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化 學
通用類
主題四 常見無機物及其應用
4.2.2 幾種重要的金屬化合物
主題四 常見無機物及其應用 4.2.2 幾種重要的金屬化合物
學習目標
1.了解鈉、鋁、鐵等常見金屬單質及其重要化合物的主要性質，學會從物質通性和核心元素價態兩個角度研究物質性質的一般方法，深化“結構決定性質”的學科觀念。
2.知道Fe3+的檢驗方法，并運用學過的知識設計合理的實驗方案、開展實驗探究。學會利用焰色反應鑒別金屬元素及其離子的方法。
3.了解金屬單質及其化合物在生產、生活中的廣泛應用，能列舉出日常生活中常用的鋁、鐵制品，能針對常見金屬回收利用等熱點問題開展調研并提出合理建議。
一.金屬氧化物
1.氧化鈉與過氧化鈉
寫出Na2O和Na2O2的電子式，判斷它們分別屬于哪種類型的氧化物，并推測它們的化學性質。
觀察與認知
Na2O中O為-2價，屬于堿性氧化物，具有堿性氧化物的通性。
例如，與水反應生成氫氧化物，與酸或酸性氧化物反應得到鹽。
Na2O2中O為-1價，屬于過氧化物，具有氧化性。
一.金屬氧化物
1.氧化鈉與過氧化鈉
小組合作按以下步驟完成實驗探究，觀察記錄實驗現象，并填寫右表：
①向盛有少量過氧化鈉固體的試管中滴入2 mL水。
②立即將帶火星的木條放在試管口處。
③用手觸摸試管外壁
④向反應后的溶液中滴入酚酞，有什么現象？
思考：過氧化鈉常用作防毒面具填料、供氧劑等。
你能用化學方程式說明其中的原因嗎？
一.金屬氧化物
2.氧化鋁
氧化鋁（A12O3）是白色粉末，熔點為2 050 ℃，不溶于水。
自然界存在晶體氧化鋁，硬度僅次于金剛石，稱為剛玉。人工高溫燒結的氧化鋁稱為人造剛玉。
藍寶石和紅寶石是混有少量不同氧化物雜質的剛玉，可用作精密儀器和手表的軸承、激光材料等。
一.金屬氧化物
2.氧化鋁
實驗探究1：氧化鋁的兩性
操作1：取2 支試管，分別放入少許新制備的氧化鋁，向第1支試管中滴入稀鹽酸，向第2支試管中滴入氫氧化鈉溶液，觀察比較現象。
2支試管中的氧化鋁固體都溶解，說明氧化鋁為兩性氧化物，反應方程式為：
思考：實驗中為什么須選用新制備的氧化鋁？
一.金屬氧化物
3.鐵的氧化物
化學式 FeO Fe2O3 Fe3O4
化學名
化合價
色態
溶解性
與鹽酸反應的離子方程式
FeO+2H+=Fe2++H2O
黑色粉末
+2、+3
+3
+2
黑色晶體
紅棕色粉末
難溶于水
難溶于水
難溶于水
四氧化三鐵
三氧化二鐵
氧化亞鐵
Fe3O4+8H+=2Fe3++ Fe2++ 4H2O
Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
Fe3O4中鐵元素的表觀化合價為+8/3，實際上是含有+2價和+3價兩種價態的鐵元素，
其中Fe2+和Fe3+的個數比為1:2，其組成可表示為 Fe2O3 FeO。
二.金屬氫氧化物
1.氫氧化鈉
NaOH俗稱燒堿、苛性堿，是一種對皮膚、纖維、陶瓷，甚至金屬鉑都有腐蝕作用的強堿，NaOH溶液則是實驗室中一種常用的堿性試劑。觀察圖片，討論：NaOH溶液久置后發生了怎樣的變化？為什么會發生如圖所示的變化？
思考：盛放固體氫氧化鈉的試劑瓶上應貼有哪種危化品標識？
氫氧化鈉不慎接觸皮膚時應如何處理？
二.金屬氫氧化物
1.氫氧化鈉
2NaOH+CO2 Na2CO3+H2O
氫氧化鈉容易吸收空氣中的H2O和 CO2，
發生變質，生成白色固體（Na2CO3）。
白色固體Na2CO3
