镁铝及其化合物

1、镁铝及其化合物镁铝及其化合物考试纲要：考试纲要：1. 掌握铝及其重要化合物的主要性质及其应用掌握铝及其重要化合物的主要性质及其应用2. 掌握镁的重要化合物的主要性质及其应用掌握镁的重要化合物的主要性质及其应用3. 了解铝、镁及其重要化合物的制备方法了解铝、镁及其重要化合物的制备方法高频考点：高频考点：铝盐、偏铝酸盐的水解特点及应用铝盐、偏铝酸盐的水解特点及应用镁的反应及电子转移情况以及海水提镁原理镁的反应及电子转移情况以及海水提镁原理铝与氧气、酸的反应特点及电子转移情况铝与氧气、酸的反应特点及电子转移情况氧化铝、氢氧化铝的性质特点及制备氧化铝、氢氧化铝的性质特点及制备一一. Mg、Al的物理性

2、质的物理性质铝比镁硬度稍大、熔沸点稍高铝比镁硬度稍大、熔沸点稍高 （铝中金属键比镁强）（铝中金属键比镁强）（1）共性）共性: 银白色固体银白色固体，熔点较低，硬度较小，熔点较低，硬度较小， 密度较小，有良好的导电、导热、密度较小，有良好的导电、导热、延展性。延展性。（2）异性：）异性：二二. Mg、Al的原子结构的原子结构MgAl原子序数原子序数周期表中位置周期表中位置原子结构示意图原子结构示意图电子式电子式三三. Mg、Al的化学性质的化学性质反反 应应 剧剧 烈烈 程程 度度化学反应方程式化学反应方程式MgAl与冷水缓慢反应与冷水缓慢反应与沸水显著反应与沸水显著反应与冷水不反应与冷水不反应

3、与沸水缓慢反应与沸水缓慢反应2Al+6H2O = 2Al(OH)3+3H21. 和和水反应水反应Mg + 2H2O = Mg(OH)2 +H2a. 和和非氧化性酸反应（盐酸、稀硫酸等）非氧化性酸反应（盐酸、稀硫酸等）2. 和和酸反应酸反应（剧烈反应）（剧烈反应）Mg + 2H+ = Mg2+ + H2（迅速反应）（迅速反应）2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H2b. 和和氧化性酸反应（硝酸、浓硫酸等）氧化性酸反应（硝酸、浓硫酸等）Mg+4HNO3(浓）浓）= Mg(NO3)2+2NO2+2H2O(Mg不钝化不钝化)Al +6HNO3（浓）浓） Al(NO3)3+3NO2+3H2O(Al

4、常温常温钝化加热钝化加热反应反应) 思考：思考：（1）Mg粉粉加入加入NH4Cl溶液中发生什么反应溶液中发生什么反应Mg + 2NH4Cl = 2NH3+MgCl2 +H2（2）Mg粉加入粉加入AlCl3溶液中发生什么反应溶液中发生什么反应（3）Mg粉加入新制溴水中发生什么反应粉加入新制溴水中发生什么反应3. 和和碱反应碱反应2Al + 2H2O + 2NaOH = 2NaAlO2+3H2镁不与碱反应镁不与碱反应思考：思考：用铝箔包住用铝箔包住0.1mol金属钠，用针扎出一金属钠，用针扎出一些小孔，放入水中，完全反应后，用排水集气些小孔，放入水中，完全反应后，用排水集气法收集产生的气体，则收集

5、到的气体为法收集产生的气体，则收集到的气体为(标况标况)A.O2和和H2混合气体混合气体 B.1.12LH2C.大于大于1.12LH2 D.小于小于1.12L气体气体 用双线桥表示该反应得失电子关系用双线桥表示该反应得失电子关系 2Al + 2NaOH+2H2O = 2NaAlO2+3H2还原剂还原剂 氧化剂氧化剂反应的实质反应的实质: 分分两步进行两步进行 （1）2Al+6H2O 2Al(OH)3+3H2（2）Al(OH)3+NaOH NaAlO2+2H2O （1）+（2）2： 2Al+6H2O+2NaOH = 2NaAlO2+3H2+4H2O 失失23 e-得得6e-4.与非金属单质的反应

