高中化學知識點規(guī)律大全-《幾種重要的金屬》

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1、高中化學知識點規(guī)律大全 ——幾種重要的金屬 1．金屬的物理性質 (1)狀態(tài)：在常溫下，除汞(Hg)外，其余金屬都是固體． (2)顏色：大多數金屬呈銀白色，而金、銅、鉍具有特殊顏色．金屬都是不透明的，整塊金屬具有金屬光澤，但當金屬處于粉末狀時，常顯不同顏色． (3)密度：金屬的密度相差很大，常見金屬如鉀，鈉、鈣、鎂、鋁均為輕金屬(密度小于4.5 g·cm－3)，密度最大的金屬是鉑，高達21.45 g·cm－3． (4)硬度：金屬的硬度差別很大，如鈉、鉀的硬度很小，可用小刀切割；最硬的金屬是鉻． (5)熔點：金屬的熔點差別很大，如熔點最高的金屬為鎢，其熔點為3 410℃，而熔點最低的

2、金屬為汞，其熔點為－38.9℃，比冰的熔點還低． (6)大多數金屬都具有延展性，可以被抽成絲或壓成薄片．其中延展性最好的是金． ⑺金屬都是電和熱的良導體．其中銀和銅的傳熱、導電性能最好． 2．鎂和鋁 [鎂和鋁] 元 素 鎂(12Mg) 鋁(13Al) 在元素周期表中的位置 第二周期ⅡA族 第三周期ⅢA族 單質物理性質 顏色和狀態(tài) 銀白色固體 銀白色固體 硬 度 鎂(很軟)＜鋁(較硬) 密 度g·cm－3 鎂(1.738)＜鋁(2.70) 熔點／℃ 鎂(645)＜鋁(660.4) 沸點／℃ 沸點(1 090)＜鋁(2 467) 自然界存在形式

3、 均以化合態(tài)形式存在 用 途 用于制造合金 用于制作導線、電纜；鋁箔用于食品、飲料的包裝；用于制造合金 [鎂與鋁元素的原子結構及單質化學性質的比較] 元 素 鎂(Mg) 鋁(A1) 原子結構 最外層電子數 2個(較少) 3個(較多) 原子半徑 r(Mg)＞r(A1) 失電子能力、還原性及金屬性 Mg＞A1 單 質 的 化 學 性 質 與O2的反應 常溫 Mg、Al均能與空氣中的O2反應，生成一層堅固而致密的氧化物保護膜．所以，金屬鎂和鋁都有抗腐蝕性能 點燃 2Mg + O2(空氣) 2MgO 4Al +

4、 3O2(純) 2A12O3 與S、X2等非金屬的反應 Mg + SMgS Mg + C12MgCl2 2Al + 3SA12S3 2Al + 3Cl22AlCl3 與酸的反應 非氧化性酸 例 Mg + 2H＋ ＝ Mg2＋ +H2↑ 例 2A1 + 6H＋ ＝ 2A13＋ +3 H2↑ 氧化性酸 例 4Mg + 10HNO3(極稀)＝4Mg(NO3)2 + N2O↑+ 5H2O 鋁在冷的濃HNO3、濃H2SO4中因發(fā)生鈍化而難溶 與堿的反應 不反應 2A1 + 2NaOH + 2H2O ＝ 2NaAlO2 + 3H2↑ 與氧化物的反應

5、 2Mg + CO2 2MgO + C (金屬鎂能在CO2氣體中燃燒) 2A1 + Fe2O3 2Fe + A12O3 [鋁熱反應] 說明 鋁與比鋁不活潑的金屬氧化物(如CuO等)都可以發(fā)生鋁熱反應 [鋁的重要化合物] 氧化鋁(A12O3) 氫氧化鋁[A1(OH)3] 硫酸鋁鉀[KAl(SO4)2] 物理性質 白色固體，熔點高，難溶于水 不溶于水的白色膠狀固體；能凝聚水中的懸浮物，有吸附色素的性能 硫酸鋁鉀晶體[KAl(SO4)2·12H2O]俗稱明礬．明礬是無色晶體，易溶于水 所屬類別 兩性氧化物 兩性氫氧化物 復鹽(由兩種不同金屬離子和一種酸根離子組成

