化學通用類高等教育出版社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2mL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2050℃，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FeOFe2O3Fe3O4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++

4H2OFe2O3+6H+=2Fe3++3H2OFe3O4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+CO2Na2CO3+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1234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+SiO2Na2SiO3+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↓+Na2CO3Al(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10mL0.5mol/LAl2(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2mol/LHCl溶液，在另1支試管中滴加2mol/LNaOH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)3H3AlO3AlO2-+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Na2CO3NaHCO3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。Na2CO3NaHCO3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Na2CO3NaHCO3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＋3H2OFe(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+2H2O4Fe(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＋3H2OFe(OH)3＋3HClFeSO4＋2H2OFe(OH)2＋H2SO44FeSO4+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②③五.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。

Na2CO3K2CO3五.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