6、与非金属单质的反应2Mg + O2 = 2MgO点燃点燃4Al + 3O2 =2 Al2O3MgAl非金属反应非金属反应O2常温氧化膜常温氧化膜点燃燃烧点燃燃烧MgSAl2S3S, 加热加热Cl2, 加热加热MgCl2AlCl3制照明弹制照明弹表面氧化，纯氧燃烧表面氧化，纯氧燃烧实验：在空气中加热铝箔，现象：实验：在空气中加热铝箔，现象：是否有液体滴下？是否有液体滴下？MgO、Al2O3可制耐高温材料可制耐高温材料注意：注意：(1)铝制品铝制品表面的氧化膜表面的氧化膜起着起着保护内部金属保护内部金属的作用，的作用，所以铝制品在空气中能稳定存在，具有很强的所以铝制品在空气中能稳定存在，具有很强的

7、抗腐抗腐蚀性蚀性。(2)常温下，铝遇浓硝酸、浓硫酸会在表面生成常温下，铝遇浓硝酸、浓硫酸会在表面生成致致密的氧化膜而发生钝化密的氧化膜而发生钝化，从而阻止内部金属进一，从而阻止内部金属进一步发生反应。因此可用铝制容器盛放和运输浓步发生反应。因此可用铝制容器盛放和运输浓H2SO4、浓、浓HNO3。(3)与与铝反应产生氢气的溶液可能呈强酸性也可能铝反应产生氢气的溶液可能呈强酸性也可能呈呈强碱性强碱性。不能盛放酸、碱溶液，不能盛放酸、碱溶液，咸菜等腌制咸菜等腌制食品食品（含（含高浓高浓度度NaCl）。3Mg + N2 = 2Mg3N2点燃点燃Mg3N2 + 3H2O = 3Mg(OH)2 + 2NH

8、3与硫反应与硫反应制备无水制备无水MgS、Al2S3Mg + S = MgS 2Al + 3S = Al2S3加热加热加热加热MgS、Al2S3与水完全双水解与水完全双水解与与Cl2反应（反应（有烟形成有烟形成）与与N2反应反应制备制备MgS、Al2S3的的唯一唯一途径途径5. 与与CO2反应反应2Mg + CO2 = 2MgO + C点燃点燃思考：思考：镁镁条着火时，应采取何措施将其扑灭？能否用水？条着火时，应采取何措施将其扑灭？能否用水？能否用泡沫灭火器？能否用泡沫灭火器？产物：产物：一黑一白两固体一黑一白两固体反应现象反应现象：镁条剧烈燃烧，放出：镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白

9、光大量的热，发出耀眼的白光，纸，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中中6. 铝热反应铝热反应2Al + Fe2O3 = 2Fe + Al2O3 高温高温4Al + 3MnO2 = 3Mn + 2Al2O3 高温高温10Al + 3V2O5 = 6V + 5Al2O3 高温高温引燃剂：镁条、氯酸钾引燃剂：镁条、氯酸钾用途：用途：焊接焊接铁轨、冶炼金属铁轨、冶炼金属铝热剂：铝粉和某些金属氧化物（铝热剂：铝粉和某些金属氧化物（Fe2O3、Fe3O4、V2O5、Cr2O3、MnO2）组成的）组成的混合物混合物条件：条件：铝后铝后金属氧化物金属氧化物 高温高温铝热反应用于铝热反应用于

10、焊接钢轨焊接钢轨 把把Al粉和粉和Fe3O4粉末均匀混合，分成两等份，一粉末均匀混合，分成两等份，一份在高温下恰好完全反应后将生成物与过量的盐份在高温下恰好完全反应后将生成物与过量的盐酸反应，另一份直接与足量的氢氧化钠溶液反应，酸反应，另一份直接与足量的氢氧化钠溶液反应，两者生成的气体的物质的量之比为两者生成的气体的物质的量之比为 ( ) A.1:1 B.9:8 C.3:4 D.4:3C7. 镁、铝用途镁、铝用途 镁：镁：（1）镁合金，制航空、火箭、导弹材料）镁合金，制航空、火箭、导弹材料（2）制）制信号弹信号弹及焰火及焰火 铝：铝：（1）制导线）制导线（2）铝合金制航空、生活、汽车材料）铝合

