各種常見(jiàn)金屬的化學(xué).物理性質(zhì)
幾種重要的金屬
1.金屬的物理性質(zhì)
(1)狀態(tài):在常溫下,除汞(Hg)外,其余金屬都是固體.
(2)顏色:大多數(shù)金屬呈銀白色,而金、銅、鉍具有特殊顏色.金屬都是不透明的,整塊金屬具有金屬光澤,但當(dāng)金屬處于粉末狀時(shí),常顯不同顏色.
(3)密度:金屬的密度相差很大,常見(jiàn)金屬如鉀,鈉、鈣、鎂、鋁均為輕金屬(密度小于4.5 g?cm-3),密度最大的金屬是鉑,高達(dá)21.45 g?cm-3.
(4)硬度:金屬的硬度差別很大,如鈉、鉀的硬度很小,可用小刀切割;最硬的金屬是鉻.
(5)熔點(diǎn):金屬的熔點(diǎn)差別很大,如熔點(diǎn)最高的金屬為鎢,其熔點(diǎn)為3 410℃,而熔點(diǎn)最低的金屬為汞,其熔點(diǎn)為-38.9℃,比冰的熔點(diǎn)還低.
(6)大多數(shù)金屬都具有延展性,可以被抽成絲或壓成薄片.其中延展性最好的是金.
⑺金屬都是電和熱的良導(dǎo)體.其中銀和銅的傳熱、導(dǎo)電性能最好.
2.鎂和鋁
[鎂和鋁]
元 素鎂(12Mg)鋁(13Al)
在元素周期表中的位置第二周期ⅡA族第三周期ⅢA族
單質(zhì)物理性質(zhì)顏色和狀態(tài)銀白色固體銀白色固體
硬 度鎂(很軟)<鋁(較硬)
密 度g?cm-3鎂(1.738)<鋁(2.70)
熔點(diǎn)/℃鎂(645)<鋁(660.4)
沸點(diǎn)/℃沸點(diǎn)(1 090)<鋁(2 467)
自然界存在形式均以化合態(tài)形式存在
用 途用于制造合金用于制作導(dǎo)線、電纜;鋁箔用于食品、飲料的包裝;用于制造合金
[鎂與鋁元素的原子結(jié)構(gòu)及單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的比較]
元 素鎂(Mg)鋁(A1)
原子結(jié)構(gòu)最外層電子數(shù)2個(gè)(較少)3個(gè)(較多)
原子半徑r(Mg)>r(A1)
失電子能力、還原性及金屬性Mg>A1
單
質(zhì)
的
化
學(xué)
性
質(zhì)與O2的反應(yīng)常溫Mg、Al均能與空氣中的O2反應(yīng),生成一層堅(jiān)固而致密的氧化物保護(hù)膜.所以,金屬鎂和鋁都有抗腐蝕性能
點(diǎn)燃2Mg + O2(空氣) 2MgO
4Al + 3O2(純) 2A12O3與S、X2等非金屬的反應(yīng)Mg + S MgS
Mg + C12 MgCl2
2Al + 3S A12S3
2Al + 3Cl2 2AlCl3與酸的反應(yīng)非氧化性酸例 Mg + 2H+ = Mg2+ +H2↑例 2A1 + 6H+ = 2A13+ +3 H2↑
氧化性酸例 4Mg + 10HNO3(極稀)=4Mg(NO3)2 + N2O↑+ 5H2O鋁在冷的濃HNO3、濃H2SO4中因發(fā)生鈍化而難溶
與堿的反應(yīng)不反應(yīng)2A1 + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑
與氧化物的反應(yīng)2Mg + CO2 2MgO + C
(金屬鎂能在CO2氣體中燃燒)2A1 + Fe2O3 2Fe + A12O3
[鋁熱反應(yīng)]
說(shuō)明 鋁與比鋁不活潑的金屬氧化物(如CuO等)都可以發(fā)生鋁熱反應(yīng)
[鋁的重要化合物]
氧化鋁(A12O3)氫氧化鋁[A1(OH)3]硫酸鋁鉀[KAl(SO4)2]
