金属元素及其重要化合物教师：刘廷阁\n金属元素及其重要化合物一、金属元素慨述金属区（元素数目、分界线、周期和族）位置与分类分类依据（位置、冶金工业、密度、存在）金属阳离子金属光泽相同点→共同物理性质导电导热自由电子延展性晶体结构核电荷数作用力强弱不同点价电子数差异性熔点不同金原子半径硬度不同属最外层电子数与非金属反应相同点较少还原性与酸反应元原子半径较大与盐反应堆与其它氧化剂素反应与水或酸原子结构的难易氢氧化物核电荷数不同碱性强弱不同点活泼性不同相互置换原子半径不同反应n＋冶炼原理：M＋ne＝M（金属阳离子得电子被还原的过程）金属腐蚀：化学腐蚀、电化腐蚀，防护方法。\n（一）金属元素在周期表中的位置和原子结构特征原子结构特征：①原子最外层电子：一般≤4个。②价电子：主族——最外层电子；③半径：同一周期原子r金属＞r非金属；同一元素的原子和阳离子r原子＞r阳离子（二）金属的晶体结构和物理性质1．金属晶体金属晶体是由金属阳离子通过自由电子的强烈相互作用（即金属键）形成的晶体。这一结构特征决定了金属具有的通性。例题1．下列说法正确吗？为什么？（1）含有金属阳离子的晶体一定含有阴离子。（2）在离子晶体中一定既有阴离子，又有金属阳离子。（3）离子晶体的化合物其熔点一定高于金属晶体。2．金属的物理性质金属都具有金属光泽、良好的导电、导热性和延展性。而密度、颜色、硬度、熔点等，不同金属之间存在一定的差别。（三）金属的化学性质金属原子易失去价电子成为阳离子，因而表现出较强的还原性。由于不同的金属原子结构、原子半径的不同，表现的还原性也有强弱不同。与非金属反应反应还原性与水或酸反应与盐反应与其它氧化剂\n例1．A、B、C、D、E五种金属。已知：①E的氧化产物比D的氧化产物氧化能力强；②A投入E的盐溶液中可得E单质；③在以A、D为极板形成的原电池中，D极上发生还原反应；④电解含有A、B、C、E离子的盐溶液时，B离子最先在电极上放电，其次是E离子，而A、C离子则不能在电极上放电；⑤C的最高价氧化物对应的水化物碱性大于A的。推出五种金属的活动顺序是____（四）金属的冶炼原理：将金属化合物或矿石通过还原反应的方法使金属阳离子还原成金属单质的过程。由此可以看出，随着不同金属的阳离子的氧化能力不同，主要有：电解法、还原剂法、加热法等，我们可以根据金属活动顺序把金属冶炼的方法规律总结如下：K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb（H）Cu、Hg、Ag、Pt、Au、熔融电解法高温还原剂法加热法溶液电解法金属阳离子：得电子（氧化性）：弱→强例2．Na、Al、Fe、Hg的冶炼的方法（写出化学方程式）。二、有关金属的一些规律（一）比较金属性强弱的方法（见元素周期律部分讲义）（二）金属活动性顺序表（三）金属活动性顺序表的应用1．判断金属与酸反应的产物（1）氢以前的金属能置换非氧化性酸中的氢（2）氢以后的金属不能跟非氧化性酸反应，只能与强氧化性酸反应，不放氢气。例：（3）氢以前的金属与氧化性酸反应的产物与金属活动性、酸的浓度、温度等多种因素有关。（4）Fe、Al在冷的、浓的H2SO4、HNO3中钝化2．判断金属与盐溶液反应的产物（1）除活泼金属（KCaNa等）（2）后面的金属也可与前面的金属发生非置换反应。例：3．判断金属与水反应的产物（1）K、Ca、Na遇冷水迅速反应放出H2；Mg在冷水中反应缓慢，在沸水中快。（2）Al在冷水中不反应，在沸水中微弱反应。