金属单质及其化合物

                           1、钠及其化合物                             

                           2、镁及其化合物                                

                           3、铝及其化合物                                    

                               4、铁、铜及其化合物  

一、钠及其化合物                                                             

1、钠

（1）钠的物理性质：钠是银白色金属，密度小（0.97g/cm3），熔点低（97℃），硬度小，质软，可用刀切割。钠通常保存在煤油中。是电和热的良导体。

（2）钠的化学性质：从原子结构可知钠是活泼的金属单质。

①钠与非金属单质反应：常温：4Na + O2 == 2Na2O,加热：2Na + O2 Na2O2;

2Na + Cl2  2NaCl; 2Na + S  Na2S等。

②钠与水反应:2Na + 2H2O == 2NaOH + H2↑；实验现象：钠浮在水面上，熔成小球，

在水面上游动，有哧哧的声音，最后消失，在反应后的溶液中滴加酚酞，溶液变红。                                                                       

注意：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）。

③钠与酸反应：如2Na + 2HCl == 2NaCl + H2↑,Na放入稀盐酸中，是先与酸反应，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。

④钠与盐的溶液反应：钠不能置换出溶液中的金属，钠是直接与水反应。反应后的碱再与溶液中的其他物质反应。如钠投入到硫酸铜溶液的反应式：2Na + CuSO4 + 2H2O == Cu(OH)2 ↓+ Na2SO4 + H2 ↑。                                                     

⑤钠与氢气的反应：2Na + H2 == 2NaH。NaH + H2O == NaOH + H2 ↑；NaH是强的还原剂。

（3）工业制钠：电解熔融的NaCl，2NaCl(熔融)  2Na + Cl2↑。

（4）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。

2、氧化钠和过氧化钠

（1）Na2O：白色固体，是碱性氧化物，具有碱性氧化物的通性：Na2O + H2O == 2NaOH,

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、二氧化碳反应放出氧气。

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，实验研究表明是有：Na2O2 + H2O == 2NaOH + H2O2,2H2O2 == 2H2O + O2 反应发生。因为H2O2也具有漂白作用。当然过氧化钠也可以直接漂白的。                                               

3、碳酸钠和碳酸氢钠                                                       

性质	Na2CO3（Na2CO3·10H2O）	NaHCO3	性质比较
俗称	纯碱或苏打	小苏打	NaHCO3的颗粒比Na2CO3小
水溶性	易溶于水	易溶于水	S(Na2CO3)>S(NaHCO3)
溶液酸碱性	显碱性	显碱性	同浓度Na2CO3溶液的pH大于NaHCO3溶液的pH
热稳定性	稳定	受热分解生成Na2CO3、H2O、CO2	NaHCO3的热稳定性比Na2CO3差，用于除杂质。
与酸反应	能与强酸反应	能与强酸反应	等物质的量时Na2CO3耗酸量大于NaHCO3
溶液中相互转化	Na2CO3溶液能吸收CO2转化为NaHCO3 Na2CO3 + H2O + CO2 == 2 NaHCO3		除CO2中的HCl杂质是用饱和的NaHCO3溶液，而不用Na2CO3溶液
用途	用在玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸、纺织、石油、冶金等工业中。	发酵粉的主要成分之一；制胃酸过多等。

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①Na2CO3 + HCl == NaCl + NaHCO3,后②NaHCO3 + 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.

如果用2mol的Na2CO3和2.4mol的稀HCl反应，采用①方法放出CO2是0.4mol；采用②方法放出CO2为1.2mol。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。

二、镁及其化合物

1、镁的性质

（1）物理性质：镁是银白色金属，质较软，密度1.74g/cm3，是轻金属，硬度小。

（2）化学性质：镁是较活泼金属

①与非金属反应：2Mg + O2 == 2MgO,Mg + Cl2  MgCl2,3Mg + N2  Mg3N2等。

②与沸水反应：Mg + 2H2O(沸水)== Mg(OH)2 + H2 ↑.

③与酸反应：与非强氧化性酸反应：是酸中的H+与Mg反应，有H2放出。

与强氧化性酸反应：如浓H2SO4、HNO3，反应比较复杂，但是没有H2放出。

④与某些盐溶液反应：如CuSO4溶液、FeCl2溶液、FeCl3溶液等。

Mg + 2FeCl3 == 2FeCl2 + MgCl2,   Mg + FeCl2 == Fe + MgCl2.

2、镁的提取：海水中含有大量的MgCl2,因此，工业上主要是从分离了NaCl的海水中来提取MgCl2.

流程：海水中加入CaO或Ca(OH)2Mg(OH)2沉淀、过滤、洗涤沉淀，用稀HCl溶解MgCl2溶液，蒸发结晶MgCl2·6H2O晶体，在HCl气体环境中加热MgCl2固体，电解熔融的MgCl2Mg + Cl2 ↑。

主要反应：MgCl2 + Ca(OH)2 == Mg(OH)2↓+ CaCl2,  Mg(OH)2 + 2HCl == MgCl2 + 2H2O,     MgCl2·6H2O  MgCl2 + 6H2O ,  MgCl2(熔融)  Mg + Cl2↑。

3、镁的用途：镁主要是广泛用于制造合金。制造的合金硬度和强度都较大。因此镁合金被大量用火箭、导弹、飞机等制造业中。

4、氧化镁（MgO）：白色固体，熔点高（2800℃），是****的耐高温材料（耐火材料）。是碱性氧化物。

MgO + H2O == Mg(OH)2,<, SP, style="FONT-FAMILY: '宋体'; FONT-SIZE: 10.5pt; mso-spacerun: 'yes'" AN,>   MgO + 2HCl == MgCl2 + H2O 。

注意以下几种情况的离子方程式的书写：

（1）n(Mg(HCO3)2):n(NaOH)＝1:4：Mg2+ + 2HCO3- + 4OH- == Mg(OH)2↓+ 2CO32- + 2H2O；

(2)n(Mg(HCO3)2):n(NaOH)=1:2：Mg2+ + 2HCO3- + 2OH- == MgCO3↓+ CO32- + 2H2O；

(3)n(Mg(HCO3)2):N(NaOH)=1:1： Mg2+ + HCO3- + OH- == MgCO3↓+H2O 。

三、铝及其化合物

1、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，如浓硫酸和浓硝酸在常温下，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。

③与强碱溶液反应：2Al + 2NaOH + 2H2O == 2NaAlO2 + 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：2Al + Fe2O3  Al2O3 + 2Fe。该反应放热大，能使置换出的铁成液态，适用性强。在实验室中演示时要加入引燃剂，如浓硫酸和蔗糖或镁条和氯酸钾等。

2、氧化铝（Al2O3）：白色固体，熔点高（2054℃），沸点2980℃，常作为耐火材料；是两性氧化物。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。

两性氧化物：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。2Al2O3  4Al + 3O2↑。

3、氢氧化铝（Al(OH)3）：白色难溶于水的胶状沉淀，是两性氢氧化物。热易分解。

两性氢氧化物：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．2Al(OH)3  Al2O3 +3 H2O 

4、铝的冶炼：铝是地壳中含量最多的金属元素，自然界中主要是以氧化铝的形式存在。工业生产的流程：铝土矿（主要成分是氧化铝）用氢氧化钠溶解过滤向滤液中通入二氧化碳酸化，过滤氢氧化铝氧化铝 铝。