第11讲 金属镁铝及其化合物讲义解析版.docx

1、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A族第三周期A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2MgO22MgO3MgN2Mg3N2

2、与水反应反应很困难能与沸水反应：Mg2H2OMg(OH)2H2与酸(H)反应能与H反应产生H2反应速度比Al快：Mg2H=Mg2H2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：2MgCO22MgOC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CaCO3CaOCO2，CaOH2O=Ca(OH)2沉淀M

3、g22OH=Mg(OH)2酸化Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O蒸发结晶析出MgCl26H2O脱水在氯化氢气流中使MgCl26H2O脱水制得无水氯化镁电解电解熔融氯化镁制得镁：MgCl2(熔融)MgCl2特别强调：1.由MgCl26H2O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M

4、gCO3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011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：D2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

5、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：D3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

6、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)3NaAlO2 BNaAlO2溶液Al(OH)3Al2O3 CAl2O3NaAlO2溶液Al(OH)3 DMgOMgCl2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

7、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

8、于水放热，促进氨水的分解；同时使溶液中c(OH)增大，使NH3H2O NHOH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3Br28NH3=6NH4BrN2(或3Br22NH3=6HBrN2)(3)3MgN2=Mg3N2(4)在E装置后添加一个装有碱石灰的干燥管(5)Mg3N26H2O=3Mg(OH)22NH3(6)Mg2HCl=MgCl2H2【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NH3H2O NHOH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

9、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3Br28NH3=6NH4BrN2或3Br22NH3=6HBrN2。(3)Mg在N2中燃烧生成Mg3N2，发生反应的化学方程式为3MgN2=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Mg3N26H2O=3Mg(OH)22NH3。(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Mg2HCl=MgCl2H2

10、。二 铝的重要化合物2Al2OH2H2O=2AlO3H2；Al2O32OH=2AlOH2O；AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO；Al33NH3H2O=Al(OH)33NH；2Al(OH)3Al2O33H2O；Al33AlO6H2O=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Al3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

11、相互促进的水解反应；AlO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AlOHCOH2O=Al(OH)3CO，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)AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，现象为先产生白色沉淀，后沉淀溶解；NaOH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)212H2O，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

12、原理是Al33H2OAl(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021.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步骤的反应原理为2Cl2H2O2OHH2Cl2 C步骤中需将MgCl26H2O置于干燥的HCl气流中加热脱水制备无水MgCl2 D步骤、所涉及的反应中，溴元素均发生氧化反应答案：D【解析】步骤中，用过量NaOH溶液除去Mg2；用过量Na2CO3

13、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；步骤为电解食盐水，反应的原理为2Cl2H2O2OHH2Cl2，B项正确；步骤由MgCl26H2O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() AAl、Ga均处于A族 BGa2O3可与盐酸反应生成GaCl3 CGa(OH)3可与NaOH反应生成NaGaO2 D酸性：Al(OH)3Ga(OH)3答案：D【解析】镓(Ga)与铝同主族，位于第A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)3H2CO3Al(OH)3，D项错误。3工业