第6讲镁和铝教师.docx
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第6讲镁和铝教师
第五讲镁铝及其化合物(教师)
[要点精析]
Mg
Al
周期表中位置
电子排布式
金属性
(单质还原性)
MgAl(为什么)
物理性质
密度熔点较,硬度较、色金属。
点评:
硬度大小比较,为什么。
点评;镁铝谁更活泼,为什么。
镁的半径比铝大,更容易失去电子。
镁和铝都比较软,但是谁的硬度一些呢?
与金属键有关,镁离子与铝离子的半径谁大啊?
镁大,铝离子的半径大,所带的电荷数又多。
离子和核外电子的引力大,金属键大。
铝比镁更硬。
高不了多少,600多度融化。
化学性质:
1与氧气的反应:
在空气中钝化都生成致密的氧化物。
点评:
不是所有的金属都钝化,钠和铜都不钝化。
一、镁及其化合物
镁是一种轻金属,它的密度只有铝的密度的2/3;另外,镁合金的强度高、机械性能好。
这些特性使镁成为制造汽车、飞机、火箭的重要材料,从而获得“国防金属”的美誉。
在冶金工业上,镁常用作还原剂和脱氧剂。
化学性质:
镁:
戴维1808年发现。
银白色,轻金属。
1、镁的化学性质
MgMg-2e-=Mg2+表现还原性,是活泼的金属。
※第一电离能:
738KJ·mol-1第二电离能:
1451KJ·mol-1第三电离能:
7733KJ·mol-1
1.镁跟非金属或氧化物反应
1常温下氧化生成氧化物保护层,具有抗腐蚀的性质。
2镁在空气中点燃
点评:
生成黑白两色物质。
3镁与冷水反应很慢,在加热时反应加快。
Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑
2.镁跟酸的反应
与稀盐酸、稀硫酸等非氧化性酸发生置换反应。
Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
3.镁与水解显酸性的盐溶液的反应
Mg+2NH4Cl=MgCl2+2NH3+H2↑
点评:
镁不能把氯化铝中的铝置换出来。
镁很特殊,它与盐溶液反应,一般是和盐水解的氢离子反应
4.海水提镁:
海水提镁,最基本的方法是往海水里加碱,得到氢氧化镁沉淀,将沉淀分离出来后再加入盐酸把它变成氯化镁;之后经过滤、干燥、电解,就可得到镁。
反应原理是Mg2++2OH-==Mg(OH)2↓,Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O,MgCl2
Mg+Cl2↑
或把从海水提取出食盐、KCl、Br2以后留下的母液浓缩,就得到卤块,主要成分是MgCl2·6H2O,然后脱水MgCl2·6H2O
MgCl2+6H2O,最后电解熔融的氯化镁得到镁。
6.镁的化合物
1氧化镁
白色粉末,高熔点(2800℃),用途:
。
MgO+2HCl=MgCl2+H2O
2氢氧化镁
白色粉末,难溶于水,对热不稳定。
Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O
加热不稳定:
二、镁的存在和提取、应用
自然界中的镁主要以化合态存在于地壳和海水中,海水中Mg约1.8×1015t。
镁的提取:
CaCO3
CaO+CO2↑
CaO+H2O=Ca(OH)2
MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2
Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+H2O
MgCl2(熔融)
Mg+Cl2↑
阅读:
镁可作还原剂,置换钛、铍等金属。
镁主要用于制造轻金属合金,可作为飞机、导弹的合金材料,镁是航空工业的重要原料,戴尔笔记本外壳是用镁合金材料。
镁也能用于制烟火、闪光粉、镁盐等。
日常体操运动员常涂镁粉(实为MgCO3)来增加摩擦力。
