镁铝铁铜及其重要化合物.ppt

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1、金属元素及其化合物,镁、铝、铁、铜及其化合物,一.镁 铝,1.镁和铝的结构,都易失去最外层电子,成为金属阳离子.,(1)与非金属单质的反应,3.镁铝的化学性质,与O2反应,a.镁在空气中用酒精灯火焰即可燃烧.而铝在空气中需要高温才能燃烧.镁在空气中燃烧有三个反应:,b.燃烧时都放出大量的热.发出耀眼的白光,可做照明灯.,与卤素、硫等的反应,2,M,g,+,O,2,点,燃,2,M,g,O,4,A,l,+,3,O,2,点,燃,2,A,l,2,O,3,2,M,g,+,C,O,2,点,燃,2,M,g,O,+,C,2,M,g,+,O,2,点,燃,2,M,g,O,3,M,g,+,N,2,点,燃,M,g,3

2、,N,2,点,燃,M,g,+,C,l,2,M,g,C,l,2,2,A,l,+,3,C,l,2,点,燃,2,A,l,C,l,3,M,g,+,S,M,g,S,2,A,l,+,3,S,A,l,2,S,3,Mg与冷水缓慢反应、与沸水显著反应；Al与沸水反应,(2)与水的反应,b.和氧化性酸反应 镁能与冷的浓硫酸和浓硝酸反应,而铝在冷的浓硫酸和浓硝酸中会发生钝化,镁与氧化性酸浓硫酸、浓硝酸反应. Mg+2H2SO4(浓) MgSO4+SO2+2H2O Mg+4HNO3(浓)Mg(NO3)2+2NO2 +2H2O 铝与浓硫酸、浓硝酸在常温下钝化!,2Al +,6H,2,O,2Al (OH),3,+3H,2

3、,(4)跟碱的反应,镁和碱不反应 铝能和碱反应 2Al + 2NaOH + 2H2O 2NaAlO2 + 3H2,实质:,第二步:2Al(OH)3+2NaOH2NaAlO2+4H2O,总反应式:2Al+2H2O+2NaOH2NaAlO2+3H2,(5)跟某些氧化物反应,现象:Mg在CO2中继续燃烧,有黑色固体和白色固体生成(C,MgO).,解释:该反应为置换反应,说明镁的强还原性,说明了CO2不支持燃烧是相对的., 镁条在二氧化碳中燃烧,点,燃,2,M,g,+,C,O,2,2,M,g,O,+,C,铝热剂反应,铝粉与某些金属氧化物粉末(如Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)在高温条件

4、下发生的反应叫铝热反应.,二.镁的重要化合物 1.氧化镁(MgO),(1)物理性质: 白色粉末密度小,熔点高(2800)是制耐火材料的重要原料. (2)化学性质: 和水反应:氧化镁与水化合生成氢氧化镁. MgOH2OMg(OH)2所以自然界不存在氧化镁. 与酸反应:氧化镁是碱性氧化物,与酸反应生成盐和水.MgO2HClMgCl2H2O (3)制法:工业上是用菱镁矿煅烧来制取氧化镁MgCO3 MgOCO2,煅烧,2.氢氧化镁(Mg(OH)2 ),白色粉末,难溶于水,其溶解度比MgCO3小,有碱的性质. Mg(OH)22NH4Cl2NH3MgCl22H2O,例6将MgCO3悬浊液加入浓NaOH溶液

5、,经一段时间搅拌后仍有沉淀,此沉淀是: A.MgCO3B.Mg(OH)2C.NaOHD.Na2CO3,3.氯化镁( MgCl2 ) 无色晶体,易溶于水,在空气中易吸潮,味苦.氯化镁的六水合物晶体MgCl26H2O是制取镁的原料.,(2)涉及的化学方程式 MgCl2 +Ca(OH)2Mg(OH)2+CaCl2 Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2O MgCl2 6H2O MgCl2+6H2O MgCl2(熔融) Mg +Cl2,H,C,l,(1)工艺流程,贝,壳,生,石,灰,H,2,O,生,石,乳,海,水,晒,盐,母,液,加,H,C,l,M,g,(,O,H,),2,过,滤,M,g,C,l,

