第11讲 金属镁铝及其化合物讲义解析版.docx

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第11讲金属镁铝及其化合物讲义解析版

第11讲金属镁、铝及及其化合物

一镁、铝单质的性质

1.镁、铝的结构和存在形态

名称

镁

铝

周期表中位置

第三周期ⅡA族

第三周期ⅢA族

原子结构示意图

自然界存在形态

化合态

化合态

2.镁、铝的物理性质

镁、铝都是银白色、有金属光泽的固体，密度较小，硬度较低，均具有良好的延展性、导电性和导热性等。

3.铝的化学性质

特别强调：

1.常温下，能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生“钝化”，而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。

2.能与铝反应产生氢气的溶液可能呈强酸性也可能呈强碱性。

4.对比掌握镁的化学性质

铝

镁

与非金属

反应

能被Cl2、O2氧化

2Mg＋O2

2MgO

3Mg＋N2

Mg3N2

与水反应

反应很困难

能与沸水反应：

Mg＋2H2O

Mg（OH）2＋H2↑

与酸（H＋）

反应

能与H＋反应产生H2

反应速度比Al快：

Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑

与碱反应

能溶于强碱溶液产生H2

不反应

与某些氧

化物反应

能与Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应

能在CO2中燃烧：

2Mg＋CO2

2MgO＋C

特别强调：

1.Mg在CO2中能够燃烧，所以活泼金属镁着火不能用干粉灭火器和泡沫灭火器灭火。

2.镁也可在氮气中燃烧，生成氮化镁（Mg3N2），氮化镁能与水剧烈反应生成Mg（OH）2沉淀并放出氨气。

5.从海水中提取镁

（1）工艺流程

（2）基本步骤及主要反应

制熟石灰

CaCO3

CaO＋CO2↑，

CaO＋H2O===Ca（OH）2

沉淀

Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓

酸化

Mg（OH）2＋2HCl===MgCl2＋2H2O

蒸发结晶

析出MgCl2·6H2O

脱水

在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁

电解

电解熔融氯化镁制得镁：

MgCl2（熔融）

Mg＋Cl2↑

特别强调：

　1.由MgCl2·6H2O得到无水MgCl2，必须在HCl气流中加热，以防MgCl2水解。

2.因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应，故工业电解MgCl2得到的镁，应在H2氛围中冷却。

