钠、铝、铁的物理性质和化学性质

钠、铝、铁的物理性质和化学性质
钠、铝、铁的物理性质和化学性质

钠、铝、铁的物理性质和化学性质
钠化学性质　　钠原子的最外层只有1个电子,很容易失去,所以有强还原性.因此,钠的化学性质非常活泼,能够和大量无机物,绝大部分非金属单质反应和大部分有机物反应,在与其他物质发生氧化还原反应时,作还原剂,都是由0价升为+1价,通常以离子键和共价键形式结合.金属性强,其离子氧化性弱.钠盐均溶于水.（高氯酸盐不溶）
　　
与氧气的反应
　　在常温时：4Na+O2==2Na2O (氧化钠,由于衍射显得有点灰色)
　　在点燃时：2Na+O2=点燃=Na2O (淡黄色粉末) 并发生：Na+O2=点燃=NaO2(超氧化钠)
　　钠在空气中点燃时,迅速熔化为一个闪亮的小球,发出黄色火焰,生成过氧化钠（Na2O2）和少量超氧化钠（NaO2）淡黄色的烟.过氧化钠比氧化钠稳定,氧化钠可以和氧气加热时化合成为过氧化钠,化学方程式为：2Na2O+O2=△=2Na2O2
　　
与非金属的反应
　　2.钠能跟卤素、硫、磷、氢等非金属直接发生反应,生成相应的化合物（以下反应常温下均反应）,如
　　2Na+Cl2==2NaCl （放出大量热,生成大量白烟）
　　2Na+S==Na2S(硫化钠)（钠与硫研磨会发生爆炸）
　　2Na+Br2==2NaBr(溴化钠）（溴化钠可以用作镇静剂）
　　
与水的反应
　　在烧杯中加一些水,滴入几滴酚酞溶液,然后把一小块钠放入水中.为了安全应在烧杯上加盖玻璃片.
　　观察到的现象及由现象得出的结论有：
　　1、钠浮在水面上（钠的密度比水小）　
　　2．钠熔成一个闪亮的小球（钠与水反应放出热量,钠的熔点低）
　　3．钠在水面上四处游动（有气体生成）
　　4．发出嘶嘶的响声（生成了气体,反应剧烈）
　　5．事先滴有酚酞试液的水变红（有碱生成）
　　反应方程式
　　2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
　　钠由于能跟水剧烈反应,能引起氢气燃烧甚至爆炸,所以钠失火决不能用水或泡沫灭火器扑救,必须用干燥沙土来灭火.钠具有很强的还原性,可以从一些熔融的金属卤化物中把金属置换出来.由于钠极易与水反应,所以不能用钠把居于金属活动性顺序钠之后的金属从其盐的水溶液中置换出来,而是先和水反应生成氢氧化钠,再由氢氧化钠与盐反应.但在高温下,利用反应平衡原理,可以用金属钠来制钾、铷、铯
　　
与酸溶液反应
　　钠与水反应本质是和水中氢离子的反应,所以钠与盐酸反应,不是先和水反应,
　　钠与酸溶液的反应涉及到钠的量,如果钠少量,只能与酸反应,如钠与盐酸的反应：
　　2Na+2HCl=2NaCl+H2↑
　　如果钠过量,则优先与酸反应,然后再与酸溶液中的水反应.
　　注意：钠和酸反应十分剧烈,极易产生爆炸,在试验中应注意钠的量和酸的浓度.
