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高一化学必修1复习

第三章金属及其化合物

第一节  金属的化学性质

一、钠及其化合物

（一）钠 Na

1、单质钠的物理性质：钠质软、银白色、熔点低、密度比水的小但比煤油的大。

2、单质钠的化学性质：

① 钠与O₂­反应

常温下：4Na + O₂＝2Na₂O （新切开的钠放在空气中容易变暗）

加热时：2Na + O₂＝＝Na₂O₂ （钠先熔化后燃烧，发出黄色火焰，生成淡黄色固体Na₂O₂。）

钠在空气中的变化过程：Na―→Na₂O―→NaOH―→Na₂CO₃·10H₂O（结晶）―→Na₂CO₃（风化），最终得到是一种白色粉末。一小块钠置露在空气中的现象：银白色的钠很快变暗（生成Na₂O），跟着变成白色固体(NaOH)，然后在固体表面出现小液滴（NaOH易潮解），最终变成白色粉未（最终产物是Na₂CO₃）。

② 钠与H₂O反应

2Na＋2H₂O＝2NaOH＋H₂↑    离子方程式：2Na^＋＋2H₂O＝2Na^＋＋2OH^－＋H₂↑（注意配平）

实验现象：钠浮在水面上，熔成小球，在水面上游动，有哧哧的声音，最后消失，在反应后的溶液中滴加酚酞，溶液变红。“浮——钠密度比水小；游——生成氢气；响——反应剧烈；熔——钠熔点低；红——生成的NaOH遇酚酞变红”。

③ 钠与盐溶液反应

如钠与CuSO₄溶液反应，应该先是钠与H₂O反应生成NaOH与H₂，再和CuSO₄溶液反应，有关化学方程式：2Na＋2H₂O＝2NaOH＋H₂↑     CuSO₄＋2NaOH＝Cu(OH)₂↓＋Na₂SO₄

总的方程式：2Na＋2H₂O＋CuSO₄＝Cu(OH)₂↓＋Na₂SO₄＋H₂↑

实验现象：钠熔成小球，在液面上四处游动，有蓝色沉淀生成，有气泡放出

K、Ca、Na三种单质与盐溶液反应时，先与水反应生成相应的碱，碱再和盐溶液反应

④ 钠与酸反应：2Na＋2HCl＝2NaCl＋H₂↑（反应剧烈）  离子方程式：2Na＋2H^＋＝2Na^＋＋H₂↑

3、钠的存在：以化合态存在。

4、钠的保存：保存在煤油或石蜡中。

5、工业制钠：电解熔融的NaCl：2NaCl(熔融)       2Na + Cl₂↑

6、钠的用途：① 在熔融的条件下钠可以制取一些金属，如钛、锆、铌、钽等；

② 钠钾合金是快中子反应堆的热交换剂；

③ 钠蒸气可作高压钠灯，发出黄光，射程远，透雾能力强。

(二)氧化钠和过氧化钠

1、Na₂O：                                                Na₂O + H₂O == 2NaOH,

Na₂O + CO₂ == Na₂CO₃,

Na₂O + 2HCl == 2NaCl + H₂O .

另外：加热时，2Na₂O + O₂ == 2Na₂O₂

2、Na₂O₂：淡黄色固体是复杂氧化物，易与水和二氧化碳反应。

2Na₂O₂ + 2H₂O == 4NaOH + O₂ ；2Na₂O₂ + 2CO₂ == 2Na₂CO₃ + O₂ （作供氧剂）。

因此Na₂O₂常做生氧剂，同时，Na₂O₂还具有强氧化性，有漂白作用。如实验：Na₂O₂和水反应后的溶液中滴加酚酞，变红后又褪色。

（三）钠盐：Na₂CO₃与NaHCO₃的性质比较

★注意几个实验的问题：

1、向饱和的Na₂CO₃溶液中通足量的CO₂有晶体NaHCO₃析出。

2、Na₂CO₃溶液与稀HCl的反应①:向Na₂CO₃溶液中滴加稀HCl，先无气体，后有气体，如果n(HCl)小于n(Na₂CO₃)时反应无气体放出。发生的反应：先Na₂CO₃ + HCl == NaCl + NaHCO₃,

后NaHCO₃ + HCl == NaCl + H₂O +CO₂ ↑

② 向稀HCl中滴加Na₂CO₃溶液，先有气体，反应是：Na₂CO₃ + 2HCl == 2NaCl + H₂O + CO₂↑

如果用2mol的Na₂CO₃和2.4mol的稀HCl反应，采用①方法放出CO₂是0.4mol；采用方法放出CO₂为1.2mol。希望同学们在解题时要留意。

3、Na₂CO₃溶液和NaHCO₃溶液的鉴别：取两种试液少量，分别滴加CaCl₂或BaCl₂溶液，有白色沉

淀的原取溶液为Na₂CO₃，另一无明显现象的原取溶液为NaHCO₃

4、侯氏制碱法

反应式：NaCl + NH₃ + CO₂ + H₂O == NaHCO₃ + NH₄Cl.

