4.2.1+金屬單質(zhì)【中職專用】（高教版2021通用類）

化學(xué)通用類高等教育出版社主題四常見無機物及其應(yīng)用4.2.1金屬單質(zhì)主題四常見無機物及其應(yīng)用

4.2.1金屬單質(zhì)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解鈉、鋁、鐵等常見金屬單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)，學(xué)會從物質(zhì)通性和核心元素價態(tài)兩個角度研究物質(zhì)性質(zhì)的一般方法，深化“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的學(xué)科觀念。2.知道Fe3+的檢驗方法，并運用學(xué)過的知識設(shè)計合理的實驗方案、開展實驗探究。學(xué)會利用焰色反應(yīng)鑒別金屬元素及其離子的方法。3.了解金屬單質(zhì)及其化合物在生產(chǎn)、生活中的廣泛應(yīng)用，能列舉出日常生活中常用的鋁、鐵制品，能針對常見金屬回收利用等熱點問題開展調(diào)研并提出合理建議。觀察與認(rèn)知觀察元素周期表中金屬與非金屬元素分布圖，有哪些發(fā)現(xiàn)？金屬元素占據(jù)元素周期表大約五分之四的比例一.金屬的通性1.金屬的物理性質(zhì)金屬晶體中包含著中性原子、帶有正電荷的金屬陽離子和從金屬原子上脫落下來的自由電子。這些電子不是固定在某一金屬離子的附近，而是在晶體中自由地移動。依靠流動的自由電子，金屬原子和金屬陽離子相互連接在一起而形成金屬晶體。金屬的晶體結(jié)構(gòu)一.金屬的通性1.金屬的物理性質(zhì)（1）金屬的顏色和光澤大多數(shù)金屬呈銀白色，少數(shù)金屬呈其他顏色。例如，金呈黃色，銅呈紫紅色。（2）金屬的延展性金屬具有不同程度的延展性，可以抽成細(xì)絲也可以壓成薄片，例如，最細(xì)的白金絲直徑不到0.2μm；最薄的金箔，厚度只有0.1μm。（3）金屬的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性大多數(shù)金屬具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性,導(dǎo)電性好的金屬通常導(dǎo)熱性也好，常見的幾種金屬按照導(dǎo)電和導(dǎo)熱能力由大到小排列如下：

銀、銅、金、鋁、鋅、鐵、鉑、錫、鉛一.金屬的通性1.金屬的物理性質(zhì)（4）金屬的密度、硬度和熔點大多數(shù)金屬的密度、硬度較大，熔點較高，但差別也較大。幾種金屬的的密度、硬度和熔點見下表金屬鉑金銅鐵鋁密度/(g·cm-3)21.4519.38.927.862.70硬度4.32.5342.9熔點/℃1774106210831535660一.金屬的通性黑色金屬和有色金屬：黑色金屬通常是指鐵、鉻、錳及其合金，主要是鐵碳合金；有色金屬是指除去鐵、鉻、錳之外的所有金屬重金屬和輕金屬：密度小于4.5g/cm3的叫輕金屬（如鉀、鈉、鈣、鎂等）；密度大于4.5g/cm3的叫重金屬（如鋅、鉛、鎳等）常見金屬和稀有金屬：常見金屬如鋁、鐵、銅等。自然界存在量較少的金屬叫稀有金屬（如鋯、鈮、鉬等）金屬的分類一.金屬的通性2.金屬的化學(xué)性質(zhì)

觀察與認(rèn)知下圖為鈉、鎂、鋁的原子結(jié)構(gòu)示意圖，運用學(xué)過的原子結(jié)構(gòu)知識，小組合作推測它們在化學(xué)反應(yīng)中的電子得失情況、化學(xué)鍵形成及基本化學(xué)性質(zhì)。

鈉、鎂、鋁原子結(jié)構(gòu)示意圖一.金屬的通性金屬原子失去電子形成陽離子的性質(zhì)稱為金屬性。多數(shù)金屬元素在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，較容易失去電子。金屬最主要的共同化學(xué)性質(zhì)是都易失去電子變成金屬陽離子而表現(xiàn)出還原性。Cu+Cl2CuCl2點燃2Mg+O22MgO點燃金屬單質(zhì)的化學(xué)通性Fe+2HClFeCl2+H2↑點燃

