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第三章金属及其化合物
第一节金属的化学性质
一、钠及其化合物
(一)钠Na
1、单质钠的物理性质:钠质软、银白色、熔点低、密度比水的小但比煤油的大。
2、单质钠的化学性质:
①钠与O2 反应
常温下:4Na+O2=2Na2O(新切开的钠放在空气中容易变暗)
加热时:2Na+O2==Na2O2(钠先熔化后燃烧,发出黄色火焰,生成淡黄色固体Na2O2。)
钠在空气中的变化过程:Na―→Na2O―→NaOH―→Na2CO3·10H2O(结晶)―→Na2CO3(风化),最终得到是一种白色粉末。一小块钠置露在空气中的现象:银白色的钠很快变暗(生成Na2O),跟着变成白色固体(NaOH),然后在固体表面出现小液滴(NaOH易潮解),最终变成白色粉未(最终产物是Na2CO3)。
②钠与H2O反应
应剧烈)离子方程式:2Na+2H+=2Na++H2↑
3、钠的存在:以化合态存在。
4、钠的保存:保存在煤油或石蜡中。
5、工业制钠:电解熔融的NaCl:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
6、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钠钾合金是快中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。
(二)氧化钠和过氧化钠
1、Na2ONa2O+H2O==2NaOH,
白色固体,是碱性氧化物,具有碱性氧化物的通性:
Na2O+CO2==Na2CO3,
Na2O+2HCl==2NaCl+H2O.
另外:加热时,2Na2O+O2==2Na2O2
2、Na2O2:淡黄色固体是复杂氧化物,易与水和二氧化碳反应。
2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2;2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2(作供氧剂)。
因此Na2O2常做生氧剂,同时,Na2O2还具有强氧化性,有漂白作用。如实验:Na2O2和水反应后的溶液中滴加酚酞,变红后又褪色。
(三)钠盐:Na2CO3与NaHCO3的性质比较
Na2CO3
NaHCO3
俗称
纯碱、苏打
小苏打
水溶性比较
Na2CO3>NaHCO3
溶液酸碱性
碱性
碱性
与酸反应剧烈程度
较慢(二步反应)
较快(一步反应)
与酸反应
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
CO32-+2H+=CO2↑+H2O
NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑
HCO3-+H+=H2O+CO2↑
热稳定性
加热不分解
加热分解
2NaHCO3
=Na2CO3+H2O+CO2↑
与CO2反应
Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3
不反应
与NaOH溶液反应
不反应(不能发生离子交换)
NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
HCO3-+OH-=H2O+CO32-
与Ca(OH)2溶液反应
Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH
Ca2++CO32-=CaCO3↓
也能反应生成CaCO3沉淀
与CaCl2、溶液反应
有CaCO3沉淀
不反应
用途
洗涤剂,玻璃、肥皂、造纸、纺织等工业
发酵粉、灭火剂、治疗胃酸过多(有胃溃疡时不能用)
相互转化
Na2CO3溶液能吸收CO2转化为NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2==2NaHCO3
NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
★注意几个实验的问题:
1、向饱和的Na2CO3溶液中通足量的CO2有晶体NaHCO3析出。
2、Na2CO3溶液与稀HCl的反应①:向Na2CO3溶液中滴加稀HCl,先无气体,后有气体,如果n(HCl)小于n(Na2CO3)时反应无气体放出。发生的反应:先Na2CO3+HCl==NaCl+NaHCO3,
后NaHCO3+HCl==NaCl+H2O+CO2↑
②向稀HCl中滴加Na2CO3溶液,先有气体,反应是:Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑
,采用①;。希望同学们在解题时要留意。
3、Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的鉴别:取两种试液少量,分别滴加CaCl2或BaCl2溶液,有白色沉
淀的原取溶液为Na2CO3,另一无明显现象的原取溶液为NaHCO3
4、侯氏制碱法
反应式:NaCl+NH3+CO2+H2O==NaHCO3+NH4Cl.
注意:在生产中应先在饱和的NaCl溶液中先通入NH3,后通入CO2,NaHCO3晶体析出过滤,在滤液中加入NaCl细末和通NH3析出NH4Cl晶体为副产品。NH4Cl晶体析出后的母液进行循环试用,提高原料的利用率。
(四)氢氧化钠NaOH:俗称烧碱、火碱、苛性钠,易潮解,有强腐蚀性,具有碱的通性。
二、铝及其化合物
(一)铝的性质
1、物理性质:银白色金属,质较软,但比镁要硬,熔点比镁高。有良好的导电、导热性和延展性。
2、化学性质:铝是较活泼的金属。
①通常与氧气易反应,生成致密的氧化物起保护作用。
4Al+3O2==2Al2O3。同时也容易与Cl2、S等非金属单质反应。
②与酸反应:强氧化性酸,如浓硫酸和浓***在常温下,使铝发生钝化现象;加热时,能反应,但无氢气放出;非强氧化性酸反应时放出氢气。(2Al+6H+=2Al3++3H2↑)
③与强碱溶液反应:2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑(2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑)
④与某些盐溶液反应:如能置换出CuSO4、AgNO3等溶液中的金属。
⑤铝热反应:铝与某些金属氧化物的反应(如V、Cr、Mn、Fe的氧化物)叫做铝热反应
2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe。Al和Fe2O3的混合物叫做铝热剂。利用铝热反应焊接钢轨。
(二)氧化铝(Al2O3)
白色固体,熔点高(2054℃),沸点2980℃,常作为耐火材料;是***氧化物。我们常见到的宝石的主要成分是氧化铝。有各种不同颜色的原
因是在宝石中含有一些金属氧化物的表现。如红宝石因含有少量的铬元素而显红色,蓝宝石因含有少量的铁和钛元素而显蓝色。工业生产中的矿石刚玉主要成分是α-氧化铝,硬度仅次于金刚石,用途广泛。
***氧化物:既能与强酸反应又能与强碱反应生成盐和水的氧化物。
Al2O3+6HCl==2AlCl3+3H2O,Al2O3+2NaOH==2NaAlO2+H2O。
Al2O3是工业冶炼铝的原料,由于氧化铝的熔点高,电解时,难熔化,因此铝的冶炼直到1886年美国科学家霍尔发现在氧化铝中加入冰晶石(Na3AlF6),使氧化铝的熔点降至1000度左右,铝的冶炼才快速发展起来,铝及其合金才被广泛的应用。2Al2O34Al+3O2↑。
(三)氢氧化铝(Al(OH)3)
白色难溶于水的胶状沉淀,是***氢氧化物。加热易分解。
***氢氧化物:既能与强酸又能与强碱反应生成盐和水的氢氧化物。
Al(OH)3+3HCl==AlCl3+3H2O,Al(OH)3+NaOH==NaAlO2+2H2O.