常见金属单质及其化合物.ppt

1、第七章 常见金属单质及其化合物,第一节 金属单质,在常温下，除汞是液体外，其余金属都是固体。 除金、铜、铋等少数金属具有特殊的颜色外，大多数金属呈银白色。 金属都是不透明的，整块金属具有金属光泽，但当金属处于粉末状态时，常显不同的颜色。 金属的密度、硬度、熔点等性质的差别很大。 大多数金属有延展性，可以被抽成丝或压成薄片，还可以锻造、冲压、轧制成各种不同的形状。 金属一般都是电和热的良导体。,一、钠,1.物理性质 钠是银白色的金属，切面有金属光泽，但在空气中迅速变暗，这是因为金属表面生成一层氧化物的缘故。 钠有良好的导电性、导热性和延展性，硬度为0.5，密度为0.971 g/cm3，熔点为97

2、.81 ，能在常温下形成液体合金。,一、钠,2.化学性质 钠的化学性质非常活泼，能跟许多非金属、水 、酸等反应，是一种很强的还原剂。 (1)钠与氧的反应。钠的切面变暗，这是因为钠 在常温下可被氧化为氧化物。钠的氧化物有氧化钠 和过氧化钠，氧化钠很不稳定，可以继续在空气中 发生变化。,一、钠,钠可在空气中燃烧，在纯氧中燃烧更剧 烈，生成黄色的过氧化钠。,一、钠,(2)钠与其他非金属的反应。常温下，钠 能与卤素、硫、磷等非金属单质直接化合， 生成离子化合物，反应剧烈，在加热时甚至 发生爆炸 。,一、钠,(3)钠与水的反应。钠遇水剧烈反应，产 生大量的热，使钠熔化成小球在水面上游动 ，溶液由无色变成

3、红色。,二、铝,1.物理性质 铝在自然界以化合态的形式存在。 主要的铝矿石有矾土(Al2O33H2O)、冰晶石(Na3AlF6)、明矾石KAl(SO4)2Al2O33H2O等。 在地壳中，铝的含量居第三位，仅次于氧和硅。,二、铝,铝是银白色的轻金属，密度为2.7 g/cm3，熔点为660。延展性好，可以抽成细丝，制成带材和箔材。铝的导电、导热性强，在工业上常用做导线、热交换器等。 铝在粉末状态仍能保持原有金属光泽，并有一定的耐腐蚀能力，因而可用铝粉与某些涂料混合制成银白色的防锈涂料。 铝还可以跟许多元素形成合金，因铝合金质轻而坚韧，它们在汽车、飞机、火箭等制造业以及日常生活中具有广泛的用途。,

4、二、铝,2.化学性质 铝的最外电子层上有3个电子，在化学反应中很容易失去电子而形成+3价的阳离子，因此，铝具有较强的还原性。在化学反应中，常用做还原剂。,二、铝,(1)与非金属反应。在常温下，铝能够与空气中 的氧气反应，生成一层致密而坚固的氧化铝薄膜。 实验：用坩埚钳夹一条铝箔，在酒精灯上点燃 后立刻伸入盛有氧气的集气瓶中， 可以看到，铝箔在氧气中能剧烈燃烧，发出耀 眼的白光，并冒白烟。铝的这种性质在军事上常用 做照明弹和燃烧弹的原料。,二、铝,(2)与金属氧化物的反应。铝不但能跟空气中的 氧气起反应，而且还能夺取某些金属氧化物中的氧 ，把金属还原出来。通常把用铝从金属氧化物中置 换金属的方法