6、2,M,g,C,l,2,浓,缩,结,晶,M,g,C,l,2,晶,体,H,C,l,电,解,M,g,+,C,l,2,煅,烧,通电,三.铝的重要化合物,b.Al(OH)3的两性,Al(OH)3 + 3H+ Al3+ + 3H2O,Al(OH)3 + OH- AlO2- +2H2O,3 .铝盐(AlCl3、Al2(SO4)3、明矾等),KAl(SO4) 212H2O:无色晶体,俗称明矾,属于复盐.它能用于净水,其原理是溶于水电离出的铝离子水解产生氢氧化铝胶体,吸附水中杂质,有关反应的离子方程式为: Al3+3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+.,4.偏铝酸盐(NaAlO2),化性:AlCl3+3N

7、aOH Al(OH)3+3NaCl,AlCl3+4NaOH NaAlO2+2H2O+3NaCl,AlO2-+4H+ Al3+ +2H2O,AlO2-+H2O+H+ Al(OH)3,3AlO2 + Al3+ + 6H2O 4Al(OH)3 ,提问:向NaAlO2溶液中通入CO2的离子方程式是?,AlO2 Al(OH)3 Al3+,Al,Al2O3, O2, OH_, H+, OH_, H+, H+, OH_, OH_, H+,小结:,铝及其重要化合物的相互转化, 加热,Al3+、Al(OH)3、AlO2-之间的互变,练习1：向含1molAlCl3的溶液中,逐渐加入NaOH溶液,生成沉淀的物质的量

8、n(Al(OH)3)与消耗NaOH溶液的物质的量n(NaOH)关系图:,n(Al(OH)3) 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0,1 2 3 4 5 n(NaOH),Al3+3OH = Al(OH)3,Al(OH)3+OH = AlO2+2H2O,先产生白色沉淀，后消失,实验现象：,练习2：向含4molNaOH的溶液中,逐渐加入含AlCl3 的溶液 ，生成沉淀的物质的量n(Al(OH)3)与消耗AlCl3溶液的物质的量n(AlCl3)关系图:,n(Al(OH)3) 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0,1 2 3 4 n(AlCl3),Al3+4OH = AlO22H2O,3AlO2+A

9、l3+6H2O = 4Al(OH)3 ,4/3,4/3,实验现象：,先无沉淀，最终生成白色沉淀,练习3：向含1molAlCl3溶液中,逐渐加入NH3H2O 溶液,生成沉淀的物质的量n(Al(OH)3)与消耗NH3H2O溶液的物质的量n(NH3 H2O )关系图:,n(Al(OH)3) 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0,1 2 3 4 n(NH3 H2O ),Al3+3NH3H2O = Al(OH)33NH4+,实验现象：,产生白色沉淀,练习4：向含1molNaAlO2的溶液中,逐渐通入CO2 气体并过量,生成沉淀的物质的量n(Al(OH)3)与消耗CO2气体的物质的量n(CO2)关系图:

10、,n(Al(OH)3) 2 1 0,1 2 n(CO2 ), AlO2+CO2 +2H2O = Al(OH)3 + HCO3-,实验现象：,产生白色沉淀,练习5:向含1mol NaAlO2的溶液中,逐渐加入HCl 溶液,生成沉淀的物质的量n(Al(OH)3)与消耗HCl溶液的物质的量n(HCl )关系图:,n(Al(OH)3 ) 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0,1 2 3 4 n(HCl ), AlO2+H+ + H2O = Al(OH)3, Al(OH )33H = Al3+3H2O,先产生白色沉淀，后消失,实验现象：,练习6:向含4molHCl的溶液中,逐渐加入NaAlO2溶液,生

