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1、金屬元素及其化合物,鎂、鋁、鐵、銅及其化合物,一.鎂 鋁,1.鎂和鋁的結(jié)構(gòu),都易失去最外層電子,成為金屬陽離子.,(1)與非金屬單質(zhì)的反應,3.鎂鋁的化學性質(zhì),與O2反應,a.鎂在空氣中用酒精燈火焰即可燃燒.而鋁在空氣中需要高溫才能燃燒.鎂在空氣中燃燒有三個反應:,b.燃燒時都放出大量的熱.發(fā)出耀眼的白光,可做照明燈.,與鹵素、硫等的反應,,2,M,g,+,O,2,,點,燃,2,M,g,O,,4,A,l,+,3,O,2,,點,燃,2,A,l,2,O,3,,2,M,g,+,C,O,2,,點,燃,2,M,g,O,+,C,,2,M,g,+,O,2,,點,燃,2,M,g,O,,3,M,g,+,N,2,

2、,點,燃,M,g,3,N,2,,,點,燃,M,g,+,C,l,2,M,g,C,l,2,,2,A,l,+,3,C,l,2,,點,燃,2,A,l,C,l,3,,,M,g,+,S,M,g,S,,,,2,A,l,+,3,S,A,l,2,S,3,,,,Mg與冷水緩慢反應、與沸水顯著反應；Al與沸水反應,(2)與水的反應,b.和氧化性酸反應 鎂能與冷的濃硫酸和濃硝酸反應,而鋁在冷的濃硫酸和濃硝酸中會發(fā)生鈍化,鎂與氧化性酸濃硫酸、濃硝酸反應. Mg+2H2SO4(濃) MgSO4+SO2+2H2O Mg+4HNO3(濃)Mg(NO3)2+2NO2 +2H2O 鋁與濃硫酸、濃硝酸在常溫下鈍化!,,,,,,,

3、,,,,,,,,,2Al +,6H,2,O,2Al (OH),3,+3H,2,,(4)跟堿的反應,鎂和堿不反應 鋁能和堿反應 2Al + 2NaOH + 2H2O 2NaAlO2 + 3H2,實質(zhì):,第二步:2Al(OH)3+2NaOH2NaAlO2+4H2O,總反應式:2Al+2H2O+2NaOH2NaAlO2+3H2,(5)跟某些氧化物反應,現(xiàn)象:Mg在CO2中繼續(xù)燃燒,有黑色固體和白色固體生成(C,MgO).,解釋:該反應為置換反應,說明鎂的強還原性,說明了CO2不支持燃燒是相對的., 鎂條在二氧化碳中燃燒,,點,燃,2,M,g,+,C,O,2,2,M,g,O,+,C,,鋁熱劑反應,鋁粉

4、與某些金屬氧化物粉末(如Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)在高溫條件下發(fā)生的反應叫鋁熱反應.,二.鎂的重要化合物 1.氧化鎂(MgO),(1)物理性質(zhì): 白色粉末密度小,熔點高(2800)是制耐火材料的重要原料. (2)化學性質(zhì): 和水反應:氧化鎂與水化合生成氫氧化鎂. MgOH2OMg(OH)2所以自然界不存在氧化鎂. 與酸反應:氧化鎂是堿性氧化物,與酸反應生成鹽和水.MgO2HClMgCl2H2O (3)制法:工業(yè)上是用菱鎂礦煅燒來制取氧化鎂MgCO3 MgOCO2,,煅燒,2.氫氧化鎂(Mg(OH)2 ),白色粉末,難溶于水,其溶解度比MgCO3小,有堿的性質(zhì). Mg(

