镁和铝及其化合物三课时

镁和铝及其化合物三课时知识要点：光泽密度原子或离子半径金属键能熔、沸点硬度MgAl小结：共性:

银白色轻金属,固体，熔点较低，硬度较小，密度较小，有良好的导电、导热、延展性和韧性异性:铝比镁硬度稍大、熔沸点稍高（铝的金属键比镁强）镁铝的物理性质银白色轻金属＞＜第2页,共34页，2024年2月25日，星期天MgAlO2Mg+O2＝

2MgO点燃与非金属反应4Al+3O2＝

2Al2O3加热N2SCl23Mg+N2＝

Mg3N2Mg+S＝MgS2Al+3S＝Al2S3Mg+Cl2＝

MgCl22Al+3Cl2＝2AlCl3点燃点燃加热点燃点燃

常温下、空气中形成氧化物薄膜，具有抗腐蚀的性能镁铝的化学性质第3页,共34页，2024年2月25日，星期天与氧化物反应H2OCO2Fe2O3Mg+2H2O====Mg(OH)2+H2↑△除氧化膜后可与水微弱反应2Mg+CO2====2MgO+C点燃2Al+Fe2O3====2Fe+Al2O3高温与酸反应氧化性酸反应，无氢气生成在冷浓硝酸、浓硫酸中“钝化”，加热时反应，无氢气生成H+Mg+2H+=Mg2++H2↑2Al+6H+=2Al3++3H2↑2Al+2H2O+2OH—=2AlO2—+3H2↑2Al+3Cu2+=2Al3++3CuMg+Cu2+=Mg2++Cu与碱反应与盐反应第4页,共34页，2024年2月25日，星期天海水Mg(OH)2

MgCl2

MgHCl电解冶炼存在用途光卤石菱镁矿铝土矿电解△铝土矿Al(OH)3Al2O3

Al

(KCl·MgCl2·6H2O)(MgCO3)(Al2O3、Fe2O3、SiO2等)制合金、飞机、汽车部件、烟火、照明弹等制合金、飞机、汽车、轮船部件、导线、日用品2Al2O3(熔融)========4Al+3O2冰晶石Na3AlF6第5页,共34页，2024年2月25日，星期天【思考1】Mg粉加入NH4Cl溶液中可能有几种气体产生？请说明理由.

［解析］将镁粉加入NH4Cl溶液中，有氢气和刺激性的氨气生成，这是由于NH4Cl水解呈酸性，镁与水解产生的H+反应生成氢气而破坏了NH4Cl的水解平衡，NH3•H2O浓度不断增大而分解放出NH3.反应的化学方程式可表示为：Mg+2NH4Cl===2NH3↑+MgCl2+H2↑第6页,共34页，2024年2月25日，星期天

试分析铝与强碱溶液反应的实质，该反应还原剂、氧化剂分别是何物质？

［解析］铝和强碱溶液反应，通常认为是铝先和强碱溶液中的水反应生成氢氧化铝，然后氢氧化铝再和强碱反应生成偏铝酸盐。

2Al+6H2O===2Al(OH)3+3H2↑

2Al(OH)3+2NaOH===2NaAlO2+4H2O

2Al+6H2O+2NaOH===2NaAlO2+3H2↑+4H2O此反应中，还原剂是

，氧化剂是

铝水

【思考2】6e-6e-第7页,共34页，2024年2月25日，星期天

【例1】下列叙述正确的是（）A．铝制槽车可用来贮运浓硫酸、浓硝酸是因为常温下铝和浓硫酸、浓硝酸不反应。B．两份相同质量的铝粉，分别与足量的稀硫酸和氢氧化钠溶液反应，产生的氢气前者多。C．合金的熔点一般比组成它的各成分的熔点都低。D．工业上常利用铝热反应冶炼难熔金属，如钒、铬、锰。CD例题剖析第8页,共34页，2024年2月25日，星期天【例2】将相同质量的镁条分别在①氧气中②空气中③氮气中④二氧化碳中完全燃烧，燃烧后所得固体产物的质量由小到大的顺序

