第六单元：元素及其化合物知识。
考试目标]1．了解金属元素在周期表中的位置及原子结构的特征以及金属元素原子核外电子排布的周期性与元素性质递变关系。
2．了解金属的分类。
3．了解合金的概念；认识金属与合金在性能上的主要差异。
4．了解金属物理性质的通性和特性。
5．根据常见金属的活动顺序比较金属的化学性质；了解常见金属的冶炼方法。
6．掌握判断金属活泼性的常见方法。
要点精析]一、金属元素在周期表中的位置及原子结构的特征。
1．金属元素在周期表中的位置及存在。
1)金属元素位于周期表b-at连线左下方。
2)金属元素包括：主族元素中除h外的ⅰa 、ⅱa全部 、ⅲa的al、ga、in、tl 、
a的ge、sn、pb、ⅴa的sb、bi及ⅵa的po和全部过渡元素(包括副族元素和ⅷ族元素)。
3)地壳中丰度最高的10种元素中，按丰度顺序为氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢、钛，这其中金属元素种类居多。
4)活泼的金属元素以其稳定的化合物存在于自然界，而少数化学性质不活泼金属元素如au、pt、ag等在自然界以游离态形式存在。
2．金属元素原子结构特征和晶体结构。
1)原子最外层电子：一般≤4个。(有例外)
2)价电子：主族——最外层电子；副族——最外层+次外层电子。如铁原子最外层上只有两个电子，可铁的化合价有+2价和+3价；锰原子的最外层也只有两个电子，但锰的化合价有+2价(mncl2)、+4价(mno2)、+6价(k2mno4)+7价(kmno4)等。
3)半径：同一周期原子： r金属＞r非金属(不包括稀有气体元素)；
同一元素的原子和阳离子： r原子＞r阳离子，如na半径＞na+半径。
4)金属阳离子的电子层结构通常与上一周期元素的稀有气体元素原子的电子层结构相同，如na+、mg2+与ne；与上一周期元素的阴离子的电子层结构相同，如na+、mg2+与o2-、f-。
5)晶体结构：晶体中金属阳离子与自由电子之间形成金属键，通过金属键原子结合成晶体，即为金属晶体。
二、金属的分类。
1．冶金工业。
黑色金属：fe、cr、mn（黑色金属的颜色不一定是黑色，如纯净的铁、铬的颜色是银白色）
有色金属：除fe、cr、mn以外的所有金属。
2．按密度。
轻金属：密度﹤4.5g/cm3（如钠、镁、铝） 重金属：密度﹥4.5g/cm3（如铁、铜、w）
3．按自然界中的含量。
常见金属：如铁（4.75%） 铝（7.7%） 钙（3.45%）等稀有金属：如锆、铌、钼等
三、金属的性质。
1．金属物理性质。
1)状态：在常温下，除汞(hg)外，其余金属都是固体．
2)颜色：大多数金属呈银白色，而金、铜、铋具有特殊颜色．金属都是不透明的，整块金属具有金属光泽，但当金属处于粉末状时，常显不同颜色．
3)密度：金属的密度相差很大，常见金属如钾，钠、钙、镁、铝均为轻金属(密度小于4.5 g·cm－3)，密度最大的金属是锇，高达21.45 g·cm－3．
4)硬度：金属的硬度差别很大，如钠、钾的硬度很小，可用小刀切割；最硬的金属是铬．
5)熔点：金属的熔点差别很大，如熔点最高的金属为钨，其熔点为3410℃，而熔点最低的金属为汞，其熔点为－38.9℃，比冰的熔点还低．
6)大多数金属都具有延展性，可以被抽成丝或压成薄片．其中延展性最好的是金．
金属都是电和热的良导体．其中银和铜的传热、导电性能最好．
2．金属化学性质。
在水溶液中，按金属失电子形成水合阳离子能力的大小，而排列出金属活动性顺序表：
1)金属与水反应：
活泼金属k、ca、na与冷水发生剧烈置换反应，生成碱和氢气。如：2k＋2h2o=2koh＋h2↑
较活泼金属mg、al与沸水发生置换反应，生成碱和氢气。如：mg+2h2o=mg(oh)2↓＋h2↑
金属zn、fe、sn、pb在高温下与水蒸汽发生置换反应，生成金属氧化物和氢气。
如：3fe＋4h2o(气) fe3o4＋4h2↑
氢后金属不与水发生反应。
2)金属与氧气反应：
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。如：
4na＋o2=2na2o，继续反应：2na2o＋o2＝2na2o2或2na＋o2 na2o2
较活泼金属mg、al常温下在空气中易氧化，形成氧化膜，也可发生燃烧。如：
4al＋3o2＝2al2o3 4al＋3o2(纯) 2al2o3
金属zn、fe、sn、pb常温在干燥空气中不发生氧化反应，加热能被氧化，纯氧中可发生燃烧。如：
3fe＋2o2(纯) fe3o4
金属cu、hg在强热条件下，只氧化而不发生燃烧。如：
2cu＋o2 2cuo
hg以后金属不能被氧气氧化。
3)金属与非氧化性酸(盐酸稀h2so4)反应。