6、) 電離方程式 在水中不能電離 A13＋+3OH－ A1(OH)3AlO2－+H＋+H2O KAl(SO4)2＝K＋+A13＋+2SO42－ 化學性質 既能與酸反應生成鋁鹽，又能與堿反應生成偏鋁酸鹽：Al2O3 + 6H＋＝2A13＋+ 3H2O ，Al2O3 + 2OH－＝2 AlO2－+ H2O ①既能溶于酸，又能溶于強堿中：A1(OH)3 + 3H＋＝A13＋+ 3H2O ，A1(OH)3 + OH－＝2AlO2－+ 2H2O ②受熱分解： 2A1(OH)3 Al2O3 + 3H2O ①同時兼有K＋、A13＋、SO42－三種離子的性質②水溶液因A1 3＋水解而顯酸性：

7、 A13＋+3H2OA1(OH)3 + 3H＋ 制 法 2A1(OH)3 Al2O3 + 3H2O 可溶性鋁鹽與氨水反應：A13＋+ 3NH3·H2O A1(OH)3↓ + 3NH4＋ 用 途 ①作冶煉鋁的原料②用于制耐火坩堝、耐火管、耐高溫儀器 制取氧化鋁 作凈水劑 [合金] (1)合金的概念：由兩種或兩種以上的金屬(或金屬跟非金屬)熔合在一起而成的具有金屬特性的物質． (2)合金的性質：①合金的硬度比它的各成分金屬的硬度大；②合金的熔點比它的各成分金屬的熔點低． *[硬水及其軟化] (1)基本概念． ①硬水和軟水： 硬水：含有較多的Ca2＋和M

8、g2＋的水． 軟水：不含或只含少量Ca2＋和Mg2＋的水． ②暫時硬度和永久硬度： 暫時硬度：由碳酸氫鈣或碳酸氫鎂所引起的水的硬度． 永久硬度：由鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物等引起的水的硬度． ③暫時硬水和永久硬水： 暫時硬水：含有暫時硬度的水． 永久硬水：含有永久硬度的水． (2)硬水的軟化方法： ①煮沸法．這種方法只適用于除去暫時硬度，有關反應的化學方程式為： Ca(HCO3)2CaCO3↓+CO2↑+H2O Mg(HCO3)2MgCO3↓+CO2↑+H2O MgCO3 + H2OMg(OH)2↓+CO2↑ ②離子交換法．這種方法可同時除去暫時硬度和永久硬度． ③藥劑

9、軟化法．常用的藥劑法有石灰——純堿法和磷酸鈉法． (3)天然水的硬度：天然水同時有暫時硬度和永久硬度，一般所說的硬度是指兩種硬度之和． (4)硬水的危害： ①長期飲用硬度過高或過低的水，均不利于身體健康． ②用硬水洗滌衣物，浪費肥皂，也不易洗凈． ③鍋爐用水硬度過高，易形成鍋垢[注：鍋垢的主要成分為CaCO3和Mg(OH)2]，不僅浪費燃料，還會引起爆炸事故． 3．鐵和鐵的化合物 [鐵] (1)鐵在地殼中的含量：鐵在地殼中的含量居第四位，僅次于氧、硅和鋁． (2)鐵元素的原子結構：鐵的原子序數為26，位于元素周期表第四周期Ⅶ族，屬過渡元素．鐵原子的最外層電子數為2個，可失去2

10、個或3個電子而顯+2價或+3價，但+3價的化合物較穩(wěn)定． (3)鐵的化學性質： ①與非金屬反應： 3Fe + 2O2Fe3O4 2Fe + 3C122FeCl3 說明 鐵絲在氯氣中燃燒時，生成棕黃色的煙，加水振蕩后，溶液顯黃色． Fe + SFeS 說明 鐵跟氯氣、硫反應時，分別生成+2價和+3價的鐵，說明氧化性：氯氣＞硫． ②與水反應： a．在常溫下，在水和空氣中的O2、CO2等的共同作用下，Fe易被腐蝕(鐵生銹)． b．在高溫下，鐵能與水蒸氣反應生成H2：3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2 ③與酸反應： a．與非氧化性酸(如稀鹽酸、稀H2SO4等

11、)的反應．例如： Fe + 2H＋ ＝ Fe2＋ + H2↑ b．鐵遇到冷的濃H2SO4、濃HNO3時，產生鈍化現象，因此金屬鐵難溶于冷的濃H2SO4或濃HNO3中． ④與比鐵的活動性弱的金屬的鹽溶液發(fā)生置換反應．例如： Fe + Cu2＋ ＝ Fe2＋ + Cu 歸納：鐵的化學性質及在反應后的生成物中顯+2價或+3價的規(guī)律如下； [鐵的氧化物的比較] 鐵的氧化物 氧化亞鐵 氧化鐵 四氧化三鐵 俗 稱 鐵紅 磁性氧化鐵 化學式 FeO Fe2O3 Fe3O4 鐵的價態(tài) +2價 +3價 +2價和+3價 顏色、狀態(tài) 黑色粉末 紅棕色粉末

