二、金属元素及其化合物
（一）金属元素概述
1.金属元素在周期表中的位置及原子结构特征
（1）金属元素分布在周期表的左下方，目前已知的112种元素共有90种金属元素。
（2）金属元素最外层电子数一般小于4个。（Ge、Sn、Pb 4个 Sb、Bi 5个，Po 6个）原子半径较同周期非金属原子半径大。（3）金属元素形成的金属单质固态时全是金属晶体。
2.金属的分类
（1）冶金工业上黑色金属:Fe、Cr、Mn（其主要氧化物呈黑色）有色金属:除Fe、Cr、Mn以外的所有金属
（2）按密度分轻金属:ρ<4.5g·cm -3 （如Na，Mg，Al）重金属:ρ>4.5g·cm -3 （如Fe，Cu，W）
（3）按存在丰度分常见金属:如Fe（4.75%）、Al（7.73%）、Ca（3.45%）等稀有金属:如锆、铪、铌等
3.金属的物理性质
（1）状态:通常情况下，除汞外其他金属都是固态。
（2）金属光泽:多数金属具有金属光泽。
（3）易导电、导热:由于金属晶体中自由电子的运动，使金属易导电、导热。
（4）延展性:可压成薄片，也可抽成细丝。
（5）熔点及硬度:由金属晶体中金属离子和自由电子的作用强弱决定。最高的是钨（3413℃）最低的是汞（-39℃）。
4.金属的化学性质
（1）与非金属单质作用 （2）与H 2 O作用 （3）与酸作用 （4）与碱作用（仅Al、Zn可以） （5）与盐的作用（6）与某些氧化物作用。
5.金属的冶炼
（1）热分解法（适用于不活泼金属）
2HgO △ 2Hg+O 2 ↑ 2Ag 2 O △ 4Ag+O 2 ↑
（2）热还原法（常用还原剂CO、H 2 、C活泼金属等）Fe 2 O 3 +3CO 高温 2Fe+3CO 2 Cr 2 O 3 +2Al 高温 2Cr+Al 2 O 3
（3）电解法（适用于非常活泼的金属）2Al 2 O 3 （熔融） 电解 4Al+3O 2 ↑2NaCl（熔融） 电解 2Na+Cl 2 ↑
（二）碱金属元素
1.钠及其化合物（1）钠的物理性质
钠是一种柔软、银白色，有金属光泽的金属，具有良好的导电、导热性，密度比水小，比煤油大，熔点较低。（2）钠的化学性质①与非金属反应
2Na+Cl 2 点燃 2NaCl
2Na+O 2 点燃 Na 2 O 2 （黄色火焰）
4Na+O 2 2Na 2 O（空气中，钠的切面变暗）②与水反应2Na+2H 2 O 2NaOH+H 2 ↑
现象及解释:浮在水面上———密度比水小;熔化成小球———钠的熔点低，反应放热;四处游动———生成气体;酚酞变红———生成碱。③与酸反应 2Na+2H + 2Na + +H 2 ↑
钠不足，直接与酸反应;钠过量，先与酸反应再与水反应。④与盐溶液反应
钠与盐溶液反应，先考虑Na与水反应生成NaOH，再考虑NaOH是否与盐反应。
a.投入NaCl溶液中，只有H 2 放出。2Na+2H 2 O 2NaOH+H 2 ↑
b.投入饱和NaCl溶液中，有H 2 放出，还有NaCl晶体析出（温度不变）。c.投入NH 4 Cl溶液中，有H 2 和NH 3 逸出。2Na+2NH 4 Cl 2NaCl+2NH 3 ↑+H 2 ↑
d.投入CuSO 4 溶液中，有气体放出和蓝色沉淀生成。2Na+2H 2 O+CuSO 4 Cu（OH） 2 ↓+Na 2 SO 4 +H 2 ↑（3）钠的保存及用途:
①保存:钠的化学性质非常活泼，易与空气中的O 2 、H 2 O等反应，保存在煤油中。②用途:
a.工业上用于冶炼金属:4Na+TiCl 4 熔点 Ti+4NaCl b.Na-K合金（液态）用作原子反应堆的导热剂c.制造高压钠灯，作为电光源。2.碱金属元素
