化学自习室移动版

单质分为金属单质与非金属单质。除个别特殊情况之外，单质一般参加的是氧化还原反应，对应的化学性质是还原性或氧化性。

在分析常见的金属与非金属的性质之前，还需要知道它们的金属性或非金属性的能力顺序。金属的金属性的依次排列顺序为Na、Mg、Al、Zn、Fe、Cu、Ag。非金属的非金属性的依次排列顺序为O₂、Cl₂、N₂、S、C、H₂(在常见反应中实际体现出来氧化能力经常是Cl₂＞O₂)。

1、单质能和哪些物质反应？

在关于化学的分类学中我们知道，化学物质一般细分为金属单质、非金属单质、氧化物、酸、碱、盐等。

在分析一个单质的化学性质时，我们一般从它的还原性或氧化性出发，与上面这些类别的物质之间进行反应，得到这个单质的化学性质。

以Mg为例(Mg是金属，在反应中体现为还原性)

(1)与非金属单质反应：

常见的非金属单质有O₂、Cl₂、N₂、S、C、H₂等。

①以氧化性为主的单质有O₂、Cl₂，都与Mg能反应。

2Mg＋O₂=点燃=2MgO

Mg＋Cl₂=点燃=MgCl₂

②氧化性和还原性都有一定的表现，且都不强的N₂、S，与非常活泼的Mg，也能发生反应。

3Mg＋N₂=点燃=Mg₃N₂

Mg＋S=加热=MgS

③以还原性为主的单质有C、H₂，在一般条件下与Mg不反应。

(2)与氧化物反应：它与有一定氧化能力的氧化物会发生反应。

2Mg＋CO₂=点燃=2MgO＋C

Mg＋2H₂O =Δ=2Mg(OH)₂＋H₂↑

可以预测的是，Mg与Na₂O₂、NO₂、N₂O₅、SO₃、Fe₂O₃、CuO等都能发生反应。

(3)与酸反应：

Mg＋2HCl=MgCl₂＋H₂↑

3Mg＋8HNO₃(稀)=3Mg(NO₃)₂＋2NO↑＋4H₂O

金属与酸会发生两类反应，一类是与氧化性不强的酸发生生成氢气的反应。另一类是与氧化性很强的酸发生生成氧化物的反应。

(4)与碱反应：大多数金属与碱不反应。

(5)与盐反应：与有较强氧化性的盐会发生反应。

Mg＋2AgNO₃=Mg(NO₃)₂＋2Ag

Mg＋2FeCl₃=MgCl₂＋2FeCl₂

2、金属单质的化学性质(金属在反应中体现为还原性，产物主要以金属阳离子的形式出现)

常见的金属单质除Mg外，有Na、Al、Zn、Fe、Cu、Ag等。它们的金属性依次减弱。(金属性的强弱会影响到反应的条件和可能性)

(1)与单质反应：金属与金属不反应，与一些非金属发生反应。

Cu＋Cl₂=点燃=CuCl₂

Zn＋O₂=点燃=2ZnO

Mg＋S=Δ=MgS

(2)与氧化物的反应：

Na、Mg及更活泼的金属都能与H₂O发生反应。

2Na＋2H₂O=2NaOH＋H₂↑

活泼的金属与不活泼的金属的氧化物多数能发生反应。

2Al＋Fe₂O₃=高温=Al₂O₃＋2Fe

(3)与酸的反应：酸分为两类，一类是以H^＋为氧化剂的盐酸、稀H₂SO₄、CH₃COOH、H₃PO₄等，与一些金属反应生成H₂。另一类是以酸根为氧化剂的浓H₂SO₄、浓HNO₃、稀HNO₃等，与一些金属反应生成氧化物。

在金属活动顺序表中排在氢前面的金属能发生第一类反应。

3Al＋3H₂SO₄(稀)=Al₂(SO₄)₃＋3H₂↑

Mg和Ag之间(包括Mg、Ag)能发生第二类反应。

Cu ＋2H₂SO₄(浓)=Δ=CuSO₄＋SO₂↑＋2H₂O

3Ag＋4HNO₃(稀)=3AgNO₃＋NO↑＋2H₂O

(4)与盐反应：活泼的金属与不活泼的金属的盐溶液中的阳离子发生置换反应。

Mg＋2AgNO₃=2Ag ＋Mg (NO₃)₂

也会与NH₄^＋发生反应。

Zn＋2NH₄Cl＋2H₂O=ZnCl₂＋2NH₃·H₂O＋H₂↑(与盐的水解显酸性有关)

