江西省乐安一中高二化学 12镁和铝及硬水软化培优教案.doc

镁和铝及硬水软化（一）网上课堂本讲主要内容简单介绍金属，镁和铝的物理性质，镁和铝的化学性质，铝的重要化合物，合金，硬水和软水，硬水的软化。学习指导1简单介绍金属在元素周期表中五分之四的元素属于金属元素。常温下，除汞是液体以外，其它金属都是固体。金是黄色，铜是红色，铋是银白色或微显红色金属。少数金属有特殊颜色，大多数金属呈银白色，不透明，整块金属有光泽，但金属处于粉末状态时，常显不同颜色。密度最大的金属是铂，=21.45gcm-3。熔点最高的金属是钨，其熔点是3410。硬度最大金属是铬，其硬度是9。延性和展性最好的是金，锑（sb），铋（bi），锰延性展性最差，受到敲打就碎。银和铜导电性最好。2镁和铝的原子结构和单质的物理性质镁和铝的原子结构和物理性质元素符号相对原子质量原子结构示意图原子半径（nm）单质的物理性质颜色和状态硬度密度(gcm-3)熔点()沸点()12mg24.310.160银白色固体很软1.738645109013al26.930.143银白色固体较软2.70660.42467铝的原子半径比镁的小，铝的硬度、熔点、沸点比镁高。3镁和铝的化学性质镁和铝的化学性质mg-2e-mg2+al-3e-al3+与非金属反应2mg+o22mgo3mg+n2mg3n2mg+cl2mgcl22al+3o2al2o32al+3sal2s3(固相反应)2al+3cl22alcl3与酸作用mg+2h+=mg2+h2 (hcl稀 h2so4)2al+6h+(hcl，稀h2so4)=2al3+3h2常温下，浓hno3浓h2so使al钝化与碱作用mg不与naoh反应2al+2naoh+2h2o=2naalo2+3h22al+2oh-+2h2o=2alo2-+3h2与氧化物反应2mg+co22mgo+c不可用干冰灭火器扑灭化学实验室k、na、ca、mg等试剂着火mg+2h2omg(oh)2+h22al+fe2o32fe+al2o3 (mno2) 此类反应称铝热反应， (v2o5) 用于野外铁轨的焊接和 (cuo) 金属冶炼上。 (nio)4铝的重要化合物铝的重要的化合物铝的化合物与盐酸作用与naoh溶液作用主要用途氧化铝al2o3白色，难熔al2o3+6h+=2al3+3h2oal2o3+2oh-=2alo2+h2o冶炼铝，做耐火材料氢氧化铝al(oh)3几乎不溶于水的白色胶状物质al(oh)3+3h+=al3+3h2oal(oh)3+oh-=alo2-+2h2o制al(oh)3，用铝盐与氨水反应al3+3nh3h2o=al(oh)3+3nh4+明矾水解，水溶液呈酸性al3+3h2oal(oh)3+3h+，al(oh)3吸附力强，可吸附杂质，做净水剂明矾kal(so4)212h2o无色晶体，溶于水2kal(so4)2+6naoh(适量)=2al(oh)3+k2so4+3na2so4kal(so4)2+4naoh(过量)=kalo2+2na2o4+2na2so4+2h2oal2o3与盐酸，与naoh都反应，生成盐和水，称其为两性氧化物。al(oh)3是两性氢氧化物。在水溶液中存在两种形式的电离平衡h2o+h+alo2- al(oh)3 al3+3oh-酸式电离 两性氢氧化物 碱式电离向al(oh)3悬浊液中加强酸(h+)，降低c(oh-)，平衡右移，生成铝盐(al3+)加入碱，降低c(h+)，平衡左移，生成偏铝酸盐。铝盐由于al3+3h3o al(oh)3+3h+偏铝酸盐，由于偏铝酸根水解，使溶液中c(h+)123在标准状况下进行下列实验，甲、乙、丙各取30ml相同物质的量浓度的盐酸，加入不同质量相同成分镁铝合金的粉末，产生气体，有关数据列表如下：实验序号甲乙丙粉末质量(mg)510765918气体体积(ml)560672672（1）求盐酸的物质的量的浓度是多少？（2）求合金中mg、al的质量分数？解析：从给的数据上分析，甲、乙、丙所用盐酸物质的量相同，甲投入的合金少，产生的h2也少，一定是盐酸过量。