金屬單質及其化合物
2、鎂及其化合物
3、鋁及其化合物
4、鐵、銅及其化合物
知識梳理
一、鈉及其化合物
1、鈉
（1）鈉的物理性質：鈉是銀白色金屬，密度小（0.97g/cm3），熔點低（97℃），硬度小，質軟，可用刀切割。鈉通常保存在煤油中。是電和熱的良導體。
（2）鈉的化學性質：從原子結構可知鈉是活潑的金屬單質。
①鈉與非金屬單質反應：常溫：4Na
+ O2 ==
2Na2O,加熱：2Na
+ O2 
Na2O2;
2Na + Cl2
2NaCl; 2Na + S Na2S等。
②鈉與水反應:2Na
+ 2H2O ==
2NaOH + H2↑；實驗現象：鈉浮在水面上，熔成小球，
在水面上游動，有哧哧的聲音，最后消失，在反應后的溶液中滴加酚酞，溶液變紅。
注意：鈉在空氣中的變化：銀白色的鈉
變暗（生成了氧化鈉）變白（生成氫氧化鈉）潮解變成白色固體（生成碳酸鈉）。
③鈉與酸反應：如2Na
+ 2HCl ==
2NaCl + H2↑,Na放入稀鹽酸中，是先與酸反應，酸不足再與水反應。因此Na放入到酸溶液中Na是不可能過量的。同時Na與H2的物質的量比始終是2:1。當然反應要比鈉與水的反應劇烈多。
④鈉與鹽的溶液反應：鈉不能置換出溶液中的金屬，鈉是直接與水反應。反應后的堿再與溶液中的其他物質反應。如鈉投入到硫酸銅溶液的反應式：2Na
+ CuSO4 + 2H2O ==
Cu(OH)2 ↓+ Na2SO4 + H2 ↑。
⑤鈉與氫氣的反應：2Na
+ H2 ==
2NaH。NaH + H2O
== NaOH + H2
↑；NaH是強的還原劑。
（3）工業制鈉：電解熔融的NaCl，2NaCl(熔融) 
2Na + Cl2↑。
（4）鈉的用途：①在熔融的條件下鈉可以制取一些金屬，如鈦、鋯、鈮、鉭等；
②鈉鉀合金是快中子反應堆的熱交換劑；
③鈉蒸氣可作高壓鈉燈，發出黃光，射程遠，透霧能力強。
2、氧化鈉和過氧化鈉
（1）Na2O：白色固體，是堿性氧化物，具有堿性氧化物的通性：Na2O
+ H2O ==
2NaOH,
Na2O + CO2 == Na2CO3,Na2O
+ 2HCl ==
2NaCl + H2O .另外：加熱時，2Na2O + O2 == 2Na2O2.
(2)Na2O2：淡黃色固體是復雜氧化物，易與水、二氧化碳反應放出氧氣。
2Na2O2 + 2H2O == 4NaOH + O2
↑,2Na2O2 + 2CO2 == 2Na2CO3
+ O2 ↑（作供氧劑）。
因此Na2O2常做生氧劑，同時，Na2O2還具有強氧化性，有漂白作用。如實驗：Na2O2和水反應后的溶液中滴加酚酞，變紅后又褪色，實驗研究表明是有：Na2O2
+ H2O ==
2NaOH + H2O2,2H2O2 == 2H2O
+ O2 反應發生。因為H2O2也具有漂白作用。當然過氧化鈉也可以直接漂白的。
3、碳酸鈉和碳酸氫鈉
性質
Na2CO3（Na2CO3?10H2O）
NaHCO3
性質比較
俗稱
純堿或蘇打
小蘇打
NaHCO3的顆粒比Na2CO3小
水溶性
易溶于水
易溶于水
S(Na2CO3)>S(NaHCO3)
溶液酸堿性
顯堿性
顯堿性
同濃度Na2CO3溶液的pH大于NaHCO3溶液的pH
熱穩定性
穩定
受熱分解生成Na2CO3、H2O、CO2
NaHCO3的熱穩定性比Na2CO3差，用于除雜質。
與酸反應
能與強酸反應
能與強酸反應
等物質的量時Na2CO3耗酸量大于NaHCO3
溶液中相互轉化
Na2CO3溶液能吸收CO2轉化為NaHCO3
Na2CO3
+ H2O + CO2 ==
2 NaHCO3
除CO2中的HCl雜質是用飽和的NaHCO3溶液，而不用Na2CO3溶液
用途
用在玻璃、肥皂、合成洗滌劑、造紙、紡織、石油、冶金等工業中。
發酵粉的主要成分之一；制胃酸過多等。
注意幾個實驗的問題：
1、向飽和的Na2CO3溶液中通足量的CO2有晶體NaHCO3析出。
2、Na2CO3溶液與稀HCl的反應①向Na2CO3溶液中滴加稀HCl，先無氣體，后有氣體，如果n(HCl)小于n(Na2CO3)時反應無氣體放出。發生的反應：先①Na2CO3
+ HCl ==
NaCl + NaHCO3,后②NaHCO3 + HCl == NaCl + H2O +CO2
.