12、黑色晶體 水溶性 都不溶于水 化學性質 ①在空氣中加熱時，被迅速氧化；6FeO + O2 2Fe3O4②與鹽酸等反應：FeO + 2H＋＝Fe2＋+ H2O ①與鹽酸等反應：Fe2O3 + 6H＋＝2Fe3＋+ 3H2O②在高溫時，被CO、C、A1等還原：Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 兼有FeO和Fe2O3的性質，如Fe3O4 + 8H＋＝2Fe3＋+ Fe2＋+ 4H2O [氫氧化亞鐵和氫氧化鐵的比較] Fe(OH)2 Fe(OH)3 顏色、狀態(tài) 在水中為白色絮狀沉淀 在水中為紅褐色絮狀沉淀 水溶性 難溶于水 難溶于水 制 法 可溶性

13、亞鐵鹽與強堿溶液或氨水反應： 注：制取時，為防止F e2＋被氧化，應將裝有NaOH溶液的滴管插入FeSO4溶液的液面下 可溶性鐵鹽與強堿溶液、氨水反應： 化學性質 ①極易被氧化： 沉淀顏色變化：白色→灰綠色→紅褐色 ②與非氧化性酸如鹽酸等中和： ①受熱分解； 固體顏色變化：紅褐色→紅棕色 ②與酸發(fā)生中和反應： [Fe3＋和Fe2＋的相互轉化] 例如：2Fe3＋ + Fe ＝ 3Fe2＋ 應用：①除去亞鐵鹽(含Fe2＋)溶液中混有的Fe3＋；②亞鐵鹽很容易被空氣中的O2氧化成鐵鹽，為防止氧化，可向亞鐵鹽溶液中加入一定量的鐵屑． 例如：2Fe2＋+ Cl2

14、＝2Fe3＋+ 2Cl－ 應用：氯化鐵溶液中混有氯化亞鐵時，可向溶液中通入足量氯氣或滴加新制的氯水，除去Fe2＋離子． Fe2＋ Fe3＋ [Fe2＋、Fe3＋的檢驗] (1)Fe2＋的檢驗方法： ①含有Fe2＋的溶液呈淺綠色； ②向待檢液中滴加NaOH溶液或氨水，產生白色絮狀沉淀，露置在空氣中一段時間后，沉淀變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色，說明含Fe2＋． ③向待檢液中先滴加KSCN溶液，無變化，再滴加新制的氯水，溶液顯紅色，說明含Fe2＋．有關的離子方程式為： 2Fe2＋ + Cl2 ＝ 2Fe3＋ + 2Cl－ Fe3＋ + 3SCN－ ＝ Fe(SCN)

15、3 (2)Fe3＋的檢驗方法： ①含有Fe3＋的溶液呈黃色； ②向待檢液中滴加NaOH溶液或氨水，產生紅褐色沉淀，說明含Fe3＋． ③向待檢液中滴加KSCN溶液，溶液呈血紅色，說明含Fe3＋． 進行鐵及其化合物的計算時應注意的事項： (1)鐵元素有變價特點，要正確判斷產物； (2)鐵及其化合物可能參加多個反應，要正確選擇反應物及反應的化學方程式； (3)反應中生成的鐵化合物又可能與過量的鐵反應，因此要仔細分析鐵及其化合物在反應中是過量、適量，還是不足量； (4)當根據化學方程式或離子方程式計算時，找出已知量與未知量的關系，列出方程式或方程式組； (5)經常用到差量法、守恒法

16、． 4．金屬的冶煉 [金屬的冶煉] (1)從礦石中提取金屬的一般步驟有三步：①礦石的富集．除去雜質，提高礦石中有用成分的含量；②冶煉．利用氧化還原反應原理，在一定條件下，用還原劑將金屬礦石中的金屬離子還原成金屬單質；⑧精煉．采用一定的方法，提煉純金屬． (2)冶煉金屬的實質：用還原的方法，使金屬化合物中的金屬離子得到電子變成金屬原子． (3)金屬冶煉的一般方法： ①加熱法．適用于冶煉在金屬活動順序表中，位于氫之后的金屬(如Hg、Ag等)．例如： 2HgO2Hg + O2↑ HgS + O2Hg + SO2↑ 2Ag2O4Ag + O2↑

