找出钠、镁、铝、铁的特性。当然,越完整越好。
镁
一种化学元素。化学符号Mg,原子序数12,原子量24.305,属于周期表中的IIA族,是碱土金属的一员。1808英国H. David将汞和氧化镁的混合物电解生成镁汞齐,将汞蒸发得到金属镁,以氧化镁矿的产地希腊的氧化镁城命名。1828英国A.-A.-B .比西用金属钾还原熔融的无水氯化镁以获得块状金属镁。1833年,英国的m .法拉第将氯化镁电解熔化得到金属镁。1852 R.W. Benson使用空心碳阴极来收集电极中的镁,以防止其接触空气时燃烧。地壳中镁的含量为2.5%,居第八位。重要矿物有白云石(MgCO3 CaCO3)、菱镁矿(MgO3)、光卤石(KCl MGC L2·6H2O)、橄榄石(Mg2SiO4)和蛇纹石{Mg6 [Si4o10] (OH) 8}。从海水中提取氯化钠后,可以从剩余的卤水中提取镁。
镁在二氧化碳中的燃烧
镁是银白色金属,熔点648.8℃,沸点1107℃,相对密度1.74。它非常轻,具有良好的延展性和切割、铸造和锻造性能,可以加工成板、带、棒、管等。镁具有活跃的化学性质。当它放在空气中时,表面会形成一层氧化膜,在常温下对镁有保护作用,但加热到镁的熔点以上,保护膜就会被破坏。300℃时,镁在氮气中燃烧生成氮化镁。镁与冷水反应缓慢,反应后在表面形成一层不溶于水的氢氧化物,阻止金属与水进一步反应,金属镁会与沸水或蒸汽反应产生氢气。镁与氧有很强的亲和力,能从许多含氧化合物(如一氧化碳、一氧化氮)中夺取氧,生成氧化镁。镁不溶于碱,但溶于除氢氟酸和铬酸以外的无机酸。镁的最外层电子层有两个价电子,氧化态为+2,有明显的形成配位化合物的倾向。
金属镁的生产方法如下:(1)电解氯化镁、氯化钙和氯化钠混合物的熔体,得到金属镁。②硅热还原法。将氧化镁、氧化钙和硅铁粉混合,压成块,放入还原炉中,加热至2200℃,硅将氧化镁还原成金属镁。粗镁一般用熔剂或六氟化硫精炼,纯度达到99.85%,真空蒸馏可提纯到99.99%。由于纯镁的机械强度低,所以主要使用铝镁合金。它重量轻,有一定的强度,是重要的结构材料,用于飞机机身、机翼、发动机零件、轮架、汽车和火车。镁用作球墨铸铁的球化剂,炼钢的脱硫剂,金属热还原法(制备钛等难熔金属)的还原剂。镁棒和镁粉用于制作手电筒、照明弹和烟花。
钠
钠
一种化学元素。化学符号Na,原子序数11,原子量22768,属于周期表IA族,是碱金属的一员。钠的英文名来源于拉丁语soda,意思是天然碱。在古代,苏打(碳酸钠)用作洗涤剂,盐(氯化钠)用作调味品,硝石(硝酸钠)用作肥料。然而,钠化合物特别稳定。虽然化学家使用大量还原剂(如碳),但很难还原金属钠。直到1807年,英国的H. David才通过电解氢氧化钠熔体制得金属钠。地壳中钠的含量为2.83%,排名第六。最重要的资源是海洋、盐湖、盐井中的氯化钠,含量极其丰富。矿物质有岩盐(氯化钠)、天然碱(碳酸钠)、硼砂(硼酸钠)、硝石(硝酸钠)、芒硝(硫酸钠)。
