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几种重要的金属
考纲要求:
(1)了解金属的通性，金属冶炼的一般原理.，初步了解金属的回收和资源保护.。
(2)掌握常见金属的活动顺序。.
(3)掌握Mg、Al和Fe的化学性质.
(4)掌握铝和铝的重要化合物.
(5)以Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)的相互转化为例，了解变价金属元素的氧化、还原性.
(6)初步了解合金的概念.
一、金属元素概述
1、在元素周期表中的位置
2、 金属元素的原子结构特点
已发现的112种元素中金属90种，位于周期表中硼—砹样线左下方,在此线附近元素具有两性.
（1）金属元素的原子半径比同周期非金属元素的原子半径大；
（2）金属元素原子的最外层电子数少，一般小于4个，大多数为1-2个，但少数为4个（ⅠVA族），个别超过4个(如钯)；
（3）金属元素原子形成的阳离子比相应的原子半径小。
3、物理性质：
1）、色态：常温下是有金属光泽的固体（Hg除外），粉末时呈不同颜色。
2）、密度：相差较大，密度最大的是铂。
3）、硬度：一般较大，硬度最大的是铬。
4）、熔沸点：相差较大，Hg的熔沸点最低，钨最高
5）、导电导热性：良好
6）、具有延展性。
4．金属的分类方法
分类
按颜色：黑色金属（Fe、Mn、Cr）和有色金属（以上三种以外）
按密度：轻金属密度小于4.5g/cm3、重金属密度大于4.5g/cm3
按含量：常见金属Fe、Al、Cu和稀有金属Zr、Nb、Mo
5、金属的化学性质：
易失电子 A－ne- =An+ ; 只有还原性
6、金属的冶炼：自然界中的金属大都以化合态存在
金属冶炼方法的选择：简单，实用，节省的原则
. 原理:Mn+ + ne-= M
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag
电解法 热还原法 热分解法
（1）、热分解法：有些不活泼金属用热分解法就能制得。在金属活动性顺序表中，位于氢后面的某些金属的氧化物受热就能分解。
2HgO == 2Hg + O2↑ 2Ag2O == 4Ag + O2↑
（2）．热还原法：多数金属的冶炼过程属于热还原法。常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和Al等活泼金属。
Fe2O3+3CO == 2Fe+3CO2 Cr2O3+2 Al == 2Cr+Al2O3 WO3+ 3H2 == W+3H2O
（3）、电解法：在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种金属的还原性很强，这些金属都很容易失去电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。
2Al2O3 === 4Al + 3O2↑ 2NaCl === 2Na + Cl2↑
7、合金：合金是由两种或两以上的金属（或非金属）熔合而成的具有金属特性的物质
合金的熔点：合金的熔点一般比它的各成分金属低,其性质在很多方面优于成分金属.
练习1、根据下图所示实验室用一氧化碳还原氧化铁的实验装置，回答以下问题：
①反应过程中发生的现象是 ；
②塑料袋的作用是 。
练习2、冶炼金属一般有下列4种方法： ①焦炭法②水煤气法（或CO、H2法） ③活泼金属置换法④电解法，4种方法在工业上均有应用。古代有(I)火烧孔雀石炼铜(II)湿法炼铜，现代有(III)铝热法炼铬(IV)从光卤石中炼镁，下列对这四种金属制备方法的分类中不正确的是（ ）
A、 (I) ① B、(II) ② C、(III) ③ D、(IV) ④
二、镁和铝
1.物理性质和用途：
