常見金屬單質(zhì)及其化合物

關(guān)于常見金屬單質(zhì)及其化合物第一節(jié)金屬單質(zhì)三鐵（Fe）一鈉（Na）二鋁（Al）第2頁,共64頁，2024年2月25日，星期天在常溫下，除汞是液體外，其余金屬都是固體。除金、銅、鉍等少數(shù)金屬具有特殊的顏色外，大多數(shù)金屬呈銀白色。金屬都是不透明的，整塊金屬具有金屬光澤，但當(dāng)金屬處于粉末狀態(tài)時，常顯不同的顏色。金屬的密度、硬度、熔點等性質(zhì)的差別很大。大多數(shù)金屬有延展性，可以被抽成絲或壓成薄片，還可以鍛造、沖壓、軋制成各種不同的形狀。金屬一般都是電和熱的良導(dǎo)體。第3頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

第4頁,共64頁，2024年2月25日，星期天一、鈉1.物理性質(zhì)

鈉是銀白色的金屬，切面有金屬光澤，但在空氣中迅速變暗，這是因為金屬表面生成一層氧化物的緣故。鈉有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性，硬度為0.5，密度為0.971g/cm3，熔點為97.81℃，能在常溫下形成液體合金。第5頁,共64頁，2024年2月25日，星期天一、鈉2.化學(xué)性質(zhì)鈉的化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，能跟許多非金屬、水、酸等反應(yīng)，是一種很強(qiáng)的還原劑。(1)鈉與氧的反應(yīng)。鈉的切面變暗，這是因為鈉在常溫下可被氧化為氧化物。鈉的氧化物有氧化鈉和過氧化鈉，氧化鈉很不穩(wěn)定，可以繼續(xù)在空氣中發(fā)生變化。

第6頁,共64頁，2024年2月25日，星期天一、鈉

鈉可在空氣中燃燒，在純氧中燃燒更劇烈，生成黃色的過氧化鈉。第7頁,共64頁，2024年2月25日，星期天一、鈉(2)鈉與其他非金屬的反應(yīng)。常溫下，鈉能與鹵素、硫、磷等非金屬單質(zhì)直接化合，生成離子化合物，反應(yīng)劇烈，在加熱時甚至發(fā)生爆炸。第8頁,共64頁，2024年2月25日，星期天一、鈉

(3)鈉與水的反應(yīng)。鈉遇水劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱，使鈉熔化成小球在水面上游動，溶液由無色變成紅色。第9頁,共64頁，2024年2月25日，星期天二、鋁1.物理性質(zhì)鋁在自然界以化合態(tài)的形式存在。主要的鋁礦石有礬土(Al2O3·3H2O)、冰晶石(Na3AlF6)、明礬石[KAl(SO4)2·Al2O3·3H2O]等。在地殼中，鋁的含量居第三位，僅次于氧和硅。第10頁,共64頁，2024年2月25日，星期天二、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，制成帶材和箔材。鋁的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性強(qiáng)，在工業(yè)上常用做導(dǎo)線、熱交換器等。鋁在粉末狀態(tài)仍能保持原有金屬光澤，并有一定的耐腐蝕能力，因而可用鋁粉與某些涂料混合制成銀白色的防銹涂料。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(jī)、火箭等制造業(yè)以及日常生活中具有廣泛的用途。第11頁,共64頁，2024年2月25日，星期天二、鋁2.化學(xué)性質(zhì)鋁的最外電子層上有3個電子，在化學(xué)反應(yīng)中很容易失去電子而形成+3價的陽離子，因此，鋁具有較強(qiáng)的還原性。在化學(xué)反應(yīng)中，常用做還原劑。第12頁,共64頁，2024年2月25日，星期天二、鋁(1)與非金屬反應(yīng)。在常溫下，鋁能夠與空氣中的氧氣反應(yīng)，生成一層致密而堅固的氧化鋁薄膜。

實驗：用坩堝鉗夾一條鋁箔，在酒精燈上點燃后立刻伸入盛有氧氣的集氣瓶中，可以看到，鋁箔在氧氣中能劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，并冒白煙。鋁的這種性質(zhì)在軍事上常用做照明彈和燃燒彈的原料。第13頁,共64頁，2024年2月25日，星期天二、鋁

