====NH3↑+H2O
工业制法
镁存在于菱镁矿（碳酸镁）MgCO3．白云石（碳酸镁钙）CaMg（CO3）2．光卤石（水合氯化镁钾）KCl·MgCl2·H2O中。
工业上运用电解熔融氯化镁或在电炉中用硅铁等使其还原而制得金属镁，前者叫做熔盐电解法，后者叫做硅热还原法。
氯化镁可以从海水中提取，每立方英里海水具有约120亿磅镁。
Mg在海水中提取
①CaCO3（s）=（高温）CaO（s）+CO2（g）↑
CaO（s）+H2O（l）=Ca（OH）2（s）
②Ca（OH）2（aq）+MgCl2（aq）=Mg（OH）2（s）↓+CaCl2（aq）
③Mg（OH）2（s）+2HCl（l）+6H2O（l）=MgCl2·6H2O（s）+2H2O（l）
④MgCl2·6H2O（s）=（HCl）MgCl2（s）+6H2O（l）
⑤MgCl2（l）==熔融电解==Mg（s）+Cl2（g）↑
同位素
已发现镁同位素共有13种，涉及镁20至镁32，其中只有镁24．镁25．镁26是天然存在并且稳定，其她镁同位素都带有放射性。
元素用途
惯用做还原剂，去置换钛、锆、铀、铍等金属。
重要用于制造轻金属合金、球墨铸铁、科学仪器脱硫剂脱氢和格氏试剂。
也能用于制烟火、闪光粉、镁盐、吸气器、照明弹等。
构造特性类似于铝，具备轻金属各种用途，可作为飞机、导弹合金材料。
但是镁在汽油燃点可燃，这限制了它应用。
Mg+Cl2＝MgCl2
Mg+Br2＝MgBr2
2Mg+O2
2MgO
Mg+S＝MgS
Mg+2H2O＝Mg（OH）2+H2↑
2Mg+TiCl4（熔融）＝Ti+2MgCl2
Mg+2RbCl（熔融）＝MgCl2+2Rb
2Mg+CO2
2MgO+C
2Mg+SiO2
2MgO+Si
Mg+H2S＝MgS+H2
Mg+H2SO4＝MgSO4+H2↑
Al
性质
铝为银白色轻金属。
有延展性。
商品常制成棒状、片状、箔状、粉状、带状和丝状。
在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀氧化膜。
铝粉和铝箔在空气中加热能剧烈燃烧，并发出眩目白色火焰。
易溶于稀硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液，不溶于水。
相对密度2.70。
熔点660℃。
沸点2327℃。
铝是活泼金属，在干燥空气中铝表面及时形成厚约50埃致密氧化膜，使铝不会进一步氧化并能耐水；但铝粉末与空气混合则极易燃烧；熔融铝能与水剧烈反映；高温下能将许多金属氧化物还原为相应金属；铝是两性，即易溶于强碱，也能溶于稀酸。
铝和水反映是2Al+6H2O=2Al（OH）3+3H2↑，反映实质：
水是极弱电解质，但在水中能电离出氢离子和氢氧根离子与铝反映，生成Al（OH）3和H2。
反映条件可加热也可以在常温下进行，在常温下起现象很难观测
实验阐明
依照铝还原性可推断铝可以与水反映，但实验发现，铝与沸水几乎没有反映现象，因而许多人以为铝与水不反映。
其实否则，铝在加热条件下就可以与水蒸汽发生明显反映，但反映一开始就与水中氧气生成致密氧化膜制止反映进一步进行。
2Al+3Cl2
2AlCl3
4Al+3O2
2Al2O3（钝化）
4Al（Hg）+3O2+2xH2O＝2（Al2O3.xH2O）+4Hg
4Al+3MnO2
2Al2O3+3Mn
2Al+Cr2O3
Al2O3+2Cr
2Al+Fe2O3
Al2O3+2Fe
2Al+3FeO
Al2O3+3Fe
2Al+6HCl＝2AlCl3+3H2↑
2Al+3H2SO4＝Al2（SO4）3+3H2↑
2Al+6H2SO4（浓）
Al2（SO4）3+3SO2↑+6H2O
（Al、Fe、C在冷、浓H2SO4、HNO3中钝化）
Al+4HNO3（稀）＝Al（NO3）3+NO↑+2H2O
2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑
工业制法
铝以化合态形式存在于各种岩石或矿石里，如长石、云母、高岭石、铝土矿、明矾时，等等。
由铝氧化物与冰晶石（3NaF·AlF?