也会与强氧化性离子如Fe^3＋发生反应。

Cu＋2FeCl₃=CuCl₂＋2FeCl₂

3、有些金属单质的反应特殊性

除了共同的规律之外，有些金属还有自己的特殊性，会发生一些特殊的反应。

(1)关于Na的特别活泼(比Na更活泼的金属也存在这种现象)

①与O₂在点燃的条件反应时，生成过氧化物：Na₂O₂。

2Na＋O₂=Δ=Na₂O₂

在此增加一个思考性的问题：与更活泼的物质发生氧化还原反应时，自己的化合价变化是更大还是更小？为什么？

②与各种酸的水溶液、盐的水溶液反应时，都首先和H₂O反应反应。

2Na＋2HNO₃(稀)=2NaNO₃＋H₂↑

2Na＋2H₂O＋CuSO₄=Na₂SO₄＋H₂↑＋Cu(OH)₂

这是因为Na遇到水溶液后，先和数量、浓度都很高的H₂O发生2Na＋2H₂O=2NaOH＋H₂↑的反应，然后NaOH又和溶液中的溶质发生反应。

(2)关于Al的两性：Al有一定的非金属性，能与碱发生特殊反应，生成Al的另一种特殊盐：偏铝酸盐(含AlO₂^－)。

2Al＋2NaOH＋2H₂O=2NaAlO₂＋3H₂↑

(3)关于Fe的产物的化合价定位：

Fe的化合物中主要存在＋2、＋3两种价态。Fe与强氧化剂反应时，生成Fe^3＋，与一般的氧化剂反应时，生成Fe^2＋。

①Fe与非金属反应：

Fe与氧化能力强的Cl₂反应，生成FeCl₃：2Fe＋3Cl₂=点燃=2FeCl₃

Fe与氧化能力不强的S反应，生成FeS：Fe＋S=Δ= FeS

Fe与O₂反应，生成Fe₃O₄。3Fe＋2O₂=点燃= Fe₃O₄

②Fe在高温下与水能反应，生成特殊稳定的Fe₃O₄。

3Fe＋4H₂O(g)=高温=Fe₃O₄＋4H₂

③Fe与氧化性不强的酸反应，生成Fe^2＋。

Fe＋2HCl=FeCl₂＋H₂↑

Fe与氧化性强的酸反应，首先生成Fe^3＋。

Fe＋4HNO₃(稀)=Fe(NO₃)₃＋NO↑＋2H₂O

但当Fe过量时，会继续发生Fe与Fe^3＋的反应。(并且HNO₃的产物也可能会有变化)

④Fe与盐发生置换反应时，生成Fe^2＋。

Fe＋CuSO₄=FeSO₄＋Cu

(4)钝化现象：

钝化现象的产生，首先与自然界中的Fe₃O₄、Al₂O₃等拥有特殊的致密晶体结构有关，这种结构阻止了氧化剂与内部金属的接触。

Fe、Al在常温下碰到浓H₂SO₄或浓HNO₃都会发生这种现象。在Fe的表面形成致密的Fe₃O₄氧化膜，在Al的表面形成致密的Al₂O₃氧化膜，形成钝化现象。

(5)金属与有机物中的醇、有机酸等能发生置换反应，生成H₂。

2Na＋2C₂H₅OH=2C₂H₅ONa＋H₂↑

也能还原一些有机物。

Mg＋2HCl＋CH₃CHO→C₂H₅OH＋MgCl₂

【练习】

1、写出下列金属的反应

(1)Al与S加热反应：                 。

(2)Zn与浓H₂SO₄反应：                。

(3)Ag与浓HNO₃反应：                 。

(4)Fe与稀HNO₃反应：                。

(5)Fe与Br₂反应：                。(Br₂的氧化性与Cl₂相似)

