第三章 金属及其化合物
第二节 几种重要的金属化合物
钠的重要化合物
1、氧化钠和过氧化钠
Na2O + H2O = 2NaOH
钠的重要化合物
思考与交流
1.回忆前面做过的实验，描述氧化钠和过氧化钠的颜色、状态。
Na2O是白色固体，Na2O2是淡黄色固体。
2.氧化钠与水反应和氧化钙与水反应类似，请你写出氧化钠与水反应的化学方程式。
实验3-5： Na2O2与H2O反应
现象：产生大量气泡，带火星的木条复燃，试管发热，溶液颜色变红，振荡后褪色。
Na2O2 + 2H2O = 2NaOH + H2O2 ①
①×2 + ② ：
-1
-1
-2
-2
-1
-2
0
2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2 ↑
2H2O2 = 2H2O + O2 ↑ ②
得2e-
-1 -2 -2 0
失2e-
得2e-
失2e-
Na2O2既是氧化剂，又是还原剂。
2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2
练习：写出过氧化钠与盐酸反应的化学方程式
2Na2O2 + 4HCl = 4NaCl + 2H2O + O2 ↑
Na2O2 + 2HCl = 2NaCl + H2O2 ①
2H2O2 = 2H2O + O2 ↑ ②
Na2O2不是碱性氧化物
Na2O2与CO2反应：
-1 -2 -2 0
得2e-
失2e-
Na2O2既是氧化剂，又是还原剂。
①×2 + ② ：
Na2O2的用途：
在呼吸面具、潜艇紧急情况时作供氧剂，作秸杆、织物的漂白剂。
Na2O与Na2O2性质比较
——
白色固体 淡黄色固体
-2价 -1价
常温 点燃
不稳定 稳定
Na2O+H2O=2NaOH
Na2O+CO2=Na2CO3
强氧化性、漂白性
供氧剂、漂白剂
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
——
在面粉发酵或油条制作时常常用到纯碱或小苏打，你知道纯碱、小苏打的成分是什么吗？
请思考：
2、碳酸钠和碳酸氢钠
碳酸钠（Na2CO3）俗名叫纯碱，也叫苏打；碳酸氢钠（NaHCO3）俗名叫小苏打。
科学探究：
碳酸钠和碳酸氢钠的性质
白色粉末，加水结块变成晶体；放热
细小白色晶体，加水部分溶解；感受不到热量变化
振荡时间长时可溶解
固体量减小
溶液变红（较深）
溶液变微红色
加水先变成含结晶水的晶体，溶液碱性比NaHCO3的强
加水部分溶解，溶液碱性比Na2CO3的弱
(1)Na2CO3和NaHCO3在水中的溶解性及其水溶液的酸碱性
(2)Na2CO3和NaHCO3的热稳定性
(3)Na2CO3和NaHCO3与盐酸的反应
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑
CO32-+H+=HCO3- ①
HCO3-+H+=H2O+CO2↑ ②
澄清的石灰水不变浑浊
澄清的石灰水变浑浊
────
受热不分解
受热易分解
Na2CO3 + HCl = NaHCO3 + NaCl ①
NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2↑ ②
①+②：
CO32- + 2H+ = H2O + CO2↑
①+②：
碳酸钠粉末吸湿性很强，遇水生成含有结晶水的碳酸钠晶体——水合碳酸钠（Na2CO3•xH2O）。碳酸钠晶体在干燥空气中容易逐渐失去结晶水而变成碳酸钠粉末。
碳酸钠和碳酸氢钠都是盐，但溶液都呈碱性。日常的食用碱主要是十水碳酸钠，俗称洗涤碱；NaHCO3是发酵粉的主要成分，也用于制灭火剂、焙粉或清凉饮料等方面的原料，在橡胶工业中作发泡剂。
小知识：
NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2↑
（反应较快）
HCO3-+H+=H2O+CO2↑
请思考：
大家知道节日燃放的五彩缤纷的烟花是怎么来的吗？
3、焰色反应
很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色，这在化学上叫做焰色反应。
①我们在炒菜的时候，偶有食盐溅在煤气火焰上，火焰呈 。
黄色
②钠燃烧时，火焰呈 。
黄色
实验3-6：
步骤： 洗 → 烧 → 蘸 → 烧 → 洗
现象：灼烧Na2CO3溶液时，火焰呈黄色；当灼烧K2CO3溶液时，透过蓝色钴玻璃可观察到火焰呈紫色。
结论：钠元素的焰色为黄色，钾元素的焰色为紫色。
一些金属及化合物的焰色反应
黄色
紫色
砖红色
洋红色
绿色
紫红色
黄绿色
1.焰色反应是金属元素的性质，可以是游离态（单质），也可以是化合态（化合物），如Na和NaCl、Na2CO3等焰色反应都为黄色。