（1）周期表中的位置:第ⅠA族（Li、Na、K、Rb、Cs）（2）原子结构特点:最外层电子数均为1。
（3）主要性质:①原子半径为同周期最大，易失电子，强还原剂且从Li→Cs金属性增强。
②取高价氧化物的水化物呈强碱性，从Li→Cs碱性增强。 （三）镁、铅、铁及其化合物 1.镁、铅在元素周期表中位置及原子结构镁（Mg）:位于周期表第3周期第ⅡA 原子结构铅（Al）:位于周期表第3周期第ⅢA，原子结构
Mg、Al均为活泼金属，在化学反应中都易失电子，其性质有相似之处，但由于原子结构不同性质上也有差异。
2.镁、铅的物理性质
①相同点:密度较小，熔点较低 硬度较小 均为银白色
②不同点:铅的硬度比镁稍大，熔沸点比镁高，这是由于镁、铅的金属键的强弱不同。
3.镁、铅的化学性质比较:
4.氧化铝和氢氧化铝
Al 2 O 3 和Al（OH） 3 是典型的两性化合物，既能与强酸反应，也能与强碱反应生成盐和H 2 O。
Al 2 O 3 +6H + 2Al 3+ +3H 2 O Al 2 O 3 +2OH - 2AlO -2 +H 2 O
Al（OH） 3 +3H + Al 3+ +3H 2 O Al（OH） 3 +OH - AlO -2 +2H 2 O
5.铁及其化合物（1）铁在周期表中的位置及原子结构
铁位于第四周期第Ⅷ族，是过渡金属元素的代表，其原子结构示意图:，铁元素是一种变价元素，通常显示+2价、+3价，其化合物及其水溶液往往带有颜色。（2）铁的性质
①与非金属反应
2Fe+3Cl 2 点燃 2FeCl 3 （棕黄色的烟） 3Fe+2O 2 点燃 Fe 3 O 4 （Fe +2 O·Fe +3 2 O 3 ）Fe+S △ FeS Fe+I 2 FeI 2
注:铁与弱氧化性物质反应生成低价铁的化合物②与酸反应
a.非氧化性酸:Fe+2H + Fe 2+ +H 2 ↑
b.氧化性酸:常温下遇浓H 2 SO 4 、浓HNO 3 会发生钝化，而加热时会剧烈反应。③与水反应:3Fe+4H 2 O（气） 高温 Fe 3 O 4 +4H 2 ↑
④与某些盐熔液反应:Fe+Cu 2+ Fe 2+ +Cu，Fe+2Fe 3+ 3Fe 2+ （3）铁的存在
铁在自然界中分布较广。在地壳中含量约占5%，仅次于铝。分布在地壳中的铁均以化合态存在，游离态的铁只能在陨石中得到。铁矿石的种类较多，重要的有:赤铁矿（Fe 2 O 3 ），磁铁矿（Fe 3 O 4 ），褐铁矿（2Fe 2 O 3 ·3H 2 O）和菱铁矿（FeCO 3 ）。
（3）铁的氧化物和氢氧化物①铁的氧化物
②铁的氢氧化物
4Fe（OH） 2 +O 2 +2H 2 O 4Fe（OH） 3 ↓（红裼色）Fe 3+ +SCN - ［Fe（SCN）］ 2+ （血红色）（5）Fe 2+ 和Fe 3+ 的性质
①Fe 2+ 具有氧化性，主要表现还原性
4Fe 2+ +O 2 +4H + 4Fe 3+ +2H 2 O（Fe 2+ 被氧化）
②Fe 3+ 具有较强的氧化性，与s 2- 、I - 、SO 2- 3 等能发生氧化还原反应2Fe 3+ +S 2- 2Fe 2+ +S↓2Fe 3+ +2I - 2Fe 2+ +I 2
③Fe 3+ 是典型的弱碱阳离子，与HCO 2- 3 、AlO -2 等在溶液中发生双水解反应2Fe 3+ +3CO 2- 3 +3H 2 O 2Fe（OH） 3 ↓+3CO 2 ↑④Fe 3+ 遇苯酚溶液呈紫色，可用于检验Fe 3+
⑤亚铁盐、铁盐的存放方法:亚铁盐溶液———加入少量铁屑以防止Fe 2+ 被氧化，滴入少量相应的酸溶液以防止Fe 2+ 水解。铁盐溶液———加入少量相应的酸溶液以防止Fe 3+ 水解。