）共熔电解可制得铝，其重要反映过程如下：
从铝土矿中提取铝反映过程
①溶解：
将铝土矿溶于NaOH（aq）Al2O3+2NaOH====2NaAlO2（偏铝酸钠）+H2O
②过滤：
除去残渣氧化亚铁（FeO）、硅铝酸钠等
③酸化：
向滤液中通入过量CO2.NaAlO2+CO2+2H2O====Al（OH）3↓+NaHCO3
④过滤、灼烧Al（OH）32Al（OH）3==高温==Al2O3+3H2O
注：
电解时为使氧化铝熔融温度减少，在Al2O3中添加冰晶石（3NaF·AlF6）
⑤电解：
2Al2O3l）==通电==4Al+3O2↑
注：
不电解熔融AlCl3炼Al因素：
AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。
1．从整个工艺流程看，可提成提纯和冶炼两个阶段
2．NaOH溶解铝土矿目是溶解氧化铝
3．两次过滤作用是除去杂质和分离Al（OH）3
4．把滤液酸化作用是生成Al（OH）3
5．流程中用二氧化碳而不用盐酸因素是Al（OH）3可溶解在过量HCl中
6．将过滤后白色固体灼烧，生成了Al2O32Al（OH）3Al2O3+3H2O
Fe
铁是一种光亮银白色金属。
密度7.86克/立方厘米。
熔点1535℃，沸点2750℃。
常用化合价+2和+3，有好延展性和导热性。
也能导电。
纯铁既能磁化，又可去磁，且均很迅速。
铁活泼，为强还原剂，化合价有0、+2、+3、+6，最常用价态是+2和+3。
在室温下，铁可缓慢地从水中置换出氢，在500℃以上反映速度增大。
有杂质，在潮湿空气中易锈蚀；在有酸气或卤素蒸气存在湿空气中生锈更快。
易溶于稀酸。
在浓硝酸中能被钝化。
铁在干燥空气中很难跟氧气反映，但在潮湿空气中很容易发生电化学腐蚀，若在酸性气体或卤素蒸氛围围中腐蚀更快。
与Cl2、Br2、硝酸及热浓硫酸反映，则被氧化成Fe3+。
铁与氧气或水蒸气反映生成Fe3O4，可以当作是FeO·Fe2O3，其中有1/3Fe为+2价，另2/3为+3价。
铁+3价化合物较为稳定
2Fe+3Br2＝2FeBr3
Fe+I2
FeI2
Fe+S
FeS
铁化学性质活泼，为强还原剂，在室温条件下可缓慢地从水中置换出氢，在500℃以上反映速率增高：
3Fe+4H2O（g）===Fe3O4+4H2
Fe和高温水蒸气反映，因而，生成氢气普通不带气体符号。
铁在干燥空气中很难与氧发生作用，但在潮湿空气中很易腐蚀，若具有酸性气或卤素蒸气时，腐蚀更快。
铁可从溶液中还原金、铂、银、汞、铋、锡、镍或铜等离子，如：
CuSO4+Fe===FeSO4+Cu
铁溶于非氧化性酸如盐酸和稀硫酸中，形成二价铁离子并放出氢气；在冷稀硝酸中则形成二价铁离子和硝酸铵：
Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑
（2Fe+6H2SO4（浓）===Fe2（SO4）3+3SO2↑+6H2O）
4Fe+10HNO3===4Fe（NO3）2+NH4NO3+3H2O
铁溶于热或较浓硝酸中，生成硝酸铁并释放出氮氧化物。
在浓硝酸或冷浓硫酸中，铁表面形成一层氧化薄膜而被钝化。
铁与氯在加热时反映激烈（2Fe+3Cl2===2FeCl3）。
铁也能与硫、磷、硅、碳直接化合。
铁与氮不能直接化合，但与氨作用，形成氮化铁Fe2N。
铁最重要氧化态是+2和+3。
二价铁离子呈淡绿色，在碱性溶液中易被氧化成三价铁离子。
三价铁离子颜色随水解限度增大而由黄色经橙色变到棕色。
纯净三价铁离子为淡紫色。
二价和三价铁均易与无机或有机配位体形成稳定配位化合物，如Phen为菲罗林，配位数普通为6。