（1）银白色柔软的轻金属，有较强的韧性、延展性，有良好的导电、导热性。密度小、熔点较低、硬度较小，铝的硬度比镁大，熔沸点比镁高,铝是地壳中含量最多的金属元素。
（2）铝 :常用来制导线、电缆 、铝薄、合金等。镁常用来制造镁合金、汽车和飞机等。
2.化学性质：
讨论1、回答镁和铝分别位于元素周期表的第几周期，第几族？画出镁和铝的原子结构示意图，说明它们的原子结构有哪些特点？
讨论2、回答镁和铝的化学性质谁更活泼？请举例说明。
镁、铝化学性质的比较
镁的化学性质 铝的化学性质
与非金属反应O2、S、X2等 Mg+Cl2＝MgCl23Mg+N2＝Mg3N2
与H2O反应 Mg+2H2O＝Mg(OH)2+H2↑
与酸反应 Mg+2H+＝Mg2++H2↑与浓H2SO4、浓H2NO3反应不产生H2 2Al+6H ( file: / / / E:\\与酸.swf" \t "_parent )+ ( file: / / / E:\\与酸.swf" \t "_parent )＝2Al3++3H2↑常温下遇浓H2SO4、浓H2NO3钝化，加热反应，不产生H2
与碱反应 不反应 2Al+2OH－＋2H2O=2AlO2－+3H2
与某些
强调1、铝与强碱溶液反应电子转移情况
铝是还原剂，水是氧化剂，NaOH既不是氧化剂又不是还原剂
强调2、铝热反应：
(1)、铝热剂是混和物
(2)、特点是放出大量的热
(3)、用途是还原通常难熔的金属氧化物和焊接钢轨
3、铝的重要化合物
（1）、氧化铝（Al2O3）
物理性质：氧化铝（Al2O3）是一种白色难熔的物质。冶炼Al的原料，用作耐火材料。
化学性质：氧化铝（Al2O3）是一种典型的两性氧化物。(写出与强酸或强碱反应的离子方程式)
Al2O3+6H+ =2Al3+ +3H2O Al2O3 +2OH- =2AlO2- +H2O
（2）、氢氧化铝Al(OH)3
物理性质： 氢氧化铝是不溶于水的白色胶状物质.能凝聚悬浮物和吸附色素
化学性质：
①Al(OH)3 受热易分解:
② ( file: / / / E:\\ys_ys43.swf" \t "_parent ) Al(OH)3显两性 ( file: / / / E:\\ys_ys43.swf" \t "_parent ): ( file: / / / E:\\ys_ys43.swf" \t "_parent ) 能与酸和强碱溶液反应。
Al(OH)3 +3H+ =Al3++3H2O Al(OH)3+OH- =AlO22-+2H2O
③Al(OH)3显两性的原因
H2O + AlO22-+ H+ Al(OH)3 Al3++3OH-
遇强酸时，使平衡向右移，Al(OH)3溶解；遇强碱时，平衡左移，使Al(OH)3溶解.
⑶ Al(OH)3 的制取
用铝盐跟氨水 ( file: / / / E:\\氢氧化铝.swf" \t "_parent )反应制取Al(OH)3或在偏铝酸盐中通.入CO2 .
Al3++ +3NH3·H2O = Al(OH)3↓+3NH4+ 2AlO2-+CO2+3H2O =2Al(OH)3↓+CO32-
（3）、硫酸铝钾KAl(SO4)2
⑴KAl(SO4)2是一种强电解质，在溶液中完全电离：KAl(SO4)2=K+ + Al3+ + 2SO42-
⑵明矾——KAl(SO4)2·12H2O
明矾易溶于水，它水溶液呈酸： Al3+ +3H2O Al(OH)3+ 3H+ （水解反应）
⑶明矾水解产生的胶状Al(OH)3吸附能力很强，可以吸咐水里的杂质，并形成沉淀，使水澄清。所以明矾常用作净水剂。
练习3、为什么铝制餐具不宜蒸煮或长期存放有酸性和碱性的食物。
练习4、取两份铝粉，一份投入足量浓氢氧化钠溶液中，一份投入足量盐酸中，充分反应，产生等量氢气。则两份铝粉的质量之比为：
A 1: 2 B 1: 3 C 3 : 2 D 1 : 1
