第三章 金属及其化合物
第一节 金属的化学性质
铁
金
一、金属的通性
含量特征
除金、铂等少数极不活泼金属外，大多数金属元素在自然界中以化合态存在；
化合态：元素以化合物的形式存在
游离态：元素以单质的形态存在
地壳中含量最多的金属元素是铝，其次铁、钙、钠。
地球上的金属以单质（如 Ag、Pt、Au)形式存在的是极少数
银白色 Ag
金黄色 Au
常见的矿石
赤铁矿(Fe2O3)
黄铁矿(FeS2)
菱铁矿(FeCO3)
铝土矿(Al2O3)
绝大多数金属是
以化合态存在于自然界
金属的一些物理性质
物理通性
2.金属的颜色、光泽
3.良好的导电、导热性
绝大多数金属都是银白色，具有金属光泽，少数金属是特殊颜色如铜是紫红色，金是金黄色。
4.延展性
延性：拉成细丝的性质。
展性：压成薄片的性质。
1.金属在常温下的状态
除汞是液体外，其他在常温下是固体；
一、金属的通性
小 结
思考与交流
1.以Fe为例，说明金属能发生哪些化学反应？
（1）与氧气反应
（2）与酸反应
（3）与某些盐溶液反应
Fe + ２HCl == FeCl２+H2↑
Fe +CuCl2 == FeCl2+ Cu
2.分析下列图片，写出反应的化学方程式。
若是离子反应的，写出离子方程式．
3.依据 Na、Mg、Al的原子结构示意图，分析它们的原子结构有什么特点，与金属的化学性质有什么联系？
金属最外层上的电子一般少于4个,反应中容易失去电子,表现出较强的还原性。(做还原剂）
化学通性
M - ne- = Mn+
金属单质易失电子，表现还原性
1.易与氧气反应，得到氧化物
2.活动性排在氢前的金属元素与酸反应得到盐和氢气
3.与盐反应，置换出活动性较弱的金属单质
一、金属的通性
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
二、金属与非金属反应
1. 钠与氧气反应
（1）钠与氧气在常温下的反应
切开后的切口处露出银白色金属光泽。切口在空气中露置一会儿，会逐渐变暗。
钠的化学性质活泼,极易与空气中的氧发生反应
4Na+O2=2Na2O
注意：取用一小块钠后剩余的钠必须放回原瓶且应密封保存，同时不与水接触，切记遵守实验室规则！！！
(1)钠先熔化
(2)燃烧，燃烧时火焰呈黄色，
(3)最后留下的固体呈淡黄色。
钠的熔点较低，钠与O2反应，条件不同，现象不同，产物不同
（2）钠在氧气中燃烧
二、金属与非金属反应
实验3-2：把一小块金属钠放在坩埚里，加热，有什么现象？
实验现象：钠受热先熔化成银白色的小球，接着燃烧起来，火焰呈黄色, 最后生成淡黄色固体。
常温下
4Na + O2 == 2Na2O
（白色）
加热下
-1
失去２e-，化合价升高，被氧化
得到2e-，化合价降低，被还原
失去4e-，化合价升高，被氧化
得到4e-，化合价降低，被还原
结论：钠的化学性质很活泼，在常温或加热的条件下都能跟氧气反应。（条件不同，现象不同，产物不同。）
不稳定
稳定
△
钠与氧气反应
2Na +O2 == Na2O2 (淡黄色)

不和煤油反应，密度比煤油大，能隔绝空气和水。
钠的保存
1.钠着火时，应如何灭火？
2.将金属钠(密度为0.97g/cm3)放入煤油(密度为0.8g/cm3)和水的混合物中，你推测可能会观察到什么现象？并解释原因。
思考与交流
用干沙土扑灭
钠放入煤油和水的混合物中，产生的现象：
钠块将沉到煤油和水的界面上，有气泡产生，钠块上浮。当气泡逸出后，钠块又下沉到煤油和水的界面上，又发生反应，重复发生上述现象至钠块消失。
2.铁、镁和铝分别与氧气反应
（1）铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁
二、金属与非金属反应
点燃
（2）镁在氧气中燃烧生成氧化镁