氢前金属能置换酸中的氢，生成盐和氢气。②氢后金属不能发生反应。
4)金属与氧化性酸(浓h2so4，浓稀hno3)反应，活泼金属k、ca、na和氧化性酸反应较复杂(不要求掌握)；
mg→ag与氧化性酸发生氧化一还原反应，生成盐、水和气体，但气体不是氢气，而是含氧酸的还原产物，其中硫酸还原产物是so2↑，浓硝酸还原产物是no2↑，稀硝酸还原产物是no↑。如：
cu＋2h2so4(浓) cuso4＋so2↑＋2h2o
3cu＋8hno3(稀)=3cu(no3)2＋2no↑＋4h2o ; cu＋4hno3(浓)=cu(no3)2＋2no2↑＋2h2o
pt、au只能溶于王水。
常温下，浓h2so4、浓hno3使fe、al表面生成致密氧化膜，而不生成h2，即表面发生“钝化”。
5)金属与盐溶液反应：
活泼金属k、ca、na放入盐溶液后，首先与水发生置换反应，生成碱和氢气；所生成的碱再与盐发生复分解反应。如na投入cuso4溶液中2na＋2h2o＝2naoh＋hnaoh＋cuso4=cu(oh)2↓＋na2so4或合并成：2na＋2h2o＋cuso4=cu(oh)2↓＋na2so4＋h2↑
一般是活泼金属和不活泼金属的盐溶液反应，生成不溶性碱、氢气和盐。
mg和mg以后的金属，一般发生“活泼”金属单质(前面金属)将后面的金属从盐溶液中置换出来；如：
fe+cuso4=feso4＋cu．有例外，发生氧化还原反应，如，cu＋2fecl3=2fecl2＋cucl2.
6)某些金属与强碱溶液反应：zn、al和强碱溶液发生反应，生成盐和氢气。
2al＋2naoh＋6h2o＝2na〔al (oh)4〕＋3h2↑ zn＋2naoh=na2zno2＋h2↑
7)某些金属与氧化物反应：
mg与co2发生置换反应，生成黑、白色两种粉末。2mg＋co2 2mgo＋c
al和其它金属氧化物，发生铝热反应放出大量热，如：8al＋3fe3o4 4al2o3＋9fe
8)金属与非金属(s、f2、cl2等)反应。
金属性越强，越易发生化合，如：2na+s=na2s，fe+s fes，2cu＋s cu2s。
au、pt难与非金属直接发生反应。
ⅱa金属mg等和ⅰa金属li与氮气发生化合反应，如：3mg＋n2 mg3n2．
常见金属的主要化学性质总结列于下表：
3．金属氧化物对应的水化物为碱，碱的稳定性比较：
k、ca、na氧化物和水反应，生成可溶性的碱koh和naoh及微溶性碱ca(oh)2：
k2o＋h2o=2koh ， na2o＋h2o=2naoh ， cao＋h2o=ca(oh)2 ；这些氢氧化物受热不易分解。
mg、al氧化物和水缓慢反应，生成难溶性碱mg(oh)2和难溶性两性氢氧化物al(oh)3、mg(oh)2、al(oh)3受热易分解，如：2al(oh)3 al2o3＋3h2o
al以后的金属氧化物，不溶于水，也不与水反应，其对应的水化物(碱)不能由氧化物与水直接反应生成，而碱的热稳定性逐渐减弱，即受热易分解。如：
2fe(oh)3 fe2o3＋3h2o cu(oh)2 cuo＋h2o
4．金属性强弱判断的常用方法
（1）利用原子结构和元素在周期表中的位置判断。
在周期表中，同一周期从左到右，元素的金属性逐渐减弱。失电子能力逐渐减弱。同一主族元素从上到下元素的金属性逐渐增强。
（2）从元素单质跟水或酸起反应置换出氢气的难易判断。
与水反应越易、越剧烈的金属单质，其原子越易失电子，该金属活泼性越强。如na、mg、al，na与冷水反应剧烈放出h2，mg与热水反应较快，al与热水反应较缓慢，所以金属性由强到弱的顺序为na>mg>al。又如na、fe、cu分别加入盐酸中，na反应很剧烈，fe较顺利，cu不反应，则金属性由强到弱的顺序为na>fe>cu。
（3）根据元素最**氧化物对应的水化物（氧化物间接或直接跟水生成的化合物）即氢氧化物的碱性的强弱来判断金属性的强弱。
如naoh为强碱、mg(oh)2为弱碱、al(oh)3为两性，判断出金属性由强到弱的顺序na>mg>al。
（4）根据组成原电池的电极情况来判断：
通常当两种不同的金属构成原电池的两极时，做负极（失电子被氧化的极）的金属性较强。如比较锌和铜金属性强弱时，把锌片和铜片用导线连接后浸入稀h2so4中，组成原电池，发现锌片溶解，铜片上有氢气析出，说明锌为负极，所以锌比铜金属活泼性强。
（5）根据物质间置换反应来判断：
通常强还原剂和强氧化剂反应生成弱氧化剂和弱还原剂。如比较铁和铜的金属性强弱时，可将铁片放入硫酸铜溶液中，在铁片表面能置换出单质铜：fe+cu2+=cu+fe2+。
说明铁比铜的金属性强。
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