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1、镁铝及其化合物知识归纳及巩固之一镁铝单质 镁铝及其化合物知识归纳之一镁铝单质1、镁和铝（一）镁和铝的结构：1、原子结构示意图： 镁 铝2、周期表中位置：镁位于第三周期第A族，最外层有2个电子容易失去，显+2价；铝位于第三周期A族，最外层有3个电子，显+3价。特别提醒 镁、铝都是活泼金属，由于它们结构的相似与不同，决定了它们的化学性质有许多共同点和不同点。共同点：镁、铝都能与氧气及其它许多非金属、酸及其某些氧化物反应，因而镁铝具有较强的还原性。不同点：由于镁、铝属于同周期元素，镁的核电荷数较少，原子半径比铝大，在化学反应中比铝更易失去价电子，故镁的金属性强于铝。（2）镁和铝的物理性质：元素名称元

2、素符号核电荷数 单质的物理性质颜色和状态密度/(gcm-3)熔点/沸点/导电性传热性延展性镁Mg12银白色固体1.7386451090较好较好铝Al13银白色固体2.70660.42467很好很好特别提醒 镁和铝相比较，铝的硬度比镁的稍大，熔点和沸点都是铝比镁的高.（三）镁、铝单质的化学性质1与非金属反应（1）与O2反应。常温下与空气中的O2反应生成一层致密的氧化物薄膜，所以镁、铝都有抗腐蚀的性能，不需要密封保存。镁、铝都能在空气中燃烧：2Mg+O22MgO 4Al+ 3O22Al2O3（2）与卤素单质、硫等反应。 Mg+ Cl2MgCl2 2Al+ 3Cl22AlCl3 2Al+ 3S Al

3、2S3 （用于工业制备） Mg+ S MgS特别提醒 镁在空气中用酒精灯火焰点燃即可燃烧，而铝在空气中需要高温点燃才能燃烧。镁在空气中燃烧时有三个反应发生： 2Mg+O22MgO 3Mg+N2Mg3N2 2Mg+CO22MgO+C燃烧时都放出大量的热，发出耀眼的白光。利用镁的这种性质来制造照明弹。集气瓶底部都要放一些细纱，以防止集气瓶炸裂。2与H2O反应Mg、A1和冷水都不反应，但在加热条件下镁与水反应生成氢氧化镁和氢气；铝在强碱溶液中会与水反应。 Mg+2H2O Mg(OH)2+H2 2A1+6H2O2A1(OH)3+3H2（强碱溶液中）特别提醒 镁和铝都是较活泼的金属，在一定条件下，它们都

4、可以和水反应，置换出水中的氢。镁跟冷水缓慢地反应，加热时反应更为显著。铝和沸水也能微弱的反应，但现象不明显。这一方面是因为镁的金属活动性较铝相对较强，另一个不可忽视的原因是它们的氢氧化物虽然都难溶于水，但Mg(OH)2较Al(OH)3的溶解性相对较大(25时氢氧化镁的KSP为1.810-11，氢氧化铝的KSP为510-34），所以与水反应时生成的Mg(OH)2在镁条表面的覆盖要小，尤其是在加热的条件下（加热时水中的氢离子浓度也相对较大）。但在像在NaOH溶液的强碱性条件下，情况就不一样了。在强碱溶液中，Mg(OH)2的溶解度大为减小，水中的氢离子浓度也减小了，事实证明，镁和强碱溶液不反应，而铝

5、则不然，由于Al(OH)3是典型的两性氢氧化物，它可溶于强碱溶液。3与酸反应Mg、A1与浓、稀盐酸、稀硫酸、磷酸等非氧化性酸反应置换出H2。反应实质：2Al+6H+=2Al3+3H2与氧化性酸（硝酸、浓硫酸）作用无H2。其中铝在冷浓 H2SO4，冷浓硝酸中发生钝化现象（铝的表面被氧化为致密的氧化物薄膜，这层薄膜阻止了酸与内层金属的进一步反应）。所以可用铝制容器贮存冷的浓硫酸或浓硝酸。4与某些氧化物反应（1）镁与二氧化碳反应：2Mg+CO22MgO+C特别提醒 “CO2不能助燃”的说法是不全面的，CO2对绝大多数可燃物是良好的灭火剂，而对K、Ca、Na、Mg等可燃物却是助燃剂。（2）铝热反应：2

