必修3 第三章 金屬及其化合物
第一節 金屬的化學性質
一、鈉 Na
1、單質鈉的物理性質：鈉質軟、銀白色、熔點低、密度比水的小但比煤油的大。
2、單質鈉的化學性質：
①鈉與O2反應
常温下：4Na + O2=2Na2O （新切開的鈉放在空氣中容易變暗）
加熱時：2Na + O2==Na2O2 （鈉先熔化後燃燒，發出黃色火焰，生成淡黃色固體Na2O2。）
Na2O2中氧元素為-1價，Na2O2既有氧化性又有還原性。
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
Na2O2是呼吸面具、潛水艇的供氧劑，Na2O2具有強氧化性能漂白。
②鈉與H2O反應
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
離子方程式：2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑（注意配平）
實驗現象：“浮——鈉密度比水小；遊——生成氫氣；響——反應劇烈；
熔——鈉熔點低；紅——生成的NaOH遇酚酞變紅”。
③鈉與鹽溶液反應
如鈉與CuSO4溶液反應，應該先是鈉與H2O反應生成NaOH與H2，再和CuSO4溶液反應，有關化學方程式：
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4
總的方程式：2Na+2H2O+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑
實驗現象：有藍色沉澱生成，有氣泡放出
K、Ca、Na三種單質與鹽溶液反應時，先與水反應生成相應的鹼，鹼再和鹽溶液反應
④鈉與酸反應：
2Na+2HCl=2NaCl+H2↑（反應劇烈）
離子方程式：2Na+2H+=2Na++H2↑
3、鈉的存在：以化合態存在。
4、鈉的保存：保存在煤油或石蠟中。
5、鈉在空氣中的變化過程：Na→Na2O→NaOH→Na2CO3→Na2CO3·10H2O（結晶）→Na2CO3（風化），最終得到是一種白色粉末。
一小塊鈉置露在空氣中的現象：銀白色的鈉很快變暗（生成Na2O），跟着變成白色固體（NaOH)，然後在固體表面出現小液滴(NaOH易潮解），最終變成白色粉未（最終產物是Na2CO3）。
二、鋁 Al
1、單質鋁的物理性質：銀白色金屬、密度小（屬輕金屬）、硬度小、熔沸點低。
2、單質鋁的化學性質
①鋁與O2反應：常温下鋁能與O2反應生成緻密氧化膜，保護內層金屬。加熱條件下鋁能與O2反應生成氧化鋁：4Al+3O2==2Al2O3
②常温下Al既能與強酸反應，又能與強鹼溶液反應，均有H2生成，也能與不活潑的金屬鹽溶液反應：
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
（ 2Al+6H+=2Al3++3H2↑ ）
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
（ 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ ）
2Al+3Cu(NO3)2=2Al(NO3) 3+3Cu
（ 2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu）
注意：鋁製餐具不能用來長時間存放酸性、鹼性和鹹的食品。
③鋁與某些金屬氧化物的反應（如V、Cr、Mn、Fe的氧化物）叫做鋁熱反應
Fe2O3+2Al == 2Fe+Al2O3，Al 和 Fe2O3的混合物叫做鋁熱劑。利用鋁熱反應焊接鋼軌。
三、鐵
1、單質鐵的物理性質：鐵片是銀白色的，鐵粉呈黑色，純鐵不易生鏽，但生鐵（含碳雜質的鐵）在潮濕的空氣中易生鏽。（原因：形成了鐵碳原電池。鐵鏽的主要成分是Fe2O3）。
2、單質鐵的化學性質：
①鐵與氧氣反應：3Fe+2O2===Fe3O4（現象：劇烈燃燒，火星四射，生成黑色的固體）
②與非氧化性酸反應：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ （Fe+2H+=Fe2++H2↑）
常温下鋁、鐵遇濃硫酸或濃硝酸鈍化。加熱能反應但無氫氣放出。
③與鹽溶液反應： Fe+CuSO4=FeSO4+Cu(Fe+Cu2+=Fe2++Cu)
④與水蒸氣反應：3Fe+4H2O(g)==Fe3O4+4H2
第二節 幾種重要的金屬化合物
一、氧化物
1、Al2O3的性質：氧化鋁是一種白色難溶物，其熔點很高，可用來製造耐火材料如坩鍋、耐火管、耐高温的實驗儀器等。
Al2O3是兩性氧化物：既能與強酸反應，又能與強鹼反應：
Al2O3+ 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O (Al2O3+6H+=2Al3++3H2O)