金屬活動性由強到弱的順序為：KCaNaMgAlMnZnCrFeCoNiSnPb（H）CuHgAgPtAu由于金屬失去電子的難易程度不同，因而其還原性的強弱也不相同，化學(xué)活動性因此會有較大差別二.堿金屬元素的代表——鈉觀察與認(rèn)知觀察下圖所示鈉的取用和保存方法，結(jié)合金屬單質(zhì)的通性，小組討論并總結(jié)鈉的物理性質(zhì)。金屬鈉及其保存方法Na保存在煤油中二.堿金屬元素的代表——鈉觀察與認(rèn)知鈉是電和熱的良導(dǎo)體，熔、沸點低，質(zhì)地軟，是具有銀白色光澤的輕金屬單質(zhì)顏色狀態(tài)密度（20℃）/（g·cm-3）硬度（金剛石=10）熔點/℃沸點/℃導(dǎo)電性（Hg=1）Na銀白色固0.9710.497.988320.8二.堿金屬元素的代表——鈉結(jié)合鈉元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖，從核外電子排布的角度出發(fā)，預(yù)測鈉單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，并小組合作完成實驗，驗證鈉的化學(xué)性質(zhì)。失去1e－+11

2

8

1Na+1128Na＋

鈉原子在反應(yīng)中易失去1個電子，具有還原性二.堿金屬元素的代表——鈉實驗與探究實驗探究1：鈉與氧氣的反應(yīng)操作1：取一小塊金屬鈉，用濾紙吸干表面的煤油，用小刀切去一端的表層，觀察表面的顏色；將其放置在空氣中，觀察表面顏色的變化。新切開的金屬鈉呈光亮的銀白色，在空氣中放置后表面會迅速變暗，反應(yīng)方程式為：4Na+O2==2Na2O實驗發(fā)現(xiàn)：新切開的金屬鈉在空氣中放置，可發(fā)生如下變化：①光亮的銀白色表面變暗→②變?yōu)橐旱巍圩優(yōu)榘咨腆w→④最后變?yōu)榘咨勰?。你能用化學(xué)方程式解釋這些現(xiàn)象嗎？二.堿金屬元素的代表——鈉實驗與探究實驗探究1：鈉與氧氣的反應(yīng)操作2：將一小塊金屬鈉放在石棉網(wǎng)上加熱，觀察現(xiàn)象。金屬鈉與氧氣的反應(yīng)鈉熔化成銀白色小球、并迅速燃燒、火焰呈黃色，最后生成淡黃色固體，反應(yīng)方程式為：2Na+O2Na2O2△二.堿金屬元素的代表——鈉實驗與探究實驗探究1：鈉與氧氣的反應(yīng)操作3：向盛有水的燒杯中滴加幾滴酚酞試液，然后投入一小塊（約綠豆粒般大?。┙饘兮c，觀察實驗現(xiàn)象。鈉熔化成銀白色小球、并浮在水面上迅速游動，同時發(fā)出嘶嘶的響聲，溶液變?yōu)榧t色，反應(yīng)方程式為：2Na+2H2O==2NaOH+H2↑二.堿金屬元素的代表——鈉Na的密度比水小鈉的熔點低，且反應(yīng)為放熱反應(yīng)浮反應(yīng)產(chǎn)生的氣體逸出時推動Na反應(yīng)劇烈

有堿（NaOH）生成熔游響紅二.堿金屬元素的代表——鈉將一小粒鈉投入硫酸銅溶液中，是否會置換出銅？以此為導(dǎo)引，小組討論總結(jié)金屬鈉與酸、堿、鹽的水溶液反應(yīng)的規(guī)律。金屬鈉先與溶劑水反應(yīng)生成NaOH，NaOH再與CuSO4反應(yīng)生成Cu(OH)2藍色沉淀。二.堿金屬元素的代表——鈉鈉的用途生活生產(chǎn)高壓鈉燈黃光射程遠(yuǎn)，透霧能力強制Na2O2核反應(yīng)堆導(dǎo)熱劑Na、K合金為液體且導(dǎo)熱性能好Na有強還原性冶煉某些金屬與氧氣反應(yīng)二.堿金屬元素的代表——鈉實踐活動你知道潛水艇和海底深潛運動呼吸面具中O2

