5镁和铝 铁和铁的化合物 金属的冶炼的学案.docx

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5镁和铝铁和铁的化合物金属的冶炼的学案

第四章几种重要的金属

第一节镁和铝（第一课时）

钟晶

[预习提纲]

1．在核电荷数1-18的元素中,其单质属于金属晶体的有。

金属中,密度最小的是:

地壳中含量最多的是,熔点最低的是,具有两性的元素是,单质的还原性最强的是.

2．填空题：

（1）金属可分为重金属和轻金属，其中密度大于_的叫做重金属，如（举5种）。

（2）金属又可分为黑色金属和有色金属，其中Fe、Cr、Mn常称为_。

（3）在金属中，熔点最低的是__，硬度最大的是_。

3．

金属活动顺序

KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAgPtAu

金属原子失电子

依次减，还原性减

在空气跟O2反应

易被

跟水反应

常温

跟酸反应

剧烈

跟盐反应

位于金属活动顺序前面的金属可以将后面金属从其

跟碱反应

A1等具的金属可与碱反应

[笔记要点]

一、金属的通性

1.金属元素位置及金属的概述:

2.金属的几种分类方法：

稀有金属（如锆,铌,钼等）

从颜色分

从密度分

从含量分

重金属盐一般有毒.

3.金属的共性：

金属晶体中的金属离子与自由电子之间存在较强的作用可以用这一点解释金属的导电性，导热性，延展性，硬度和熔点。

金属晶体是靠金属离子跟自由电子之间存在较强的作用使许多金属离子相互结合在一起而形成的。

[讨论]:

金属为什具有导电性、导热性、延展性？

4.金属的特性

（1）熔点最高:

W（3410℃）;最低Hg（-39℃）

（2）密度最大:

Os（22.45g/cm3）;最小:

Li（0.53g/cm3）

（3）硬度最大:

Cr（9）;最小:

Na（0.4）

（4）延展性最好:

Au，可制成万分之一毫米的金箔。

（5）导电导热性最好:

Ag，Cu次之，Al第三。

5．化学性质：

（1）和非金属反应

（2）与水、酸、盐的反应

（3）少数与强碱溶液反应

金属活动性

顺序

KCaNaMgAlMnZnFeSnPb（H）CuHgAgPtAu

金属原子

失电子能力

依次减小，还原性减弱

空气中跟氧气的反应

易被氧化

常温时能被氧化

加热时能被氧化

不能被氧化

跟水的反应

常温可置换出水中的氢

加热或与水蒸气反应时能置换出水中的氢

不与水反应

跟酸的反应

能置换出稀酸（如HCl、H2SO4）中的氢

不能置换出稀酸中的氢

反应剧烈

反应程度依次减弱

能跟浓硫酸、硝酸反应

能跟王水反应

跟盐的反应

位于金属活动性顺序前面的金属可以将后面的金属从其盐溶液中置换出来

跟碱的反应

Al、Zn等具有两性的金属可以与碱反应

第一节镁和铝

一、镁和铝

1.镁和铝的存在：

（1）镁铝元素自然界中存在：

。

（2）含量：

铝是自然界中含量的金属元素。

2.镁和铝的物理性质

由镁和铝在元素周期表中的位置归纳镁和铝的结构及其物理性质.

镁

铝

最外层电子数

2

3

原子半径大小

1.6×10-10m（大）

1.43×10-10m（小）

熔点/沸点（℃）

645/1090

660.4/2467

密度（g/cm3）

1.738

2.7

硬度

2.0

2-2.9

合金

（1）定义：

由两种或两种以上的金属（或金属和非金属）熔合而成的具有的物质（合金为混合物）。

如：

钢铁为铁碳合金、铝合金。

（2）特点：

①合金的性质不是各成分金属性质的总和。

②合金的熔点、密度一般比各成分的金属低。

③合金的硬度一般比各成分的金属大。

④合金的化学性质也和各成分金属不同。

最早的合金是青铜,最常见、用量最大的合金是钢。

3．镁和铝的结构及性质比较

镁

铝

结构

周期表中位置

金属性

单质还原性

物理性质

共性：

密度小熔点较低，硬度较小银白色金属.

