3第三章常见金属元素及其化合物

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1、化学工业出版社化学工业出版社课件制作：湖南化工职业技术学院课件制作：湖南化工职业技术学院 胡莉蓉胡莉蓉第三章第三章 常见的金属元素及其化合物常见的金属元素及其化合物学习目标：学习目标：1.1.了解钠的物理性质，掌握钠的主要化学性质；了解钠的物理性质，掌握钠的主要化学性质；2.2.理解过氧化钠、氢氧化钠、碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质和用途；理解过氧化钠、氢氧化钠、碳酸钠和碳酸氢钠的主要性质和用途；3.3.掌握钠、钾的焰色反应；掌握钠、钾的焰色反应；4.4.了解铝、铁的物理性质，掌握铝、铁化合物的基本化学性质；了解铝、铁的物理性质，掌握铝、铁化合物的基本化学性质；5.5.了解铁离子的检验。了解铁离子

2、的检验。学习内容学习内容第二节第二节 铝及其化合物铝及其化合物 第一节第一节 钠及其化合物钠及其化合物第三节第三节 铁和铁的化合物铁和铁的化合物第四节第四节 硬水的软化硬水的软化一、钠的性质一、钠的性质 第一节第一节 钠及其化合物钠及其化合物元素周期表中元素周期表中IAIA族的元素：锂族的元素：锂(Li)(Li)、钠、钠(Na)(Na)、钾、钾(K)(K)、铷、铷(RbRb)、铯铯(Cs)(Cs)、钫、钫(Fr)(Fr)。称碱金属。称碱金属 碱金属原子最外层都只有一个电子，在化学反应中极易失去一个电子成碱金属原子最外层都只有一个电子，在化学反应中极易失去一个电子成为稳定的为稳定的+1+1价阳离

3、子，因此碱金属都是活泼金属，具有很强的还原性。从价阳离子，因此碱金属都是活泼金属，具有很强的还原性。从 锂锂到铯由于电子层数逐渐增多，导致金属的活泼性越来越强。到铯由于电子层数逐渐增多，导致金属的活泼性越来越强。（一）钠的物理性质（一）钠的物理性质 金属钠是一种柔软金属钠是一种柔软 ，银白色、有金属光泽的金属，是热和电的，银白色、有金属光泽的金属，是热和电的良导体；它的密度为良导体；它的密度为0.97g0.97gcmcm3 3，比水的密度小，比煤油的密度大，比水的密度小，比煤油的密度大，熔点为熔点为97.8197.81、沸点为、沸点为882.9882.9。（二）钠的化学性质（二）钠的化学性质

4、钠原子最外层只有一个电子，在化学反应中钠原子容易失去最外层的钠原子最外层只有一个电子，在化学反应中钠原子容易失去最外层的一个电子，具有很强的还原性，是一种活泼的金属元素。一个电子，具有很强的还原性，是一种活泼的金属元素。1.1.跟非金属反应：跟非金属反应：金属钠放置在空气中，会迅速被氧化而生成氧化钠：金属钠放置在空气中，会迅速被氧化而生成氧化钠：4Na+O4Na+O2 2=2Na=2Na2 2O O，（空气中钠的切面变暗）（空气中钠的切面变暗）在空气在空气(或氧气或氧气)中燃烧：中燃烧：2Na+O2Na+O2 2 NaNa2 2O O2 2(黄色火焰黄色火焰)，以上反应说，以上反应说明明NaN

5、a2 2O O2 2比比NaNa2 2O O稳定。可见，与稳定。可见，与O O2 2反应时因条件不同而产物不同。反应时因条件不同而产物不同。在氯气中燃烧：在氯气中燃烧：2Na+Cl2Na+Cl2 2 2NaCl 2NaCl(白烟白烟)Na2O2 将一小块金将一小块金属钠投入滴属钠投入滴有酚酞的水有酚酞的水中。中。2Na+2H2O=2NaOH+H2 现象现象：浮：浮熔熔游游嘶嘶红红2.2.钠与水反应：钠与水反应：（三）、钠的存放和取用（三）、钠的存放和取用 存放存放：由于金属钠的化学性质非常活泼，易与空气中的：由于金属钠的化学性质非常活泼，易与空气中的O O2.2.H H2 2O O等等反应，所