注意：在生产中应先在饱和的NaCl溶液中先通入NH₃，后通入CO₂，NaHCO₃晶体析出过滤，在滤液中加入NaCl细末和通NH₃析出NH₄Cl晶体为副产品。NH₄Cl晶体析出后的母液进行循环试用，提高原料的利用率。

（四）氢氧化钠NaOH：俗称烧碱、火碱、苛性钠，易潮解，有强腐蚀性，具有碱的通性。

二、铝及其化合物

（一）铝的性质

1、物理性质：银白色金属，质较软，但比镁要硬，熔点比镁高。有良好的导电、导热性和延展性。

2、化学性质：铝是较活泼的金属。

① 通常与氧气易反应，生成致密的氧化物起保护作用。4Al + 3O₂ == 2Al₂O₃。同时也容易与Cl₂、S等非金属单质反应。

② 与酸反应：强氧化性酸，如浓硫酸和浓硝酸在常温下，使铝发生钝化现象；加热时，能反应，但无氢气放出；非强氧化性酸反应时放出氢气。（ 2Al＋6H^＋＝2Al^3＋＋3H₂↑ ）

③ 与强碱溶液反应：2Al + 2NaOH + 2H₂O == 2NaAlO₂ + 3H₂↑（ 2Al＋2OH^－＋2H₂O＝2AlO₂^－＋3H₂↑ ）

④ 与某些盐溶液反应：如能置换出CuSO₄、AgNO₃等溶液中的金属。

⑤ 铝热反应：铝与某些金属氧化物的反应（如V、Cr、Mn、Fe的氧化物）叫做铝热反应

2Al + Fe₂O₃  Al₂O₃ + 2Fe。Al 和 Fe₂O₃的混合物叫做铝热剂。利用铝热反应焊接钢轨。

（二）氧化铝（Al₂O₃）

白色固体，熔点高（2054℃），沸点2980℃，常作为耐火材料；是两性氧化物。我们常见到的宝石的主要成分是氧化铝。有各种不同颜色的原因是在宝石中含有一些金属氧化物的表现。如红宝石因含有少量的铬元素而显红色，蓝宝石因含有少量的铁和钛元素而显蓝色。工业生产中的矿石刚玉主要成分是α－氧化铝，硬度仅次于金刚石，用途广泛。

两性氧化物：既能与强酸反应又能与强碱反应生成盐和水的氧化物。

Al₂O₃ + 6HCl == 2AlCl₃ + 3H₂O ,Al₂O₃ + 2NaOH == 2NaAlO₂ + H₂O 。

Al₂O₃是工业冶炼铝的原料，由于氧化铝的熔点高，电解时，难熔化，因此铝的冶炼直到1886年美国科学家霍尔发现在氧化铝中加入冰晶石(Na₃AlF₆)，使氧化铝的熔点降至1000度左右，铝的冶炼才快速发展起来，铝及其合金才被广泛的应用。2Al₂O₃      4Al + 3O₂↑。

（三）氢氧化铝（Al(OH)₃）

白色难溶于水的胶状沉淀，是两性氢氧化物。加热易分解。

两性氢氧化物：既能与强酸又能与强碱反应生成盐和水的氢氧化物。

Al(OH)₃ + 3HCl == AlCl₃ + 3H₂O,  Al(OH)₃ + NaOH == NaAlO₂ + 2H₂O．

2Al(OH)₃      Al₂O₃ +3 H₂O

（四）铝的冶炼

铝是地壳中含量最多的金属元素，自然界中主要是以氧化铝的形式存在。工业生产的流程：铝土矿（主要成分是氧化铝）→用氢氧化钠溶解过滤→向滤液中通入二氧化碳酸化，过滤→氢氧化铝→氧化铝→铝。

主要反应：Al₂O₃ + 2NaOH == 2NaAlO₂ + H₂O ，CO₂ + 3H₂O + 2NaAlO₂ == 2Al(OH)₃↓+ Na₂CO₃ ，2Al(OH)₃  Al₂O₃ +3 H₂O ,2Al₂O₃  4Al + 3O₂↑。

（五）铝的用途：铝有良好的导电、导热性和延展性，主要用于导线、炊具等，铝的最大用途是制合金，铝合金强度高，密度小，易成型，有较好的耐腐蚀性。迅速风靡建筑业。也是飞机制造业的主要原料。

