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  • 鈉、鋁、鐵的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)

    鈉、鋁、鐵的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)
    化學(xué)人氣:530 ℃時(shí)間:2020-04-15 10:34:03
    優(yōu)質(zhì)解答
    鈉化學(xué)性質(zhì)  鈉原子的最外層只有1個(gè)電子,很容易失去,所以有強(qiáng)還原性.因此,鈉的化學(xué)性質(zhì)非?;顫?能夠和大量無機(jī)物,絕大部分非金屬單質(zhì)反應(yīng)和大部分有機(jī)物反應(yīng),在與其他物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí),作還原劑,都是由0價(jià)升為+1價(jià),通常以離子鍵和共價(jià)鍵形式結(jié)合.金屬性強(qiáng),其離子氧化性弱.鈉鹽均溶于水.(高氯酸鹽不溶)
      
    與氧氣的反應(yīng)
      在常溫時(shí):4Na+O2==2Na2O (氧化鈉,由于衍射顯得有點(diǎn)灰色)
      在點(diǎn)燃時(shí):2Na+O2=點(diǎn)燃=Na2O (淡黃色粉末) 并發(fā)生:Na+O2=點(diǎn)燃=NaO2(超氧化鈉)
      鈉在空氣中點(diǎn)燃時(shí),迅速熔化為一個(gè)閃亮的小球,發(fā)出黃色火焰,生成過氧化鈉(Na2O2)和少量超氧化鈉(NaO2)淡黃色的煙.過氧化鈉比氧化鈉穩(wěn)定,氧化鈉可以和氧氣加熱時(shí)化合成為過氧化鈉,化學(xué)方程式為:2Na2O+O2=△=2Na2O2
      
    與非金屬的反應(yīng)
      2.鈉能跟鹵素、硫、磷、氫等非金屬直接發(fā)生反應(yīng),生成相應(yīng)的化合物(以下反應(yīng)常溫下均反應(yīng)),如
      2Na+Cl2==2NaCl (放出大量熱,生成大量白煙)
      2Na+S==Na2S(硫化鈉)(鈉與硫研磨會(huì)發(fā)生爆炸)
      2Na+Br2==2NaBr(溴化鈉)(溴化鈉可以用作鎮(zhèn)靜劑)
      
    與水的反應(yīng)
      在燒杯中加一些水,滴入幾滴酚酞溶液,然后把一小塊鈉放入水中.為了安全應(yīng)在燒杯上加蓋玻璃片.
      觀察到的現(xiàn)象及由現(xiàn)象得出的結(jié)論有:
      1、鈉浮在水面上(鈉的密度比水?。?br/>  2.鈉熔成一個(gè)閃亮的小球(鈉與水反應(yīng)放出熱量,鈉的熔點(diǎn)低)
      3.鈉在水面上四處游動(dòng)(有氣體生成)
      4.發(fā)出嘶嘶的響聲(生成了氣體,反應(yīng)劇烈)
      5.事先滴有酚酞試液的水變紅(有堿生成)
      反應(yīng)方程式
      2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
      鈉由于能跟水劇烈反應(yīng),能引起氫氣燃燒甚至爆炸,所以鈉失火決不能用水或泡沫滅火器撲救,必須用干燥沙土來滅火.鈉具有很強(qiáng)的還原性,可以從一些熔融的金屬鹵化物中把金屬置換出來.由于鈉極易與水反應(yīng),所以不能用鈉把居于金屬活動(dòng)性順序鈉之后的金屬?gòu)钠潲}的水溶液中置換出來,而是先和水反應(yīng)生成氫氧化鈉,再由氫氧化鈉與鹽反應(yīng).但在高溫下,利用反應(yīng)平衡原理,可以用金屬鈉來制鉀、銣、銫
      
    與酸溶液反應(yīng)
      鈉與水反應(yīng)本質(zhì)是和水中氫離子的反應(yīng),所以鈉與鹽酸反應(yīng),不是先和水反應(yīng),
      鈉與酸溶液的反應(yīng)涉及到鈉的量,如果鈉少量,只能與酸反應(yīng),如鈉與鹽酸的反應(yīng):
      2Na+2HCl=2NaCl+H2↑
      如果鈉過量,則優(yōu)先與酸反應(yīng),然后再與酸溶液中的水反應(yīng).
      注意:鈉和酸反應(yīng)十分劇烈,極易產(chǎn)生爆炸,在試驗(yàn)中應(yīng)注意鈉的量和酸的濃度.
      