不同点：

Al的上述性质都比镁略高.

4.镁和铝的化学性质

Mg-2e-→Mg2+Al-3e-→Al3+

说明:

1.[实验4-1]铝箔在氧气中燃烧,条件:

点燃;现象;注意点.

2.[实验4-2]镁、铝与碱反应产物的检验.

3.[实验4-3]镁与CO2反应的注意点

4.[实验4-4]铝热反应用氯酸钾与氧化铁和铝的混合物;现象;注意点

铝粉与某些金属氧化物的混和物叫铝热剂,在高温下发生铝热反应.利用铝热法可冶炼钒,铬,锰,也可焊接钢轨.

镁的化学性质

铝的化学性质

2Mg+O2

2MgO

4Al+3O2

2Al2O3

3Mg+N2

Mg3N2

Mg3N2+6H2O==3Mg（OH）2↓+2NH3↑

2Al+3S=

Al2S3

Al2S3+6H2O=2Al（OH）3↓+3H2S↑

Mg+2H2O=Mg（OH）2+H2↑

2Mg+CO2

2MgO+C

2Mg+SO2

MgS

2nAl+3M2On

6M+nAl2O3

（M=Fe,V,Cr等）

Mg+2H+=Mg2++H2↑

与氧化性酸发生复杂反应

2Al+6H+=2Al3++3H2↑

常温遇浓硫酸、浓硝酸钝化

镁与碱不反应

6e

2Al+2NaOH+3H2O==2NaAlO2+3H2↑+H2O

Mg+2NH4Cl（aq）=MgCl2+2NH3↑+H2↑（水）

Mg+Cu2+=Mg2++Cu

2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu

总结：

1.镁的金属性比铝的金属性　　　，比钠的金属性　　　。

2.铝与强碱溶液反应的实质

　　反应过程：

　　2×3e

　　2Al+6H2O

2Al（OH）3↓+3H2↑

　　Al（OH）3+NaOH

NaAlO2+2H2O

　　2×3e

　　总反应式：

2Al+6H2O+2NaOH

2NaAlO2+3H2↑+4H2O

Al与水很难反应，且生成的Al（OH）3附在Al的表面，阻止了Al继续反应，但强碱NaOH能溶解Al（OH）3，故可促使Al与强碱液反应，而弱碱如氨水，不溶解Al（OH）3，故Al在弱碱溶液中不反应.

例1.有A、B、C、D、E五种金属。

已知：

①E的氧化产物比D的氧化产物氧化能力强；②A投入E的盐溶液中可得E单质；③在以A、D为极板形成的原电池中，D极上发生还原反应；④电解含有A、B、C、E离子的盐溶液时，B离子最先在电极上放电，其次是E离子，而A、C离子则不能在电极上放电；⑤C的碳酸盐的溶解度大于它的酸式碳酸盐。

推出五种金属的活动顺序是______。

例2．将相同质量的镁条分别在①氧气②空气③N2④二氧化碳中燃烧.燃烧后所得产物的质量是（）

A.②＜①＜③＜④B.④＝③＝②＝①

B.③＜②＜①＜④D.③＜①＜②＜④

例3.下图表示物质之间的相互转化关系：

（1）若单质甲为金属，单质乙为非金属，指出它们的物质名称，并写出有关反应的化学方程式。

（2）若单质甲为非金属，单质乙为金属，指出它们的物质名称，并写出有关反应的化学方程式。

[课堂练习]