17、 2AgNO32Ag + 2NO2↑+ O2↑ ②熱還原法．適用于冶煉金屬活動順序表中Zn、Fe、Sn、Pb等中等活潑的金屬．常用的還原劑有C、CO、H2、Al等．例如： Fe2O3 + 3CO2Fe + 3CO2(煉鐵) ZnO + CZn + CO↑(伴生CO2) WO3 + 3H2W + 3H2O Cr2O3 + 2Al2Cr + A12O3(制高熔點的金屬) ⑧熔融電解法．適用于冶煉活動性強的金屬如K、Ca、Na、Mg、A1等活潑的金屬，通過電解其熔融鹽或氧化物的方法來制得．例如： 2A12O3 4Al + 3O2

18、↑ 2NaCl 2Na + C12↑ ④濕法冶金(又叫水法冶金)．利用在溶液中發(fā)生的化學反應(如置換、氧化還原、中和、水解等)，對原料中的金屬進行提取和分離的冶金過程．濕法冶金可用于提取Zn、U(鈾)及稀土金屬等． [金屬的回收] 地球上的金屬礦產資源是有限的，而且是不能再生的．隨著人們的不斷開發(fā)利用，礦產資源將會日漸減少．金屬制品在使用過程中會被腐蝕或損壞，同時由于生產的發(fā)展，新的產品要不斷替代舊的產品，因而每年就有大量廢舊金屬產生．廢 舊金屬是一種固體廢棄物，會污染環(huán)境．要解決以上兩個問題，最好的方法是把廢舊金屬作為一種資源，加以回收利用．這樣做，既減少了垃圾量，

19、防止污染環(huán)境，又緩解了資源短缺的矛盾．回收的廢舊金屬，大部分可以重新制成金屬或它們的化合物再用． *[金屬陶瓷和超導材料] (1)金屬陶瓷．金屬陶瓷是由陶瓷和粘結金屬組成的非均質的復合材料．陶瓷主要是Al2O3、ZrO2等耐高溫氧化物等，粘結金屬主要是Cr、Mo、W、Ti等高熔點金屬．將陶瓷和粘結金屬研磨，混合均勻，成型后在不活潑氣氛中燒結，就可制得金屬陶瓷． 金屬陶瓷兼有金屬和陶瓷的優(yōu)點，其密度小，硬度大，耐磨，導熱性好，不會因為驟冷或驟熱而脆裂．另外，在金屬表面涂一層氣密性好、熔點高、傳熱性很差的陶瓷涂層，能夠防止金屬或合金在高溫下被氧化或腐蝕． 金屬陶瓷廣

20、泛地應用于火箭、導彈、超音速飛機的外殼、燃燒室的火焰噴口等處． (2)超導材料．當電流通過金屬(或合金)時，金屬會發(fā)熱，這是由于金屬內部存在電阻，它阻礙電流通過．用金屬導線輸送電流時，由于有電阻存在，會白白消耗大量電能．金屬材料的電阻通常隨溫度的降低而減?。? 科學研究發(fā)現，當汞冷卻到低于4.2 K時，電阻突然消失，導電性幾乎是無限大的，當外加磁場接近固態(tài)汞隨之又撤去后，電磁感應產生的電流會在金屬汞內部長久地流動而不會衰減，這種現象稱為超導現象．具有超導性質的物質稱為超導體．超導體電阻突然消失的溫度稱為臨界溫度(Tc)．在臨界溫度以下時，超導體的電阻為0，也就是電流在超導體中

21、通過時沒有任何損失． 超導材料大致分為純金屬、合金和化合物三類．具有最高臨界溫度的純金屬是鑭，Tc＝12.5 K．合金型目前主要有鈮—鈦合金，Tc＝9.5 K．化合物型主要有鈮三錫(Nb3Sn)，Tc＝18.3K；釩三鎵(V3Ga)，Tc＝16.5 K等． 超導材料可制成大功率發(fā)電機、磁流發(fā)電機、超導儲能器、超導電纜、超導磁懸浮列車等．用超導材料制成的裝置，具有體積小、使用性能高、成本低等優(yōu)點． 5．原電池的原理及其應用 [原電池] (1)原電池的概念：把化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置叫做原電池． (2)構成原電池的條件： ①有相互連接或，接觸的兩個電極．在兩個電極中，其