2.并非所有金属元素都能发生焰色反应，如Fe、Al、Pt等金属元素均不发生焰色反应，故可用铂丝或铁丝来蘸取待检溶液做焰色反应。
注意事项：
3.钾的焰色为紫色，但在观察钾的焰色时，要透过蓝色钴玻璃，以滤去钠的黄光，避免钠盐造成干扰。
4.利用焰色反应可以检验某些用常规化学方法不能鉴别的金属元素（主要是钠和钾）。
5.将铂丝或铁丝用盐酸洗净后放在火焰上灼烧至与原火焰颜色相同，是为了除去上面沾有的杂质。
1. 下列叙述正确的是（ ）
①Na2O与Na2O2都能和水反应生成碱，它们都是碱性氧化物
②Na2O与CO2发生化合反应生成Na2CO3，Na2O2与CO2发生置换反应生成O2
③Na2O主要作氧化剂，Na2O2主要作还原剂
④Na2O2可作供氧剂，而Na2O不行
⑤Na2O2是强氧化剂，Na2O是一种碱性氧化物
A、都正确 B、②③④⑤ C、②③⑤ D、④⑤
练习:
D
2．下列说法中不正确的是（ ）
A、Na2CO3比NaHCO3 易溶于水
B、Na2CO3比NaHCO3稳定
C、Na2CO3和NaHCO3都能跟石灰水反应得到白色沉淀
D、物质的量相等的Na2CO3和NaHCO3分别与盐酸反应得CO2的物质的量之比为2︰1
D
3．不能用来鉴别Na2CO3和NaHCO3两种白色固体的实验操作是（ ）
A、加热这两种固体物质，并将生成的气体通入澄清的石灰水中
B、在这两种物质的溶液中加入CaCl2溶液
C、在这两种固体中加入同浓度的稀盐酸
D、在这两种物质的溶液中加入少量澄清的石灰水
D
4．有关Na2CO3和NaHCO3的性质，下列叙述错误的是（ ）
A、等质量的Na2CO3和NaHCO3与足量的盐酸反应，在相同的条件下NaHCO3产生的CO2气体体积大
B、同一温度下，与等浓度的盐酸反应时，NaHCO3比Na2CO3剧烈
C、与同种酸反应生成等量的CO2时，所消耗的酸的量相等
D、将石灰水加入到NaHCO3溶液中将会产生沉淀
C
Na2CO3和NaHCO3的转化、鉴别和除杂
1、 Na2CO3与NaHCO3的鉴别
(1)Na2CO3固体和NaHCO3固体：加热，分解放出气体的为NaHCO3。
(2)Na2CO3溶液和NaHCO3溶液：
2、Na2CO3与NaHCO3的相互转化
(1)Na2CO3转化为NaHCO3：Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3
(2)NaHCO3转化为Na2CO3：NaHCO3+NaOH= Na2CO3+H2O
2NaHCO3== Na2CO3+H2O+CO2↑
△
3、除杂
(1)除Na2CO3固体中的NaHCO3：加热至恒重。
(2)除Na2CO3溶液中的NaHCO3：加入适量NaOH溶液。
(3)除NaHCO3溶液中的Na2CO3：通入足量CO2。
方法二：分别滴加稀盐酸，立即生成气体的为NaHCO3溶液，刚加入时无气体产生，继续滴加一会儿后有气体生成的是Na2CO3溶液。
方法一：分别加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成的为Na2CO3溶液；
铝的重要化合物
1、氧化铝
氧化铝难溶于水，熔点很高，也很坚固；是冶炼金属铝的原料，也是一种比较好的耐火材料（熔点2050℃）,天然产物叫做刚玉。
物理性质：
（刚玉）
红宝石
(主要成分Al2O3)
蓝宝石
(主要成分Al2O3)
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O
Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O
结论： Al2O3是一种两性氧化物。
化学性质：
氧化铝难溶于水，却能溶于酸或强碱溶液中，溶于强碱时，生成偏铝酸盐和水。
AlCl3 + 3NH 3·H2O = Al（OH）3 + 3NH4Cl
氢氧化铝是白色胶状沉淀，它能凝聚水中的悬浮物，并能吸附色素。
2、氢氧化铝
【实验3 -7】
制取氢氧化铝。
Al(OH)3吸附色素
Al3+ + 3NH 3·H2O = Al（OH）3 + 3NH4+
与强酸反应
Al(OH)3＋3HCl＝AlCl3＋3H2O
与强碱反应
Al(OH)3＋NaOH＝NaAlO2＋2H2O
结论：氢氧化铝既能跟强酸反应生成盐和水，又能跟强碱反应生成盐和水，所以氢氧化铝是两性氢氧化物。
注意：Al(OH)3不能溶于较弱的酸和弱碱
[ 实验3—8 ] 取上面制取的氢氧化铝分别与2mol/L盐酸和氢氧化钠溶液反应。观察现象。
两性
为什么Al(OH)3会具有两性—既与酸反应，又与强碱反应?
