高中化学必修一第三章第一节金属的化学性质

1化学必修一第三章第一节金属的化学性质地球上绝大多数金属元素是以化合态存在的，因为大多数金属的化学性质比较活泼——原子的最外层电子较少，易失去电子。下表为地壳中的含量在前十位的元素OSiAlFeCaNaKMgHTi48.60%26.30%7.73%4.75%3.45%2.74%2.47%2.00%0.76%0.64%一、金属的概述1.金属的存在绝大多数——化合态极少数——游离态PtAu2.金属的物理性质共性：绝大多数金属为固体，具有金属光泽，不透明，有良好的导电性、导热性和延展性，密度大，熔、沸点较高。特性：绝大多数金属是银白色，但铜是紫色，金是黄色。绝大多数金属是固体，但汞（俗称“水银”）常温下是液体。3.金属的化学通性金属原子最外层电子较少，在化学反应中易失去电子，表现比较强的还原性。在化合物中只有正化合价，无负化合价，不同金属的活泼性不同。能置换出稀酸中的氢，从左到右，由易变难不能置换出稀酸中的氢KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAgPtAu（1）金属与非金属反应：大多数金属能与氧气反应生成相应的化合物。（2）金属与酸反应：较活泼金属均可以与盐酸等发生置换反应，生成盐，放出氢气。（3）金属与盐反应：有些金属可以失去电子，将盐中其他金属元素置换出来，表现还原性。4.金属的应用金属的存在形态、金属的含量（富集过程）、金属的冶炼的成本及金属制品的用途决定了金属元素被广泛应用。人类利用金属的历史经历了青铜器时代直至目前的金属合金时代。二、金属与非金属的反应1.钠与非金属的反应（1）钠在不同条件下与氧气反应的实验探究实验操作先用镊子从煤油中取出钠，并用滤纸吸干；再用小刀切割一小块钠，观察切面先用镊子从煤油中取出钠，并用滤纸吸干；再用小刀切割一小块钠，置于坩埚中加热现象①金属钠易被小刀切割②露出银白色切面，具有金属光泽③切面很快变暗①钠受热熔化成小球后剧烈燃烧，发出黄色火焰②生成淡黄色固体化学方程式4Na+O2==2Na2O2Na+O2==Na2O2结论①金属钠较软，能被小刀切割（硬度小）②金属钠是银白色固体，具有金属光泽③金属钠熔点低，受热易熔化④钠是非常活泼的金属，与氧气反应条件不同时，现象不同，产物也不同注意事切割金属钠时，不可用手接触①取用钠块的大小一般为绿豆粒大小，活泼金属较活泼金属不活泼金属稳定金属Δ2项不能太大，以免发生危险②移动坩埚应用坩埚钳夹取，烧灼过热的坩埚应放在石棉网上冷却提醒①因为钠易与空气中的氧气和水反应，所以钠要用石蜡或煤油密封保存。②取用小块钠后，剩余的钠要尽快放回原试剂瓶中；残余的钠屑不能随意乱放，应放在火上烧掉。（2）除了与氧气反应外，钠还与硫、氯气在一定条件下发生反应2Na+S加热或研磨Na2S2Na+Cl2点燃2NaCl2.铝与氧气的反应（1）铝与氧气反应的实验探究实验操作药品处理实验现象实验原理选择空气中久置的铝箔铝箔熔化，失去光泽，熔化的铝箔不滴落铝箔表面的氧化膜Al2O3熔点很高（比铝高），包在铝的外面，使液态铝不滴落选择用砂纸打磨的铝箔铝箔熔化，失去光泽，熔化的铝箔不滴落发生反应4Al+O22Al2O3，生成的Al2O3包在铝外面，使液态铝不滴落取一小块用砂纸打磨过的铝箔，固定在坩埚钳上，另一端裹一根火柴，点燃火柴，待火柴快燃尽时，立即把铝箔伸入氧气中（在集气瓶中放入少量水或细沙）铝箔剧烈燃烧，发出耀眼的白光，瓶内充满大量白烟4Al+O2点燃2Al2O3，因反应剧烈，生成的氧化铝不能形成致密的氧化膜结论铝为活泼金属，常温下即与空气中的氧气发生反应，加热时在氧气中剧烈燃烧。（2）除了与氧气反应外，铝还与硫、氯气在一定条件下发生反应2Al+3SAl2S32Al+3Cl2点燃2AlCl3三、金属与酸和水的反应1.钠与水和酸的反应（1）钠与水反应的实验探究实验步骤实验现象实验结论在烧杯中加入一些水，滴加几滴酚酞溶浮金属钠浮在水面上钠的密度比水小熔金属钠熔化成闪亮的小球该反应放热，钠的熔点低3液，然后把一小块钠放入水中，观察现象游那在水面上四处游动反应中产生气体响发出嘶嘶的响声钠与水反应剧烈，生成气体红反应后的溶液呈红色反应生成物中有碱性物质实验证明：钠与水反应的化学方程式为2Na+2H2O==2NaOH+H2↑。