    與鹽反應(yīng)
     ?。?)與鹽的水溶液反應(yīng)
      將鈉投入鹽的水溶液中,鈉先會(huì)和溶液中的水反應(yīng),生成的氫氧化鈉如果能與鹽反應(yīng)則繼續(xù)反應(yīng).
      如將鈉投入硫酸銅溶液中:
      2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
      2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu(OH)2↓
     ?。?)高溫下的置換反應(yīng)反應(yīng)
      這類反應(yīng)多數(shù)為置換反應(yīng),常見于金屬冶煉工業(yè)中,如
      4Na+TiCl4==熔融==4NaCl+Ti(條件為高溫且需要?dú)鍤庾霰Wo(hù)氣)
      Na+KCl=高溫=K(g)+NaCl
      ★鈉與熔融鹽反應(yīng)不能證明金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱
      
    與有機(jī)物反應(yīng)
      鈉還能與某些有機(jī)物反應(yīng),如鈉與乙醇反應(yīng):
      2Na + 2C2H5OH = 2C2H5ONa + H2↑(生成物為氫氣和乙醇鈉)
      
    有關(guān)化學(xué)方程式
      (1)與非金屬單質(zhì): 2Na+H2=高溫=2NaH
      4Na+O2=2Na2O (白色固體)
      2Na+O2=點(diǎn)燃=Na2O2 (淡黃色粉末)
      Na+O2=點(diǎn)燃=NaO2(超氧化鈉)
      (2)與金屬單質(zhì)反應(yīng)
      4Na+9Pb=加熱=Na4Pb9
      Na+Tl=加熱=NaTl
      (3)與水:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
      (4)與酸: 2Na+2HCl=2NaCl+H2↑
      (5)與堿; 不反應(yīng)(與堿溶液反應(yīng))
      (6)與鹽; ①4Na+TiCl4=高溫=4NaCl+Ti
      6Na+2NaNO2=高溫=N2↑+4Na2O
      Na+KCl=高溫=K(g)+NaCl
      2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu(OH)2↓
      (7)與氧化物: 4Na+CO2=點(diǎn)燃=2Na2O+C
    鈉物理性質(zhì)
      鈉單質(zhì)很軟,可以用小刀切割.切開外皮后,可以看到鈉具有銀白色的金屬光澤,很快就會(huì)被氧化失去光澤.鈉是熱和電的良導(dǎo)體,具有較好的導(dǎo)磁性,鉀鈉合金(液態(tài))是原子堆導(dǎo)熱劑.鈉的密度是0.97g/cm3,比水的密度小,比煤油密度大,鈉的熔點(diǎn)是97.81℃,沸點(diǎn)是882.9℃.鈉單質(zhì)還具有良好的延展性,硬度也低,能夠溶于汞和液態(tài)氨,溶于液氨形成藍(lán)色溶液.
      鈉-22可以自發(fā)進(jìn)行正β衰變,放出一個(gè)正電子.
    鋁主要化學(xué)性質(zhì)
      鋁是活潑金屬,在干燥空氣中鋁的表面立即形成厚約50埃的致密氧化膜,使鋁不會(huì)進(jìn)一步氧化并能耐水;但鋁的粉末與空氣混合則極易燃燒;熔融的鋁能與水猛烈反應(yīng);高溫下能將許多金屬氧化物還原為相應(yīng)的金屬;鋁是兩性的,即易溶于強(qiáng)堿,也能溶于稀酸.

      性質(zhì)  鋁為銀白色輕金屬.有延展性.商品常制成棒狀、片狀、箔狀、粉狀、帶狀和絲狀.在潮濕空氣中能形成一層防止金屬腐蝕的氧化膜.鋁粉和鋁箔在空氣中加熱能猛烈燃燒,并發(fā)出眩目的白色火焰.易溶于稀硫酸、硝酸、鹽酸、氫氧化鈉和氫氧化鉀溶液,不溶于水.相對(duì)密度2.70.熔點(diǎn)660℃.沸點(diǎn)2327℃.
      以其輕、良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能、高反射性和耐氧化而被廣泛使用.做日用皿器的鋁通常叫“鋼精”或“鋼種”.