11、成沉淀的物质的量n(Al(OH)3)与消耗NaAlO2溶液的物质的量n(NaAlO2 )关系图:,n(Al(OH)3) 4 3 2 1 0,1 2 3 4 n(NaAlO2 ), AlO2+4H+=Al3+2H2O, Al3+3AlO2+6H2O=4Al(OH)3 ,先无沉淀，最终生成白色沉淀,实验现象：,练习7：向含1molAlCl3的溶液中,逐渐加入NaAlO2 溶液,生成沉淀的物质的量n(Al(OH)3)与消耗NaAlO2 溶液的物质的量n(NaAlO2)关系图:,n(Al(OH)3) 5 4 3 2 1 0,1 2 3 4 n(NaAlO2 ), Al3+ 3AlO2+ 6H2O =

12、4Al(OH)3 ,实验现象：,产生白色沉淀,练习8：向含3molNaAlO2的溶液中,逐渐加入AlCl3 溶液,生成沉淀的物质的量n(Al(OH)3)与消耗AlCl3溶液的物质的量n(AlCl3)关系图:,n(Al(OH)3) 5 4 3 2 1 0,1 2 3 4 n(AlCl3 ), Al3+ 3AlO2+ 6H2O = 4Al(OH)3 ,实验现象：,产生白色沉淀,练习9：向含1molMgCl2和1mol AlCl3的溶液中,逐渐加入NaOH溶液,生成沉淀的物质的量与消耗NaOH溶液的物质的量n(NaOH)关系图:,n(沉淀) 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0,1 2 3 4

13、 5 6 n(NaOH),Al3+ + 3OH = Al(OH)3 Mg2+ + 2OH = Mg(OH)2 ,Al(OH)3+OH= AlO2+2H2O,铜元素在元素周期表中位于第四周期第B族,原 子结构示意图为: 常见的化合价有+1和+2,1.原子结构: 铁是活泼的过渡元素,铁位于第四周期第族,原 子结构示意图为: 常见的化合价有+2和+3,四.铁、铜,2.铁、铜的存在 铁是地壳中最丰富的元素之一,在金属中仅次于铝. 常以氧化物的形式存在,有赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、磁铁矿(主要成分是Fe3O4)、褐铁矿(主要成分是Fe2O33H2O)、菱铁矿(主要成分是FeCO3)、黄铁矿(主要成

14、分是FeS2)、钛铁矿(主要成分是FeTiO3)等.土壤中也含铁1%6%. 地球上有少量单质铜,主要以化合态存在.存在于 黄铜矿(CuFeS2),孔雀石:(CuCO3Cu(OH)2 ),3.物理性质: (1)纯铁晶体具有银白色光泽(铁粉为黑色)、质地较软、密度大,熔沸点高,具有一般金属的物理通性:具有良好的延展性、导电、导热性较好.它还有与其它金属不同的物理性质,它能被磁铁吸引. (2)铜是硬度较小的紫红色金属,具有良好的延展性、导电性和导热性,(1)铁、铜与O2 、 Cl2 、 S等非金属反应,Fe+I2FeI2,4.铁、铜的化学性质,2CuO2H2OCO2Cu2(OH)2CO3,规律小结:

15、,置换反应(如与H+、Cu2+等反应)、与S、I2等反应,电化学反应等,与Cl2、Br2、O2、浓H2SO4、浓HNO3、稀HNO3等反应),Fe + 较弱的氧化剂 Fe2+,Fe + 强氧化剂 Fe3+,3,F,e,+,2,O,2,F,e,3,O,4,点,燃,点,燃,2,C,u,O,2,2,C,u,O,2,F,e,+,3,C,1,2,2,F,e,C,l,3,点,燃,点,燃,C,u,C,l,2,C,u,C,l,2,F,e,+,S,F,e,S,2,C,u,S,C,u,2,S,(2)铁与水的反应,与强氧化性酸反应(如浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸),铁遇到冷的浓硫酸或冷的浓硝酸发生钝化现象,加热后反应继续