点燃
3Fe + 2O2 == Fe3O4
2Mg + O2 == 2MgO
(3) 铝与氧气的反应
现象：失去光泽，铝箔熔化，熔化的铝并不滴落，好像有一层膜兜着
提示：氧化铝的熔点是2050℃，高于铝的熔点(660 ℃)。
实验1
未打磨的铝箔的加热。
思考：为什么会有上述现象？
除去铝箔表面的保护膜后，再加热至
熔化,熔化的铝仍不滴落
现象：
实验2
打磨过的铝箔的加热呢？
解释：致密、熔点高的氧化铝包在铝的外面，所以熔点低的铝融化后不会滴下来，也不能和氧气接触而燃烧。
思考与交流
如何才能使铝在空气中燃烧？
增加与空气的接触面积
1.金属钠与水的反应。
三、金属与酸和水的反应
钠与水反应的离子方程式:
2Na + 2H2 O= 2Na+ + H2↑+2OH-
钠与水剧烈反应，生成 H2 和NaOH，

表现还原性，Na 是强还原剂；
化学方程式：2Na＋2H2O = 2NaOH＋H2↑
2.预测金属钠与盐酸的反应的现象。
钠与酸反应比与水反应剧烈。由于钠与水反应，实质上是钠跟水电离出的H+反应；而酸中的H+浓度比水中H+浓度大。
思维拓展:
钠与酸反应的离子方程式:
2Na + 2H+ = 2Na+ + H2↑
思维拓展
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2↓+ Na2SO4
蓝色絮状深沉
总反应式：
2Na + 2H2O + CuSO4 = Cu(OH)2↓ + Na2SO4 + H2↑
钠和盐溶液反应
实质：钠先和水反应，生成的氢氧化钠再 与某些盐反应。
例如：钠和CuSO4溶液反应
钠与盐溶液反应，不能置换出盐中的金属。
3.若将金属钠投入到硫酸铜溶液中，能否置换出铜来呢？
思维拓展
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
3NaOH + FeCl3= Fe(OH)3↓+ 3NaCl
红褐色沉淀
总反应式：
6Na + 6H2O + 2FeCl3 = 2Fe(OH)3↓ +6 NaCl + 3H2↑
钠和盐溶液反应
实质：钠先和水反应，生成的氢氧化钠再 与某些盐反应。
例如：钠和FeCl3溶液反应
钠与盐溶液反应，不能置换出盐中的金属。
4.若将金属钠投入到FeCl3溶液中，能否置换出铁来呢？
2.铁粉与水蒸气反应
实验现象
铁与水蒸气反应，铁粉红热，点燃
肥皂泡可听到爆
鸣声
设计原理：当加热试管时，湿棉花中的水受热变为水蒸气，跟试管中的铁粉在加热条件下反应产生氢气，H2沿导管通人到肥皂液中鼓起大量充满H2的气泡，用火柴点燃产生爆鸣声以检验H2
铁粉与水蒸气反应，应从①水蒸气的产生 ②铁粉与水蒸气反应 ③反应产物的检验等环节讨论反应装置的设计
其他方案？
1.下列元素在自然界中能以游离态存在的是（ ）
A.Na B.Mg C.Al D.Au
练习
D
2.取一小块金属钠，放在燃烧匙里加热，下列实验现象正确的描述是( )
①金属钠先熔化； ②燃烧后得白色固体； ③燃烧时火焰为黄色； ④燃烧后生成浅黄色固体物质
A.①② 　B.①②③ C.①③④　D.②④
C
3、下列说法错误的是 （ ）
A、钠在常温下就容易被氧化
B、钠受热后能够着火燃烧
C、钠在空气中缓慢氧化能自燃
D、钠的燃烧火焰呈黄色
4、钠与水反应时的现象与钠的下列性质无关的是 （ ）
A、钠的熔点低
B、钠的密度小
C、钠的硬度小
D、有强还原性
C
C
5、将一小块金属钠投入到足量的CuSO4溶液中，现象是 （ ）
A、置换出红色的铜
B、产生气体，置换出红色的铜
C、生成蓝色沉淀
D、产生气体，生成蓝色沉淀
D
四、铝与氢氧化钠溶液的反应
在2支小试管里分别加入5ml盐酸和5ml氢氧化钠溶液，再分别放入一小段铝片。观察试验现象