(2)與金屬氧化物的反應(yīng)。鋁不但能跟空氣中的氧氣起反應(yīng)，而且還能奪取某些金屬氧化物中的氧，把金屬還原出來。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。第14頁,共64頁，2024年2月25日，星期天二、鋁

(3)與酸的反應(yīng)。鋁可以和鹽酸或稀硫酸進(jìn)行劇烈的反應(yīng)。(4)與堿的反應(yīng)。鋁可以跟強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，生成偏鋁酸鹽和氫氣。第15頁,共64頁，2024年2月25日，星期天三、鐵1.物理性質(zhì)純鐵具有銀白色的金屬光澤，密度為7.86g/cm3，熔點為1535℃，有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。還能被磁鐵吸引，具有鐵磁性，是制造電機(jī)必不可少的材料。第16頁,共64頁，2024年2月25日，星期天三、鐵2.化學(xué)性質(zhì)鐵原子的最外電子層上有2個電子，在化學(xué)反應(yīng)中容易失去而成為+2價的陽離子。鐵在化學(xué)反應(yīng)中還能再失去次外層上的一個電子而成為+3價的陽離子。所以，鐵在化合物中通常都顯+2價和+3價。第17頁,共64頁，2024年2月25日，星期天三、鐵(1)與非金屬的反應(yīng)。在常溫下，鐵在干燥的空氣里與氧、硫、氯等典型的非金屬不起顯著的反應(yīng)，因此，工業(yè)上可用鋼瓶儲存干燥的氯氣和氧氣。但在高溫下，鐵能和氧、硫、氯等非金屬反應(yīng)。第18頁,共64頁，2024年2月25日，星期天三、鐵(2)與水的反應(yīng)。紅熱的鐵跟水蒸氣起反應(yīng)，生成四氧化三鐵和氫氣。在常溫下，鐵與水不起反應(yīng)，但在潮濕空氣中，鐵在水、氧氣、二氧化碳等的共同作用下，易發(fā)生電化學(xué)腐蝕而生銹，鐵銹的主要成分是Fe2O3。第19頁,共64頁，2024年2月25日，星期天三、鐵(3)與酸的反應(yīng)。鐵能與稀酸發(fā)生置換反應(yīng)：(4)與鹽溶液的反應(yīng)。鐵也能與某些鹽溶液發(fā)生置換反應(yīng)，置換出較不活潑的金屬。第20頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)金屬的氧化物和氫氧化物二鐵的重要化合物一鋁的重要化合物第21頁,共64頁，2024年2月25日，星期天1.氧化鋁氧化鋁(Al2O3)是一種白色粉末，熔點為2050℃，不溶于水。天然產(chǎn)的無色氧化鋁晶體稱為剛玉，其硬度僅次于金剛石；它耐高溫，是一種比較好的耐火材料，常被用來制成砂輪、研磨紙或研磨石等。一、鋁的重要化合物第22頁,共64頁，2024年2月25日，星期天通常所說的藍(lán)寶石和紅寶石就是混有少量不同氧化物雜質(zhì)的剛玉，它們不但可用做裝飾品，而且還可用做精密儀器和手表的軸承。人工高溫?zé)Y(jié)的氧化鋁稱為人造剛玉。一、鋁的重要化合物第23頁,共64頁，2024年2月25日，星期天氧化鋁不溶于水，但新制的氧化鋁能與酸或堿反應(yīng)，生成鹽和水。因此，Al2O3是兩性氧化物。一、鋁的重要化合物第24頁,共64頁，2024年2月25日，星期天2.氫氧化鋁氫氧化鋁[A1(OH)3]是一種白色難溶的膠狀物質(zhì)，能凝聚水中的懸浮物，又有吸附色素的性能。氫氧化鋁凝膠在醫(yī)藥上也是一種良好的抗酸藥，可用于治療消化性潰瘍病。一、鋁的重要化合物第25頁,共64頁，2024年2月25日，星期天在實驗室里，通常用鋁鹽溶液跟氨水反應(yīng)制取Al(OH)3。Al(OH)3是兩性氫氧化物，既能與酸起反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿溶液起反應(yīng)。一、鋁的重要化合物第26頁,共64頁，2024年2月25日，星期天Al(OH)3是醫(yī)用的胃酸中和劑中的一種，它的堿性不強(qiáng)，不至于對胃壁產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺激或腐蝕作用，但卻可以與酸反應(yīng)，使胃液酸度降低，起到中和過多胃酸的作用。