6、Al+ Fe2O3 2Fe+ Al2O3 实验现象：当反应被引发后，反应剧烈进行，放出大量的热，发出耀眼的白光；从漏斗底部流出火红的液滴，在蒸发皿内的沙中冷却为黑色固体，该固体可被磁铁吸引。铝热反应可用于焊接钢轨和冶炼某些难熔金属，如：V、Cr、Mn等。特别提醒 铝热剂是指铝粉和某些还原性比铝弱的金属氧化物的混合物，金属氧化物可以是：Fe2O3 、FeO、Fe3O4、Cr2O3、V2O5、MnO2等。铝热反应的特点是反应放出大量的热，使生成的金属呈液态。要使用没有氧化的铝粉，氧化铁粉末要烘干。引发铝热反应的实验操作是：加入少量KClO3,插上Mg条并将其点燃.镁条的作用是通过其燃烧放出的热量引

7、发铝热反应，作引发剂；KClO3的作用是做氧化剂，使伸入混合物内部的镁条继续燃烧。5与碱反应镁不与碱反应，铝与碱液反应：2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2反应的实质:分两步进行: (2）Al(OH)3+NaOH = NaAlO2+2H2O 特别提醒 在铝与氢氧化钠反应中，氧化剂是水而不是氢氧化钠。6.与盐溶液反应：镁与氯化铵溶液反应：Mg+2NH4Cl=MgCl2+2NH3+H2铝与硫酸铜溶液反应:2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu(4）用途：1.镁的用途：制造业中，用来制造轻合金。在国防工业中有重要应用，被誉为“国防金属”。冶金工业上，金属镁常用作还原剂和脱氧剂

8、。2.铝的用途：铝由其优良的物理性质而决定的重要用途主要有：延展性制作铝线、铝箔、多种容器；导电性作电的导体。铝的导电性仅次于银、铜，是优良的导体之一；导热性作热的导体；不透明作忌光物（如胶卷）的包装材料银白色金属光泽作涂料（俗称银粉、银漆）。（五）镁和铝的制取：镁、铝在自然界中均以化合态存在，铝是地壳里存在最多的金属元素。工业上用电解熔融的MgCl2制取Mg,用电解熔融的Al2O3制取Al。1.电解熔融状态的氯化镁制取镁阳极反应：2Cl-2e-=Cl2阴极反应：Mg2+2e-=Mg总反应：MgCl2(熔融）Mg+Cl22.电解熔融状态的氧化铝制取铝阳极反应：6O2-12e-=3O2阴极反应：

9、4Al3+12e-=4Al总反应：2Al2O3(熔融）4Al+3O2（六） 铝与酸、碱反应的生成H2的量的关系计算规律：铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应的原理2Al6HCl=2AlCl33H2 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 (1)等量的铝与足量的酸、碱分别反应产生H2的物质的量相等消耗H、OH的物质的量之比为：n(H)n(OH)31(2)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠反应。消耗Al的物质的量之比为13生成H2的物质的量之比为13（3)一定量的铝分别与一定量的盐酸或氢氧化钠溶液反应，若产生氢气的体积比为 1/3VHCl(H2)/VNaOH(H2)1/1，则必定是：铝与盐

10、酸反应时，铝过量而盐酸不足。铝与氢氧化钠反应时，铝不足而氢氧化钠过量。【例1】铝分别与足量的稀盐酸和足量氢氧化钠溶液反应，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.11 B21C31 D.13解析： 抓住2个反应生成H2的体积相等进行计算 有关化学反应的方程式如下： 2Al6HCl=2AlCl33H2 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2由此可知，在同温同压下生成等体积(也是等物质的量)的H2时，消耗的HCl与NaOH的物质的量之比为6231。方法技巧铝与盐酸、NaOH溶液的反应，还原剂为Al，由电子守恒知：生成等量的H2，消耗A

11、l的物质的量相等，即生成等物质的量的AlCl3、NaAlO2，根据Cl-、Na+守恒得所需HCl和NaOH的物质的量之比为31【例2】甲、乙两烧杯中各盛有100mL 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. 5.4g B. 3.6g C. 2.7g D. 1.8g解析：铝和盐酸的反应方程式为； 铝与NaOH溶液的反应方程式为，若在等物质的量的盐酸和NaOH溶液中分别投入足量的铝粉，则产生的的体积比为1：3。现在产生的气体体积比为1：2，说明铝粉的量对盐酸来说是过量的，而对NaOH是不足量的，与盐酸反应的铝粉是2.

