中职化学高教版（2021）医药卫生类第二节 常见金属单质及其化合物一等奖课件ppt

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主题四 常见无机物及其应用 4.2 常见金属单质及其化合物
1.了解钠、铝、铁等常见金属单质及其重要化合物的主要性质，学会从物质通性和核心元素价态两个角度研究物质性质的一般方法，深化“结构决定性质”的学科观念。2.知道Fe3+的检验方法，并运用学过的知识设计合理的实验方案、开展实验探究。学会利用焰色反应鉴别金属元素及其离子的方法。3.了解金属单质及其化合物在生产、生活中的广泛应用，能列举出日常生活中常用的铝、铁制品，能针对常见金属回收利用等热点问题开展调研并提出合理建议。
人类最早使用的金属是铜，它的发现和使用可以追溯到公元前5000~公元前4000年；到了20世纪，人们掌握了现代的金属冶炼技术，开始大量使用铝、其他金属及各类合金。金属及各类合金应用于社会、生活和医学的各个领域，改变着我们日新月异的世界。你知道金属单质有哪些共同的性质？
在人类已经发现的100多种元素中，有80%的元素都是金属元素。金属元素位于元素周期表的左边。金属单质多为晶体结构，依靠金属离子与自由电子之间的相互作用紧密堆积而成。自由电子的存在和紧密堆积的结构使金属具有许多共性，如金属光泽、导电性、导热性、延展性等物理性及以还原性为特征的化学性质。
（1）金属的颜色和光泽大多数金属呈银白色，少数金属呈其他颜色。例如，金呈黄色，铜呈紫红色。（2）金属的延展性金属具有不同程度的延展性，可以抽成细丝也可以压成薄片，例如，最细的白金丝直径不到0.2 μm；最薄的金箔，厚度只有0.1 μm 。（3）金属的导电性和导热性大多数金属具有良好的导电性和导热性,导电性好的金属通常导热性也好，常见的几种金属按照导电和导热能力由大到小排列如下： 银、铜、金、铝、锌、铁、铂、锡、铅
（4）金属的密度、硬度和熔点大多数金属的密度、硬度较大，熔点较高，但差别也较大。几种金属的的密度、硬度和熔点见下表
黑色金属和有色金属：黑色金属通常是指铁、铬 、锰及其合金，主要是铁碳合金；有色金属是指除去铁、铬、锰之外的所有金属重金属和轻金属：密度小于4.5 g/cm3 的叫轻金属（如钾、钠、钙、镁等）；密度大于4.5 g/cm3 的叫重金属（如锌、铅、镍等）常见金属和稀有金属：常见金属如铝、铁、铜等。自然界存在量较少的金属叫稀有金属（如锆、铌、钼等）
金属原子失去电子形成阳离子的性质称为金属性。多数金属元素在发生化学反应时，较容易失去电子。金属最主要的共同化学性质是都易失去电子变成金属阳离子而表现出还原性。
金属活动性由强到弱的顺序为：K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe C Ni Sn Pb（H） Cu Hg Ag Pt Au
2.金属的化学性质
观察下图所示钠的取用和保存方法，结合金属单质的通性，小组讨论并总结钠的物理性质。
钠是一种重要的金属元素，化学性质活泼，在自然界中均以化合态的形式存在，如氯化钠、碳酸钠等。钠是电和热的良导体，熔、沸点低，质地软，是具有银白色光泽的轻金属
钠原子在反应中易失去1个电子，具有还原性
实验探究1：钠与氧气的反应
操作1：取一小块金属钠，用滤纸吸干表面的煤油，用小刀切去一端的表层，观察表面的颜色；将其放置在空气中，观察表面颜色的变化。
新切开的金属钠呈光亮的银白色，在空气中放置后表面会迅速变暗，反应方程式为：
4Na+O2 == 2Na2O
实验发现：新切开的金属钠在空气中放置，可发生如下变化：①光亮的银白色表面变暗→②变为液滴→③变为白色固体→④最后变为白色粉末。你能用化学方程式解释这些现象吗？
操作2：将一小块金属钠放在石棉网上加热，观察现象。
