【新高一】必修1——第三章?金属的化学性质！

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　　【知识回顾】

　　一、金属的存在

　　地壳中含量由多到少的元素是：氧、硅、铝、铁、钙、钠、镁；含量最多的金属元素是铝元素。

　　二、金属的物理性质

　　1、有金属光泽：大多数金属都有银白色金属光泽，少数金属是特殊颜色如铜是紫红色，金是金黄色。

　　2、固体：除汞(液体)外，大多数为固体

　　3、导电性:电场中,自由电子定向运动.

　　4、传热性：自由电子与金属离子碰撞而交换能量.

　　5、延展性：形变末破坏金属键。延性：拉成细丝的性质。展性：压成薄片的性质。

　　三、金属的化学性质（离子方程式）

　　1、金属与氧气反应镁条燃烧Mg+O2=（点燃）2MgO

　　2、金属与酸的反应Zn+2HCl=ZnCl2+H2

　　（排在H前面的金属能置换出酸里的氢）

　　金属活动性顺序表: K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au

　　3、金属与盐的反应Fe+CuSO4=FeSO4+Cu

　　铝丝与硫酸铜溶液反应2Al+3CuSO4=Al2（SO4）3+3Cu

　　铜丝与硝酸银溶液反应Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag

　　排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来

　　Na、Mg、Al的原子结构示意图

　　金属最外层上的电子一般少于4个,反应中很容易失去电子,表现出较强的还原性。(做还原剂）

　　【知识梳理】

　　一、金属与非金属的反应

　　

　　实验步骤：

　　(1)用镊子夹取一小块金属钠，用滤纸把钠块表面上的煤油擦干.

　　(2)将钠放在玻璃片上，用小刀切下绿豆大小的一块钠，观察新切开的钠的颜色和光泽.将此钠块在空气中停放一段时间，看其颜色和光泽是否有变化

　　实验现象：用小刀轻轻一切，就能把钠块切开，新切开的钠呈银白色，像无锈的铁一样光亮，放置一段时间钠表面颜色逐渐变暗。

　　【注意】①取用钠要用镊子，切不可用手接触.②待用的钠要用滤纸吸净其表面的煤油.③取用的钠粒一般为绿豆粒大小，最大不超过黄豆粒大小.④切下来未用的钠要及时放回盛钠的试剂瓶.⑤吸过煤油的滤纸要妥善处理，切莫乱扔.

　　（一）钠的物理性质

　　①银白色固体金属

　　②密度小（0.97g/cm3）（钠通常保存在煤油中），熔点低（97℃），硬度小（质软，可用刀切割）

　　③钠电和热的良导体。

　　（二）钠与非金属的反应

　　钠原子核内有11个质子，核外有11个电子，最外层只有1个电子，其原子结构示意图为：

　　钠原子容易失去最外层的电子，形成8电子的稳定结构，表现出很强的还原性. 钠是还原性很强的活泼金属

　　1、与氧气反应

　　实验步骤：

　　①将金属钠用小刀切开，在空气中放置一会儿，可看到表面逐渐变暗，生成的主要产物为氧化钠.

　　②再另取一小块金属钠，擦干表面的煤油后，放在石棉网上加热，直至燃烧有粉末状固体产生，燃烧时，火焰呈黄色，最后生成了淡黄色粉末——过氧化钠.

　　实验结论：

　　（1）常温：

　　4Na+O2=2Na2O（氧化钠白色固体）

　　（2）加热或点燃：

　　Na+O2 =（点燃）Na2O2（淡黄色固体）

　　【注意】

　　②钠与氧气反应，条件不同，产物不同：不加热，生成氧化钠；点燃，生成过氧化钠.

