铝的主要性质：

• 物理性质：
  铝是银白色，具有金属光泽的固体，硬度较小，具有良好的导电性、导热性和延展性。
• 化学性质：
  活泼金属，具有较强的还原性；常温下铝在浓硫酸和浓硝酸中发生钝化；既可以与酸反应又可以与碱反应。
  (1)与氧气反应：（纯氧中发出耀眼的白光）
  (2)与Cl₂ 、S 、N₂反应：
  (Al₂S₃在溶液中完全双水解)
  
  (AlN与水反应生成Al(OH)₃和NH₃↑)
  (3)与水反应：
  (4)与酸反应：
  (5)与碱的反应：
  (6)铝热反应：2Al＋Fe₂O₃=(高温)=Al₂O₃＋2Fe
• 铝的用途
  纯铝制作导线，铝合金用于制造飞机、汽车、生活用品等。
  
  
  

铝的特殊性质：

铝既能与酸反应，也能与强碱反应。
铝与酸反应：铝与浓硫酸在常温下发生钝化，2Al＋6HCl==2AlCl₃+3H₂↑
铝与碱反应：2Al＋2NaOH＋2H₂O==2NaAlO₂＋3H₂↑

铝热反应：

铝热法是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法。此种反应被称为铝热反应。　
可简单认为是铝与某些金属氧化物（如Fe₂O₃、Fe₃O₄、Cr₂O₃、V₂O₅等）或非金属氧化物（如SiO₂等）在高热条件下发生的反应。　 　　
铝热反应常用于冶炼高熔点的金属，并且它是一个放热反应， 　　
其中镁条为引燃剂，氯酸钾为助燃剂。
其装置如下图所示：

铝热反应配平技巧：

取反应物和生成物中氧化物中两边氧的最小公倍数，即可快速配平，如8Al+3Fe₃O₄=4Al₂O₃+9Fe中，可取Fe₃O₄和Al₂O₃中氧的最小公倍数12，则Fe₃O₄前应为3Al₂O₃前应为4，然后便可得到Al为8，Fe为9。

镁铝的化学性质比较：

取反应物和生成物中氧化物中两边氧的最小公倍数，即可快速配平，如8Al+3Fe₃O₄=4Al₂O₃+9Fe中，可取Fe₃O₄和Al₂O₃中氧的最小公倍数12，则Fe₃O₄前应为3Al₂O₃前应为4，底下便可得到Al为8，Fe为9。

铝与酸、碱反应的计算技巧：

铝与酸、碱反应的实质都是，，所以根据得失电子守恒可知：，利用此关系可以方便地进行有关计算。

铝与酸或碱溶液反应生成H₂的量的计算：

 Al是我们中学阶段学习的唯一既与H^＋反应也与OH^－反应的金属，它与酸、碱反应既有相同点，也有不同点。

相同点：Al均被氧化成+3价，所以1molAl不论与H^＋还是与OH^－反应均生成3gH₂。
不同点：1molAl与H^＋反应消耗3molH^＋，而与OH^－反应只消耗1molOH^－，所以含有等物质的量的NaOH溶液和HCl溶液分别与足量的铝反应时生成的氢气的物质的量之比为3∶1。

“铝三角”关系：

Al³⁺＋3OH^-===Al(OH)₃↓
Al(OH)₃＋OH^-===AlO₂^-＋2H₂O
Al³⁺＋4OH^-===AlO₂^-＋2H₂O
AlO₂^-＋2H₂O＋CO₂===Al(OH)₃↓＋HCO₃^-
AlO₂^-+H⁺＋H₂O===Al(OH)₃↓
AlO₂^-+4H⁺===Al³⁺＋2H₂O

钝化：

铝、铁在常温下与浓硫酸发生钝化，钝化不是不反应，而是被氧化成一层致密的氧化物薄膜，恰恰说明金属的活泼性。

铁元素：

在元素周期表中的位置：铁的原子序数26，位于周期表中第四周期，第Ⅷ族。
(1)物理性质：银白色、有金属光泽，密度较大，熔点较高，硬度较小，具有导电、导热、延展性，可被磁铁吸引。
(2)化学性质：较活泼的金属，+2、+3价两种价态
①与强氧化剂反应(如：Cl₂ Br₂ 过量稀HNO₃)生成+3价铁的化合物。如：


注：铁常温下在浓硫酸和浓硝酸中钝化，但加热可以反应，且被氧化成Fe³⁺
②与弱氧化剂反应(如S I₂ H⁺ Cu²⁺)生成+2价铁的化合物，如：


③铁与氧气、水蒸气反应生成Fe₃O₄(FeO·Fe₂O₃)