（

）A．②＜①＜③＜④

B．④＝①＝②＝③

C．③＜②＜①＜④

D．③＜①＜②＜④C

【例题3】锌和铝都是活泼金属，其氢氧化物既能溶于强酸，又能溶于强碱。但是氢氧化铝不溶于氨水，而氢氧化锌能溶于氨水，生成

。

04天津理综Zn(NH3)42+回答下列问题：第9页,共34页，2024年2月25日，星期天（1）单质铝溶于氢氧化钠溶液后，溶液中铝元素的存在形式为

（用化学式表示）。（2）写出锌和氢氧化钠溶液反应的化学方程式（3）下列各组中的两种溶液，用相互滴加的实验方法即可鉴别的是

。①

硫酸铝和氢氧化钠

②

硫酸铝和氨水

③

硫酸锌和氢氧化钠

④

硫酸锌和氨水（4）写出可溶性铝盐与氨水反应的离子方程式试解释在实验室不适宜用可溶性锌盐与氨水反应制备氢氧化锌的原因____________________________________

。

Zn＋2NaOH＝Na2ZnO2＋H2

①③④

Al3+＋3NH3·H2O＝3NH4+＋Al

OH

3

可溶性锌盐与氨水反应产生的Zn

OH

2可溶于过量氨水中，生成，氨水的用量不易控制AlO2-第10页,共34页，2024年2月25日，星期天

MgOAl2O3物理性质化学性质H2OH+OH—

类别主要用途工业制法白色粉末，难熔白色粉末，难熔，不溶于水MgO+2H+=Mg2++H2OAl2O3+6H+=2Al3++3H2OAl2O3+2OHˉ=2AlO2ˉ+H2O碱性氧化物两性氧化物耐火材料，制备镁盐耐火材料，冶炼原料，制备铝盐，制备偏铝酸盐，刚玉为耐磨材料煅烧MgCO3从铝土矿中提取MgO+H2O=Mg(OH)2（缓慢一般不考虑）（1）Mg、Al的氧化物第11页,共34页，2024年2月25日，星期天（2）Mg、Al的氢氧化物

Mg(OH)2Al(OH)3物理性质化学性质热稳定性H+OH—

类别主要用途实验室制法Mg(OH)2

MgO+

H2O

△2Al(OH)3

Al2O3+3H2O

△白色，不溶于水（溶解部分电离出的OH—可使酚酞变红）白色胶状，不溶于水、有很强的吸附性Mg(OH)2+2H+=Mg2++H2O2Al(OH)3+6H+=2Al3++3H2OAl(OH)3+OH—=AlO2ˉ+2H2O中强碱两性氢氧化物制MgO和镁盐制备Al2O3和净水剂Mg2++2OHˉ=Mg(OH)2↓Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+2AlO2ˉ+CO2+2H2O=2Al(OH)3↓+CO32ˉAlO2ˉ+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3ˉ3AlO2ˉ+Al3++6H2O=4Al(OH)3↓第12页,共34页，2024年2月25日，星期天AlO2－＋H＋＋H2OAl(OH)3Al3＋＋3OH－

①酸式电离

②碱式电离只能存在于中性或弱酸性或弱碱性环境中【思考】（1）Al(OH)3为何既能与酸又能与强碱液反应？

［解析］这是因为Al(OH)3在水中同时存在两种电离平衡：第13页,共34页，2024年2月25日，星期天（2）制取Al(OH)3的可能途径有那些？［解析］(1)铝盐与碱液反应

法②优于法①

①

Al3＋

Al(OH)3

AlO2－OH－适量OH－过量②Al3＋

Al(OH)3

不溶解

NH3·H2O足量NH3·H2O过量(2)偏铝酸盐与酸反应：(3)互相促进水解反应：

法②优于法①

①AlO2－

Al(OH)3Al3＋

H+过量H+适量②AlO2－

Al(OH)3

不溶解

CO2适量CO2过量Al3＋＋3AlO2­－＋6H2O＝4Al(OH)3↓第14页,共34页，2024年2月25日，星期天Al3+AlO2-Al（OH）3

铝三角第15页,共34页，2024年2月25日，星期天［思考］试作出下列反应图像，并写出各阶段离子方程式。01234n(NaOH)n[Al(OH)3]

