2.2 常见元素及其化合物（课件）-《基础化学》同步精品课堂（人卫第二版）

2.2第二章 常见元素及其化合物 基础化学 同步精品课堂-中职专业课 1 目 录 碱金属 第一节 第二节 碱土金属 第三节 铁及其化合物 知识目标 掌握常见金属元素及其重要化合物的性质。 能力目标 熟悉碱金属、碱土金属、铁元素的通性。 情感目标 熟练掌握物质性质的实践技能，学会常见金属离子的鉴定技术。 三维目标 导入情景 01 在目前已发现的一百多种元素中，金属元素占大多数，它们大多以化合物的形式存在于地壳和海洋中，只有少数很不活泼的金属（如金、银等）以单质形式存在。金属在生活中的应用极为普遍，它是现代工业中非常重要且应用最多的一类物质。 自新石器时代末期，人类就已经开始使用金属，铜是人类发现最早的金属之一。如今各种各样的金属早已渗入千家万户的日常生活。观察并列举出你身边的金属。 导入情景 01 物质的性质往往决定着它的用途，不同种类的金属被应用于不同的领域，这说明金属的性质是各有差别的。那么我们生活中常见的有哪些金属？他们有什么独特的性质呢？ 第一节 碱金属 2024/11/21 碱金属元素概述　　 元素周期表的ⅠA族金属元素称为碱金属，包括锂、钠、钾、铷、铯和钫6种元素。碱金属属于s区元素，其原子价电子层构型为ns1，次外层为稀有气体的稳定8电子结构。锂、铷和铯是稀有金属，钫是放射性元素。 　碱金属是银白色的柔软、易熔轻金属，密度较小，可以用刀切割。与同一周期其它元素相比，碱金属的原子半径最大，固体中的金属键较弱，原子间的作用力较小，故密度、硬度小，熔点低。 　　　　 2024/11/21 碱金属的基本性质 元素 性质 锂 Li 钠 Na 钾 K 铷 Rb 铯 Cs 原子序数 3 11 19 37 55 原子半径/pm 152 153.7 227.2 247.5 265.4 离子半径/pm 68 97 133 147 167 第一电离能I1 kJ·mol-1 521 499 421 405 371 第二电离能I2 7295 4591 3088 2675 2436 电负性 0.98 0.93 0.82 0.82 0.79 标准电极电势(酸) -3.045 -2.711 -2.923 -2.925 -2.923 密度/gcm-3 0.53 0.97 0.86 1.53 1.90 硬度(金刚石=10) 0.6 0.4 0.5 0.3 0.2 M+(g)水合热/kJ·mol-1 519 406 322 293 264 2024/11/21 碱金属元素的特点： 在同周期元素中，原子半径最大，核电荷最少，最外层的ns1电子离核较远，很易失去，第一电离能最低，表现出强的金属性。它们与氧、硫、卤素以及其它非金属都能剧烈反应，并能从许多金属化合物中置换出金属。碱金属自上而下原子半径和离子半径依次增大，其活泼性有规律地增强。例如，钠和水剧烈反应，钾更为剧烈，而铷、铯遇水则有爆炸危险。锂的活泼性比其他碱金属大为逊色，与水的反应较缓慢。 2024/11/21 碱金属的焰色反应 碱金属在火焰中加热，各具特征的焰色，可用作定性鉴定： 锂 钠 钾 铷 铯 红色 黄色 紫色 红紫色 蓝色 2024/11/21 碱金属用途很广 有机锂化合物，是有机合成中的重要试剂；锂与镁、铝的合金，被称为超轻金属，具质轻、强度大、塑性好等优点，广泛用于航空、航天器的制造中；锂可制成锂电池和锂离子电池——高能电池；钾和钠主要用来作还原剂，钾和钠是动物生存的必需元素；铯被广泛用在光电管、铯原子钟等。 一、钠的性质(碱金属的代表) 钠及其化合物 元素周期表中IA族的元素：锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)、钫(Fr)。称碱金属 碱金属原子最外层都只有一个电子，在化学反应中极易失去一个电子成为稳定的+1价阳离子，因此碱金属都是活泼金属，具有很强的还原性。从 锂到铯由于电子层数逐渐增多，导致金属的活泼性越来越强。 12 （一）钠的物理性质 金属钠是一种柔软 ，银白色、有金属光泽的金属，是热和电的良导体；它的密度为0.97g／cm3，比水的密度小，比煤油的密度大，熔点为97.81℃、沸点为882.9℃。 （二）钠的化学性质 钠原子最外层只有一个电子，在化学反应中钠原子容易失去最外层的一个电子，具有很强的还原性，是一种活泼的金属元素。 13 1.