5、称为铝热法。工业上常用铝热法冶炼 难熔的金属、焊接钢轨等。,二、铝,(3)与酸的反应。铝可以和盐酸或稀硫酸进行 剧烈的反应。 (4)与碱的反应。铝可以跟强碱溶液反应，生 成偏铝酸盐和氢气。,三、铁,1.物理性质 纯铁具有银白色的金属光泽，密度为7.86g/cm3，熔点为1535，有良好的导电性、导热性和延展性。还能被磁铁吸引，具有铁磁性，是制造电机必不可少的材料。,三、铁,2.化学性质 铁原子的最外电子层上有2个电子，在化学反应中容易失去而成为+2价的阳离子。 铁在化学反应中还能再失去次外层上的一个电子而成为+3价的阳离子。所以，铁在化合物中通常都显+2价和+3价。,三、铁,(1)与非金属的反

6、应。在常温下，铁在干燥的空 气里与氧、硫、氯等典型的非金属不起显著的反应 ，因此，工业上可用钢瓶储存干燥的氯气和氧气。 但在高温下，铁能和氧、硫、氯等非金属反应。,三、铁,(2)与水的反应。红热的铁跟水蒸气起反应，生 成四氧化三铁和氢气。 在常温下，铁与水不起反应，但在潮湿空气中 ，铁在水、氧气、二氧化碳等的共同作用下，易发 生电化学腐蚀而生锈，铁锈的主要成分是Fe2O3。,三、铁,(3)与酸的反应。铁能与稀酸发生置换反应： (4)与盐溶液的反应。铁也能与某些盐溶液发生置换反应，置换出较不活泼的金属。,第二节 金属的氧化物和氢氧化物,1.氧化铝 氧化铝(Al2O3)是一种白色粉末，熔点为2 0

7、50，不溶于水。天然产的无色氧化铝晶体称为刚玉，其硬度仅次于金刚石；它耐高温，是一种比较好的耐火材料，常被用来制成砂轮、研磨纸或研磨石等。,一、铝的重要化合物,通常所说的蓝宝石和红宝石就是混有少量不同氧化物杂质的刚玉，它们不但可用做装饰品，而且还可用做精密仪器和手表的轴承。 人工高温烧结的氧化铝称为人造刚玉。,一、铝的重要化合物,氧化铝不溶于水，但新制的氧化铝能与酸或碱反应，生成盐和水。因此， Al2O3是两性氧化物。,一、铝的重要化合物,2.氢氧化铝 氢氧化铝A1(OH)3是一种白色难溶的胶状物质，能凝聚水中的悬浮物，又有吸附色素的性能。 氢氧化铝凝胶在医药上也是一种良好的抗酸药，可用于治疗

8、消化性溃疡病。,一、铝的重要化合物,在实验室里，通常用铝盐溶液跟氨水反应制取Al(OH)3。 Al(OH)3是两性氢氧化物，既能与酸起反应，又能与强碱溶液起反应。,一、铝的重要化合物,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。 加热时，Al(OH)3分解为氧化铝和水。,一、铝的重要化合物,1.氧化物 铁元素可以形成3种氧化物：氧化亚铁(FeO)、氧化铁(Fe2O3)和四氧化三铁(Fe3O4)。 FeO是一种黑色粉末，它不稳定，在空气里受热，就迅速被氧化成Fe3O4。 Fe3O4是一种复

9、杂的化合物，它是具有磁性的黑色晶体，俗称磁性氧化铁。 Fe2O3是一种红棕色粉末，俗称铁红，常用做红色油漆和涂料。赤铁矿(主要成分Fe2O3)是炼铁原料。,二、铁的重要化合物,铁的氧化物都不溶于水，也不与水起反应。FeO和Fe2O3是碱性氧化物，它们都能与酸起反应，分别生成亚铁盐和铁盐。,二、铁的重要化合物,2.氢氧化物 铁的氢氧化物有氢氧化亚铁Fe(OH)2和氢氧化铁Fe(OH)3两种，这两种氢氧化物都可用相应的可溶性铁盐和碱溶液起反应制得。 Fe(OH)2是白色絮状沉淀，在空气中不稳定，能氧化成红褐色的Fe(OH)3。在氧化过程中，颜色由白色变成灰绿色，最终变为红褐色。,二、铁的重要化合物