1．下列说法正确吗？

为什么？

（1）含有金属阳离子的晶体一定含有阴离子。

（2）在离子晶体中既有阴离子，又有金属阳离子。

（3）离子晶体的化合物其熔点一定高于金属晶体。

2．下列晶体中，金属离子与自由电子之间作用最强的是（）

A．NaB．MgC．AlD．Si

3．镁粉在焰火，闪光粉中是不可少的原料，工业制造镁粉将镁蒸气在气体中冷却。

下列可作为冷却气体的是（）

①空气②CO2③Ar④H2⑤N2

A．①②B．②③C．③④D．④⑤

4．铝热反应说明了（）

A．铝的还原性大于铁，且反应时放出大量的热

B．铝比铁熔点低C．铁、铝易形成合金

D．反应需要加热，所以铝热反应是吸热反应

5．在两个烧杯中，各加入相同体积3摩/升的硫酸溶液，随后分别置于天平左右两个托盘上，调节天平，使之平衡，此时向两个烧杯中分别加入10.8克Mg、Al反应完毕后，天平两端将会（）

A．不平衡，放铝的一端托盘上升B．不平衡，放镁的一端托盘上升

C．仍保持平衡D．无法确定

第一节镁和铝（第二课时）

钟晶

[预习提纲]：

镁

铝

结构

周期表中位置

金属性

单质还原性

物理性质

化学性质

1.跟O2及其它非金属反应

2.跟某些氧化物

3.跟水反应

4.跟酸的反应

5.跟碱反应

用途：

制法：

[笔记要点]：

二、镁的重要化合物：

㈠氧化镁：

MgO

1．氧化镁的生成和制取：

（1）镁在空气中燃烧：

2Mg+O2

2MgO抽取

2Mg+CO2

2MgO+C

（2）煅烧菱镁矿：

MgCO3（菱镁矿）

MgO+CO2

-----工业制备氧化镁方法（3）煅烧氢氧化镁：

Mg（OH）2

MgO+H2O

-----从海水或苦卤中制取氧化镁的反应

2.氧化镁的物理性质：

3.氧化镁的化学性质：

氧化镁是一种碱性氧化物，具有碱性氧化物的通性。

①与水反应：

MgO+H2O

Mg（OH）2（慢）

②与酸或与酸或酸性氧化物、酸性物质反应：

4.氧化镁的用途：

优良耐火材料，制耐火砖、耐火管和坩锅等。

（二）氯化镁:

MgCl2

氯化镁是从光卤石溶液里把氯化钾提出以后所得到的一种晶体，氯化镁也存在于海水中，它是制取食盐的副产品。

氯化镁是一种无色、苦味、易溶的晶体，食盐极易潮解。

就是因含有氯化镁的缘故。

（海水的苦味原因）

KClMgCl26H2O光卤石

光卤石制取氯化镁的原理：

溶液提取氯化钾后浓缩

氯化镁的工业制法：

在制盐剩下的苦卤里加入熟石灰，或向海水中加入熟石灰。

将沉淀用盐酸溶解，再将溶液浓缩，得MgCl2晶体。

氯化镁的用途：

制取镁的原料

（在金属活动顺序表中铝和铝以前的活泼金属，一般无法用还原剂使金属离子还原成金属单质。

而是采用电解法。

）MgCl2（熔融）

Mg+Cl2↑

三．铝的重要化合物：

（一）氧化铝：

Al2O3

（1）氧化铝的存在：

铝土矿（Al2O3·H2O和Al2O3·3H2O及少量Fe2O3和SiO2）用于炼铝和耐火材料。

刚玉（宝石）（较纯的Al2O3）硬度仅次于金刚石，用于制手表轴承

（2）氧化铝的性质：

①物理性质：

氧化铝是一种的白色的熔点较高的粉末状物质，可用作耐火材料。

α-Al2O3俗称刚玉，硬度仅次于金刚石（注意：

α-Al2O3依然是离子晶体，而非原子晶体）

②化学性质：

氧化铝是一种典型的两性氧化物，既可以溶于强酸，又可以溶于强碱：

③Al2O3的制备：

第一步：

向铝土矿石中加入盐酸，其中的氧化铝和氧化铁分别和稀盐酸反应生成可溶性的氯化铝和氯化铁（石英不和盐酸反应）。

Al2O3+6H+==2Al3++3H2OFe2O3+6H+==2Fe3++3H2O

第二步：

将上述混合物过滤，滤去不溶性的石英，得滤液。

第三步：

向滤液中加过量的NaOH溶液，AlCl3生成可溶性的偏铝酸钠，FeCl3生成不溶于水的Fe（OH）3。

Al3++3OH-=Al（OH）3↓Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2OFe3++3OH-=Fe（OH）3↓

