12几种重要的金属教案0113Word文档格式.docx

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⑶化学性质

镁和铝都是较活泼的金属，其中比活泼，原因是。

①与非金属反应

O2：

常温下，缓慢氧化，生成致密的氧化物薄膜。

因此具有强的抗腐蚀性能。

加热时，2Mg+O2=2MgO现象：

剧烈燃烧，发出耀眼的白光

铝箔在纯氧中4Al+3O2=2Al2O3现象：

S：

加热Mg+S=MgS2Al+3S=Al2S3

Cl2：

点燃Mg+Cl2=MgCl22Al+3Cl2=2AlCl3

N2：

点燃3Mg+N2=Mg3N2

思考：

Al2S3、Mg3N2必须在无水条件下制备，为什么？

②与某些氧化物反应

H2O：

Mg＋2H2O＝Mg（OH）2＋H2可使酚酞变红，但无沉淀。

CO2：

2Mg＋CO2＝2MgO＋C

现象：

剧烈燃烧，生成白色粉末，瓶壁有黑色固体。

是否置换反应？

（金属置换非金属的重要反应）

铝热反应：

2Al＋Fe2O3＝2Fe＋Al2O3

反应剧烈，大量放热，发出耀眼的光芒，有熔融物落入沙中。

操作：

将氧化铁粉末和铝粉混合均匀，上面加少量，在混合物中间插一根镁条点燃。

应用：

工业冶炼金属。

铝热剂：

[例3]下列物质不能与铝粉组成铝热剂的是（）

A．Fe2O3B．Fe3O4C．V2O5D．MgO

③与酸反应

与非氧化性酸：

HCl、稀H2SO4：

Mg+2H＋＝Mg2＋+H22Al+6H＋＝Al3＋+3H2

减缓反应速率的方法：

稀释酸；

加入醋酸钠

与氧化性酸：

浓H2SO4、浓HNO3不生成H2

Mg：

Mg+2H2SO4（浓）＝MgSO4+SO2+2H2O

Mg+4HNO3（浓）＝Mg（NO3）2+2NO2+2H2O

4Mg+10HNO3（浓）＝4Mg（NO3）2+N2O+5H2O

4Mg+10HNO3（浓）＝4Mg（NO3）2+NH4NO3+3H2O

Al：

常温下，在浓H2SO4、浓HNO3中钝化。

加热，反应（与Mg类似）。

④与碱反应

2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2Mg不反应

离子方程式：

2Al+2OH－+2H2O＝2AlO2－+3H2

氧化还原分析：

氧化剂还原剂转移电子数（反应本质，与Si和NaOH反应对比）

与Al和酸反应比较，生成量H2与消耗Al的关系？

例1：

将等物质的量的镁铝相混合，取等质量的该混合物4份，分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出H2最多的是（）

A．3mol/LHClB．4mol/LHNO3C．8mol/LNaOH溶液D．18mol/LH2SO4

例2：

铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时，反应中消耗的HCl和NaOH的物质的量之比为（）

A．1:

1B．2:

1C．3:

1D．1:

3

⑤与某些盐溶液反应

Al：

主要置换阳离子2Al＋3Cu2＋＝2Al3＋＋3Cu

Mg：

主要置换H+不用镁置换溶液中阳离子

NH4Cl、FeCl3溶液中生成H2

例3：

下列溶液能与镁反应生成氢气的是（）

A．氯化铵溶液 

B．氢氧化钠溶液 

C．碳酸钾溶液 

D．饱和石灰水

制取

电解熔融MgCl2Al：

电解熔融Al2O3

2、镁和铝的重要化合物

⑴氧化镁、氧化铝

物质

氧化镁

氧化铝

类型

碱性氧化物

两性氧化物

颜色状态

白色粉末

白色固体

熔沸点

高

与酸反应

MgO＋2H＋＝Mg2＋＋H2O

Al2O3＋6H＋＝2Al3＋＋3H2O

与碱反应

－

Al2O3＋2OH－＝AlO2－＋H2O

用途

耐火材料，耐高温仪器，坩埚

耐火材料，冶炼铝，耐高温仪器

刚玉（硬度大）

制备

菱镁矿分解（MgCO3）

铝矾土提取（Al2O3、Fe2O3、Si2O）

⑵氢氧化铝

①物理性质：

白色胶状难溶物，可吸附色素。

②化学性质

a.不稳定性：

2Al（OH）3＝Al2O3＋3H2O

用于制氧化铝。

根据已有知识还可设计哪些制备的实验方案？

选择最佳方案。

Al＋O2、铝热反应AlCl3或Al（NO3）3溶液蒸干灼烧

b.两性：

既能与酸反应，又能与强碱反应

Al（OH）3电离方程式：

Al3＋＋3OH－Al（OH）3AlO2－＋H2O＋H＋

加入酸（如盐酸等）不与CO2等太弱的酸反应

Al（OH）3＋3H＋＝Al3＋＋3H2O

加入强碱（如氢氧化钠溶液等）

Al（OH）3＋OH－＝AlO2－＋2H2O

例4：

设计实验从铝矾土中提取Al2O3？

例5：

某白色固体，可能含有NaHSO4、BaCl2、MgCl2、NaHCO3、NaAlO2中的一种或几种，现进行实验并记录实验现象：

⑴取少量该固体物质加水溶解，得到澄清溶液，没有沉淀和气体产生；

⑵向所得溶液中滴加NaOH溶液，有白色沉淀产生，加至过量时沉淀消失。

请回答：

原白色固体中一定含有，一定不含。

实验⑴中发生反应的离子方程式为。

盐

①氯化镁：

易潮解，形成MgCl2·

6H2O

从海水中提取氯化镁，制取镁的过程：

（）（）（）（）（）

海水→Mg（OH）2→MgCl2溶液→MgCl2·

6H2O→MgCl2→Mg

例6：

由海水制备无水氯化镁，主要有以下步骤：

①在一定条件下脱水干燥；

②加熟石灰；

③加盐酸；

④过滤；

⑤浓缩结晶。

其先后顺序正确的是（）

A．②④⑤③① 

B．③②④①⑤C．③④②⑤① 

D．②④③⑤①

②明矾KAl（SO4）2·

12H2O

2KAl（SO4）2+6NaOH=K2SO4+3Na2SO4+2Al（OH）3↓

2KAl（SO4）2+3Ba（OH）2=K2SO4+3BaSO4↓+2Al（OH）3↓KAl（SO4）2+2Ba（OH）2=KAlO2+2BaSO4↓

净水原理：

Al3＋＋3H2O＝Al（OH）3＋3H＋

复盐：

能电离出两种阳离子和一种阴离子的盐。

如光卤石（KCl·

MgCl2·

6H2O）（NH4）2Fe（SO4）2

NaAlO2呢？

3、铝三角（Al3+、Al（OH）3、AlO2－）转化关系及应用

⑴转化关系Al3＋Al（OH）3AlO2－

只与碱反应两性只与酸反应

①Al3+→Al（OH）3→AlO2—

与强碱Al3＋＋3OH－＝Al（OH）3Al（OH）3＋OH－＝AlO2－＋H2O

Al3＋＋4OH－＝AlO2－＋2H2O

与弱碱Al3＋＋3NH3·

H2O＝Al（OH）3＋3NH4＋

双水解2Al3＋＋3CO32－＋3H2O=2Al（OH）3↓＋3CO2↑

②AlO2—→Al（OH）3→Al3+

与强酸：

NaAlO2＋H2O＋HCl＝Al（OH）3↓＋NaCl

AlO2－＋H2O＋H＋＝Al（OH）3↓（盐酸不足）Al（OH）3＋3H+＝Al3＋＋3H2O

AlO2－＋4H+＝Al3＋＋2H2O（盐酸过量）

与CO2：

AlO2－＋H2O＋CO2＝Al（OH）3↓＋HCO3－（CO2足量）

2AlO2－＋3H2O＋CO2＝Al（OH）3↓＋CO32－（CO2少量）

AlO2－＋HCO3－＋H2O＝Al（OH）3↓＋CO32－

双水解：

AlO2－＋2H2O＝Al（OH）3↓＋OH－溶液显碱性

3AlO2－＋Al3＋＋6H2O＝4Al（OH）3↓

⑵应用

①离子共存

Al3＋不能与OH－、S2－、AlO2－、HCO3－、ClO－、CO32－等大量共存

AlO2－不能与H＋、Fe3＋、NH4＋、HCO3－、HSO3－等大量共存

②Al（OH）3的制备

a.AlCl3和氨水：

Al3＋＋3NH3·

H2O＝Al（OH）3＋3NH4＋为何不用NaOH？

b.NaAlO2和CO2：

AlO2－＋H2O＋CO2＝Al（OH）3＋HCO3－为何不用HCl？

c.Al3＋和AlO2－、CO32－、S2－等双水解