练习5、往一金属Al的易拉罐内充满CO2，然后往罐内注入足量的NaOH溶液，立即用胶布严封罐口。过一段时间后，罐壁内凹而瘪，再过一段时间，瘪了的壁就重新鼓起。解释下述变化的实验现象，配以有关化学方程式 （1）罐壁内凹而瘪的原因是
（2）罐再鼓起的原因是
讨论：用Al、H2SO4、NaOH等原料来制取等质量的Al(OH)3有几种途径？哪一种途径最佳？
途径1：
途径2：
途径3：
Al H2SO4 NaOH Al(OH)3 需原料的物质的量
1 4 6 12 4 18
2 4 2 4 4 6
3 4 1.5 3 4 4.5
4、有关铝化合物的图像
操作 离子方程式 图像
往AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量



5、铝及其化合物知识网络：
练习6.能说明镁比铝还原性强的事实是:
A. Mg的价电子比铝少
B. 镁在空气中和CO2中能燃烧，而铝不能
C. Mg遇浓硫酸不钝化，而铝钝化
D. 铝的硬度、延展性、熔点均比镁大、好、高
练习7、符合反应3AlO2-+6H2O+Al3+＝4Al(OH)3 的实验是（ 　 　）
A、将过量NaOH溶液慢慢滴入AlCl3溶 液中
　B、将AlCl3和NaAlO2溶液混合
　C、将过量AlCl3溶液慢慢滴入NaOH溶液中
　D、将过量AlCl3溶液慢慢滴入氨水中
练习8、0.1molAlCl3与 mL1mol / L的NaOH溶液反应生成Al(OH)3沉淀的物质的量为0.06mol
练习9、下列各组物质中，前一种与后二种物质反应后不能产生同一种气体的是:
A. Al、NaOH溶液、盐酸
B. (NH4)2S、NaOH溶液、盐酸
C. H2O、Na2O2、F2
D. NaHCO3、NaHSO4溶液、盐酸
练习10、铝具有较强的抗腐蚀性，主要因为：
A.铝不活泼
B.铝具有两性
C.铝与氧气在常温下不反应
D.铝表面在常温下能形成一层致密的氧化物薄膜
三、铁及其化合物
复习要点：
（1）铁元素在周期表中的位置、原子结构特点。 （2）了铁单质的物理性质，掌握化学性质（跟氯气、硫、水、酸和盐溶液的反应，铁的钝化） （3）三种铁的氧化物的性质与比较。
（4）铁的氢氧化物及盐的性质与比较。
（5）铁离子的检验。
（6）掌握铁“三角”（即Fe、Fe2+、Fe3+之间的转化）之间相互转变的规律及其条件；巩固、加深对氧化还原反应认识.
1、铁的物理性质
（1）.银白色,有金属光泽,质软，有较强的抗腐蚀性(比生铁强)；粉末呈黑色。
（2）.具有良好的延展性;
（3）.是电和热的良导体;
（4）.密度是7.86g/cm3，熔点1535度，(比生铁高)；沸点是2750度.
（5）.特性:能被磁体吸引和磁化。
2、铁的化学性质
（1）、与非金属反应：
如遇Cl2 、O2、Br2等强氧化剂生成Fe3+ ，如遇S 、O2 、 I2等氧化剂生成Fe2+
（2）、与某些盐溶液反应：如Cu ( file: / / / E:\\ys_ys44_4.swf" \t "_parent )2+ ( file: / / / E:\\ys_ys44_4.swf" \t "_parent )、Fe3+、Ag+ 、KMnO4溶液等。
Fe + Cu2+ == Fe2+ + Cu
（3）、与酸反应
①与非氧化性酸反应,如盐酸 ( file: / / / E:\\ys_ys44_3_1.swf" \t "_parent )、稀硫酸： Fe + 2H+ == Fe2+ + H2↑
②与氧化性酸反应，如硝酸、浓硫酸
Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O 3Fe+8HNO3=3Fe(NO3)2+2NO↑ +4H2O
常温下与浓硝酸、浓硫酸 ( file: / / / E:\\ys_ys44_3_2.swf" \t "_parent )发生钝化不反应 ,加热时可以反应.