11、金制航空、生活、汽车材料8. 镁、铝制备镁、铝制备从海水中提取从海水中提取Mg工业流程工业流程CaOH2OCa(OH)2MgCl2Ca(OH)2Mg(OH)2CaCl2Mg(OH)2 2HCl MgCl22H2OCaCO3 CaOCO2从海水中提取从海水中提取Mg工业流程工业流程铝的存在：铝的存在： 铝铝元素占地壳总量的元素占地壳总量的7.73%，是，是地地壳中含量壳中含量最多的金属最多的金属。铝铝是活泼的金属，因此铝元素在是活泼的金属，因此铝元素在自然界中自然界中均以均以化化合态合态的形式存在。的形式存在。从从铝土矿中提取铝铝土矿中提取铝铝铝元素在地壳中的主要存在元素在地壳中的主要存在于于

12、中，中，其主要成分其主要成分 ，还含有少的还含有少的 。Al2O3铝土矿铝土矿Fe2O3、SiO28. 镁、铝制备镁、铝制备从从铝土矿铝土矿(主要成分是主要成分是Al2O3，含，含SiO2、Fe2O3等等杂质杂质)中提取氧化铝的中提取氧化铝的两种工艺流程两种工艺流程如下：如下：从从铝土矿中提取铝铝土矿中提取铝Al2O3Fe2O3SiO2过量过量盐酸盐酸过滤过滤过量过量NaOH溶液溶液过滤过滤过量过量CO2过滤过滤Al2O3AlSiO2除去除去AlCl3FeCl3HCl溶液溶液滤液除去滤液除去Al(OH)3Fe(OH)3除去除去NaAlO2NaClNaOH溶液溶液酸溶法酸溶法所加试剂顺序：所加试

13、剂顺序：酸酸、碱、碱、（弱）酸（弱）酸通电通电从从铝土矿中提取铝铝土矿中提取铝Al2O3Fe2O3SiO2过量氨水过量氨水过滤过滤Fe2O3NaAlO2Na2SiO3NaOH溶液溶液滤液除去滤液除去Al(OH)3AlCl3NaClHCl溶液溶液H2SiO3除去除去碱溶法碱溶法 过量过量NaOH 溶液溶液过滤过滤过量过量盐酸盐酸过滤过滤Al2O3Al通电通电所加试剂顺序：所加试剂顺序：碱碱、酸酸、（弱）碱（弱）碱从从铝土矿中提取铝铝土矿中提取铝2Al2O3 (熔融熔融) 4Al 3O2 电解电解冰晶石冰晶石Al的工业制法的工业制法电解熔融氧化铝电解熔融氧化铝由于由于铝的熔点很高，故在氧化铝中添加

14、铝的熔点很高，故在氧化铝中添加冰晶石（冰晶石（Na3AlF6)降低降低其熔点其熔点。阳极石墨棒需定期更换阳极石墨棒需定期更换准确准确称取称取6g铝土矿样品铝土矿样品(含含Al2O3、Fe2O3、SiO2)加加入入100mL硫酸溶液，充分反应后向滤液中加入硫酸溶液，充分反应后向滤液中加入10mol/L的的NaOH溶液，产生沉淀的质量与加入溶液，产生沉淀的质量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示，则所用硫酸溶溶液的体积关系如图所示，则所用硫酸溶液的物质的量浓度液的物质的量浓度为为 A. 3.50mol/L B. 1.75mol/L C. 0.85mol/L D. 无法无法计算计算B四四. 镁铝化合

15、物的性质镁铝化合物的性质（一）氧化物的对比（一）氧化物的对比 相同点相同点：都是都是离子化合物，熔点高，化学性质离子化合物，熔点高，化学性质活泼活泼，可可作为作为耐火材料耐火材料。 Al2O3 + 6H+ =2Al3+3H2O Al2O3 + 2OH- = 2AlO2- + H2O 不同点不同点：MgO与与水很缓慢水很缓慢化合；化合；Al2O3与水不反应。与水不反应。氧化镁是氧化镁是碱性氧化物碱性氧化物，可以，可以和较强酸和较强酸反应；反应； 氧化铝氧化铝是是两性氧化性两性氧化性： 耐高温材料耐高温材料装饰（装饰（Al2O3）红宝石（红宝石（ Cr2O3 ）和蓝宝石（）和蓝宝石（ Ti、 Fe