思考：NaOH固體及溶液應如何保存？
二.金屬氫氧化物
1.氫氧化鈉
點撥
制備NaOH飽和溶液
1
2
3
4
密閉靜置，使 Na2CO3沉淀析出
用煮沸后冷卻的新鮮蒸餾水稀釋至所需濃度
取上層清液
不含Na2CO3的NaOH溶液的配制
為什么使用配有橡膠塞的玻璃瓶儲存氫氧化鈉溶液？
2NaOH+SiO2 Na2SiO3+H2O
有粘性
NaOH的存放：固體NaOH一般須用塑料容器貯存。
臨時存放NaOH的稀溶液可以使用配有膠塞的玻璃瓶，但不能使用玻璃塞。
二.金屬氫氧化物
2.氫氧化鋁
氫氧化鋁的制備
方法1：Al2(SO4)3+6NH3·H2O == 2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4
方法2：2NaAlO2+CO2+3H2O == 2Al(OH)3↓+Na2CO3
Al(OH)3是一種白色、難溶的膠狀物質，能凝聚水中的懸浮物，有吸附性能。
二.金屬氫氧化物
2.氫氧化鋁
操作1： 向盛有10 mL 0.5 mol/L Al2(SO4)3溶液的試管中，逐滴加入氨水至過量，觀察現象。
加入適量氨水 加入氨水至過量
Al2(SO4)3溶液
生成白色沉淀
實驗探究1：氫氧化鋁的兩性
白色沉淀不溶解
操作2：將操作1所得Al(OH)3沉淀分裝在2支試管中，在1支試管中滴加2 mol/L HCl溶液，在另1支試管中滴加2 mol/L NaOH溶液，振蕩，觀察現象。
HCl溶液 NaOH溶液
Al(OH)3沉淀
白色沉淀逐漸溶解
白色沉淀逐漸溶解
二.金屬氫氧化物
2.氫氧化鋁
Al(OH)3既能跟酸發生反應，又能跟強堿發生反應，屬于兩性氫氧化物。
反應的化學方程式為：
注意：Al(OH)3只能溶于強酸或強堿，而不溶于氨水或碳酸
二.金屬氫氧化物
2.氫氧化鋁
Al3+ +3OH -
Al(OH)3
H3AlO3
AlO2-+H ++H2O
+NaOH
+HCl
加酸時，平衡向左移動，生成鋁鹽
加堿時，平衡向右移動，生成偏鋁酸鹽
氫氧化鋁在溶液中的解離平衡過程
二.金屬氫氧化物
3.鐵的氫氧化物
鐵的氫氧化物有氫氧化亞鐵和氫氧化鐵兩種，均可用相應的可溶性鹽和堿溶液起反應制得。分別是白色和紅褐色的不溶性堿。
新生成的氫氧化亞鐵是白色絮狀沉淀，在空氣中不穩定，能被氧化成紅褐色的氫氧化鐵。在氧化過程中，顏色由白色變為灰綠色，最終變為紅褐色氫氧化鐵沉淀，反應方程式為：
思考：氫氧化亞鐵在空氣中很容易被氧化。
欲以FeSO4溶液和NaOH溶液制備氫氧化亞鐵，應采取哪些措施？
二.金屬氫氧化物
3.鐵的氫氧化物
氫氧化亞鐵和氫氧化鐵均能與酸反應，分別生成亞鐵鹽和鐵鹽：
氫氧化鐵受熱不穩定，易分解：
△
二.金屬氫氧化物
小結：氫氧化物的性質
三.碳酸鈉和碳酸氫鈉
純堿（Na2CO3）和小蘇打（NaHCO3）都是廚房中常見的物品，
它們可以用來去除油污、做糕點膨松劑……
小蘇打
純堿
Na2CO3
三.碳酸鈉和碳酸氫鈉
實驗與探究
名稱 碳酸鈉 碳酸氫鈉
化學式
色態
俗名
類別
用途
蘇打或純堿
小蘇打
玻璃、搪瓷制造、金屬冶煉、制皂、紙、革、紡織、石油化工、國防工業
抗酸藥、發酵粉
Na2CO3
NaHCO3
閱讀教材相關內容，填寫下表，認識碳酸鈉和碳酸氫鈉。
正鹽
酸式鹽
白色粉末
白色細小晶體
三.碳酸鈉和碳酸氫鈉
操作1：取2 支試管，分別加入少許Na2CO3和NaHCO3，加入少量蒸餾水，觀察溶解情況，再各滴入幾滴酚酞試液，觀察現象。
Na2CO3 NaHCO3