2Al3＋＋3CO32－＋3H2O=2Al（OH）3↓＋3CO2↑

2Al3＋＋3S2－＋3H2O=2Al（OH）3↓＋3H2S↑

d.由Al制：

可以设计哪些方案？

③不用其他试剂鉴别物质：

相互滴加（反应不同，现象不同）

AlCl3和NaOH、NaAlO2和HCl、AgNO3和氨水、Na2CO3和HCl

注：

加入试剂先沉淀，后沉淀溶解的较多。

石灰水中通、Fe（OH）3胶体中加盐酸、硅酸胶体中加强碱等

④有关计算

分段讨论法

AlCl3和NaOHAl3＋＋3OH－＝Al（OH）3

≤3Al（OH）3

n（OH－）/n（Al3＋）=（3,4）Al（OH）3、AlO2－

≥4AlO2－

例7：

2mol/LAlCl3溶液500ml中逐滴加入1mol/LNaOH，生成3.9g沉淀，加入的体积是多少？

NaAlO2和盐酸AlO2－＋H2O＋H＋＝Al（OH）3

AlO2－＋4H+＝Al3＋＋2H2O

对比分析法

例8：

现有甲、乙两瓶无色溶液，已知它们可能是AlCl3溶液和NaOH溶液。

现做如下实验：

①取440mL甲溶液与120mL乙溶液反应，产生1.56g沉淀。

②取120mL甲溶液与440mL乙溶液反应，产生1.56g沉淀。

③取120mL甲溶液与400mL乙溶液反应，产生3.12g沉淀。

通过必要的计算和推理判定：

（1）甲溶液为_______溶液，其物质的量浓度是_______mol/L。

（2）乙溶液为_______溶液，其物质的量浓度是_______mol/L。

4、计算专题

⑴守恒法

例9：

将mgAl2O3、Fe2O3的混合物溶解在过量的100ml0.05mol/LH2SO4溶液中，向其中加入NaOH溶液，使Fe3+、Al3+刚好全部转化为沉淀，用去NaOH溶液100ml，NaOH溶液的物质的量浓度是mol/L。

例10：

准确称取6g铝土矿样品（含氧化铝、氧化铁和二氧化硅）放入盛有100mL某浓度的硫酸的烧杯中，充分反应后过滤，向滤液中加入10mol/L的NaOH溶液，产生的沉淀的质量m与加入NaOH溶液的体积V的关系如下图所示。

（1）硫酸的物质的量浓度为_______________。

（2）若a=2.3，用于沉淀Fe3+所消耗的NaOH溶液的体积是_________mL，

铝土矿中各组成成分的质量分数：

Al2O3为_________，Fe2O3为_________，SiO2为_________。

（3）a值的范围应是_________，在这个范围内，a值越大，_________的质量分数越小。

⑵比例法

例11：

甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol/L的盐酸和氢氧化钠溶液，向两烧杯中加入等质量的铝粉，反应结束后生成气体的体积比为甲：

乙=1：

2，则加入铝粉的质量为（）

A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.1.8g

⑶差量法（天平平衡问题）

例12：

在托盘天平的两端各放上盛有同浓度同体积足量的稀硫酸的同质量烧杯，分别加入0.1mol两种金属，反应后需将游码拨动0.2g后天平方能平衡。

两种金属是

A．镁和铝B.铁和铝C.镁和钠D.铁和铜

5、图像专题

⑴图像归纳

①含1molAlCl3的溶液中滴加NaOH②含1molAlCl3的溶液中通入NH3

③含1molNaOH的溶液中滴加AlCl3④含1molNH3的氨水滴加AlCl3

⑤含1molNaAlO2的溶液中滴加HCl⑥含1molNaAlO3的溶液中通入CO2

⑦1molHCl溶液中滴加NaAlO2

⑧含各1molMg2+、Al3+混合液中滴加NaOH溶液

⑨含各1molMg2+、Al3+、NH4+混合液中滴加NaOH溶液

⑩含1molKAl（SO4）2的溶液中滴加Ba（OH）2溶液：

A13+　～　

Ba（OH）2～Al（OH）3

SO42—～Ba（OH）2～BaSO4Al（OH）3、BaSO4求能同步沉淀完全

mol

当加入

molBa（OH）2时，生成沉淀

Al（OH）31.0mol78g

BaSO41.5mol349.5g

总2.5mol427.5g

②当加入Ba（OH）22mol时

Al（OH）3已完全溶解BaSO42mol总质量466g

图像如下：

如果是硫酸铝溶液中滴加Ba（OH）2溶液呢？

⑵图像计算题的解题技巧

解题时，必须抓住有关化学原理和有关物质的性质，以及图像的意义和图像的特点，具体来说，重点注意“面”、“线”、“点”。

“面”：

明确横坐标、纵坐标所表示的物理量；

“线”：

注意曲线所表示的变化趋势、斜率的大小；

“点”：

抓住图像中的“四点”：

一、原点；

二、拐点；

三、极值点；

四、终点。

⑶典型例题

例13：

如图1所示，0.1mol/LAl2（SO4）3溶液100mL中，需加入0.5mol/LNaOH溶液多少毫升才可得沉淀1.17g?

