几种重要的金属 1．金属的物理性质 (1)状态：在常温下,除汞(Hg)外,其余金属都是固体． (2)颜色：大多数金属呈银白色,而金、铜、铋具有特殊颜色．金属都是不透明的,整块金属具有金属光泽,但当金属处于粉末状时,常显不同颜色． (3)密度：金属的密度相差很大,常见金属如钾,钠、钙、镁、铝均为轻金属(密度小于4.5 g?cm－3),密度最大的金属是铂,高达21.45 g?cm－3． (4)硬度：金属的硬度差别很大,如钠、钾的硬度很小,可用小刀切割；最硬的金属是铬． (5)熔点：金属的熔点差别很大,如熔点最高的金属为钨,其熔点为3 410℃,而熔点最低的金属为汞,其熔点为－38.9℃,比冰的熔点还低． (6)大多数金属都具有延展性,可以被抽成丝或压成薄片．其中延展性最好的是金． ⑺金属都是电和热的良导体．其中银和铜的传热、导电性能最好． 2．镁和铝 [镁和铝] 元 素镁(12Mg)铝(13Al) 在元素周期表中的位置第二周期ⅡA族第三周期ⅢA族单质物理性质颜色和状态银白色固体银白色固体硬 度镁(很软)＜铝(较硬) 密 度g?cm－3镁(1.738)＜铝(2.70) 熔点／℃镁(645)＜铝(660.4) 沸点／℃沸点(1 090)＜铝(2 467) 自然界存在形式均以化合态形式存在用 途用于制造合金用于制作导线、电缆；铝箔用于食品、饮料的包装；用于制造合金 [镁与铝元素的原子结构及单质化学性质的比较] 元 素镁(Mg)铝(A1) 原子结构最外层电子数2个(较少)3个(较多) 原子半径r(Mg)＞r(A1) 失电子能力、还原性及金属性Mg＞A1 单质的化学性质与O2的反应常温Mg、Al均能与空气中的O2反应,生成一层坚固而致密的氧化物保护膜．所以,金属镁和铝都有抗腐蚀性能点燃2Mg + O2(空气) 2MgO 4Al + 3O2(纯) 2A12O3与S、X2等非金属的反应Mg + S MgS Mg + C12 MgCl2 2Al + 3S A12S3 2Al + 3Cl2 2AlCl3与酸的反应非氧化性酸例 Mg + 2H＋ ＝ Mg2＋ +H2↑例 2A1 + 6H＋ ＝ 2A13＋ +3 H2↑ 氧化性酸例 4Mg + 10HNO3(极稀)＝4Mg(NO3)2 + N2O↑+ 5H2O铝在冷的浓HNO3、浓H2SO4中因发生钝化而难溶与碱的反应不反应2A1 + 2NaOH + 2H2O ＝ 2NaAlO2 + 3H2↑ 与氧化物的反应2Mg + CO2 2MgO + C (金属镁能在CO2气体中燃烧)2A1 + Fe2O3 2Fe + A12O3 [铝热反应] 说明 铝与比铝不活泼的金属氧化物(如CuO等)都可以发生铝热反应 [铝的重要化合物] 氧化铝(A12O3)氢氧化铝[A1(OH)3]硫酸铝钾[KAl(SO4)2] 物理性质白色固体,熔点高,难溶于水不溶于水的白色胶状固体；能凝聚水中的悬浮物,有吸附色素的性能硫酸铝钾晶体[KAl(SO4)2?12H2O]俗称明矾．明矾是无色晶体,易溶于水所属类别两性氧化物两性氢氧化物复盐(由两种不同金属离子和一种酸根离子组成) 电离方程式在水中不能电离A13＋+3OH－ A1(OH)3 AlO2－+H＋+H2OKAl(SO4)2＝K＋+A13＋+2SO42－化学性质既能与酸反应生成铝盐,又能与碱反应生成偏铝酸盐：Al2O3 + 6H＋＝2A13＋+ 3H2O ,Al2O3 + 2OH－＝2 AlO2－+ H2O①既能溶于酸,又能溶于强碱中：A1(OH)3 + 3H＋＝A13＋+ 3H2O ,A1(OH)3 + OH－＝2AlO2－+ 2H2O ②受热分 2A1(OH)3 Al2O3 + 3H2O①同时兼有K＋、A13＋、SO42－三种离子的性质②水溶液因A1 3＋水解而显酸性： A13＋+3H2O A1(OH)3 + 3H＋制 法2A1(OH)3 Al2O3 + 3H2O可溶性铝盐与氨水反应：A13＋+ 