物理性質(zhì)白色固體,熔點(diǎn)高,難溶于水不溶于水的白色膠狀固體;能凝聚水中的懸浮物,有吸附色素的性能硫酸鋁鉀晶體[KAl(SO4)2?12H2O]俗稱明礬.明礬是無(wú)色晶體,易溶于水
所屬類別兩性氧化物兩性氫氧化物復(fù)鹽(由兩種不同金屬離子和一種酸根離子組成)
電離方程式在水中不能電離A13++3OH- A1(OH)3 AlO2-+H++H2OKAl(SO4)2=K++A13++2SO42-
化學(xué)性質(zhì)既能與酸反應(yīng)生成鋁鹽,又能與堿反應(yīng)生成偏鋁酸鹽:Al2O3 + 6H+=2A13++ 3H2O ,Al2O3 + 2OH-=2 AlO2-+ H2O①既能溶于酸,又能溶于強(qiáng)堿中:A1(OH)3 + 3H+=A13++ 3H2O ,A1(OH)3 + OH-=2AlO2-+ 2H2O
②受熱分解:
2A1(OH)3 Al2O3 + 3H2O①同時(shí)兼有K+、A13+、SO42-三種離子的性質(zhì)②水溶液因A1 3+水解而顯酸性:
A13++3H2O A1(OH)3 + 3H+
制 法2A1(OH)3 Al2O3 + 3H2O可溶性鋁鹽與氨水反應(yīng):A13++ 3NH3?H2O A1(OH)3↓ + 3NH4+
用 途①作冶煉鋁的原料②用于制耐火坩堝、耐火管、耐高溫儀器制取氧化鋁作凈水劑
[合金]
(1)合金的概念:由兩種或兩種以上的金屬(或金屬跟非金屬)熔合在一起而成的具有金屬特性的物質(zhì).
(2)合金的性質(zhì):①合金的硬度比它的各成分金屬的硬度大;②合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬的熔點(diǎn)低.
*[硬水及其軟化]
(1)基本概念.
①硬水和軟水:
硬水:含有較多的Ca2+和Mg2+的水.
軟水:不含或只含少量Ca2+和Mg2+的水.
②暫時(shí)硬度和永久硬度:
暫時(shí)硬度:由碳酸氫鈣或碳酸氫鎂所引起的水的硬度.
永久硬度:由鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物等引起的水的硬度.
③暫時(shí)硬水和永久硬水:
暫時(shí)硬水:含有暫時(shí)硬度的水.
永久硬水:含有永久硬度的水.
(2)硬水的軟化方法:
①煮沸法.這種方法只適用于除去暫時(shí)硬度,有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為:
Ca(HCO3)2 CaCO3↓+CO2↑+H2O
Mg(HCO3)2 MgCO3↓+CO2↑+H2O
MgCO3 + H2O Mg(OH)2↓+CO2↑
②離子交換法.這種方法可同時(shí)除去暫時(shí)硬度和永久硬度.
③藥劑軟化法.常用的藥劑法有石灰——純堿法和磷酸鈉法.
(3)天然水的硬度:天然水同時(shí)有暫時(shí)硬度和永久硬度,一般所說(shuō)的硬度是指兩種硬度之和.
(4)硬水的危害:
①長(zhǎng)期飲用硬度過(guò)高或過(guò)低的水,均不利于身體健康.
②用硬水洗滌衣物,浪費(fèi)肥皂,也不易洗凈.
③鍋爐用水硬度過(guò)高,易形成鍋垢[注:鍋垢的主要成分為CaCO3和Mg(OH)2],不僅浪費(fèi)燃料,還會(huì)引起爆炸事故.
3.鐵和鐵的化合物
[鐵]
(1)鐵在地殼中的含量:鐵在地殼中的含量居第四位,僅次于氧、硅和鋁.
(2)鐵元素的原子結(jié)構(gòu):鐵的原子序數(shù)為26,位于元素周期表第四周期Ⅶ族,屬過(guò)渡元素.鐵原子的最外層電子數(shù)為2個(gè),可失去2個(gè)或3個(gè)電子而顯+2價(jià)或+3價(jià),但+3價(jià)的化合物較穩(wěn)定.