②向稀HCl中滴加Na2CO3溶液，先有氣體，反應是：Na2CO3
+ 2HCl ==
2NaCl + H2O + CO2.
如果用2mol的Na2CO3和2.4mol的稀HCl反應，采用①方法放出CO2是0.4mol；采用②方法放出CO2為1.2mol。希望同學們在解題時要留意。
3、Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的鑒別：取兩種試液少量，分別滴加CaCl2或BaCl2溶液，有白色沉淀的原取溶液為Na2CO3，另一無明顯現象的原取溶液為NaHCO3。
4、侯氏制堿法
反應式：NaCl
+ NH3 + CO2 + H2O == NaHCO3 ↓+ NH4Cl.
注意:在生產中應先在飽和的NaCl溶液中先通入NH3,后通入CO2,NaHCO3晶體析出過濾，在濾液中加入NaCl細末和通NH3析出NH4Cl晶體為副產品。NH4Cl晶體析出后的母液進行循環試用，提高原料的利用率。
二、鎂及其化合物
1、鎂的性質
（1）物理性質：鎂是銀白色金屬，質較軟，密度1.74g/cm3，是輕金屬，硬度小。
（2）化學性質：鎂是較活潑金屬
①與非金屬反應：2Mg
+ O2 ==
2MgO,Mg + Cl2 
MgCl2,3Mg + N2 Mg3N2等。
②與沸水反應：Mg +
2H2O(沸水)== Mg(OH)2
+ H2 ↑.
③與酸反應：與非強氧化性酸反應：是酸中的H+與Mg反應，有H2放出。
與強氧化性酸反應：如濃H2SO4、HNO3，反應比較復雜，但是沒有H2放出。
④與某些鹽溶液反應：如CuSO4溶液、FeCl2溶液、FeCl3溶液等。
Mg + 2FeCl3
== 2FeCl2
+ MgCl2, Mg + FeCl2
== Fe +
MgCl2.
2、鎂的提取：海水中含有大量的MgCl2,因此，工業上主要是從分離了NaCl的海水中來提取MgCl2.
流程：海水中加入CaO或Ca(OH)2Mg(OH)2沉淀、過濾、洗滌沉淀，用稀HCl溶解MgCl2溶液，蒸發結晶MgCl2?6H2O晶體，在HCl氣體環境中加熱MgCl2固體，電解熔融的MgCl2Mg + Cl2 ↑。
主要反應：MgCl2
+ Ca(OH)2 ==
Mg(OH)2↓+ CaCl2, Mg(OH)2 + 2HCl == MgCl2
+ 2H2O,
MgCl2?6H2O MgCl2 + 6H2O , MgCl2(熔融) 
Mg + Cl2↑。
3、鎂的用途：鎂主要是廣泛用于制造合金。制造的合金硬度和強度都較大。因此鎂合金被大量用火箭、導彈、飛機等制造業中。
4、氧化鎂（MgO）：白色固體，熔點高（2800℃），是優質的耐高溫材料（耐火材料）。是堿性氧化物。
MgO + H2O == Mg(OH)2, MgO + 2HCl == MgCl2 + H2O 。
注意以下幾種情況的離子方程式的書寫：
（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、鋁及其化合物
1、鋁的性質：
（1）物理性質：銀白色金屬，質較軟，但比鎂要硬，熔點比鎂高。有良好的導電、導熱性和延展性。
（2）化學性質：鋁是較活潑的金屬。
①通常與氧氣易反應，生成致密的氧化物起保護作用。4Al
+ 3O2 ==
2Al2O3。同時也容易與Cl2、S等非金屬單質反應。
②與酸反應：強氧化性酸，如濃硫酸和濃硝酸在常溫下，使鋁發生鈍化現象；加熱時，能反應，但無氫氣放出；非強氧化性酸反應時放出氫氣。
③與強堿溶液反應：2Al
+ 2NaOH + 2H2O ==
2NaAlO2 + 3H2↑。
④與某些鹽溶液反應：如能置換出CuSO4、AgNO3等溶液中的金屬。
⑤鋁熱反應：2Al
+ Fe2O3 