跟非金属反应： ①金属钠放置在空气中，会迅速被氧化而生成氧化钠：4Na+O2=2Na2O，（空气中钠的切面变暗）(同氧气的两种反应) ②在空气(或氧气)中燃烧：2Na+O2 Na2O2(黄色火焰)，以上反应说明Na2O2比Na2O稳定。可见，与O2反应时因条件不同而产物不同。 (两个氧原子形成了一对共用电子对) ③在氯气中燃烧：2Na+Cl2 2NaCl(白烟) Na2O2 14 将一小块金属钠投入滴有酚酞的水中。 2Na+2H2O =2NaOH +H2 ↑ 现象：浮—熔—游—嘶—红 2.钠与水反应： 15 （三）、钠的存放和取用 存放：由于金属钠的化学性质非常活泼，易与空气中的O2.H2O等反应，所以少量金属钠可保存在煤油里，大量的金属钠则存在铁筒中用石蜡密封。 取用：一般先用镊子把钠从煤油中夹出来，并用滤纸把表面的煤油吸干，然后用小刀切下绿豆大小的一块再做有关实验。 16 (1)氧化物-氧化钠与过氧化钠(Na2O2) 供氧剂 、漂白剂 用途 2Na2O2+4HCl=4NaCl+2H2O+O2↑ Na2O+2HCl=2NaCl+H2O 与酸反应 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 Na2O+CO2=Na2CO3 与CO2反应 过氧化物(不属碱性氧化物) 碱性氧化物 类别 过氧化钠 名称 燃烧或加热时与O2反应 常温与O2反应 生成条件 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑ Na2O+H2O=2NaOH 与水反应 淡黄色固体 白色固体 颜色状态 Na2O2 Na2O 化学式 氧化钠 17 (2)氢氧化物-氢氧化钠(NaOH) 白色固体，易潮解，易溶于水，在溶解过程中产生大量的热，它的浓溶液对皮肤、 纤维等有强烈的腐蚀性，因此又称为苛性碱、火碱或烧碱。 NaOH是强碱，具有碱的通性，可同酸性氧化物反应。 2NaOH＋C02 Na2C03＋H20 2NaOH＋Si02 2Na2Si03＋H20 用途： 制肥皂、人造丝、染料、药物等；此外精炼石油和造纸也要用到大量的氢氧化钠；它也是实验室常用的试剂。 制取： 电解饱和食盐水 NaCl+H2O=NaOH+H2+Cl2 正极 负极 18 (3)碳酸化和物-碳酸钠(Na2C03)和碳酸氢钠(NaHC03) 用途 CO2 BaCl2 石灰水 HCO3- + OH- =CO32-+H2O NaOH HCl 热稳定 较易溶于水(比Na2CO3小） 溶解性 色态 俗名 化学式 发酵剂,灭火剂,医疗上治胃酸过多 用于玻璃,肥皂,造纸,洗涤剂 不反应 Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3 不反应 CO32- +Ba2+ ＝ BaCO3↓ CO32- + Ca2+ ＝ CaCO3↓ 不反应 HCO3- + H+ = CO2↑+H2O CO32- + 2H+=CO2↑+H2O 稳定，不易分解 易溶于水 细小白色晶体 白色粉末 小苏打 纯碱 ,苏打 NaHCO3 Na2CO3 HCO3- + Ca2++OH- = CaCO3↓+H2O (碱不足) 2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2 19 三、焰色反应 焰色反应：某些金属或它们的化合物在灼烧时，火焰呈现特殊的颜色。 钠和钠的化合物呈现黄色火焰； 锂及锂的化合物产生紫红色火焰； 钾及钾的化合物产生浅紫色火焰(透过蓝色的钴玻璃观察)； 钙及钙的化合物产生砖红色火焰…… 20 金属的焰色反应 21 第二节 碱土元素 2024/11/21 碱土金属元素概述 碱土金属是周期表的ⅡA族、s区元素，其原子的价电子构型为ns2。碱土金属包括铍、镁、钙、锶、钡和镭6种元素，由于钙、锶、钡的氧化物在性质上介于“碱性的”碱金属氧化物和“土性的”难溶的Al2O3之间，因此称为碱土金属。 2024/11/21 碱土金属的基本性质 元素 性质 铍 Be 镁 Mg 钙 Ca 锶 Sr 钡 Ba 原子序数 4 12 20 38 56 金属半径/pm 111.3 160 197.3 215.1 217.3 离子半径/pm 31 80 99 113 135 第一电离能I1 kJ·mol-1 900 738 590 549 502 第二电离能I2 1768 1460 1152 1070 971 第三电离能I3 14939 7658 4942 4351 3575 电负性 1.5 1.2 1.0 1.0 0.9  (M2+/M) / V -1.85 -2.37 -2.87 -2.89 -2.90  (M2+/M) / V -2.28 -2.69 -3.02 -2.99 -2.97 M2+(g)水合热/kJ·mol-1 2494 1921 1577 1443 1305 2024/11/21 碱土金属和碱金属性质比较 1. 