镁铝铁铜及其重要化合物

金属元素及其化合物镁、铝、铁、铜及其化合物元素名称元素符号核电荷数原子结构示意图镁Mg12铝Al13一.镁铝1.镁和铝的结构都易失去最外层电子,成为金属阳离子.2.镁铝物理性质及其用途都是银白色金属,有较强的韧性,延展性,有良好的导电性,导热性.但熔点、沸点、密度、硬度都是铝比镁高.(1)与非金属单质的反应3.镁铝的化学性质①与O2反应a.镁在空气中用酒精灯火焰即可燃烧.而铝在空气中需要高温才能燃烧.镁在空气中燃烧有三个反应:b.燃烧时都放出大量的热.发出耀眼的白光,可做照明灯.②与卤素、硫等的反应2Mg+O2点燃2MgO4Al+3O2点燃2Al2O32Mg+CO2点燃2MgO+C2Mg+O2点燃2MgO3Mg+N2点燃Mg3N2点燃Mg+Cl2MgCl22Al+3Cl2点燃2AlCl3Mg+SMgS2Al+3SAl2S3a.和非氧化性酸反应(盐酸、稀硫酸等)(3)和酸反应Mg+2H+→Mg2++H2↑(剧烈反应)2Al+6H+→2Al3++3H2↑(迅速反应)Mg与冷水缓慢反应、与沸水显著反应；Al与沸水反应(2)与水的反应b.和氧化性酸反应镁能与冷的浓硫酸和浓硝酸反应,而铝在冷的浓硫酸和浓硝酸中会发生钝化镁与氧化性酸浓硫酸、浓硝酸反应.Mg+2H2SO4(浓)MgSO4+SO2↑+2H2OMg+4HNO3(浓)→Mg(NO3)2+2NO2↑+2H2O铝与浓硫酸、浓硝酸在常温下钝化!Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑(4)跟碱的反应镁和碱不反应铝能和碱反应2Al+2NaOH+2H2O→2NaAlO2+3H2↑实质:第二步:2Al(OH)3+2NaOH→2NaAlO2+4H2O总反应式:2Al+2H2O+2NaOH→2NaAlO2+3H2↑(5)跟某些氧化物反应现象:Mg在CO2中继续燃烧,有黑色固体和白色固体生成(C,MgO).解释:该反应为置换反应,说明镁的强还原性,说明了CO2不支持燃烧是相对的.①镁条在二氧化碳中燃烧第一步:2Al+6H-OH→2Al(OH)3+3H26e-点燃2Mg+CO22MgO+C②铝热反应铝粉与某些金属氧化物粉末(如Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)在高温条件下发生的反应叫铝热反应.Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe高温二.镁的重要化合物1.氧化镁(MgO)(1)物理性质:白色粉末密度小,熔点高(2800℃)是制耐火材料的重要原料.

(2)化学性质:和水反应:氧化镁与水化合生成氢氧化镁.MgO＋H2O→Mg(OH)2所以自然界不存在氧化镁.与酸反应:氧化镁是碱性氧化物,与酸反应生成盐和水.

MgO＋2HCl→MgCl2＋H2O(3)制法:工业上是用菱镁矿煅烧来制取氧化镁

MgCO3MgO＋CO2↑煅烧2.氢氧化镁(Mg(OH)2)白色粉末,难溶于水,其溶解度比MgCO3小,有碱的性质.Mg(OH)2＋2NH4Cl→2NH3↑＋MgCl2＋2H2O例6将MgCO3悬浊液加入浓NaOH溶液,经一段时间搅拌后仍有沉淀,此沉淀是:A.MgCO3

B.Mg(OH)2

C.NaOH

D.Na2CO33.氯化镁(MgCl2)无色晶体,易溶于水,在空气中易吸潮,味苦.氯化镁的六水合物晶体MgCl2·6H2O是制取镁的原料.