H++AlO2- +H2O
酸式电离
碱式电离
Al(OH)3
Al3++3OH-
AlO2- + H+(少量) + H2O
=Al(OH)3 ↓
Al3+ + 3OH-(少量)
=Al(OH)3↓
①
②
①×3+②:
Al3+ + 3 AlO2- + 6H2O = 4Al(OH)3 ↓
③
切记： AlO2- 和 H+ 、Al3+和OH- 、 Al3+和AlO2-不能共存！
AlO2- + H+(少量） + H2O
=Al(OH)3 ↓
Al3+ + 3OH-(少量)
=Al(OH)3↓
①
Al(OH)3+ 3H+ =Al3++3H2O
②
① +②：AlO2-+4 H+(过量)=Al3++2H2O ③
①
Al(OH)3 + OH-=AlO2-+2H2O ②
Al3+ +4 OH-(过量）=AlO2-+2H2O ③
Al(OH)3是医用的胃酸中和剂中的一种，它的碱性不强，不至于对胃壁产生强烈的刺激或腐蚀作用，但却可以与酸反应，使胃液酸度降低，起到中和过多胃酸的作用，反应的离子方程式为：
Al(OH)3+3 H+ = Al3+ +3H2O
不稳定性：氢氧化铝不稳定，受热易分解。
服用适量的小苏打（NaHCO3），也能治疗胃酸过多，反应的离子方程式为：
HCO3-+H+=CO2↑+H2O
为什么常用氨水与硫酸铝溶液反应制取氢氧化铝，而不用氢氧化钠溶液呢?
答： Al(OH)3只能溶解于强酸、强碱，而不溶于弱酸、弱碱，用氢氧化钠溶液与硫酸铝溶液反应时，若加入NaOH溶液的量不足， Al3+不能完全转化为Al(OH)3；若加入NaOH溶液过量，则生成的Al(OH)3会被部分溶解，不易控制反应物的量。
3、硫酸铝钾KAl(SO4)2
明矾：KAl(SO4)2·12H2O
在天然水中产生的Al(OH)3胶体吸附能力很强，可以用来吸附水里的杂质，用作净水剂。
KAl(SO4)2=K+ + Al3+ + 2SO42-
无色晶体，可溶于水
净水原理： Al3++3H2O Al(OH)3+3H+
胶体
4、偏铝酸钠（NaAlO2）
NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al(OH)3 ↓
强电解质：NaAlO2=Na++AlO2-
AlO2-+H+（少量）+H2O=Al(OH)3 ↓
3NaAlO2+AlCl3+6H2O=4Al(OH)3 ↓ +3NaCl
3AlO2-+Al3++6H2O=4Al(OH)3 ↓
2NaAlO2 + CO2+ 3H2O = 2Al(OH)3↓+ Na2CO3
NaAlO2 + CO2+ 2H2O = Al(OH)3↓+ NaHCO3
AlO2- + CO2（过量） + 2H2O = Al(OH)3↓+ HCO3-
AlO2- +4H+（过量）=Al3++2H2O
2AlO2- + CO2（少量）+ 3H2O = 2Al(OH)3↓+ CO32-
NaAlO2+4HCl=NaCl+AlCl3 +2H2O
Al3+
Al(OH)3
3OH-
AlO2-
OH-
3H+
H++ H2O
4OH-
4H+
铝“三角”：
1.怎样以AlCl3溶液为原料制取Al(OH)3？
2.怎样以NaAlO2溶液为原料制取Al(OH)3？
[思考]
(1)将NaOH溶液滴入AlCl3溶液中加至过量
原理：
AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3↓+3NaCl
Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O
现象：
先有白色沉淀，后沉淀溶解
图象：
有关氢氧化铝的图像
(2)将AlCl3溶液滴入NaOH溶液中加至过量
原理：
现象：
图象：
AlCl3 + 4NaOH == NaAlO2+3NaCl +2H2O
3NaAlO2+AlCl3+6H2O=4Al(OH)3↓+3NaCl
先无现象，后白色产生沉淀
Al3+ + 3NH3 · H2O =Al(OH)3 ↓+3 NH4+
(3)将氨水滴入AlCl3溶液中至过量
原理：
现象：
图象：