的來源嗎？試查閱相關(guān)資料寫出反應(yīng)方程式。三.地殼中含量最多的金屬元素——鋁鋁在地殼中的含量僅次于氧和硅，是地殼中含量最多的金屬元素。觀察與認(rèn)知三.地殼中含量最多的金屬元素——鋁結(jié)合圖片，以小組為單位，列舉出生活中常見的鋁制品，討論鋁制品廣泛使用的原因，總結(jié)鋁的物理性質(zhì)。

常見的鋁制品三.地殼中含量最多的金屬元素——鋁

鋁是銀白色的輕金屬，密度為2.7g/cm3，熔點為660℃。延展性好，可以抽成細(xì)絲，也可壓成薄片成為鋁箔，用來包裝膠卷、糖果等。鋁的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性強，在工業(yè)上常用鋁代替鋼作導(dǎo)線、熱交換器和散熱材料等。鋁有一定的耐腐蝕能力，且在粉末狀態(tài)仍能保持原有的金屬光澤，因而可用鋁粉與某些油漆混合制成銀白色的防銹油漆。鋁還可以跟許多元素形成合金。因鋁合金質(zhì)輕而堅韌，它們在汽車、飛機、火箭等制造業(yè)以及日常生活中具有廣泛的用途。三.地殼中含量最多的金屬元素——鋁畫出鋁的原子結(jié)構(gòu)示意圖，并結(jié)合金屬單質(zhì)的通性，預(yù)測鋁單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。鋁原子的最外電子層上有3個電子，在化學(xué)反應(yīng)中很容易失去而形成+3價的陽離子，因此，鋁具有較強的還原性。失去3e-+13

2

83Al+1328Al３＋實驗與探究三.地殼中含量最多的金屬元素——鋁實驗探究1：鋁與氧的反應(yīng)操作1：取一小片鋁箔，用砂紙磨去表面的氧化膜，觀察表面的顏色；在酒精燈點燃該鋁箔，觀察現(xiàn)象。磨去表面氧化膜的鋁箔呈現(xiàn)銀白色金屬光澤，點燃時劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，且鋁箔熔化，失去光澤，熔化的鋁不滴落。鋁表面的氧化膜致密而堅固，具有抗腐蝕能力，且熔點很高，點燃時包在鋁的外面，使液態(tài)鋁不滴落。

4Al+3O22Al2O3點燃三.地殼中含量最多的金屬元素——鋁實驗與探究實驗探究2：鋁與金屬氧化物的反應(yīng)觀看鋁熱反應(yīng)視頻，記錄現(xiàn)象，寫出對應(yīng)的反應(yīng)方程式。鋁和某些金屬氧化物反應(yīng)時，劇烈放熱。放出的熱量，能夠把還原出來的金屬熔化。通常把用鋁從金屬氧化物中置換金屬的方法稱為鋁熱法。工業(yè)上常用鋁熱法冶煉難熔的金屬、焊接鋼軌等。三.地殼中含量最多的金屬元素——鋁實驗與探究實驗探究3：鋁與酸和堿的反應(yīng)操作2：在2支試管中分別加入5mL2mol/LHCl溶液、2mol/LNaOH溶液，再分別放入一小片鋁片，觀察現(xiàn)象；片刻后，將燃著的火柴分別放在2支試管口，觀察現(xiàn)象。HCl溶液NaOH溶液鋁片