12、7g，与NaOH反应的铝粉应是盐酸的2倍，所以投入铝粉的质量应为5.4g。答案为A项。【巩固】等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为5:6，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能分别是( )A甲、乙中都是铝过量 B甲中铝过量，乙中碱过量C甲中酸过量，乙中铝过量 D甲中酸过量，乙中碱过量解析：生成氢气的体积比即物质的量之比为n(甲) :n(乙)5:6， 设甲中产生H2 为5mol，则乙中产生H2为6mol。甲：2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H2 2 3 3 10/3mol 5mol 5mol 乙：2Al2NaOH2H2O=2NaAl

13、O23H2 2 2 3 4mol 4mol 6mol甲、乙中加入的铝是等量的，甲中n(H2SO4)和乙中n(NaOH)相等，故甲中铝过量4mol10/3mol2/3mol，乙中氢氧化钠过量5mol4mol1mol。 【例3】将相同质量的镁条分别在氧气中空气中氮气中二氧化碳中完全燃烧，燃烧后所得固体产物的质量由小到大的顺序是 （ ）A. B.C. D.解析: 本题考查Mg在O2、N2、CO2中燃烧的反应以及定量分析问题的能力,只要能利用质量守恒定律,逐一分析其质量关系,即可解题。具体如下：Mg在氧气中：2Mg+O2 = 2MgOMg在氮气中：2Mg+O2 = 2MgO（主） 3Mg+N2 = M

14、g3N2（微量）Mg在二氧化碳中：2Mg+CO2 = 2MgO+C依元素守恒法，1mol Mg燃烧生成1mol MgO，质量增加16g；1mol Mg燃烧生成1/3mol Mg3N2，质量增加28/3g；1molMg在二氧化碳中燃烧，固体产物分别为1/2mol在C和1mol的MgO，质量增加6g+16g=22g。因此，相同质量的镁粉若分别在上述气体中燃烧，所得固体产物的质量的大小关系是在二氧化碳中燃烧最大，应选C。注意：Mg在空气中燃烧时，不存在2Mg+CO2 = 2MgO+C的反应，这是因为在空气中的主要成分是N2和O2，只含微量的CO2，O2的氧化性远强于CO2，所以存在过量O2的条件下，

15、不可能发生与CO2的反应（即使假定发生了此反应，生成的C也会继续与O2反应生成CO2，最终结果也相当于没反应）。【例4】等物质的量的钠、镁、铝分别与1L1mol/L的盐酸作用产生氢气，可出现下列四种情况：NaMgAl;NaMg=Al;Na=Mg=Al;NaMg=Al.讨讨论上述四种情况所需金属的物质的量分别在何范围?解析：本题可用分段讨论的方法，但比较繁琐，用作图法则方便快捷. 化学反应中，反应物与生成物的量通常成线性关系，作图时可利用特殊点(如刚开始反应，恰好完全反应等)画出投入金属量与产生氢气量的关系图，各种情况一目了然. 根据NaH+1/2 H2 Mg2H+H2 Al3H+ 3/2 H2

16、对于Na:起点O(0，0)，盐酸恰好完全反应时为A点(1，1/2 )；对于Mg:起点O(0，0)，盐酸恰好完全反应时为B点( 1/2、1/2 )；对于Al：起点O(0，0)，盐酸恰好完全反应时为C点(1/3 ，1/2 )显然，当n1/2 时，NaMgAl当 1/2n1时，NaMg=Al当n=1时，Na=Mg=Al当n1时，NaMg=Al.参考答案：n1/2 1/2n1n=1 n1【例5】镁是一种很活泼的金属，常用作脱硫剂、脱氧剂。在电子工业中利用镁制取硅的反应为： 2MgSiO22MgOSi 同时有副反应发生：2MgSiMg2Si Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4(硅烷）。 SiH4在常温

17、下是一种不稳定、易分解的气体。 （1）图（甲）是进行Mg与SiO2反应的实验装置。 .由于O2的存在对该实验有较大影响，实验中应通入X气体作为保护气。X气体应选用CO2、N2、H2中的 。.实验开始时，必须先通入X的气体，再接通电源加热反应物，其理由是 ；当反应引发后，切断电源，反应能继续进行，其原因是 。.反应结束时，待冷却至常温后，关闭K，从分液漏斗处加入稀盐酸，可观察到导管口a处有闪亮的火星。据此现象可推知 在空气中能自燃。 （2）图（乙）所示装置进行的实验如下：先关闭K，使A中反应进行；加热玻璃管C，可观察到C管中发出耀眼白光，产生白烟，管壁上附着有淡黄色物质。实验完成后，将C管中固体