产生白色沉淀，沉淀不溶解。
CO2(少量）+2AlO2- + 3H2O = 2Al(OH)3 ↓+CO32-
(4)将CO2通入偏铝酸盐溶液中
原理：
现象：
图象：
产生白色沉淀，沉淀不溶解。
CO2(过量）+AlO2- + 2H2O = Al(OH)3 ↓+HCO3-
H+ +AlO2- + H2O = Al(OH)3 ↓
(5)将HCl溶液滴入到NaAlO2溶液中至过量
原理：
现象：
图象：
先有白色沉淀，后沉淀溶解
Al(OH)3 +3H+ = Al3+ + 3H2O
4H+ +AlO2- = Al3+ + 2H2O
(6)将NaAlO2溶液滴入到HCl溶液中至过量
原理：
现象：
图象：
先无现象，后产生白色沉淀
3AlO2- + Al3+ + 6H2O = 4Al(OH)3
(7)将NaOH溶液滴入MgCl2和AlCl3的混合溶液中至过量
原理：
现象：
图象：
Mg2++2OH- = Mg(OH)2↓
Al3+ + 3OH- = Al(OH)3 ↓
Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O
先有白色沉淀，后沉淀部分溶解
1、不能只用NaOH溶液除去括号中杂质的是（ ）
A ．Mg（Al2O3） B．MgCl2（AlCl3）
C．Fe（Al） D．Fe2O3（Al2O3）
2、实验室制备Al(OH)3最好用（ ）
A．Al2O3和稀盐酸 B．Al2O3和水
C．Al2(SO4)3和KOH D．AlCl3和氨水
3、实验室中，要使AlCl3溶液中的Al3+离子全部沉淀
出来，适宜用的试剂是（ ）
A．NaOH溶液 B．Ba(OH)2 溶液 C．盐 D．氨水
练习:
D
B
D
4、在200mL氯化镁和氯化铝的混合液中，Mg2+的物质的量浓度为0.2mol/L，Cl-的物质的量浓度为1.3 mol/L。要使Mg2+全部转化为沉淀分离出来，至少需要加入4 mol/L NaOH溶液的体积为（ ）
A．40mL B．72mL C．80mL D．128mL
5、往100mL1mol/L的AlCl3溶液中滴加1mol/L的NaOH溶液，得3.9g沉淀，则加入NaOH溶液的体积（ ）
D. 350ml
A. 150ml
B. 200ml
C. 300ml
AD
C
6、在MgCl2溶液中滴加少量的NaOH溶液，现象为_________________，继续加入过量的NaOH溶液，现象为_________________。在AlCl3溶液中滴加少量NaOH溶液，现象为_______________，继续加入过量的NaOH溶液，现象为______________。
产生白色沉淀
产生白色沉淀
白色沉淀不溶解
白色沉淀溶解
7、下列金属化合物，不能与氢氧化钠溶液反应的是（ ）
A. FeCl3 B. Fe2O3 C. Al2O3 D. Al(OH)3
8、可用做医用胃酸中和剂的是（ ）
A. NaOH B. Cu(OH)2 C. Al(OH)3 D. NaHCO3
CD
B
9、欲使明矾溶液中的Al3+完全沉淀下来，适宜的试剂是（ ）
A. NaOH溶液
B. 氢氧化钾
C. 氨水
D. KOH溶液
C
铁的重要化合物
黄铁矿（FeS2）
磁铁矿（Fe3O4）
硫酸亚铁
陨铁
Fe2O3：红色的油漆
FeO+2HCl
=FeCl2+H2O
Fe2O3+6HCl
=2FeCl3+3H2O
不 溶
不 溶
不 溶
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
铁红
磁性氧化铁
Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O
三、铁的重要化合物
1、铁的氧化物
FeO +2HCl=FeCl2+H2O
Fe2O3+6HCl= 2FeCl3+3H2O
铁的氧化物的化学性质：
FeO +2H+=Fe2++H2O
Fe2O3+6H+= 2Fe3++3H2O
Fe3O4+8H+= 2Fe3++Fe2++4H2O
①不溶于水也不与水反应
②与酸反应：
③FeO不稳定，空气里受热，迅速被氧化成Fe3O4