    鐵的化學(xué)性質(zhì)之一
      相對(duì)原子質(zhì)量55.847.鐵有多種同素異形體,如α鐵、β鐵、γ鐵、б鐵等.鐵是比較活潑的金屬,在金屬活動(dòng)順序表里排在氫的前面.常溫時(shí),鐵在干燥的空氣里不易與氧、硫、氯等非金屬單質(zhì)起反應(yīng),在高溫時(shí),則劇烈反應(yīng).鐵在氧氣中燃燒,生成Fe3O4,熾熱的鐵和水蒸氣起反應(yīng)也生成Fe3O4.鐵易溶于稀的無機(jī)酸和濃鹽酸中,生成二價(jià)鐵鹽,并放出氫氣.在常溫下遇濃硫酸或 濃硝酸時(shí),表面生成一層氧化物保護(hù)膜,使鐵“鈍化”,故可用鐵制品盛裝濃硫酸或濃硝酸.鐵是一變價(jià)元素,常見價(jià)態(tài)為+2和+3.鐵與硫、硫酸銅溶液、鹽酸、稀硫酸等反應(yīng)時(shí)失去兩個(gè)電子,成為+2價(jià).與Cl2、Br2、硝酸及熱濃硫酸反應(yīng),則被氧化成Fe3+.鐵與氧氣或水蒸氣反應(yīng)生成的Fe3O4,可以看成是FeO·Fe2O3,其中有1/3的Fe為+2價(jià),另2/3為+3價(jià).鐵的+3價(jià)化合物較為穩(wěn)定.
    鐵的化學(xué)性質(zhì)之二
      鐵的電子構(gòu)型為(Ar)3d64s2,氧化態(tài)有0、+2、+3、+4、+5、+6.鐵的化學(xué)性質(zhì)活潑,為強(qiáng)還原劑,在室溫條件下可緩慢地從水中置換出氫,在500℃以上反應(yīng)速率增高:
      3Fe+4H2O(g)===Fe3O4+4H2↑
      此反應(yīng)可在兩種情況下進(jìn)行. 
      1.Fe和高溫水蒸氣反應(yīng),此時(shí),生成氫氣一般不帶氣體符號(hào).
      2.將灼熱的鐵迅速扔進(jìn)冷水.這就是淬火.這時(shí)要加氣體符號(hào).
      鐵在干燥空氣中很難與氧發(fā)生作用,但在潮濕空氣中很易腐蝕,若含有酸性氣或鹵素蒸氣時(shí),腐蝕更快.鐵可從溶液中還原金、鉑、銀、汞、鉍、錫、鎳或銅等離子,如:
      CuSO4+Fe===FeSO4+Cu
      鐵溶于非氧化性的酸如鹽酸和稀硫酸中,形成二價(jià)鐵離子并放出氫氣;在冷的稀硝酸中則形成三價(jià)鐵離子和硝酸銨:
      Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑
     ?。? Fe+6H2SO4(濃)===Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O)
      4Fe+10HNO3===4Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O
      鐵溶于熱的或較濃的硝酸中,生成硝酸鐵并釋放出氮的氧化物.在濃硝酸或冷的濃硫酸中,鐵的表面形成一層氧化薄膜而被鈍化.鐵與氯在加熱時(shí)反應(yīng)劇烈(2Fe+3Cl2===2FeCl3).鐵也能與硫、磷、硅、碳直接化合.鐵與氮不能直接化合,但與氨作用,形成氮化鐵Fe2N.
      鐵的最重要的氧化態(tài)是+2和+3.二價(jià)鐵離子呈淡綠色,在堿性溶液中易被氧化成三價(jià)鐵離子.三價(jià)鐵離子的顏色隨水解程度的增大而由黃色經(jīng)橙色變到棕色.純凈的三價(jià)鐵離子為淡紫色.二價(jià)和三價(jià)鐵均易與無機(jī)或有機(jī)配位體形成穩(wěn)定的配位化合物,如 Phen為菲羅林,配位數(shù)通常為6.零價(jià)鐵還可與一氧化碳形成各種羰基鐵,如Fe(CO)5、Fe2(CO)9、Fe3(CO)12.羰基鐵有揮發(fā)性,蒸氣劇毒.鐵也有+4、+5、+6價(jià)態(tài)的化合物,但在水溶液中只有+6價(jià)的.
      化合物 主要有兩大類:亞鐵Fe(Ⅱ)和正鐵Fe(Ⅲ)化合物,亞鐵化合物有氧化亞鐵(FeO)、氯化亞鐵(FeCl2)、硫酸亞鐵(FeSO4)、氫氧化亞鐵{Fe(OH)2}等;正鐵化合物有三氧化二鐵(Fe2O3)、三氯化鐵(FeCl3)、硫酸鐵{Fe2(SO4)3}、氫氧化鐵{Fe(OH)3}等.
      如在亞鐵氰化鉀K4&#91;Fe(CN)6&#93;·3H2O(俗名:黃血鹽)和鐵氰化鉀K3&#91;Fe(CN)6&#93;(俗名:赤血鹽)中.鐵與環(huán)戊二烯的化合物二茂鐵,是一種具有夾心結(jié)構(gòu)的金屬有機(jī)化合物


    鐵的物理性質(zhì)
    鐵的相對(duì)原子質(zhì)量 56,鐵的密度為7.9克/立方厘米.
      鐵活潑,為強(qiáng)還原劑,化合價(jià)有0、+2、+3、+6,最常見的價(jià)態(tài)是+2和+3.在室溫下,鐵幾乎不能從水中置換出氫氣,在500℃以上反應(yīng)速度增大.
      鐵在干燥空氣中很難跟氧氣反應(yīng),但在潮濕空氣中很容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕,若在酸性氣體或鹵素蒸氣氛圍中腐蝕更快.鐵可以從溶液中還原金、鉑、銀、汞、銅或錫等離子.
      鐵的比熱容0.46×10^3J/(kg·℃),每千克鐵溫度升高一攝氏度吸收熱量0.46×10^3J . 熔點(diǎn): 1535°C, 沸點(diǎn): 2750°C..色澤 :純鐵具有銀白色金屬光澤, 狀態(tài): 固體 ,硬度: 質(zhì)軟 ,密度 :7.8g/cm3 ,延展性良好,傳導(dǎo)性(導(dǎo)電、導(dǎo)熱)好 .純鐵的熔點(diǎn)應(yīng)該是1534℃,不過如果是鐵與其他金屬的合金或者是摻有雜質(zhì)的鐵,熔點(diǎn)會(huì)改變的,具體得看雜質(zhì)或者合金的性質(zhì)了.
    化學(xué)性質(zhì)
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