　　
与盐反应
　　（1）与盐的水溶液反应
　　将钠投入盐的水溶液中,钠先会和溶液中的水反应,生成的氢氧化钠如果能与盐反应则继续反应.
　　如将钠投入硫酸铜溶液中：
　　2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
　　2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu(OH)2↓
　　（2）高温下的置换反应反应
　　这类反应多数为置换反应,常见于金属冶炼工业中,如
　　4Na+TiCl4==熔融==4NaCl+Ti（条件为高温且需要氩气做保护气）
　　Na+KCl=高温=K(g)+NaCl
　　★钠与熔融盐反应不能证明金属活动性的强弱
　　
与有机物反应
　　钠还能与某些有机物反应,如钠与乙醇反应：
　　2Na + 2C2H5OH = 2C2H5ONa + H2↑（生成物为氢气和乙醇钠）
　　
有关化学方程式
　　(1)与非金属单质: 2Na+H2=高温=2NaH
　　4Na+O2=2Na2O (白色固体)
　　2Na+O2=点燃=Na2O2 (淡黄色粉末)
　　Na+O2=点燃=NaO2(超氧化钠)
　　(2)与金属单质反应
　　4Na+9Pb=加热=Na4Pb9
　　Na+Tl=加热=NaTl
　　(3)与水:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
　　(4)与酸： 2Na+2HCl=2NaCl+H2↑
　　(5)与碱; 不反应(与碱溶液反应)
　　(6)与盐; ①4Na+TiCl4=高温=4NaCl+Ti
　　6Na+2NaNO2=高温=N2↑+4Na2O
　　Na+KCl=高温=K(g)+NaCl
　　2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu(OH)2↓
　　(7)与氧化物： 4Na+CO2=点燃=2Na2O+C
钠物理性质
　　钠单质很软,可以用小刀切割.切开外皮后,可以看到钠具有银白色的金属光泽,很快就会被氧化失去光泽.钠是热和电的良导体,具有较好的导磁性,钾钠合金（液态）是原子堆导热剂.钠的密度是0.97g/cm3,比水的密度小,比煤油密度大,钠的熔点是97.81℃,沸点是882.9℃.钠单质还具有良好的延展性,硬度也低,能够溶于汞和液态氨,溶于液氨形成蓝色溶液.
　　钠－22可以自发进行正β衰变,放出一个正电子.
铝主要化学性质
　　铝是活泼金属,在干燥空气中铝的表面立即形成厚约50埃的致密氧化膜,使铝不会进一步氧化并能耐水；但铝的粉末与空气混合则极易燃烧；熔融的铝能与水猛烈反应；高温下能将许多金属氧化物还原为相应的金属；铝是两性的,即易溶于强碱,也能溶于稀酸.