Al2O3 + 2Fe。該反應放熱大，能使置換出的鐵成液態，適用性強。在實驗室中演示時要加入引燃劑，如濃硫酸和蔗糖或鎂條和氯酸鉀等。
2、氧化鋁（Al2O3）：白色固體，熔點高（2054℃），沸點2980℃，常作為耐火材料；是兩性氧化物。我們常見到的寶石的主要成分是氧化鋁。有各種不同顏色的原因是在寶石中含有一些金屬氧化物的表現。如紅寶石因含有少量的鉻元素而顯紅色，藍寶石因含有少量的鐵和鈦元素而顯藍色。工業生產中的礦石剛玉主要成分是α－氧化鋁，硬度僅次于金剛石，用途廣泛。
兩性氧化物：既能與強酸反應又能與強堿反應生成鹽和水的氧化物。
Al2O3
+ 6HCl == 2AlCl3 + 3H2O ,Al2O3
+ 2NaOH == 2NaAlO2 + H2O 。
Al2O3是工業冶煉鋁的原料，由于氧化鋁的熔點高，電解時，難熔化，因此鋁的冶煉直到1886年美國科學家霍爾發現在氧化鋁中加入冰晶石(Na3AlF6)，使氧化鋁的熔點降至1000度左右，鋁的冶煉才快速發展起來，鋁及其合金才被廣泛的應用。2Al2O3
4Al + 3O2↑。
3、氫氧化鋁（Al(OH)3）：白色難溶于水的膠狀沉淀，是兩性氫氧化物。熱易分解。
兩性氫氧化物：既能與強酸又能與強堿反應生成鹽和水的氫氧化物。
Al(OH)3 +
3HCl == AlCl3 + 3H2O, Al(OH)3 + NaOH == NaAlO2 + 2H2O．2Al(OH)3 Al2O3
+3 H2O
4、鋁的冶煉：鋁是地殼中含量最多的金屬元素，自然界中主要是以氧化鋁的形式存在。工業生產的流程：鋁土礦（主要成分是氧化鋁）用氫氧化鈉溶解過濾向濾液中通入二氧化碳酸化，過濾氫氧化鋁
氧化鋁 鋁。
主要反應：Al2O3
+ 2NaOH ==
2NaAlO2 + H2O ，CO2 + 3H2O + 2NaAlO2
== 2Al(OH)3↓+ Na2CO3
，2Al(OH)3
Al2O3 +3 H2O
,2Al2O3 4Al + 3O2↑。
5、鋁的用途：鋁有良好的導電、導熱性和延展性，主要用于導線、炊具等，鋁的最大用途是制合金，鋁合金強度高，密度小，易成型，有較好的耐腐蝕性。迅速風靡建筑業。也是飛機制造業的主要原料。
6、明礬的凈水：化學式：KAl(SO4)2?12H2O，它在水中能電離：KAl(SO4)2
== K+
+ Al3+ + 2SO42-。鋁離子與水反應，生成氫氧化鋁膠體，具有很強的吸附能力，吸附水中的懸浮物，使之沉降已達凈水目的。Al3+
+ 3H2O ==
Al(OH)3 (膠體)+
3H+ 。
知識整理：
①（Al(OH)3）的制備：在氯化鋁溶液中加足量氨水。AlCl3 + 3NH3?H2O == Al(OH)3↓+ 3NH4Cl 。
②實驗：A、向氯化鋁溶液中滴加氫氧化鈉溶液，現象是先有沉淀，后溶解。
反應式：先Al3+ + 3OH- == Al(OH)3↓, 后Al3+
+ 4OH- ==
AlO2- + 2H2O。
B、向氫氧化鈉溶液中滴加氯化鋁溶液，現象是開始無沉淀，后來有沉淀，且不溶解。
反應式：先Al3+ + 4OH- == AlO2-
+ 2H2O，后Al3+
+ 3AlO2- + 6H2O == 4Al(OH)3↓。
③實驗：向偏鋁酸鈉溶液中通二氧化碳，有沉淀出現。CO2 + 3H2O + 2NaAlO2 == 2Al(OH)3↓+ Na2CO3。
④將氯化鋁溶液和偏鋁酸鈉溶液混和有沉淀出現。 Al3+ + 3AlO2- + 6H2O
== 4Al(OH)3↓。
⑤實驗：A、向偏鋁酸鈉溶液中滴加稀鹽酸，先有沉定，后溶解。
反應的離子方程式：AlO2- + H+ + H2O == Al(OH)3
,Al(OH)3 + 3H+ ==
Al3+ + 2H2O 。
B、向稀鹽酸中滴加偏鋁酸鈉溶液，先無沉淀，后有沉淀且不溶解。