Al2O3+ 2NaOH == 2NaAlO2 +H2O(Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O)
2、鐵的氧化物的性質：FeO、Fe2O3都為鹼性氧化物，能與強酸反應生成鹽和水。
FeO+2HCl =FeCl2 +H2O
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
二、氫氧化物
1、氫氧化鋁 Al(OH)3
①Al(OH)3是兩性氫氧化物，在常温下它既能與強酸，又能與強鹼反應：
Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O(Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O)
Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O(Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O)
②Al(OH)3受熱易分解成Al2O3：2Al(OH)3==Al2O3+3H2O（規律：不溶性鹼受熱均會分解）
③Al(OH)3的製備：實驗室用可溶性鋁鹽和氨水反應來製備Al(OH)3
Al2(SO4)3+6NH3·H2O=2 Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4
（Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+）
因為強鹼（如NaOH）易與Al(OH)3反應，所以實驗室不用強鹼製備Al(OH)3，而用氨水。
2、鐵的氫氧化物：氫氧化亞鐵Fe(OH)2（白色）和氫氧化鐵Fe(OH)3（紅褐色）
①都能與酸反應生成鹽和水：
Fe(OH)2+2HCl=FeCl2+2H2O(Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O)
Fe(OH)3+3HCl=FeCl3+3H2O(Fe(OH)3 + 3H+= Fe3++ 3H2O)
②Fe(OH)2可以被空氣中的氧氣氧化成Fe(OH)3
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3（現象：白色沉澱→灰綠色→紅褐色）
③Fe(OH)3受熱易分解生成Fe2O3：2Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O
3、氫氧化鈉NaOH：俗稱燒鹼、火鹼、苛性鈉，易潮解，有強腐蝕性，具有鹼的通性。
三、鹽
1、鐵鹽（鐵為+3價）、亞鐵鹽（鐵為+2價）的性質：
①鐵鹽（鐵為+3價）具有氧化性，可以被還原劑（如鐵、銅等）還原成亞鐵鹽：
2FeCl3+Fe=3FeCl2（ 2Fe3++Fe=3Fe2+）（價態歸中規律）
2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2（ 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+）（制印刷電路板的反應原理）
亞鐵鹽（鐵為+2價）具有還原性，能被氧化劑（如氯氣、氧氣、硝酸等）氧化成鐵鹽：
2FeCl2+Cl2=2FeCl3 （ 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-）
②Fe3+離子的檢驗：
a.溶液呈黃色；
b.加入KSCN（硫氰化鉀）溶液變紅色；
c.加入NaOH溶液反應生成紅褐色沉澱[Fe(OH)3]。
Fe2+離子的檢驗：
a.溶液呈淺綠色；
b.先在溶液中加入KSCN溶液，不變色，再加入氯水，溶液變紅色；
c.加入NaOH溶液反應先生成白色沉澱，迅速變成灰綠色沉澱，最後變成紅褐色沉澱。
2、鈉鹽：Na2CO3與NaHCO3的性質比較
Na2CO3
NaHCO3
俗稱
純鹼、蘇打
小蘇打
水溶性比較
Na2CO3 >NaHCO3
溶液酸鹼性
鹼性
鹼性
與酸反應劇烈程度
較慢（二步反應）
較快（一步反應）
與酸反應
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
CO32－+2H+=CO2↑+H2O
NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑
HCO3－+H+=H2O+CO2↑
熱穩定性
加熱不分解
加熱分解
2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑
與CO2反應
Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3
不反應
與NaOH溶液反應