(3)鐵的化學(xué)性質(zhì):
①與非金屬反應(yīng):
3Fe + 2O2 Fe3O4
2Fe + 3C12 2FeCl3
說(shuō)明 鐵絲在氯氣中燃燒時(shí),生成棕黃色的煙,加水振蕩后,溶液顯黃色.
Fe + S FeS
說(shuō)明 鐵跟氯氣、硫反應(yīng)時(shí),分別生成+2價(jià)和+3價(jià)的鐵,說(shuō)明氧化性:氯氣>硫.
②與水反應(yīng):
a.在常溫下,在水和空氣中的O2、CO2等的共同作用下,F(xiàn)e易被腐蝕(鐵生銹).
b.在高溫下,鐵能與水蒸氣反應(yīng)生成H2:3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2
③與酸反應(yīng):
a.與非氧化性酸(如稀鹽酸、稀H2SO4等)的反應(yīng).例如: Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑
b.鐵遇到冷的濃H2SO4、濃HNO3時(shí),產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象,因此金屬鐵難溶于冷的濃H2SO4或濃HNO3中.
④與比鐵的活動(dòng)性弱的金屬的鹽溶液發(fā)生置換反應(yīng).例如: Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu
歸納:鐵的化學(xué)性質(zhì)及在反應(yīng)后的生成物中顯+2價(jià)或+3價(jià)的規(guī)律如下;
[鐵的氧化物的比較]
鐵的氧化物氧化亞鐵氧化鐵四氧化三鐵
俗 稱鐵紅磁性氧化鐵
化學(xué)式FeOFe2O3Fe3O4
鐵的價(jià)態(tài)+2價(jià)+3價(jià)+2價(jià)和+3價(jià)
顏色、狀態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體
水溶性都不溶于水
化學(xué)性質(zhì)①在空氣中加熱時(shí),被迅速氧化;6FeO + O2 2Fe3O4②與鹽酸等反應(yīng):FeO + 2H+=Fe2++ H2O①與鹽酸等反應(yīng):Fe2O3 + 6H+=2Fe3++ 3H2O②在高溫時(shí),被CO、C、A1等還原:Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2兼有FeO和Fe2O3的性質(zhì),如Fe3O4 + 8H+=2Fe3++ Fe2++ 4H2O
[氫氧化亞鐵和氫氧化鐵的比較]
Fe(OH)2Fe(OH)3
顏色、狀態(tài)在水中為白色絮狀沉淀在水中為紅褐色絮狀沉淀
水溶性難溶于水難溶于水
制 法可溶性亞鐵鹽與強(qiáng)堿溶液或氨水反應(yīng):
注:制取時(shí),為防止F e2+被氧化,應(yīng)將裝有NaOH溶液的滴管插入FeSO4溶液的液面下
可溶性鐵鹽與強(qiáng)堿溶液、氨水反應(yīng):
化學(xué)性質(zhì)①極易被氧化:
沉淀顏色變化:白色→灰綠色→紅褐色
②與非氧化性酸如鹽酸等中和:
①受熱分解;
固體顏色變化:紅褐色→紅棕色
②與酸發(fā)生中和反應(yīng):
[Fe3+和Fe2+的相互轉(zhuǎn)化]
例如:2Fe3+ + Fe = 3Fe2+
應(yīng)用:①除去亞鐵鹽(含F(xiàn)e2+)溶液中混有的Fe3+;②亞鐵鹽很容易被空氣中的O2氧化成鐵鹽,為防止氧化,可向亞鐵鹽溶液中加入一定量的鐵屑.
例如:2Fe2++ Cl2=2Fe3++ 2Cl-
應(yīng)用:氯化鐵溶液中混有氯化亞鐵時(shí),可向溶液中通入足量氯氣或滴加新制的氯水,除去Fe2+離子.