合金反应完全。乙、丙产生相同体积的h2，丙投入的合金质量最大，所以丙中，盐酸消耗尽，合金有剩余。（1）计算盐酸浓度用丙的数据。（盐酸是欠量）n(hcl)=2n(h2)=c(hcl)=（2）计算mg、al的质量分数用甲的数据（合金是欠量） 解之 答：盐酸浓度为2.0moll-1，合金中含镁47.6%，含铝52.94%。4我国规定饮用水的硬度不超过25，硬度的表示方法是：将水中的ca2+和mg2+都看成是ca2+，并将其质量折算成cao的质量，通常把1l水中含有10mgcao称为1，水中的ca2+和mg2+可用一定浓度的y溶液进行滴定，y跟ca2+和mg2+都以等物质的量完全反应。（1）现取某地区的地下水样25.00ml，用0.0100moll-1的y溶液滴定，完全反应时消耗y溶液15.00ml。试计算该地区地下水的硬度，并判断是否符合饮用水的标准？（2）如果每次分析时取的水样都是25.00ml，为了便于计算，要求每消耗0.50mly溶液即相当于水的硬度为1，则y溶液的物质的量浓度应为多少？解析：（1）取地下水样1升，含ca2+和mg2+的物质的量为： 0.0100moll-10.0150l=610-3mol则此水的硬度：硬度超过25，不符合饮水标准。（2）利用（1）的计算结果，设y溶液的物质的量浓度为cc=8.9310-3moll-1答：y溶液浓度为8.9310-3moll-1（二）网上能力训练题基础性训练题一选择题：1用于飞机制造业的重要的材料是（ ）amg、al合金 bcu、sn合金cal、si合金 d不锈钢2工业上制取镁粉，是将镁蒸气里在某气体中冷却，下列气体可做冷却剂的是（ ）aco b空气 car dh2 3称取两份铝粉，第一份加入足量的浓naoh溶液，第二份加足量盐酸，如果放出等体积的气体（同温同压下），两份铝粉的质量之比为（ ）a1:2 b1:3 c3:2 d1:14锅炉水垢的主要成分是（ ）acaco3和mgco3 bcaco3和mg(oh)2ccaco4和mgco3 dcaso4、caco3和mgo5明矾净水的作用是（ ）a使暂时硬水软化 b使永久硬水软化c吸附水中悬浮物 d消毒杀菌6在暂时硬水中加入下列适当物质，可使硬度降低的是（ ）acao bnahco3 cal2(so4)3 dna3po47将相同质量的镁条分别在足量的氧气中空气中二氧化碳中完全燃烧，得到固体产物的质量分别是1g、2g、3g，则三者大小的关系为（ ）a1=2=3 b123c312 d2138向含有amolalcl3的溶液中加入bmolkoh溶液，生成沉淀的物质的量可能是（ ）amol bmol mol mol 0mol (4a-b)mola bc d只有9向明矾溶液里滴加ba(oh)2溶液，当so42-沉淀完全时，铝元素的存在形式是（ ）a一部分为al(oh)3沉淀，一部分以al3+的形式存在于溶液中b一部分为al(oh)3沉淀，一部分以alo2-的形式存在于溶液中c全部为al(oh)3沉淀d几乎全部以alo2-形式存在于溶液中10把x溶液逐滴滴入y溶液中，与把y溶液逐滴滴入x溶液中，所产生的现象不同的是abcdxbacl2hclnaohfecl3yh2so4naalo2alcl3naoh11在相同条件下，将mg、al、fe分别投入质量相等且足量的稀h2so4中，反应结束后，三种溶液的质量仍然相等，则投入的mg、al、fe三种金属的质量关系正确的是（ ）amgalfe balfealcalmgfe dfemgal12把铝粉和fe3o4粉末配成铝热剂并分成两等份，第一份在高温下恰好完全反应，并将生成物与足量的盐酸充分反应；第二份直接加入足量的naoh溶液使之充分反应，前后两种情况下生成的气体在相同状况下的体积比是（ ）a1:1 b9:8 c3:4 d4:3二填空题：13有a、b、c、d、e5种化合物，其中a、b、c、d是铝元素的化合物，f是一种气体，标准状况下对空气的相对密度是1.103。