第四步：

将上混合物过滤，除去不溶于水的Fe（OH）3，再向滤液中通入过量的CO2；

AlO2-+H2O+CO2=HCO3-+Al（OH）3↓过滤，并用水冲洗沉淀2-3次得胶状纯净的Al（OH）3

（洗涤的作用是什么？

）

第五步：

将Al（OH）3加热分解得纯净的Al2O32Al（OH）3

Al2O3+3H2O

[小结]氧化铝与氧化镁的比较：

氧化镁

氧化铝

物理性质

化学性质

1.跟水反应

2.跟酸的反应

3.跟碱反应

物质类别

（二）氢氧化铝Al（OH）3:

（1）氢氧化铝的制取

1通常用可溶性铝盐与氨水反应（实验室制法）[实验4-5]铝盐与氨水反应

Al2（SO4）3+6NH3。

H2O==2Al（OH）3↓+3（NH4）2SO4

Al3++3NH3.H2O===3NH4++Al（OH）3↓2Al（OH）3

Al2O3+3H2O

2向偏铝酸钠溶液中通入过量CO2

2NaAlO2+CO2+3H2O==2Al（OH）3↓+Na2CO3

NaAlO2+CO2+2H2O==Al（OH）3↓+NaHCO3

3混合铝盐和偏铝酸盐的溶液：

Al3++3AlO2-+6H2O==4Al（OH）3

[结论]：

氧化铝的两性：

氢氧化铝两性的原因:

①从铝在周期表中的位置角度进行思考和分析:

B

Mg

Al

Si

Ga

Mg,Al,Si三种种原子的电子层数相同,但最外层电子数不等。

Mg是金属元素，Si是非金属,Al则介于Mg和Si之间。

B，Al,Ga三种元素的原子都具有相同的最外层电子数，但电子层数不等。

B是非金属元素，Ga是金属元素，Al介于B和Ga之间。

氢氧化铝[Al（OH）3]氢氧化铝处于中强碱向弱酸过渡的位置，所以它可能既有弱碱性，又有弱酸性（即两性）。

因此Al的化合物---Al2O3,Al（OH）3均具有两性。

Al（OH）3+3H+==Al3++3H2O

Al（OH）3+OH-==AlO2-+2H2O

氢氧化镁和氢氧化铝的比较

Mg（OH）2

Al（OH）3

物理性质

化学性质

跟酸反应

跟碱反应

受热分解

制法

物质类别

[总结]：

比较铝和钠、镁及它们的氧化物、氢氧化物的性质，可以看出，铝及铝的氧化物、氢氧化物既可以与　　反应又可以与　　反应，而钠镁及它们的氧化物、氢氧化物只与　　　酸反应，说明铝是典型的　　元素。

Al（OH）3也可以写成酸的形式：

H3AlO3它是一元酸H3AlO3失去一分子水即成偏铝酸式盐。

酸性比碳酸弱

②用酸、碱的电离以及平衡移动的原理简单加以解释:

氢氧化铝虽然难溶于水，但在水中仍有微量溶解，存在溶解平衡；氢氧化铝是弱电解质，可发生两种形式的电离，存在两个电离平衡。

氢氧化铝和酸反应时表现为弱碱；和强碱反应时表现为弱酸，酸和碱这对矛盾既对立又统一地存在于氢氧化铝中，在不同的条件下，突出表面了某一方面的性质。

在溶液中同时发生酸式电离和碱式电离.

Al（OH）3电离方程式：

　　若向此溶液中加入酸，因H+与OH-结合生成水，反应向碱式电离方向进行，此时Al（OH）3是碱性，若加入碱，因OH-与H+结合生成水，故向酸式电离方向进行，这时Al（OH）3显酸性.