5、OH)22NH4Cl2NH3MgCl22H2O,例6將MgCO3懸濁液加入濃NaOH溶液,經(jīng)一段時間攪拌后仍有沉淀,此沉淀是: A.MgCO3B.Mg(OH)2C.NaOHD.Na2CO3,3.氯化鎂( MgCl2 ) 無色晶體,易溶于水,在空氣中易吸潮,味苦.氯化鎂的六水合物晶體MgCl26H2O是制取鎂的原料.,(2)涉及的化學方程式 MgCl2 +Ca(OH)2Mg(OH)2+CaCl2 Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2O MgCl2 6H2O MgCl2+6H2O MgCl2(熔融) Mg +Cl2,,,H,C,l,,,,(1)工藝流程,,,,,,貝,殼,,,,,,,,,生

6、,石,灰,,,,,H,2,O,,,,,生,石,乳,,,,,海,水,,,,,曬,鹽,,,,,母,液,,,,,,,,,,,,,,,,,加,H,C,l,M,g,(,O,H,),2,過,濾,,,,,M,g,C,l,2,,,,,M,g,C,l,2,,,,,濃,縮,結(jié),晶,,,,,M,g,C,l,2,晶,體,,,,,H,C,l,,,,,電,解,M,g,+,C,l,2,,,,,煅,燒,,通電,三.鋁的重要化合物,b.Al(OH)3的兩性,Al(OH)3 + 3H+ Al3+ + 3H2O,Al(OH)3 + OH- AlO2- +2H2O,,,,,3 .鋁鹽(AlCl3、Al2(SO4)3、明礬等),KA

7、l(SO4) 212H2O:無色晶體,俗稱明礬,屬于復鹽.它能用于凈水,其原理是溶于水電離出的鋁離子水解產(chǎn)生氫氧化鋁膠體,吸附水中雜質(zhì),有關反應的離子方程式為: Al3++3H2O Al(OH)3(膠體)+3H+.,4.偏鋁酸鹽(NaAlO2),化性:AlCl3+3NaOH Al(OH)3+3NaCl,AlCl3+4NaOH NaAlO2+2H2O+3NaCl,AlO2-+4H+ Al3+ +2H2O,AlO2-+H2O+H+ Al(OH)3,3AlO2 + Al3+ + 6H2O 4Al(OH)3 ,提問:向NaAlO2溶液中通入CO2的離子方程式是?,,AlO2 Al(OH)3

8、 Al3+,,,,,,Al,Al2O3,, O2,,,, OH_, H+, OH_,,, H+, H+, OH_, OH_, H+,小結(jié):,鋁及其重要化合物的相互轉(zhuǎn)化, 加熱,Al3+、Al(OH)3、AlO2-之間的互變,練習1：向含1molAlCl3的溶液中,逐漸加入NaOH溶液,生成沉淀的物質(zhì)的量n(Al(OH)3)與消耗NaOH溶液的物質(zhì)的量n(NaOH)關系圖:,,,n(Al(OH)3) 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0,1 2 3 4 5 n(NaOH),,,,,,Al3++3OH = Al(OH)3,,Al(OH)3+OH

9、= AlO2+2H2O,先產(chǎn)生白色沉淀，后消失,實驗現(xiàn)象：,,練習2：向含4molNaOH的溶液中,逐漸加入含AlCl3 的溶液 ，生成沉淀的物質(zhì)的量n(Al(OH)3)與消耗AlCl3溶液的物質(zhì)的量n(AlCl3)關系圖:,n(Al(OH)3) 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0,,,,,1 2 3 4 n(AlCl3),,,,,,,,,,Al3++4OH = AlO22H2O,3AlO2+Al3++6H2O = 4Al(OH)3 ,4/3,,4/3,實驗現(xiàn)象：,先無沉淀，最終生成白色沉淀,練習3：向含1molAlCl3溶液中,逐漸加入NH3H2O 溶液