10、,Fe(OH)2和Fe(OH)3都是不溶性碱，它们能与酸反应，分别生成亚铁盐和铁盐。 Fe(OH)3受热不稳定，易分解。,二、铁的重要化合物,第三节 重要金属离子的检验,一、焰色反应,很多金属及其化合物在无色火焰上灼烧时会产生特殊的颜色，这种现象称为焰色反应。表7-2是碱金属及其盐的焰色反应现象。,一、焰色反应,烟花制造的原理就是将不同金属的硝酸盐混入火药中，爆轰过程中发生焰色反应，就可以看到了缤纷的色彩。 利用焰色反应产生的特殊颜色，除了可以制造焰火以外，还可以检验金属或金属离子的存在。,二、Fe3+的检验,1. Fe3+与KSCN溶液反应 在两支试管中分别注入2 mL FeCl3溶液和Fe

11、Cl2溶液，再分别滴入几滴硫氰化钾(KSCN)溶液。 可以看到，Fe3+遇到KSCN溶液变成红色，利用这一反应可以检验Fe3+的存在。,二、Fe3+的检验,2. Fe3+与NaOH溶液反应 在两支试管中分别注入2 mL FeCl3溶液和FeCl2溶液，再分别注入2 mL NaOH溶液， 可以看到，Fe3+与NaOH溶液反应产生红褐色沉淀，Fe2+与NaOH溶液反应产生白色沉淀，利用这一反应也可以检验Fe3+的存在。,第四节 重要的盐,碳酸钠(Na2CO3)俗名纯碱或苏打，是白色粉末。含结晶水的碳酸钠(Na2CO310H2O)为白色晶体，在空气中很容易风化而变成白色粉末。 碳酸氢钠（NaHCO3

12、）俗称小苏打，是细小的白色晶体。,一、碳酸盐和碳酸氢钠,Na2CO3比NaHCO3更易溶于水，它们的水溶液都因水解而呈碱性。 Na2CO3和NaHCO3都能与HCl溶液反应放出CO2。 NaHCO3与HCl溶液的反应比Na2CO3与HCl溶液的反应要剧烈。,一、碳酸盐和碳酸氢钠,Na2CO3很稳定，而NaHCO3不稳定，受热易分解。 利用这个反应可区别Na2CO3和NaHCO3 。,一、碳酸盐和碳酸氢钠,1. 硫酸亚铁 硫酸亚铁晶体(FeSO47H2O)含有7分子结晶水，是淡绿色晶体，又称绿矾，易溶于水。绿矾在潮湿的空气中能逐渐被氧化而变成黄棕色的碱式硫酸铁，因此绿矾须保存在密闭容器内。,二、

13、铁盐和亚铁盐,绿矾在农业上用做杀菌剂，它也是一种微量元素肥料，可防治小麦黑穗病和条纹病等，植物缺铁时叶子发黄。 在医药上可作内服药用于治疗缺铁性贫血，工业上用于制造蓝黑墨水和媒染剂，也可用于木材的防腐。,二、铁盐和亚铁盐,2. 氯化铁 氯化铁(FeCl3)是棕黄色固体，吸湿性很强，易溶于水。在水溶液中易水解而生成红褐色沉淀。 氯化铁在医药上用做止血剂。,二、铁盐和亚铁盐,+2价铁的化合物，在较强氧化剂的作用下，会氧化成+3价铁的化合物。例如，氯化亚铁溶液遇到氯水时生成氯化铁： +3价铁的化合物，在还原剂的作用下，会被还原成+2价铁的化合物。例如，氯化铁溶液中加入铁粉时，生成氯化亚铁：,二、铁盐

