主族金属镁铝及其化合物Word文档下载推荐.docx

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Mg3N2（Mg3N2的特殊性质：

Mg3N2+6H2O

3Mg（OH）2↓+2NH3↑，导致其只能干态制取）。

镁不能和氢氟酸反应，因为MgF2难溶会阻碍继续反应。

（4）格氏试剂：

在醚的溶液中，镁能与卤代烃作用生成在有机化学中应用广泛的格氏试剂：

Mg+RX

RMgX

（5）制取单质镁：

一般是先从海水中得到氯化镁，然后电解熔融的氯化镁，MgCl2（熔融）

Mg+Cl2↑。

二、镁的化合物

（1）MgO俗称菱苦土，是一种白色粉末。

MgO对水呈一定惰性，特别是高温火烧后的MgO难溶于水。

煆烧温度在923K左右制成轻质MgO，煆烧温度在1923K以上制成重质MgO。

MgO是耐火材料。

（2）氢氧化镁是白色固体，置于空气中就吸水潮解，是难溶的氢氧化物，属于中强碱。

易溶于酸或铵盐溶液，Mg（OH）2+2H+

Mg2++H2O，Mg（OH）2+2NH4+

Mg2++2NH3·

H2O

（3）MgCl2·

6H2O只有在干燥的氯化氢气流中或加入脱水剂氯化亚砜（SOCl2），MgCl2·

6H2O加热才能生成无水MgCl2。

否则会发生水解，生成碱式氯化镁。

（4）硫酸镁是著名的泻药，也能治疗高血压。

三、铝单质

（1）铝是银白色轻金属，是重要的金属材料。

一般情况下表面有一层氧化保护膜（厚度达10nm），该膜可被NaOH和NaCl侵蚀。

（2）铝是两性金属，易溶于稀酸，在冷的浓硝酸和浓硫酸中的表面会被钝化。

但铝能和热的浓硫酸反应，生成硫酸铝和二氧化硫。

铝能溶于强碱中，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。

（3）铝能和许多非金属反应，如O2、S、C、N2、X2，生成+3价的铝的化合物。

（4）铝因与O2在高温下反应放出大量的热，所以铝常被用来从其他氧化剂中置换出金属，称为铝热法，2Al＋Fe2O3

2Fe＋Al2O3

（5）工业制取铝。

用碱溶液处理铝矾土矿（Al2O3）或用碳酸钠焙烧铝矾土矿：

Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2O；

或Al2O3+Na2CO3===2NaAlO2+CO2

向澄清的铝酸盐溶液中通入CO2促使铝酸盐水解；

AlO

＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

将Al（OH）3过滤分离，干燥后煅烧，2Al（OH）3

Al2O3+3H2O

将Al2O3溶于熔融的冰晶石Na3AIF6中进行电解，2Al2O3（熔融）

4Al+3O2↑

三、铝的化合物

（1）氧化铝的两种构型

α-Al2O3：

自然界中的刚玉是此构型。

由于这种紧密堆积结构结构的晶格能大，所以α-Al2O3的熔点高、硬度大，可以作高硬度的研磨材料和耐火材料。

它不溶于水，也不溶于酸或碱，耐腐蚀性及电绝缘性好。

天然的或人造刚玉中由于含有不同的杂质而有多种颜色，例如含有微量的Cr3+的刚玉，称为红宝石，含有Fe2+，Fe3+或Ti4+的刚玉，称为蓝宝石。

将水合氧化铝加热至1273K以上，可以得到α-Al2O3。

γ-Al2O3：

氢氧化铝在较低的温度下脱水，生成γ-Al2O3。

这种氧化铝硬度不高，具有大的表面积、粒子小，具有高的吸附能力和催化活性，性质比α-Al2O3活泼，较易溶于酸或碱溶液，所以γ-Al2O3又称活性氧化铝，可以作吸附剂和催化剂。

Al2O3+6H+===2Al3++3H2O，Al2O3+2OH-===2AlO2-+H2O。

（2）氢氧化铝

由于氢氧化铝不溶于氨水，因此可以向Al3+中加入氨水形成氢氧化铝，Al3＋＋3NH3·

H2O===Al（OH）3↓＋3NH

。

氢氧化铝属于两性偏碱的化合物，Al（OH）3+OH-===AlO2-+2H2O，Al（OH）3+3H+===Al3++3H2O；

向氢氟酸溶液中加入氢氧化铝和碳酸钠，可以得到冰晶石。

（3）氯化铝

共价化合物，易溶于乙醚等有机溶剂。

在气相或非极性溶剂中，AlCl3是二聚的，形成Al2Cl6分子，

无水AlCl3在常温下是一种白色固体，遇水发生强烈水解并放热甚至在潮湿的空气中也强烈地冒烟，最终水解成Al（OH）3。

因此无水氯化铝只能使用干法制备。

（4）明矾

十二水合硫酸钾KAl（SO4）3·

12H2O，其水解产物有吸附和絮凝作用，常用作净水剂。

（5）沸石

是由SiO4和AlO4四面体结构单元所组成。

【习题1】铝、铁是常见的金属，其化合物也有广泛的用途。

回答下列问题：

（1）氢氧化铝是一种两性氢氧化物，写出它的电离方程式_________________________________，将少量的稀盐酸逐渐滴入NaAlO2溶液，产生的现象为_________________________，用平衡移动原理来解释这一现象：