10、,生成沉淀的物質(zhì)的量n(Al(OH)3)與消耗NH3H2O溶液的物質(zhì)的量n(NH3 H2O )關系圖:,,n(Al(OH)3) 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0,1 2 3 4 n(NH3 H2O ),,,,,,Al3++3NH3H2O = Al(OH)33NH4+,,,實驗現(xiàn)象：,產(chǎn)生白色沉淀,練習4：向含1molNaAlO2的溶液中,逐漸通入CO2 氣體并過量,生成沉淀的物質(zhì)的量n(Al(OH)3)與消耗CO2氣體的物質(zhì)的量n(CO2)關系圖:,,n(Al(OH)3) 2 1 0,1 2 n(CO2 ),,,,,, AlO

11、2+CO2 +2H2O = Al(OH)3 + HCO3-,,,實驗現(xiàn)象：,產(chǎn)生白色沉淀,練習5:向含1mol NaAlO2的溶液中,逐漸加入HCl 溶液,生成沉淀的物質(zhì)的量n(Al(OH)3)與消耗HCl溶液的物質(zhì)的量n(HCl )關系圖:,,n(Al(OH)3 ) 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0,1 2 3 4 n(HCl ),,,,,,, AlO2+H+ + H2O = Al(OH)3, Al(OH )33H = Al3+3H2O,,先產(chǎn)生白色沉淀，后消失,實驗現(xiàn)象：,練習6:向含4molHCl的溶液中,逐漸加入NaAlO2溶液,生成沉淀

12、的物質(zhì)的量n(Al(OH)3)與消耗NaAlO2溶液的物質(zhì)的量n(NaAlO2 )關系圖:,,n(Al(OH)3) 4 3 2 1 0,1 2 3 4 n(NaAlO2 ),,,,,,, AlO2+4H+=Al3++2H2O, Al3++3AlO2+6H2O=4Al(OH)3 ,,,,先無沉淀，最終生成白色沉淀,實驗現(xiàn)象：,練習7：向含1molAlCl3的溶液中,逐漸加入NaAlO2 溶液,生成沉淀的物質(zhì)的量n(Al(OH)3)與消耗NaAlO2 溶液的物質(zhì)的量n(NaAlO2)關系圖:,,n(Al(OH)3) 5 4 3 2 1

13、0,1 2 3 4 n(NaAlO2 ),,,,,, Al3++ 3AlO2+ 6H2O = 4Al(OH)3 ,,,實驗現(xiàn)象：,產(chǎn)生白色沉淀,練習8：向含3molNaAlO2的溶液中,逐漸加入AlCl3 溶液,生成沉淀的物質(zhì)的量n(Al(OH)3)與消耗AlCl3溶液的物質(zhì)的量n(AlCl3)關系圖:,,n(Al(OH)3) 5 4 3 2 1 0,1 2 3 4 n(AlCl3 ),,,,,, Al3++ 3AlO2+ 6H2O = 4Al(OH)3 ,,,實驗現(xiàn)象：,產(chǎn)生白色沉淀,練習9：向含1molMgCl2和1mol AlCl3的溶

14、液中,逐漸加入NaOH溶液,生成沉淀的物質(zhì)的量與消耗NaOH溶液的物質(zhì)的量n(NaOH)關系圖:,,,n(沉淀) 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0,1 2 3 4 5 6 n(NaOH),,,,,,,,Al3+ + 3OH = Al(OH)3 Mg2+ + 2OH = Mg(OH)2 ,Al(OH)3+OH= AlO2+2H2O,,,,銅元素在元素周期表中位于第四周期第B族,原 子結(jié)構(gòu)示意圖為: 常見的化合價有+1和+2,1.原子結(jié)構(gòu): 鐵是活潑的過渡元素,鐵位于第四周期第族,原 子結(jié)構(gòu)示意圖為: 常見的化合價有+2和+3,四.鐵、銅,

