3.1金属的化学性质
铜 Cu
铁 Fe
铝 Al
镁 Mg
商后期的司母戊鼎
东汉 马踏飞燕
铜制导线
第三章第一讲
金属的化学性质
1、地壳中含量由多到少的元素是(前三位)： ；含量最多的金属元素 是 元素。
【复习回忆】
氧、硅、铝
铝
一、金属的通性
分布特征
除金、铂等少数极不活泼金属外，大多数金属元素在自然界中以化合态存在；
自然界中最多铝，其次铁、钙、钠。
化合态：元素在化
合物中的存在形态
游离态：元素以单
质的形态存在
物理通性
2、金属的颜色、光泽
3、良好的导电、导热性
绝大多数金属都是银白色，具有金属光泽，少数金属是特殊颜色如铜是紫红色，金是金黄色。
4、延展性
延性：拉成细丝的性质。
展性：压成薄片的性质。
1、金属在常温下的状态
除汞是液体外，其他在常温下是固体；
一、金属的通性
8
1、化学性质
（1）与氧气反应(铝、镁、铜、铁)
4Al+3O2==2Al2O3
2Mg+O2==2MgO
2Cu+O2==2CuO
4Fe+3O2==2Fe2O3(铁锈)
3Fe+2O2==4Fe3O4（磁性氧化铁）
点燃
点燃
点燃
点燃
常温
思考与交流
（2）金属与酸的反应
排在H前面的金属能置换出酸里的氢
金属活动性顺序表:
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
Zn+H2SO4==ZnSO4+H2
Mg+2HCl==MgCl2+H2
（3）与盐反应（金属之间的置换反应）
排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来
如：2Al+3CuSO4==3Cu+Al2（SO4）3
Cu+2AgNO3==2Ag+Cu（NO3）2
小 结
（1）与氧气反应
（2）与酸反应
（3）与某些盐溶液反应
2.分析下列图片，写出反应的化学方程式。
2Al+3CuSO4=Al2（SO4）3+3Cu
2Mg+O2=2MgO
Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag
Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
3、依据 Na、Mg、Al的原子结构示意图，分析它们的原子结构有什么特点，与金属的化学性质有什么联系？
金属最外层上的电子一般少于4个,反应中很容易失去电子,表现出较强的还原性。(做还原剂）
化学通性
1、化合态金属元素只有正化合价
2、金属单质易失电子，表现还原性
3、易与氧气反应，得到氧化物
4、活动性排在氢前的金属元素与酸反应得到盐和氢气
5、与盐反应，置换出活动性弱的金属单质
一、金属的通性
（一）.金属与氧气的反应
讨论：从以上实验,我们了解到金属钠的哪些物理和化学性质？
从煤油中取一小块金属钠,用刀切去一端的外皮,观察实验现象.
二、金属的性质
1.为银白色的固体
2.质软(硬度小)
很活泼 ,常温下能与氧气反应.
3.密度比煤油大
钠必须保存在隔绝空气环境中，实验室将钠保存在煤油或石蜡中
（2）加热后反应------实验3-2
钠还可以和其他非金属单质反应，如Cl2、S

2Na+Cl2==2NaCl

2Na+S==Na2S
点燃
点燃
3、铁、铝和镁分别与氧气反应
（1）铁与氧气在常温下缓慢反应，生成疏松氧化层—氧化铁（红褐色Fe2O3）
4Fe + 3O2 == 2Fe2O3
（2）镁和铝与氧气在常温下能反应，生成致密氧化膜，保护内层金属不被继续氧化
2Mg + O2 == 2MgO
4Al + 3O2 == 2Al2O3
铁丝在氧气中点燃，生成四氧化三铁（黑色）

点燃
3Fe + 2O2 == Fe3O4
科学探究：
现象：铝箔熔化，表面失去光泽，熔化的铝并不滴落
因为铝表面有一层氧化膜保护了铝。即使打磨过的铝箔，在空气中也会很快生成新的氧化膜。构有薄膜的Al2O3的熔点（2050℃）高于Al（660 ℃ ），没有熔化，包在铝的外面使熔化的液态铝不会滴落下来。
加热铝箔
2、铝与氧气反应
现象解释：
