1、第七章 常見金屬單質(zhì)及其化合物,第一節(jié) 金屬單質(zhì),在常溫下，除汞是液體外，其余金屬都是固體。 除金、銅、鉍等少數(shù)金屬具有特殊的顏色外，大多數(shù)金屬呈銀白色。 金屬都是不透明的，整塊金屬具有金屬光澤，但當(dāng)金屬處于粉末狀態(tài)時，常顯不同的顏色。 金屬的密度、硬度、熔點(diǎn)等性質(zhì)的差別很大。 大多數(shù)金屬有延展性，可以被抽成絲或壓成薄片，還可以鍛造、沖壓、軋制成各種不同的形狀。 金屬一般都是電和熱的良導(dǎo)體。,一、鈉,1.物理性質(zhì) 鈉是銀白色的金屬，切面有金屬光澤，但在空氣中迅速變暗，這是因?yàn)榻饘俦砻嫔梢粚友趸锏木壒省?鈉有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性，硬度為0.5，密度為0.971 g/cm3，熔點(diǎn)為97

2、.81 ，能在常溫下形成液體合金。,一、鈉,2.化學(xué)性質(zhì) 鈉的化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，能跟許多非金屬、水 、酸等反應(yīng)，是一種很強(qiáng)的還原劑。 (1)鈉與氧的反應(yīng)。鈉的切面變暗，這是因?yàn)殁c 在常溫下可被氧化為氧化物。鈉的氧化物有氧化鈉 和過氧化鈉，氧化鈉很不穩(wěn)定，可以繼續(xù)在空氣中 發(fā)生變化。,一、鈉,鈉可在空氣中燃燒，在純氧中燃燒更劇 烈，生成黃色的過氧化鈉。,一、鈉,(2)鈉與其他非金屬的反應(yīng)。常溫下，鈉 能與鹵素、硫、磷等非金屬單質(zhì)直接化合， 生成離子化合物，反應(yīng)劇烈，在加熱時甚至 發(fā)生爆炸 。,一、鈉,(3)鈉與水的反應(yīng)。鈉遇水劇烈反應(yīng)，產(chǎn) 生大量的熱，使鈉熔化成小球在水面上游動 ，溶液由無色變成

3、紅色。,二、鋁,1.物理性質(zhì) 鋁在自然界以化合態(tài)的形式存在。 主要的鋁礦石有礬土(Al2O33H2O)、冰晶石(Na3AlF6)、明礬石KAl(SO4)2Al2O33H2O等。 在地殼中，鋁的含量居第三位，僅次于氧和硅。,二、鋁,鋁是銀白色的輕金屬，密度為2.7 g/cm3，熔點(diǎn)為660。延展性好，可以抽成細(xì)絲，制成帶材和箔材。鋁的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性強(qiáng)，在工業(yè)上常用做導(dǎo)線、熱交換器等。 鋁在粉末狀態(tài)仍能保持原有金屬光澤，并有一定的耐腐蝕能力，因而可用鋁粉與某些涂料混合制成銀白色的防銹涂料。 鋁還可以跟許多元素形成合金，因鋁合金質(zhì)輕而堅韌，它們在汽車、飛機(jī)、火箭等制造業(yè)以及日常生活中具有廣泛的用途。,

4、二、鋁,2.化學(xué)性質(zhì) 鋁的最外電子層上有3個電子，在化學(xué)反應(yīng)中很容易失去電子而形成+3價的陽離子，因此，鋁具有較強(qiáng)的還原性。在化學(xué)反應(yīng)中，常用做還原劑。,二、鋁,(1)與非金屬反應(yīng)。在常溫下，鋁能夠與空氣中 的氧氣反應(yīng)，生成一層致密而堅固的氧化鋁薄膜。 實(shí)驗(yàn)：用坩堝鉗夾一條鋁箔，在酒精燈上點(diǎn)燃 后立刻伸入盛有氧氣的集氣瓶中， 可以看到，鋁箔在氧氣中能劇烈燃燒，發(fā)出耀 眼的白光，并冒白煙。鋁的這種性質(zhì)在軍事上常用 做照明彈和燃燒彈的原料。,二、鋁,(2)與金屬氧化物的反應(yīng)。鋁不但能跟空氣中的 氧氣起反應(yīng)，而且還能奪取某些金屬氧化物中的氧 ，把金屬還原出來。通常把用鋁從金屬氧化物中置 換金屬的方法