15、2.鐵、銅的存在 鐵是地殼中最豐富的元素之一,在金屬中僅次于鋁. 常以氧化物的形式存在,有赤鐵礦(主要成分是Fe2O3)、磁鐵礦(主要成分是Fe3O4)、褐鐵礦(主要成分是Fe2O33H2O)、菱鐵礦(主要成分是FeCO3)、黃鐵礦(主要成分是FeS2)、鈦鐵礦(主要成分是FeTiO3)等.土壤中也含鐵1%6%. 地球上有少量單質(zhì)銅,主要以化合態(tài)存在.存在于 黃銅礦(CuFeS2),孔雀石:(CuCO3Cu(OH)2 ),3.物理性質(zhì): (1)純鐵晶體具有銀白色光澤(鐵粉為黑色)、質(zhì)地較軟、密度大,熔沸點高,具有一般金屬的物理通性:具有良好的延展性、導電、導熱性較好.它還有與其它金屬不同的物理

16、性質(zhì),它能被磁鐵吸引. (2)銅是硬度較小的紫紅色金屬,具有良好的延展性、導電性和導熱性,(1)鐵、銅與O2 、 Cl2 、 S等非金屬反應,Fe+I2FeI2,4.鐵、銅的化學性質(zhì),2CuO2H2OCO2Cu2(OH)2CO3,規(guī)律小結(jié):,置換反應(如與H+、Cu2+等反應)、與S、I2等反應,電化學反應等,與Cl2、Br2、O2、濃H2SO4、濃HNO3、稀HNO3等反應),Fe + 較弱的氧化劑 Fe2+,Fe + 強氧化劑 Fe3+,,,3,F,e,+,2,O,2,F,e,3,O,4,點,燃,,,點,燃,2,C,u,,O,2,2,C,u,O,,2,F,e,+,3,C,1,2,2,F

17、,e,C,l,3,,點,燃,,,點,燃,C,u,,C,l,2,C,u,C,l,2,,,F,e,+,S,F,e,S,,,,,,,2,C,u,,S,C,u,2,S,(2)鐵與水的反應,與強氧化性酸反應(如濃硫酸、濃硝酸、稀硝酸),鐵遇到冷的濃硫酸或冷的濃硝酸發(fā)生鈍化現(xiàn)象,加熱后反應繼續(xù)進行,反應不會產(chǎn)生氫氣.,(3)鐵、銅與酸的反應,與非強氧化性酸反應 (如鹽酸、稀硫酸、醋酸等),Fe + 2H+ Fe2++ H2,,鐵少量:,鐵過量:,Cu 2H2SO4(濃) CuSO4 SO2 2H2O Cu 4HNO3 (濃) Cu(NO3)2 2NO2 2H2O 3Cu 8HNO3 (稀) 3Cu(NO

18、3)2 2 NO 4H2O 2CuO2+2H2SO4 CuSO42H2O,,,3,F,e,+,4,H,2,O,(,g,),F,e,3,O,4,+,4,H,2,高,溫,,,,,,,,,,,(4)鐵、銅與某些鹽溶液反應,a.鐵、銅可以將活潑性排在其后面的金屬置換出來., Cu2FeCl3 CuCl2 2FeCl2,b.鐵、銅還可以與Fe3反應., Cu2Ag(NO3)22Ag+Cu(NO3)2,FeCu(NO3)2Cu+Fe(NO3)2, Fe2FeCl3 3FeCl2,歸納:鐵的化學性質(zhì)及在反應后的生成物中顯+2價或+3價的規(guī)律如下；,2.制印刷電路時常用氯化鐵溶液作為“腐蝕液”:發(fā)生的反應為

19、2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2.向盛有氯化鐵溶液的燒杯中同時加入鐵粉和銅粉,反應結(jié)束后,下列結(jié)果不可能出現(xiàn)的是 燒杯中有銅無鐵 B. 燒杯中有鐵無銅 C. 燒杯中鐵、銅都有D. 燒杯中鐵、銅都無,1.鐵、銅的氧化物,三.鐵、銅的重要化合物,a.鐵的氧化物,b. 銅氧化物 我們中學接觸過銅的氧化物有氧化銅和氧化亞銅,它們的顏色分別為黑色和磚紅色, 銅的化合價分別為 +2和+1 . CuO和稀硫酸的反應:CuO+H2SO4CuSO4+H2O CuO氧化性:和氫氣的反應:CuO+H2 Cu+H2O,2.鐵、銅的氫氧化物,制法:由對應的可溶性鹽與堿反應制取.,Fe2++2OH-Fe(OH