（90mL或130mL）

例14：

往Al2（SO4）3与H2SO4混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，所得沉淀量变化与OH-加入量的关系如图2所示，则Al2（SO4）3与H2SO4的物质的量浓度之比为

（A）1：

1（B）2：

1（C）1：

2（D）1：

⑷巩固练习

1.下列曲线图（纵坐标为沉淀的量，横坐标为加入物的量）不正确的是（）

（A）向1L浓度均为0.1mol/L的Ba（OH）2、NaAlO2混合液加入0.1mol/L稀H2SO4

（B）向含有0.1mol/LAlCl3和0.3mol/LNH4Cl的混合液1L中加入0.1mol/LNaOH溶液

（C）向烧碱溶液滴加明矾溶液

（D）向AlCl3溶液滴加过量氨水

2．在Al2（SO4）3和MgSO4混合溶液中滴入NaOH溶液，生成沉淀量与滴入的NaOH溶液体积关系如图3所示，则原溶液中Al2（SO4）3和MgSO4的物质的量之比为

（A）1:

2（B）2:

1（C）3:

1（D）6:

1

3．一定量氧化铝与氧化镁混合物溶于200mL盐酸中，往溶液中加入一定量过氧化钠，沉淀量与所耗过氧化钠物质的量关系如图4所示，求：

⑴盐酸浓度；

（4mol/L）

⑵氧化铝、氧化镁的质量。

（5.1g4g）

4．将一定质量的镁、铝合金投入100mL一定物质的量浓度的盐酸中，使合金全部溶解。

向所得溶液中滴加5mol/LNaOH溶液至过量，生成沉淀的质量与加入的NaOH溶液体积的关系如图5曲线所示。

试求：

（1）原合金中铝的质量分数。

（36％）

（2）盐酸的物质的量浓度。

（8mol/L）

三、铁和铁的化合物

地壳中金属元素含量铁仅次于铝，通常以化合态存在，陨石中含游离态铁。

1、铁

⑴原子结构示意图。

在周期表中位于第四周期，第

族。

易失去2个或3个电子而显＋2或＋3价。

银白色光泽、密度大，熔沸点高，延展性、导电、导热性较好、能被磁铁吸引。

化学性质

常温下，在干燥的空气里难O2与反应。

加热时，剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体。

（装置放水或砂垫底）

3Fe＋2O2＝Fe3O4

2Fe＋3Cl2＝2FeCl3棕黄色的烟

Fe＋S＝FeS黑色固体

Fe与强氧化剂生成＋3价，

与弱氧化剂生成＋2价，

与中等强度氧化剂生成＋2、＋3价

②与水反应

常温：

铁和水不反应，在潮湿的空气中，在O2、H2O和CO2的共同作用下，易生成铁锈。

高温：

与水蒸气反应

3Fe＋4H2O＝Fe3O4＋4H2实验操作，现象

与非氧化性酸：

HCl、稀H2SO4产生H2

Fe+2H＋＝Fe2＋+H2↑

减缓反应速率的方法：

浓H2SO4、浓HNO3

常温下，在浓H2SO4、浓HNO3中钝化。

加热，反应但不生成H2，Fe不足生成高价＋3，足量生成低价＋2。

2Fe+6H2SO4（浓）＝Fe2（SO4）3+3SO2↑+6H2O

Fe+6HNO3（浓）＝Fe（NO3）3+3NO2↑+3H2O

④与盐溶液的反应

CuSO4溶液：

Cu2＋+Fe＝Fe2＋+Cu

FeCl3溶液：

2Fe3＋+Fe＝3Fe2＋

小结：

与弱氧化剂（）Fe2+

Fe

与强氧化剂（）Fe3+

2、铁的重要化合物

⑴氧化物

FeO：

黑色粉末，难溶于水

具有碱性氧化物通性：

FeO＋2H+=Fe2+＋H2O

还原性：

与O2、HNO3、浓硫酸等反应

6FeO＋O2=2Fe3O4

3FeO＋10HNO3＝3Fe（NO3）3＋NO↑＋5H2O

氧化性：

与C、CO、H2、Al等反应

FeO＋CO＝Fe＋CO23FeO＋2Al＝3Fe＋Al2O3

Fe2O3：

红棕色粉末，不溶于水，俗称铁红。

Fe2O3＋6H+=2Fe3+＋3H2O

Fe2O3＋3CO＝2Fe＋3CO2

Fe3O4：