（4）.与水反应
常温下通常不与水反应
在潮湿环境中易生锈，生成Fe2O3的水合物
高温时可以反应：
铁的性质小结:
反应生成+2价 反应生成+3价
非金属 与I2、S反应 与F2、Cl2、Br2反应
氧气 纯氧与足量铁水 高温下与足量的纯氧(Fe2O3)
酸 与H+少量的强氧化性酸 与足量的强氧化性酸
盐 与Fe3+、Cu2+、Ag+等 与H2O2、 KMnO4溶液
其它 铁丝在氧气中燃烧,与水蒸气反应生成+2、+3价
铁的氧化物：
名称 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁
俗称 铁 红 磁性氧化铁
化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
色 态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体
化合价 + 2 + 3 + 2，+ 3
水溶性 不溶 不溶 不溶
类 型 碱 性 氧 化 物 可看成盐Fe(FeO2)2
共性 与酸 能与酸反应Fe3O4 +8H+=2Fe3 + + Fe 2+ + 4H2O
与还原剂 都能被还原,如Fe2O3 +3CO = 2Fe +3CO2
1、下列溶液可用铁桶盛装的是( )
A、FeCl3 B、CuSO4 C、1mol/LHNO3 D、98% H2SO4
2、将铁粉撒入下列溶液中充分反应后，溶液的质量增加但无气体放出的是( )
A、CuCl2 B、Hg(NO3)2 C、H2SO4 D、Fe2(SO4)3
练习11、在烧制砖瓦时，用粘土做成的坯经过焙烧后，铁的化合物转化成 而制得红色砖瓦；若烘热后期从窑顶向下慢慢浇水，窑内会产生大量的 气体，它们把该红色物质还原成黑色的化合物是 ，得青色砖瓦。
练习12、下列说法正确的是( )
A．铁是位于第四周期第ⅧB族元素, 是一种重要的过渡元素
B．14克铁粉和7克硫粉混合后高温下充分反应能生成21克硫化亚铁
C．铁在溴蒸气中点燃可生成FeBr3
D．四氧化三铁可以看成是氧化铁和氧化亚铁组成的混合物
练习13：往浅绿色的Fe(NO3)2溶液中逐滴加入稀盐酸时，溶液的颜色变化应是（ ）
A.颜色变浅 B.逐渐变深绿
C.没有改变 D.变棕黄色
练习14、用FeCl3 溶液可以腐蚀印刷线路
板，请解释并写出离子方程式，若想从废液中回收铜，应如何操作？最后可得什么物质？
3、铁的氢氧化物及其盐
（1）、氢氧化物[Fe(OH)2 Fe(OH)3]
实验1：向FeCl3溶液中滴入NaOH，观察实验现象，写出离子方程式。
Fe3++3OH-==Fe(OH)3↓(红褐色)
实验2：新制FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，注意把滴管伸入液面以下，观察实验现象，写出离子方程式。
白色沉淀在空气中放置，观察颜色变化： 白色----灰绿色----红褐色,反应的方程式：
Fe2++2OH-==Fe(OH)2↓(白色) 4Fe(OH)2O2+2H2O==4Fe(OH)3
化学性质:
①、都是不溶性碱,受热易分解。 Fe(OH)2要空气中加热产物是什么 ②、都能与酸反应（写出离子方程式）
Fe(OH)2 +2H+ = Fe2+ +2H2O Fe(OH)3 + 3H+ = Fe3+ +3H2O
（2）、亚铁盐和铁盐
①绿矾 (FeSO4·7H2O)
制法：铁屑加稀硫酸---浓缩—冷却—绿色晶体。
用途：分析化学上常用作还原剂，制蓝黑墨水、染料，杀虫剂等。
②三氯化铁 （FeCl3）
制法：铁屑与氯气直接反应: 2Fe+3Cl2==2FeCl3
或 Fe+HCl再通Cl2---浓缩---冷却--FeCl3·6H2O
问1：向FeCl3溶液中投入镁粉，可能发生的反应有：
问2：Fe3+能使淀粉-KI试纸变蓝，写出反应离子方程式。
练习15．在三氯化铁溶液中通入二氧化硫，然后再滴入氯化钡溶液，有白色沉淀生成，则该白色沉淀可能是（ ） （A）硫酸钡 （B）亚硫酸铁 （C）亚硫酸钡 （D）硫磺
练习16．某溶液可能含有硫酸盐、硝酸盐和氯化物。经测定得知溶液中含有浓度较大的H+、Fe2+和Ba2+，该盐溶液中的阴离子主要是（ ） （A）NO3- （B）Cl- （C）SO42- （D）Cl- 和SO42-
四、原电池原理