①向1molAlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量向4molNaOH溶液中滴加AlCl3

溶液直至过量01234n(AlCl3)n[Al(OH)3]Al3++3OHˉ(少量)

=Al(OH)3↓

Al(OH)3+OHˉ=AlO2ˉ+2H2O

Al3++4OHˉ(过量)

=AlO2ˉ+2H2O

Al3＋＋3AlO2ˉ＋6H2O＝4Al(OH)3↓

3mol3mol1mol3mol1mol3mol第16页,共34页，2024年2月25日，星期天01234n[Al(OH)3]n(HCl)②向1molNaAlO2溶液中滴加HCl溶液直至过量向4molHCl溶液中滴加NaAlO2

溶液直至过量01234n(NaAlO2)n[Al(OH)3]AlO2ˉ+H2O+H+(少量)=Al(OH)3↓

Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O

AlO2ˉ+4H+(过量)=Al3++2H2O

Al3＋＋3AlO2ˉ＋6H2O＝4Al(OH)3↓

1mol3mol1mol3mol第17页,共34页，2024年2月25日，星期天n(NaOH)n[Al(OH)3]③向含1molHCl酸化的1molAlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量

④向含1molMg2+和1molAl3+的混合溶液中滴加NaOH溶液直至过量Al(OH)3、

Mg(OH)2Mg(OH)2n(NaOH)H++OHˉ=H2OAl3++3OHˉ(少量)

=Al(OH)3↓

Al(OH)3+OHˉ=AlO2ˉ+2H2O

Al3++3OHˉ(少量)

=Al(OH)3↓

Al(OH)3+OHˉ=AlO2ˉ+2H2O

Mg2+

+2OHˉ=Mg(OH)2↓

第18页,共34页，2024年2月25日，星期天【例1】今用铝、稀硫酸和氢氧化钠溶液为原料，在实验室制备一定量的氢氧化铝。可分别采用如下化学方程式所表示的两种方法：①2Al+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2↑Al2(SO4)3+6NaOH===2Al(OH)3↓+3Na2SO4②2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑2NaAlO2+H2SO4+2H2O===2Al(OH)3↓+Na2SO4（1）上述哪一种方法比较节约试剂？（提示：试从每生产2molAl(OH)3所消耗的试剂用量予以说明）（2）原料相同，请设计一种更为节约试剂的方法（用化学方程式表示，并说明其可以最节约试剂的根据）第19页,共34页，2024年2月25日，星期天［解析］（1）②法较①法节约了酸、碱试剂。因为同样是制备2molAl(OH)3，①法需2molAl、3molH2SO4、6molNaOH；②法只需2molAl、1molH2SO4、2molNaOH。（2）利用Al3＋和AlO2－的互相促进水解反应制备Al(OH)3

2Al+3H2SO4====Al2(SO4)3+H2↑

2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑

Al2(SO4)3+6NaAlO2+12H2O===8Al(OH)3↓+3Na2SO42mol1.5mol0.25mol1.5mol1.5mol0.25mol0.75mol

制备2molAl(OH)3

所用原料为2molAl、0.75molH2SO4、1.5molNaOH，比①②试剂用量少。第20页,共34页，2024年2月25日，星期天【例2】某混合物A，含有

KAl（SO4）2、Al2O3和

Fe2O3，在一定条件下可实现下图所示的物质之间的变化：据此判断（1）固体B所含物质的化学式为___________。（2）固体E所含物质的化学式为__________________

__。（3）反应①的离子方程式为:Al2O3

（NH4）2SO4、K2SO4AlO2ˉ+2H2O+CO2（过量）=Al(OH)3↓+HCO3ˉ

或：

2AlO2ˉ+3H2O+CO2（不足）=2Al(OH)3↓+CO32ˉ

第21页,共34页，2024年2月25日，星期天【例3】如图，A、C、E、H是常见单质，B、F是常见氧化物，D是无色液体，I的焰色反应呈黄色。它们之间的转化关系如下图所示：试回答：（1）写出化学式：B