6、以少量金属钠可保存在煤油里，大量的金属钠则存在铁反应，所以少量金属钠可保存在煤油里，大量的金属钠则存在铁筒中用石蜡密封。筒中用石蜡密封。取用取用：一般先用镊子把钠从煤油中夹出来，并用滤纸把表面的煤：一般先用镊子把钠从煤油中夹出来，并用滤纸把表面的煤油吸干，然后用小刀切下绿豆大小的一块再做有关实验。油吸干，然后用小刀切下绿豆大小的一块再做有关实验。二、钠的重要化合物二、钠的重要化合物(1)(1)氧化钠与过氧化钠氧化钠与过氧化钠(Na(Na2 2O O2 2)供氧供氧剂剂 、漂白剂、漂白剂 用途用途2Na2O2+4HCl=4NaCl+2H2O+O2Na2O+2HCl=2NaCl+H2O 与酸反应与

7、酸反应2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2Na2O+CO2=Na2CO3 与与COCO2 2反应反应过氧化物过氧化物(不属碱性氧化物不属碱性氧化物)碱性氧化物碱性氧化物类别类别过过氧化钠氧化钠名称名称燃烧或加热时与燃烧或加热时与O O2 2反应反应常温与常温与O O2 2反应反应生成条件生成条件2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2Na2O+H2O=2NaOH与与水水反应反应淡淡黄色固体黄色固体白色固体白色固体颜色状态颜色状态NaNa2 2O O2 2NaNa2 2O O化学式化学式(2)(2)氢氧化钠氢氧化钠(NaOHNaOH)白色固体，易潮解，易溶于水，在溶解过程中产生大量的热，

8、它的浓溶液白色固体，易潮解，易溶于水，在溶解过程中产生大量的热，它的浓溶液对皮肤、对皮肤、纤维等有强烈的腐蚀性，因此又称为苛性碱、火碱或烧碱。纤维等有强烈的腐蚀性，因此又称为苛性碱、火碱或烧碱。NaOHNaOH是强碱，具有碱的通性。是强碱，具有碱的通性。2NaOHC02 Na2C03H202NaOHSi02 2Na2Si03H20用途：用途：制肥皂、人造丝、染料、药物等；此外精炼石油和造纸也要用到大制肥皂、人造丝、染料、药物等；此外精炼石油和造纸也要用到大量的氢氧化钠；它也是实验室常用的试剂。量的氢氧化钠；它也是实验室常用的试剂。制取：制取：电解饱和食盐水电解饱和食盐水 (3)(3)碳酸钠碳酸

9、钠(Na(Na2 2C0C03 3)和碳酸氢钠和碳酸氢钠(NaHC0(NaHC03 3)用途用途COCO2 2BaClBaCl2 2石灰水石灰水 HCOHCO3 3-+OH+OH-=CO=CO3 32-2-+H+H2 2O ONaOHNaOHHClHCl热热稳定稳定较易溶于较易溶于水水(比比NaNa2 2COCO3 3小）小）溶解性溶解性色态色态俗名俗名化学式化学式 发酵剂发酵剂,灭火剂灭火剂,医疗上治胃酸过多医疗上治胃酸过多 用于玻璃用于玻璃,肥皂肥皂,造纸造纸,洗涤剂洗涤剂 不反应不反应 NaNa2 2COCO3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2=2NaHCO=2NaHCO3 3 不

10、反应不反应COCO3 32-2-+Ba+Ba2 2+BaCO BaCO3 3COCO3 32-2-+Ca+Ca2 2+CaCO CaCO3 3不不反应反应 HCOHCO3 3-+H+H+=CO=CO2 2+H+H2 2O O COCO3 32-2-+2H+2H+=CO=CO2 2+H+H2 2O O稳定，不易分解稳定，不易分解易溶于水易溶于水细小白色晶体细小白色晶体白色粉末白色粉末小苏打小苏打纯碱纯碱 ,苏打苏打NaHCONaHCO3 3NaNa2 2COCO3 3HCOHCO3 3-+Ca+Ca2 2+OH+OH-=CaCO=CaCO3 3+H+H2 2O O(碱不足碱不足)2NaHCO2N

