第14讲 金属概论.doc

第14讲金属概论（建议1课时完成）[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．了解合金的概念及其重要应用。3．了解常见金属的活动顺序了解常见金属的冶炼方法。4．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、ⅣA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4.5g·cm－3)密度最大的金属是锇高达21.45g·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．⑺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：①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↑②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↑③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↑④氢后金属不与水发生反应(2)金属与氧气反应：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。如：4Na＋O2=2Na2O继续反应：2Na2O＋O2＝2Na2O2或2Na＋O2Na2O2②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＝2Al2O34Al＋3O2(纯)2Al2O3③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)Fe3O4④金属Cu、Hg在强热条件下只氧化而不发生燃烧。如：2Cu＋O22CuO⑤Hg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①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①活泼金属K、Ca、Na和氧化性酸反应较复杂(不要求掌握)；②Mg→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＋2