5、稱為鋁熱法。工業(yè)上常用鋁熱法冶煉 難熔的金屬、焊接鋼軌等。,二、鋁,(3)與酸的反應(yīng)。鋁可以和鹽酸或稀硫酸進(jìn)行 劇烈的反應(yīng)。 (4)與堿的反應(yīng)。鋁可以跟強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，生 成偏鋁酸鹽和氫氣。,三、鐵,1.物理性質(zhì) 純鐵具有銀白色的金屬光澤，密度為7.86g/cm3，熔點(diǎn)為1535，有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。還能被磁鐵吸引，具有鐵磁性，是制造電機(jī)必不可少的材料。,三、鐵,2.化學(xué)性質(zhì) 鐵原子的最外電子層上有2個電子，在化學(xué)反應(yīng)中容易失去而成為+2價的陽離子。 鐵在化學(xué)反應(yīng)中還能再失去次外層上的一個電子而成為+3價的陽離子。所以，鐵在化合物中通常都顯+2價和+3價。,三、鐵,(1)與非金屬的反

6、應(yīng)。在常溫下，鐵在干燥的空 氣里與氧、硫、氯等典型的非金屬不起顯著的反應(yīng) ，因此，工業(yè)上可用鋼瓶儲存干燥的氯氣和氧氣。 但在高溫下，鐵能和氧、硫、氯等非金屬反應(yīng)。,三、鐵,(2)與水的反應(yīng)。紅熱的鐵跟水蒸氣起反應(yīng)，生 成四氧化三鐵和氫氣。 在常溫下，鐵與水不起反應(yīng)，但在潮濕空氣中 ，鐵在水、氧氣、二氧化碳等的共同作用下，易發(fā) 生電化學(xué)腐蝕而生銹，鐵銹的主要成分是Fe2O3。,三、鐵,(3)與酸的反應(yīng)。鐵能與稀酸發(fā)生置換反應(yīng)： (4)與鹽溶液的反應(yīng)。鐵也能與某些鹽溶液發(fā)生置換反應(yīng)，置換出較不活潑的金屬。,第二節(jié) 金屬的氧化物和氫氧化物,1.氧化鋁 氧化鋁(Al2O3)是一種白色粉末，熔點(diǎn)為2 0

7、50，不溶于水。天然產(chǎn)的無色氧化鋁晶體稱為剛玉，其硬度僅次于金剛石；它耐高溫，是一種比較好的耐火材料，常被用來制成砂輪、研磨紙或研磨石等。,一、鋁的重要化合物,通常所說的藍(lán)寶石和紅寶石就是混有少量不同氧化物雜質(zhì)的剛玉，它們不但可用做裝飾品，而且還可用做精密儀器和手表的軸承。 人工高溫?zé)Y(jié)的氧化鋁稱為人造剛玉。,一、鋁的重要化合物,氧化鋁不溶于水，但新制的氧化鋁能與酸或堿反應(yīng)，生成鹽和水。因此， Al2O3是兩性氧化物。,一、鋁的重要化合物,2.氫氧化鋁 氫氧化鋁A1(OH)3是一種白色難溶的膠狀物質(zhì)，能凝聚水中的懸浮物，又有吸附色素的性能。 氫氧化鋁凝膠在醫(yī)藥上也是一種良好的抗酸藥，可用于治療