反應的離子方程式：AlO2- + 4H+ == Al3+ + 2H2O
,3AlO2- + Al3+ + 6H2O == 4Al(OH)3↓。
⑥鋁三角：
上圖中的每根箭頭都有一個反應，請同學們試著寫好。
四、鐵、銅及其化合物
1、鐵的性質：（1）物理性質：鐵是一種可以被磁鐵吸引的銀白色金屬，純鐵的熔點較高（1535℃），防腐能力強。密度7.83g/cm3，是電和熱的良導體。但是通常煉制的鐵中含有碳等雜質，使鐵的熔點降低，防腐能力大大下降。
（2）化學性質：鐵是活潑的金屬，在自然界中只有化合態形式，如磁鐵礦（Fe3O4），赤鐵礦(Fe2O3)等。
試題詳情
①與非金屬單質反應：3Fe
+ 2O2 
Fe3O4(Fe2O3?FeO),2Fe + 3Cl2
2FeCl3,
試題詳情
試題詳情
②高溫與水蒸氣反應：3Fe +
4H2O(g) 
Fe3O4 + 4H2↑。
③與酸反應：強氧化性酸：常溫下濃硫酸和濃硝酸使鐵鈍化。加熱時，與強氧化性反應，但無氫氣放出。
非強氧化性酸：鐵與酸反應有氫氣放出。
④與某些鹽反應：如Fe +
CuSO4 ==
Cu + FeSO4 ,Fe +2 FeCl3 ==
3FeCl2等。
試題詳情
2、鐵的氧化物
FeO
Fe2O3
Fe3O4（Fe2O3?FeO）
鐵元素的價態
＋2
＋3
試題詳情
＋2、＋3
俗稱
鐵紅
磁性氧化鐵
色態
黑色粉末
紅棕色粉末
黑色晶體
類別
堿性氧化物
堿性氧化物
復雜氧化物
水溶性
難溶
難溶
難溶
穩定性
不穩定
穩定
穩定
主要化學性質
有一定的還原性易被氧化為三價鐵的化合物
與酸反應生成三價鐵鹽
化合物中＋2的鐵有還原性，易被氧化。
試題詳情
3、鐵的氫氧化物
Fe(OH)2
Fe(OH)3
主要性質
白色難溶于水的沉淀，不穩定，易被氧化成氫氧化鐵，顏色變化為：白色－灰綠色－紅褐色。反應式：4Fe(OH)2
+ O2 + 2H2O ==
4Fe(OH)3。因此在制備時常采取措施：除溶液中的氧；加有機溶劑封住液面；膠頭滴管要伸入到溶液中。
試題詳情
紅褐色難溶于水的沉淀，受熱易分解。2Fe(OH)3 
Fe2O3 + 3H2O
,能溶于強酸溶液，生成相應的鹽。
試題詳情
4、Fe2+、Fe3+的檢驗：
離子
Fe2+
Fe3+
常見方法
①滴加KSCN溶液，無明顯變化，再加氯水，溶液變血紅色；
②直接觀察溶液是淺綠色；
③滴加氫氧化鈉溶液，出現沉淀的顏色變化是：白色－灰綠色－紅褐色。
①直接觀察溶液是黃色；
②滴加氫氧化鈉溶液，出現紅褐色沉淀；③滴加KSCN溶液，有血紅色溶液出現。
試題詳情
5、鐵三角：
|
試題詳情
試題詳情
 ③：鐵與強氧化劑反應如Cl2、Br2、濃H2SO4
、濃HNO3等。
①
④
④：用還原劑如H2
、CO等還原Fe2O3或用足量Mg、Zn、Al等還原 ② ③
| |
②
：用還原劑如H2 、CO等還原FeO或用Mg、Zn、Al等還原Fe2+鹽溶液。
H2O2、Na2O2、HClO等。
⑥ 
D．硫酸氫鈉屬于鹽類，其水溶液顯中性
和
互為同位素，性質相似
19．(07年高考上海化學卷?18)用一張已除去表面氧化膜的鋁箔緊緊包裹在試管外壁(如圖)，將試管浸入硝酸汞溶液中，片刻取出，然后置于空氣中，不久鋁箔表面生出“白毛”，紅墨水柱右端上升。根據實驗現象判斷下列說法錯誤的是 
；正極反應：Fe3＋＋e－ = Fe2＋(或2Fe3＋＋2e－ = 2Fe2＋)；負極反應：Cu－2e－ = Cu2＋。 (3)①通入足量氯氣將Fe2＋氧化成Fe3＋；②加入CuO調節溶液的pH至3.2～4.7；③過濾[除去Fe(OH)3]。 (4)CuO＋H2SO4 = CuSO4＋H2O、 CuSO4＋Fe = FeSO4＋Cu；不銹鋼表面有紫紅色物質生成。
3Mn＋2Al2O3。