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專題12 金屬與非金屬的反應(yīng) 【知識(shí)回放】 1．金屬元素的存在 人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的一百多種元素中，大約4/5是金屬元素。多數(shù)金屬的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，因此，地球上絕大多數(shù)金屬元素是以 形式存在。 （1）化合態(tài)： 、 、 。(舉例說明) （2）游離態(tài)： 。(舉例說明) （3）地殼中含量最多的金屬元素是 ，第二位是 ，第三位是 ，第四位是 。 2．金屬有許多物理通性，如 、 、 、 、 等。 3、金屬與氧氣反應(yīng)的原理 【答案】 1．化合態(tài) （1）NaCl CaCO3 Fe2O3 （2）鉑 金 （3）鋁 鐵 鈣 鈉 2．常溫下呈固態(tài)（除汞外） 銀白色 有金屬光澤 不透明 有延展性 3、金屬+氧氣=金屬氧化物 【新知精講】 一、金屬的存在及通性 1.金屬在自然界中的存在 (1)自然界中絕大多數(shù)金屬元素的存在形態(tài)是化合態(tài)。 (2)地殼中含量占據(jù)前兩位的金屬元素是鋁和鐵。 2.物理通性 外觀 導(dǎo)電性 導(dǎo)熱性 延展性 不透明,有金屬光澤 良好 良好 良好 3.化學(xué)通性 (1)金屬的原子結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì): ①畫出鈉、鎂、鋁的原子結(jié)構(gòu)示意圖: Na:Mg:、Al:. ②金屬的原子結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)的關(guān)系: (2)寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式: ①鎂條燃燒:2Mg+O2 2MgO; ②鎂條與稀鹽酸反應(yīng):Mg+2HCl===MgCl2+H2↑; ③鋁絲與硫酸銅溶液反應(yīng):2Al+3CuSO4===Al2(SO4)3+3Cu; ④銅絲與硝酸銀溶液反應(yīng):Cu+2AgNO3===Cu(NO3)2+2Ag。 二、金屬與非金屬的反應(yīng) 1.鈉與氧氣的反應(yīng) (1)鈉的物理性質(zhì):銀白色固體、質(zhì)軟、硬度小、熔點(diǎn)低。 (2)常溫下鈉與氧氣的反應(yīng):將金屬鈉露置于空氣中,其表面迅速變暗,失去金屬光澤,化學(xué)方程式為4Na+O2===2Na2O。 (3)鈉在加熱或點(diǎn)燃條件下與氧氣的反應(yīng):2Na+O2Na2O2。 2.鋁與氧氣的反應(yīng) (1)現(xiàn)象:鋁箔熔化,失去金屬光澤,但熔化的鋁并不滴落。 (2)化學(xué)方程式:4Al+3O2 2Al2O3。 3.金屬與Cl2、S的反應(yīng) 金屬與Cl2、S等物質(zhì)反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物、硫化物等。 【科學(xué)探究】 探究一 鈉與氧氣的反應(yīng) 問題導(dǎo)引 1.新切開的金屬鈉表面有銀白色金屬光澤,但在空氣中很快就會(huì)變暗,原因是什么? 提示 因?yàn)榻饘兮c非?；顫?在空氣中很容易與氧氣反應(yīng)生成氧化鈉,而失去金屬光澤。 2.鈉與氧氣反應(yīng),氧氣過量時(shí)生成Na2O2,氧氣不足時(shí)生成Na2O,這種說法對(duì)嗎? 