20、)2,Fe3++3OH- Fe(OH)3,a.鐵氫氧化物,,,,,,很不穩(wěn)定,易氧化,穩(wěn)定,4Fe(OH)2+O2+2H2O4 Fe(OH)3,鐵的氫氧化物性質(zhì)比較,白色沉淀迅速變成灰綠色,最后變成紅褐色,,,,3.鐵鹽和亞鐵與銅鹽,a.常見的鐵鹽和亞鐵鹽,鐵鹽:FeCl3、 Fe2(SO4)3、 Fe(NO3)3,亞鐵鹽: FeCl2、Fe(SO4)2 、Fe(NO3)2,顏色:黃色(三價鐵離子的顏色),顏色:淺綠色(二價鐵離子的顏色),b.銅鹽:硫酸銅 CuSO45H2O CuSO4+5H2O CuSO4+ Fe FeSO4+ Cu Cu SO4+2NaOHCu(OH)2+ Na2SO4

21、,,,c.Fe2+與Fe3+離子的檢驗,,F,e,2,+,,(,1,),溶,液,是,淺,綠,色,.,(,2,),先,加,K,S,C,N,,,溶,液,不,顯,紅,色,,,再,滴,加,氯,水,則,變,紅,.,(,3,),加,N,a,O,H,溶,液,,,現(xiàn),象,是,:,白,色,沉,沉,灰,綠,色,沉,淀,紅,褐,色,沉,淀,,,,F,e,3,+,,(,1,),溶,液,顯,黃,色,.,(,2,),先,加,K,S,C,N,,,溶,液,顯,紅,色,.,(,3,),加,N,a,O,H,溶,液,,,產(chǎn),生,紅,褐,色,沉,淀,小結(jié):鐵三角,(強還原劑 Al、CO、C、Mg、Zn),強氧化劑(O2、 Cl2、H

22、NO3),還原劑( Fe、Cu、S2-、I-、H2S 、SO32-),強還原劑(C、CO、H2、Al),弱氧化劑(Cu2+、Fe3+、H+、I2、S),氧化劑( O2、Cl2、Br2、HNO3、濃H2SO4、k2MnO4(H+)、H2O2),Fe,Fe3+,Fe2+,,,,,,,1.Fe Fe2+,,弱氧化劑:H+、Cu2+、S、I2、Fe3+等,Fe+2H+Fe2++H2, Fe+Cu2+Fe2++Cu,2.Fe Fe3+,,強氧化劑:Cl2、Br2、KMnO4、HNO3等,Fe+S FeS, Fe+I2FeI2, Fe+2Fe3+3Fe2+,2Fe

23、+3Cl22FeCl3, 2Fe+3Br22FeBr3, Fe+4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO+2H2O 2Fe+6H2SO4(濃) Fe2(SO4)3+3SO2+6H2O 5Fe+3MnO4-+24H+5Fe3++3Mn2++12H2O,3.Fe2+ Fe3+,,Cl2、Br2、KMnO4、HNO3、O2等,,2Fe2+ +Cl22Fe3++2Cl- 2Fe2+ +Br22Fe3++2Br- 5Fe2+ +MnO4-+8H+5Fe3++Mn2++4H2O 3Fe2++4H++NO3-Fe3++NO+2H2O,,,,,,,,,,,,4