、C

。（2）写出反应①②的化学方程式：①

；

②

；

（3）A与G溶液反应的离子方程式：Fe3O4

高温

8Al+3Fe3O49Fe+4Al2O3Na高温3Fe+4H2OFe3O4+4H2↑2Al+2OH－+2H2O===2AlO2－+3H2↑

[分析]①单质A与氧化物B在高温下反应生成单质E和氧化物F，联系中学学习内容，最典型的为Al与铁的氧化物反应，若A为Al，则B为Fe3O4，E为Fe，F为Al2O3。②由框图可知D为水，则H为H2。③I中含有Na+，故G为NaOH，结合H为H2

，则C为Na。第22页,共34页，2024年2月25日，星期天

【例题4】．已知黑色固体X可溶于盐酸，白色固体Y既可溶于盐酸，又可溶于NaOH溶液，C为棕红色，E是金属，如下所示，它们之间有下列变化（其反应条件均略去）：

（1）写出化学式：

X__________；D__________；（2）写出Y溶于NaOH溶液的离子方程式：（3）写出B与C反应的化学方程式：FeSSO2Al2O3+2OHˉ=2AlO2ˉ+H2OFe2O3+2Al=Al2O3+2Fe点燃[点拨]解答本题的突破口:C为棕红色,C是Fe2O3,白色固体Y既可溶于盐酸，又可溶于NaOH溶液，Y是Al2O3或Al(OH)3,由题知Y是Al2O3.第23页,共34页，2024年2月25日，星期天

【例1】两个烧杯中各加入相同体积的3mol的硫酸，置于天平的左右两个托盘上，调节天平使达到平衡。向一个烧杯中加入10.8gAl，向另一个烧杯中加入10.8gMg，问反应完毕后，天平可能会发生怎样的变化?试根据计算进行分析。［解析］本题属于天平平衡的有关计算，是一个重要考点。此类计算宜用差量法。关键是：放入烧杯中的物质的质量可以不等，从烧杯中逸出的物质的质量也可以不等，但留在烧杯中的物质质量(即质量差)必须相等，天平才能保持平衡。在本例题中，由于H2SO4的体积没有给定，因此需讨论H2SO4的相对用量。第24页,共34页，2024年2月25日，星期天［解答]设一个烧杯中所加入的硫酸的体积为VL，跟10.8g铝和10.8g镁完全反应分别需H2SO4为xmol、ymol，据2Al+3H2SO4＝Al2(SO4)3+3H2↑,得x=0.6mol，需3molH2SO4的体积为＝0.2L;

据Mg+H2SO4＝MgSO4+H2↑得y=0.45mol，需3molH2SO4的体积为=0.15L。[讨论]

(1)当V≤0.15L时，两烧杯中的H2SO4都全部参加反应，两端消耗H2SO4的量相等，所以逸出H2的量相等，天平仍保持平衡。

(2)当V＞0.15L时，跟镁反应消耗的H2SO4恒为0.45mol，而跟铝反应消耗H2SO4的量多于0.45mol，所以铝置换出的H2多于镁，天平发生倾斜，放入铝的一端托盘上升。第25页,共34页，2024年2月25日，星期天【例2】将amol的NaOH溶液滴加到bmol的AlCl3溶液中，试推导a与b的关系，并计算能得到Al(OH)3的物质的量。

［解析］1.此时必须注意整个反应过程中的现象：

将NaOH溶液滴入AlCl3溶液中，开始时有沉淀生成，反应为Al3++3OHˉ=Al(OH)3↓；当溶液中Al3+全部转变为Al(OH)3沉淀后，继续加入NaOH，沉淀将溶解，其反应为Al(OH)3+OHˉ=AlO2ˉ+2H2O。

