高一化学 必修1 必修一 高三化学 高中化学 高考化学 元素化合物 金属及其化合物 镁、铝、铁.doc

镁铝铁【考纲要求】1了解镁、铝、铁等金属及其重要化合物的主要性质及应用。 2以铝为例了解两性氧化物、两性氢氧化物的概念和一般性质。3以铁为例了解变价金属的性质。【知识网络】1、镁及其化合物2、铝及其重要化合物3、铁及其重要化合物【考点梳理】考点一镁、铝及其化合物1镁与铝原子结构及物理性质元素符号原子结构原子半径化合价颜色密度（gcm-3）熔点沸点硬度12Mg1.6010-10m+2银白色1.746451090很软13Al1.4310-10m+3银白色2.70660.42467较软要点诠释：共同点：均为银白色，属于轻金属（4.5g/cm3），熔点较低，硬度较小。不同点：密度：MgAl，熔点：MgAl，硬度：MgAl。原因：镁、铝均处于周期表的前半部，原子半径相对较大，而原子质量相对较小，故密度较小；原子半径大使得金属离子和自由电子间的结合力弱，故熔点和硬度较低，镁和铝相比较，原子半径镁比铝大，价电子数比铝少，故密度、熔点、硬度镁都比铝小。镁铝的化学性质：较强的还原性：MgAl项目MgAl与非金属反应O2方程式2Mg+O22MgO4Al+3O22Al2O3现象剧烈反应、耀眼白光、放出大量热SMg+SMgS2Al+3SAl2S3N23Mg+N2Mg3N2与H2O方程式Mg+2H2OMg(OH)2+H22Al+6H2O（沸水）2Al(OH)3+3H2现象冷水慢，沸水快一般不反应，只有氧化膜被破坏后反应与酸反应Mg+2H+=Mg2+H22Al+6H+2Al3+3H2(常温下，在浓H2SO4、浓HNO3中钝化)与NaOH溶液2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2与某些氧化物2Mg+CO22MgO+C（白加黑）2Al+Fe2O32Fe+Al2O3主要用途镁合金汽车、飞机制造、照明弹等铝合金汽车、船舶、飞机制造、防锈油漆、导线、电缆等工业制备MgCl2 （熔融）Mg+Cl22Al2O3 4Al+3O22镁和铝氧化物氧化物MgOAl2O3类属碱性氧化物两性氧化物色态白色粉末、熔点高白色粉末、熔点高化学性质H2OMgO+H2OMg(OH)2(反应缓慢进行)不溶解也不反应盐酸MgO+2H+Mg2+H2OAl2O3+6H+ 2Al3+3H2ONaOH溶液不溶解也不反应Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O重要用途制造耐火、耐高温材料制造耐火、耐高温器材，冶炼铝3镁和铝的氢氧化物氢氧化物Mg(OH)2Al(OH)3类属碱两性氢氧化物色态白色固体白色固体溶解性难溶难溶电离方程式Mg(OH)2Mg2+2OHH2O+AlO2+H+Al(OH)3Al3+3OH与HCl溶液Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O(可溶于NH4Cl等强酸弱碱盐)Al(OH)3+3HCl = AlCl3+3H2O与NaOH溶液不反应Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O热不稳定性Mg(OH)2 MgO+H2O2Al(OH)3Al2O3+3H2O实验室制法可溶性镁盐加NaOH溶液 Mg2+2OH- Mg(OH)2可溶性铝盐加氨水Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH4+ 4镁铝的工业制取流程(1)以海水为原料提取镁：海水(或苦卤、光卤石溶液等)Mg(OH)2MgCl2溶液MgCl26H2OMgCl2Mg。要点诠释：MgCl2的物理性质：易溶于水、味苦、易潮解，是制取镁的重要原料。苦卤就是提取过食盐后的海水；光卤石成分为KClMgCl26H2O。海水的成分为：Na+、Mg2+、Cl-、Br-等。MgCl2溶液变成MgCl26H2O的操作是：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。