钠熔化成银白色小球、并迅速燃烧、火焰呈黄色，最后生成淡黄色固体，反应方程式为：
实验探究1：钠与水的反应
操作3：向盛有水的烧杯中滴加几滴酚酞试液，然后投入一小块（约绿豆粒般大小）金属钠，观察实验现象。
钠熔化成银白色小球、并浮在水面上迅速游动，同时发出嘶嘶的响声，溶液变为红色，反应方程式为：
2Na + 2H2O == 2NaOH + H2↑
黄光射程远，透雾能力强
Na、K合金为液体且导热性能好
(二)钠的氧化物氧化钠与过氧化钠
写出Na2O和Na2O2的电子式，判断它们分别属于哪种类型的氧化物，并推测它们的化学性质。
Na2O中O为-2价，属于碱性氧化物，具有碱性氧化物的通性。例如，与水反应生成氢氧化物，与酸或酸性氧化物反应得到盐。Na2O2中O为-1价，属于过氧化物，具有氧化性。
小组合作按以下步骤完成实验探究，观察记录实验现象，并填写右表：①向盛有少量过氧化钠固体的试管中滴入2 mL水。②立即将带火星的木条放在试管口处。③用手触摸试管外壁④向反应后的溶液中滴入酚酞，有什么现象？
思考：过氧化钠常用作防毒面具填料、供氧剂等。你能用化学方程式说明其中的原因吗？
(二)钠的氧化物 氧化钠与过氧化钠
纯碱（Na2CO3）和小苏打（NaHCO3）都是厨房中常见的物品，它们可以用来去除油污、做糕点膨松剂……
(三)碳酸氢钠和碳酸钠
玻璃、搪瓷制造、金属冶炼、制皂、纸、革、纺织、石油化工、国防工业
阅读教材相关内容，填写下表，认识碳酸钠和碳酸氢钠。
操作1：取2 支试管，分别加入少许Na2CO3和NaHCO3，加入少量蒸馏水，观察溶解情况，再各滴入几滴酚酞试液，观察现象。
实验探究1：碳酸钠和碳酸氢钠的性质
Na2CO3和NaHCO3都是强碱弱酸盐，水解显碱性，且前者比后者更易水解。
操作2：取2 支试管，分别加入少许Na2CO3和NaHCO3，向两支试管中分别滴加稀盐酸，振荡，观察现象。
操作3：如图安装仪器，在大试管和小试管中分别加入少许Na2CO3和NaHCO3，点燃酒精灯，观察现象。
碳酸钠很稳定，加热至熔融也不分解。碳酸氢钠不稳定，受热后有无色气体放出，且该气体使澄清石灰水变浑浊。
拓展延伸——神奇的焰色
你知道绚烂的焰火中隐藏的奥秘吗？
很多金属以及它们的化合物在被灼烧时，都会使火焰呈现特殊的颜色，在化学上叫作焰色反应。例如，钠的焰色反应呈黄色，钾的焰色反应呈紫色。
利用焰色反应所呈现的特殊颜色，可以鉴定金属或金属离子的存在，思考：能否直接利用火焰颜色作为检验钠盐和钾盐的依据？
焰色反应 观察与认知
透过蓝色钴玻璃观察到紫色火焰
焰色反应的操作要领可概括为：洗 → 烧 → 蘸 → 烧 → 洗。具体操作过程为：①用铂丝蘸浓盐酸在无色火焰上灼烧至无色；②蘸取试样在无色火焰上灼烧，观察焰色(若检验钾要透过蓝色钴玻璃观察）③再用铂丝蘸浓盐酸灼烧至无色。
常见几种金属或金属离子焰色反应的颜色
1926年，“红三角牌”纯碱在世界万国博览会上夺得金质奖章，这是创新性制碱工艺—— 侯氏联合制碱法历时5年开出的灿烂之花，更是中国制碱业打破垄断、自立自强的标志。请以小组为单位，上网查阅资料，了解我国重化学工业的开拓者、近代化学工业的奠基人侯德榜为祖国制碱工业冲破封锁而努力奋斗、勇于创新的事迹，探究我国自己的碱厂从无到有、从有到优的意义。并撰写一篇演讲稿在班级进行交流。
我国科学家侯德榜和永利制碱厂
铝在地壳中的含量仅次于氧和硅，是地壳中含量最多的金属元素。
结合图片，以小组为单位，列举出生活中常见的铝制品，讨论铝制品广泛使用的原因，总结铝的物理性质。