加熱時，Al(OH)3分解為氧化鋁和水。一、鋁的重要化合物第27頁,共64頁，2024年2月25日，星期天1.氧化物鐵元素可以形成3種氧化物：氧化亞鐵(FeO)、氧化鐵(Fe2O3)和四氧化三鐵(Fe3O4)。FeO是一種黑色粉末，它不穩(wěn)定，在空氣里受熱，就迅速被氧化成Fe3O4。Fe3O4是一種復(fù)雜的化合物，它是具有磁性的黑色晶體，俗稱磁性氧化鐵。Fe2O3是一種紅棕色粉末，俗稱鐵紅，常用做紅色油漆和涂料。赤鐵礦(主要成分Fe2O3)是煉鐵原料。二、鐵的重要化合物第28頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

鐵的氧化物都不溶于水，也不與水起反應(yīng)。FeO和Fe2O3是堿性氧化物，它們都能與酸起反應(yīng)，分別生成亞鐵鹽和鐵鹽。

二、鐵的重要化合物第29頁,共64頁，2024年2月25日，星期天2.氫氧化物鐵的氫氧化物有氫氧化亞鐵[Fe(OH)2]和氫氧化鐵[Fe(OH)3]兩種，這兩種氫氧化物都可用相應(yīng)的可溶性鐵鹽和堿溶液起反應(yīng)制得。Fe(OH)2是白色絮狀沉淀，在空氣中不穩(wěn)定，能氧化成紅褐色的Fe(OH)3。在氧化過程中，顏色由白色變成灰綠色，最終變?yōu)榧t褐色。二、鐵的重要化合物第30頁,共64頁，2024年2月25日，星期天Fe(OH)2和Fe(OH)3都是不溶性堿，它們能與酸反應(yīng)，分別生成亞鐵鹽和鐵鹽。Fe(OH)3受熱不穩(wěn)定，易分解。二、鐵的重要化合物第31頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)重要金屬離子的檢驗一焰色反應(yīng)二Fe3+的檢驗第32頁,共64頁，2024年2月25日，星期天一、焰色反應(yīng)很多金屬及其化合物在無色火焰上灼燒時會產(chǎn)生特殊的顏色，這種現(xiàn)象稱為焰色反應(yīng)。表7-2是堿金屬及其鹽的焰色反應(yīng)現(xiàn)象。第33頁,共64頁，2024年2月25日，星期天一、焰色反應(yīng)

煙花制造的原理就是將不同金屬的硝酸鹽混入火藥中，爆轟過程中發(fā)生焰色反應(yīng)，就可以看到了繽紛的色彩。利用焰色反應(yīng)產(chǎn)生的特殊顏色，除了可以制造焰火以外，還可以檢驗金屬或金屬離子的存在。第34頁,共64頁，2024年2月25日，星期天二、Fe3+的檢驗1.Fe3+與KSCN溶液反應(yīng)在兩支試管中分別注入2mLFeCl3溶液和FeCl2溶液，再分別滴入幾滴硫氰化鉀(KSCN)溶液?？梢钥吹?，F(xiàn)e3+遇到KSCN溶液變成紅色，利用這一反應(yīng)可以檢驗Fe3+的存在。第35頁,共64頁，2024年2月25日，星期天二、Fe3+的檢驗2.Fe3+與NaOH溶液反應(yīng)在兩支試管中分別注入2mLFeCl3溶液和FeCl2溶液，再分別注入2mLNaOH溶液，可以看到，F(xiàn)e3+與NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生紅褐色沉淀，F(xiàn)e2+與NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀，利用這一反應(yīng)也可以檢驗Fe3+的存在。第36頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)重要的鹽三漂白粉一碳酸鹽和碳酸氫鈉二鐵鹽和亞鐵鹽四銨鹽第37頁,共64頁，2024年2月25日，星期天碳酸鈉(Na2CO3)俗名純堿或蘇打，是白色粉末。含結(jié)晶水的碳酸鈉(Na2CO3·10H2O)為白色晶體，在空氣中很容易風(fēng)化而變成白色粉末。碳酸氫鈉（NaHCO3）俗稱小蘇打，是細(xì)小的白色晶體。一、碳酸鹽和碳酸氫鈉第38頁,共64頁，2024年2月25日，星期天Na2CO3比NaHCO3更易溶于水，它們的水溶液都因水解而呈堿性。Na2CO3和NaHCO3都能與HCl溶液反應(yīng)放出CO2。NaHCO3與HCl溶液的反應(yīng)比Na2CO3與HCl溶液的反應(yīng)要劇烈。一、碳酸鹽和碳酸氫鈉第39頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