（2）以铝土矿为原料提取Al铝土矿主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质,提取Al的两种工艺流程如下：5铝及其化合物间相互转化、铝三角及相关图象 （1）铝三角（2）相关图象实验操作实验现象图象离子方程式向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量先生成沉淀又溶解Al3+3OH-Al(OH)3；Al(OH)3OH-AlO2-2H2O 向AlCl3溶液中滴加稀氨水至过量出现白色沉淀Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH4向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液至过量开始无明显变化，一段时间后出现沉淀Al3+4OH-=AlO2-+2H2O；3AlO2-+Al3+6H2O4Al(OH)3 向可溶性偏铝酸盐溶液中滴加盐酸至过量先沉淀又溶解H+AlO2-+H2O = Al(OH)3；Al(OH)3 +3H+=Al3+3H2O 向NaAlO2溶液中逐渐通入CO2气体至过量先无明显变化，后出现沉淀AlO-2+2H2O+CO2(过量) =Al(OH)3+HCO-32AlO2-+3H2O+CO2(少量) =Al(OH)3+CO2-3 向盐酸中滴加NaAlO2溶液至过量出现白色沉淀4 H+AlO2-=Al3+2H2O；3AlO2-+Al3+6H2O4Al(OH)3 要点诠释：Al(OH3)的两性：H2O+AlO2+H+Al(OH)3Al3+3OH酸式电离 碱式电离当向Al(OH)3中加入酸溶液，由于H+消耗OH，故平衡向碱式电离方向移动，使Al(OH)3溶解生成含Al3+的溶液。当向Al(OH)3中加入强碱溶液时，由于OH消耗H+，故平衡向酸式电离方向移动，也使Al(OH)3溶解生成含AlO2的溶液。铝热反应及应用：2Al + Fe2O32Fe + Al2O3 ；4Al + 3MnO23Mn + 2Al2O3 铝热剂：铝粉和金属氧化物；助燃剂：KClO3；引燃剂：镁条。铝热反应应用：焊接钢轨，冶炼熔点较高的金属如：钒、铬、锰等。既能与强酸又能与强碱反应的物质：金属单质：Al；两性氧化物：Al2O3；两性氢氧化物Al(OH)3；弱酸的酸式盐：NaHCO3、NH4HCO3等；弱酸铵盐：(NH4)2CO3、(NH4)2S；氨基酸、蛋白质等。考点二铁及其化合物1铁铁的原子结构：位于第四周期族，属过渡元素。原子结构示意图：；常见价态2，3价。物理性质：常温下，纯铁是银白色具有金属光泽的金属（纯铁的抗蚀力相当强），易导电、导热，有延展性。铁的熔沸点都很高：熔点是1535，沸点是2750。密度7.86g/cm3。 铁能被磁体吸引，在磁场的作用下，自身也能产生磁性。化学性质：铁是比较活泼的常见金属，当铁跟弱氧化剂反应时：Fe-2e=Fe2+；当跟强氧化剂反应时：Fe-3e=Fe3+。 与铁生成3价的有：Cl2、Br2、浓硫酸、硝酸等。2Fe+3Cl22FeCl32Fe+3Br22FeBr3Fe+4HNO3(稀)=Fe(NO3)3+NO+2H2O（HNO3过量）Fe+2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)23Fe+8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2+2NO+4H2O（Fe过量）与铁生成2价的有：I2、S、稀硫酸、盐酸、Fe3+、Cu2+等。 Fe+I2FeI2Fe+SFeSFe+Cu2+Fe2+CuFe+2H+Fe2+H2Fe+2Fe3+=3Fe2+与铁生成Fe3O4的有：O2、H2O等。 3Fe+2O2Fe3O43Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H22.铁的氧化物铁的氧化物FeOFe3O4Fe2O3铁的化合价+2价+2价，+3价+3价俗称磁性氧化铁铁红状态和颜色黑色固体黑色晶体红棕色固体与H2O的关系不反应，不溶解与盐酸FeO+2H+=Fe2+H2O Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2OFe3O4+8H+=Fe2+2Fe3+4H2O氧化性高温下被CO、H2、Al、C等还原还原性：与氧气、硝酸可被氧化可被氧化一般不再被氧化主要用途炼铁、铝热剂炼铁、铝热剂、颜料3.