11、aHCO3 3=Na=Na2 2COCO3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2三、焰色反应三、焰色反应焰色反应焰色反应：某些金属或它们的化合物在灼烧时，火焰呈现特殊的颜色。某些金属或它们的化合物在灼烧时，火焰呈现特殊的颜色。钠和钠的化合物呈现钠和钠的化合物呈现黄色火焰黄色火焰；锂及锂的化合物产生锂及锂的化合物产生紫红色火焰紫红色火焰；钾及钾的化合物产生钾及钾的化合物产生浅紫色火焰浅紫色火焰(透过蓝色的钴玻璃观察透过蓝色的钴玻璃观察)；钙及钙的化合物产生钙及钙的化合物产生砖红色火焰砖红色火焰金金属属的的焰焰色色反反应应第二节第二节 铝及其化合物铝及其化合物 元素周期表中元素周期表中AA族元素

12、，包括硼族元素，包括硼(B)(B)、铝、铝(Al)(Al)、镓、镓(GaGa)、锢、锢(In)(In)、铊、铊(TlTl)五种元素，统称为硼族元素。硼族元素的金属性，按照由硼到铊的顺序五种元素，统称为硼族元素。硼族元素的金属性，按照由硼到铊的顺序逐渐增强。硼主要显示非金属性，铝、镓、铟呈两性，而铊则完全表现出金逐渐增强。硼主要显示非金属性，铝、镓、铟呈两性，而铊则完全表现出金属性。属性。一、铝的性质和用途一、铝的性质和用途 铝在地壳中的含量为铝在地壳中的含量为7.77.7，仅次于氧和硅，是地壳中含量，仅次于氧和硅，是地壳中含量最多的金属元素。最多的金属元素。在自然界中以复杂的铝硅酸盐形式存在。

13、在自然界中以复杂的铝硅酸盐形式存在。(一一)铝的物理性质铝的物理性质 铝是银白色的轻金属，密度为铝是银白色的轻金属，密度为2.7g/cm32.7g/cm3，是重要的金属材料。熔点为，是重要的金属材料。熔点为660660。具有良好的导电、导热性，也有很好的延展性。具有良好的导电、导热性，也有很好的延展性。(二二)铝的化学性质铝的化学性质铝的性质较活泼铝的性质较活泼 1.1.与氧、卤素、硫等非金属起反应与氧、卤素、硫等非金属起反应 4Al3O3 2A1203 2Al+3S Al2S32.2.两性金属，与酸、强碱溶液起反应。两性金属，与酸、强碱溶液起反应。2Al6HCl 2A1Cl33H22A12N

14、a0H2H20 2NaAl023H23.3.置换反应（铝热反应）置换反应（铝热反应）8A13Fe304 9Fe4A1203反应过程中放出大量的热，用于冶炼和焊接金属反应过程中放出大量的热，用于冶炼和焊接金属(三三)铝的用途铝的用途纯铝的导电性能好，做导线和电缆；纯铝的导电性能好，做导线和电缆；铝有很好的延展性，压成薄片成为铝箔；铝有很好的延展性，压成薄片成为铝箔；铝粉跟某些油料混合，制成白色防锈油漆。铝粉跟某些油料混合，制成白色防锈油漆。铝的质量轻，硬度大，机械性能好，广泛用于制造业。铝的质量轻，硬度大，机械性能好，广泛用于制造业。二、铝的化合物二、铝的化合物(一一)氧化铝氧化铝(Al(Al2