Fe2+ Fe3+
[Fe2+、Fe3+的檢驗(yàn)]
(1)Fe2+的檢驗(yàn)方法:
①含有Fe2+的溶液呈淺綠色;
②向待檢液中滴加NaOH溶液或氨水,產(chǎn)生白色絮狀沉淀,露置在空氣中一段時(shí)間后,沉淀變?yōu)榛揖G色,最后變?yōu)榧t褐色,說(shuō)明含F(xiàn)e2+.
③向待檢液中先滴加KSCN溶液,無(wú)變化,再滴加新制的氯水,溶液顯紅色,說(shuō)明含F(xiàn)e2+.有關(guān)的離子方程式為:
2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2Cl- Fe3+ + 3SCN- = Fe(SCN)3
(2)Fe3+的檢驗(yàn)方法:
①含有Fe3+的溶液呈黃色;
②向待檢液中滴加NaOH溶液或氨水,產(chǎn)生紅褐色沉淀,說(shuō)明含F(xiàn)e3+.
③向待檢液中滴加KSCN溶液,溶液呈血紅色,說(shuō)明含F(xiàn)e3+.
進(jìn)行鐵及其化合物的計(jì)算時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng):
(1)鐵元素有變價(jià)特點(diǎn),要正確判斷產(chǎn)物;
(2)鐵及其化合物可能參加多個(gè)反應(yīng),要正確選擇反應(yīng)物及反應(yīng)的化學(xué)方程式;
(3)反應(yīng)中生成的鐵化合物又可能與過(guò)量的鐵反應(yīng),因此要仔細(xì)分析鐵及其化合物在反應(yīng)中是過(guò)量、適量,還是不足量;
(4)當(dāng)根據(jù)化學(xué)方程式或離子方程式計(jì)算時(shí),找出已知量與未知量的關(guān)系,列出方程式或方程式組;
(5)經(jīng)常用到差量法、守恒法.
4.金屬的冶煉
[金屬的冶煉]
(1)從礦石中提取金屬的一般步驟有三步:①礦石的富集.除去雜質(zhì),提高礦石中有用成分的含量;②冶煉.利用氧化還原反應(yīng)原理,在一定條件下,用還原劑將金屬礦石中的金屬離子還原成金屬單質(zhì);⑧精煉.采用一定的方法,提煉純金屬.
(2)冶煉金屬的實(shí)質(zhì):用還原的方法,使金屬化合物中的金屬離子得到電子變成金屬原子.
(3)金屬冶煉的一般方法:
①加熱法.適用于冶煉在金屬活動(dòng)順序表中,位于氫之后的金屬(如Hg、Ag等).例如:
2HgO 2Hg + O2↑ HgS + O2 Hg + SO2↑
2Ag2O 4Ag + O2↑ 2AgNO3 2Ag + 2NO2↑+ O2↑
②熱還原法.適用于冶煉金屬活動(dòng)順序表中Zn、Fe、Sn、Pb等中等活潑的金屬.常用的還原劑有C、CO、H2、Al等.例如:
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2(煉鐵) ZnO + C Zn + CO↑(伴生CO2)
WO3 + 3H2 W + 3H2O Cr2O3 + 2Al 2Cr + A12O3(制高熔點(diǎn)的金屬)
⑧熔融電解法.適用于冶煉活動(dòng)性強(qiáng)的金屬如K、Ca、Na、Mg、A1等活潑的金屬,通過(guò)電解其熔融鹽或氧化物的方法來(lái)制得.例如:
2A12O3 4Al + 3O2↑ 2NaCl 2Na + C12↑
金屬有什么性質(zhì)
