高中化学知识点总结：金属元素及其化合物

高中化学知识点总结：金属元素及其化合物（一）金属元素概述1．金属元素在周期表中的位置及原予结构特征（1）金属元素分布在周期表的左下方，目前已知的112种元素共有90种金属元素。（2）金属元素最外层电子数一般小于4个。（Ge、Sn、Pb4个Sb、Bi5个，Po6个）原子半径较同周期非金属原子半径大。（3）金属元素形成的金属单质固态时全是金属晶体。2．金属的分类（1）冶金工业上黑色金属：Fe、Cr、Mn（其主要氧化物呈黑色）。有色金属：除Fe、Cr、Mn以外的所有金属。（2）按密度分轻金属：ρ＜4.5g·cm–3（如Na、Mg、A1）重金属：ρ＞4.5g·cm–3（如Fe、Cu、W）（3）按存在丰度分常见金属：如Fe(4.75％)、Al(7.73％)、Ca(3.45％)等稀有金属：如锆、铪、铌等。3．金属的物理性质（1）状态：通常情况下，除汞外其他金属都是固态。（2）金属光泽：多数金属具有金属光泽。（3）易导电一导热：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：可压成薄片，也可抽成细丝。（5）熔点及硬度：由金属晶体中金属离子和自由电子的作用强弱决定。最高的是钨（3413℃），最低的是汞（–39℃）。4．金属的化学性质（1）与非金属单质作用（2）与H2O作用（3）与酸作用（4）与碱作用（仅Al、Zn可以）（5）与盐的作用（6）与某些氧化物作用5．金属的冶炼（1）热分解法（适用于不活泼金属）2HgO=2Hg+O↑2Ag2O=4Ag+O2↑（2）热还原法（常用还原剂CO、H2、C活泼金属等）Fe2O3+3CO=2Fe+3COCr2O3+2Al=2Cr+A12O3（3）电解法（适用于非常活泼的金属）2A12O3=4Al+3O2↑2NaCl=2Na+Cl2↑（二）碱金属元素1．钠及其化合物（1）钠的物理性质钠是一种柔软、银白色，有金属光泽的金属，具有良好的导电、导热性，密度比水小，比煤油大，熔点较低。（2）钠的化学性质①与非金属反应高中化学知识点总结第1页共5页2Na+Cl22NaCl2Na+O2Na2O2（黄色火焰）4Na+O2=2Na2O（空气中，钠的切面变暗）②与水反应2Na+2HO=2NaOH+H↑现象及解释：浮在水面上——密度比水小；熔化成小球——钠的熔点低，反应放热；四处游动——生成气体；酚酞变红——生成碱。③与酸反应++2Na+2H=2Na+H2↑钠不足，直接与酸反应；钠过量，先与酸反应再与水反应。④与盐溶液反应钠与盐溶液反应，先考虑Na与水反应生成NaOH，再考虑NaOH是否与盐反应。a．投入NaCl溶液中，只有H2放出。2Na+2HO=2NaOH+H↑b．投入饱和NaCl溶液中，有H2放出，还有NaCl晶体析出（温度不变)）。c．投入NH4Cl溶液中，有H2和NH3逸出。2Na+2NHCl=2NaCl+2NH3↑+H2↑d．投入CuSO4溶液中，有气体放出和蓝色沉淀生成。2Na+HO+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑（3）钠的保存及用途：①保存：钠的化学性质非常活泼，易与空气中的O2、H2O等反应，保存在煤油中。②用途：a．工业上用于冶炼金属：4Na+TiCl4=Ti+4NaClb．Na—K合金（液态）用作原子反应堆的导热剂c．制造高压钠灯，作为电光源。2．碱金属元素（1）周期表中的位置：第IA族（Li、Na、K、Rb、Cs）（2）原子结构特点：最外层电子数均为1。（3）主要性质：①原子半径为同周期最大，易失电子。强还原剂且从Li→Cs金属性增强。②取高价氧化物的水化物呈强碱性，从Li→Cs碱性增强。（三）镁、铝、铁及其化合物1．镁、铝在元素周期表中位置及原子结构镁(Mg)：位于周期表第3周期第IIA原子结构铝(Al)：位于周期表第3周期第IIIA，原子结构Mg、Al均为活泼金属，在化学反应中都易失电子，其性质有相似之处，但由于原子结构不同性质上也有差异。2．镁、铝的物理性质①相同点：密度较小，熔点较低、硬度较小、均为银白色。②不同点：铅的硬度比镁稍大，熔沸点比镁高，这是由于镁、铅的金属键的强弱不同。3．镁、铝的化学性质比较：MgAl暴露在空气中（与O2常温下被O2氧化，形成致密氧化膜、因而很快与O2反应，形成致密氧化膜，抗腐蚀反应）具有一定抗腐蚀性镁强燃烧空气中点燃，发出耀眼的白光在纯氧中或高温下可燃烧2Mg+O22MgO4Al+3O22AlO23与某些氧化物反应2Mg+CO22MgO+C4Al+3MnO22Al2O3+3Mn2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe高中化学知识点总结第2页共5页与HO反应Mg+2HOMg(OH)↓+H↑与沸水只有微弱反应222与非金属反应3Mg+N2Mg3N22Al+3Cl22AlCl3与非氧化性酸反应Mg+2HCl=MgCl2+H2↑2Al+6HCl=2AlCl3+3H↑2与氧化性酸反应能反应，无H2生成4．