①现象不明显
②开始有少量气泡产生，后来气泡逐渐增多
③试管很热
④将点燃的木条放在试管口时，都有爆鸣声
①氧化膜与酸、碱发生反应
②铝与酸、碱反应产生气体
③反应放热
④生成氢气
2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑
Al与强碱溶液反应：
Al与盐酸溶液反应：
2Al + 6HCl＝2AlCl3 + 3H2↑
2Al + 6H+＝2Al3++ 3H2↑
2Al + 2OH－ + 2H2O = 2AlO2－ + 3H2↑
思考：
1.等质量的铝片与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，所得氢气体积比是多少？
2.等体积同浓度的盐酸和氢氧化钠溶液分别与足量的铝反应，生成的氢气体积比是多少？
1∶1
1∶3
不相等　因为用铝箔（刺有小孔）包住的金属钠放入水中时，钠先与水反应，产生的氢气与直接把钠投入水中所产生的氢气的量相同，但生成的氢氧化钠溶液要继续与铝箔反应产生氢气，因此后者产生的氢气总量比前者多。
3.将两小块质量相等的金属钠，一块直接投入水中，另一块用铝箔包住，在铝箔上刺些小孔，然后放入水中，两者放出的氢气是否相等。
小结
活泼金属在常温下，在空气中就能被迅速氧化。如钠、钾、钙等。加热时可以剧烈燃烧。
　
　较活泼的金属在常温下能与氧气反应，如铝、镁、锌等。
　
　还有一些金属即使在高温下也不能与氧气反应，如金、银、铂等。
镁、铝、锌等金属容易形成致密的氧化保护膜，因此，能在空气中稳定地存在。

活泼金属在常温下就能与水发生剧烈的反应，如钠、钾等。有些金属在高温条件下能与水反应，如铁。大多金属不与冷水或热水反应。

铝有一个特殊的性质，能与碱溶液反应生成氢气。
物质的量在化学方程式计算中的应用
计算的依据：
2Na + 2H2O= 2NaOH+ H2↑
化学计量数之比：2 : 2 : 2 : 1
扩大NA倍 2×6.02×1023 : 2×6.02×1023 : 2×6.02×1023 : 1×6.02×1023
物质的量之比 2mol : 2mol : 2mol : 1mol
结 论：
化学方程式中各物质的化学计量之比等于各物质 的粒子数之比，因而也等于各物质的物质的量之比。
物质的量与其它物理量之间的联系
结论：物质的量是联系各物理量的纽带，可以简便的进行各量之间的转换。
物 质 的 量
(n)
质 量
(m)
微 粒 个 数
(N)
体 积
(V)
浓 度 (c)
把6.5gZn放入足量的盐酸中，Zn完全反应。计算：
例题1：
2、参加反应的HCl的物质的量；
1、 6.5gZn的物质的量；
3、生成H2的体积（标准状况）。
1、已知条件是什么；
解题思路：
2、要求的是什么？
3、应该找什么关系？
解
n(Zn)
0.1mol
（1）Zn的摩尔质量是65g/mol
(2)
Zn + 2HCl =ZnCl2+H2↑
1mol
0.1mol n(HCl)
2mol
方程式计算“三段式”
(3)
Zn + 2HCl =ZnCl2+H2↑
1 mol
0.1mol V(H2)
1mol
=2.24L
22.4L
方程式计算“三段式”
将8.1g铝与足量的氢氧化钠反应，计算生成氢气 ___ L,需要氢氧化钠 __ mol，有__ mol电子发生转移。
例2：
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+ 3H2 ↑ ~ 6e-
54g 2mol 22.4L 6mol
8.1g xmol yL zmol
X=0.3mol
Y=3.36L
Z=0.9mol
∴生成氢气3.36 L,需要氢氧化钠 0.3 mol，有0.9 mol电子发生转移。