提示 不對(duì)。鈉與氧氣反應(yīng)的產(chǎn)物與反應(yīng)條件有關(guān),與氧氣用量無(wú)關(guān)。不加熱時(shí)生成Na2O,加熱或點(diǎn)燃條件下生成Na2O2。 探究二 鋁與氧氣的反應(yīng) 問題導(dǎo)引 熔化的鋁不滴落 1.常見金屬鎂、鋁等能存放在空氣中,能說明常溫下鎂、鋁不與氧氣反應(yīng)嗎? 提示 不能。鎂、鋁都是活潑金屬,易被空氣中的氧氣氧化,但由于其表面容易形成致密的氧化物薄膜,可以隔絕鎂、鋁與空氣的接觸,阻止內(nèi)部金屬繼續(xù)被氧化,故鎂、鋁在空氣中能穩(wěn)定存在,且有很強(qiáng)的抗腐蝕性 2.在做鎂或鋁的燃燒實(shí)驗(yàn)前,通常用砂紙打磨一下鎂或鋁,除用砂紙打磨之外還可以用什么辦法? 提示 可以將鎂或鋁在稀硫酸中浸泡,然后取出用蒸餾水清洗。 【重點(diǎn)突破】 1.金屬鈉露置在空氣中的變化過程 銀白色金屬Na表面變暗生成Na2O出現(xiàn)白色固體生成NaOH表面變成溶液NaOH潮解白色塊狀物質(zhì)生成Na2CO310H2O白色粉末狀物質(zhì)生成Na2CO3 4Na+O2===2Na2O Na2O+H2O===2NaOH 2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O Na2CO3+10H2O===Na2CO310H2O Na2CO310H2O===Na2CO3+10H2O 2.加熱條件下鈉在空氣中的變化 (1)實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)象:取一小塊金屬鈉放在坩堝中加熱,現(xiàn)象為鈉先熔化后劇烈燃燒,發(fā)出黃色火焰,生成一種淡黃色固體。 (2)原因及解釋:鈉與氧氣在加熱條件下劇烈反應(yīng)生成淡黃色的過氧化鈉。化學(xué)反應(yīng)方程式為 2Na+O2Na2O2(過氧化鈉中氧元素的化合價(jià)為-1價(jià))。 3.金屬與氧氣反應(yīng)的規(guī)律 金屬的金屬性越強(qiáng),越易與氧氣發(fā)生化合反應(yīng)。 (1)活潑金屬K、Ca、Na常溫下在空氣中易被氧化,在空氣中又可發(fā)生燃燒。 4Na+O2===2Na2O, 2Na2O+O22Na2O2或2Na+O2Na2O2。 (2)較活潑金屬M(fèi)g、Al常溫下在空氣中易氧化,形成氧化膜,也可以發(fā)生燃燒。 (3)金屬Zn、Fe、Sn、Pb常溫下與干燥空氣不發(fā)生氧化反應(yīng),加熱條件下能被氧化,在純氧中可發(fā)生燃燒。 (4)金屬Cu、Hg在強(qiáng)熱條件下,只氧化而不發(fā)生燃燒。金屬活動(dòng)性在Hg之后的金屬不能被氧氣氧化。 4.經(jīng)典燃燒實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象集錦 (1)鎂條在空氣中燃燒:發(fā)出耀眼強(qiáng)光,放出大量的熱,生成白煙。 (2)木炭在氧氣中燃燒:發(fā)出白光,放出熱量。 (3)硫在純氧中燃燒:發(fā)出明亮的藍(lán)紫色火焰,放出熱量,生成一種有刺激性氣味的氣體。 (4)鐵絲在氧氣中燃燒:劇烈燃燒,火星四射,放出熱量,生成黑色固體物質(zhì)。 (5)氫氣在空氣中燃燒:火焰呈現(xiàn)淡藍(lán)色。 (6)鈉在空氣中燃燒:火焰呈黃色,生成淡黃色物質(zhì)。 (7)將點(diǎn)燃的鎂條伸入盛有二氧化碳的集氣瓶中:劇烈燃燒,有黑色物質(zhì)附著于集氣瓶?jī)?nèi)壁。 