植物的叶绿素中含有Mg元素,能促进植物生长。
镁是哺乳动物和人类所必需的微量元素,它是细胞内重要的阳离子,参与蛋白质的合成和肌肉的收缩作用。
很多人容易在夜里睡眠时发生腿部“抽筋”,尤以夜里为甚,不少人将其归咎于缺钙,但从人体对矿物质及微量元素的需求来说,缺镁时也会发生这种症状。
应多选用含镁丰富的食物:
谷类、豆类、绿色蔬菜、蛋黄、牛肉、猪肉、河鲜产品、花生、芝麻、香蕉等。
豆腐中也含有较高的镁成分,经常吃些卤水豆腐,可解决由于缺镁引起的“抽搐病”。
3、其他
MgO是一种碱性氧化物,白色固体,难溶于水,熔点高,常用作耐火材料。
反应:
MgO+2HCl=MgCl2+H2OMgO+H2O
Mg(OH)2
三、铝及其化合物
1.铝
铝为银白色金属,熔点为660.40C,沸点为24670C密度为2.7g·cm-3,导电性仅次于银、铜和金。
Al:
位于第三周期第IIIA族,易失去3e-,Al-3e-=Al3+。
(1)铝跟非金属反应
常温下,铝被空气里的氧气氧化,在表面生成一层致密的氧化物薄膜,阻止内部的金属继续与氧气反应。
铝在空气中强热:
4Al+3O2
2Al2O3(反应放出大量的热和耀眼的白光,因此铝可用于制造燃烧弹、信号弹、火箭推进剂等。
(2)铝跟水反应
铝与沸水反应2Al+6H2O
2Al(OH)3↓+3H2↑
(3)铝与酸反应
与非氧化性强酸(稀硫酸、盐酸)反应
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
离子方程式:
常温下,铝、铁遇浓硫酸、浓硝酸发生。
加热时,铝与热浓硫酸、浓硝酸反应:
2Al+6H2SO4(浓)
Al2(SO4)3+3SO2↑+6H2O
铝与稀硝酸反应不产生H2
(4)铝与强碱(NaOH)溶液反应
该反应中,是氧化剂,还原剂。
原电池Mg︱NaOH︱Al中,Al是负极,Mg是正极。
(5)铝与某些金属氧化物反应
铝热反应
(用途)
了解:
铝粉和氧化铁粉末的混合物称为铝热剂,可用于冶炼Ni、Mn、V等难熔金属。
如10Al+3V2O5
5Al2O3+6V,8Al+3Co3O4
4Al2O3+9Co,8Al+3Fe3O4
4Al2O3+9Fe等。
Al的制备:
电解法(为什么不用氯化铝?
)
2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑(加入冰晶石Na3AlF6作为助熔剂、降低Al2O3的熔点)
阳极:
6O2――12e-=3O2↑阴极:
4Al3++12e-=4Al
2.氧化铝
白色固体,不溶于水,熔点很高,和MgO一样,是一种较好的耐火材料。
自然界中的Al2O3晶体称为刚玉,硬度仅次于金刚石,用于精密仪表中的轴承。
刚玉由于含有不同的杂质而有多种颜色。
例如含微量Cr(III)的呈红色,称为红宝石;含有Fe(II),Fe(III)或Ti(IV)的称为蓝宝石。
(宝石鉴定师,年薪30w,中国地质大学珠宝学院)
Al2O3是典型的两性氧化物,可以与强酸、强碱反应生成对应的盐和水。
与盐酸反应
与氢氧化钠
氧化铝制备:
Al(OH)3受热不稳定,易分解。
2Al(OH)3
Al2O3+3H2O
4.氢氧化铝
(1)氢氧化铝是几乎不溶于水的白色胶状物质,白色固体,在水溶液中呈白色絮状胶状沉淀,具有较强的吸附性.
(2)氢氧化铝是两性氢氧化物(既能与酸反应生成盐和水,又能和碱反应时生成盐和水的氢氧化物),氢氧化铝具有两性,可用电离平衡移动的原理来解释:
氢氧化铝的电离方程式可表示如下:
Al3++3OH
AlOH3
AlO2-+H++H2O
(碱式电离)(酸式电离)
探讨Al(OH)3为什么不溶于弱酸或弱碱?
与盐酸反应
离子方程式:
与氢氧化钠
离子方程式:
(3)氢氧化铝受热分解2AlOH3
Al2O3+3H2O
(4)Al(OH)3的制备:
(为什么不用强酸,强碱)
①用弱碱氨水与可溶性铝盐反应.