16、进行,反应不会产生氢气.,(3)铁、铜与酸的反应,与非强氧化性酸反应 (如盐酸、稀硫酸、醋酸等),Fe + 2H+ Fe2+ H2,铁少量:,铁过量:,Cu 2H2SO4(浓) CuSO4 SO2 2H2O Cu 4HNO3 (浓) Cu(NO3)2 2NO2 2H2O 3Cu 8HNO3 (稀) 3Cu(NO3)2 2 NO 4H2O 2CuO2+2H2SO4 CuSO42H2O,3,F,e,+,4,H,2,O,(,g,),F,e,3,O,4,+,4,H,2,高,温,(4)铁、铜与某些盐溶液反应,a.铁、铜可以将活泼性排在其后面的金属置换出来., Cu2FeCl3 CuCl2 2FeCl2,

17、b.铁、铜还可以与Fe3反应., Cu2Ag(NO3)22Ag+Cu(NO3)2,FeCu(NO3)2Cu+Fe(NO3)2, Fe2FeCl3 3FeCl2,归纳:铁的化学性质及在反应后的生成物中显+2价或+3价的规律如下；,2.制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”:发生的反应为2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2.向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉,反应结束后,下列结果不可能出现的是 烧杯中有铜无铁 B. 烧杯中有铁无铜 C. 烧杯中铁、铜都有D. 烧杯中铁、铜都无,1.铁、铜的氧化物,三.铁、铜的重要化合物,a.铁的氧化物,b. 铜氧化物 我们中学接触过铜的氧化物有氧化

18、铜和氧化亚铜,它们的颜色分别为黑色和砖红色, 铜的化合价分别为 +2和+1 . CuO和稀硫酸的反应:CuO+H2SO4CuSO4+H2O CuO氧化性:和氢气的反应:CuO+H2 Cu+H2O,2.铁、铜的氢氧化物,制法:由对应的可溶性盐与碱反应制取.,Fe2+2OH-Fe(OH)2,Fe3+3OH- Fe(OH)3,a.铁氢氧化物,很不稳定,易氧化,稳定,4Fe(OH)2+O2+2H2O4 Fe(OH)3,铁的氢氧化物性质比较,白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,3.铁盐和亚铁与铜盐,a.常见的铁盐和亚铁盐,铁盐:FeCl3、 Fe2(SO4)3、 Fe(NO3)3,亚铁盐: FeCl

19、2、Fe(SO4)2 、Fe(NO3)2,颜色:黄色(三价铁离子的颜色),颜色:浅绿色(二价铁离子的颜色),b.铜盐:硫酸铜 CuSO45H2O CuSO4+5H2O CuSO4+ Fe FeSO4+ Cu Cu SO4+2NaOHCu(OH)2+ Na2SO4,c.Fe2+与Fe3+离子的检验,F,e,2,+,(,1,),溶,液,是,浅,绿,色,.,(,2,),先,加,K,S,C,N,溶,液,不,显,红,色,再,滴,加,氯,水,则,变,红,.,(,3,),加,N,a,O,H,溶,液,现,象,是,:,白,色,沉,沉,灰,绿,色,沉,淀,红,褐,色,沉,淀,F,e,3,+,(,1,),溶,液,显

20、,黄,色,.,(,2,),先,加,K,S,C,N,溶,液,显,红,色,.,(,3,),加,N,a,O,H,溶,液,产,生,红,褐,色,沉,淀,小结:铁三角,(强还原剂 Al、CO、C、Mg、Zn),强氧化剂(O2、 Cl2、HNO3),还原剂( Fe、Cu、S2-、I-、H2S 、SO32-),强还原剂(C、CO、H2、Al),弱氧化剂(Cu2+、Fe3+、H+、I2、S),氧化剂( O2、Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4、k2MnO4(H+)、H2O2),Fe,Fe3+,Fe2+,1.Fe Fe2+,弱氧化剂:H+、Cu2+、S、I2、Fe3+等,Fe+2H+Fe2+H2, Fe+Cu

21、2+Fe2+Cu,2.Fe Fe3+,强氧化剂:Cl2、Br2、KMnO4、HNO3等,Fe+S FeS, Fe+I2FeI2, Fe+2Fe3+3Fe2+,2Fe+3Cl22FeCl3, 2Fe+3Br22FeBr3, Fe+4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO+2H2O 2Fe+6H2SO4(浓) Fe2(SO4)3+3SO2+6H2O 5Fe+3MnO4-+24H+5Fe3+3Mn2+12H2O,3.Fe2+ Fe3+,Cl2、Br2、KMnO4、HNO3、O2等,2Fe2+ +Cl22Fe3+2Cl- 2Fe2+ +Br22Fe3+2Br- 5Fe2+ +MnO4-+8H+5Fe3+