离子方程式：
Fe3O4+8HCl= 2FeCl3+FeCl2+4H2O
④均能被CO还原成Fe
实验3-9：在FeCl3、FeSO4分别加入NaOH溶液
4Fe(OH)2+O2+2H2O=
4Fe(OH)3
Fe2＋+2OH-=Fe(OH)2 ↓
先有白色的沉淀，
迅速变成灰绿色，
最后变成红褐色。
产生红褐色的沉淀
Fe3++3OH-=Fe(OH)3 ↓
2、铁的氢氧化物
学与问：
Fe(OH)2 + 2HCl = FeCl2 + 2H2O
Fe(OH)2和Fe(OH)3都是不溶性碱，你能写出它们与酸反应的离子方程式吗？
Fe(OH)3+ 3H+ = Fe3+ + 3H2O
Fe(OH)3+ 3HCl = FeCl3 + 3H2O
Fe(OH)2 + 2H+ = Fe2+ + 2H2O
(1)氢氧化铁的性质
①与酸反应
②受热可分解
氢氧化铁是一种难溶于水的红褐色固体
(2)氢氧化亚铁的性质
①与酸反应
② 不稳定，易被空气中的氧气氧化
Fe(OH)2+2HCl=FeCl2+2H2O
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
Fe(OH)3 + 3HCl = FeCl3 + 3H2O
氢氧化亚铁是一种难溶于水的白色固体
思考题:
要想长时间观察到白色的Fe(OH)2 ，在配制溶液和操作过程中可以采取哪些措施?
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
加热氢氧化钠溶液赶尽空气、采用新制的硫酸亚铁溶液，将吸有氢氧化钠溶液的胶头滴管插到液面下挤出氢氧化钠溶液。
目的：隔绝空气中的氧气
3、铁盐和亚铁盐
（1）Fe3+离子的检验
向FeCl3和FeCl2溶液中分别加入KSCN溶液
溶液呈血红色
溶液颜色无变化
交流和讨论: 还有哪些方法可以鉴别FeCl3溶液和FeCl2溶液?
FeCl2 FeCl3
探究：怎样区分FeCl3和FeCl2溶液？
直接观色
加KSCN溶液
加NaOH溶液
浅绿色
棕黄色
白色沉淀迅速变灰绿色最后呈红褐色
立即产生
红褐色沉淀
无现象
血红色
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
Fe3+ +3SCNˉ=Fe(SCN)3 （血红色）
Fe3+ + 3OH ˉ=Fe(OH)3↓ （红褐色）
(2)Fe3+和Fe2+的转化
科学探究：在FeCl3溶液中加入足量Fe粉，振荡。再滴入几滴KSCN溶液，观察现象；在以上所得到的FeCl2和KSCN的混合溶液中，滴加氯水(Cl2)，再观察现象。
2Fe3+ + Fe = 3Fe2+
溶液不显血红色
溶液变成血红色
2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ +2Cl¯
阅读：资料卡片——铜盐
出土的古代铜制品上往往覆盖着一层铜绿（主要成分是Cu2(OH)2CO3）
误食重金属盐中毒的原因：重金属离子使蛋白质变性，从而使蛋白质失去了生理活性。
实践活动：铝盐和铁盐的净水作用
不加试剂
加入明矾
加入硫酸铁溶液
2 min
5 min
无明显变化
有明显沉降，溶液半透明
有明显沉降溶液半透明
沉淀沉在底部 溶液接近透明
沉淀沉在底部 溶液接近透明
浑浊 ， 略有沉降
明矾和硫酸铁溶液可以和悬浮于水中的泥沙形成絮状不溶物沉降下来，使水澄清，可用做净水剂。
结 论
Fe
Fe2+
Fe3+
1
2
3
4
5
6
弱氧化剂：H+、Cu2+、S、I2、Fe3+等
强氧化剂：Cl2、Br2、HNO3等
Cl2、Br2、HNO3、O2等
Zn、Fe、Cu、HI等
Zn、H2、Al、C等
Zn、CO、Al等
铁化合物和亚铁化合物的相互转变（铁三角）
1、Fe Fe2+
弱氧化剂：H+、Cu2+、S、I2、Fe3+等
Fe+2H+=Fe2++H2↑, Fe+Cu2+=Fe2++Cu
Fe+S==FeS, Fe+I2==FeI2, Fe+2Fe3+==3Fe2+
∆
2、Fe Fe3+
强氧化剂：Cl2、Br2、KMnO4、HN