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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NaHCO3Na2CO3+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+3H2O4、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化铝溶液，现象是开始无沉淀，后来有沉淀，且不溶解。反应式：先Al3++4OH-==AlO2-+2H2O，后Al3++3AlO2-+6H2O==4Al(OH)3↓。③实验：向偏铝酸钠溶液中通二氧化碳，有沉淀出现。CO2+3H2O+2NaAlO2==2Al(OH)3↓+Na2CO3。④将氯化铝溶液和偏铝酸钠溶液混和有沉淀出现。Al3++3AlO2-+6H2O==4Al(OH)3↓。⑤实验：A、向偏铝酸钠溶液中滴加稀盐酸，先有沉定，后溶解。反应的离子方程式：AlO2-+H++H2O==Al(OH)3,Al(OH)3+3H+==Al3++2H2O。B、向稀盐酸中滴加偏铝酸钠溶液，先无沉淀，后有沉淀且不溶解。反应的离子方程式：AlO2-+4H+==Al3++2H2O,3AlO2-+Al3++6H2O==4Al(OH)3↓。四、金属及其化合物关系网（1）金属钠及其化合物：（2）金属镁及其化合物：（3）金属铝及其化合物：（4）金属铁及其化合物（5）金属铜及化合物五、铝相关图像问题1、向Al3＋的溶液中加入强碱(OH―)2、向强碱溶液中加入Al3＋3、向AlO2―溶液中加入H＋4、向H＋溶液中加入AlO2―+1CuCCOH2FeNH3C2H5OH0Cu+2CuO2Cl2H2SO4HNO3Fe3+H2O2KMnO4K2Cr2O7SO2Cl2R浓HClCCOH2I-