（六）明矾的净水：化学式：KAl(SO₄)₂·12H₂O，它在水中能电离：KAl(SO₄)₂ == K⁺ + Al³⁺ + 2SO₄^2-。铝离子与水反应，生成氢氧化铝胶体，具有很强的吸附能力，吸附水中的悬浮物，使之沉降已达净水目的。Al³⁺ + 3H₂O == Al(OH)₃ (胶体)+ 3H⁺ 。

知识整理：

①（Al(OH)₃）的制备：在氯化铝溶液中加足量氨水。AlCl₃ + 3NH₃·H₂O == Al(OH)₃↓+ 3NH₄Cl 。

② 实验：A、向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液，现象是先有沉淀，后溶解。

反应式：先Al³⁺ + 3OH^- == Al(OH)₃↓, 后Al³⁺ + 4OH^- == AlO₂^- + 2H₂O。

B、向氢氧化钠溶液中滴加氯化铝溶液，现象是开始无沉淀，后来有沉淀，且不溶解。

反应式：先Al³⁺ + 4OH^- == AlO₂^- + 2H₂O，后Al³⁺ + 3AlO₂^- + 6H₂O == 4Al(OH)₃↓。

③ 实验：向偏铝酸钠溶液中通二氧化碳，有沉淀出现。CO₂ + 3H₂O + 2NaAlO₂ == 2Al(OH)₃↓+ Na₂CO₃。

④ 将氯化铝溶液和偏铝酸钠溶液混和有沉淀出现。 Al³⁺ + 3AlO₂^- + 6H₂O == 4Al(OH)₃↓。

⑤ 实验：A、向偏铝酸钠溶液中滴加稀盐酸，先有沉定，后溶解。

反应的离子方程式：AlO₂^- + H⁺ + H₂O == Al(OH)₃ ,Al(OH)₃ + 3H⁺ == Al³⁺ + 2H₂O 。

B、向稀盐酸中滴加偏铝酸钠溶液，先无沉淀，后有沉淀且不溶解。

反应的离子方程式：AlO₂^- + 4H⁺ == Al³⁺ + 2H₂O ,3AlO₂^- + Al³⁺ + 6H₂O == 4Al(OH)₃↓。

⑥ 铝三角：

三、铁及其化合物

（一）铁 Fe

1、单质铁的物理性质：铁片是银白色的，铁粉呈黑色，纯铁不易生锈，但生铁（含碳杂质的铁）在潮

湿的空气中易生锈。（原因：形成了铁碳原电池。铁锈的主要成分是Fe₂O₃）。

2、单质铁的化学性质：

① 与非金属单质反应：3Fe＋2O₂      Fe₃O₄（现象：剧烈燃烧，火星四射，生成黑色的固体）

2Fe + 3Cl₂      2FeCl₃,

 Fe + S      FeS。

② 与非氧化性酸反应：Fe＋2HCl＝FeCl₂＋H₂↑   （ Fe＋2H^＋＝Fe^2＋＋H₂↑ ）

常温下铝、铁遇浓硫酸或浓硝酸钝化。加热能反应但无氢气放出。

③ 与盐溶液反应：Fe＋CuSO₄＝FeSO₄＋Cu （ Fe＋Cu^2＋＝Fe^2＋＋Cu ）；Fe +2 FeCl₃ == 3FeCl₂

④ 与水蒸气反应：3Fe + 4H₂O(g)  Fe₃O₄ + 4H₂↑

（二）铁的氢氧化物

（三）Fe²⁺、Fe³⁺的检验

（四）铁三角

Fe与弱氧化剂反应，如H⁺、Cu²⁺ 、I₂ 、S等；

用还原剂如H₂ 、CO等还原FeO或用Mg、Zn、Al等还原Fe²⁺盐溶液。                                                            

铁与强氧化剂反应如Cl₂、Br₂、浓H₂SO₄ 、浓HNO₃等。             

用还原剂如H₂ 、CO等还原Fe₂O₃或用足量Mg、Zn、Al等还原                                                              

Fe²⁺遇强氧化剂的反应如Cl₂、Br₂、O₂、浓H₂SO₄、浓HNO₃、                 

H₂O₂、Na₂O₂、HClO等。                                                             

Fe³⁺遇某些还原剂的反应如Fe、Cu、SO₂、I^-、H₂S等以及少量的Zn、Mg、Al等。     

请同学们书写相应的化学或离子方程式

（五）铁的冶炼

原料：铁矿石（提供铁元素）、焦炭（提供热量和还原剂）、空气（提供氧气）、石灰石（除去铁矿石中的二氧化硅杂质）。

设备：高炉。

主要反应：C + O₂       CO₂ ,，C + CO₂        2CO （这两个反应是制造还原剂并提供热量），

3CO + Fe₂O₃       2Fe ＋ 3CO₂ ，CaCO₃      CaO + CO₂↑ ，CaO + SiO₂       CaSiO₃.