资料卡片：铝的氧化膜----采用化学方法对铝表面的氧化膜进行处理，得到应有更广泛的金属材料。
应用：人们日常用的铝制品，表面总是覆盖着保护膜，这层膜起着保护内部金属的作用，这也正是性质活泼的铝在空气中能够稳定存在的原因。也由于氧化膜的存在，使得性质活泼的金属铝成为一种应用广泛的金属材料。
资料卡片：
铝的氧化膜
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
金属与氧气反应的规律
常温下易被氧化
常温下能被氧化
加热时能被氧化
不能被氧化
小结：
一、 金属于非金属的反应
1、钠与氧气的反应
常温
加热
4Na + O2 == 2Na2O
2、铝与氧气的反应
3、金属与Cl2或 S 的反应
思考：观察此图，你有何看法？
结论：金属活动性顺序表中（H）前面的金属与酸反应产生H2。金属越活泼，与酸反应越剧烈。
二、金属与酸和水反应
二、金属与酸和水反应
2、钠与水反应
演示实验，观察现象
浮
熔
游、响
红
钠浮在水面上
立刻熔成一个小球
在水面上四处游动，发出“嘶嘶声”
反应后溶液变红
密度比水小
反应放热，熔点低
产生气体
生成碱性物质
钠与水反应的实验问题
问题1：请设计尽可能多的实验，完成钠与水的反应实验，并验证产物。
问题3：请设计完成钠与水的反应实验，要求产生氢气必须缓慢并验证产物。
问题2：请利用钠与水反应设计喷泉实验，要求喷出红色喷泉。
问题4：请利用钠与水的反应设计测得钠的相对原子质量的最简便实验，要求不测气体体积。
是否可行？
如何检验金属钠与水反应生成的气体是H2
?
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
实 验 改 进
2、设计喷泉实验，要求喷出红色喷泉
实验步骤及现象:
在广口瓶内加适量蒸馏水和2滴酚酞试液,如图2装置好仪器。在广口瓶胶塞的大头针上扎一块比豆粒略大的金属钠,立即盖上胶塞,，接着形成美丽的红色喷泉。同时可看到钠与水剧烈反应，钠熔化成小球,在水面上四处游动。喷泉可维持半分钟。
3、钠与水反应产生氢气必须缓慢并验证产物
实验说明：
1.分液漏斗中加入水的体积必须大于烧瓶容积的一半，这样流入烧瓶的水与原烧瓶中的煤油充满烧瓶，保证烧瓶中的空气被完全排开，不会给氢气的点燃带来意外事故。
2.烧瓶中煤油的体积不要超过烧瓶容积的一半，并且分液漏斗末端必须恰好接触煤油液面，目的在于：确保煤油能被完全压回漏斗。保证烧瓶中保持一定体积的水。
4、设计最简便实验测定钠的相对原子质量，要求不测气体体积
问题1：实验中不用测量产生氢气的体积，就可以得到钠的相对原子质量。请问实验中应该测量那些数据？
问题2：干燥管的作用是什么？若不用，测得的钠的相对原子质量比实际值大还是小？
将钠放入硫酸铜溶液中，能否置换出铜单质？




将钠放入盐酸中，钠将先和H2O反应，还是先和HCl反应？
2Na+CuSO4=Cu+Na2SO4
2Na+2HCl=2NaCl+H2↑
课堂思考：
×
2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
钠与酸反应时，如酸过量则钠只与酸反应，如酸不足量则钠先与酸反应再与水反应
一般规律：
钠与酸溶液反应时，钠直接与溶液中的酸反应，但当钠与其它溶液反应时，一般是钠先与水反应生成氢氧化钠和氢气，然后再看生成的氢氧化钠是否与原溶液中的溶质反应！
3、钠的保存、在自然界的存在、用途、制法
保存在煤油里。
易与空气中的氧气反应
易与水反应
钠着火的处理？
性质：
用干燥的砂土扑灭
1、保存：
决
定
铁与水如何反应？
在钢铁厂《炼钢安全操作规程》中有这么一条严格的规定：
炽热的铁水或钢水注入模具之前，模具必须进行充分的干燥处理，不得留有水，并应保持地面干燥。
推 测
从这一则规定中，结合刚才学到的知识，你想到了什么？
请设计一个产生水蒸气试验装置？
动手画画看
注：导管不够可以再添加，胶塞可以是单孔或双孔。
连接用的胶管及固定仪器用的夹持装置均略去。
再设计一个装置让产生的水蒸气与还原铁粉在高温下反应。