钠是一种银白色的金属,非常软,可以用刀切开。熔点为97.865438±0℃,沸点为882.9℃,密度为0.97g/cm3 (20℃)。钠的化学性质非常活泼。与空气接触,在表面形成碳酸盐和氧化物,失去光泽,所以钠要保存在煤油中。钠在有限的氧气中加热生成氧化钠;在过量氧气中加热生成过氧化钠;金属钠溶于液氨中与氧气反应生成过氧化钠,钠与臭氧反应生成臭氧酸钠。钠与水、冰或雪快速反应生成氢氧化钠和氢气,反应过程中释放的热量足以熔化钠金属并着火。钠与氢在200 ~ 350℃反应生成氢化钠。在常温下,钠不与氮、溴、碘反应,与氯反应缓慢,与氟反应剧烈。钠与氨反应生成氨基钠,并释放出氢气。钠和汞形成钠汞齐,钠汞齐是一种还原剂。钠的氧化态只有+1,形成+1价化合物。金属钠属于危险品,在储存和使用时要注意安全。钠引起的火灾不能用水或泡沫灭火剂扑灭,要用碳酸钠干粉。钠离子能使火焰变黄,这可以通过火焰反应和火焰光度计检测出来。
金属钠
金属钠是通过电解生产的。早期使用的卡斯特纳法在电解氢氧化钠熔体的同时产生水,氢氧化钠熔体与产物金属钠反应生成氢氧化钠,降低了电解效率,逐渐被淘汰。目前的东四工艺使用比氢氧化钠便宜的氯化钠作为原料,但是氯化钠的熔点太高(801℃)。在这个温度下,产生的氯气会对电极和电解槽产生太强烈的腐蚀,所以电解氯化钠和氯化钙的混合物(熔化温度600℃左右),石墨做阳极,铁做阴极,阳极产生氯气,阴极产生金属钠。如果通过真空蒸馏提纯,可以得到纯度为99.95%的金属钠。
金属钠广泛用于生产四乙基铅,四乙基铅是一种用于内燃机汽油的抗爆剂。它可以通过铅钠合金与氯乙烷的反应来制备。其他的用于生产钠丁二烯橡胶。钠在冶金工业中常用作还原剂,将某些难熔金属的卤化物还原成金属(如钛、锆、铪、钽等。).金属钠和钠钾合金可用作反应堆热载体。钠灯光电转换率高,光通量大,广泛应用于道路照明。
熨斗
熨斗
一种化学元素。化学符号Fe,原子序数26,原子量55.847,属于周期表中的第八族。铁是人类最早使用的金属之一,至少有5000年的历史。中国、埃及和印度是最早掌握炼铁技术的国家。早期的炼铁方法是块状炼铁,后来改为竖炉炼铁。18世纪初,英国人a .达比用焦炭作为高炉炼铁的燃料,在炼铁史上占有重要地位。1856年,英国人H. Bessemer发明了转炉炼钢法,使钢铁工业迅速发展。地壳中铁的含量为5.6%,居第四位。铁可以以游离状态存在于铁陨石中,其他以氧化物、硫化物和碳酸盐的形式存在。铁矿物有300多种,主要有赤铁矿(Fe2O3)、褐铁矿(nFe2O3 mH2O)、磁铁矿(Fe3O4)、黄铁矿(FeS2)、菱铁矿(FeCO3)和针铁矿(Fe2O3)。
铁是一种有银色光泽的金属,但常见的金属铁往往是银灰色的,熔点为1535℃,沸点为2750℃,相对密度为7.86。纯铁延展性好,可以锻造和拉长。铁的磁性极强,磁化和退磁都很快。金属铁可分为生铁和熟铁,含碳、硅、磷、硫、锰等杂质较多的铁称为生铁,由高炉生产,性脆,主要用于铸造和炼钢。碳含量在0.1%以下的铁称为熟铁,可由生铁在反射炉中高温混合锻造而成。熟铁柔软、坚韧且有延展性。致密的金属铁在干燥的空气中不与氧气反应,但在潮湿的空气中,铁会被氧化,在空气中二氧化碳的作用下,在表面形成碱式碳酸铁,没有保护作用,铁会被进一步氧化腐蚀。这个过程叫做生锈。铁与氧在500℃反应生成四氧化三铁,在更高的温度下生成四氧化三铁。当加热时,铁直接与氯、硫和磷结合,但不与氮反应。铁与碳反应生成Fe3C。铁与蒸汽在570℃反应生成四氧化三铁和氢气。铁易与稀盐酸、稀硫酸反应生成亚铁离子,释放出氢气。铁与稀硝酸反应,在浓硝酸和冷浓硫酸中被钝化。铁的氧化态是+2、+3、+4、+5和+6。铁化合物主要包括亚铁和三价铁化合物。亚铁离子是可还原的,在碱性溶液中容易被氧化成三价铁离子。铁易形成配位化合物,如亚铁氰化钾K4 [Fe (CN) 6] 3H2O,俗称黄血盐;铁氰化钾K3[Fe(CN)6],俗称红血盐。铁也能与一氧化碳形成配位化合物,称为羰基铁,如Fe(CO)5、Fe2(CO)9、Fe3(CO)12。铁与环戊二烯形成的化合物称为二茂铁,是一种具有三明治结构的金属有机化合物。