铁的氢氧化物名称氢氧化亚铁氢氧化铁化学式Fe(OH)2Fe(OH)3分类碱碱性质色态白色固体红褐色固体水溶性不溶于水不溶于水与酸反应Fe(OH)2+2H+ Fe2+ 2H2OFe(OH)3+3H+Fe3+3H2O还原性稳定性4Fe(OH)2+ O2+ 2H2O 4Fe(OH)32Fe(OH)3Fe2O33H2O（受热分解）制法原理Fe2+2OH- Fe(OH)2Fe3+3OH- Fe(OH)3现象白色絮状沉淀红褐色沉淀要点诠释：Fe(OH)2的制备 Fe(OH)2可由硫酸亚铁溶液跟氢氧化钠溶液起反应制得。Fe(OH)2为白色絮状沉淀，易被空气中O2迅速氧化成Fe(OH)3。因此，白色絮状沉淀能迅速变成灰绿色，最终变成红褐色。Fe2+2OH-=Fe(OH)2，4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 硫酸亚铁溶液要现配，配制所用蒸馏水要煮沸，以减少蒸馏水中溶解的氧，防止亚铁离子被氧化。 要将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，或在液面上覆盖一层苯或煤油（不能用CCl4），以隔绝空气，防止空气与Fe(OH)2接触发生反应。4.Fe2+、Fe3+的鉴别鉴别方法Fe2+Fe3+观察法浅绿色黄色加碱（NaOH）法现象：白色沉淀灰绿色红褐色沉淀反应：Fe2+2OHFe(OH)2（白色）4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3（红褐色）现象：红褐色沉淀反应：Fe3+OHFe(OH)3（红褐色）加盐（SCN）法现象：加入KSCN溶液无明显现象，再滴入氯水变成红色溶液反应：2Fe2+Cl22Fe3+2ClFe3+3SCNFe(SCN)3（红色）现象：加入KSCN溶液，溶液变为红色反应：Fe3+3SCNFe(SCN)3（红色）5. “铁三角”中的转化关系 要点诠释： （1）FeFe2+铁与氧化性比较弱的非金属（如S、I2），弱氧化性酸（如盐酸、稀H2SO4），不活泼金属的盐溶液（如CuSO4溶液），FeCl3溶液反应，都可实现这种转化。例如：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4；Fe+2H+=Fe2+H2。（2）Fe2+Fe比较活泼的金属（如Al、Zn）、CO、H2、C等能从亚铁化合物中置换出来铁来。例如；FeCl2+Zn=ZnCl2+Fe；FeO+H2Fe+H2O。（3）FeFe3+铁与强氧化剂，如Cl2、H2O2、KMnO4（H+）、HNO3、浓硫酸在一定条件下反应都会实现这种转化。例如：2Fe+3Cl22FeCl3。（4）Fe3+Fe可通过较强还原剂实现，如Al、CO等。例如：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3。（5）Fe2+Fe3+亚铁盐与强氧化剂反应如Cl2、Br2、HNO3、浓硫酸、KMnO4（H2）、H2O2等。4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O2Fe2+X2=2Fe3+2X- (X=Cl、Br)3Fe2+4H+NO3-=3Fe3+NO+2H2O2Fe2+O3+2H+=2Fe3+O2+H2O2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O5Fe2+MnO4-+8H+=5Fe3+Mn2+4H2O（6）Fe3+Fe2+铁盐溶液与比较强的还原剂反应，如Fe、Cu、碘化物、硫化物等。例如：2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+；2Fe3+Fe=3Fe2+；2Fe3+2I=2Fe2+I2。6Fe3+的性质（1）水解性：Fe3+半径小，所带电荷高，水解能力强。常温下，Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+ 沸水中，Fe3+3H2O(沸水)Fe(OH)3(胶体)+3H+遇HCO3-、CO32-、AlO2-、ClO-等离子时，水解完全。 如Fe3+3HCO3-Fe(OH)3+3CO2。2Fe3+3CO32+3H2O=2Fe(OH)3+3CO2将FeCl3溶液蒸干