Al（OH）3溶解度很小，无论酸式或碱式电离的程度都很小，其碱性略强于酸性，故仍属于弱碱.

（三）硫酸铝钾：

KAl（SO4）2

（1）明矾晶体：

KAl（SO4）2·12H2O也常用下式表示：

K2SO4·Al2（SO4）3·24H2O

如何验证明矾的成份？

（2）结构：

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化合物，它电离时能产生两种金属的阳离子，是一种复盐。

（复盐定义：

由的金属离子和一种酸根离子组成的盐。

）

①复盐：

②复盐和复盐的水合物都属于纯净物。

③常见的复盐：

明矾（十二水合硫酸铝钾[KAl（SO4）2·12H2O]），光卤石（KCl·MgCl2·6H2O）

④明矾是无色晶体，溶于水完全电离产生三种离子，Al3+水解形成Al（OH）3胶体，水溶液呈酸性　复盐KAl（SO4）2===K++Al3++2SO42-　　　　Al3++3H2O==Al（OH）3（胶体）+3H+

[强调]：

冰晶石：

Na3AlF6不是复盐！

（3）物理性质：

无色晶体，易溶于水，

（4）化学性质：

①铝离子的水解：

向明矾溶液中滴入紫色石蕊试液，变红。

这是由于明矾电离出的铝离子在水中发生水解：

Al3++3H2O===Al（OH）3（胶体）+3H+

溶于水时生成的胶状氢氧化物，可以吸附水中的悬浮杂质形成沉淀，因而明矾具有净水作用。

②明矾溶液与碳酸氢钠溶液混合：

（5）明矾的用途：

Al（OH）3有很强的吸附能力，它吸附水中悬浮的杂质形成沉淀。

可作净水剂，还可作收敛剂和媒染剂。

例1.下列物质中，属于复盐的是（）

A．Cu2（OH）2CO3B.CaCl2+Ca（ClO）2

C.KCl·MgCl2·6H2OD.Ca（H2PO4）2+2CaSO4

例2.铝盐中加过量氨水,观察到的现象       ,离子方程式:

       ,若向铝盐中逐滴加入过量NaOH溶液,观察到的现象是:

       ,离子方程式是       。

例3．下列物质中：

①Al2O3，②Mg（OH）2，③Al（OH）3，④NH4Cl，⑤NaHCO3，⑥AlCl3，它们中既能跟硫酸反应，又能跟NaOH溶液反应的是（）

A．①③⑥　　B．只有①③C．只有②③　　　　D．①③④⑤

[归纳总结]：

例4．测定一定质量的铝锌合金与强酸溶液反应产生的氢气的体积，可以求得合金中铝和锌的质量分数。

现有下列实验用品：

中学化学实验常用仪器、800毫升烧杯、100毫升量筒、短颈玻璃漏斗、铜网、铝锌合金样品、浓盐酸（密度1.19克/毫升）、水。

按图示装置进行实验，回答下列问题。

（设合金样品完全反应，产生的气体体积不超过100毫升）

（1）补充下列实验步骤，直到反应开始进行（铁架台和铁夹的安装可省略）：

①将称量后的合金样品用铜网小心包裹好，放在800毫升烧杯底部，把短颈漏斗倒扣在样品上面。

②往烧杯中注入水，直至。

（没答水面没过漏斗颈不给分）　

③在100mL量筒中装满水，（量筒中不应留有气泡），使漏斗颈伸入量筒中。

烧杯中水面到杯口至少保留约100mL空间。

④将长颈漏斗（或答玻璃棒）插入烧杯并接近烧杯底部，通过它慢慢加入，至有气体产生。

注：

实验步骤顺序写错，或在步骤②中加入盐酸，则不论其它步骤回答是否正确，小题

（1）均为0分。

（2）合金样品用铜网包裹的目的是：

[课堂练习]