2.当n(OHˉ)=3n(Al3+)时，Al3+恰好完全转变为Al(OH)3沉淀，沉淀达到最大值。

3.当n(OHˉ)＜3n(Al3+)时，Al3+尚未转变为Al(OH)3沉淀。

4.当n(OHˉ)≥4n(Al3+)时，Al3+完全转变为AlO2ˉ，无沉淀。

5.当3n(Al3+)＜n(OHˉ)＜4n(Al3+)时，一部分Al3+转变为Al(OH)3沉淀，另一部分Al3+转变为AlO2ˉ。以上关系是进行可溶性铝盐与强碱反应的有关计算的依据。第26页,共34页，2024年2月25日，星期天［答案］(1)当AlCl3过量n(OHˉ)<3n(Al3+),即a<3b，沉淀量应根据NaOH的量计算：n[Al(OH)3]＝n(NaOH)/3=a/3mol。(2)当NaOH与AlCl3恰好完全反应时n(OHˉ)＝3n(Al3+)，即a＝3b

n[Al(OH)3]＝bmol＝a/3mol。(3)当NaOH过量，生成的沉淀完全溶解n(OH-)≥4n(Al3+)，即a≥4b，n[Al(OH)3]＝0mol。(4)当NaOH过量，生成的沉淀部分溶解时3n(Al3+)＜n(OH-)＜4n(Al3+)，即3b＜a＜4b。

设生成的

Al(OH)3为xmol，生成的AlO2ˉ为ymol，根据Al3+和OHˉ的物质的量守恒,有：x+y=b3x+4y=ax=(4b－a)(mol)y=(a－3b)(mol)第27页,共34页，2024年2月25日，星期天【例3】将0.1moL的镁、铝混合物溶于100mL2mol/LH2SO4溶液中，然后再滴入1mol/LNaOH溶液。请回答（1）若在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀质量m随加入NaOH溶液的体积V变化如图所示。当V1=160mL时，则金属粉末中n(Mg)=

mol，V2=

mL。解析：本题涉及的化学反应有：①Mg+2H+=Mg2++H2↑②2Al+6H+=2Al3++3H2↑③H++OH—=H2O④Mg2++2OH=Mg(OH)2↓⑤Al3++3OH—=Al(OH)3↓⑥Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O（1）n(Mg)+n(Al)=0.1mol

2n(Mg)+3n(Al)+1mol/L×0.16L=0.4mol解得：n(Mg)=0.06mol

n(Al)=0.04mol当发生④、⑤、⑥时，消耗的碱为：n(NaOH)=2n(Mg)+4n(Al)=2×0.06mol＋4×0.04mol=0.28mol，故V2=V1+V(NaOH)=440mL0mV1V2V/mL0.06440第28页,共34页，2024年2月25日，星期天（2)若在滴加NaOH溶液过程中，欲使Mg2+、Al3+刚好沉淀完全，则滴入NaOH溶液的体积V(NaOH)=

mL0mV1V2V/mL400

［解析］(2)当刚好发生至④、⑤反应时，消耗的碱为：n(NaOH)=2n(Mg)+3n(Al)=2×0.06mol＋3×0.04mol=0.24mol，所需NaOH体积为0.24L。故V(NaOH)=160mL+240mL=400mL【例4

】将0.1moL的镁、铝混合物溶于100mL2mol/LH2SO4溶液中，然后再滴入1mol/LNaOH溶液。请回答第29页,共34页，2024年2月25日，星期天

（3）若镁铝混合物仍为0.1mol，其中Mg粉的物质的量分数为a，用100mL2mol/L的硫酸溶解此混合物后，再加入450mL1mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中无Al(OH)3。满足此条件的a的取值范围是

。0mV1V2V/mL方法一：根据方程式计算

加入450mL1mol/L的NaOH溶液，完全反应后NaOH过量:0.45mol—0.1L×0.20mol/L=0.05mol若要完全溶解Al(OH)3，则nAl(OH)3≤0.05mol，0.1*(1—a)≤0.05mol解得：a≥1/2方法二：守恒法当所得沉淀中无Al(OH)3时，溶液中的溶质一定含有Na2SO4、NaAlO2，可能含有NaOH（过量），根据Na+守恒，有下列关系式：

2n(H2SO4)+n(Al)≤n(NaOH)

即：0.1L×2mol//L＋0.1(1—a)≤0.45L×1mol/L，解得：a≥1/2结合a的化学含义，知a的取值范围为：1/2≤a＜1。1/2≤a＜1第30页,