专题五金属元素及其化合物学习思路及方法：1、共需五种金属元素：NaMgAlFeCu2、掌握“单质→氧化物→碱→盐”转变的这一主轴3、每种物质研究的思维主轴“存在哪里（或如何制备）→性质如何→用途如何”一、金属单质的化学性质（一）金属单质的化学性质默写出金属活动顺序表： KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu1、与氧气等非金属单质的反应：(1)、金属钠单质A、如何取用金属钠？余下的钠能否放回原瓶？观察钠的颜色光泽银白色、硬度小、熔点低。不久，可以看到钠表面变暗，因为钠易与空气中的氧气作用生成白色的固体氧化钠。把小块钠放在石棉网上加热，钠在空气中受热后先熔化成金黄色小球，后剧烈燃烧，产生黄色色的火焰，生成淡黄色色固体过氧化钠。B、常温下，金属钠能与空气中发生反应，因此要把钠保存在煤油或石蜡中，试写出钠与氧气在不同条件下反应的化学方程式：常温：4Na＋O2===2Na2O(白色固体)加热：2Na＋O2Na2O2(淡黄色固体)(2)、金属镁、铝试分别写出镁、铝与氧气反应的化学方程式：2Mg+O2=点燃=2MgO4Al+3O2=点燃=2Al2O3用坩锅钳夹住一小块去除氧化膜的铝箔，在酒精灯上加热至熔化现象如何？铝箔熔化，失去了光泽，但熔化的铝并不滴落，好像有一层膜兜着(3)、金属铁铁在空气中的氧气和水共同作用下，生成红棕色的铁锈氧化铁(化学式)你能从电化学角度说说生锈的过程吗？
铁在纯氧中燃烧，现象是剧烈燃烧，火星四射，生成黑色的固体四氧化三铁。(4)金属铜铜在加热的条件下，与氧气反应生成黑色的氧化铜。铜在潮湿的空气中生成铜绿：化学式2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3；（5）有些金属(如Pt\Au)即使在高温下也不与O2发生反应。(6)与其他非金属单质的反应（尤其是变价金属）思考：a.Fe、Cu与氯气反应的现象如何？反应方程式呢？2Fe+3Cl2=(点燃)=2FeCl3,现象：剧烈燃烧,生成棕褐色的烟Cu+Cl2=(点燃)=CuCl2,现象：剧烈燃烧,生成棕黄色的烟b.铁过量会生成FeCl2吗？c.Fe、Cu与S、I2的产物如何？Fe+I2==FeI2Fe+S==FeS2Cu+I2 ==2CuI2Cu+S==Cu2S 2、与水反应：(1)能与冷水反应的金属有：K\Ca\Na.钠与水反应的现象有“浮熔游响小红”，各证明了什么性质？反应的方程式2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。思考：钾与水反应与钠与水反应要注意安全，操作应注意什么？(2)、镁、铝在常温下不与冷水反应，但分别能与热水、沸水反应。(3)、铁能在高温下与水蒸汽反应，写出化学反应方程式：3Fe+4H₂O=(高温)Fe₃O₄+4H₂。(4)、由上可知：金属越活泼，与水反应越容易。
3、与酸反应：①排在H前的金属能与酸反应放出氢气：写出MgFe与盐酸和稀硫酸反应的反应方程式：Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑Mg+H₂SO₄=MgSO₄ +H₂↑Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑Fe+H₂SO₄=FeSO₄ +H₂↑②Al\Fe与浓硫酸、浓硝酸：常温下钝化③Mg\Zn与浓硫酸反应、铜与浓硫酸反应有何不同？（提示随着反应的进行，硫酸浓度不断降低）试写出对应的反应方程式：浓硫酸Zn+2H2SO4=加热=ZnSO4+SO2+2H2O随着浓H2SO4的浓度降低成为稀硫酸 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2.Cu+2H2SO4=加热=CuSO4+2H2O+SO2↑变稀后反应停止④Cu\Ag与浓、稀硝酸反应：Cu+4HNO3浓=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3Cu+8HNO3稀=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O2Ag+4HNO3(浓)=2AgNO3+2NO2↑+2H2O3Ag+4HNO3(稀)=3AgNO3+NO↑+2H2O4、与盐溶液的反应：(1)、将铁投入到硫酸铜溶液中方程式为：Fe+CuSO4==FeSO4+Cu(2)、将金属钠投入到硫酸铜溶液中现象为：金属钠在投入硫酸铜溶液中先水反应现象和钠与水反应时现象一样,钠熔化燃烧,游动,生成气体，而后与硫酸铜反应有蓝色絮状沉淀生成.，化学方程式为：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO45、金属单质的特性(1)、a.镁带能在CO2中燃烧：2Mg+CO2=2MgO+C；b.镁能与N2反应：3Mg+N2=Mg3N2思考：金属着火了，该怎样办？(2)、铝能与氢氧化钠溶液反应，写出化学反应方程式：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑离子反应方程式：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑(3)铝热反应：例如：2Al+Fe2O3高温=Al2O3+2Fe（二）金属的冶炼：1、利用金属活动顺序表来说说：金属的冶炼方法有三种：①电解法；②