_______________________________________________________。

（2）明矾可以用于净水，用离子反应方程式来解释原理：

_________________________，将Ba（OH）2溶液滴入明矾溶液中，当SO42-完全沉淀，则铝元素在溶液中存在的形式为_________________________________（用化学式表示）。

【习题2】铝土矿（主要成分为Al2O3，还含有SiO2、Fe2O3）是工业上制备氧化铝的主要原料．工业上提取氧化铝的工艺流程如下：

（1）沉淀A的成分是（填化学式）_________。

（2）步骤②中加入过量NaOH溶液发生反应的离子方程式，除了H++OH﹣=H2O还有：

_____________________________、________________________________；

（3）步骤③中通入过量CO2气体而不加入过量盐酸的理由是___________________；

（4）准确称取8g铝土矿样品，加入一定量试剂a的溶液，使其中的Al2O3、Fe2O3恰好溶解；

然后，向滤液中加入10mol·

L－1的NaOH溶液，产生沉淀的质量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示，则样品中Al2O3的百分含量为_________。

【习题3】镁、铝及其化合物在生产生活中具有重要的应用．回答下列问题：

（1）工业上冶炼金属镁是采用惰性电极电解熔融MgCl2的方法，此时阴极的电极反应式为：

_____________；

（2）工业上冶炼金属铝则是采用惰性电极电解熔融Al2O3的方法，关于为什么不采用电解熔融AlCl3的方法的叙述正确的是__________________（选择填空）：

A．AlCl3是非电解质B．AlCl3水溶液不导电C．AlCl3是共价化合物D．AlCl3熔点太高

（3）用碳棒做电极电解熔融Al2O3时，阳极需要定期更换，其原因是____________________________（用电极反应式和化学方程式回答）；

（4）已知：

Al2O3（熔融，l）=2Al（s）+3/2O2（g）△H=1600KJmol﹣1工业上利用惰性电极电解熔融Al2O3冶炼铝，每消耗1000kJ电能时，生成27gAl，则电解过程中能量利用率为_______________．

（5）明矾的化学式为KAl（SO4）212H2O，它可以作为净水剂，用离子方程式表示其能够净水的原因__________；

向明矾溶液中逐滴加入Ba（OH）2溶液至硫酸根离子刚好沉淀完全时，溶液的pH_______7（填＞、＜、=）；

（7）若在空气中加热固体MgCl2•6H2O，可水解生成Mg（OH）Cl，写出相关的化学方程式______________，所以，为了抑制MgCl2•6H2O在加热时水解，可在干燥的______________气流中加热，可得到无水氯化镁．

【习题4】无水氯化铝是有机化工常用催化剂，其外观为白色固体，178℃时升华，极易潮解，遇水后会发热并产生白雾。

实验室用如下装置制备少量无水氯化铝，其反应原理为：

2Al+6HCl（g）→2AlCl3+3H2。

完成下列填空：

（1）写出B处烧瓶中发生反应的化学方程式：

_______________________________________。

（2）C中盛有的试剂为__________。

进行实验时应先点燃___________（选填“B”或“D”）处酒精灯。

（3）用粗短导管连接D、E的目的是_____________________（选填序号）。

a.防堵塞b.防倒吸c.平衡气压d.

冷凝回流

E瓶的作用是_______________________________________________________。

（4）F中盛有碱石灰，其目的是_______________（选填序号）。

a.吸收HClb.吸收Cl2c.吸收CO2d.吸收H2O

（5）①将D中固体改为市售氯化铝（AlCl3·

6H2O）也能进行无水氯化铝的制备，此时通入HCl气体的目的是___________________________________________________。

②若实验条件控制不当，最终得到的物质是碱式氯化铝[化学式为Al2（OH）nCl（6-n）]，且质量是原市售氯化铝的40%，则可推算n的值为_____________。

（6）有人建议将上述装置A、B中的试剂改为浓盐酸和二氧化锰，其余装置和试剂均不变，也能制备无水AlCl3。

事实证明这样做比较危险，请简述理由_________________________。

【习题5】氯气在工业上有着重要的用途，某兴趣小组在实验室中模拟工业上用氯气制备无水氯化铝（无水AlCl3（183℃升华）遇潮湿空气即产生大量白雾）．可用下列装置制备．

（1）装置B中盛放____________________溶液，其作用是_______________．F中的是_______________溶液，其作用是_______________．用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用，所装填的试剂为____________________．

（2）装置A实验开始时，先检查装置气密性，接下来的操作依次是__________（填序号）．

A．往烧瓶中加入MnO2粉末B．加热C．往烧瓶中加入浓盐酸

（3）制备反应会因盐酸浓度下降而停止．为测定反应残余液中盐酸的浓度，探究小组同学提出很多实验方案，其中方案之一为让残留的液体与足量Zn反应，测量生成的H2体积．装置如右图所示（夹持器具已略去）．