22、中一個電極的材料為較活潑的金屬；另一個電極的材料為較不活潑的金屬或金屬氧化物導體或石墨． ②兩個電極要同時與電解質溶液相接觸并形成回路． ③作負極的較活潑金屬能與電解質溶液發(fā)生氧化還原反應，而較不活潑的金屬不能與電解質溶液反應． (3)原電池原理： 較活潑金屬：作負極電子流出發(fā)生氧化反應(電極本身失電子后而溶解) 較不活潑金屬、金屬氧化物或石墨：作正極電子流入發(fā)生還原反應(溶液中的陽離子得電子后析出) 電流方向：正極導線負極 (4)原電池原理的應用：制作各種電池，如干電池、蓄電池、充電電池、高能電池等． [化學電源] (1)實用電源一般應具有的特點：能產生穩(wěn)定而具有較高電

23、壓的電流；安全、耐用且便于攜帶；能夠適用于特殊用途；便于回收處理，不污染環(huán)境或對環(huán)境產生影響較?。? (2)幾種常見的電池和新型電池： 構 造 性 能 主要用途 干 電 池 鋅—錳干電池 插在電池中央的石墨作正極，頂端有一銅帽；在石墨棒的周圍填滿二氧化錳和炭黑的混合物，并用離子可以通過的長纖維作隔膜；隔膜外是調成糊狀的氯化銨，作為電解質溶液；最外面是由鋅筒制成的干電池外殼，作為負極；電池頂部用蠟和火漆封口 電量小，在放電過程中容易發(fā)生氣漲或漏液 手電筒中用作照明 堿性鋅—錳電池 電解液由原來的中性變?yōu)殡x子導電性更好的堿性，負極由鋅片改

24、為鋅粉 反應面積成倍增長．容量和放電時間比普通鋅—錳電池增加幾倍 蓄 電 池 鉛蓄電池 用含銻5％～8％的鉛銻合金鑄成格板，在格板上分別填充PbO2和Pb作正極和負極，二者交替排列而成．在電極之間充有密度為1.25 g·cm－3 ～1.28 g·cm－3的H2SO4溶液 電壓穩(wěn)定，使用方便，安全、可靠，可循環(huán)使用 用于汽車、摩托車等的動力 鎳—鎘可充電電池 用鎘(Cd)為電池的負極，NiO(OH)為電池正極，堿性溶液為電解液 廣泛用于電話機、收錄機等 銀—鋅蓄電池 用鋅為負極，氧化銀(Ag2O)為正極 體積小、質量輕 用于人造地球衛(wèi)星，宇宙火箭、空

25、間電視轉播站等 新型燃料電池 氫氧燃料電池 氫氣、氧氣、甲烷、煤氣、空氣、氯氣等均可作為燃料電池的原料 能量轉化率高、可持續(xù)使用；燃燒產物為水，不污染環(huán)境 鋁—空氣燃料電池 用鋁為電池負極，以氯化鈉等鹽溶液為電解液，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產生電流 體積小，能量大，使用方便，耗能少 代替汽油作為汽車的動力，用于收音機、照明電源、野營炊具、野外作業(yè)工具等 鋰電池 用密度最小的金屬鋰作電池的負極 質量輕、工作效率高、貯存壽命長 用于電腦、照相機、手表、心臟起搏器，以及作為火箭、導彈等的動力 [金屬的電化學腐蝕] (1)金屬腐蝕的概念：金屬腐蝕是指金屬或

26、合金與周圍接觸到的氣體或液體進行化學反應而腐蝕損耗的過程． (2)金屬腐蝕的本質：金屬原子失去電子變成陽離子的過程．也就是說，金屬在腐蝕過程中，發(fā)生了氧化還原反應． (3)兩種金屬腐蝕的比較： 化學腐蝕 電化學腐蝕 產生原因 金屬跟接觸到的物質(如O2、Cl2、SO2等)直接發(fā)生化學反應 不純金屬或合金與電解質溶液接觸 特 點 無電流產生．為原子之間的氧化還原反應 形成無數微小的原電池，有微弱電流產生．為原子與離子之間的氧化還原反應 結 果 金屬失去電子被氧化而腐蝕 較活潑金屬失去電子被氧化而腐蝕 舉 例 鐵跟氯氣直接反應而腐蝕；鋼管被原油中的含硫化合物腐蝕 鋼鐵的電化學腐蝕： 負極(Fe)：2Fe－4e－＝2Fe2＋ 正極(C)：2H2O + O2 + 4e－＝4OH－． 說 明 在化學腐蝕和電化學腐蝕中，電化學腐蝕是造成鋼鐵腐蝕的主要原因 (4)金屬的防護方法： ①選用不同的金屬或非金屬制成合金(如不銹鋼)． ②采用噴漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法使金屬與介質隔離． ③電化學保護法．