热还原法；③热分解法。2、电解法冶炼的金属有： KCaNaMgAl(填元素符号)；一般电解熔融的氯物。但铝不能电解AlCl 3,而应电解Al2O3(填化学式)原因是什么？写出制取钠及铝的方程式：Na：电解熔融的NaCl：2NaCl=2Na+Cl₂↑Mg：电解熔融的MgCl₂：MgCl₂=Mg+Cl₂↑Al：电解Al₂O₃：2Al₂O₃=冰晶石=4Al+3O₂↑3、采用热还原法冶炼的金属有：ZnFeSnPbCu；写出炼铁的化学方程式：Fe₂O₃+3CO=2Fe+3CO₂4、采用热分解法冶炼的金属有：HgAg；有的金属在自然界中以单质形式存在。如：PtAu5、某铝矿中含有SiO2、Fe 2O3、Al2O3怎样提纯得到Al2O3，进而电解得到铝？从铝土矿中提取氧化铝的方法（1）酸溶法（2）碱溶法
海水提镁的方法6、铝热反应中，镁带的作用是：引燃剂；KClO3的作用是：助燃剂；化学方程式为：2Al+Fe2O3高温=Al2O3+2Fe；7、废旧金属应如何处理？例题：下列说法不正确的是()A.以海水为原料，经一系列过程制得氧化镁固体，还原氧化镁得单质镁B.镁在二氧化碳气体中能燃烧，推测金属镁着火时不能用干粉灭火器灭火C.纳米铁粉可以高效地去除污水中的、、等重金属离子D.在干燥的氯化氢气流中加热氯化铝结晶水合物可制备无水答案：A解析：金属镁不能由氧化镁通过还原得到，可通过电解法制备，A错误；镁在中燃烧得到C和MgO，所以镁着火时不能用干粉灭火器灭火，B正确；铁的金属性比Pb、Cu、Hg等强，加入铁单质能将这些重金属离子转变为金属单质而除去，C正确；在干燥的氯化氢气流中加热氯化铝结晶水合物可以抑制氯化铝水解，D正确。
二、金属氧化物和氢氧化物（一）、金属氧化物：KCaNaMgAlZnFeSnPbHCuHgAgPtAu思考：到目前为止，我们已知道哪些金属氧化物？颜色如何？K2OCaONa2ONa2O2MgOAl2O3FeOFe3O4Fe2O3CuO颜色：【思考】金属氧化物的分类：①碱性氧化物：与酸反应生成盐与水的氧化物叫碱性氧化物。金属氧化物不一定是碱性氧化物。②酸性氧化物：③两性氧化物：④其它氧化物：1)、举例学过的碱性氧化物______________________________________2)、过氧化钠是不是碱性氧化物？为什么？写出化学反应方程式。1、钠的氧化物氧化钠(Na2O)过氧化钠(Na2O2)颜色状态白色固体淡黄色固体电子式Na＋[]2－Na＋Na＋[]2－Na＋阴、阳离子个数比1∶21∶2是否为碱性氧化物是不是与H2O反应Na2O＋H2O===2NaOH2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑与CO2反应Na2O＋CO2===Na2CO32Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2与盐酸反应Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋O2↑＋2H2O用途用于制备烧碱漂白剂、消毒剂、供氧剂转化关系Na2ONa2O2重点剖析：1、Na2O2的强氧化性与还原性
强氧化性的表现（1）与SO2反应：Na2O2+SO2=Na2SO4（2）与氢硫酸反应：Na2O2+H2S=2NaOH+S，溶液变浑浊（3）与酚酞溶液：溶液先变红后褪色，同时产生无色气泡2、Na2O2与的H2O、CO2反应规律电子转移关系当Na2O2分别与H2O、CO2反应时，物质的量关系为2Na2O2~O2~2e-，n(e-)=n(Na2O2)=2n(O2)气体体积变化关系若二氧化碳、水蒸气（或二者的混合气体）通过足量Na2O2，则气体体积的减小量是原气体体积(V)的1/2，且等于生成氧气的体积，ΔV=V(O2)=1/2V2、镁、铝及其氧化物物质氧化镁氧化铝物理性质白色固体，难溶，熔点高白色固体，难溶，熔点高化学性质综述碱性氧化物两性氧化物与强酸MgO+2H+=Mg2++H2OAl2O3+6H+=2Al3++3H2O与强碱不反应Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O重要用途制耐火、耐高温器材制耐火、耐高温器材，炼铝和人造宝石的原料注意：（1）镁、铝都是较活泼的金属，也都具有抗腐蚀的性能，原因是其在常温下能与氧气反应生成一层致密的氧化物薄膜而防止内部金属继续被氧化。