零价铁还可与一氧化碳形成各种羰基铁，如Fe（CO）5、Fe2（CO）9、Fe3（CO）12。
羰基铁有挥发性，蒸气剧毒。
铁也有+4、+5、+6价态化合物，但在水溶液中只有+6价。
化合物重要有两大类：
亚铁Fe（Ⅱ）和正铁Fe（Ⅲ）化合物，亚铁化合物有氧化亚铁（FeO）、氯化亚铁（FeCl2）、硫酸亚铁（FeSO4）、氢氧化亚铁{Fe（OH）2}等；正铁化合物有三氧化二铁（Fe2O3）、三氯化铁（FeCl3）、硫酸铁{Fe2（SO4）3}、氢氧化铁{Fe（OH）3}等。
如在亚铁氰化钾K4[Fe（CN）6]·3H2O（俗名：
黄血盐）和铁氰化钾K3[Fe（CN）6]（俗名：
赤血盐）中。
铁与环戊二烯化合物二茂铁，是一种具备夹心构造金属有机化合物。
【铁化学性质之三种状态】
氧化态有0、+2、+3、+4、+5、+6。
铁化学性质活泼，为强还原剂，在室温条件下可缓慢地从水中置换出氢，在500℃以上反映速率增高：
3Fe+4H2O（g）===（加热）Fe3O4+4H2
铁在干燥空气中很难与氧发生作用，但在潮湿空气中很易腐蚀，若具有酸性气或卤素蒸气时，腐蚀更快。
铁可从溶液中还原金、铂、银、汞、铋、锡、镍或铜等离子，如：
CuSO4+Fe===FeSO4+Cu
铁溶于非氧化性酸如盐酸和稀硫酸中，形成二价铁离子并放出氢气；在冷稀硝酸中则形成二价铁离子和硝酸铵：
Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑4Fe+10HNO3===4Fe（NO3）2+NH4NO3+3H2O
用途
它最大用途是用于炼钢；也大量用来制造铸铁和煅铁。
铁和其化合物还用作磁铁、染料（墨水、蓝晒图纸、胭脂颜料）和磨料（红铁粉）。
还原铁粉大量用于冶金。
浮选发治理污水：
以铁为阳极电解污水，阴极产气愤泡（氢气）使污垢浮起，达到一定厚度使可去除，阳极产生Fe2+遇到阴极产生OH-生成具备吸附性沉淀（Fe（OH）2被氧化成Fe（OH）3），吸附杂质。
二、金属氧化物
（1）、低价态还原性
6FeO+O2
2Fe3O4
FeO+4HNO3＝Fe（NO3）3+NO2↑+2H2O
（2）、氧化性
Na2O2+2Na＝2Na2O
（此反映用于制备Na2O）
MgO、Al2O3几乎没有氧化性、很难被还原为Mg、Al.
普通通过电解熔融态MgCl2和Al2O3制Mg和Al.
Fe2O3+3H2＝2Fe+3H2O（制还原铁粉）
Fe3O4+4H2
3Fe+4H2O
（3）、与水作用
Na2O+H2O＝2NaOH
2Na2O2+2H2O＝4NaOH+O2↑
（此反映分两步Na2O2+2H2O＝2NaOH+H2O2;
2H2O2＝2H2O+O2↑.H2O2制备可运用类似反映
BaO2+H2SO4（稀）＝BaSO4+H2O2）
MgO+H2O＝Mg（OH）2（缓慢反映）
（4）、与酸性物质作用
Na2O+SO3＝Na2SO4
Na2O+CO2＝Na2CO3
Na2O+2HCl＝2NaCl+H2O
2Na2O2+2CO2＝2Na2CO3+O2
Na2O2+H2SO4（冷、稀）＝Na2SO4+H2O2
MgO+SO3＝MgSO4
MgO+H2SO4＝MgSO4+H2O
Al2O3+3H2SO4＝Al2（SO4）3+3H2O
（Al2O3是两性氧化物
Al2O3+2NaOH＝2NaAlO2+H2O）
FeO+2HCl＝FeCl2+3H2O
Fe2O3+6HCl＝2FeCl3+3H2O
Fe3O4+8HCl（浓）
FeCl2+2FeCl3+4H2O
红,5~8紫,8~14蓝；
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