注：导管不够可以再添加，胶塞可以是单孔或双孔。
连接用的胶管及固定仪器用的夹持装置均略去。
动手画画看
最后，再设计还原铁粉与水蒸汽反应时收集反应所产生的气体的装置。
注：导管不够可以再添加，胶塞可以是单孔或双孔。
连接用的胶管及固定仪器用的夹持装置均略去。
动手画画看
水蒸气的发生装置
水蒸气与铁粉反应装置
产物收集装置
水蒸气的发生装置
水蒸气与铁粉反应装置
产物收集检验装置
该装置有何缺点？可以进行哪些改进？
大家来找碴
装置简单
操作方便
该装置所具的优点：
3Fe＋4H2O(g） Fe3O4＋4H2
现象：加热时试管内铁粉红热，点燃肥皂泡可听到爆鸣声。
注意事项：
1、整套装置试管口应低于试管底；
2、先预热；
3、加热一会儿后再将导管插入到肥皂水中，用燃着的火柴去点燃肥皂泡，可发出爆鸣声；
4、实验结束时，应先从肥皂水中撤出导管，再移去燃着的酒精灯。
在该实验中能代替湿棉花的物质：
1、吸水性强且高温时不与水反应的物质有：高温煅烧后建筑用的红砖粉末，河沙，粉笔等。
2、加热到一定温度时能产生水蒸气的固体药品：
4、金属与水反应小结
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
2K+2H2O=2KOH+H2↑
(剧烈，氢气易爆炸)
金属性越强，越容易与水反应
讨论：金属与水反应的规律
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
与冷水反应生成碱和氢气
与热水反应生成碱和氢气
高温下与水蒸气反应生成氧化物和氢气
不与水反应
小结
金属性越强，常温下与酸反应越剧烈；
金属性越强，常温下与水反应越强烈；
三.铝与氢氧化钠溶液的反应
1.铝与稀盐酸的反应
化学方程式为:
2.铝与氢氧化钠溶液的反应
铝既能与强酸溶液反应也能与强碱溶液反应，因此酸、碱可直接侵蚀铝的保护膜以及铝制品本身，铝制品餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性或咸的食物。
（可看作分两步进行）
铝既能与强酸反应，又能与强碱反应，是两性金属
四、物质的量在化学方程式计算中的应用
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
化学计量数之比 2 ： 2 ： 2 ： 1
物质的量之比 2mol ：2mol ：2mol ：1mol
横（量）相当，竖（单位）相同
化学计量数之比等于物质的量之比
扩大NA倍 2NA ：2NA ： 2NA ： NA
实验室用6.5g Zn与足量盐酸完全反应。求：① Zn的物质的量；②参加反应HCl的物质的量；③生成H2的体积(标况下)。
解：
【例 题 】
2、根据化学方程式进行计算的基本步骤 ：
（1）根据题意写出相关反应的化学方程式
（2）找出相关物质的计量数之比
（3）对应计量系数，找出相关物质的物质的量
（要求的量用n(B)或设未知数x、y等代表）
（4）根据计量关系进行计算。
解：
n(HCl)= 0.2 mol
1
n (H2)
n(H2)= 0.1 mol
V(H2)= n(H2) × Vm = 0.1 mol × 22.4 L/mol= 2.24 L
1mol
22.4L
V (H2)
0.1mol
1mol
0.1mol
=
22.4L
V (H2)
（1）横(量)相当，竖(单位)相同；
（2）带单位运算，结果单位要合理。
注意：
新解法：
将8.1g铝与足量的氢氧化钠反应，计算生成氢气 ___ L,需要氢氧化钠 __ mol，有__ mol电子发生转移。
例题2：
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+ 3H2 ↑ ~ 6e-
54g 2mol 22.4L 6mol
8.1g xmol yL zmol
X=0.3mol
Y=3.36L
Z=0.9mol
∴生成氢气3.36 L,需要氢氧化钠 0.3 mol，有0.9 mol电子发生转移。