　　②钠在空气中的变化：银白色的钠变暗（生成了氧化钠）变白（生成氢氧化钠）潮解变成白色固体（生成碳酸钠）。钠放置在空气中最终生成碳酸钠,有关反应如下：

　　（1）4Na+O2=2Na2O

　　（2）Na2O+H2O=2NaOH

　　（3）2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O

　　（4）Na2CO3?10H2O=Na2CO3+10H2O

　　2、与氯气、硫的反应

　　①钠与氯气的反应：钠在氯气中剧烈燃烧，产生苍白色的烟

　　2Na+Cl2=（点燃）2NaCl

　　②钠与硫粉的反应：钠与硫粉混合研磨时燃烧，火星四射，发生爆炸

　　2Na+S=(研磨) Na2S

　　3、铝与氧气反应

　　加热铝箔

　　现象：铝箔熔化，表面失去光泽，熔化的铝并不滴落

　　现象解释：因为铝表面有一层氧化膜保护了铝。即使打磨过的铝箔，在空气中也会很快生成新的氧化膜。有薄膜的Al2O3的熔点（2050℃）高于Al（660 ℃），没有熔化，包在铝的外面使熔化的液态铝不会滴落下来。

　　铝容易被氧化而生成一层致密的氧化膜。

　　4Al + 3O2 =2Al2O3

　　二、金属与酸和水的反应

　　（一）钠与水反应

　　钠是非常活泼的金属，在常温下和冷水反应，产生气体。

　　

　　实验步骤：

　　（1）向一盛水的烧杯中滴入几滴酚酞试液，然后将一小块钠(约为1/2豌豆大小)投入烧杯中.

　　（2）再用铝箔将一小块钠(绿豆大)包好，并在铝箔上刺些小孔，用镊子夹住，放在烧杯中试管口下面，用排水法收集一小试管气体，小心移近火焰，点燃.

　　实验现象：

　　浮——钠的密度比水小

　　熔——钠的熔点低，反应放热

　　游——产生气体，推动小球游动

　　响——会发出嘶嘶的响声

　　红——使酚酞变红，生成碱性物质

　　钠与水反应的化学方程式：

　　2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

　　离子方程式:

　　2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑

　　（二）铁与水蒸气的反应

　　1.水蒸气的发生装置

　　2.水蒸气与铁粉反应装置

　　3.产物的检验(收集)装置

　　3Fe＋4H2O(g)=(△) Fe3O4＋4H2

　　（三）钠与酸的反应

　　钠与酸的反应比与水的反应更剧烈，极易爆炸，要特别小心.

　　2Na + 2HCl = 2NaCl+ H2↑

　　2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑

　　Na放入稀盐酸中，是先与酸反应，置换出酸中的氢，酸不足再与水反应。因此Na放入到酸溶液中Na是不可能过量的。同时Na与H2的物质的量比始终是2:1。当然反应要比钠与水的反应剧烈多（酸中氢离子的浓度大于水中氢离子的浓度）。

　　【注意】钠和水反应就是钠与水电离出来的氢离子反应，酸在水中电离出氢离子，所以钠和酸直接反应，而不是先和水反应生成氢氧化钠后再和酸反应.

　　（四）钠与盐溶液反应

　　1、钠与硫酸铜溶液的反应

　　2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑

　　CuSO4+2NaOH=Cu（OH）2↓ +Na2SO4

　　Cu（OH）2=CuO+H2O

　　总反应方程式：2Na + CuSO4 + 2H2O = Cu(OH)2↓+ Na2SO4 + H2 ↑

　　现象：有蓝色沉淀生成，有气泡放出

　　2、钠投入到NaCl溶液中只与水反应：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

　　3、钠投入到NH4Cl溶液中：

　　2Na+2H2O＝2NaOH+H2↑(放热)

　　NH4Cl+NaOH=NH3↑+H2O+NaCl

　　4、钠投入到TiCl4熔融盐中：

　　4Na+TiCl4＝（700~800℃）4NaCl+Ti

　　【注意】将钠加入到盐的水溶液中，首先是钠和水反应，若氢氧化钠和盐反应生成难溶的碱或气体，则氢氧化钠和盐反应，否则只有钠与水的反应.