（2）铝与氧化镁不发生铝热反应；Mg能与二氧化碳反应，因此Mg着火不能用CO2灭火。3、铁的氧化物化学式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溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的价态＋2价＋3价＋2价，＋3价与H＋反应的离子方程式FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O共性高温时，都能被C、CO、H2、Al等还原剂还原，生成单质铁例题：1、下列关于钠及其化合物的叙述正确的是( )①Na2O与Na2O2都能和水反应生成碱，它们都是碱性氧化物②Na2CO3溶液和NaHCO3溶液都能跟CaCl2稀溶液反应得到白色沉淀③钠在常温下不容易被氧化④Na2O2可作供氧剂，而Na2O不能⑤向酚酞溶液中加入Na2O2粉末，溶液先变红后褪色，并有气泡生成⑥钠与浓NH4Cl溶液反应，放出的气体中含有H2和NH3A．①④⑥B．②③④⑤C．②⑤⑥D．④⑤⑥解析：选D Na2O2不是碱性氧化物，故①错误；NaHCO3溶液不与CaCl2稀溶液反应，故②错误；钠在常温下易被氧化成氧化钠，故③错误；Na2O2能和水蒸气或二氧化碳反应放出氧气，可用作供氧剂，而Na2O不能，故④正确；向酚酞溶液中加入Na2O2粉末，生成氢氧化钠和氧气，溶液先变红，由于反应中可能有H2O2生成，且H2O2具有强氧化性，所以溶液会褪色，故⑤正确；钠与浓NH4Cl溶液反应，生成NaCl、H2和NH3，故⑥正确。（二）氢氧化物1、氢氧化钠和氢氧化钾写出过量或少量的CO2(或SO2)通入两溶液的离子方程式：过量:NaOH+CO2=NaHCO3OH-+CO2=HCO3- 少量：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O2OH-+ CO2=CO32-+H2O2、氢氧化钙写出过量或少量的CO2(或SO2)通入两溶液的离子方程式：少量SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O继续SO2即过量时候沉淀消失(与CO2性质相似) SO2+CaSO3+H2O=Ca(HSO3)2或者2SO2+Ca(OH)2=Ca(HSO3)2
3、氢氧化镁与氢氧化铝（1）氢氧化镁可作阻燃剂，镁盐的制造；氢氧化镁受热不稳定，。（2）氢氧化铝可治疗胃酸过多，Al(OH)3胶体可用于净水。（3）氢氧化铝的三种制备方法①可溶性铝盐溶液与过量氨水反应②可溶性偏铝酸盐溶液与过量CO2反应③相互促进水解法：3、铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态白色固体红褐色固体溶解性难溶于水难溶于水与盐酸反应Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O受热分解—2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O制法可溶性亚铁盐与碱反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓可溶性铁盐与碱反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓二者的关系空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3（2）Fe(OH)2的制备方法方法一：有机覆盖层法——将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到亚铁盐溶液液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油（不能用CCl4）,以防空气与生成的Fe(OH)2接触发生反应。方法二：还原性气体保护法——用氢气将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀。
方法三：电解法——用铁作阳极，电解NaCl（或NaOH）溶液，并在液面上覆盖苯或煤油。例题：下列除去杂质的方法不正确的是( )A．铁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥B．用过量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋C．Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO2后过滤D．MgO中混有少量Al2O3：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得到MgO解析：选B 氨水与Fe3＋和Al3＋均反应生成氢氧化物沉淀，不符合除杂的要求。