内容正文:
第三章 金属及其化合物
第一节 金属的概述
一、分类
1.在冶金工业
分为黑色金属(Fe、Cr、Mn及其合金)和有色金属。
2.密度
分为轻金属(ρ<4.5 g/cm3)和重金属(ρ>4.5 g/cm3)。
二、原子结构和化合价
1.周期表中的位置
位于每个周期的左边部分,过渡元素全是金属元素。
2.原子结构
原子最外层电子数一般较少,易失去电子而生成阳离子,表现还原性。
3.化合价
金属元素只有正价,没有负价。主要化合价有+1、+2、+3等。
4.含量与存在
金属元素占总元素的4/5,地壳中含量最多的金属元素是Al(7.73%),其次是Fe(4.75%)。大多数金属元素以化合态存在于自然界中。
三、物理通性
1.常温时,除汞为液体外,其他金属都是固体。硬度、熔点、密度差别较大。
2.大多数有银白色的金属光泽,金显黄色,铜显红色。粉末状一般呈暗灰色或黑色。
3.大多数金属有良好的导电性和导热性,前四位的导电性顺序:Ag>Cu>Au>Al。
4.大多数金属具有良好的延展性。延性最好的是铂(Pt),展性最好的是金(Au)。
四、合金
1.概念
由两种和两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
2.性质
熔点多数低于各成分金属;强度、硬度比成分金属大;抗腐蚀能力强。
五、金属的化学性质及冶炼
金属
K、Ca、Na
Mg、Al
Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu
Hg、Ag
Pt、Au
还原性
从左向右还原性减弱,对应离子氧化性增强(Fe指Fe2+,Cu2+<Fe3+<Ag+)
与O2
反应
常温下迅速反应,点燃剧烈反应。保存在煤油中
常温下生成氧化膜,点燃或高温下剧烈反应
常温下缓慢反应,久置生成氧化膜。高温下Zn、Fe燃烧,与O2迅速化合
常温下不反应,加热缓慢反应,氧化物在高温时分解
不反应
与H2O
反应
与冷水剧烈反应,生成碱和H2
与冷水不反应,与热水或沸水才反应,生成碱和H2。Mg与沸水反应强烈,Al与沸水反应极慢
Zn、Fe、Sn、Pb在高温下与水蒸气反应,生成氧化物和H2。Cu不与水反应
与水不反应
与酸反应
能置换出非氧化性酸中的氢
与氧化性酸反应,但不产生H2
与王水反应
与盐溶
液反应
先和水反应,生成的碱与盐发生复分解反应
位于活动性顺序前边的金属能从盐中置换出后边的金属
与强碱
反应
仅Al、Zn、Sn可与强碱溶液反应,生成H2和偏铝酸盐、锌酸盐或亚锡酸盐
冶炼方法
电解法
热还原法
热分解法
物理方法
例 下列关于金属的叙述正确的是( )
A.金属都易失去电子
B.金属元素在自然界中都以化合态形式存在
C.所有金属都能与酸反应生成氢气
D.大部分金属具有导电性、导热性和延展性
【解析】A.有些金属不易失去电子,如Au、Pt,错误;B.Au、Pt等金属在自然界中主要以游离态形式存在,错误;C.活动性排在氢以后的金属不能与酸反应产生氢气,错误;D.导电性、导热性和延展性为金属单质的通性,正确。
【答案】D
1.从金属利用的历史看,先是青铜器时代,而后是铁器时代,铝的冶炼是近百年的事。决定金属使用年代先后顺序的关键因素是( )
A.金属的活动性
B.金属的导电性
C.金属的延展性
D.地壳中金属元素的含量
2.合金的应用极大地促进了人类社会的发展。下列不属于合金的是( )
A.青铜雁鱼灯
B.光导纤维
C.航母甲板(钢)
D.潜水器外壳(钛、铝等)
3.(2020·北京)近年来,我国航空航天事业成果显著。下列成果所涉及的材料为金属材料的是( )
A.“天宫二号”航天器使用的质量轻、强度高的材料——钛合金
B.“北斗三号”导航卫星使用的太阳能电池材料——砷化镓
C.“长征五号”运载火箭使用的高效燃料——液氢
D.“C919”飞机机身使用的复合材料——碳纤维和环氧树脂
4.化学行业中把材料分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料等。金属材料在现实生活中有极为重要的作用。下列金属材料的运用与金属所具有的性质不一致的是( )
A.制造白炽灯灯丝——熔点高
B.制造飞机——坚硬而质轻
C.制造保险丝——硬度大
D.制造装化工原料的容器——耐腐蚀
5.多数合金与其组成成分相比较,合金的( )
A.熔点高,硬度低
B.密度大
C.机械强度差
D.熔点低,硬度大
6.《周易参同契》中对某金属的性质进行了精彩的描述:“得火则飞,不见尘埃。……将欲制之,黄芽为根。”该金属可能为( )
A.Fe
B.Cu
C.Hg
D.Au
7.某科研小组在探究Ti、Mg、Cu的活动性时,在相同条件下,取大小相同的三种金属片,分别投入等体积、等浓度的足量稀盐酸中,现象如下:
金属
Ti
Mg