【最新版】初中升高高中化学衔接课程讲义专题12 金属与非金属的反应

专题12 金属与非金属的反应

【知识回放】

1．金属元素的存在

人类已经发现的一百多种元素中，大约4/5是金属元素。多数金属的化学性质比较活泼，因此，地球上绝大多数金属元素是以        形式存在。

（1）化合态：        、        、        。(举例说明)

（2）游离态：        。(举例说明)

（3）地壳中含量最多的金属元素是      ，第二位是      ，第三位是       ，第四位是       。

2．金属有许多物理通性，如        、        、        、        、        等。

3、金属与氧气反应的原理

【新知精讲】

一、金属的存在及通性

1.金属在自然界中的存在

(1)自然界中绝大多数金属元素的存在形态是化合态。[来源:学科网]

(2)地壳中含量占据前两位的金属元素是铝和铁。

2.物理通性

3.化学通性

(1)金属的原子结构与化学性质:

①画出钠、镁、铝的原子结构示意图:

Na:Mg:、Al:.

②金属的原子结构与化学性质的关系:

(2)写出下列反应的化学方程式:

①镁条燃烧:2Mg+O2 2MgO;

②镁条与稀盐酸反应:Mg+2HCl===MgCl2+H2↑;

③铝丝与硫酸铜溶液反应:2Al+3CuSO4===Al2(SO4)3+3Cu;

④铜丝与硝酸银溶液反应:Cu+2AgNO3===Cu(NO3)2+2Ag。

二、金属与非金属的反应

1.钠与氧气的反应

(1)钠的物理性质:银白色固体、质软、硬度小、熔点低。

(2)常温下钠与氧气的反应:将金属钠露置于空气中,其表面迅速变暗,失去金属光泽,化学方程式为4Na+O2===2Na2O。

(3)钠在加热或点燃条件下与氧气的反应:2Na+O2Na2O2。

2.铝与氧气的反应

(1)现象:铝箔熔化,失去金属光泽,但熔化的铝并不滴落。

(2)化学方程式:4Al+3O2 2Al2O3。[来源:Z_xx_k.Com]

3.金属与Cl2、S的反应

金属与Cl2、S等物质反应生成相应的氯化物、硫化物等。

【科学探究】

探究一 钠与氧气的反应

问题导引

1.新切开的金属钠表面有银白色金属光泽,但在空气中很快就会变暗,原因是什么?

提示 因为金属钠非常活泼,在空气中很容易与氧气反应生成氧化钠,而失去金属光泽。

2.钠与氧气反应,氧气过量时生成Na2O2,氧气不足时生成Na2O,这种说法对吗?

提示 不对。钠与氧气反应的产物与反应条件有关,与氧气用量无关。不加热时生成Na2O,加热或点燃条件下生成Na2O2。

探究二 铝与氧气的反应

问题导引

熔化的铝不滴落

1.常见金属镁、铝等能存放在空气中,能说明常温下镁、铝不与氧气反应吗?

提示 不能。镁、铝都是活泼金属,易被空气中的氧气氧化,但由于其表面容易形成致密的氧化物薄膜,可以隔绝镁、铝与空气的接触,阻止内部金属继续被氧化,故镁、铝在空气中能稳定存在,且有很强的抗腐蚀性

2.在做镁或铝的燃烧实验前,通常用砂纸打磨一下镁或铝,除用砂纸打磨之外还可以用什么办法?

提示 可以将镁或铝在稀硫酸中浸泡,然后取出用蒸馏水清洗。

【重点突破】

1.金属钠露置在空气中的变化过程

银白色金属Na表面变暗生成Na2O出现白色固体生成NaOH表面变成溶液NaOH潮解白色块状物质生成Na2CO3·10H2O白色粉末状物质生成Na2CO3

4Na+O2===2Na2O

Na2O+H2O===2NaOH

2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O

Na2CO3+10H2O===Na2CO3·10H2O

Na2CO3·10H2O===Na2CO3+10H2O

2.加热条件下钠在空气中的变化

(1)实验及现象:取一小块金属钠放在坩埚中加热,现象为钠先熔化后剧烈燃烧,发出黄色火焰,生成一种淡黄色固体。

(2)原因及解释:钠与氧气在加热条件下剧烈反应生成淡黄色的过氧化钠。化学反应方程式为

2Na+O2Na2O2(过氧化钠中氧元素的化合价为-1价)。

3.金属与氧气反应的规律

金属的金属性越强,越易与氧气发生化合反应。

(1)活泼金属K、Ca、Na常温下在空气中易被氧化,在空气中又可发生燃烧。

4Na+O2===2Na2O, 2Na2O+O22Na2O2或2Na+O2Na2O2。[来源:学科网ZXXK]