(2)涉及的化学方程式MgCl2+Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+CaCl2Mg(OH)2+2HCl→MgCl2+2H2OMgCl2·6H2OMgCl2+6H2OMgCl2(熔融)→Mg+Cl2↑HCl(1)工艺流程贝壳生石灰H2O生石乳海水晒盐母液加HClMg(OH)2过滤MgCl2MgCl2浓缩结晶MgCl2晶体HCl电解Mg+Cl2煅烧△通电三.铝的重要化合物①物理性质白色、粉末状、难溶解、难熔固体刚玉氧化铝的天然晶体,硬度大仅次于金刚石、金刚砂(SiC)(蓝宝石、红宝石是刚玉的一种)铝土矿由氧化铝的水合物和少量的氧化铁和二氧化硅杂质组成1.氧化铝(Al2O3)可以用做耐火材料.是冶炼金属铝的原料.②氧化铝的天然存在形式③氧化铝的性质(两性氧化物)Al2O3+6HCl→2AlCl3+3H2OAl2O3+6H+→2Al3++3H2OAl2O3+2NaOH→2NaAlO2+H2OAl2O3+2OH-→2AlO2

+H2OAl2(SO4)3+6NH3.H2O→2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4Al3++3NH3.H2O→Al(OH)3↓+3NH4+②Al(OH)3制备2.Al(OH)3的性质Al(OH)3是不溶于水的白色胶状物质具有吸附性.①物理性质2Al(OH)3→Al2O3+3H2Oa.不稳定性:③Al(OH)3化学性质Al(OH)3在水中的电离氢氧化铝不能与弱酸反应,如向氢氧化铝浊液中通入CO2不溶解;也不与弱碱反应,如氨水,故实验室用氨水制氢氧化铝而不用强碱.H2O+AlO2-+H+Al(OH)3Al3+

+3OH-

b.Al(OH)3的两性Al(OH)3+

3H+Al3++3H2OAl(OH)3+OH-AlO2-+2H2O3.铝盐(AlCl3、Al2(SO4)3、明矾等)KAl(SO4)

2·12H2O:无色晶体,俗称明矾,属于复盐.它能用于净水,其原理是溶于水电离出的铝离子水解产生氢氧化铝胶体,吸附水中杂质,有关反应的离子方程式为:Al3++3H2O

Al(OH)3(胶体)+3H+.4.偏铝酸盐(NaAlO2)化性:AlCl3+3NaOH→Al(OH)3↓+3NaClAlCl3+4NaOH→NaAlO2+2H2O+3NaClAlO2-+4H+→Al3++2H2OAlO2-+H2O+H+→Al(OH)3↓3AlO2―+Al3++6H2O→4Al(OH)3↓提问:向NaAlO2溶液中通入CO2的离子方程式是?练习1：向含1molAlCl3的溶液中,逐渐加入NaOH溶液,生成沉淀的物质的量n(Al(OH)3)与消耗NaOH溶液的物质的量n(NaOH)关系图:n(Al(OH)3)

10.80.60.40.2012345n(NaOH)①①Al3++3OH－

=Al(OH)3↓②②Al(OH)3+OH－=AlO2－+2H2O先产生白色沉淀，后消失实验现象：练习2：向含4molNaOH的溶液中,逐渐加入含AlCl3的溶液，生成沉淀的物质的量n(Al(OH)3)与消耗AlCl3溶液的物质的量n(AlCl3)关系图:n(Al(OH)3)

10.80.60.40.20

1234n(AlCl3)①②①Al3++4OH－

=AlO2－＋2H2O②3AlO2－+Al3++6H2O=4Al(OH)3↓4/3③4/3实验现象：先无沉淀，最终生成白色沉淀练习3：向含1molAlCl3溶液中,逐渐加入NH3·H2O溶液,生成沉淀的物质的量n(Al(OH)3)与消耗NH3·H2O溶液的物质的量n(NH3·H2O)关系图:n(Al(OH)3)10.80.60.40.201234n(NH3·H2O

)①①Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NH4+②实验现象：产生白色沉淀练习4：向含1molNaAlO2的溶液中,逐渐通入CO2

气体并过量,生成沉淀的物质的量n(Al(OH)3)与消耗CO2气体的物质的量n(CO2)关系图:n(Al(OH)3)21012n(CO2

)①①

AlO2－+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-②实验现象：产生白色沉淀练习5:向含1molNaAlO2的溶液中,逐渐加入HCl溶液,生成沉淀的物质的量n(Al(OH)3)与消耗HCl溶液的物质的量n(HCl)关系图:n(Al(OH)3)10.80.60.40.20