且有下列反应：a+naohd+h2oba+h2oc+naoh(适量)b+nacle+h2onaoh+fc+d+h2ob，则a、b、c、d化学式分别是a _，b _，c _，d _。写出4molc和6mole在水溶液中发生反应的化学方程式_。14某无色透明溶液，跟金属铝反应放出h2，试判断下列离子：mg2+、cu2+、ba2+、h+、ag+、so42-、so32-、hco3-、oh-、no3-，何者能存在于此溶液中？（1）当生成al3+时，可能存在_。（2）当生成alo2-时，可能存在_。三计算题：15取1.5moll-1的硫酸11.5ml，投入0.4g镁条，再滴入1moll-1naoh溶液将溶液中的mg2+全部沉淀下来，向naoh溶液的用量至少为多少毫升？16将2.7g铝屑放入200ml3moll-1盐酸中完全反应后，再往其溶液中加入多少毫升4moll-1naoh溶液后可得到3.9g沉淀？提高性训练题一选择题：17通常将1l水中含有10mgcao称为1度，以1表示。有一饮用水，经化验含有0.015%的cacl2，该水的密度为1gcm-3，则该水的硬度是（ ）a约为4 b约为6c约为8 d大于818当燃烧镁和某金属组成的合金时，所形成氧化物的质量为反应前合金质量的2倍，另一种金属可能是（ ）a铜 b铍 c钠 d铝19已知部分被氧化的镁1.6g，和足量的盐酸反应，在标准状况下生成h21.12l。在跟盐酸反应前被氧化的镁是（ ）a1.2g b0.64g c0.4g d0.24g20将5g某金属加入100ml4moll-1的硫酸溶液中，当h2so4溶液降低到原浓度的一半时（设溶液体积不变），金属还没有全部溶解，该金属可能是（ ）a铝 b锌 c铁 d镁21现有硫酸镁和硫酸铝的混合溶液，其中mg2+浓度为2moll-1，so42-浓度为6.5moll-1，若将200ml此混合溶液中的mg2+和al3+分离，至少应加入1.6moll-1的naoh溶液的体积为（ ）a0.5l b1.625l c1.8l d2l研究性习题22有镁和铝两种金属的混合粉末1.44g，在50ml3.4moll-1的盐酸中全部溶解，再加入50ml4.0moll-1的naoh溶液，得白色沉淀物。滤出沉淀物灼烧质量不再减少，得固体1.11g，在滤液中滴加少量稀盐酸即有沉淀产生，求原混合物中镁，铝各多少克？能力训练题点拨与解答基础训练题部分一1a2c3d4b5c6ad其中cao+h2o=ca(oh)2 ca(oh)2+ca(hco3)2=2caco3+2h2o 2ca(oh)2+mg(hco3)2=mg(oh)2+2caco3+2h2o 3ca2+2po43-=ca3(po4)2 3mg2+2po43-=mg3(po4)2 7c分析：12mgo 2mg3n2 32mgo+c 240 100 240+12所以3128b分析：反应过程是：alcl3+3naoh=al(oh)3+3nacl al(oh)3+naoh=naalo2+2h2o alcl3+4naoh=3nacl+naalo2+2h2o 生成al(oh)3物质的可以是a，小于a，4a-b，09d写正确的化学方程式就可以了。kal(so4)2+2ba(oh)2=2baso4+kalo2+2h2o10bcb选项把hcl滴入naalo2溶液中，加一滴就生成白色沉淀，振荡后也不消失，把naalo2滴入hcl中，局部产生白色沉淀，振荡后立即消失。发生反应的化学方程式为： hcl+naalo2+h2o=nacl+al(oh)3； naalo2+hcl+2h2o=nacl+al(oh)3al(oh)3+3hcl=alcl3+3h2o，也可直接写成naalo2+4hcl=nacl+alcl3+2h2o。c选项，naoh滴入alcl3溶液中，立即产生白色沉淀3naoh+alcl3=al(oh)3+3nacl振荡白色沉淀alcl3+3naoh=al(oh)3+3nacl，振荡后白色沉淀立即消失。