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1、金屬元素在週期表中的位置及原子結構特徵
(1)金屬元素分布在週期表的左方及左下方,目前已知的一百多種元素中共有九十多種金屬元素。
(2)金屬元素原子的最外層電子數一般少於4 (特殊情況如: ge、sn、pb為4個,sb、bi為5個,po為6個)。原子半徑較同週期的非金屬元素的原子半徑大。
(3)主要化合價為+1、+2、+3價,少數為+4價(如sn4+)等。
(4)通常金屬元素原子只能失去電子,不能得到電子。
2、金屬的分類
(1)黑色金屬與有色金屬
冶金工業.上常常把金屬分為黑色金屬和有色金屬。黑色金屬是指鐵、錳、鉻及它們的合金。它們或它們的合金表面常有灰黑色的氧化物,所以稱這類金屬為黑色金屬。除黑色金屬以外的金屬及它們的合金稱為有色金屬,如:鎂、鋁、銅、銀等。
(2)輕金屬與重金屬
人們根據金屬的密度把金屬分為重金屬和輕金屬。密度大於4.5g. cm-3的稱為重金屬,如:鉛、銀、銅、汞等;密度小於4.5g. cm -3的稱為輕金屬,如:鈉、鎂、鋁等。
(3)常見金屬與稀有金屬
人們依據金屬在地殼中的儲量和分布情況,以及被人們發現與使用的早晚等情況將金屬分為常見金屬(如:鐵、鋁、銅等)和稀有金屬(如:鈦、鋯、鉿、鉭等)
3、金屬的性質概述
(1)物理性質
①狀態:通常情況下,除汞外,其餘金屬都是固態;
②有金屬光澤,不透明;
③有良好的導熱性和導電性;
④有延展性;
⑤密度、硬度較大,熔點較高。
(2)化學通性
①與非金屬單質反應
例如:2mg+o2=2mgo2al + 3s= al2s3
△ 2na + o2 = na2o2
②與水反應
在金屬活動性順序中位於氫以前的金屬與水反應,生成氫氧化物或金屬氧化物和氫氣
➊k、ca、na等金屬和冷水作用,生成可溶性鹼和h2,2k+2h2o=2koh+h2↑
❷mg與冷水反應緩慢,與沸水反應快;鎂與冷水很難反應,與沸水能反應,生成氫氧化鎂沉澱物和h2mg + 2h2o= mg(oh)2 + h2↑
❸zn、fe、 sn、pb和高溫水蒸氣反應,生成不溶性氧化物和h2
高溫3fe + 4h2o(g)=== fe3o4 + 4h2↑
高溫 zn + h2o(g) = zno+h2↑
❹cu、hg、ag、 pt不與水反應。
③與酸反應
在金屬活動性順序中位於氫前的金屬與非氧化性酸(如鹽酸、稀硫酸)作用,發生置換反應,生成鹽和氫氣;與氧化性酸(如硝酸、 濃硫酸)反應不放出氫氣。大多數金屬在加熱的條件下能與濃硫酸反應。例如: cu + 2h2so4(濃)三cuso4 + 2h2o
+so2↑
除個別金屬(如au、 pt) 外的所有金屬在常溫下都能與硝酸反應。
例如: cu + 4hno3(濃) = cu(no3)2 + 2h2o
+ 2no2↑
3cu + 8hno3(稀) = 3cu(no3)2 + 4h2o
+2no↑
④與某些鹽反應
➊通常,在金屬活動性順序中,排在前面的金屬能把排在後面的金屬從其鹽溶液中置換出來。
例如:將鐵放入硫酸銅溶液中發生反應
fe+cuso4=feso4+cu
❷極活潑金屬(k、al、na)加入鹽溶液中時,金屬先與水反應。
例如:鈉放入cuso4溶液中,發生反應
2na+2h2o=2naoh+h2↑
cuso4 + 2naoh = cu(oh)2↓+na2so4
❸較活潑金屬(mg、 al、 zn等)與易水解的強酸弱鹼鹽的反應,是水解和置換反應的同時存在。
例如:在氯化銨溶液中撒入鎂粉,由於nh4 cl中的nh水解,使溶液呈酸性,鎂粉不斷與溶液中的h+反應放出氫氣,nhi的水解平衡右移,nh4 . h2o越來越大,最後有刺激性氣味的nh3逸出。
分步反應方程式:
nh+ + h20= nh3. h2o + h+
mg + 2h+ =mg2++h2↑
總的反應方程式是:
2nh7 + mg= 2nh3↑+mg2++ h2↑
4、金屬的重要化合物
(1)氧化物
①鹼性氧化物
能夠和酸反應生成鹽和水的氧化物。大多數金屬的氧化物都屬於鹼性氧化物,如na2o、cao、mgo、cuo、fe2o3等;
②兩性氧化物
既能與酸反應生成鹽和水,又能與鹼反應反應生成鹽和水的氧化物。在高中階段主要指al2o3;
③酸性氧化物
能與鹼反應反應生成鹽和水的氧化物。主要是非金屬氧化物,但少數金屬金屬氧化物也屬於酸性氧化物,如mn2o7、cro3等;
④過氧化物
這是一類特殊的氧化物,是由金屬陽離子與過氧根離子結合成的化合物,如na2o2。這類氧化物具有- -些特殊的性質。
(2)氫氧化物
金屬對應的氫氧化物通常是鹼,極少數的金屬氫氧化物具有兩性甚至酸性,al(oh)3是一種重要的兩性氫氧化物。
金屬對應的最**氫氧化物的鹼性強弱可以作為判斷金屬元素金屬性強弱的乙個重要依據,鹼性越強的最**氫氧化物,其對應金屬元素的金屬性就越強,這是元素週期律的乙個具體表現。
(3)重要的金屬鹽
不同金屬對應的各種含氧酸鹽及無氧酸鹽,因其結構和組成不同,表現出不同的化學性質。如kmno4是-種重要的強氧化劑;kal(so4)2是常用的淨水劑; nacl不但是生活中重要的調味品,還是重要的化工原料等。
5、金屬活動性順序中所包含的知識規律和應用
(1)判斷金屬還原性強弱及金屬陽離子氧化性強弱。
(2)判斷金屬與酸、鹽溶液的置換反應能否發生。
(3)判斷原電池的正負極
(4)判斷電解池、精煉池中的電極反應的正誤。
(5)判斷金屬氫氧化物受熱分解情況。
[例]x、y、z、m代表四種金屬元素.金屬x和z用導線連線放入稀硫酸中,x溶解,乙極_上有氫氣放出;若電解y2+離子和z2+離子共存的溶液時,y先析出; m、y組成原電池時,電子從y經外電路流向m.則這四種金屬的活動性由強到弱的順序為
a.x>z>y> m
b.x> y> z> m
c.m>z>x>y
d.x>z>m>y
解:金屬x和乙用導線連線放入稀硫酸中,x溶解,乙極上有 氫氣放出,則x為負極,則金屬活潑性為x > z;若電解y2+離子和z2+離子共存的溶液時,y先析出,則y2+氧化性強,則金屬活潑性為z > y;
m、y組成原電池時,電子從y經外電路流向m,y為負極,則金屬活潑性為y > m,綜上所述,金屬活潑性為x> z>y> m. 故選a.
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