1.请描述下列实验现象，并写出离子方程式。

①将NaOH溶液逐滴滴入到AlCl3溶液中，直至过量。

②将AlCl3溶液逐滴滴入到NaOH溶液中，直至过量。

③将盐酸逐滴到 NaAlO2溶液中，直至过量。

④将NaAlO2溶液中，直至过量。

2．高温超导体中，铊（T1）是组成成分之一，已知铊和铝是同族元素，关于铊的性质的推断，可能错误的是（）

①是银白色的软质金属②能生成+3价的离子化合物③T1（OH）3和A1（OH）3一样是两性的④与稀硝酸作用生成硝酸盐⑤与CL3反应生成盐

A、①和②B、只有③C、④和⑤D、②与⑤

3．下列离子方程式书写正确的是（）

A．硫酸铝中加入过量氨水：

AL3++3OH-AL（OH）3↓

B．氢氧化铝跟盐酸反应：

2AL（OH）3+6H+2AL3++6H2O

C．硫酸铜与氢氧化钡溶液反应：

Ba2++SO42-BaSO4↓

D．偏铝酸钠溶液与适量稀硝酸反应：

ALO2-+H++H2OAL（OH）3↓

4．把含有某一种氯化物杂质的氯化镁粉末9.5克溶于水后,与足量的硝酸银溶液反应,生成氯化银沉淀30克,则该氯化镁中的杂质可能是（）

A．氯化钠B．氯化铝C．氯化钾D．氯化钙

5．从海水中提取金属镁的途径正确的是（）

A．海水MgCl2Mg

B．海水Mg（OH）2MgCl2Mg

C．海水Mg（OH）2MgCl2Mg

D．

海水Mg（OH）2→MgOMg

第一节镁和铝（第三课时）

钟晶

[预习提纲]：

1．镁、铝化学性质对比

2．有关铝的三种存在形式之间的转化关系：

“铝三角”关系

Al3+

①②③④

⑤

Al（OH）3AlO2-

⑥

请写出上述转化过程中所有的化学反应方程式：

①___________________________________________

②__________________________________________

③______________________________________________

④_____________________________________________

⑤_____________________________________________

⑥______________________________________________

[笔记要点]：

四、Al3+,AlO2-,Al（OH）3之间相互转化图像：

（一）向一定量氯化铝溶液中逐滴加氢氧化钠溶液：

Al（OH）3（mol）Al3++3OH-=Al（OH）3↓

1Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O

NaOH（mol）

（二）和一定量氢氧化钠溶液逐滴滴加氯化铝溶液：

Al（OH）3（mol）

Al3++4OH-=AlO2-+2H2O

3AlO2-+Al3++6H2O=4Al（OH）3↓

Al3+（mol）

（三）一定量偏铝酸钠溶液逐滴滴加盐酸溶液：

Al（OH）3（mol）

AlO2-+H++H2O=Al（OH）3↓

Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O

H+（mol）

（四）向一定量盐酸溶液中逐滴滴加偏铝酸钠溶液：

Al（OH）3（mol）

AlO2-+4H+=Al3++2H2O

3AlO2-+Al3++6H2O=4Al（OH）3↓

AlO2-

（五）有MgCl2溶液、AlCl3溶液、ZnSO4溶液、FeSO4溶液，当它们各自或组合后与NaOH溶液反应，测定沉淀的量后画出以下曲线，试判断曲线a、b、c代表的反应物。

提示：

Zn2++2OH-=Zn（OH）2↓Zn（OH）2+2OH-=ZnO22-+2H2O

[答案]：

五、关于Al（OH）3的计算：

向可溶性铝盐溶液（Al3+）逐滴加入NaOH（或强碱）溶液：

1．基本图形:

Al（OH）3（mol）

1

NaOH（mol）

现象：

立即产生白色沉淀→沉淀逐渐增多→最多（

=3）

→逐渐减少→沉淀消失（

=4）

2．发生的反应及的Al（OH）3沉淀量分析：

Al（OH）3的沉淀量与

有关：

（1）当

<3时，沉淀量逐渐增大，此时Al3+过量，以n（OH-）为标准