14、和亚铁盐,漂白粉是一种常见的白色粉状的消毒剂、杀菌剂，广泛用于杀菌、消毒、食品防腐保鲜以及各种纺织品印染漂白等。 漂白粉是混合物，它的有效成分是次氯酸钙Ca(ClO)2。漂白粉往往含有Ca(OH)2，CaCl2，Ca(ClO2)2和Cl2等杂质。,三、漂白粉,次氯酸钙与稀酸或空气里的二氧化碳和水蒸气反应生成具有强氧化性的次氯酸，起到漂白和杀菌作用。,三、漂白粉,工业上使用漂白粉时要加入少量弱酸，如醋酸等，或加入少量的稀盐酸。家庭使用漂白粉不必加酸，因为空气里的二氧化碳溶在水里也起弱酸的作用。 漂白粉应储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不超过30，相对湿度不超过80%。包装要求密封,不

15、可与空气接触。,三、漂白粉,氨与酸反应的生成物都是由铵离子和酸根离子构成的离子化合物，这类化合物称为铵盐。 常见的铵盐有氯化铵(NH4Cl)，硫酸铵(NH4)2SO4，硫酸氢铵(NH4HSO4)，硝酸铵(NH4NO3),碳酸铵(NH4)2CO3),碳酸氢铵(NH4HCO3),氟化铵(NH4F),碘化铵(NH4I),溴化铵(NH4Br)等。 铵盐是离子型化合物，都是白色晶体，易溶于水，溶水时吸热。,四、铵盐,1.铵盐的不稳定性 (1)挥发性酸形成的铵盐分解后生成氨气和相应的酸； (2)不稳定的酸形成的铵盐分解后生成氨气与酸的分解产物；,四、铵盐,(3)氧化性的酸形成的铵盐分解后生成物有多种情况，

16、要依据反应的条件不同而变化； (4)稳定的酸形成的铵盐一般不易分解；,四、铵盐,2.铵盐与碱反应 (1)两种溶液反应生成NH3H2O； (2)两种溶液在加热条件下反应生成NH3。,四、铵盐,重金属一般以天然浓度广泛存在于自然界中，但由于人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤中，引起严重的环境污染。,第五节 重金属污染及防治,重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染，主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属制品等人为因素所致，其危害程度取决于重金属在环境、食品和生物体中存在的浓度和化学形态。 重金属污染主要表现在水污染中，还

17、有一部分是在大气和固体废物中。,第五节 重金属污染及防治,第六节 用途广泛的金属材料,合金是由两种或两种以上的金属或金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质，一般通过熔合成均匀液体和凝固而得。 钢铁是铁与C，Si，Mn，P，S以及少量的其他元素所组成的合金。其中除Fe外，C的含量对钢铁的机械性能起着主要作用，故统称为铁碳合金。,一、钢铁,按含碳量不同，铁碳合金分为钢和生铁两大类，其中，钢是含碳量为0.03%2%的铁碳合金。 碳钢是最常用的普通钢，按含碳量不同，碳钢又分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。 合金钢又叫特种钢，是在碳钢的基础上加入一种或多种合金元素，使钢的组织结构和性能发生变化，从而

18、具有一些特殊性能，如高硬度、高耐磨性、高韧性、耐腐蚀性等。经常加入钢中的合金元素有Si，W，Mn，Cr，Ni，Mo，V，Ti等。,一、钢铁,含碳量为2%4.3%的铁碳合金称为生铁。生铁硬而脆，但耐压耐磨。 根据生铁中碳存在的形态不同又可分为白口铁、灰口铁和球墨铸铁。,一、钢铁,白口铁中碳以Fe3C形态分布，断口呈银白色，质硬而脆，不能进行机械加工，是炼钢的原料，故又称炼钢生铁。 碳以片状石墨形态分布的称为灰口铁，断口呈银灰色，易切削，易铸，耐磨。 若碳以球状石墨分布则称为球墨铸铁，其机械性能、加工性能接近于钢。,一、钢铁,纯铝的强度低，只有通过合金化才能得到可作结构材料使用的各种铝合金 铝合金的突出特点是密度小、强度高。铝中加入Mn，Mg形成的Al-Mn、Al-Mg合金具有很好的