（六）焰色反应

1、定义：金属或它们的化合物在灼烧时使火焰呈现特殊颜色的性质。

2、操作步骤：铂丝（或铁丝）用盐酸浸洗后灼烧至无色，沾取试样（单质、化合物、气、液、固均可）在火焰上灼烧，观察颜色。

1. 重要元素的焰色：钠元素黄色、 钾元素紫色（透过蓝色的钴玻璃观察，以排除钠的焰色的干扰）

焰色反应属物理变化。与元素存在状态（单质、化合物）、物质的聚集状态（气、液、固）等无关，只有少数金属元素有焰色反应。

（七）合金

1、合金的概念：由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。

2、合金的特性：合金与各成分金属相比，具有许多优良的物理、化学或机械的性能。

① 合金的硬度一般比它的各成分金属的大     

② 合金的熔点一般比它的各成分金属的低

[练习]

1、 现有几种物质①Al ②Al₂O₃ ③Al(OH)₃ ④NaHCO₃ ⑤NH₄HCO₃，其中既能跟盐酸反应，又能跟NaOH反应，而且均有气体放出的是（    ）

A、①②③       B、①④⑤       C、①⑤       D、④⑤

2、下面有关Na₂CO₃ 与NaHCO₃的叙述错误的是（    ）

A、Na₂CO₃遇少量酸可转化为NaHCO₃           

B、在水中的溶解度Na₂CO₃比NaHCO₃大

C、与同浓度的硫酸反应时，Na₂CO₃比NaHCO₃剧烈  

D、NaHCO₃能与NaOH反应，而Na₂CO₃不能

3、为了检验某FeCl₂溶液是否变质，可向溶液中加入（    ）

A、NaOH溶液       B、铁片     C、KSCN溶液        D、石蕊溶液

4、下列关于铝的叙述中正确的是（    ）

A、铝的化学性质很活泼，在空气中极易锈蚀

B、铝对稀硫酸有耐腐蚀性质

C、铝在高温下还原性很强，可以用铝冶炼高熔点金属

D、铝的导电性比铜、银更强，所以常用以制造电线、电缆

5、下列反应，其产物的颜色按红色、红褐色、淡黄色、蓝色顺序排列的是（     ）

①金属钠在纯氧中燃烧；    ②FeSO₄溶液滴入NaOH溶液并在空气中放置一段时间 ；

③FeCl₃溶液滴入KSCN溶液；   ④无水硫酸铜放入医用酒精中。

A、②③①④     B、③②①④     C、③①②④     D、①②③④

6、下列物质中，可用于治疗胃酸过多的是（    ）

A、碳酸钠     B、氢氧化铝    C、氧化钙        D、碳酸钙   

7、将适量的铁粉加入FeCl₃溶液中，完全反应后，溶液中的Fe^3＋和Fe^2＋的物质的量浓度相等，则已反应的Fe^3＋和未反应的Fe^3＋的物质的量之比（    ）

A、3︰2         B、1︰2         C、2︰1          D、2︰3

8、往浅绿色的Fe(NO₃)₂溶液中逐滴加入稀盐酸，溶液的颜色变化应该是（    ）

A、颜色变浅      B、逐渐加深       C、没有改变       D、变棕黄色

9、在允许加热的条件下，只用一种试剂就可以鉴别硫酸铵、氯化钾、氯化镁、硫酸铝和硫酸铁溶液，这种试剂是（    ）

A、NaOH      B、NH₃·H₂O     C、AgNO₃      D、BaCl₂

10、把少量CO₂分别通入到浓度相同的①Ba(NO₃)₂溶液；②Ba(OH)₂溶液；③溶有氨的BaCl₂溶液中。

预计能观察到白色沉淀的溶液是（    ）

A、②和③      B、只有②       C、①和②       D、只有③

11、欲除去小苏打溶液中少量的Na₂CO₃杂质，最易选用加入的物质是（    ）

A、干冰        B、盐酸         C、碳酸氢钙        D、氢氧化钙

12、a、b、c、d、e分别是Cu、Ag、Fe、Al、Mg五种金属中的一种，已知：

① a、e均能与稀硫酸反应放出气体；② b与d的硝酸盐溶液反应能置换出单质d；

③ c与强碱溶液反应能放出气体；④ e的离子在溶液中有两种化合价

由此判断a、b、c、d、e分别是（    ）

A、 Fe、Cu、Al、Ag、Mg           B、Al、Cu、Mg、Ag、Fe

C、 Mg、Cu、Al、Ag、Fe           D、Mg、Ag、Al、Cu、Fe