钠与水反应的本质是钠与水电离出的氢离子反应，发生反应的离子方程式为：2Na+2H2O==2Na++2OH-+H2↑（2）钠与酸的反应——实质：钠与酸电离出的氢离子反应2Na+2H+==2Na++H2↑所以当金属钠与酸溶液反应时，由于溶液中的H+主要来源于酸，因此钠先与酸反应，若是钠过量，酸反应完毕后，钠则继续与水反应。因为酸中的H+浓度远大于水中的H+浓度，所以钠与酸反应要比与水反应剧烈，甚至可能发生燃烧或轻微爆炸。2.铁与水蒸气反应的实验探究实验装置：如左图实验步骤：在试管中依次放入湿棉花和还原铁粉，将生成的气体通入蒸发皿中的肥皂水中，一段时间后，用坩埚钳夹着火柴点火，观察现象。实验现象：红热的铁与水蒸气反应放出气体，蒸发皿中产生大量肥皂泡，点燃放出的气体能燃烧或发出爆鸣声。反应后试管中固体仍为黑色。结论：铁是一种较活泼的金属，在加热条件下，铁能与水蒸气发生反应3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2铁不能与冷水、热水反应。常温下，铁在潮湿的空气中容易生锈，实质是铁与水、氧气发生反应。四、铝与氢氧化钠溶液的反应1.铝与酸、碱溶液反应对比的实验探究实验步骤将一小段铝片投入装有5mL的稀盐酸的试管中，观察现象。过一段时间后，将点燃的木条放在试管口，观察现象。将一小段铝片投入装有5mL的氢氧化钠溶液的试管中，观察现象。过一段时间后，将点燃的木条放在试管口，观察现象。实验操作实验现象试管中有气泡产生，铝片逐渐溶解；点燃木条放在试管口时发出爆鸣声。试管中有气泡产生，铝片逐渐溶解；点燃木条放在试管口时发出爆鸣声。有关方程式2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑2Al+6H+==2Al3++3H2↑2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑2Al+2OH-+2H2O==2AlO2-+3H2↑42.使用铝制品的注意事项铝与酸和碱都能发生反应，所以铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性食物。铝在冷的浓硫酸、浓硝酸中形成致密的氧化膜而钝化，钝化后的铝不与冷的浓硫酸、浓硝酸发生反应。问：向铝制的且充满二氧化碳的易拉罐中注入足量的氢氧化钠，立即密封，会观察到，易拉罐一会变瘪，一会又鼓起来。原因是什么？五、物质的量在化学计算中的应用化学方程式计算是根据化学方程式中各物质之间物质的量关系完成的，将物质的量应用于化学方程式计算，可以使计算过程简化。1.化学方程式的意义N2+3H2========2NH3化学计量数之比1：3:2物质的量之比1：3:2气体体积比(同T、P）1：3:2分子数之比1：3:2质量比28:6:342.根据化学方程式进行计算的一般步骤设——设未知数写——写出相应的化学方程式标——在相应的物质下面标出相关量列——列出比例式解——解上述含有未知数的比例式练习：将11.5g金属钠投入88.5g水中，反应完毕后（水的蒸发量忽略不计），所生成的溶液中溶质的质量分数是多少？3.根据化学方程式进行计算时应注意的问题（1）任何一种物质，只有实际参加反应的纯物质的量，才能代入化学方程式进行计算，过量的反应物不参与化学方程式的计算。（2）化学方程式书写要准确。（3）列比例式时要符合“左右量相当，上下单位同”的原则。（4）数值的单位及其有效数字位数要符合题意。4.在化学计算中常用的方法（1）关系式法当已知量和未知量之间靠多个反应来联系时，只需要直接确定已知量和未知量之间的比例关系，即“关系式”例：把3molCO还原Fe2O3生成的CO2通入到澄清石灰水中，求生成的沉淀的量。根据化学方程式可知：3CO~3CO2~3CaCO3（2）守恒法——质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒等①质量守恒：宏观特征：反应前后物质的质量守恒微观特征：反应前后元素的原子个数守恒②得失电子守恒氧化还原反应中：氧化剂得电子数＝还原剂失电子数③电荷守恒电解质溶液中：阴离子所带负电荷总数＝阳离子所带正电荷总数高温高压催化剂四者相等5离子方程式中：反应物所带电荷总数＝生成物所带电荷总数，且电性相同。（3）差量法根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化找出“理论差量”，如：反应前后的质量差、物质的量差、气体体积差等。例：把一根铁棒插入硫酸铜溶液中，一段时间后取出，铁棒质量增加了４ｇ，求参与反应的铁的质量。