　　（五）钠的用途

　　①在熔融的条件下钠可以制取一些金属，如钛、锆、铌、钽等；

　　②钠钾合金是原子反应堆的热交换剂；

　　③钠蒸气可作高压钠灯，发出黄光，射程远，透雾能力强。

　　④做化工原料。

　　【典型例题】

　　一、钠的物理性质

　　1.金属钠放入水中浮在水面上，放入煤油中则沉在油层下，已知煤油的密度为0.8g/cm3，则可推知金属钠的密度( )

　　A.大于1.0g/cm3

　　B.小于0.8 g/cm3

　　C.在0.8g/cm3～1.0g/cm3之间

　　D.等于0.8g/cm3

　　【答案】C

　　二、钠与非金属反应

　　2.下列说法中不正确的是( )

　　A．钠的熔点较低

　　B．钠在发生化学反应时化合价升高C．钠在空气中燃烧生成氧化钠，并发出黄色火焰

　　D．钠原子最外层只有一个电子，容易失电子，体现还原性

　　【答案】C

　　三、钠与水反应

　　3.将一块钠投入预先滴入2～3滴紫色石蕊试液的水溶液中，可观察到的现象正确的一组为（）

　　①钠沉到水下面；②钠浮在水面上，四处游动；③钠熔成闪亮的小球，听到滋滋的响声；④溶液变红；⑤溶液变蓝

　　A. ①③④B．②③⑤

　　C．①③⑤D．②③④

　　【答案】B

　　四、铁与水蒸气的反应

　　4.在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。应用下列装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”。

　　

　　请回答该实验中的问题。

　　（1）写出该反应的反应方程式：；并指明该氧化还原反应的还原剂是，氧化剂是。

　　（2）实验前必须对整套装置进行气密性检查，操作方法是。

　　（3）圆底烧瓶中盛装的水，该装置受热后的主要作用是；烧瓶底部放置了几片碎瓷片，碎瓷片的作用是。

　　（4）酒精灯和酒精喷灯点燃的顺序是，为什么？。

　　（5）干燥管中盛装是的物质是，作用是。

　　（6）试管中收集气体是，如果要在A处玻璃管处点燃该气体，则必须对该气体进行，方是。这一操作的目的是。

　　【答案】（1）

　　；Fe；H2O

　　（2）在玻璃管口A处接一段乳胶管，乳胶管头上连一段玻璃管，并将管口没入水中，用酒精灯火焰微热烧瓶底部，如果能够观察到没入水中的玻璃管口有气体逸出，停止加热后，玻璃管内有水柱上升，且较长时间水柱不回落，则标明该套装置气密性良好。（3）为硬质玻璃管内Fe与水蒸气的反应实验提供持续不断的水蒸气；防止爆沸事故的发生。（4）先点燃酒精灯，产生水蒸气后，再点燃酒精喷灯；防止先点燃酒精喷灯所导致的Fe与O2的反应。（5）碱石灰干燥剂；除去反应产生的H2中的水蒸气。（6）H2；验纯；用试管收集一试管气体，靠近火焰酒精灯火焰，如果发出的声音是“啪”的爆鸣声，则证明产生的氢气不纯（含有氧气），如果是“噗”的声音，则证明是纯净的氢气；防止点燃时，氢气因含有氧气而爆炸。

　　五、钠与酸的反应

　　5.将4.6 g金属钠投入到95.4 g水中，所得溶液中溶质的质量分数( )

　　A．等于4.6％

　　B．等于8％

　　C．小于8％

　　D．大于8％

　　【答案】D

　　【解析】在该题中反应前钠与水的总质量(4.6 g＋95.4 g)为100 g，生成NaOH为8.0 g，若没有H2生成则反应后溶液中溶质质量分数为8.0%，由于H2的逸出，故实际情况要大于8.0%。

　　六、钠与盐溶液的反应

　　6.将一小块钠投入到下列物质的溶液中，既能放出氢气，又有沉淀析出的是（ ）

　　A.BaCl2 B.MgCl2

　　C.CuCl2 D.Na2CO3

　　【答案】BC

　　七、钠的用途

　　7. 钠用在电光源上做高压灯是因为（）A、钠的还原性

　　B 、钠燃烧时发出黄色火焰

　　C、钠光射程远，透雾性强

　　D、金属钠导电性良好

　　【答案】C

　　【解析】钠元素灼烧产生的焰色为黄色，用在电光源上做高压灯是黄光射程远，透雾力强，故选：C．

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