氯化铝与氨水方程式:
离子方程式:
:
②用偏铝酸钠与CO2反应
偏铝酸钠与过量CO2反应
离子方程式:
:
(5)用途
用途1:
Al(OH)3可以用来治疗胃酸(主要成分是HCl)过多。
用途2:
明矾,是一种净水剂。
净水原理分析:
电离:
水解:
解释:
水解生成的Al(OH)3胶体有吸附性,能使水中悬浮杂质沉淀而净水,但水解后溶液呈酸性。
5、归纳:
1、铝三角关系图:
2、不能不熟悉的几个方程式:
1两个滴加先后顺序不同,现象不同的化学过程:
NaOH与AlCl3:
I:
往AlCl3中滴加NaOH——开始有白色沉淀,后白色沉淀消失
反应第一阶段:
反应第二阶段:
了解II:
往NaOH中滴加AlCl3——开始无白色沉淀,后产生白色沉淀
反应第一阶段:
:
反应第二阶段:
3NaAlO2+AlCl3+6H2O=4Al(OH)3↓+3NaCl
HCl与NaAlO2:
I:
HCl向NaAlO2中滴加——开始有白色沉淀,后白色沉淀消失
反应:
NaAlO2+HCl+H2O==NaCl+Al(OH)3↓;
Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O
了解II:
NaAlO2向HCl中滴加——开始无白色沉淀,后产生白色沉淀
反应:
NaAlO2+4HCl(过量)==NaCl+2H2O+AlCl3;
3NaAlO2+AlCl3+6H2O=4Al(OH)3↓+3NaCl
有关滴加试剂的量与沉淀的关系图(略)
6.铝土矿
工业上用铝土矿(主要成分是Al2O3·H2O、Al2O3·3H2O以及少量Fe2O3、SiO2等)提取纯Al2O3作冶炼铝的原料,提取的操作过程可用以下流程图表示
练习:
(2012北京∙7)下列解释实验现象的反映方程式正确的是
A.切开的金属Na暴露在空气中,光亮表面逐渐变暗2Na+O2=Na2O2
B.向AgC1悬浊液中滴加Na2S溶液,白色沉淀变成黑色2AgC1+S2−=Ag2S↓+2C1−
C.Na2O2在潮湿的空气中放置一段时间,变成白色粘稠物2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2
D.向NaHCO3溶液中加入过量的澄清石灰水,出现白色沉淀
2HCO3−+Ca2++2OH−=CaCO3↓+CO32−+2H2O
答案:
B
.(2012海南∙10)下列叙述错误的是
A.生铁中含有碳,抗腐蚀能力比纯铁弱
B.用锡焊接的铁质器件,焊接处易生锈
C.在铁制品上镀铜时,镀件为阳极,铜盐为电镀液
D.铁管上镶嵌锌块,铁管不易被腐蚀
答案:
C
.(2012海南∙14)在FeCl3溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中,废液处理和资源回收的过程简述如下:
Ⅰ:
向废液中投入过量铁屑,充分反应后分离出固体和滤液;
Ⅱ:
向滤液中加入一定量石灰水,调节溶液pH,同时鼓入足量的空气.
己知:
Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10−38
回答下列问题:
(1)FeCl3蚀刻铜箔反应的离子方程式为,
(2)分离得到固体的主要成分是,从固体中分离出铜需采用的方法是;
(3)过程Ⅱ中发生反应的化学方程式为;
(4)过程II中调节溶液的pH为5,金属离子浓度为。
(列式计算)
答案:
(1)2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
(2)回收铜Cu和Fe加盐酸反应后过滤
(3)FeCl2+Ca(OH)2=Fe(OH)2↓+CaCl24Fe(OH)2+O2+2H2O
4Fe(OH)3
(4)c(Fe3+)=4.0×10-38÷(10-9)3=4.0×10-11mol·L-1
.(2012江苏∙7)下列物质转化在给定条件下能实现的是
A.
B.
C.
D.