試管中產(chǎn)生氣泡，鋁片逐漸溶解，點燃的火柴置于試管口時發(fā)出爆鳴聲試管中產(chǎn)生氣泡，鋁片逐漸溶解，點燃的火柴置于試管口時發(fā)出爆鳴聲鋁既能與酸反應(yīng)，又能與堿作用，即Al具有兩性性質(zhì)。思考：在生活中應(yīng)當(dāng)如何正確使用鋁制品？三.地殼中含量最多的金屬元素——鋁鋁被譽為“帶翼的金屬”。作為世界上最大的鋁生產(chǎn)國和消費國，我國的航空航天、船舶航母、動車組列車、機械制造以及日常生活等諸多領(lǐng)域中都有鋁及其合金的身影。請以小組為單位，調(diào)查鋁等常見金屬回收利用的情況，并根據(jù)調(diào)研結(jié)果，以“資源循環(huán)利用的重要性”為主題，制作一期展板，在學(xué)校內(nèi)進行宣傳。金屬鈦鈦是銀白色金屬，熔點高，密度小，外表似鋼，但比鋼輕，而機械強度與鋼接近。在所有金屬材料中，鈦的強度與質(zhì)量之比為最大。鈦是現(xiàn)代工業(yè)最重要的金屬材料之一。我國鈦產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展帶來了我國航空航天業(yè)的飛速提升。尤其是新型鈦材的不斷研發(fā)，更使鈦合金在人造衛(wèi)星、宇宙飛船、超音速飛機、核潛艇等的制造以及化工、生物醫(yī)藥、海洋工程等領(lǐng)域大展拳腳?！膀札?zhí)枴鄙詈］d人潛水器“奮斗者號”萬米載人潛水器四.使用最多的基礎(chǔ)金屬材料——鐵結(jié)合圖片，以小組為單位，列舉出生活中常見的鐵制品，討論鐵制品廣泛使用的原因，總結(jié)鐵的物理性質(zhì)。觀察與認(rèn)知

常見的鋼鐵制品

純鐵是具有銀白色金屬光澤的金屬，密度為7.86g/cm3，熔點l535℃。鐵有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。鐵能被磁鐵吸引，具有鐵磁性，是制造發(fā)電機和電動機必不可少的材料。四.使用最多的基礎(chǔ)金屬材料——鐵畫出鐵元素原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖，指出它在元素周期表中的位置，并結(jié)合金屬的通性，預(yù)測鐵單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。鐵在元素周期表中位于第四周期Ⅷ族，在化學(xué)反應(yīng)中不僅容易失去最外電子層上的2

個電子形成+2

價的陽離子，還容易再失去次外電子層上的1個電子而形成+3價的陽離子，因此，鐵具有較強的還原性。?2e?Fe?3e?Fe2+Fe3+四.使用最多的基礎(chǔ)金屬材料——鐵金屬單質(zhì)的通性還原性物質(zhì)類別元素價態(tài)與非金屬的反應(yīng)與水的反應(yīng)與酸的反應(yīng)與鹽溶液的反應(yīng)高溫高溫高溫注意：鐵與水反應(yīng)是有條件的，即鐵不與冷、熱水反應(yīng)，鐵只能在高溫下與水蒸氣反應(yīng)。高溫四.使用最多的基礎(chǔ)金屬材料——鐵鐵的應(yīng)用及發(fā)展人類最早發(fā)現(xiàn)和使用的鐵，是從天空中落下來的隕鐵。1973年，從我國商代古墓中出土的一把鐵刃青銅鉞。經(jīng)鑒定，其鐵刃就是用隕鐵鍛制而成的。我國是鋼鐵大國、鋼鐵強國，鋼鐵的年產(chǎn)量占到全球的一半，且多種特種鋼實現(xiàn)了國產(chǎn)化，其中一些已達到甚至領(lǐng)先于世界水平。例如：采用國產(chǎn)特種鋼材制造的“大國重器”——全球最大鉆井平臺“藍鯨2號”；而使用了多種自有特種鋼材、總用鋼量達42萬噸的“世紀(jì)工程”港珠澳大橋更是創(chuàng)造了多個世界之最。

港珠澳大橋

藍鯨2號【跟蹤檢測】1．鋁在人體內(nèi)積累會使人慢性中毒。鋁在下列使用場合中，應(yīng)加以控制的是A．制造電纜 B．制防銹油漆 C．制飲料罐 D．煉鋁廠制造鋁錠【答案】C【跟蹤檢測】2．純凈鐵的物理性質(zhì)有①光亮的銀白色②黑色③在潮濕的空氣中易被腐蝕④有延展性⑤能導(dǎo)電導(dǎo)熱⑥硬而脆⑦能被磁鐵吸引，易被磁化A．①③④⑤⑦ B．①④⑤⑦ C．①③⑤⑦