氧化铝和氢氧化铝A1O和Al(OH)3是典型的两性化合物，既能与强酸反应。也能与强碱反应生成盐和HO。232+3+––+H2OAl2O3+6H=2A1+3H2OA12O3+2OH=2A1O+3+Al(OH)––+2H2OAl(OH)3+3H=A1+3H2O3+OH=A1O25．生成Al(OH)3沉淀量的图像分析（1）向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量。图1所示。（2）向AlCl3溶液中滴加氨水至过量。图2所示。（3）向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液直至过量。图3所示。（4）向NaAlO溶液中滴加盐酸直至过量。图4所示。2（5）向盐酸中滴入NaAlO2溶液直至过量。图5所示。（6）向NaAlO2溶液中通人CO2直至过量。图6所示。6．铁及其化合物（1）铁在周期表中的位置及原子结构铁位于第四周期第Ⅷ族，是过渡金属元素的代表，其原子结构示意图：铁元素是一种变价元素，通常显示+2价、+3价，其化合物及其水溶液往高中化学知识点总结第3页共5页往带有颜色。（2）铁的性质①与非金属反应2Fe+3Cl2=2FeCl3（棕黄色的烟）3Fe+2O=Fe3O4Fe+S=FeSFe+I=FeI22注：铁与弱氧化性物质反应生成低价铁的化合物②与酸反应2+2+a．非氧化性酸．Fe+2H=Fe+H↑b．氧化性酸：常温下遇浓H2SO4、浓HNO3会发生钝化，而加热时会剧烈反应。③与水反应：3Fe+4H2O(气)=Fe3O4+4H2④与某些盐熔液反应：Fe+Cu2+=Fe2++Cu，Fe+2Fe3+=3Fe2+（3）铁的存在铁在自然界中分布较广。在地壳中含量约占5％，仅次于铝。分布在地壳中的铁均以化合态存在，游离态的铁只能在陨石中得到。铁矿石的种类较多，重要有：赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4），褐铁矿（2Fe2O3·3H2O）和菱铁矿（FeCO）。3（4）铁的氧化物和氢氧化物①铁的氧化物FeOFe2O3Fe3O4俗称——铁红磁性氧化铁色、态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体化合价+2+3+2、+3水溶性均难溶于水稳定性不稳定稳定稳定6FeO+O=2FeO234+2+23+34+与酸反应FeO+6H=FeO+8H=FeO+2H=Fe+HO2Fe3++3H2OFe2++2Fe3++4H2O2与CO的反应FexOy+yCO=xFe+yCO2高温熔融，过量的铁与氧气反应Fe(OH)3的分解铁在氧气中燃烧制取2Fe(OH)32Fe+O2FeO3Fe+2OFe3O4Fe2O3+3H2O②铁的氢氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3物性白色，难溶于水的固体红褐色，难溶于水的固体高中化学知识点总结第4页共5页（1）与非氧化性强酸反应Fe(OH)2+2H+=Fe2++2HO（1）与酸反应（2）与氧化性酸反应3+3+2化性3Fe(OH)2+10HNO3=3Fe(NO)3Fe(OH)+3H=Fe+3HO（2）受热分解+NO↑+8H2O2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O（3）空气中放置被氧化4Fe(OH)2+2HO+O=4Fe(OH)23①煮沸蒸馏水，赶走溶解的氧气②煮沸NaOH溶液，赶走将NaOH溶液滴入Fe(SO)3溶解的氧气③配制FeSO溶液，加少量的还原铁粉④用长24制备4溶液中滴管将NaOH溶液送入FeSO溶液液面以下3+-4Fe+3OH=Fe(OH)3↓2+-Fe+2OH=Fe(OH)2↓（5）Fe2+和Fe3+的性质①Fe2+具有氧化性，主要表现还原性2++3+2+4Fe+O+4H=4Fe+2HO（Fe被氧化）223+2–、I–2–等能发生氧化还原反应3+2–2+②Fe具有较强的氧化性，与S、SO32Fe+S=2Fe+S↓2Fe3++2I–=2Fe2++I2③Fe3+是典型的弱碱阳离子，与––HCO3、AlO2。等在溶液中发生双水解反应2Fe+3CO2–+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑④Fe3+遇苯酚溶液呈紫色；可用于检验Fe3+⑤亚铁盐、铁盐的存放方法：亚铁盐溶液——加入少量铁屑以防止Fe2+被氧化，滴入少量相应的酸溶液以防止Fe2+水解。铁盐溶液——加入少量相应的酸溶液以防止Fe3+水解。高中化学知识点总结第5页共5页