1、原电池
原电池是将化学能转化为电能的一种装置。
2、形成原电池的条件
前提：能够自发地发生氧化还原反应
(1)有活泼性不同的两个金属电极(或金属与能导电的非金属)
正极 不活泼金属 在电极上得电子 发生还原反应 化合价降低
负极 活泼金属 在电极上失电子 发生氧化反应 化合价升高
3、原电池原理的应用：
①制造化学电源
②防止金属的腐蚀
③改变氧化还原反应的反应速率：与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。
一般来说：
电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀
(3)内外电路沟通
4、实用电源
（1）、特点：能产生稳定而具有较高电压的电流；安全、耐用且便于携带 ；能够适用于特殊用途；便于回收处理，不污染环境或对环境产生影响较小。
（2）、常见电池和新型电池简介
①干电池： 负极（锌筒） Zn - 2e- = Zn2+
正极（石墨） 2NH42+ +2e- = 2NH3 +H2↑
总反应 Zn + 2NH42+ == 2NH3 +H2↑+Zn2+
②铅蓄电池 负极 Pb+ SO42- - 2e- = PbSO4↓
正极 PbO2 + SO42-+ 4H+ +2e- = PbSO4↓ +2H2O
总反应 Pb+ PbO2 + 2SO42-+ 4H+= PbSO4↓+2H2O
5、金属的腐蚀
（1）化学腐蚀：无电流
（2）电化学腐蚀：有电流
钢铁的腐蚀：
①析氢腐蚀：酸性溶液
负极：Fe - 2e- = Fe2+ 正极: 2H+ +2e- = H2↑
总反应: Fe+ 2H+ == H2↑+Fe2+
②吸氧腐蚀
负极：Fe - 2e- = Fe2+ 正极: 2H2O + O2 +4e- = 4OH-
附参考答案:
练习1、①玻璃管内粉末由红棕色逐渐变黑，盛有石灰水的试管出现浑浊。②收集CO气体。
练习2、B 练习4、D
6e-
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑+ 4H2O
4Al+3O2 ＝ 2Al2O3
Δ
Δ
2Al+3CI2 ＝ 2AlCl3
Δ
2Al+6H2O＝2 Al(OH)3+3H2↑
高温
8Al+3Fe3O4 ＝ 4Al2O3+9Fe
高温
3MnO2+4Al ＝ 2Al2O3+3Mn
Δ
2Mg+CO2 ＝ 2MgO+C
Δ
2Al(OH)3 ＝Al2O3 +3H2O
NaOH
H2SO4
Al Al2(SO4)3 Al(OH)3
NaOH
H2SO4
Al NaAlO2 Al(OH)3
NaOH
H2SO4
Al(OH)3
Al Al2(SO4)3
Al NaAlO2
0
V(NaOH)
沉淀量
Al3+ + 3AlO2- + 6H2O= 4Al(OH)3↓
AlO2- + 4H+ = Al3+ + 2H2O
往稀盐酸溶液中逐滴加入 NaAlO2至过量
0
V(NaAlO2)
沉淀量
往NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液至过量
Al3+ + 3AlO2- + 6H2O= 4Al(OH)3↓
Al3+ + 4OH- = AlO2- + 2H2O
0
沉淀量
V(AlCl3)
Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O
AlO2- + H+ + H2O =Al(OH)3↓
往NaAlO2溶液中逐滴加入 稀盐酸至过量
0
V(HCl)
沉淀量
Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O
Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓
强碱
弱碱或适量强碱
弱酸或适量强酸
强酸
强碱
过量强碱
过量强酸
强酸
H+
=
O2
AlO2-
Al3+
Al(OH)3
Al2O33
Al
电解
加热
Δ
2Fe + 3Cl2 ＝FeCl3
Δ
Fe+S ＝FeS
高温
3Fe + 4H2O ＝ Fe3O4+ 4H2↑
电子
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