1234n(HCl)①②①

AlO2－+H++H2O=Al(OH)3↓②

Al(OH)3＋3H＋=Al3＋+3H2O先产生白色沉淀，后消失实验现象：练习6:向含4molHCl的溶液中,逐渐加入NaAlO2溶液,生成沉淀的物质的量n(Al(OH)3)与消耗NaAlO2溶液的物质的量n(NaAlO2)关系图:n(Al(OH)3)43210

1234n(NaAlO2

)①②①

AlO2－+4H+=Al3++2H2O②

Al3++3AlO2－+6H2O=4Al(OH)3↓③先无沉淀，最终生成白色沉淀实验现象：练习7：向含1molAlCl3的溶液中,逐渐加入NaAlO2

溶液,生成沉淀的物质的量n(Al(OH)3)与消耗NaAlO2

溶液的物质的量n(NaAlO2)关系图:n(Al(OH)3)5432101234n(NaAlO2

)①①

Al3++

3AlO2－+6H2O=4Al(OH)3↓②实验现象：产生白色沉淀练习8：向含3molNaAlO2的溶液中,逐渐加入AlCl3

溶液,生成沉淀的物质的量n(Al(OH)3)与消耗AlCl3溶液的物质的量n(AlCl3)关系图:n(Al(OH)3)5432101234n(AlCl3

)①①

Al3++

3AlO2－+6H2O=4Al(OH)3↓②实验现象：产生白色沉淀练习9：向含1molMgCl2和1molAlCl3的溶液中,逐渐加入NaOH溶液,生成沉淀的物质的量与消耗NaOH溶液的物质的量n(NaOH)关系图:n(沉淀)2.52.01.51.00.50123456n(NaOH)①Al3++3OH－

=Al(OH)3↓

Mg2++2OH－=Mg(OH)2↓②Al(OH)3+OH－=AlO2－+2H2O①②③铜元素在元素周期表中位于第四周期第ⅠB族,原子结构示意图为:

常见的化合价有+1和+2

1.原子结构:铁是活泼的过渡元素,铁位于第四周期第Ⅷ族,原子结构示意图为:常见的化合价有+2和+3四.铁、铜2.铁、铜的存在铁是地壳中最丰富的元素之一,在金属中仅次于铝.常以氧化物的形式存在,有赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、磁铁矿(主要成分是Fe3O4)、褐铁矿(主要成分是Fe2O3·3H2O)、菱铁矿(主要成分是FeCO3)、黄铁矿(主要成分是FeS2)、钛铁矿(主要成分是FeTiO3)等.土壤中也含铁1%～6%.地球上有少量单质铜,主要以化合态存在.存在于黄铜矿(CuFeS2),孔雀石:(CuCO3·Cu(OH)2)3.物理性质:(1)纯铁晶体具有银白色光泽(铁粉为黑色)、质地较软、密度大,熔沸点高,具有一般金属的物理通性:具有良好的延展性、导电、导热性较好.它还有与其它金属不同的物理性质,它能被磁铁吸引.(2)铜是硬度较小的紫红色金属,具有良好的延展性、导电性和导热性(1)铁、铜与O2

、

Cl2

、

S等非金属反应Fe+I2→FeI24.铁、铜的化学性质规律小结:置换反应(如与H+、Cu2+等反应)、与S、I2等反应,电化学反应等与Cl2、Br2、O2、浓H2SO4、浓HNO3、稀HNO3等反应)Fe+较弱的氧化剂Fe2+Fe+强氧化剂Fe3+3Fe+2O2Fe3O4点燃点燃2Cu＋O22CuO2Fe+3C122FeCl3点燃点燃Cu＋Cl2CuCl2Fe+SFeS△2Cu＋SCu2S(2)铁与水的反应②与强氧化性酸反应(如浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸)铁遇到冷的浓硫酸或冷的浓硝酸发生钝化现象,加热后反应继续进行,反应不会产生氢气.(3)铁、铜与酸的反应①与非强氧化性酸反应(如盐酸、稀硫酸、醋酸等)Fe+2H+→Fe2++H2↑铁少量:铁过量:Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4

＋SO2↑＋2H2OCu＋4HNO3(浓)→Cu(NO3)2

＋2NO2↑＋2H2O3Cu＋8HNO3(稀)→3Cu(NO3)2

＋2NO↑＋4H2O2Cu＋O2+2H2SO4CuSO4＋2H2O3Fe+4H2