3.Mg在空气中燃烧得到的固体物质主要为MgO和少量Mg3N2及C的混合物。

4.Mg（OH）2为难溶于水的白色沉淀，故常用NaOH溶液检验Mg2＋的存在。

5.由于Mg（OH）2的溶解度比MgCO3的小，故水垢的主要成分中含有的是Mg（OH）2，而非MgCO3。

6.镁的用途

（1）镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件；

（2）镁制造信号弹和焰火；

（3）MgO作耐火材料。

课堂检测01

1．科学家发明的透明坚硬镁铝氧化物新型材料，可以用作显示器和手机屏幕，下列关于镁、铝的说法正确的是（　　）

A．镁铝制品在空气中能稳定存在是因为铝不活泼

B．浓HNO3、浓H2SO4能用铝制器皿盛装是因为铝与浓HNO3、浓H2SO4不反应

C．镁、铝均能与NaOH溶液反应

D．铝与Fe2O3发生铝热反应是利用了Al的还原性比Fe强

答案：

D

2．小明家中收藏着一件清末的铝制品佛像，该佛像至今仍保存完好。

该佛像未锈蚀的主要原因是（　　）

A．铝不易发生化学反应

B．铝不易被氧化

C．铝的氧化物容易发生还原反应

D．铝易被氧化，但氧化生成的氧化铝具有保护内部铝的作用

答案：

D

3．镁、铝都是较活泼的金属，下列描述中正确的是（　　）

A．高温下，镁、铝在空气中都有抗腐蚀性

B．镁、铝都能跟稀盐酸、稀硫酸、强碱反应

C．镁在点燃条件下可以与二氧化碳反应，铝在一定条件下可以与氧化铁发生氧化还原

反应

D．铝热剂是镁带、铝粉和氧化铁的混合物

答案：

C　

【解析】常温下，镁和铝在空气中都能跟氧气反应，表面生成一层致密的氧化物薄膜，这层氧化物薄膜能够阻止金属的继续氧化，所以镁和铝在常温下都有抗腐蚀性，但是在高温下镁、铝都能跟氧气剧烈反应，放出大量热，选项A错误；镁能跟酸反应不能跟碱反应，选项B错误；镁在点燃条件下可以与二氧化碳反应生成氧化镁和碳，铝在一定条件下可以与氧化铁发生氧化还原反应生成铁和氧化铝，选项C正确；铝热剂是铝粉和氧化铁的混合物，铝热反应中，在铝热剂上放供氧剂氯酸钾，中间插一根镁带，镁带为反应提供高温条件，选项D错误。

4.在给定条件下，下列物质的转化不能实现的是（　　）

A．明矾

Al（OH）3

NaAlO2

B．NaAlO2溶液

Al（OH）3

Al2O3

C．Al2O3

NaAlO2溶液

Al（OH）3

D．MgO

MgCl2溶液

MgCl2

答案：

D　

【解析】MgCl2溶液蒸干不能得到MgCl2，加热过程中MgCl2水解生成Mg（OH）2。

5.某学习小组设计如下实验制备Mg3N2并进行定性分析。

请回答下列问题：

【制备】（装置如图所示）

A　　　B　　C　　　D　　　　　E

（1）A装置用于制备NH3，试分析氢氧化钠固体的作用：

_____________________。

（2）仪器b为多孔球泡，其作用是_______________；浓溴水中发生反应的化学方程式为______________。

（3）E装置中发生反应的化学方程式为_______________。

（4）整套装置存在着明显缺陷，你的改进措施是_____________。

【定性分析】

（5）步骤一：

取少量氮化镁产品于洁净的试管中，加足量蒸馏水，试管底部有沉淀生成，试管口有刺激性气味的气体生成，写出氮化镁与水反应的化学方程式：

_____________。

（6）步骤二：

弃去上层清液，加入稀盐酸，观察到沉淀全部溶解且冒出气泡。

该步骤中产生气泡的化学方程式为__________________。

答案：

（1）氢氧化钠溶于水放热，促进氨水的分解；同时使溶液中c（OH－）增大，使NH3＋H2ONH

＋OH－的平衡逆向移动，有利于氨气的逸出

（2）增大氨气与溴水的接触面积，提高吸收效率　3Br2＋8NH3===6NH4Br＋N2（或3Br2＋2NH3===6HBr＋N2）

（3）3Mg＋N2===Mg3N2

（4）在E装置后添加一个装有碱石灰的干燥管

（5）Mg3N2＋6H2O===3Mg（OH）2↓＋2NH3

（6）Mg＋2HCl===MgCl2＋H2

【解析】

（1）氢氧化钠溶于水放热，促进氨水的分解；同时使溶液中c（OH－）增大，使NH3＋H2ONH

＋OH－的平衡逆向移动，有利于氨气的逸出，故向NaOH固体中滴加浓氨水可制备NH3。

（2）多孔球泡可使氨气与溴水充分接触，提高吸收效率；Br2能氧化NH3生成N2，则浓溴水中发生反应的化学方程式为3Br2＋8NH3===6NH4Br＋N2或3Br2＋2NH3===6HBr＋N2。