3NH3?H2O A1(OH)3↓ + 3NH4＋用 途①作冶炼铝的原料②用于制耐火坩埚、耐火管、耐高温仪器制取氧化铝作净水剂 [合金] (1)合金的概念：由两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合在一起而成的具有金属特性的物质． (2)合金的性质：①合金的硬度比它的各成分金属的硬度大；②合金的熔点比它的各成分金属的熔点低． *[硬水及其软化] (1)基本概念． ①硬水和软水：硬水：含有较多的Ca2＋和Mg2＋的水．软水：不含或只含少量Ca2＋和Mg2＋的水． ②暂时硬度和永久硬度：暂时硬度：由碳酸氢钙或碳酸氢镁所引起的水的硬度．永久硬度：由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的水的硬度． ③暂时硬水和永久硬水：暂时硬水：含有暂时硬度的水．永久硬水：含有永久硬度的水． (2)硬水的软化方法： ①煮沸法．这种方法只适用于除去暂时硬度,有关反应的化学方程式为： Ca(HCO3)2 CaCO3↓+CO2↑+H2O Mg(HCO3)2 MgCO3↓+CO2↑+H2O MgCO3 + H2O Mg(OH)2↓+CO2↑ ②离子交换法．这种方法可同时除去暂时硬度和永久硬度． ③药剂软化法．常用的药剂法有石灰——纯碱法和磷酸钠法． (3)天然水的硬度：天然水同时有暂时硬度和永久硬度,一般所说的硬度是指两种硬度之和． (4)硬水的危害： ①长期饮用硬度过高或过低的水,均不利于身体健康． ②用硬水洗涤衣物,浪费肥皂,也不易洗净． ③锅炉用水硬度过高,易形成锅垢[注：锅垢的主要成分为CaCO3和Mg(OH)2],不仅浪费燃料,还会引起爆炸事故． 3．铁和铁的化合物 [铁] (1)铁在地壳中的含量：铁在地壳中的含量居第四位,仅次于氧、硅和铝． (2)铁元素的原子结构：铁的原子序数为26,位于元素周期表第四周期Ⅶ族,属过渡元素．铁原子的最外层电子数为2个,可失去2个或3个电子而显+2价或+3价,但+3价的化合物较稳定． (3)铁的化学性质： ①与非金属反应： 3Fe + 2O2 Fe3O4 2Fe + 3C12 2FeCl3 说明 铁丝在氯气中燃烧时,生成棕黄色的烟,加水振荡后,溶液显黄色． Fe + S FeS 说明 铁跟氯气、硫反应时,分别生成+2价和+3价的铁,说明氧化性：氯气＞硫． ②与水反应： a．在常温下,在水和空气中的O2、CO2等的共同作用下,Fe易被腐蚀(铁生锈)． b．在高温下,铁能与水蒸气反应生成H2：3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2 ③与酸反应： a．与非氧化性酸(如稀盐酸、稀H2SO4等)的反应．例如： Fe + 2H＋ ＝ Fe2＋ + H2↑ b．铁遇到冷的浓H2SO4、浓HNO3时,产生钝化现象,因此金属铁难溶于冷的浓H2SO4或浓HNO3中． ④与比铁的活动性弱的金属的盐溶液发生置换反应．例如： Fe + Cu2＋ ＝ Fe2＋ + Cu 归纳：铁的化学性质及在反应后的生成物中显+2价或+3价的规律如下； [铁的氧化物的比较] 铁的氧化物氧化亚铁氧化铁四氧化三铁俗 称铁红磁性氧化铁化学式FeOFe2O3Fe3O4 铁的价态+2价+3价+2价和+3价颜色、状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体水溶性都不溶于水化学性质①在空气中加热时,被迅速氧化；6FeO + O2 2Fe3O4②与盐酸等反应：FeO + 2H＋＝Fe2＋+ H2O①与盐酸等反应：Fe2O3 + 6H＋＝2Fe3＋+ 3H2O②在高温时,被CO、C、A1等还原：Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2兼有FeO和Fe2O3的性质,如Fe3O4 + 8H＋＝2Fe3＋+ Fe2＋+ 4H2O [氢氧化亚铁和氢氧化铁的比较] Fe(OH)2Fe(OH)3 颜色、状态在水中为白色絮状沉淀在水中为红褐色絮状沉淀水溶性难溶于水难溶于水制 法可溶性亚铁盐与强碱溶液或氨水反应：注：制取时,为防止F e2＋被氧化,应将装有NaOH溶液的滴管插入FeSO4溶液的液面下可溶性铁盐与强碱溶液、氨水反应：化学性质①极易被氧化：沉淀颜色变化：白色→灰绿色→红褐色 ②与非氧化性酸如盐酸等中和： ①受热分解；固体颜色变化：红褐色→红棕色 ②与酸发生中和反应： [Fe3＋和Fe2＋的相互转化] 例如：2Fe3＋ + Fe ＝ 3Fe2＋应用：①除去亚铁盐(含Fe2＋)溶液中混有的Fe3＋；②亚铁盐很容易被空气中的O2氧化成铁盐,为防止氧化,可向亚铁盐溶液中加入一定量的铁屑．例如：2Fe2＋+ Cl2＝2Fe3＋+ 2Cl－应用：氯化铁溶液中混有氯化亚铁时,可向溶液中通入足量氯气或滴加新制的氯水,除去Fe2＋离子． Fe2＋ Fe3＋ [Fe2＋、Fe3＋的检验] (1)Fe2＋的检验方法： ①含有Fe2＋的溶液呈浅绿色； ②向待检液中滴加NaOH溶液或氨水,产生白色絮状沉淀,露置在空气中一段时间后,沉淀变为灰绿色,最后变为红褐色,说明含Fe2＋． ③向待检液中先滴加KSCN溶液,无变化,再滴加新制的氯水,溶液显红色,说明含Fe2＋．有关的离子方程式为： 2Fe2＋ + Cl2 ＝ 2Fe3＋ + 2Cl－ Fe3＋ + 3SCN－ ＝ Fe(SCN)3 (2)Fe3＋的检验方法： ①含有Fe3＋的溶液呈黄色； ②向待检液中滴加NaOH溶液或氨水,产生红褐色沉淀,说明含Fe3＋． ③向待检液中滴加KSCN溶液,溶液呈血红色,说明含Fe3＋．进行铁及其化合物的计算时应注意的事项： (1)铁元素有变价特点,要正确判断产物； (2)铁及其化合物可能参加多个反应,要正确选择反应物及反应的化学方程式； (3)反应中生成的铁化合物又可能与过量的铁反应,因此要仔细分析铁及其化合物在反应中是过量、适量,还是不足量； (4)当根据化学方程式或离子方程式计算时,找出已知量与未知量的关系,列出方程式或方程式组； (5)经常用到差量法、守恒法． 4．金属的冶炼 [金属的冶炼] (1)从矿石中提取金属的一般步骤有三步：①矿石的富集．除去杂质,提高矿石中有用成分的含量；②冶炼．利用氧化还原反应原理,在一定条件下,用还原剂将金属矿石中的金属离子还原成金属单质；⑧精炼．采用一定的方法,提炼纯金属． (2)冶炼金属的实质：用还原的方法,使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子． (3)金属冶炼的一般方法： ①加热法．适用于冶炼在金属活动顺序表中,位于氢之后的金属(如Hg、Ag等)．例如： 2HgO 2Hg + O2↑ HgS + O2 Hg + SO2↑ 2Ag2O 4Ag + O2↑ 2AgNO3 2Ag + 2NO2↑+ O2↑ ②热还原法．适用于冶炼金属活动顺序表中Zn、Fe、Sn、Pb等中等活泼的金属．常用的还原剂有C、CO、H2、Al等．例如： Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2(炼铁) ZnO + C Zn + CO↑(伴生CO2) WO3 + 3H2 W + 3H2O Cr2O3 + 2Al 2Cr + A12O3(制高熔点的金属) ⑧熔融电解法．适用于冶炼活动性强的金属如K、Ca、Na、Mg、A1等活泼的金属,通过电解其熔融盐或氧化物的方法来制得．例如： 2A12O3 4Al + 3O2↑ 2NaCl 2Na + C12↑
金属材料包括：
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