(6)Fe与AgNO₃反应：                。

(7)Fe与CH₃COOH反应：                。

2、试写出下列反应：

(1)Ca在O₂中燃烧：                 。(与Na相似)

(2)Na与N₂中燃烧：                 。(与Mg相似)

(3)Na在CO₂中燃烧：                。(与Mg相似)

(4)K与H₂O反应：                。

(5)K和稀HNO₃反应：                。

(6)Ca与CuSO₄溶液反应：                。

(7)Al与Ba(OH)₂溶液的反应：                。

3、锡(Sn)，在人类历史的金属使用史上，可以追溯到公元前3700年，在约公元前2000年，人类就已开始普遍使用锡。锡在地壳几乎都以锡石(二氧化锡)的形式存在，此外还有极少量的锡的硫化物矿。

锡石(矿石的上半部分)

锡在化合物中有＋2、＋4两种价态，在空气中锡的表面生成二氧化锡保护膜而稳定，加热下氧化反应加快；锡与卤素加热下反应生成四卤化锡；也能与硫加热反应生成金粉(二硫化锡)；和稀盐酸反应缓慢，和浓盐酸反应生成氯化亚锡；与稀硫酸不反应，与浓热硫酸反应生成硫酸锡(IV)；与浓热硝酸生成β－锡酸(H₂SnO₃)。锡能溶于强碱性溶液，生成带Sn(OH)₆^2－的盐；在氯化锌等显酸性的盐溶液中会被腐蚀。

写出下列反应

(1)用C与锡石在高温下冶炼锡：             。

(2)写出金粉Sns²与O₂的反应：             。

(3)写出Sn在空气中加热的反应：             。

(4)写出Sn与Cl₂加热的反应：             。

(5)写出Sn与S加热的反应：             。

(6)写出Sn与浓盐酸的反应：             。

(7)写出Sn与浓H₂SO₄加热的反应：             。

(8)写出Sn与浓HNO₃加热的反应：             。

(9)写出Sn与NaOH溶液的反应：             。

(10)写出Sn与ZnCl₂溶液的反应：             。

(11)金属锡在空气中不容易被氧化的原因是             。

【练习答案】

1、(1)2Al＋3S=加热=Al₂S₃。

(2)Zn ＋2H₂SO₄(浓)=ZnSO₄＋SO₂↑＋2H₂O

(3)Ag＋2HNO₃(浓)=AgNO₃＋NO₂↑＋H₂O

(4)Fe＋4HNO₃(稀)=Fe(NO₃)₃＋NO↑＋2H₂O

(5)2Fe＋3Br₂=点燃=2FeBr₃

(6)Fe＋2AgNO₃=Fe(NO₃)₂＋2Ag

(7)Fe＋2CH₃COOH=(CH₃COO)₂Fe＋H₂↑

2、(1)Ca＋O₂=点燃=CaO₂

(2)6Na＋N₂=点燃=2Na₃N

(3)4Na＋CO₂=点燃=2Na₂O＋C

(4)2K＋2H₂O=2KOH

(5)2K＋2HNO₃=2KNO₃＋H₂↑

(6)Ca＋CuSO₄＋2H₂O=Cu(OH)₂＋CaSO₄＋H₂↑

(7)2Al＋Ba(OH)₂＋2H₂O=Ba(AlO₂)₂＋3H₂↑

3、(1)2C＋SnO₂=高温=Sn＋2CO↑

(2)Sns²＋3O₂=加热=SnO₂＋2SO₂

(3)Sn＋O₂=加热= SnO₂

(4)Sn＋2Cl₂=加热= SnCl₄

(5)Sn＋2S=加热= SnS₂

(6)Sn＋2HCl(浓)= SnCl₂＋H₂↑

(7)Sn ＋4H₂SO₄(浓)=Δ=Sn(SO₄)₂＋2SO₂↑＋4H₂O

(8)Sn ＋4HNO₃(浓)=Δ= H₂SnO₃＋4NO₂↑＋H₂O

(9)Sn＋2NaOH＋4H₂O=Na₂[Sn(OH)₆]＋2H₂↑

(10)Sn＋ZnCl₂＋2H₂O=SnCl₂＋Zn(OH)₂＋H₂↑

(11)锡在空气中易形成致密的SnO₂氧化膜。