（三）其他金属化合物1、碳酸钠和碳酸氢钠(1)【实验探究】Na2CO3和NaHCO3在水中的溶解性，溶解能力如何？加酚酞现象如何？(2)【实验探究】利用套管实验如何验证Na2CO3和NaHCO3的热稳定性？结论如何？(3)碳酸钠和碳酸氢钠的比较化学式Na2CO3NaHCO3俗名色、态水中溶解度大小溶解度：>水溶液碱性碱性：>与酸反应快慢、化学方程式和离子方程式比快____________________________________________________________________________________________________与氢氧化钠溶液反应的化学方程式离子方程式________________________________________________________________热稳定性、方程式热稳定性：>注意：碳酸钠晶体的风化碳酸钠粉末遇水生成
(写化学式)；碳酸钠晶体在空气里逐渐失去结晶水变成。2、Na2CO3、NaHCO3的鉴别和除杂方法固体加热法产生使澄清石灰水变浑浊的气体是NaHCO3反应后固体质量减少的为NaHCO3溶液沉淀法加入BaCl2或CaCl2溶液产生沉淀的是Na2CO3气体法逐滴加入稀盐酸立即产生气体的是NaHCO3pH法测等物质的量浓度稀溶液的pH，pH大的是Na2CO3混合物（括号内为杂质）除杂方法Na2CO3固体（NaHCO3）加热至恒重NaHCO3溶液（Na2CO3）通入足量CO2气体Na2CO3溶液（NaHCO3）加入适量NaOH溶液2、铁盐和亚铁盐的一些性质(1)【实验探究】请写出Fe3+离子的检验方法(2)【实验探究】Fe3+离子的的氧化性在FeCl3溶液中加入现象反应的化学方程式铁粉，KSCN溶液再加入氯水，振荡（3）含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe2+、Fe3+的检验3、铝盐(1)、明矾——十二水合硫酸铝钾｛KAl(SO4)2·12H2O｝KAl(SO4)2———明矾在天然水生成
胶体，吸附水中的悬浮物而沉降下来，作净水剂。写出明矾净水的离子反应方程式：；思考：往明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至沉淀的物质的量最大的离子方程式：往明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至沉淀的质量最大的离子方程式：[拓展]如果往Fe2(SO4)3，NH4Al(SO4)2，硫酸组成的混合溶液加入氢氧化钠溶液，随着加入少量的氢氧化钠溶液的量生成沉淀的量的图像如何？（四）几种重要金属元素框图一、钠的框图完成下列有关钠的转化：(说说下面每步如何转化，并写出每步方程式)3Na2ONaHCO3NaClNaNaOHNaClNa2O2Na2CO3二、镁、铜、铁的框图：1、镁盐：(说说下面每步如何转化，并写出每步方程式)MgCl2MgMgOMg(OH)2MgCl2(Mg2+)思考：工业上如何制金属镁？注意事项是什么？2、铜盐(说说下面每步如何转化，并写出每步方程式)
思考：1)Cu与稀硫酸不反应，加入H2O2则能反应；2)Cu2O能溶于酸发生歧化反应？Cu2+能氧化I-，生成白色沉淀？3、Fe与其盐类的相互转化：(说说下面每步如何转化，并写出每步方程式)四、铝盐(说说下面每步如何转化，并写出每步方程式)Al3+1、AlAl2O3Al(OH)3AlO2-
例题：某无色稀溶液X中，可能含有下表所列离子中的某几种。阴离子CO、SiO、AlO、Cl－阳离子Al3＋、Fe3＋、Mg2＋、NH、Na＋现取该溶液适量，向其中加入某试剂Y，产生沉淀的物质的量(n)与加入试剂Y体积(V)的关系如图所示，下列说法正确的是( )A．若Y是盐酸，则Oa段转化为沉淀的离子(上表中，下同)只有AlOB．若Y是盐酸，则溶液中可能含有的阳离子是Al3＋C．若Y是NaOH溶液，则bc段反应的离子方程式为Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2OD．若Y是NaOH溶液，则X溶液中只存在四种离子，是Al3＋、Fe3＋、NH、Cl－解析：选C 沉淀部分溶解，若Y是盐酸，则Oa段发生的反应为H＋＋AlO＋H2O===Al(OH)3↓，2H＋＋SiO===H2SiO3↓，故转化为沉淀的离子为AlO、SiO，因为溶液中含有AlO，Al3＋与AlO不能共存，故不可能含有Al3＋，A、B两项错误；若Y是NaOH溶液，则b点生成的沉淀中有Mg(OH)2、Al(OH)3，在OH－过量情况下，只有Al(OH)3与其继续反应，方程式为Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，C正确；因X为无色稀溶液，Fe3＋为棕黄色，故不可能含有Fe3＋，D错误。
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