加入3~5滴水
加水至2/3試管
滴加酚酞溶液
試管壁發熱
無明顯變化
振蕩時間長可溶解
有部分未溶解
溶液變紅（較深）
溶液變紅（較淺）
實驗探究1：碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質
Na2CO3和NaHCO3都是強堿弱酸鹽，水解顯堿性，且前者比后者更易水解。
三.碳酸鈉和碳酸氫鈉
操作2：取2 支試管，分別加入少許Na2CO3和NaHCO3，向兩支試管中分別滴加稀鹽酸，振蕩，觀察現象。
實驗探究1：碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質
Na2CO3 NaHCO3
實驗現象
反應程度
均有氣體產生
反應較平緩
反應劇烈
三.碳酸鈉和碳酸氫鈉
操作3：如圖安裝儀器，在大試管和小試管中分別加入少許Na2CO3和NaHCO3，點燃酒精燈，觀察現象。
實驗探究1：碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質
碳酸鈉很穩定，加熱至熔融也不分解。碳酸氫鈉不穩定，受熱后有無色氣體放出，且該氣體使澄清石灰水變渾濁。
△
三.碳酸鈉和碳酸氫鈉
實踐活動
1926年，“紅三角牌”純堿在世界萬國博覽會上奪得金質獎章，這是創新性制堿工藝—— 侯氏聯合制堿法歷時5年開出的燦爛之花，更是中國制堿業打破壟斷、自立自強的標志。請以小組為單位，上網查閱資料，了解我國重化學工業的開拓者、近代化學工業的奠基人侯德榜為祖國制堿工業沖破封鎖而努力奮斗、勇于創新的事跡，探究我國自己的堿廠從無到有、從有到優的意義。并撰寫一篇演講稿在班級進行交流。
我國科學家侯德榜和永利制堿廠
四.鐵鹽和亞鐵鹽
鐵的鹽有亞鐵鹽（二價鐵鹽）和鐵鹽（三價鐵鹽）兩種，
常見的有硫酸亞鐵和氯化鐵。
1.硫酸亞鐵晶體（FeSO4·7H2O）含有7分子結晶水，是淡綠色晶體，又稱綠礬，易溶于水。在潮濕的空氣中，綠礬能逐漸被氧化而變成黃棕色的堿式硫酸鐵，因此綠礬需密閉保存。
2.氯化鐵（FeCl3）是吸濕性很強的棕黃色固體，易溶于水。在水溶液中因Fe3+易水解使溶液呈紅棕色。
四.鐵鹽和亞鐵鹽
以小組為單位，討論分析氯化鐵與硫酸亞鐵的基本性質。
綠礬需保存在密閉容器中。
三氯化鐵
FeCl3
強酸
弱堿鹽
FeCl3＋3H2O Fe(OH)3＋3HCl
硫酸亞鐵
FeSO4
在潮濕的空氣中逐漸被氧化：
+2價鐵不穩定
4FeSO4 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)SO4
在水溶液中易發生水解反應：
四.鐵鹽和亞鐵鹽
氯化鐵和硫酸亞鐵都是強堿弱酸鹽，容易水解，且硫酸亞鐵易被氧化。以小組為單位，討論配制和保存氯化鐵和硫酸亞鐵溶液時，可采取哪些措施防止溶液因水解或氧化發生變質？
FeCl3＋3H2O Fe(OH)3＋3HCl
FeSO4＋2H2O Fe(OH)2＋H2SO4
4FeSO4 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)SO4
在配制氯化鐵溶液時，可以加入少量鹽酸，抑制水解反應發生，此時溶液呈黃色。
在配制硫酸亞鐵溶液時，可以加入適量稀硫酸使溶液呈酸性，防止水解，同時加入鐵釘，阻止其氧化。
四.鐵鹽和亞鐵鹽
二價鐵與三價鐵的相互轉化
二價鐵在較強的氧化劑的作用下，會被氧化成三價鐵的化合物，例如：
三價鐵在還原劑的作用下，會被還原成二價鐵的化合物，例如：
四.鐵鹽和亞鐵鹽