18、全部加入盐酸中，有臭鸡蛋气味的气体生成。 .C中的Mg应放在不锈钢垫片上而不能直接接触管壁，这是因为 。.停止实验时，先打开K，再停止滴加浓硫酸并熄灭酒精灯。橡胶气胆B在实验中的作用是 。.C中全部反应产物有 、 、 。（填化学式） 解析：（1）. .防止加热条件下H2与空气混合爆炸 Mg与SiO2的反应是放热反应 .SiH4 (2).同在加热条件下，Mg能与玻璃中的SiO2反应 .防止C管降温时因气体压强减小，而引起D中溶液倒流 .MgO S MgS 【例6】有铝粉和四氧化三铁组成的铝热剂，在隔绝空气的条件下灼烧，使之充分反应。将所得混合物研细并分成两等份，分别投入过量的烧碱溶液和盐酸中。充

19、分反应后，前者消耗molNaOH，放出气体0336L；后者消耗nmolHCl，放出气体V L。若将等质量的这种铝热剂中的铝粉与足量的稀硫酸作用，可得336L气体(气体体积均在标准状况下测定。)求： (1)该铝热剂中铝粉和四氧化三铁的质量分数分别为 。 (2)、的值 、 、 。解析：(1)Al:27.95% Fe3O4:72.05% (2)m=0.05 mol n=0.24 mol V=1.344 L 【例7】在标准状况下进行甲、乙、丙三组实验，三组各取30L同浓度的盐酸溶液，加入同一种镁铝合金粉末，产生气体，有关数据列表如下： 实验序号甲乙丙合金质量()255385459生成气体体积（L）28

20、0336336(1)甲组实验中，盐酸 (填“过量”“适量”或“不足量”)，理由是 。乙组实验中，盐酸 (填“过量”“适量”或“不足量”)，理由是 。要算出盐酸的物质的量浓度，题中可作计算依据的数据是 ，求得的盐酸的物质的量浓度为 。(2)求合金中Mg、Al的物质的量之比，题中可作计算依据的数据是 ，求得的Mg、Al的物质的量之比为 。(3)在丙组实验之后，向容器中加入1molL1的氢氧化钠溶液，能使合金中的铝恰好溶解，不形成含铝的沉淀，并使Mg2刚好沉淀完全，再过滤出不溶固体，求滤液中各溶质的物质的量和所加入氢氧化钠溶液的体积(写计算过程)。解析：(1)过量 、 因为乙组所用合金量比甲组多，产

21、生H2也多，说明甲组中HCl未反应完 ； 不足量、 因为甲组255合金生成H2280，每克合金生成H2：。 若乙组中合金耗尽，应生成H2：385423，实际只生成336，所 以盐酸不足量 ； 盐酸30和气体336 ； mol1 (2)合金255，气体280 1 (3)滤液中溶质为NaCl，NalO2 设丙组中Mg、Al的物质的量均为 则24270459 0009mol 根据Cl元素守恒： （NaCl）（HCl）003003mol 根据l元素守恒：（NaAlO2）（Al）0009mol 由Na元素守恒：（NaOH）（NaCl）（NalO2）00300090039molV（NaOH）003939【

22、例8】某课外小组对一些金属单质和化合物的性质进行研究(1)下表为“铝与氯化铜溶液反应”实验报告的一部分：实验步骤实验现象将打磨过的铝片(过量)放入一定浓度的CuCl2溶液中产生气泡，析出疏松的红色固体，溶液逐渐变为无色反应结束后分离出溶液备用红色固体用蒸馏水洗涤后，置于潮湿空气中一段时间后固体由红色变为绿色其主要成分为Cu2(OH)2CO3按反应类型写出实验中所发生反应的化学方程式各一个(是离子反应的只写离子方程式)。置换反应： _；化合反应： _。(2)用石墨作电极，电解上述实验分离出的溶液，两极产生气泡持续电解，在阴极附近的溶液中还可以观察到的现象是_。解释此现象的离子方程式是：_.(3)