(2)较活泼金属Mg、Al常温下在空气中易氧化,形成氧化膜,也可以发生燃烧。

(3)金属Zn、Fe、Sn、Pb常温下与干燥空气不发生氧化反应,加热条件下能被氧化,在纯氧中可发生燃烧。

(4)金属Cu、Hg在强热条件下,只氧化而不发生燃烧。金属活动性在Hg之后的金属不能被氧气氧化。

4.经典燃烧实验现象集锦

(1)镁条在空气中燃烧:发出耀眼强光,放出大量的热,生成白烟。

(2)木炭在氧气中燃烧:发出白光,放出热量。[来源:Z*xx*k.Com]

(3)硫在纯氧中燃烧:发出明亮的蓝紫色火焰,放出热量,生成一种有刺激性气味的气体。

(4)铁丝在氧气中燃烧:剧烈燃烧,火星四射,放出热量,生成黑色固体物质。

(5)氢气在空气中燃烧:火焰呈现淡蓝色。

(6)钠在空气中燃烧:火焰呈黄色,生成淡黄色物质。[来源:Z#xx#k.Com]

(7)将点燃的镁条伸入盛有二氧化碳的集气瓶中:剧烈燃烧,有黑色物质附着于集气瓶内壁。

【典例探究】

典例1

下列关于铝的叙述中不正确的是（  ） (　　)

A.铝是地壳中含量最多的金属元素

B.铝容易失去电子,表现还原性

C.铝在空气中用酒精灯点不着

D.在常温下,铝不能与氧气反应

变式训练1-1

下列关于金属元素性质的叙述正确的是(　　)

A.金属元素的原子只有还原性,离子只有氧化性

B.金属元素在化合物中一定显正化合价

C.金属元素在不同化合物中化合价一定是不同的

D.金属元素的单质在常温下都是固体

变式训练1-2

下列关于钠的叙述中,不正确的是（    ） (　　)

A.钠燃烧时发出黄色的火焰

B.钠燃烧时生成氧化钠

C.钠有很强的还原性

D.钠原子的最外层只有一个电子

变式训练1-3

 取一块金属钠放在燃烧匙里加热,观察实验现象,以下描述正确的是(　　)

①金属钠先熔化  ②在空气中燃烧,放出红色火花  ③燃烧后得白色固体

④燃烧时火焰为黄色  ⑤燃烧后生成浅黄色固体物质

A.①② B.①②③

C.①④ D.①④⑤

典例2

将一块铝箔用砂纸打磨表面后,在酒精灯上加热至熔化,下列说法中正确的是(　　)

A.熔化的是铝 

B.熔化的是Al2O3

C.熔化物滴落 

D.熔化物迅速燃烧

变式训练2-1

小兰家中收藏了一件清末的铝制佛像,该佛像至今仍保存完好。该佛像仍未锈蚀的主要原因是(　　)

A.铝不易发生化学反应     

B.铝的氧化物易发生还原反应  

C.铝不易被氧化

D.铝易被氧化,但氧化铝具有保护内部铝的作用

变式训练2-2

将一块银白色的金属钠放在空气中会发生一系列的变化:表面迅速变暗→“出汗”→变成白色固体(粉末),下列有关叙述中正确的是(　　)

A.表面迅速变暗是因为钠与空气中的氧气反应生成了过氧化钠

B.“出汗”是因为生成的氢氧化钠吸收空气中的CO2在表面形成了溶液

C.最后变成碳酸钠粉末

D.该过程中的所有化学反应均为氧化还原反应

变式训练2-3

一块金属钠暴露于空气中最后变成(　　)

A.氧化钠 B.氢氧化钠

C.碳酸钠 D.碳酸氢钠