不反應（不能發生離子交換）
NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
HCO3－+OH－=H2O+CO32－
與Ca(OH)2溶液反應
Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH
Ca2++CO32－=CaCO3↓
也能反應生成CaCO3沉澱
與CaCl2溶液反應
有CaCO3沉澱
不反應
用途
洗滌劑，玻璃、肥皂、造紙、紡織等工業
發酵粉、滅火劑、治療胃酸過多（有胃潰瘍時不能用）
相互轉化
Na2CO3 NaHCO3
四、焰色反應
1、定義：金屬或它們的化合物在灼燒時使火焰呈現特殊顏色的性質。
2、操作步驟：鉑絲（或鐵絲）用鹽酸浸洗後灼燒至無色，沾取試樣（單質、化合物、氣、液、固均可）在火焰上灼燒，觀察顏色。
3、重要元素的焰色：鈉元素黃色、鉀元素紫色（透過藍色的鈷玻璃觀察，以排除鈉的焰色的干擾）
焰色反應屬物理變化。與元素存在狀態（單質、化合物）、物質的聚集狀態（氣、液、固）等無關，只有少數金屬元素有焰色反應。
第三節 用途廣泛的金屬材料
1、合金的概念：由兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）熔合而成的具有金屬特性的物質。
2、合金的特性：合金與各成分金屬相比，具有許多優良的物理、化學或機械的性能。
①合金的硬度一般比它的各成分金屬的大
②合金的熔點一般比它的各成分金屬的低
化合反應
1、鎂在空氣中燃燒：2Mg + O2 點燃 2MgO
2、鐵在氧氣中燃燒：3Fe + 2O2 點燃 Fe3O4
3、鋁在空氣中燃燒：4Al + 3O2 點燃 2Al2O3
4、氫氣在空氣中燃燒：2H2 + O2 點燃 2H2O
5、紅磷在空氣中燃燒：4P + 5O2 點燃 2P2O5
6、硫粉在空氣中燃燒： S + O2 點燃 SO2
7、碳在氧氣中充分燃燒：C + O2 點燃 CO2
8、碳在氧氣中不充分燃燒：2C + O2 點燃 2CO
9、二氧化碳通過灼熱碳層： C + CO2 高温 2CO
10、一氧化碳在氧氣中燃燒：2CO + O2 點燃 2CO2
11、二氧化碳和水反應（二氧化碳通入紫色石蕊試液）：CO2 + H2O === H2CO3
12、生石灰溶於水：CaO + H2O === Ca(OH)2
13、無水硫酸銅作乾燥劑：CuSO4 + 5H2O ==== CuSO4?5H2O
14、鈉在氯氣中燃燒：2Na + Cl2點燃 2NaCl
分解反應
15、實驗室用雙氧水製氧氣：2H2O2 MnO2 2H2O+ O2↑
16、加熱高錳酸鉀：2KMnO4 加熱 K2MnO4 + MnO2 + O2↑
17、水在直流電的作用下分解：2H2O 通電 2H2↑+ O2 ↑
18、碳酸不穩定而分解：H2CO3 === H2O + CO2↑
19、高温煅燒石灰石（二氧化碳工業製法）：CaCO3 高温 CaO + CO2↑
置換反應
20、鐵和硫酸銅溶液反應：Fe + CuSO4 == FeSO4 + Cu
21、鋅和稀硫酸反應（實驗室制氫氣）：Zn + H2SO4 == ZnSO4 + H2↑
22、鎂和稀鹽酸反應：Mg+ 2HCl === MgCl2 + H2↑
23、氫氣還原氧化銅：H2 + CuO 加熱 Cu + H2O
24、木炭還原氧化銅：C+ 2CuO 高温 2Cu + CO2↑
25、甲烷在空氣中燃燒：CH4 + 2O2 點燃 CO2 + 2H2O
26、水蒸氣通過灼熱碳層：H2O + C 高温 H2 + CO
27、焦炭還原氧化鐵：3C+ 2Fe2O3 高温 4Fe + 3CO2↑
其他
28、氫氧化鈉溶液與硫酸銅溶液反應：2NaOH + CuSO4 == Cu(OH)2↓ + Na2SO4
29、甲烷在空氣中燃燒：CH4 + 2O2 點燃 CO2 + 2H2O
30、酒精在空氣中燃燒：C2H5OH + 3O2 點燃 2CO2 + 3H2O
31、一氧化碳還原氧化銅：CO+ CuO 加熱 Cu + CO2
32、一氧化碳還原氧化鐵：3CO+ Fe2O3 高温 2Fe + 3CO2
33、二氧化碳通過澄清石灰水（檢驗二氧化碳）：Ca(OH)2 + CO2 ==== CaCO3 ↓+ H2O
34、氫氧化鈉和二氧化碳反應（除去二氧化碳）：2NaOH + CO2 ==== Na2CO3 + H2O
35、石灰石（或大理石）與稀鹽酸反應（二氧化碳的實驗室製法）：CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + H2O + CO2↑
36、碳酸鈉與濃鹽酸反應（泡沫滅火器的原理）: Na2CO3 + 2HCl === 2NaCl + H2O + CO2↑
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