黑色晶体，不溶于水，有磁性，俗称磁性氧化铁。

不是碱性氧化物，但可与酸反应

Fe3O4＋8H+=2Fe3+＋Fe2+＋4H2O

3Fe3O4＋28HNO3＝9Fe（NO3）3＋NO↑＋14H2O

组成

氧化物形式：

Fe2O3·

FeO（需已知化合价和比例关系）

盐的形式：

Fe（OH）2＋2HFeO2＝Fe（FeO2）2＋2H2O（只需知化合价）

⑵氢氧化物Fe（OH）3和Fe（OH）2

性质

a.都难溶于水红褐色白色

b.不稳定性：

2Fe（OH）3＝Fe2O3＋3H2OFe（OH）2＝FeO＋H2O

c.与酸反应：

Fe（OH）3＋3H+＝Fe3+＋3H2OFe（OH）2＋2H+＝Fe2+＋2H2O

d.Fe（OH）2还原性：

4Fe（OH）2＋O2＋2H2O＝4Fe（OH）3

4Fe（OH）2＋O2＝2Fe2O3＋2H2O

3Fe（OH）2＋10HNO3＝3Fe（NO3）3＋NO↑＋8H2O

Fe（OH）3：

FeCl3和碱反应

Fe3+＋3OH－＝Fe（OH）3或Fe3+＋3NH3·

H2O＝Fe（OH）3＋3NH4+

Fe（OH）2：

FeSO4和碱反应

Fe2+＋2OH－＝Fe（OH）2

操作：

胶头滴管伸入液面下，FeSO4溶液要新制，NaOH溶液可加热。

防止氧化生成Fe（OH）3：

4Fe（OH）2＋O2＋2H2O＝4Fe（OH）3

现象：

产生白色絮状沉淀，迅速变灰绿色，最后呈红褐色。

用于检验Fe2+存在。

⑶Fe2+和Fe3+的相互转化

Fe－Fe2+：

Fe＋2H+＝Fe2+＋H2Fe+Cu2＋＝Fe2＋+Cu

Fe+2Fe3＋＝3Fe2＋Fe＋I2＝FeI2

Fe2＋+Zn＝Zn2＋+Fe

Fe－Fe3+：

2Fe＋3Cl2＝2FeCl3Fe+4H+＋NO3－＝Fe3＋+NO+2H2O

2Fe3＋+Zn＝Zn2＋+2Fe2＋（Zn不足）2Fe3＋+3Zn＝3Zn2＋+2Fe（Zn足量）

Fe2+－Fe3+：

2Fe2＋+Cl2＝2Fe3＋+2Cl－2Fe2＋+Cu＝2Fe3＋+Cu2＋

2Fe2＋+H2O2+2H+＝2Fe3＋+2H2O

3Fe2＋+4H+＋NO3－＝3Fe3＋+NO+2H2O

2Fe3＋+2I－＝2Fe2＋＋I22Fe3＋+H2S＝2Fe2＋＋S＋2H+

2Fe3＋+S2－＝2Fe2＋＋S2Fe3＋+3S2－＝2FeS＋S（S2－过量）

FeBr2+Cl2：

2Fe2＋+Cl2＝2Fe3＋+2Cl－（Cl2不足）

2Fe2＋+4Br－+3Cl2＝2Fe3＋+6Cl－+2Br2（Cl2过量）

3、Fe2+、Fe3+的检验

Fe3+：

加碱，产生红褐色沉淀

加KSCN溶液，溶液变红色。

Fe3+＋3SCN－＝Fe（SCN）3

加苯酚，溶液呈紫色

Fe2+：

加碱，产生白色沉淀，迅速变灰绿色，最后呈红褐色。

加入KSCN溶液，无明显变化，再加氯水变红色。

用下面两种方法可以制得白色的Fe（OH）2沉淀。

方法一：

用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。

（1）用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入。

（2）除去蒸馏水中溶解的O2常采用的方法。

（3）生成白色Fe（OH）2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。

这样操作的理由是。

方法二：

在如图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。

（1）在试管Ⅰ里加入的试剂是。

（2）在试管Ⅱ里加入的试剂是。

（3）为了制得白色Fe（OH）2沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是。

（4）这样生成的Fe（OH）2沉淀能较长时间保持白色，其理由是