24、. Fe3+ Fe2+,,Zn、Fe、Cu、H2S、HI、SO2,2Fe3++Zn(不足)2Fe2++Zn2+ 2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+ 2Fe3++H2S2Fe2++2H++S 2Fe3++2HI2Fe2++2H++I2 2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++4H++SO42-,5.Fe2+ Fe,,Zn、H2、Al、C、CO等,,Fe2++ZnFe+Zn2+ FeO+H2 Fe+H2O 3FeO+2Al 3Fe+Al2O3 2 FeO+C Fe+CO2,6.Fe3+

25、 Fe,,Zn、CO、Al等,2Fe3++3Zn(過量)2Fe+3Zn2+ Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3,,高,溫,,,高,溫,,,高,溫,,,高,溫,,,高,溫,,五.合金,1.定義:由兩種或兩種以上的金屬（或金屬和非金屬）熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì).,2.特點:合金的性質(zhì)不是各成分金屬性質(zhì)的總和.,合金的熔點、密度一般比各成分的金屬低.,合金的硬度一般比各成分的金屬大.,合金的化學性質(zhì)也和各成分金屬不同.最早的合金是青銅,最常見、用量最大的合金是鋼.,3.合金的分類:,鐵合金:根據(jù)含碳量的高低,,鐵合金,生鐵,鋼,低碳

26、鋼,合金鋼,鑄造生鐵（灰口鐵）,煉鋼生鐵 (白口鐵),碳素鋼,中碳鋼,高碳鋼,在碳素鋼中加入鉻 錳 鎢 鎳 鉬 鈷 硅 等合金元素,2%4.3%,0.03%2%,,,,,球墨鑄鐵,0.3%,0.30.6%,0.6%,具有各種不同 的優(yōu)良性能.,銅合金:,銅合金,黃銅:,青銅:,,白銅:,含Cu Zn耐腐蝕,耐磨,可塑性強,硬度較小.,含Cu Sn Pb等硬而脆,強度大,含Ni Zn（少量Mn）制灑具等,鋁合金:密度小、強度大.,合金的成分不同,其性質(zhì)也不相同；如果改變某一合金元素的含量,合金的性質(zhì)也會發(fā)生改變.,1.金屬冶煉的實質(zhì):,用還原劑把金屬礦石中的金屬離子還原為金屬單質(zhì),Mn++ne=

27、M,六.金屬冶煉,2.金屬的冶煉步驟: 第一步是礦石的富集,除去雜質(zhì),提高礦石中有用成分的含量； 第二步是冶煉,利用氧化還原反應原理,在一定條件下,用還原劑把金屬礦石中的金屬離子還原成金屬單質(zhì); 第三步是精煉,采用一定的方法,提煉純金屬.,熱分解法:在金屬活動性順序中,位于氫后面的金屬的氧化物受熱就能分解,僅用熱分解法就能制得這些不活潑金屬.如2HgO2Hg+O2 2Ag2O4Ag+O2 ,電解法,熱還原法,熱分解法,3.金屬冶煉的常見方法:,熱還原法:對于多數(shù)金屬的冶煉,常用的還原劑如焦炭、CO、氫氣和活潑金屬等加熱還原的方法.如CuO+CO Cu+CO2電解法:在金屬活動性順序中,K、Na、Ca、Al等幾種金屬的還原性很強,只能用通電分解其熔融鹽或氧化物的方法來冶煉 2NaCl 2Na+Cl2 ,利用平衡理論解釋用較不活潑金屬制較活潑金屬(如工業(yè)上用鈉從熔融的KCl中置換生產(chǎn)鉀) 例:工業(yè)上生產(chǎn)Na、Ca、Mg都用電解其熔融態(tài)的氯化物.但鉀卻不能用電解KCl熔融態(tài)的方法制得,因金屬鉀易溶于熔融態(tài)的KCl中而有危險,很難制得鉀,且降低電解效率.現(xiàn)生產(chǎn)鉀是用金屬鈉與熔化的KCl反應制取.,,,電,解,,高,溫,,小結(jié):,,,,