15、 2O O3 3)典型的两性氧化物典型的两性氧化物 A12036HCl 2AlCl33H20 Al2032NaOH 2NaAl02H20氧化铝是一种较好的耐火材料，可以用来制造耐火坩埚、氧化铝是一种较好的耐火材料，可以用来制造耐火坩埚、耐火管和耐高温的实验仪器等。耐火管和耐高温的实验仪器等。存在存在 用途：用途：铝土矿、刚玉铝土矿、刚玉 刚玉硬度仅次于金刚石。常用来制造砂轮、刚玉硬度仅次于金刚石。常用来制造砂轮、机械轴承等，机械轴承等，天然刚玉因含有少量的杂质而显不同的颜色，俗称宝石。如含有铁和钛天然刚玉因含有少量的杂质而显不同的颜色，俗称宝石。如含有铁和钛的氧化物时呈蓝色，俗称蓝宝石，含有微

16、量铬时呈红色，叫红宝石。的氧化物时呈蓝色，俗称蓝宝石，含有微量铬时呈红色，叫红宝石。(二二)氢氧化铝氢氧化铝Al(OH)Al(OH)3 3 两性氢氧化物两性氢氧化物 Al(OH)33HCl AlCl33H20Al(OH)3NaOH NaAl022H20实验室制取实验室制取：A12(S04)36NH3H20 2Al(OH)33(NH4)2S04净水剂；净水剂；胃舒平等胃药的主要成分，可用于治疗胃溃疡或胃酸过多。胃舒平等胃药的主要成分，可用于治疗胃溃疡或胃酸过多。用途用途：(三三)硫酸铝钾硫酸铝钾KAl(S0KAl(S04 4)2 2 复盐：两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的盐。复盐：两种不同

17、的金属离子和一种酸根离子组成的盐。KAI(S04)2 K+A1+2SO42-十二水合硫酸铝钾十二水合硫酸铝钾KAl(S0KAl(S04 4)2 212H12H2 200的俗名也叫明矾。的俗名也叫明矾。用途：用途：日常生活中的净水剂；造纸工业中用作填充剂；纺织工业中用作棉日常生活中的净水剂；造纸工业中用作填充剂；纺织工业中用作棉织物染色的媒染剂以及用于澄清油脂、石油脱臭和除色等。织物染色的媒染剂以及用于澄清油脂、石油脱臭和除色等。第三节第三节 铁和铁的化合物铁和铁的化合物(一一)物理性质物理性质一、铁一、铁(Fe)(Fe)的性质的性质.银白色银白色,有金属光泽有金属光泽,质软质软;2.2.具有良

18、好的延展性具有良好的延展性;3.3.是电和热的良导体是电和热的良导体;4.4.密度密度7.86g/cm7.86g/cm3 3，熔点熔点15351535，沸点，沸点275027505.5.特性特性：可以被磁体吸引，也可在磁场中被磁化：可以被磁体吸引，也可在磁场中被磁化(二二)铁的化学性质铁的化学性质铁的原子序数为铁的原子序数为2626，位于元素周期表第四周期第，位于元素周期表第四周期第族。它的化合族。它的化合价有价有 +2+2价和价和+3+3价，以价，以+3+3价更为稳定。价更为稳定。位置位置1.1.与非金属单质反应与非金属单质反应 2Fe+3Cl2Fe+3Cl2 2 2FeCl 2FeCl3

19、3 3Fe+2O 3Fe+2O2 2 Fe Fe3 3O O4 4 Fe+S Fe+S FeSFeS 高温下，铁可跟碳、硅、磷等化合高温下，铁可跟碳、硅、磷等化合点燃点燃点燃点燃2.2.与水反应与水反应常温下，纯铁与水不反应常温下，纯铁与水不反应高温时，与水蒸气反应高温时，与水蒸气反应 3Fe+4H3Fe+4H2 2O(g)FeO(g)Fe3 3O O4 4+4H+4H2 2与水反应与水反应高温高温与酸反应与酸反应与盐酸、稀硫酸反应与盐酸、稀硫酸反应 Fe+2HFe+2H+Fe Fe2+2+H+H2 2 常温下，发生钝化常温下，发生钝化与浓硝酸、浓硫酸反应与浓硝酸、浓硫酸反应 加热后可以反应加