物理性質(zhì)方面:金屬有金屬光澤、不透明、容易傳熱、導(dǎo)電,可以被拉成細(xì)絲、展成薄片、塑成各種形狀。不少金屬(游離態(tài)及其化合態(tài))在火焰上灼燒時(shí),會(huì)使火焰呈現(xiàn)特殊的顏色,根據(jù)這種顏色可以判定某種金屬或金屬離子的存在。如鈉呈黃色、鉀呈淺紫色(透過(guò)藍(lán)色的鈷玻璃觀察)、鈣呈磚紅色、銅呈綠色。金屬也具有各自不同的密度、熔點(diǎn)、硬度等。如密度最小的鋰Li(只0.534克/厘米3,20℃)、熔點(diǎn)最低的汞Hg
為-38.87℃、而鎢的熔點(diǎn)高達(dá)3370℃。
化學(xué)性質(zhì)方面:金屬跟氧化合時(shí),生成金屬氧化物。活潑金屬(如鉀K、鈣Ca、鈉Na)跟活潑非金屬(如氟F、氧O、氯Cl
等)化合時(shí),金屬原子失去電子變成陽(yáng)離子,非金屬原子奪得電子變成陰離子,陰陽(yáng)離子通過(guò)靜電的相互作用形成離子化合物。如NaCl、MgO
等。金屬跟酸、鹽溶液的置換反應(yīng)遵循金屬活動(dòng)性順序。即位于金屬活動(dòng)性順序氫以前的金屬跟鹽酸、稀硫酸、磷酸等非氧化性酸起置換反應(yīng),產(chǎn)生氫氣。反應(yīng)中金屬原子失去電子變成陽(yáng)離子,酸中氫離子H+奪得電子變成氫原子,氫原子結(jié)合成H2
放出。金屬跟鹽溶液發(fā)生的置換反應(yīng)中,位于金屬活動(dòng)性順序前面的金屬能夠把后面的金屬?gòu)乃柠}溶液里置換出來(lái)。反應(yīng)中前面金屬的原子失去電子,變成陽(yáng)離子,后面金屬的離子奪得電子,變成原子,若干個(gè)原子聚集成金屬而析出。
金屬一般共有的物理性質(zhì)有哪些?
金屬是一種具有光澤(對(duì)可見(jiàn)光強(qiáng)烈反射)、富有延展性、容易導(dǎo)電、傳熱等性質(zhì)的物質(zhì)。
1.具光澤
當(dāng)光線照射到金屬表面時(shí),自由電子吸收所有頻率的可見(jiàn)光,然后很快的發(fā)射出大部分所吸收的可見(jiàn)光。這也是因?yàn)榻^大多數(shù)金屬呈銀白色或鋼灰色光澤的原因。金屬在粉末狀態(tài)時(shí),由于晶體排列不規(guī)則,可見(jiàn)光被自由電子吸收后難以發(fā)射出去,所以金屬粉末一般呈暗灰色或灰色,但少數(shù)金屬的粉末會(huì)保持原來(lái)的顏色及光澤,例如金和鋁。
2.導(dǎo)電性強(qiáng)
自由電子在金屬晶體中作不規(guī)則的運(yùn)動(dòng),在外電場(chǎng)的作用下,自由電子會(huì)做定向移動(dòng),形成電流,為導(dǎo)電性強(qiáng)之原因。
3.導(dǎo)熱性好
當(dāng)金屬的一部分受熱時(shí),受熱部分的自由電子能量增加、運(yùn)動(dòng)加劇,不斷與金屬陽(yáng)離子碰撞而交換能量,把熱從一部分傳向各整體。
4.延展性良
金屬受外力時(shí),金屬晶體內(nèi)某一層金屬原子及離子與另一層的金屬原子及離子發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),由于自由電子的運(yùn)動(dòng),各層間仍保持著金屬鍵的作用力,但這并非金屬具延展性的主要原因。 金屬的延展性主要是來(lái)自差排的滑移造成的,同時(shí)也可借由雙晶來(lái)變形,沒(méi)有差排的完美金屬單晶并不具備延展性。
擴(kuò)展資料:
金屬分類黑色金屬:鐵、鉻、錳三種。
有色金屬:鋁、鎂、鉀、鈉、鈣、鍶、鋇、銅、鉛、鋅、錫、鈷、鎳、銻、汞、鎘、鉍、金、銀、鉑、釕、銠、鈀、鋨、銥、鈹、鋰、銣、銫、鈦、鋯、釩、鈮、鉭、鎢、鉬、鎵、銦、鉈、鍺、錸、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧、釔、釷。
常見(jiàn)金屬:如鐵、鋁、銅、鋅等。