23、工业上可用铝与软锰矿(主要成分为MnO2)反应来冶炼金属锰。用铝与软锰矿冶炼锰的原理是(用化学方程式来表示)：_。MnO2在H2O2分解反应中作催化剂若将适量MnO2加入酸化的H2O2溶液中，MnO2溶解产生Mn2，该反应的离子方程式是：_。【解析】(1)Al放入CuCl2溶液中，产生气泡，一定是H2，因为Cu2水解： Cu22H2O = Cu(OH)22H，溶液的酸性较强，发生反应：2Al6H=2Al33H2，红色固体为置换出的Cu：2Al3Cu2=2Al33Cu，以上两个反应都是置换反应，要写化合反应，显然是Cu、O2、CO2、H2O发生了复杂的反应生成Cu2(OH)2CO3，根据氧化还原

24、反应原理，参加反应的Cu与O2物质的量之比为21，再根据原子个数守恒可配平其他物质的化学计量数。(2)电解AlCl3溶液，移向阳极的阴离子有OH、Cl，Cl放电产生Cl2，移向阴极的阳离子有Al3、H，阴极附近H放电产生H2，Al3与OH发生反应： Al33OH=Al(OH)3，若OH过量发生反应：Al(OH)3OH=AlO2H2O。(3)为铝热反应，可根据氧化还原反应原理写出MnO2在酸化后的H2O2中溶解产生Mn2，MnO2中4价的锰被还原，则H2O2中1价的氧被氧化，产生O2，酸化要注意很可能有H参与反应。【答案】(1)2Al6H=2Al33H2或2Al3Cu2=2Al33Cu 2CuO

25、2H2OCO2=Cu2(OH)2CO3(2)有白色沉淀生成，后来沉淀逐渐溶解至消失：(3)Al33OH=Al(OH)3， Al(OH)3OH=AlO2H2O；(3)3MnO24Al3Mn2Al2O3；MnO2H2O22H=Mn2O22H2O【例8】铝镁合金已成为轮船制造、化工生产等行业的重要材料某研究性学习小组的三位同学，为测定某含镁3%5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计下列三种不同实验方案进行探究填写下列空白探究一实验方案：铝镁合金测定剩余固体质量实验中发生反应的化学方程式是：_。实验步骤：(1)称取5.4 g铝镁合金粉末样品，投入V mL 2.0 mol/LNaOH溶液中，

26、充分反应NaOH溶液的体积V_。(2)过滤、洗涤、干燥、称量固体该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将_(填“偏高”或“偏低”)。探究二实验方案：铝镁合金盐酸,测定生成气体的体积(实验装置如图所示)问题讨论：(1)某同学提出该实验装置不够完善，应在A、B之间添加一个干燥、除酸雾的装置你的意见是_(填“需要”或“不需要”)。(2)为使测定结果尽可能精确，实验中应注意的问题是(写出两点)：_；_。探究三实验方案：称量x g铝镁合金粉末，放在如图所示装置的惰性电热板上，通电使其充分灼烧。问题讨论：(1)欲计算Mg的质量分数，该实验中还需测定的数据是_。(2)若用空气代替O2进行实验，对测定结果是否

27、有影响？_(填“是”或“否”)。实验拓展参照探究一、探究二实验方案，请你另设计一个实验方案，测定该铝镁合金中镁的质量分数。_。【解析】探究一利用NaOH溶液溶解铝，余下为Mg.合金质量5.4 g，Al的最小质量为 5.495% g，Al与NaOH按物质的量比11反应， V(NaOH)0.095 L，即95 mL， Al的最大质量为5.497%V(NaOH)97 mL。所以V(NaOH)97 mL。 若不洗涤沉淀，杂质附着在Mg上，使结果偏高探究二酸雾可溶于水，不需要加除杂装置注意量气装置的使用：要检查气密性，读数时一定要保证B、C装置中液面相平，恢复到室温后再读数，读数时保证视线与凹液面的最低点相平，加入足量盐酸保证合金完全溶解等。探究三利用合金与O2充分反应后增加的质量和合金反应前的质量可以推算出Mg、Al各自的质量如果用空气代替O2，空气中N2、CO2会与Mg反应：N23Mg Mg3N2，CO22Mg 2MgOC，对实验造成影响。【答案】探究一2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2(1)97(2)偏高探究二(1)不需要(2)检查装置的气密性合金完全溶解(或加入足量盐酸，或调整量气管C的高度，使C中液面与B中液面相平等，合理答案均可)