Na2CO3很穩(wěn)定，而NaHCO3不穩(wěn)定，受熱易分解。利用這個反應(yīng)可區(qū)別Na2CO3和NaHCO3。一、碳酸鹽和碳酸氫鈉第40頁,共64頁，2024年2月25日，星期天1.硫酸亞鐵硫酸亞鐵晶體(FeSO4·7H2O)含有7分子結(jié)晶水，是淡綠色晶體，又稱綠礬，易溶于水。綠礬在潮濕的空氣中能逐漸被氧化而變成黃棕色的堿式硫酸鐵，因此綠礬須保存在密閉容器內(nèi)。二、鐵鹽和亞鐵鹽第41頁,共64頁，2024年2月25日，星期天綠礬在農(nóng)業(yè)上用做殺菌劑，它也是一種微量元素肥料，可防治小麥黑穗病和條紋病等，植物缺鐵時葉子發(fā)黃。在醫(yī)藥上可作內(nèi)服藥用于治療缺鐵性貧血，工業(yè)上用于制造藍(lán)黑墨水和媒染劑，也可用于木材的防腐。二、鐵鹽和亞鐵鹽第42頁,共64頁，2024年2月25日，星期天2.氯化鐵氯化鐵(FeCl3)是棕黃色固體，吸濕性很強(qiáng)，易溶于水。在水溶液中易水解而生成紅褐色沉淀。氯化鐵在醫(yī)藥上用做止血劑。二、鐵鹽和亞鐵鹽第43頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

+2價鐵的化合物，在較強(qiáng)氧化劑的作用下，會氧化成+3價鐵的化合物。例如，氯化亞鐵溶液遇到氯水時生成氯化鐵：

+3價鐵的化合物，在還原劑的作用下，會被還原成+2價鐵的化合物。例如，氯化鐵溶液中加入鐵粉時，生成氯化亞鐵：二、鐵鹽和亞鐵鹽第44頁,共64頁，2024年2月25日，星期天漂白粉是一種常見的白色粉狀的消毒劑、殺菌劑，廣泛用于殺菌、消毒、食品防腐保鮮以及各種紡織品印染漂白等。漂白粉是混合物，它的有效成分是次氯酸鈣Ca(ClO)2。漂白粉往往含有Ca(OH)2，CaCl2，Ca(ClO2)2和Cl2等雜質(zhì)。三、漂白粉第45頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

