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高中化学知识点总结：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予结构特征

（ 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、 A1）

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）易导电一导热：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 H2O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↑ 2Ag 2O=4Ag+O2↑

（ 2）热还原法（常用还原剂 CO、H2、 C活泼金属等）

Fe 2O3+3CO=2Fe+3COCr 2O3+2Al=2Cr+A1 2O3

（ 3）电解法（适用于非常活泼的金属）

2A12O3=4Al+3O2↑ 2NaCl=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

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2Na + Cl 2 2NaCl

2Na + O 2 Na2O2（黄色火焰）

4Na+O2=2Na2O（空气中，钠的切面变暗）

② 与水反应

2Na+2HO=2NaOH+H↑

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 +H2↑ 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 H2 放出。 2Na+2HO=2NaOH+H↑

b．投入饱和 NaCl 溶液中，有 H2 放出，还有 NaCl 晶体析出（温度不变 ) ）。

c．投入 NH4Cl 溶液中，有 H2 和 NH3 逸出。

2Na+2NHCl=2NaCl+2NH3↑+H2↑

d．投入 CuSO4溶液中，有气体放出和蓝色沉淀生成。

2Na+HO+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑

（ 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 O2、 H2O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=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、铝、铁及其化合物

1．镁、 铝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 原子结构铝

(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、铝的物理性质

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、铝的化学性质比较：

Mg

Al

暴露在空气中（与 O2
常温下被 O2 氧化，形成致密氧化膜、因而
很快与 O2 反应，形成致密氧化膜，抗腐蚀

反应）
具有一定抗腐蚀性

镁强

燃烧
空气中点燃，发出耀眼的白光
在纯氧中或高温下可燃烧

2Mg + O
2
2MgO
4Al + 3O
2
2Al O

2
3

与某些氧化物反应
2Mg +CO2

2MgO + C
4Al+3MnO2

2Al 2O3+3Mn

2Al+Fe 2O3

Al 2O3+2Fe

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与 HO反应
Mg+2HOMg(OH) ↓+H ↑
与沸水只有微弱反应

2

2

2

与非金属反应
3Mg + N 2
Mg3N2

2Al+ 3Cl 2
2AlCl 3

与非氧化性酸反应
Mg + 2HCl = MgCl
2
+ H
2
↑
2Al + 6HCl = 2AlCl
3
+3H ↑

2

与氧化性酸反应

能反应，无 H 2 生成

4 ．氧化铝和氢氧化铝
A1 O 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 O。

2
3

2

+
3+

–

–
+H2O

Al 2O3+6H =2A1 +3H2O
A1 2O3 +2OH=2A1O

+
3+

Al(OH)
–
–
+2H2O

Al(OH) 3 +3H=A1 +3H2O
3+OH =A1O2

5．生成 Al(OH) 3 沉淀量的图像分析

（1）向 AlCl 3
溶液中滴加 NaOH溶液直至过量。图
1 所示。

（2）向 AlCl 3 溶液中滴加氨水至过量。图
2 所示。

（3）向 NaOH溶液中滴加 AlCl
3 溶液直至过量。图
3 所示。

（4）向 NaAlO 溶液中滴加盐酸直至过量。图

4 所示。

2

（ 5）向盐酸中滴入 NaAlO2 溶液直至过量。图 5 所示。

（ 6）向 NaAlO2 溶液中通人 CO2 直至过量。图 6 所示。

6．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

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往带有颜色。

（ 2）铁的性质

① 与非金属反应

2Fe+3Cl 2=2FeCl 3（棕黄色的烟）

3Fe+2O=Fe3O4

Fe+S=FeS

Fe+I =FeI
2

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

2+2

+

a．非氧化性酸． Fe+2H =Fe +H↑

b．氧化性酸：常温下遇浓
H2SO4、浓 HNO3会发生钝化，而加热时会剧烈反应。

③ 与水反应： 3Fe+4H2O(气)=Fe 3O4+4H2

④ 与某些盐熔液反应： Fe+Cu2+=Fe2++Cu， Fe+2Fe3+=3Fe2+

（ 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，重要有：赤

铁矿（ Fe2O3）、磁铁矿（ Fe3O4
），褐铁矿（ 2Fe2O3·3H2O）和菱铁矿（ FeCO）。

3

（ 4）铁的氧化物和氢氧化物

① 铁的氧化物

FeO

Fe2O3
Fe3 O4

俗称
——

铁红
磁性氧化铁

色、态
黑色粉末

红棕色粉末
黑色晶体

化合价
+2

+3

+2、 +3

水溶性

均难溶于水

稳定性
不稳定

稳定
稳定

6FeO+O=2Fe O

2
3
4

+
2+

2 3
+
3 4
+

与酸反应

Fe O+6H =
Fe O+8H =

FeO+2H=Fe +HO
2Fe3++3H2O
Fe2++2Fe3+ + 4H2O

2

与 CO的反应

Fex Oy +yCO=xFe+yCO2

高温熔融，过量的铁与氧气反应
Fe(OH) 3 的分解
铁在氧气中燃烧

制取
2Fe(OH)
3

2Fe+O
2FeO
3Fe+2O
Fe3O4

Fe2O3+3H2O

② 铁的氢氧化物

Fe(OH) 2 Fe(OH)3

物性 白色，难溶于水的固体 红褐色，难溶于水的固体

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（ 1）与非氧化性强酸反应

Fe(OH)2+2H+=Fe2++2HO

（ 1）与酸反应

（ 2）与氧化性酸反应

3
+3+
2

化性
3Fe(OH)2 +10HNO3=3Fe(NO) 3
Fe(OH) +3H=Fe +3H O

（ 2）受热分解

+NO↑ +8H2O

2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O

（ 3）空气中放置被氧化

4Fe(OH)
2
+2HO+O=4Fe(OH)

2
3

①煮沸蒸馏水，赶走溶解的氧气②煮沸
NaOH溶液，赶走
将 NaOH溶液滴入 Fe (SO )
3

溶解的氧气③配制 FeSO 溶液，加少量的还原铁粉④用长

2
4

制备

4

溶液中

滴管将 NaOH溶液送入 FeSO溶液液面以下

3+
-

4

Fe +3OH=Fe(OH)3↓

2+

-

Fe +2OH=Fe(OH) 2↓

（ 5） Fe2+和 Fe3+的性质

①Fe2+具有氧化性，主要表现还原性

2+
+
3+
2+

4Fe +O +4H =4Fe +2H O（ Fe 被氧化）

2
2

3+

2–
、I
–

2–
等能发生氧化还原反应
3+
2–
2+

②Fe 具有较强的氧化性，
与 S

、SO3
2Fe +S
=2Fe +S↓

2Fe3+ +2I – =2Fe2++I 2

③Fe
3+
是典型的弱碱阳离子，与

–
–

HCO3
、 AlO2 。 等 在 溶 液 中 发 生 双 水 解 反 应

2Fe+3CO2–+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑

④Fe3+遇苯酚溶液呈紫色；可用于检验

Fe3+

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
Fe2+ 被氧化，滴入少

量相应的酸溶液以防止
Fe2+水解。铁盐溶液
—— 加入少量相应的酸溶液以防止
Fe3+水解。

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