铝是银白色的轻金属，密度为2.7 g/cm3，熔点为660 ℃。延展性好，可以抽成细丝，也可压成薄片成为铝箔，用来包装胶卷、糖果等。铝的导电、导热性强，在工业上常用铝代替钢作导线、热交换器和散热材料等。铝有一定的耐腐蚀能力，且在粉末状态仍能保持原有的金属光泽，因而可用铝粉与某些油漆混合制成银白色的防锈油漆。铝还可以跟许多元素形成合金。因铝合金质轻而坚韧，它们在汽车、飞机、火箭等制造业以及日常生活中具有广泛的用途。
画出铝的原子结构示意图，并结合金属单质的通性，预测铝单质的化学性质。
铝原子的最外电子层上有3 个电子，在化学反应中很容易失去而形成+3 价的阳离子，因此，铝具有较强的还原性。
实验探究1：铝与氧的反应
操作1：取一小片铝箔，用砂纸磨去表面的氧化膜，观察表面的颜色；在酒精灯点燃该铝箔，观察现象。
磨去表面氧化膜的铝箔呈现银白色金属光泽，点燃时剧烈燃烧，发出耀眼的白光，且铝箔熔化，失去光泽，熔化的铝不滴落。
铝表面的氧化膜致密而坚固，具有抗腐蚀能力，且熔点很高，点燃时包在铝的外面，使液态铝不滴落。
实验探究2：铝与金属氧化物的反应
观看铝热反应视频，记录现象，写出对应的反应方程式。
铝和某些金属氧化物反应时，剧烈放热。放出的热量，能够把还原出来的金属熔化。
通常把用铝从金属氧化物中置换金属的方法称为铝热法。工业上常用铝热法冶炼难熔的金属、焊接钢轨等。
实验探究3：铝与酸和碱的反应
操作2：在2 支试管中分别加入5 mL 2 ml/L HCl 溶液、2 ml/L NaOH 溶液，再分别放入一小片铝片，观察现象；片刻后，将燃着的火柴分别放在2 支试管口，观察现象。
试管中产生气泡，铝片逐渐溶解，点燃的火柴置于试管口时发出爆鸣声
铝既能与酸反应，又能与碱作用，即Al具有两性性质。
思考：在生活中应当如何正确使用铝制品？
铝被誉为“带翼的金属”。作为世界上最大的铝生产国和消费国，我国的航空航天、船舶航母、动车组列车、机械制造以及日常生活等诸多领域中都有铝及其合金的身影。请以小组为单位，调查铝等常见金属回收利用的情况，并根据调研结果，以“资源循环利用的重要性”为主题，制作一期展板，在学校内进行宣传。
氧化铝（A12O3）是白色粉末，熔点为2 050 ℃，不溶于水。自然界存在晶体氧化铝，硬度仅次于金刚石，称为刚玉。人工高温烧结的氧化铝称为人造刚玉。蓝宝石和红宝石是混有少量不同氧化物杂质的刚玉，可用作精密仪器和手表的轴承、激光材料等。
实验探究1：氧化铝的两性
操作1：取2 支试管，分别放入少许新制备的氧化铝，向第1支试管中滴入稀盐酸，向第2支试管中滴入氢氧化钠溶液，观察比较现象。
2支试管中的氧化铝固体都溶解，说明氧化铝为两性氧化物，反应方程式为：
思考：实验中为什么须选用新制备的氧化铝？
氢氧化铝的制备方法1：Al2(SO4)3+6NH3·H2O == 2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4方法2：2NaAlO2+CO2+3H2O == 2Al(OH)3↓+Na2CO3
Al(OH)3是一种白色、难溶的胶状物质，能凝聚水中的悬浮物，有吸附性能。
操作1： 向盛有10 mL 0.5 ml/L Al2(SO4)3溶液的试管中，逐滴加入氨水至过量，观察现象。
实验探究1：氢氧化铝的两性
操作2：将操作1所得Al(OH)3沉淀分装在2支试管中，在1支试管中滴加2 ml/L HCl溶液，在另1支试管中滴加2 ml/L NaOH溶液，振荡，观察现象。
注意：Al(OH)3只能溶于强酸或强碱，而不溶于氨水或碳酸
Al3+ +3OH -
AlO2-+H ++H2O
加酸时，平衡向左移动，生成铝盐
加碱时，平衡向右移动，生成偏铝酸盐
氢氧化铝在溶液中的解离平衡过程
结合图片，以小组为单位，列举出生活中常见的铁制品，讨论铁制品广泛使用的原因，总结铁的物理性质。
纯铁是具有银白色金属光泽的金属，密度为7.86 g/cm3，熔点l 535 ℃。铁有良好的导电性、导热性和延展性。铁能被磁铁吸引，具有铁磁性，是制造发电机和电动机必不可少的材料。