次氯酸鈣與稀酸或空氣里的二氧化碳和水蒸氣反應(yīng)生成具有強(qiáng)氧化性的次氯酸，起到漂白和殺菌作用。三、漂白粉第46頁,共64頁，2024年2月25日，星期天工業(yè)上使用漂白粉時要加入少量弱酸，如醋酸等，或加入少量的稀鹽酸。家庭使用漂白粉不必加酸，因為空氣里的二氧化碳溶在水里也起弱酸的作用。漂白粉應(yīng)儲存于陰涼、通風(fēng)的庫房。遠(yuǎn)離火種、熱源。庫溫不超過30℃，相對濕度不超過80%。包裝要求密封,不可與空氣接觸。三、漂白粉第47頁,共64頁，2024年2月25日，星期天氨與酸反應(yīng)的生成物都是由銨離子和酸根離子構(gòu)成的離子化合物，這類化合物稱為銨鹽。常見的銨鹽有氯化銨(NH4Cl)，硫酸銨［(NH4)2SO4］，硫酸氫銨(NH4HSO4)，硝酸銨(NH4NO3),碳酸銨((NH4)2CO3),碳酸氫銨(NH4HCO3),氟化銨(NH4F),碘化銨(NH4I),溴化銨(NH4Br)等。銨鹽是離子型化合物，都是白色晶體，易溶于水，溶水時吸熱。四、銨鹽第48頁,共64頁，2024年2月25日，星期天1.銨鹽的不穩(wěn)定性(1)揮發(fā)性酸形成的銨鹽分解后生成氨氣和相應(yīng)的酸；(2)不穩(wěn)定的酸形成的銨鹽分解后生成氨氣與酸的分解產(chǎn)物；四、銨鹽第49頁,共64頁，2024年2月25日，星期天(3)氧化性的酸形成的銨鹽分解后生成物有多種情況，要依據(jù)反應(yīng)的條件不同而變化；(4)穩(wěn)定的酸形成的銨鹽一般不易分解；四、銨鹽第50頁,共64頁，2024年2月25日，星期天2.銨鹽與堿反應(yīng)(1)兩種溶液反應(yīng)生成NH3·H2O；(2)兩種溶液在加熱條件下反應(yīng)生成NH3。四、銨鹽第51頁,共64頁，2024年2月25日，星期天重金屬一般以天然濃度廣泛存在于自然界中，但由于人類對重金屬的開采、冶煉、加工及商業(yè)制造活動日益增多，造成不少重金屬如鉛、汞、鎘、鈷等進(jìn)入大氣、水、土壤中，引起嚴(yán)重的環(huán)境污染。第五節(jié)重金屬污染及防治第52頁,共64頁，2024年2月25日，星期天重金屬污染指由重金屬或其化合物造成的環(huán)境污染，主要由采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用重金屬制品等人為因素所致，其危害程度取決于重金屬在環(huán)境、食品和生物體中存在的濃度和化學(xué)形態(tài)。重金屬污染主要表現(xiàn)在水污染中，還有一部分是在大氣和固體廢物中。第五節(jié)重金屬污染及防治第53頁,共64頁，2024年2月25日，星期天第六節(jié)用途廣泛的金屬材料三銅合金一鋼鐵二鋁合金四鋅合金第54頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

合金是由兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬經(jīng)一定方法所合成的具有金屬特性的物質(zhì)，一般通過熔合成均勻液體和凝固而得。

鋼鐵是鐵與C，Si，Mn，P，S以及少量的其他元素所組成的合金。其中除Fe外，C的含量對鋼鐵的機(jī)械性能起著主要作用，故統(tǒng)稱為鐵碳合金。一、鋼鐵第55頁,共64頁，2024年2月25日，星期天按含碳量不同，鐵碳合金分為鋼和生鐵兩大類，其中，鋼是含碳量為0.03%～2%的鐵碳合金。

碳鋼是最常用的普通鋼，按含碳量不同，碳鋼又分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。

合金鋼又叫特種鋼，是在碳鋼的基礎(chǔ)上加入一種或多種合金元素，使鋼的組織結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化，從而具有一些特殊性能，如高硬度、高耐磨性、高韌性、耐腐蝕性等。經(jīng)常加入鋼中的合金元素有Si，W，Mn，Cr，Ni，Mo，V，Ti等。一、鋼鐵第56頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

含碳量為2%～4.3%的鐵碳合金稱為生鐵。生鐵硬而脆，但耐壓耐磨。根據(jù)生鐵中碳存在的形態(tài)不同又可分為白口鐵、灰口鐵和球墨鑄鐵。一、鋼鐵第57頁,共64頁，2024年2月25日，星期天

白口鐵中碳以Fe3C形態(tài)分布，斷口呈銀白色，質(zhì)硬而脆，不能進(jìn)行機(jī)械加工，是煉鋼的原料，故又稱煉鋼生鐵。碳以片狀石墨形態(tài)分布的稱為灰口鐵，斷口呈銀灰色，易切削，易鑄，耐磨。若碳以球狀石墨分布則稱為球墨鑄鐵，其機(jī)械性能、加工性能接近于鋼。一、鋼鐵第58頁,共64頁，2024年2月25日，星期天純鋁的強(qiáng)度低，只有通過合金化才能得到可作結(jié)構(gòu)材料使用的各