　　性质　　铝为银白色轻金属.有延展性.商品常制成棒状、片状、箔状、粉状、带状和丝状.在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜.铝粉和铝箔在空气中加热能猛烈燃烧,并发出眩目的白色火焰.易溶于稀硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液,不溶于水.相对密度2.70.熔点660℃.沸点2327℃.
　　以其轻、良好的导电和导热性能、高反射性和耐氧化而被广泛使用.做日用皿器的铝通常叫“钢精”或“钢种”.

铁的化学性质之一
　　相对原子质量55.847.铁有多种同素异形体,如α铁、β铁、γ铁、б铁等.铁是比较活泼的金属,在金属活动顺序表里排在氢的前面.常温时,铁在干燥的空气里不易与氧、硫、氯等非金属单质起反应,在高温时,则剧烈反应.铁在氧气中燃烧,生成Fe3O4,炽热的铁和水蒸气起反应也生成Fe3O4.铁易溶于稀的无机酸和浓盐酸中,生成二价铁盐,并放出氢气.在常温下遇浓硫酸或 浓硝酸时,表面生成一层氧化物保护膜,使铁“钝化”,故可用铁制品盛装浓硫酸或浓硝酸.铁是一变价元素,常见价态为+2和+3.铁与硫、硫酸铜溶液、盐酸、稀硫酸等反应时失去两个电子,成为+2价.与Cl2、Br2、硝酸及热浓硫酸反应,则被氧化成Fe3+.铁与氧气或水蒸气反应生成的Fe3O4,可以看成是FeO·Fe2O3,其中有1/3的Fe为+2价,另2/3为+3价.铁的+3价化合物较为稳定.
铁的化学性质之二
　　铁的电子构型为（Ar)3d64s2,氧化态有0、+2、+3、+4、+5、+6.铁的化学性质活泼,为强还原剂,在室温条件下可缓慢地从水中置换出氢,在500℃以上反应速率增高：
　　3Fe+4H2O（g）===Fe3O4+4H2↑
　　此反应可在两种情况下进行.　
　　1.Fe和高温水蒸气反应,此时,生成氢气一般不带气体符号.
　　2.将灼热的铁迅速扔进冷水.这就是淬火.这时要加气体符号.
　　铁在干燥空气中很难与氧发生作用,但在潮湿空气中很易腐蚀,若含有酸性气或卤素蒸气时,腐蚀更快.铁可从溶液中还原金、铂、银、汞、铋、锡、镍或铜等离子,如：
　　CuSO4+Fe===FeSO4+Cu
　　铁溶于非氧化性的酸如盐酸和稀硫酸中,形成二价铁离子并放出氢气；在冷的稀硝酸中则形成三价铁离子和硝酸铵：
　　Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑
　　（2 Fe+6H2SO4（浓）===Fe2（SO4)3+3SO2↑+6H2O）
　　4Fe+10HNO3===4Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O
　　铁溶于热的或较浓的硝酸中,生成硝酸铁并释放出氮的氧化物.在浓硝酸或冷的浓硫酸中,铁的表面形成一层氧化薄膜而被钝化.铁与氯在加热时反应剧烈（2Fe+3Cl2===2FeCl3）.铁也能与硫、磷、硅、碳直接化合.铁与氮不能直接化合,但与氨作用,形成氮化铁Fe2N.
　　铁的最重要的氧化态是+2和+3.二价铁离子呈淡绿色,在碱性溶液中易被氧化成三价铁离子.三价铁离子的颜色随水解程度的增大而由黄色经橙色变到棕色.纯净的三价铁离子为淡紫色.二价和三价铁均易与无机或有机配位体形成稳定的配位化合物,如 Phen为菲罗林,配位数通常为6.零价铁还可与一氧化碳形成各种羰基铁,如Fe(CO)5、Fe2(CO)9、Fe3(CO)12.羰基铁有挥发性,蒸气剧毒.铁也有+4、+5、+6价态的化合物,但在水溶液中只有+6价的.
　　化合物 主要有两大类：亚铁Fe（Ⅱ）和正铁Fe（Ⅲ）化合物,亚铁化合物有氧化亚铁(FeO）、氯化亚铁（FeCl2）、硫酸亚铁（FeSO4）、氢氧化亚铁{Fe(OH)2}等；正铁化合物有三氧化二铁(Fe2O3）、三氯化铁（FeCl3）、硫酸铁{Fe2(SO4)3}、氢氧化铁{Fe(OH)3}等.
　　如在亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6&#93；·3H2O（俗名：黄血盐）和铁氰化钾K3[Fe(CN)6&#93；（俗名：赤血盐）中.铁与环戊二烯的化合物二茂铁,是一种具有夹心结构的金属有机化合物


铁的物理性质
铁的相对原子质量 56,铁的密度为7.9克/立方厘米.
　　铁活泼,为强还原剂,化合价有0、+2、+3、+6,最常见的价态是+2和+3.在室温下,铁几乎不能从水中置换出氢气,在500℃以上反应速度增大.
　　铁在干燥空气中很难跟氧气反应,但在潮湿空气中很容易发生电化学腐蚀,若在酸性气体或卤素蒸气氛围中腐蚀更快.铁可以从溶液中还原金、铂、银、汞、铜或锡等离子.
　　铁的比热容0.46×10^3J/(kg·℃）,每千克铁温度升高一摄氏度吸收热量0.46×10^3J .　熔点： 1535°C,　沸点： 2750°C..色泽 ：纯铁具有银白色金属光泽, 状态： 固体 ,硬度： 质软 ,密度 ：7.8g/cm3 ,延展性良好,传导性（导电、导热）好 .纯铁的熔点应该是1534℃,不过如果是铁与其他金属的合金或者是掺有杂质的铁,熔点会改变的,具体得看杂质或者合金的性质了.
化学性质