22、Mn2+4H2O 3Fe2+4H+NO3-Fe3+NO+2H2O,4. Fe3+ Fe2+,Zn、Fe、Cu、H2S、HI、SO2,2Fe3+Zn(不足)2Fe2+Zn2+ 2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+ 2Fe3+H2S2Fe2+2H+S 2Fe3+2HI2Fe2+2H+I2 2Fe3+SO2+2H2O2Fe2+4H+SO42-,5.Fe2+ Fe,Zn、H2、Al、C、CO等,Fe2+ZnFe+Zn2+ FeO+H2 Fe+H2O 3FeO+2Al 3Fe+Al2O3 2 FeO+C Fe+CO2,6.Fe3+ Fe,Zn、CO、Al等,2Fe3+3Zn(过量)2Fe+3Zn2+ Fe2

23、O3+3CO 2Fe+3CO2 Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3,高,温,高,温,高,温,高,温,高,温,五.合金,1.定义:由两种或两种以上的金属（或金属和非金属）熔合而成的具有金属特性的物质.,2.特点:合金的性质不是各成分金属性质的总和.,合金的熔点、密度一般比各成分的金属低.,合金的硬度一般比各成分的金属大.,合金的化学性质也和各成分金属不同.最早的合金是青铜,最常见、用量最大的合金是钢.,3.合金的分类:,铁合金:根据含碳量的高低,铁合金,生铁,钢,低碳钢,合金钢,铸造生铁（灰口铁）,炼钢生铁 (白口铁),碳素钢,中碳钢,高碳钢,在碳素钢中加入铬 锰 钨 镍 钼 钴 硅 等合金

24、元素,2%4.3%,0.03%2%,球墨铸铁,0.3%,0.30.6%,0.6%,具有各种不同 的优良性能.,铜合金:,铜合金,黄铜:,青铜:,白铜:,含Cu Zn耐腐蚀,耐磨,可塑性强,硬度较小.,含Cu Sn Pb等硬而脆,强度大,含Ni Zn（少量Mn）制洒具等,铝合金:密度小、强度大.,合金的成分不同,其性质也不相同；如果改变某一合金元素的含量,合金的性质也会发生改变.,1.金属冶炼的实质:,用还原剂把金属矿石中的金属离子还原为金属单质,Mn+ne=M,六.金属冶炼,2.金属的冶炼步骤: 第一步是矿石的富集,除去杂质,提高矿石中有用成分的含量； 第二步是冶炼,利用氧化还原反应原理,在一

25、定条件下,用还原剂把金属矿石中的金属离子还原成金属单质; 第三步是精炼,采用一定的方法,提炼纯金属.,热分解法:在金属活动性顺序中,位于氢后面的金属的氧化物受热就能分解,仅用热分解法就能制得这些不活泼金属.如2HgO2Hg+O2 2Ag2O4Ag+O2 ,电解法,热还原法,热分解法,3.金属冶炼的常见方法:,热还原法:对于多数金属的冶炼,常用的还原剂如焦炭、CO、氢气和活泼金属等加热还原的方法.如CuO+CO Cu+CO2电解法:在金属活动性顺序中,K、Na、Ca、Al等几种金属的还原性很强,只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼 2NaCl 2Na+Cl2 ,利用平衡理论解释用较不活泼金属制较活泼金属(如工业上用钠从熔融的KCl中置换生产钾) 例:工业上生产Na、Ca、Mg都用电解其熔融态的氯化物.但钾却不能用电解KCl熔融态的方法制得,因金属钾易溶于熔融态的KCl中而有危险,很难制得钾,且降低电解效率.现生产钾是用金属钠与熔化的KCl反应制取.,电,解,高,温,小结:,