答案:
A
.(2012上海∙24)Al和Be具有相似的化学性质,写出BeCl2水解反应的化学方程式。
答案:
BeCl2+2H2O
Be(OH)2+2HCl
(2012上海∙25)研究表明26Al可以衰变为26Mg,可以比较这两种元素金属性强弱的方法是。
a.比较这两种元素的单质的硬度和熔点
b.在氯化铝和氯化镁的溶液中分别滴加过量的氢氧化钠溶液
c.将打磨过的镁带和铝片分别和热水作用,并滴入酚酞溶液
d.将空气中放置已久的这两种元素的单质分别和热水作用
答案:
bc
(2010·海南高考·T15·9分)A是自然界存在最广泛的ⅡA族元素,常以化合物F存在。
从单质A起始发生的一系列化学反应可由下图表示:
请回答下列问题:
(1)A与水反应的化学方程式为____________,E与水反应的化学方程式为_____________;
(2)F的化学式为_____________,G和D的电子式分别为____________和______________;
(3)D与H反应可能生成的盐有_____________(填化学式);
(4)实际生产中,可由F为原料制备单质A,简述一种制备方法_________________。
1.(2010·淄博模拟)美、德两国成功合成具有化学特性的氢铝化合物(AlH3)n,关于氢铝化合物的推测不正确的是( )
A.氢铝化合物与水反应生成氢氧化铝和氢气
B.氢铝化合物中铝
显+3价,氢显-1价
C.铝与水蒸气高温下反应生成氢铝化合物
D.氢铝化合物具有强还原性
【解析】由化合物中元素正负化合价代数和为零,并结合H、Al原子结构特点可知氢铝化合物中Al为+3价、H为-1价;该化合物中H元素处于最低价态,具有强还原性,可与水发生氧化还原反应生成氢气,同时生成氢氧化铝.
【答案】C
2.(2010·长春模拟)在四种化合物①NaHCO3②Al(OH)3③Al2O3④H2N—CH2—COOH中跟盐酸和氢氧化钠溶液都能反应的是
A.只有②④B.只有①②
C.只有①②③D.①②③④
【答案】D
3.(2010·浙江五校联考)取少量MgO、A12O3、SiO2、Fe2O3的混合粉末,加入过量盐酸,充分反应后过滤,得到沉淀X和滤液Y。
下列叙述正确的是()
A、上述四种氧化物对应的水化物中,Al(OH)3酸性最强
B、向沉淀X中逐滴加入硝酸,沉淀慢慢溶解
C、溶液Y中的阳离子主要是Mg2+、Al3+、Fe3+、H+
D、溶液Y中加入过量氨水,所得沉淀为Fe(OH)3和Mg(OH)2
【答案】C
4.(2010·泉州模拟)下列除杂质的方法不可行的是
A.用过量氨水除去Al3+溶液中的少量Fe3+
B.将混合气体通过灼热的铜网除去N2中的少量O2
C.用新制的生石灰,通过加热蒸馏,以除去乙醇中的少量水
D.用盐酸除去AgCl中少量的Ag2CO3
【答案】A
5.(2010·福州模拟)X、y、
z、w四种元素的原子序数依次增大,且均为短周期元素。
X原子最外层电子数是次外层电子数的2倍;y有两种常见的同素异形体,其中一种是很好的脱色剂和消毒剂,z、
w原子最外层电子数之和是X原子最外层电子数的2倍,这四种元素的原子电子层数之和为10,请填空:
(1)XY2的电子式为_______________;固态时是___________晶体
(2)若w的单质为淡黄色固体,则z的单质在XY2气体中燃烧的化学方程式为____________。
(3)若w的单质为有毒气体,则它与熟石灰溶液反应的化学方程式为_________
【答案】
(1)略;分子
(2)2Mg+CO2
C+2MgO
(3)2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
6.(2010·泉州模拟)锌和铝都是活泼金属,其氢氧化物既能溶于强酸,又能溶于强碱。
但是氢氧化铝不溶于氨水,氢氧化锌生成Zn(NH3)22+。
回答下列问题:
(1)单质铝溶于氢氧化钠溶液后,溶液中铝元素的存在形式为(用化学式表达)。
(2)写出锌和氢氧化钠溶液反应的化学方程式。
(3)下列各组中的两种溶液,用相互滴加的实验方法即可鉴别的是。
①硫酸铝和氢氧化钠②硫酸铝和氨水③硫酸锌和氢氧化钠④硫酸锌和氨水
(4)写出可溶性铝盐与氨水反应的离子方程式。
试解释在实验室不适宜用可溶性锌盐与氨水反应制备氢氧化锌的原因
【答案】
(1)AlO2-[或Al(OH)4-(2分)[来源:
学_科_网]
(2)Zn+2NaOH═Na2ZnO2+H2↑[或Nn+2NaOH+2H2O═Na2Zn(OH)4+H2↑](2分)
(3)①③④(2分)
(4)Al3++3NH2·H2O═Al(OH)2↓+3NH4+(2分)
可容性锌盐与氨水反应产生的Zn(HO)2可容于过量氨水中,生成Zn(NH3)42+,氨水的用量不易控制
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