碱土金属的价电子层构型为ns2，和同周期的碱金属元素相比，价电子多一个，原子半径较小，金属键较强，单质的密度、硬度、熔点、沸点也相对较高。 2. 同周期碱土金属的活泼性低于碱金属。因为碱土金属的原子半径小于同周期碱金属的原子半径，核对电子的吸引力较强，金属的活泼性较低。在ⅡA族中，随着原子半径的增大，活泼性也依次递增。 2024/11/21 3. 碱土金属和碱金属一样，也能形成离子型氢化物，且热稳定性要高一些。碱土金属氢化物中CaH2最稳定，分解温度约为1000℃，是工业上重要的还原剂。 4. 碱土金属的盐类大多是难溶的，且热稳定性相对较低，受热易分解。 5. 金属钙、锶、钡及它们挥发性的盐在灼热时能发出特征的颜色。钙能发出砖红色光芒、锶为艳红色、钡为绿色。 2024/11/21 碱土金属在自然界的存在相当丰富 铍的主要矿物为绿柱石3BeO·Al2O3·6SiO2。镁在自然界的丰度居第八位，海水中含镁量达0.13%，陆地上含镁矿石主要有白云石MgCO3·CaCO3、菱镁矿MgCO3和光卤石2KCl·MgCl2·6H2O。钙、锶、钡多以难溶的碳酸盐或硫酸盐存在，如方解石CaCO3、天青石SrSO4、重晶石BaSO4等。 2024/11/21 碱土金属的用途 镁是碱土金属中用途最大的，主要用于制轻合金(与铝或钛)，作飞机和航天器的结构材料。 钙在冶金工业中用作还原剂，钙与铅的合金可做轴承材料，钙还可作有机溶剂的脱水剂。 钡在真空管的生产中用作脱气剂。BaTiO3用来制作各种传感器的敏感元件。 铍是优良的宇航材料；铍铜合金的弹性、硬度和抗腐性特别好，被用作手表游丝、高速轴承和海底电缆。铍透过X射线的能力居金属之首，常用来做X射线管的窗口材料；铍能提供大量中子，是不可多得的中子源，又是反应堆的减速剂，因此被称为原子能工业之宝。 注意：铍及其化合物都有毒性，使用时必须有严密的安全措施。 2024/11/21 碱土金属的氧化物和氢氧化物 碱土金属和碱金属不同，在空气中燃烧时，一般得到正常氧化物，只有Ba在高压氧中燃烧能够得到BaO2。 BaO2和MgO2颇具实用价值，常用作氧化剂和漂白剂。 碱土金属氧化物都是难溶的白色粉末，受热难于分解。由于 MgO 、 BeO 的熔点很高（MgO 2825℃，BeO 2508℃），常用于制作耐火砖、坩埚等耐火器材。 铝及其化合物 元素周期表中ⅢA族元素，包括硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、锢(In)、铊(Tl)五种元素，统称为硼族元素。硼族元素的金属性，按照由硼到铊的顺序逐渐增强。硼主要显示非金属性，铝、镓、铟呈两性，而铊则完全表现出金属性。 一、铝的性质和用途 铝在地壳中的含量为7.7％，仅次于氧和硅，是地壳中含量最多的金属元素。 在自然界中以复杂的铝硅酸盐形式存在。 30 (一)铝的物理性质 铝是银白色的轻金属，密度为2.7g/cm3，是重要的金属材料。熔点为660℃。具有良好的导电、导热性，也有很好的延展性。 (二)铝的化学性质 铝的性质较活泼 1.与氧、卤素、硫等非金属起反应 4Al＋3O3 2Al203 2Al+3S Al2S3 2.两性金属，与酸、强碱溶液起反应。 2Al＋6HCl 2AlCl3＋3H2↑ 2Al＋2Na0H＋2H20 2NaAl02＋3H2↑ 偏铝酸钠 抗氧化 钝化，运输酸 31 4.置换反应（铝热反应） 8A1＋3Fe304 9Fe＋4A1203 △ 反应过程中放出大量的热，用于冶炼和焊接金属 (三)铝的用途 纯铝的导电性能好，做导线和电缆； 铝有很好的延展性，压成薄片成为铝箔； 铝粉跟某些油料混合，制成白色防锈油漆。 铝的质量轻，硬度大，机械性能好，广泛用于制造业。 3.