画出铁元素原子的原子结构示意图，指出它在元素周期表中的位置，并结合金属的通性，预测铁单质的化学性质。
铁在元素周期表中位于第四周期Ⅷ族，在化学反应中不仅容易失去最外电子层上的2 个电子形成+2 价的阳离子，还容易再失去次外电子层上的1个电子而形成+3 价的阳离子，因此，铁具有较强的还原性。
注意：铁与水反应是有条件的，即铁不与冷、热水反应，铁只能在高温下与水蒸气反应。
FeO+2H+=Fe2++H2O
Fe3O4+8H+=2Fe3++ Fe2++ 4H2O
Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
Fe3O4中铁元素的表观化合价为+8/3，实际上是含有+2价和+3价两种价态的铁元素，其中Fe2+和Fe3+的个数比为1:2，其组成可表示为 Fe2O3•FeO。
铁的氢氧化物有氢氧化亚铁和氢氧化铁两种，均可用相应的可溶性盐和碱溶液起反应制得。分别是白色和红褐色的不溶性碱。新生成的氢氧化亚铁是白色絮状沉淀，在空气中不稳定，能被氧化成红褐色的氢氧化铁。在氧化过程中，颜色由白色变为灰绿色，最终变为红褐色氢氧化铁沉淀，反应方程式为：
思考：氢氧化亚铁在空气中很容易被氧化。欲以FeSO4溶液和NaOH溶液制备氢氧化亚铁，应采取哪些措施？
氢氧化亚铁和氢氧化铁均能与酸反应，分别生成亚铁盐和铁盐：
氢氧化铁受热不稳定，易分解：
铁的盐有亚铁盐（二价铁盐）和铁盐（三价铁盐）两种，常见的有硫酸亚铁和氯化铁。1.硫酸亚铁晶体（FeSO4·7H2O）含有7分子结晶水，是淡绿色晶体，又称绿矾，易溶于水。在潮湿的空气中，绿矾能逐渐被氧化而变成黄棕色的碱式硫酸铁，因此绿矾需密闭保存。2.氯化铁（FeCl3）是吸湿性很强的棕黄色固体，易溶于水。在水溶液中因Fe3+易水解使溶液呈红棕色。
绿矾需保存在密闭容器中。
在潮湿的空气中逐渐被氧化：
在水溶液中易发生水解反应：
氯化铁和硫酸亚铁都是强碱弱酸盐，容易水解，且硫酸亚铁易被氧化。以小组为单位，讨论配制和保存氯化铁和硫酸亚铁溶液时，可采取哪些措施防止溶液因水解或氧化发生变质？
FeCl3＋3H2O Fe(OH)3＋3HCl
4FeSO4 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)SO4
在配制氯化铁溶液时，可以加入少量盐酸，抑制水解反应发生，此时溶液呈黄色。
在配制硫酸亚铁溶液时，可以加入适量稀硫酸使溶液呈酸性，防止水解，同时加入铁钉，阻止其氧化。
二价铁与三价铁的相互转化 二价铁在较强的氧化剂的作用下，会被氧化成三价铁的化合物，例如： 三价铁在还原剂的作用下，会被还原成二价铁的化合物，例如：
1．下列有关金属的描述正确的是A．根据金属与酸反应置换出氢的难易程度，可比较金属的活泼性B．含金属元素的离子一定都是阳离子C．金属都是银白色、都有金属光泽、能导电、导热、有延展性D．常温下所有的金属都是固态【答案】A
2．少量钠应保存在A．水中B．密闭容器中C．四氯化碳中D．煤油中【答案】D
3．下列关于Na2O2的说法中，不正确的是A．是淡黄色固体B．氧元素的化合价为-2价C．能与水发生反应D．可在潜水艇中作为氧气的来源【答案】B
4．下列关于金属钠单质及其化合物的说法中，不正确的是A．NaCl可用作食品调味剂、用于配制生理盐水B．NaHCO3可用于治疗胃酸过多C．Na2CO3可应用于制皂、制玻璃、造纸、纺织等工业D．氧化钠可用于潜艇或者呼吸面具中氧气的来源【答案】D
5．若检验某溶液中是否含有Fe3+，应加入的试剂是A．KSCN溶液B．稀硫酸C．稀硝酸D．酸性高锰酸钾溶液【答案】A
业精一分汗禾滴，爱心一颗花万朵。
P97，1.2.3
第二节常见金属单质及其化合物