8、消化性潰瘍病。,一、鋁的重要化合物,在實(shí)驗(yàn)室里，通常用鋁鹽溶液跟氨水反應(yīng)制取Al(OH)3。 Al(OH)3是兩性氫氧化物，既能與酸起反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿溶液起反應(yīng)。,一、鋁的重要化合物,Al(OH)3是醫(yī)用的胃酸中和劑中的一種，它的堿性不強(qiáng)，不至于對胃壁產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺激或腐蝕作用，但卻可以與酸反應(yīng)，使胃液酸度降低，起到中和過多胃酸的作用。 加熱時，Al(OH)3分解為氧化鋁和水。,一、鋁的重要化合物,1.氧化物 鐵元素可以形成3種氧化物：氧化亞鐵(FeO)、氧化鐵(Fe2O3)和四氧化三鐵(Fe3O4)。 FeO是一種黑色粉末，它不穩(wěn)定，在空氣里受熱，就迅速被氧化成Fe3O4。 Fe3O4是一種復(fù)

9、雜的化合物，它是具有磁性的黑色晶體，俗稱磁性氧化鐵。 Fe2O3是一種紅棕色粉末，俗稱鐵紅，常用做紅色油漆和涂料。赤鐵礦(主要成分Fe2O3)是煉鐵原料。,二、鐵的重要化合物,鐵的氧化物都不溶于水，也不與水起反應(yīng)。FeO和Fe2O3是堿性氧化物，它們都能與酸起反應(yīng)，分別生成亞鐵鹽和鐵鹽。,二、鐵的重要化合物,2.氫氧化物 鐵的氫氧化物有氫氧化亞鐵Fe(OH)2和氫氧化鐵Fe(OH)3兩種，這兩種氫氧化物都可用相應(yīng)的可溶性鐵鹽和堿溶液起反應(yīng)制得。 Fe(OH)2是白色絮狀沉淀，在空氣中不穩(wěn)定，能氧化成紅褐色的Fe(OH)3。在氧化過程中，顏色由白色變成灰綠色，最終變?yōu)榧t褐色。,二、鐵的重要化合物

10、,Fe(OH)2和Fe(OH)3都是不溶性堿，它們能與酸反應(yīng)，分別生成亞鐵鹽和鐵鹽。 Fe(OH)3受熱不穩(wěn)定，易分解。,二、鐵的重要化合物,第三節(jié) 重要金屬離子的檢驗(yàn),一、焰色反應(yīng),很多金屬及其化合物在無色火焰上灼燒時會產(chǎn)生特殊的顏色，這種現(xiàn)象稱為焰色反應(yīng)。表7-2是堿金屬及其鹽的焰色反應(yīng)現(xiàn)象。,一、焰色反應(yīng),煙花制造的原理就是將不同金屬的硝酸鹽混入火藥中，爆轟過程中發(fā)生焰色反應(yīng)，就可以看到了繽紛的色彩。 利用焰色反應(yīng)產(chǎn)生的特殊顏色，除了可以制造焰火以外，還可以檢驗(yàn)金屬或金屬離子的存在。,二、Fe3+的檢驗(yàn),1. Fe3+與KSCN溶液反應(yīng) 在兩支試管中分別注入2 mL FeCl3溶液和Fe

11、Cl2溶液，再分別滴入幾滴硫氰化鉀(KSCN)溶液。 可以看到，F(xiàn)e3+遇到KSCN溶液變成紅色，利用這一反應(yīng)可以檢驗(yàn)Fe3+的存在。,二、Fe3+的檢驗(yàn),2. Fe3+與NaOH溶液反應(yīng) 在兩支試管中分別注入2 mL FeCl3溶液和FeCl2溶液，再分別注入2 mL NaOH溶液， 可以看到，F(xiàn)e3+與NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生紅褐色沉淀，F(xiàn)e2+與NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀，利用這一反應(yīng)也可以檢驗(yàn)Fe3+的存在。,第四節(jié) 重要的鹽,碳酸鈉(Na2CO3)俗名純堿或蘇打，是白色粉末。含結(jié)晶水的碳酸鈉(Na2CO310H2O)為白色晶體，在空氣中很容易風(fēng)化而變成白色粉末。 碳酸氫鈉（NaHCO3