（3）Zn、Fe、Sn、Pb能在红热条件下与水蒸汽反应，产生H2（4）氢以后金属不与水反应第3页\n4．判断原电池的电极和电极反应式相对活泼的金属作负极，尽先失去电子，发生氧化5．判断电解的阳离子放电顺序＋3＋2＋Ag＞Fe＞Cu＞…………。6．判断金属冶炼方法7．判断金属原子还原性和金属离子氧化性的大小＋＋金属原子还原性：K→Au减弱；金属离子氧化性：K→Ag增强8．判断可溶性碱的强弱金属越活泼（金属性越强），其氢氧化物碱性越强9．判断单质能否与氧反应及其产物Li与O2反应，生成氧化锂K→Na常温下易氧化Na与O2反应，可生成氧化钠K与O2反应，可生成超氧化钾Mg→Fe常温可氧化，加热易氧化。Sn→Ag高温下氧化，Pt、Au不氧化10．判断金属元素在自然界在中的存在状态K→Pb化合态CuHgAg化合态和游离态Pt、Au游离态11．判断金属氧化物的水化情况K→Mg能与水作用Al→Au不能与水作用（四）金属腐蚀速度快慢的判断1．在同一电解质溶液中，电解原理引起的腐蚀速度＞原电池引起的腐蚀速度＞化学腐蚀速度＞有防腐蚀措施的腐蚀速度。2．在不同溶液中，金属在电解质溶液中的腐蚀速度＞金属在非电解质溶液中的腐蚀速度；金属在强电解质溶液中的腐蚀速度＞金属在弱电解质溶液中的腐蚀速度。3．有保护措施的条件下，无防护条件的腐蚀速度＞有一般防护条件的腐蚀速度＞牺牲阳极的阴极保护条件下的腐蚀速度＞外接电源的阴极保护条件下的腐蚀速度。[练习题]一、选择题1．下列质量相同的各组金属混合物，分别与足量的盐酸反应，在相同状况下产生H2的体积也相同。其中含铝的质量最少的金属混合物是（）A．Fe和AlB．Zn和AlC．Mg和AlD．Na和Al2．X、Y、Z、M代表四种金属元素。金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时，X溶解，Z2＋2＋2＋极上有氢气放出;若电解Y和Z离子共存的溶液时，Y先析出;又知M离子的氧化性强2＋于Y离子。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为（）\nA．X＞Z＞Y＞MB．X＞Y＞Z＞MC．M＞Z＞X＞YD．X＞Z＞M＞Y3．下列叙述中，可以说明金属甲的活动性比金属乙的活动性强的是()A．在氧化还原反应中，甲原子失去的电子比乙原子失去的电子多B．同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强C．甲能跟稀硫酸反应放出氢气，而乙则不能D．将甲、乙作电极组成原电池时，甲溶解了，乙放出H24．a、b、c、d、e分别是Cu、Ag、Fe、Al、Mg五种金属中的一种。已知：①a、C都能跟稀硫酸反应放出气体；②b跟d的硝酸盐溶液反应，会有单质d析出；③C跟强碱溶液反应放出气体；④c、e在冷浓硝酸中发生钝化。由此可判断a、b、c、d、e依次为（）A．Fe、Cu、Al、Ag、MgB．Al、Cu、Mg、Ag、FeC．Mg、Cu、Al、Ag、FeD．Mg、Ag、Al、Cu、Fe5．14.0g的铜、银金属混合粉末，跟足量的某浓度的硝酸反应，将放出的气体与1.12L标准状况下的氧气混合，通过水中恰好完全被吸收。则原金属混合粉末中铜的质量分数为（）A．68.86％B．45.71％C．22.86％D．11.43％6．相等物质的量的钠、镁、铝分别与相等质量且过量的稀硫酸反应，反应完全后三种溶液的质量（用m金属表示）大小关系为（）A．m(Na)＞m(Mg)＞m(Al)B．m(Na)＝m(Mg)＝m(Al)C．