20、热后可以反应3.3.与酸、某些金属盐反应与酸、某些金属盐反应与某些盐溶液反应：如硫酸铜溶液与某些盐溶液反应：如硫酸铜溶液 Fe+CuSOFe+CuSO4 4 FeSO FeSO4 4+Cu+Cu二、铁的化合物二、铁的化合物(一一)硫酸亚铁硫酸亚铁(FeSO(FeSO4 4)绿矾绿矾(FeSO(FeSO4 47H7H2 20)0)，木材的防腐剂、织物染色时的媒染剂、还原剂及制，木材的防腐剂、织物染色时的媒染剂、还原剂及制造蓝黑墨水，在医药上可以治疗贫血，在农业上用作农药等造蓝黑墨水，在医药上可以治疗贫血，在农业上用作农药等摩尔盐摩尔盐：硫酸亚铁铵：硫酸亚铁铵(NH(NH4 4)2Fe(S0)2F

21、e(S04 4)2)26H6H2 200，(二二)氯化铁氯化铁(FeCl(FeCl3 3)FeClFeCl3 3常用作氧化剂，如用来制作印刷电路板的腐蚀剂，使铜板被常用作氧化剂，如用来制作印刷电路板的腐蚀剂，使铜板被氧化而腐蚀。氧化而腐蚀。2FeCl3Cu 2FeCl2CuCl2 三、铁离子的检验三、铁离子的检验铁盐遇铁盐遇KSCNKSCN或或NHNH4 4SCNSCN溶液显溶液显血红色血红色 FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl亚铁盐溶液亚铁盐溶液(Fe(Fe2+2+)遇遇KSCNKSCN溶液不显红色，利用以上反应可溶液不显红色，利用以上反应可以检验以检验FeFe3+3+的存在

22、。的存在。第四节第四节 硬水的软化硬水的软化一、硬水和软水一、硬水和软水天然水天然水软水软水硬水硬水含有较多量含有较多量CaCa2+2+和和MgMg2+2+的水的水含有较少量或不含含有较少量或不含CaCa2+2+和和MgMg2+2+的水的水硬水硬水暂时硬水暂时硬水：含有钙、镁酸式碳酸盐的硬水含有钙、镁酸式碳酸盐的硬水 。煮沸除去。煮沸除去永久硬水永久硬水：含有钙和镁的硫酸盐或氯化物的硬水。含有钙和镁的硫酸盐或氯化物的硬水。不能煮沸除去。不能煮沸除去。Ca(HC03)2 CaC03C02H20Mg(HC03)2 MgC03C02H20二、硬水的危害二、硬水的危害实例一：洗涤衣物实例一：洗涤衣物实

23、例二：锅炉壁上的沉淀（俗称实例二：锅炉壁上的沉淀（俗称“锅垢锅垢”）三、硬水的软化三、硬水的软化（一）化学软化法（一）化学软化法化学软化法在水中加入某些化学试剂，使水中溶解的钙盐、化学软化法在水中加入某些化学试剂，使水中溶解的钙盐、镁盐成为沉淀析出。常用石灰乳和纯碱使水软化。镁盐成为沉淀析出。常用石灰乳和纯碱使水软化。Ca(HC03)2Ca(OH)2 2CaC032H20Ca(HC03)2Na2C03 CaC032NaHC03Mg(HC03)2Ca(OH)2 CaC03MgC032H20MgS04 Na2C03 MgC03Na2S04CaS04 Na2C03 CaC03Na2S04（二）离子交换软化法（二）离子交换软化法离子交换软化是借助离子交换树脂来软化水的。离子交换软化是借助离子交换树脂来软化水的。2R-H+Ca+RCa2H+2R-H+Mg2+R2Mg2H+阳离子交换阳离子交换 阴离子交换阴离子交换 R+OH-Cl-RClOH-2R+OHSO42-R2SO420H-这样处理的水中只含有这样处理的水中只含有H H+和和0H0H-，称为，称为去离子水去离子水离子交换树脂的再生离子交换树脂的再生 R2Ca2HCI 2RHCaCl2R2S042NaOH 2ROHNa2S04强酸、强碱分别处理强酸、强碱分别处理Thanks for your attention!