铁在氧气中的燃烧
生铁可以通过在高炉中熔炼铁矿石、焦炭和石灰石来获得。因为铁与其他元素(如碳、硫、磷、硅等)牢固结合。),高炉很难炼成纯铁。纯铁的冶炼方法有:①将铁粉和一氧化碳加压加热至180 ~ 200℃,得到Fe(CO)5,在250℃分解为纯铁和一氧化碳。(2)在1000℃用氢气还原纯氧化铁。③电解亚铁盐溶液。铁是现代工业中最重要、应用最广泛的金属材料,生铁和钢材的产量是一个国家工业发展的重要标志。铁合金种类繁多,有锰铁、镜铁、硅铁、铬铁、稀土铁合金等,具有高强度、高硬度、易铸造、易塑性加工等特点。它们还具有良好的磁性。铁钴软磁合金用于航空发电机和电动机以及大功率脉冲变压器的铁芯,铁硅铝软磁合金用于生产磁头、磁粉和磁芯。
铝
铝
一种化学元素。化学符号al,原子序数13,原子量26.9438+0539,属于周期系ⅲA族。1825年,丹麦的H.C. Oster用无水三氯化铝和钾汞齐反应得到铝汞齐,蒸发汞第一次得到金属铝;在1827中,德国人F. Willer使用金属钾作为还原剂从三氯化铝中还原金属铝。此后,由于生产成本高,金属铝的价格一直很贵。1886年,美国的C.M. Hall和法国的P.L.T Elu自主发明了氧化铝和冰晶石的电解熔盐方法,大大降低了铝的价格,使之成为一种实用的金属。
地壳中铝的含量为8%,仅次于氧和硅。铝因其化学性质活泼,在自然界中并不以金属存在,而是以硅酸铝的形式广泛分布于岩石、土壤、动植物中。这些矿物是铝矾土、刚玉、明矾和冰晶石。现代金属铝是通过电解制备的。将提纯的氧化铝溶解在冰晶石中,以钢制电解槽的石墨内衬为阴极,石墨棒为阳极。在1000℃时,阳极获得液态金属铝,纯度可达99.8%。
铝是一种银白色的轻金属,熔点660.37℃,沸点2467℃,相对密度2.702。纯铝柔软,具有良好的延展性、导电性和导热性。铝是一种活性金属。在常温和干燥的空气中,在铝的表面形成一层厚约50埃的致密氧化膜,使铝不会被进一步氧化,并能耐水腐蚀。在冷的浓硫酸或浓硝酸中,铝的表面被氧化形成钝化的氧化膜。铝可以与卤素、硫、氮、磷和碳反应,与硅、铜、铁、锌、锡、镁和锰形成合金。铝是两性的,能溶于酸形成铝盐;也可溶于碱中生成铝酸盐。
铝的电子构型为(Ne)3s23p1,在化合物中通常表示为+3价,如Al2O3、AlCl3、Al2(SO4)3;只有在高温下才能形成单价化合物,如AlCl。铝容易形成明矾,称为铝矾,如kal (SO4) 2.12h2o。
虽然铝的电导率只有铜的2/3,但其比重小于铜的1/3,同重量铝的电导率大于铜,因此铝被广泛用于制造电线、电缆、电气设备和电信设备。铝合金的比重比钢小得多,广泛用于制造飞机、汽车、火箭、航天飞行器的物体,也广泛用于制造门、窗、屋檐、百叶窗和装饰材料。铝在冶金工业中也是还原剂。铝粉与Fe2O3(或Fe3O4)粉按一定比例混合,用点火器点燃,反应产生高温,可达3000℃,使还原铁熔化焊接钢轨等。这种方法也用于熔炼镍、铬、锰和钒等难熔金属。铝还用于制造精密仪器的镜子,如反射望远镜,以及生产油漆和烟花。日常用品行业大量制造炊具和餐具。