12、）俗稱小蘇打，是細(xì)小的白色晶體。,一、碳酸鹽和碳酸氫鈉,Na2CO3比NaHCO3更易溶于水，它們的水溶液都因水解而呈堿性。 Na2CO3和NaHCO3都能與HCl溶液反應(yīng)放出CO2。 NaHCO3與HCl溶液的反應(yīng)比Na2CO3與HCl溶液的反應(yīng)要劇烈。,一、碳酸鹽和碳酸氫鈉,Na2CO3很穩(wěn)定，而NaHCO3不穩(wěn)定，受熱易分解。 利用這個反應(yīng)可區(qū)別Na2CO3和NaHCO3 。,一、碳酸鹽和碳酸氫鈉,1. 硫酸亞鐵 硫酸亞鐵晶體(FeSO47H2O)含有7分子結(jié)晶水，是淡綠色晶體，又稱綠礬，易溶于水。綠礬在潮濕的空氣中能逐漸被氧化而變成黃棕色的堿式硫酸鐵，因此綠礬須保存在密閉容器內(nèi)。,二、

13、鐵鹽和亞鐵鹽,綠礬在農(nóng)業(yè)上用做殺菌劑，它也是一種微量元素肥料，可防治小麥黑穗病和條紋病等，植物缺鐵時葉子發(fā)黃。 在醫(yī)藥上可作內(nèi)服藥用于治療缺鐵性貧血，工業(yè)上用于制造藍(lán)黑墨水和媒染劑，也可用于木材的防腐。,二、鐵鹽和亞鐵鹽,2. 氯化鐵 氯化鐵(FeCl3)是棕黃色固體，吸濕性很強(qiáng)，易溶于水。在水溶液中易水解而生成紅褐色沉淀。 氯化鐵在醫(yī)藥上用做止血劑。,二、鐵鹽和亞鐵鹽,+2價鐵的化合物，在較強(qiáng)氧化劑的作用下，會氧化成+3價鐵的化合物。例如，氯化亞鐵溶液遇到氯水時生成氯化鐵： +3價鐵的化合物，在還原劑的作用下，會被還原成+2價鐵的化合物。例如，氯化鐵溶液中加入鐵粉時，生成氯化亞鐵：,二、鐵鹽

14、和亞鐵鹽,漂白粉是一種常見的白色粉狀的消毒劑、殺菌劑，廣泛用于殺菌、消毒、食品防腐保鮮以及各種紡織品印染漂白等。 漂白粉是混合物，它的有效成分是次氯酸鈣Ca(ClO)2。漂白粉往往含有Ca(OH)2，CaCl2，Ca(ClO2)2和Cl2等雜質(zhì)。,三、漂白粉,次氯酸鈣與稀酸或空氣里的二氧化碳和水蒸氣反應(yīng)生成具有強(qiáng)氧化性的次氯酸，起到漂白和殺菌作用。,三、漂白粉,工業(yè)上使用漂白粉時要加入少量弱酸，如醋酸等，或加入少量的稀鹽酸。家庭使用漂白粉不必加酸，因?yàn)榭諝饫锏亩趸既茉谒镆财鹑跛岬淖饔谩?漂白粉應(yīng)儲存于陰涼、通風(fēng)的庫房。遠(yuǎn)離火種、熱源。庫溫不超過30，相對濕度不超過80%。包裝要求密封,不