氧化与钝化现象 氧化：铝与氧气反应，在铝表面生成一层致密而坚固的氧化物薄膜 钝化：在冷的浓硫酸或浓硝酸中表面生成一层致密而坚固的氧化物薄膜 32 铝的化合物 (一)氧化物-氧化铝(Al2O3) 典型的两性氧化物 A1203＋6HCl 2AlCl3＋3H20 Al203＋2NaOH 2NaAl02＋H20 氧化铝是一种较好的耐火材料，可以用来制造耐火坩埚、 耐火管和耐高温的实验仪器等。 存在 用途： 铝土矿、刚玉 刚玉硬度仅次于金刚石。常用来制造砂轮、 机械轴承等， 天然刚玉因含有少量的杂质而显不同的颜色，俗称宝石。如含有铁和钛的氧化物时呈蓝色，俗称蓝宝石，含有微量铬时呈红色，叫红宝石。 33 (二)氢氧化物-氢氧化铝[Al(OH)3] 两性氢氧化物 Al(OH)3＋3HCl AlCl3＋3H20 Al(OH)3＋NaOH NaAl02＋2H20 实验室制取： A12(S04)3＋6NH3·H20 2Al(OH)3↓＋3(NH4)2S04 净水剂； 胃舒平等胃药的主要成分，可用于治疗胃溃疡或胃酸过多。 用途： 34 (三)硫酸铝钾[KAl(S04)2] 复盐：两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的盐。 KAI(S04)2 K+＋A1３+＋2SO42- 十二水合硫酸铝钾[KAl(S04)2·12H20]的俗名也叫明矾。 用途：日常生活中的净水剂；造纸工业中用作填充剂；纺织工业中用作棉织物染色的媒染剂以及用于澄清油脂、石油脱臭和除色等。 35 第三节 铁及其化合物 (一) 物理性质 一、铁(Fe)的性质 １.银白色,有金属光泽,质软; 2.具有良好的延展性; 3.是电和热的良导体; 4.密度7.86g/cm3，熔点1535℃，沸点2750℃ 5.特性：可以被磁体吸引，也可在磁场中被磁化 37 (二) 铁的化学性质　　　　　 铁的原子序数为26，位于元素周期表第四周期第Ⅷ族。它的化合价有 +2价和+3价，以+3价更为稳定。 位置 1.与非金属单质反应 2Fe+3Cl2 2FeCl3 3Fe+2O2 Fe3O4 Fe+S FeS 高温下，铁可跟碳、硅、磷等化合 点燃 点燃 △ 38 2.与水反应 常温下，纯铁与水不反应 高温时，与水蒸气反应 3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 与水反应 高温 与酸反应 与盐酸、稀硫酸反应 Fe +2H+ Fe2++ H2↑ 常温下，发生钝化 与浓硝酸、浓硫酸反应 加热后可以反应 3.与酸、某些金属盐反应 与某些盐溶液反应：如硫酸铜溶液 Fe+CuSO4 FeSO4+Cu 39 二、铁的化合物 (一)硫酸亚铁(FeSO4) 绿矾(FeSO4·7H20)，木材的防腐剂、织物染色时的媒染剂、还原剂及制造蓝黑墨水，在医药上可以治疗贫血，在农业上用作农药等 摩尔盐：硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(S04)2·6H20]， (二)氯化铁(FeCl3) FeCl3常用作氧化剂，如用来制作印刷电路板的腐蚀剂，使铜板被氧化而腐蚀。 2FeCl3＋Cu 2FeCl2＋CuCl2 40 三、铁离子的检验 铁盐遇KSCN（硫氰化钾）或NH4SCN（硫氰化铵）溶液显血红色 FeCl3 + 3KSCN Fe(SCN)3 +3KCl 亚铁盐溶液(Fe2+)遇KSCN溶液不显红色，利用以上反应可以检验Fe3+的存在。 41 师生双边互动 03 请同学们联系所学知识，思考下列问题 你知道什么是钡餐吗？结合实际，请举例说明金属在医学方面的应用。 课堂小结 04 1．常用的粉碎方法有哪些？ 2．影响物料混合均匀性的因素有哪些？ 3．常用的注射用水的制备流程是什么？ 作业布置 05 1.下列物质中属于碱性氧化物的是 ( ) A.Na2O2 B.SiO2 C.P2O5 D.MgO 2.下列画有横线的反应物在反应中不能完全消耗的是 ( ) A.将含少量CO2的CO通入足量Na2O2的试管并不断用电火花引燃 B.向等物质的量的干冰和CaO的混合物中加几滴水 C.将1molCu置于含2molH2SO4的浓硫酸中加热 D.在强光持续照射下，向过量的Ca(ClO)2悬浊液中通入少量的CO2 3.在常温下把Na、Mg、Al各一小块分别投入到1 mol·L-1的NaOH溶液 中，化学反应速率由大到小的顺序是 ( ) A.υ(Na)>υ(Mg)>υ(Al) B. υ(Al)>υ(Na)>υ(Mg) C.υ(Na)>υ(Al)>υ(Mg) D. υ(Al)>υ(Mg)>υ(Na) 感谢观看 $$