al(oh)3+naoh=naalo2+2h2o，也可以写成。alcl3+4naoh=3nacl+naalo2+2h2o11c思路是：金属于稀酸反应放出h2，都是溶液质量增加的反应。在酸足量的条件下，等质量的金属使溶液质量增加多的金属要少加，使溶液质量增加少的金属要多加。1gal与足量稀h2so4反应，溶液增加的质量=，1gmg与足量稀h2so4反应，溶液增加的质量=，1gfe与足量稀h2so4反应，溶液增加的质量=。mgfe。12c写对方程式：8al+3fe3o44al2o3+9fe 9fe9h2 8al=12h2 n(h2)前:n(h2)后=9:12=3:4二填空题：13分析：f的摩尔质量=29gmol-11.103=32gmol-1，f是o2，e是na2o2。结论：a：al2o3 b：al(oh)3 c：alcl3 d：naalo24alcl3+6na2o2+6h2o=4al(oh)3+12nacl+3o214分析：alal3+是在酸溶液中进行反应；alalo2-是在强碱溶液中进行反应，两种溶液都为无色透明。结论：（1）h+、mg2+、so42-（2）oh-、ba2+、no3-三计算题：15解：根据化合物的固定组成解此题最省力。mgmgso4mg(oh)2+na2so4 h2so4+2naoh=na2so4+2h2on(na2so4)=1.5moll-10.0115l=0.01725moln(naoh)=0.01725mol2=0.0345molvnaoh(aq)= =34.5ml答：把mg2+完全沉淀最少需1moll-1的naoh溶液34.5ml。16解：由于al(oh)3是典型的两性氢氧化物，适量的强碱会沉淀al3+，形成al(oh)3，而过量的强碱又会溶解al(oh)3所以这类题基本都有两组答案。3.9gal(oh)3的物质的量是0.05mol2.7gal的物质的量是0.1molal(oh)3可以与alcl3共存，也可以与naalo2共存。0.1molal0.1molalcl3 余0.3molhcl第一个答案：alcl3和al(oh)3共存，各为0.05mol，加入4moll-1的naoh共发生2个反应：其一，naoh+hcl = nacl+h2o 0.3mol0.3mol其二，alcl3+3naoh = al(oh)3+3nacl 0.05mol0.15mol 0.05mol需4moll-1naoh溶液的体积=第二个答案：al(oh)3与naalo2共存，各为0.05mol，加入4moll-1的naoh共发生3个反应：naoh + hcl = nacl+h2o 0.3mol 0.3mol3naoh+alcl3 = al(oh)3+3nacl 0.15mol 0.05mol 0.05mol4naoh+alcl3 = naalo2+3nacl+2h2o 0.20mol 0.05mol 0.05molvnaoh(aq)=答：获得3.9克al(oh)3，加入4moll-1的naoh溶液可以是112.5ml，也可以是162.5ml。提高性训练题部分一17c取1l水，质量为1000g，其中m(cacl2)=0.15g=150mg 水的硬度=150mg =150mg18b cucuo 64 84 bebeo 9 25 nana2o2 23 39 alal2o3 27 51 mgmgo 24 40 用平均值方法解题，是be和mg的合金19dm(mg+mgo)=1.6g，其中n(mg)=n(h2)=m(mg)=1.2g m(mgo)=0.4g，其中mg元素为0.24g没与盐酸反应前被氧化的镁是0.24g。20ad当h2so4消耗0.2mol时，al消耗。zn消耗0.2mol，质量13g5g；fe消耗11.2g5g，mg消耗4.8g5g。21d溶液中c(mgso4)=2moll-1，则cal2(so4)3=1.5moll-1c(al3+)=3.0moll-1在200ml中n(mg2+)=0.4mol n(al3+)=0.6molvn