15、可與空氣接觸。,三、漂白粉,氨與酸反應(yīng)的生成物都是由銨離子和酸根離子構(gòu)成的離子化合物，這類化合物稱為銨鹽。 常見的銨鹽有氯化銨(NH4Cl)，硫酸銨(NH4)2SO4，硫酸氫銨(NH4HSO4)，硝酸銨(NH4NO3),碳酸銨(NH4)2CO3),碳酸氫銨(NH4HCO3),氟化銨(NH4F),碘化銨(NH4I),溴化銨(NH4Br)等。 銨鹽是離子型化合物，都是白色晶體，易溶于水，溶水時吸熱。,四、銨鹽,1.銨鹽的不穩(wěn)定性 (1)揮發(fā)性酸形成的銨鹽分解后生成氨氣和相應(yīng)的酸； (2)不穩(wěn)定的酸形成的銨鹽分解后生成氨氣與酸的分解產(chǎn)物；,四、銨鹽,(3)氧化性的酸形成的銨鹽分解后生成物有多種情況，

16、要依據(jù)反應(yīng)的條件不同而變化； (4)穩(wěn)定的酸形成的銨鹽一般不易分解；,四、銨鹽,2.銨鹽與堿反應(yīng) (1)兩種溶液反應(yīng)生成NH3H2O； (2)兩種溶液在加熱條件下反應(yīng)生成NH3。,四、銨鹽,重金屬一般以天然濃度廣泛存在于自然界中，但由于人類對重金屬的開采、冶煉、加工及商業(yè)制造活動日益增多，造成不少重金屬如鉛、汞、鎘、鈷等進(jìn)入大氣、水、土壤中，引起嚴(yán)重的環(huán)境污染。,第五節(jié) 重金屬污染及防治,重金屬污染指由重金屬或其化合物造成的環(huán)境污染，主要由采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用重金屬制品等人為因素所致，其危害程度取決于重金屬在環(huán)境、食品和生物體中存在的濃度和化學(xué)形態(tài)。 重金屬污染主要表現(xiàn)在水污染中，還

17、有一部分是在大氣和固體廢物中。,第五節(jié) 重金屬污染及防治,第六節(jié) 用途廣泛的金屬材料,合金是由兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬經(jīng)一定方法所合成的具有金屬特性的物質(zhì)，一般通過熔合成均勻液體和凝固而得。 鋼鐵是鐵與C，Si，Mn，P，S以及少量的其他元素所組成的合金。其中除Fe外，C的含量對鋼鐵的機(jī)械性能起著主要作用，故統(tǒng)稱為鐵碳合金。,一、鋼鐵,按含碳量不同，鐵碳合金分為鋼和生鐵兩大類，其中，鋼是含碳量為0.03%2%的鐵碳合金。 碳鋼是最常用的普通鋼，按含碳量不同，碳鋼又分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。 合金鋼又叫特種鋼，是在碳鋼的基礎(chǔ)上加入一種或多種合金元素，使鋼的組織結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化，從而

18、具有一些特殊性能，如高硬度、高耐磨性、高韌性、耐腐蝕性等。經(jīng)常加入鋼中的合金元素有Si，W，Mn，Cr，Ni，Mo，V，Ti等。,一、鋼鐵,含碳量為2%4.3%的鐵碳合金稱為生鐵。生鐵硬而脆，但耐壓耐磨。 根據(jù)生鐵中碳存在的形態(tài)不同又可分為白口鐵、灰口鐵和球墨鑄鐵。,一、鋼鐵,白口鐵中碳以Fe3C形態(tài)分布，斷口呈銀白色，質(zhì)硬而脆，不能進(jìn)行機(jī)械加工，是煉鋼的原料，故又稱煉鋼生鐵。 碳以片狀石墨形態(tài)分布的稱為灰口鐵，斷口呈銀灰色，易切削，易鑄，耐磨。 若碳以球狀石墨分布則稱為球墨鑄鐵，其機(jī)械性能、加工性能接近于鋼。,一、鋼鐵,純鋁的強(qiáng)度低，只有通過合金化才能得到可作結(jié)構(gòu)材料使用的各種鋁合金 鋁合金的突出特點(diǎn)是密度小、強(qiáng)度高。鋁中加入Mn，Mg形成的Al-Mn、Al-Mg合金具有很好的