常见金属及其化合物

本节导读

金属元素化合物是元素化合物中的另一半。考法同样固定：选择题常考性质判断、现象、物质的鉴别和除杂；填空题常考方程式、离子的检验、原电池电极反应的书写。

这一节分四块：钠，镁和铝，铁，原电池与金属腐蚀。学习时抓住一条主线：金属越活泼，越容易失去电子，还原性越强，与水、酸、氧气反应越剧烈；再记住几个特殊的物质，如过氧化钠、氧化铝和氢氧化铝的两性、铁的变价。

钠及其化合物

钠是银白色、质软的金属，密度比水小、比煤油大，熔点低，要保存在煤油里。钠的化学性质很活泼：常温下与氧气生成白色的 $\mathrm{Na_2O}$Na2​O，加热时生成淡黄色的 $\mathrm{Na_2O_2}$Na2​O2​；与水剧烈反应：

$$\mathrm{2Na+2H_2O=2NaOH+H_2\uparrow}$$2Na+2H2​O=2NaOH+H2​↑

钠与水反应时的现象可以概括为“浮、熔、游、响、红”（滴有酚酞时）。钠投入盐溶液中，先与水反应，生成的 NaOH 再与盐反应，不会置换出盐中的金属。过氧化钠能与水、二氧化碳反应放出氧气，可作呼吸面具的供氧剂，同时有漂白性：

• $\mathrm{2Na_2O_2+2H_2O=4NaOH+O_2\uparrow}$2Na2​O2​+2H2​O=4NaOH+O2​↑
• $\mathrm{2Na_2O_2+2CO_2=2Na_2CO_3+O_2}$2Na2​O2​+2CO2​=2Na2​CO3​+O2​

焰色反应可以检验某些金属元素：钠的火焰呈黄色，钾的火焰透过蓝色钴玻璃观察呈紫色。

镁、铝及其化合物

镁在空气中燃烧生成 MgO，还能在二氧化碳中燃烧：$\mathrm{2Mg+CO_2\xrightarrow{\text{点燃}}2MgO+C}$2Mg+CO2​点燃​2MgO+C。镁与稀酸反应放出氢气，氢氧化镁是难溶的中强碱。

铝是活泼金属，但常温下表面形成致密的氧化膜，所以耐腐蚀。铝既能与酸反应，又能与强碱溶液反应，都放出氢气；铝还能与金属氧化物发生铝热反应，用来焊接钢轨、冶炼难熔金属：

• $\mathrm{2Al+6HCl=2AlCl_3+3H_2\uparrow}$2Al+6HCl=2AlCl3​+3H2​↑
• $\mathrm{2Al+2NaOH+2H_2O=2NaAlO_2+3H_2\uparrow}$2Al+2NaOH+2H2​O=2NaAlO2​+3H2​↑
• $\mathrm{2Al+Fe_2O_3\xrightarrow{\text{高温}}Al_2O_3+2Fe}$2Al+Fe2​O3​高温​Al2​O3​+2Fe

氧化铝 $\mathrm{Al_2O_3}$Al2​O3​ 和氢氧化铝 $\mathrm{Al(OH)_3}$Al(OH)3​ 是两性化合物，既能与强酸反应，又能与强碱反应：$\mathrm{Al(OH)_3+3HCl=AlCl_3+3H_2O}$Al(OH)3​+3HCl=AlCl3​+3H2​O，$\mathrm{Al(OH)_3+NaOH=NaAlO_2+2H_2O}$Al(OH)3​+NaOH=NaAlO2​+2H2​O。氢氧化铝不溶于氨水，所以实验室用铝盐和氨水制取氢氧化铝：$\mathrm{Al^{3+}+3NH_3\cdot H_2O=Al(OH)_3\downarrow+3NH_4^+}$Al3++3NH3​⋅H2​O=Al(OH)3​↓+3NH4+​。

铁及其化合物

铁是变价金属。铁与氯气等强氧化剂反应生成 $+3$+3 价铁，与硫、盐酸、稀硫酸等弱氧化剂反应生成 $+2$+2 价铁；铁在氧气中燃烧生成 $\mathrm{Fe_3O_4}$Fe3​O4​。铁的化合物的颜色是：$\mathrm{Fe_2O_3}$Fe2​O3​ 红棕色，$\mathrm{Fe_3O_4}$Fe3​O4​ 黑色，$\mathrm{Fe(OH)_2}$Fe(OH)2​ 白色，$\mathrm{Fe(OH)_3}$Fe(OH)3​ 红褐色。氢氧化亚铁在空气中很容易被氧化：

$$\mathrm{4Fe(OH)_2+O_2+2H_2O=4Fe(OH)_3}$$4Fe(OH)2​+O2​+2H2​O=4Fe(OH)3​

亚铁离子与铁离子可以相互转化，也是常考的内容：

转化	条件和方程式
$\mathrm{Fe^{3+}}\to\mathrm{Fe^{2+}}$Fe3+→Fe2+	加还原剂，如铁粉：$\mathrm{2Fe^{3+}+Fe=3Fe^{2+}}$2Fe3++Fe=3Fe2+
$\mathrm{Fe^{2+}}\to\mathrm{Fe^{3+}}$Fe2+→Fe3+	加氧化剂，如氯水：$\mathrm{2Fe^{2+}+Cl_2=2Fe^{3+}+2Cl^-}$2Fe2++Cl2​=2Fe3++2Cl−

检验 $\mathrm{Fe^{3+}}$Fe3+：滴加 KSCN 溶液，溶液变成血红色。检验 $\mathrm{Fe^{2+}}$Fe2+：滴加 KSCN 溶液无明显现象，再加入氧化剂，溶液变成血红色。