【典例探究】 典例1 下列關(guān)于鋁的敘述中不正確的是（ ） (　　) A.鋁是地殼中含量最多的金屬元素 B.鋁容易失去電子,表現(xiàn)還原性 C.鋁在空氣中用酒精燈點(diǎn)不著 D.在常溫下,鋁不能與氧氣反應(yīng) 【答案】:D 變式訓(xùn)練1-1 下列關(guān)于金屬元素性質(zhì)的敘述正確的是(　　) A.金屬元素的原子只有還原性,離子只有氧化性 B.金屬元素在化合物中一定顯正化合價(jià) C.金屬元素在不同化合物中化合價(jià)一定是不同的 D.金屬元素的單質(zhì)在常溫下都是固體 【答案】:B 【解析】:金屬單質(zhì)只有還原性,具有可變化合價(jià)的低價(jià)金屬陽(yáng)離子既有氧化性又有還原性(如Fe2+),A錯(cuò)誤;金屬元素?zé)o負(fù)價(jià),B正確;Na2O與Na2O2中Na元素的化合價(jià)均為+1價(jià),C錯(cuò)誤;大多數(shù)金屬單質(zhì)在常溫下為固體,少數(shù)為液體(如汞),D錯(cuò)誤。 變式訓(xùn)練1-2 下列關(guān)于鈉的敘述中,不正確的是（ ） (　　) A.鈉燃燒時(shí)發(fā)出黃色的火焰 B.鈉燃燒時(shí)生成氧化鈉 C.鈉有很強(qiáng)的還原性 D.鈉原子的最外層只有一個(gè)電子 【答案】:B 【解析】:鈉燃燒時(shí)生成過氧化鈉,常溫下與氧氣反應(yīng)生成氧化鈉。 變式訓(xùn)練1-3 取一塊金屬鈉放在燃燒匙里加熱,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,以下描述正確的是(　　) ①金屬鈉先熔化 ②在空氣中燃燒,放出紅色火花 ③燃燒后得白色固體 ④燃燒時(shí)火焰為黃色 ⑤燃燒后生成淺黃色固體物質(zhì) A.①② B.①②③ C.①④ D.①④⑤ 【答案】:D 【解析】:鈉的熔點(diǎn)只有97.8℃,受熱時(shí)立即熔化,它是一種很活潑的金屬,受熱時(shí)與O2化合生成Na2O2,呈淡黃色。 典例2 將一塊鋁箔用砂紙打磨表面后,在酒精燈上加熱至熔化,下列說法中正確的是(　　) A.熔化的是鋁 B.熔化的是Al2O3 C.熔化物滴落 D.熔化物迅速燃燒 【答案】:A 變式訓(xùn)練2-1 小蘭家中收藏了一件清末的鋁制佛像,該佛像至今仍保存完好。該佛像仍未銹蝕的主要原因是(　　) A.鋁不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng) B.鋁的氧化物易發(fā)生還原反應(yīng) C.鋁不易被氧化 D.鋁易被氧化,但氧化鋁具有保護(hù)內(nèi)部鋁的作用 【答案】:D 【解析】:鋁制品在空氣中與氧氣反應(yīng),其表面生成一層致密而穩(wěn)定的氧化鋁(Al2O3)薄膜,從而阻止鋁進(jìn)一步被氧化。 變式訓(xùn)練2-2 將一塊銀白色的金屬鈉放在空氣中會(huì)發(fā)生一系列的變化:表面迅速變暗→“出汗”→變成白色固體(粉末),下列有關(guān)敘述中正確的是(　　) A.表面迅速變暗是因?yàn)殁c與空氣中的氧氣反應(yīng)生成了過氧化鈉 B.“出汗”是因?yàn)樯傻臍溲趸c吸收空氣中的CO2在表面形成了溶液 C.最后變成碳酸鈉粉末 D.該過程中的所有化學(xué)反應(yīng)均為氧化還原反應(yīng) 【答案】:C 變式訓(xùn)練2-3 一塊金屬鈉暴露于空氣中最后變成(　　) A.氧化鈉 B.氫氧化鈉 C.碳酸鈉 D.碳酸氫鈉 【答案】:C 【解析】:鈉在空氣中的變化過程為:NaNa2ONaOHNa2CO310H2ONa2CO3。