鐵元素與人體健康
【補鐵食品】
動物肝臟、畜禽肉類和魚類等食物中的鐵是血紅素鐵，被人體攝入后吸收率較高，尤其是動物血液，攝入后鐵吸收率可達到22％以上，是食補佳品。
黑木耳、菠菜、芝麻、豆類等含鐵量較高，也被認為是補鐵佳品，但因為所含鐵元素主要以三價鐵的形式存在，實際上吸收率較低，多在10％以下。
五.重要金屬離子的檢驗
你知道絢爛的焰火中隱藏的奧秘嗎？
五.重要金屬離子的檢驗
1.焰色反應
很多金屬以及它們的化合物在被灼燒時，都會使火焰呈現特殊的顏色，在化學上叫作焰色反應。
例如，鈉的焰色反應呈黃色，鉀的焰色反應呈紫色。
焰色反應是物理變化
利用焰色反應所呈現的特殊顏色，可以鑒定金屬或金屬離子的存在，
思考：能否直接利用火焰顏色作為檢驗鈉鹽和鉀鹽的依據？
五.重要金屬離子的檢驗
1.焰色反應 觀察與認知
待檢溶液 Na2CO3溶液 K2CO3溶液
火焰顏色
黃色火焰
透過藍色鈷玻璃觀察到紫色火焰
①
主要實驗步驟
用稀鹽酸洗滌鉑絲
灼燒至與燈焰顏色相同
蘸取待測
溶液灼燒
②
③
五.重要金屬離子的檢驗
1.焰色反應 觀察與認知
焰色反應的操作要領可概括為：洗 → 燒 → 蘸 → 燒 → 洗。具體操作過程為：①用鉑絲蘸濃鹽酸在無色火焰上灼燒至無色；
②蘸取試樣在無色火焰上灼燒，觀察焰色(若檢驗鉀要透過藍色鈷玻璃觀察）
③再用鉑絲蘸濃鹽酸灼燒至無色。
Na2CO3
K2CO3
五.重要金屬離子的檢驗
金屬或金屬離子 鋰 銣 鈣 鍶 鋇 銅 鉀 鈉
焰色反應的顏色 紫紅 紫 磚紅 洋紅 黃綠 綠 紫 黃
常見幾種金屬或金屬離子焰色反應的顏色
五.重要金屬離子的檢驗
2.鐵離子的檢驗
小組合作完成實驗，仔細觀察實驗現象并填寫表格，總結出檢驗Fe3+的方法，寫出對應的離子方程式。
待檢溶液 滴加KSCN溶液
FeCl3溶液
FeSO4溶液
溶液變為血紅色
溶液顏色不發生改變
若欲檢驗溶液中的Fe2+，可先滴入KSCN溶液，無變化，再滴入H2O2或氯水，溶液顯紅色。
拓展延伸
錸鎳合金單晶渦輪葉片
碳衛星
國產LNG運輸船
雪龍2號破冰船
生產生活中的合金制品
以小組為單位，查閱資料并結合圖片制作演示文稿，展示中國在合金研究和發展方面的巨大成就，梳理合金的廣泛應用。
【跟蹤檢測】
1．下列關于Na2O2的說法中，不正確的是
A．是淡黃色固體 B．氧元素的化合價為-2價
C．能與水發生反應 D．可在潛水艇中作為氧氣的來源
【答案】B
【跟蹤檢測】
2．下列關于金屬鈉單質及其化合物的說法中，不正確的是
A．NaCl可用作食品調味劑、用于配制生理鹽水
B．NaHCO3可用于治療胃酸過多
C．Na2CO3可應用于制皂、制玻璃、造紙、紡織等工業
D．氧化鈉可用于潛艇或者呼吸面具中氧氣的來源
【答案】D
【跟蹤檢測】
3．焰火“腳印”、“笑臉”、“五環”，讓北京奧運會開幕式更加輝煌、浪漫，這與高中化學中“焰色反應”知識相關。下列說法中正確的是
A．焰色反應是化學變化
B．用稀鹽酸清洗做焰色反應的鉑絲(鎳絲或鐵絲)
C．焰色反應均應透過藍色鈷玻璃觀察
D．利用焰色反應可區分NaCl與Na2CO3固體
【答案】B
【跟蹤檢測】
4．若檢驗某溶液中是否含有Fe3+，應加入的試劑是
A．KSCN溶液 B．稀硫酸
C．稀硝酸 D．酸性高錳酸鉀溶液
【答案】A
/作業布置/
業精一分汗禾滴，愛心一顆花萬朵。
P138，1.2.3
第二節
常見金屬單質及其化合物
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