m(Na)＝m(Mg)＜m(Al)D．m(Na)＜m(Mg)＜m(Al)7．铊（Tl）是硼族元素，下列关于铊的叙述可能不正确的是（）①是易导电的银白色金属；②反应后能生成＋3价的化合物；3＋3＋③Tl(OH)3是两性氢氧化物；④Tl的氧化能力比Al氧化能力强；⑤金属铊能跟稀HNO3反应生成硝酸盐。A．①、②B．②、③C．④、⑤D．③、④二、非选择题8．如果1mol金属投入含1mol酸的溶液中产生1molH2，下列哪种情况是可能的_①一价金属和二元酸②二价金属和二元酸③三价金属和二元酸④三价金属和一元酸⑤二价金属和三元酸⑥一价金属和一元酸9．用钠、镁、铝分别与盐酸反应，填写下面几种情况的空白。（1）称取相同质量的钠、镁、铝，然后再分别与足量的盐酸反应，产生的氢气在通常条件下的体积比为______________。（2为___________。\n（3）如果要制取相同体积的氢气（同温、同压下），与足量盐酸分别反应时所消耗的钠、镁、铝的质量比为______；物质的量之比为__10．X、Y、Z是主族元素的单质，U、V的化合物。它们会有如下反应（式中的反应系数和条件均已略去）：①X＋U→V＋YX②＋Z→VY③＋Z→U（1）若X、Y的组成元素不是同一族，请写出符合①式的3个不同的化学方程式，并要求3个式子中的3种X和3种Y，分别由不同族的元素组成。，，。（2）今有某化合物W，它跟化合物U或CO2反应，都能生成单质Y。符合题设的3个反应式关系的单质X是______，单质Y是______，单质Z是_____，化合物W为__11．在标准状况下进行下列实验，甲、乙、丙各取30.0mL同浓度的盐酸，加入同一镁、铝合金粉末产生气体，有关数据列表如下：－1（1）盐酸的物质的量浓度为____mol·L，在表中可作为计算依据的是（填写实验序号，要求全部写出）：_______________（2）根据实验序号_____中的数据，可计算出镁、铝合金中镁和铝的物质的量之比为_____。2＋3＋＋3＋2＋2＋＋12．某待测液中可能含有Fe、Fe、Ag、Al、Ba、Ca、NH4等离子，进行如下实验（所加酸、碱、氨水、溴水都是过量的）。2＋2＋（1）根据实验结果:判定待测液中有无Ba、Ca离子，并写出理由。（2）写出沉淀D的分子式：（3）写出从溶液D生成沉淀E的反应的离子方程式：第6页\n13．由Fe2O3、Fe、CuO、C、Al中的几种物质组成的混合粉末，取样进行下列实验(部分产物略去)：（1）取少量溶液X，加入过量的NaOH溶液，有沉淀生成。取上层清液，通入CO2，无明显变化，说明样品中不含有的物质是（填化学式）________________。（2）Z为一种或两种气体：①若Z只为一种气体，试剂a为饱和NaHCO3溶液，则反应Ⅰ中能同时生成两种气体的化学方程式是______________________________。②若Z为两种气体的混合物，试剂a为适量的水，则Z中两种气体的化学式是（3）向Y中通入过量的Cl2，并不断搅拌，充分反应后，溶液中的阳离子是(填写离子符号)_____。（4）取Y中的溶液，调节pH约为7，加入淀粉KI和H2O2，溶液呈蓝色并有红褐色沉－淀生成。当消耗2molI时，共转移3mol电子，该反应的离子方程式是________________________。（5）另取原样品，加入足量稀硫酸充分反应，若溶液中一定不会产生Y中的红色固体，则原样品中所有可能存在的物质组合是（各组合中物质用化学式表示）_______________________。