（3）Mg在N2中燃烧生成Mg3N2，发生反应的化学方程式为3Mg＋N2===Mg3N2。

（4）因Mg3N2易水解，则需要在E装置后添加一个装有碱石灰的干燥管，防止空气中的水蒸气进入E中。

（5）步骤一，根据题给信息易推出，氮化镁与水反应生成氢氧化镁和氨气，根据原子守恒，发生反应的化学方程式为Mg3N2＋6H2O===3Mg（OH）2↓＋2NH3。

（6）步骤二，弃去上层清液，加入盐酸，若观察到有气泡产生，则证明产物中含有未反应的镁，反应的化学方程式为Mg＋2HCl===MgCl2＋H2。

二铝的重要化合物

①2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2；

②Al2O3＋2OH－===2AlO

＋H2O；

③AlO

＋CO2＋2H2O===Al（OH）3＋HCO

；

④Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3＋3NH

；

⑤2Al（OH）3

Al2O3＋3H2O；

⑥Al3＋＋3AlO

＋6H2O===4Al（OH）3。

1．铝及其重要化合物

（1）Al、Al2O3、Al（OH）3与H＋、OH－都反应，其量的关系如图：

（2）Al（OH）3的制备

制取Al（OH）3时，一般不用强酸或强碱溶液，因为强酸、强碱能溶解生成的Al（OH）3，一般使用氨水或CO2。

（3）离子共存问题

①Al3＋与OH－、CO

、HCO

、SO

、S2－、AlO

不能大量共存，其中OH－是因为直接反应，其余是因为发生相互促进的水解反应；

②AlO

与H＋、HCO

、NH

、Al3＋、Mg2＋、Cu2＋不能大量共存，其中AlO

和H＋、HCO

是因为直接反应[如AlO

＋HCO

＋H2O===Al（OH）3＋CO

]，其余是因为发生相互促进的水解反应。

（4）鉴别（利用滴加顺序不同，现象不同）

①AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，现象为先产生白色沉淀，后沉淀溶解；

②NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，现象为开始无明显现象，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。

2.常见的铝盐

（1）明矾（硫酸铝钾）是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。

（2）明矾的化学式为KAl（SO4）2·12H2O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH

（填“＜”“>”或“＝”）7。

明矾可以净水，其净水的原理是Al3＋＋3H2O

Al（OH）3（胶体）＋3H＋，Al（OH）3

胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。

3.金属铝的冶炼

1.碱溶法

2.酸溶法

课堂检测02

1.海水是重要的资源，可以制备一系列物质。

下列说法不正确的是（　　）

A．要除去粗盐中SO

、Ca2＋、Mg2＋等杂质，步骤①中所加试剂及相关操作顺序可以是：

过量NaOH溶液→过量BaCl2溶液→过量Na2CO3溶液→过滤→盐酸

B．步骤②的反应原理为2Cl－＋2H2O

2OH－＋H2↑＋Cl2↑

C．步骤③中需将MgCl2·6H2O置于干燥的HCl气流中加热脱水制备无水MgCl2

D．步骤④、⑤、⑥所涉及的反应中，溴元素均发生氧化反应

答案：

D　

【解析】步骤①中，用过量NaOH溶液除去Mg2＋；用过量Na2CO3溶液除去Ca2＋；用过量BaCl2溶液除去SO

，但是这三种溶液会引入新的杂质离子OH－、CO

、Ba2＋，通过加适量盐酸除去CO

和OH－，但过量的Ba2＋必须由Na2CO3溶液除去，因此盐酸在最后加入，过量Na2CO3溶液在加入过量BaCl2溶液之后加入，A项正确；步骤②为电解食盐水，反应的原理为2Cl－＋2H2O

2OH－＋H2↑＋Cl2↑，B项正确；步骤③由MgCl2·6H2O得到无水MgCl2，为了抑制MgCl2的水解，需在HCl气流中加热脱水，C项正确；步骤⑤中Br2转化为HBr，溴元素被还原，发生还原反应，D项错误。

2.镓（Ga）与铝同主族，曾被称为“类铝”，其氧化物和氢氧化物均为两性化合物。

工业制备镓的流程如图所示：

下列判断不合理的是（　　）

A．Al、Ga均处于ⅢA族

B．Ga2O3可与盐酸反应生成GaCl3

C．Ga（OH）3可与NaOH反应生成NaGaO2

D．酸性：

Al（OH）3>Ga（OH）3

答案：

D　

【解析】镓（Ga）与铝同主族，位于第ⅢA族，A项正确；Ga2O3与Al2O3的性质具有相似性，可与盐酸反应生成GaCl3，B项正确；Ga（OH）3与Al（OH）3的性质相似，能与NaOH溶液反应生成NaGaO2，C项正确；向NaAlO2和NaGaO2的混合液中通入适量CO2，只有Al（OH）3沉淀，而没有Ga（OH）3沉淀，说明酸性：

Ga（OH）3>H2CO3>Al（OH）3，D项错误。

3．工业