铁的性质：

1. 物理性质：铁是黑色金属，具有铁磁性
2. 铁的化学性质：
    ①与强氧化剂反应(如：Cl_2、 Br₂ 、过量稀HNO₃)生成+3价铁的化合物。如：
   
   
   注：铁常温下在浓硫酸和浓硝酸中钝化，但加热可以反应，且被氧化成Fe³⁺
   ②与弱氧化剂反应(如S、 I₂ 、H⁺ 、Cu²⁺)生成+2价铁的化合物，如：
   
   
   ③铁与氧气、水蒸气反应生成Fe₃O₄(FeO·Fe₂O₃)
   
   
   

铁与稀硝酸的反应：

1. 铁少量时：
2. 铁过量时：3Fe+8HNO₃==3Fe(NO₃)₂+2NO+4H₂O

两式可通过2Fe³⁺+Fe==3Fe²⁺联系起来。

注意：

1. 铁元素性质活泼，自然界中的铁元素几乎都是以化合态存在，只有在陨石中存在游离态的铁元素。
2. 过量的铁与氯气反应，不会生成FeCl₂，因为铁还原三价铁必须在水溶液中进行。
3. 金属与强氧化性酸反应，不会生成H₂。

化学性质：

铁元素性质活泼，有较强的还原性。

铁三角关系：

铜元素：

在元素周期表中的位置：铜的原子序数29，位于周期表中第四周期，第IB族。
(1)物理性质：有金属光泽，紫红色固体，密度较大，导电导热性能很好，具有很好的延展性，铜属于重金属、有色金属、常见金属，不能被磁铁吸引。
(2)化学性质： 铜常见的化合价为+1价和+2价
①在加热条件下，铜可与多种非金属单质反应。一般来说，遇到氧化性较弱的非金属，铜显较低化合价；遇到氧化性较强的非金属，铜显较高化合价。例如：与强氧化剂反应（如Cl₂  Br₂等)生成+2价铜的化合物。如：
Cu+Cl₂CuCl₂          2Cu+O22CuO
②铜与酸反应：铜只能被氧化性酸中的中心元素氧化。例如：

③铜与盐溶液反应：
Cu+2AgClCuCl₂+2Ag

铜与铁的对比：

从金属活性顺序表：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au可知，金属铁的金属活性比铜强，所以单质Fe可以从Cu的溶液中还原出单质来，例如： Fe+CuCl₂FeCl₂+Cu
即Fe的还原性强于Cu

铜与浓硫酸和稀硫酸的反应：

Cu+2H₂SO₄(浓）CuSO₄+SO₂↑+2H₂O
2Cu+O₂+2H₂SO₄(稀）2CuSO₄+2H₂O
注意：从金属活性顺序表：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H）Cu Hg Ag Pt Au 可知，铜不能与稀硫酸发生反应，但是在有氧气和加热的条件下可以反应

铜与铜的化合物之间的转换图：

铜的制备和精炼:

(1)工业炼铜法：CuO+COCu+CO₂
(2)湿法炼铜：Fe+CuSO₄FeSO₄+Cu
(3)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜（粗铜）：
2CuFeS₂+4O₂Cu₂S+3SO₂+2FeO(炉渣）
2Cu₂S+3O₂2Cu₂O+2SO₂
2Cu₂O+Cu₂S6Cu+SO₂↑
备注：粗铜中铜的的含量为99.5%-99.7%，主要含有Ag、Zn、Au等杂质，粗铜通过电解精炼可得到纯度达99.95%-99.98%的铜，原理为用粗铜作阳极，失去电子变为Cu2+，用纯铜棒作阴极即可得精铜。

硅：

①元素符号：Si
②原子结构示意图：
③电子式：
④周期表中位置：第三周期ⅣA族
⑤含量与存在：在地壳中的含量为26．3％，仅次于氧，在自然界中只以化合态存在
⑥同素异形体：晶体硅和无定形硅

硅的物理性质和化学性质：

（1）物理性质：晶体硅是灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，它的结构类似金刚石，具有较高的沸点和熔点，硬度也很大，它的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。 （2）化学性质：化学性质不活泼
①常温下，除与氟气、氢氟酸及强碱溶液反应外，与其他物质不反应

(雕刻玻璃)

②在加热条件下，能与氧气、氯气等少数非金属单质化合


(4)制备：在电炉里用碳还原二氧化硅先制得粗硅：，将制得的粗硅，再与Cl₂反应后，蒸馏出SiCl₄，然后用H₂还原SiCl₄可得到纯硅。有关的反应为：。

碳族元素中碳和硅的一些特殊规律:

1.金刚石和晶体硅都是原子晶体，但金刚石不导电，晶体硅能导电．且金刚石的熔点(大于3550℃)比硅的熔点(1410℃)高；石墨是过渡型晶体或混合型晶体，也能导电。
2.碳和硅都能跟O2反应生成氧化物，碳的两种氧化物CO和CO2在常温下是气体，而硅的氧化物SiO2 在常温下是固体。
3.碳跟碱溶液不反应，而硅跟碱溶液能反应。
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑
4．碳在高温时能跟水蒸气反应，而硅不能。
C+H2O(g)CO+H2
5．碳跟氢氟酸不反应，而硅能跟氢氟酸反应。
Si+4HF==SiF4↑+2H2↑
6．碳能被浓硫酸(或浓硝酸)氧化生成二氧化碳，但硅不能被浓硫酸(或浓硝酸)氧化。
C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
C+4HNO3(浓)4NO2↑+2H2O+CO2↑
7．碳和硅都具有还原性，且硅的还原性比碳强，但在高温时碳能把硅从SiO2中还原出来。
2C+SiO2Si+2CO↑
8．碳的氯化物都不能自燃，而SiH4能自燃。
SiH4+2O2==SiO2+2H2O
9．通常情况下，周态CO、CO2都是分子晶体，熔、沸点都很低；而SiO2是原子晶体，熔、沸点较高。
10．CO2溶于水且能跟水反应生成碳酸，SiO2却不能.
11．CO2跟氢氟酸不反应，而SiO2能跟氢氟酸反应.
SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O
12．CO2跟碱溶液反嘘生成正盐或酸式盐，而SiO2 跟碱溶液反应只生成正盐。
CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O
CO2+NaOH==NaHCO3
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
13．在溶液中Na2SiO3可转变为Na2CO3，而在高温条件下Na2CO3又可转变为Na2SiO3。
Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓
Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑

硅及其化合物的几种反常现象:

1．Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si 可从平衡移动的角度理解，由于高温下生成了气态物质CO2它的放出降低了生成物的浓度，有利于应反正向进行，故可发生反应：SiO2+2CSi+2CO↑
2．部分非金属单质能与碱溶液反应，但其中只有 Si与碱反应放出H2 常见的非金属单质与碱溶液的反应有：
Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O①
3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O②
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑③
在反应①②中，Cl2、S既作氧化剂又作还原剂：在反应③中，Si为还原剂。
3．非金属单质一般不与弱氧化性酸反应，而硅不但能与氢氟酸反应，而且还会产生H2
4．硅酸不能由相应的酸酐与水反应制得制取硅酸的实际过程很复杂，条件不同可得到不同的产物，通常包括原硅酸(H2SiO4)及其脱水得到的一系列酸。原硅酸经两步脱水变为SiO2，SiO2是硅酸的酸酐，是一种不溶于水的同体，不能直接用它制备硅酸，用SiO2制取硅酸时，可先将SiO2溶于烧碱中，再向溶液中加入足量的盐酸或通入过量的CO2，析出的胶状物就是原硅酸，将原硅酸在空气中脱水即得硅酸，反应原理可理解为：
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
Na2SiO3+CO2+2H2O==Na2CO3+H4SiO4↓
H4SiO4==H2SiO3+H2O
5．非金属氧化物的熔沸点一般较低，但SiO2的熔沸点却很高非金属氧化物一般为分子晶体，但SiO2为原子晶体。分子晶体中分子以分子问作用力相结合，而分子间作用力很弱，破坏它使晶体变为液体或气体比较容易；而在SiO2晶体中每个硅原子与四个氧原子相结合，形成硅氧四面体，在每个硅氧四面体结构单元中Si—O 键的键能很高，同时硅氧四面体结构单元可通过共用顶角氧原子连成立体网状结构，所以要使它熔融，必须消耗更多的能量，因此SiO2的熔沸点很高。
6．SiO2是酸性氧化物却能跟HF作用
SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O，此反应并不是因为HF的酸性，而是因为为常温下SiF4为气态物质，有利于反应正向进行，这是SiO2的突出特性，当然也是HF 的特性。
7．H2CO3的酸性强于H2SiO3。但却能发生如下反应：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
强酸制备弱酸作为判断反应方向的依据，只适用于水溶液体系，而在非水溶液的条件下不一定适用，在高温下能发生反应：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+ CO2↑的原因是H2SiO3难挥发，H2CO3易挥发，这符合高沸点物质制低沸点物质的反应规律，与此反应类似的还有：
2NaCl+H2SO4(浓)Na2SO4+2HCl↑
NaNO3+H2SO4(浓)NaHSO4+HNO3↑
上述两反应并不是由于H2SO4的强酸性，而是由于H2SO4为高沸点酸，HCl、HNO3为低沸点酸。

硅的用途：

高纯硅可作半导体材料，制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制造太阳能电池。硅的合金用途也很广，如含硅4%的钢具有良好的导磁性，可用来制造变压器的铁芯；含硅15%左右的钢具有良好的耐酸性，可用来制造耐酸设备。