稀有金屬:如鋯、鉿、鈮、鉭等。
輕金屬:密度小于4500千克/立方米,如鈦、鋁、鎂、鉀、鈉、鈣、鍶、鋇等。
重金屬:密度大于4500千克/立方米,如銅、鎳、鈷、鉛、鋅、錫、銻、鉍、鎘、汞等。
貴金屬:價(jià)格比一般常用金屬昂貴,地殼豐度低(又稱克拉克值(CLARKE value),一種表示地殼中化學(xué)元素平均含量的數(shù)值),提純困難,如金、銀及鉑族金屬。
準(zhǔn)金屬元素:性質(zhì)價(jià)于金屬和非金屬之間,如硅、硒、碲、砷、硼等。
稀有金屬:包括稀有輕金屬,如鋰、銣、銫等。
稀有難熔金屬:如鋯、鉬、鎢等。
稀有分散金屬:如鎵、銦、鍺、鉈等。
稀土金屬:如鈧、釔、鑭系金屬。
放射性金屬:如鐳、鈁、釙及錒系元素中的鈾、釷等。
參考資料:百度百科-金屬
常見(jiàn)金屬的哪些物理性質(zhì)
1.一種化學(xué)元素,符號(hào)au,原子序數(shù)79,黃赤色,質(zhì)地軟,用牙齒可以咬變形:黃金。金子。金幣。
2.金一類的,具有光澤、延展性,
密度:10.53克/立方厘米(20℃)
熔點(diǎn):961.78℃
沸點(diǎn):2213℃
熔解熱:11.30千焦/摩爾
汽化熱:250.580千焦/摩爾
反射率:91%
有良好的柔韌性和延展性,延展性僅次于金,能壓成薄片,拉成細(xì)絲。1克銀可以拉成1800米長(zhǎng)的細(xì)絲,可軋成厚度為1/100000毫米的銀箔,是導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性最好的金屬
呈紫紅色光澤的金屬,密度8.92克/立方厘米。熔點(diǎn)1083.4±0.2℃,沸點(diǎn)2567℃。常見(jiàn)化合價(jià)+1和+2(3價(jià)銅僅在少數(shù)不穩(wěn)定的化合物中出現(xiàn))。電離能7.726電子伏特。銅是人類發(fā)現(xiàn)最早的金屬之一,也是最好的純金屬之一,稍硬、極堅(jiān)韌、耐磨損。還有很好的延展性。導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能較好。
金屬的物理特性
具有導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、硬度大、強(qiáng)度大、密度高、熔點(diǎn)高、有良好的金屬光澤等物理性質(zhì);同時(shí),金屬的化學(xué)性質(zhì)活潑,多數(shù)金屬可與氧氣、酸溶液、鹽溶液反應(yīng)。
值得強(qiáng)調(diào)的是,一些金屬具有特殊的物理性質(zhì),如:鎢的熔點(diǎn)極高,銅的導(dǎo)電性良好,金的展性好,鉑的延性好,常溫下的汞是液態(tài)等。此外,合金相對(duì)于金屬,具有更好的耐腐蝕性、硬度和強(qiáng)度更大、熔點(diǎn)低等特性。
金屬一般共有的物理性質(zhì)有哪些?
由于金屬單質(zhì)都屬于金屬晶體,因此決定某些相同的物理性質(zhì):
狀態(tài):常溫下為固體(汞除外)
顏色:大多數(shù)為金屬光澤——銀白色,少數(shù)有特殊色(金是金黃色、銫略帶金黃色),塊狀金屬有金屬光澤,有些粉末狀金屬呈黑色或暗灰色(銀屑為黑色)
特性:大多數(shù)有延性和展性,延性最好的是鉑,展性最好的是金;具有良好的傳熱導(dǎo)電性,導(dǎo)電性最好是銀
密度:除鋰、鈉、鉀較水輕外,其余密度均較大,最輕的是鋰。
熔點(diǎn):一般均較高,但差異較大,最難熔的金屬是鎢,熔點(diǎn)最低是汞
硬度:一般較大,但差別較大,最硬的是鉻,除汞液態(tài)外,最軟的金屬是銫,堿金屬均可用小刀切割開(kāi)