①使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将__________转移到__________中．

②反应完毕，每间隔1分钟读取气体体积、气体体积逐渐减小，直至不变．气体体积逐次减小的原因是___________________________________（排除仪器和实验操作的影响因素）。

【习题6】硼镁泥是一种工业废料，主要成分是MgO（占40%），还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质，以此为原料制取的硫酸镁可用于印染、造纸、医药等工业。

从硼镁泥中提取MgSO4·

7H2O的流程如下：

（1）实验中需用1mol/L的硫酸480mL，若用18.4mol/L的浓硫酸来配置，量取浓硫酸时需使用的量筒规格为（_______）。

A10mLB20mLC50mLD100mL

（2）加入的NaClO可与Mn2+反应：

Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl－还有一种离子也会被NaClO氧化，该反应的离子方程式为___________________________；

滤渣中除含有氢氧化铁、氢氧化铝外还有_________。

（3）在“除钙”前需检验滤液中Fe3+是否被除尽，简述检验方法_____________________。

（4）已知硫酸镁、硫酸钙的溶解度如下表

“除钙”是将；

硫酸镁和硫酸钙混合溶液中的硫酸钙除去根据上表数据，采取的操作是_______________、趁热过滤、_________、____________，便得到比较纯净的硫酸镁。

（5）实验中提供的硼镁泥共100g，得到的MgSO4·

7H2O为172.2g，则MgSO4·

7H2O的产率为__________________。

【习题7】镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的。

某学校课外兴趣小组从海水晒盐后的盐卤（主要含Na+、Mg2+、Cl-、Br-等）中模拟工业生产来提取镁，主要过程如图：

（1）工业上从盐卤中获取Mg（OH）2用石灰乳而不用NaOH溶液的原因是_____________________。

（2）从过程①得到的Mg（OH）2沉淀中混有少量的Ca（OH）2，除去少量Ca（OH）2的方法是先将沉淀加入到盛有_____________________溶液的烧杯中，充分搅拌后经_______________、_______________（填操作方法）可得纯净的Mg（OH）2。

（3）如图是该兴趣小组设计进行过程③的实验装置图：

其中装置A的作用是_________________________。

（4）写出过程④中发生反应的化学方程式___________________________。

【习题8】卤块的主要成分是MgCl2，此外还含Fe3+、Fe2+和Mn2+等离子。

以卤块为原料可制得轻质氧化镁，工艺流程如图：

已知：

Fe2+氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，所以常将它氧化为Fe3+，生成Fe（OH）3沉淀除去。

若要求产品尽量不含杂质，请根据表1和表2提供的资料，填写空白：

表1生成氢氧化物沉淀的pH

表2化学试剂价格表

物质

开始沉淀

沉淀完全

试剂

价格（元/吨）

Fe（OH）3

2.7

3.7

漂液（含25.2%NaClO）

450

Fe（OH）2

7.6

9.6

双氧水（含30%H2O2）

2400

Mn（OH）2

8.3

9.8

烧碱（含98%NaOH）

2100

Mg（OH）2

10.0

11.1

纯碱（含99.5%Na2CO3）

600

（1）在步骤②中加入的试剂X（从表2中选择）是___而不是双氧水，其原因是_______________________。

写出加入X发生反应的离子方程式_______________________________。

（2）在步骤③中控制pH=9.8，其目的是_______________________________。

（3）沉淀物A的成分为_____________，试剂Y（从表2中选择）应该是________。

（4）在步骤⑤中发生反应的化学方程式是_______________________________。

（5）若在实验室中完成步骤⑥，则沉淀物C必需在______（填仪器名称）中灼烧。

【习题9】用海水可同时生产氯化钠和金属镁或镁的化合物，其流程如下图所示：

（1）在实验室中由粗盐“重结晶”制精盐的操作包括溶解、过滤、蒸发、_________、洗涤等步骤；

有关其中“蒸发”步骤的叙述错误的是____________。

a.蒸发的目的是得到热饱和溶液

b.蒸发的目的是析出晶体

c.应用余热蒸干溶液

d.应蒸发至有较多晶体析出时为止

（2）由MgCl2溶液得到MgCl2·

6H2O也需要蒸发，根据溶解度曲线，蒸发的目的是_________。

a.得到热饱和溶液b.析出晶体

（3）若在空气中加热MgCl2·

6H2O，生成的是Mg（OH）Cl，写出反应的化学方程式：

___________________；

用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。

在干燥的HCl气流中加热MgCl2·

6H2O时，能得到无水MgCl2，其原因是_______________________________________________________________。

（4）该流程产生的物质中，除Ca2＋能被海洋生物利用外，还需综合利用的物质是_________。

（5）MgCl2可电解制Mg，MgO则是重要的耐火材料。

在550℃时，MgCl2·

6H2O会分解生成MgO、MgCl2、HCl和水，若不补充其它原料，使一定量的MgCl2·

6H2O全部生成amolMgO、bmolMgCl2和36.5%的盐酸，则a:

b≈______________（取整数值）。