16、 ）人造刚玉人造刚玉硬度硬度仅次于金刚石仅次于金刚石氧化铝用途氧化铝用途 （二）氢氧化物的对比（二）氢氧化物的对比相同点：相同点：热稳定性差热稳定性差，加热易分解，加热易分解。Al(OH)3 Mg(OH)2不同点：不同点： Mg(OH)2是是中强碱，可以使酚酞变浅红色中强碱，可以使酚酞变浅红色， 而而Al(OH)3是弱碱，不能使酚酞变红。是弱碱，不能使酚酞变红。 Mg(OH)2可以跟水解呈酸性的盐溶液可以跟水解呈酸性的盐溶液反反 应应， 而而Al(OH)3不行。不行。 Mg(OH)2 +2NH4+ = Mg2+ +2NH3H2O Mg(OH)2只能溶于酸，而只能溶于酸，而Al(OH)3具有具有

17、两性两性Al(OH)3 +3H+ = Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O注意注意： 1. Al(OH)3只能只能与较强酸和较强碱与较强酸和较强碱反应，反应，不溶于不溶于弱酸和弱酸和弱碱弱碱。2. 实验室实验室通过铵盐和氨水反应通过铵盐和氨水反应，制备，制备Al(OH)3。与与H2SO4、HCl、HNO3、CH3COOH等酸反应等酸反应写出写出Al(OH)3的的碱碱式、酸式电离式、酸式电离方程式：方程式：写出写出Al(OH)3的的碱碱式、酸式电离式、酸式电离方程式方程式：方法一：方法一：方法二：方法二：方法三：方法三：方法四：方法四：方法五：方法五：

18、评价上述五种方法的优劣评价上述五种方法的优劣制备制备Al(OH)3(1) 铝盐与碱液反应：铝盐与碱液反应： 法法优优 Al3 Al(OH)3 AlO2OHOH适量适量OH过量过量 Al3+ Al(OH)3 不溶解不溶解 NH3 H2O足量足量NH3 H2O过量过量(2)偏铝酸盐与酸反应：偏铝酸盐与酸反应：(3)相互促进水解反应：相互促进水解反应： 法法优优 AlO2 Al(OH)3 Al3 H+过量过量 H+适适量量 AlO2 Al(OH)3 不溶解不溶解 CO2适适量量CO2过过量量Al33AlO26H2O4Al(OH)3最优最优 Al(OH)3的应用的应用 医学医学：治疗治疗胃酸过多胃酸过

19、多生活：生活：净水净水Al(OH)3胶体胶体具有很强的具有很强的吸附吸附能力、能力、 Al(OH)3胶粒胶粒带正电可中和带负电带正电可中和带负电胶粒，从而聚沉。胶粒，从而聚沉。明矾明矾：KAl(SO4)212H2O金属单质：金属单质：Al等等两性氧化物：两性氧化物：Al2O3等等两性氢氧化物：两性氢氧化物：Al(OH)3等等弱酸铵盐弱酸铵盐：(NH4)2CO3、CH3COONH4、(NH4)2S弱酸的酸式盐：弱酸的酸式盐：NaHCO3、KHS、NaHSO3等等氨基酸等氨基酸等两性物质小结两性物质小结：Al3+Al(OH)3AlO2-OH-、NH3H2OH+OH-H+、CO2H+OH-相互转化关

20、系总结相互转化关系总结离子共存情况：离子共存情况：Al3+与与OH-、HCO3-、CO32-，AlO2-与与H+ 、Al3+、不不能能共存共存1. 铝盐与强碱溶液作用生成铝盐与强碱溶液作用生成Al(OH)3沉淀的计算及反应沉淀的计算及反应关系如下关系如下:(1) Al3+3OH-=Al(OH)3(生成白色沉淀生成白色沉淀) 2232 Al OHOHAlO2H O()沉淀溶解 3223 Al4OHAlO2H O(,)生成沉淀 又恰好完全溶解分析以上三个反应关系式分析以上三个反应关系式,所得所得Al(OH)3沉淀的沉淀的物质的量与物质的量与n(Al3+) n(OH-)的关系式的关系式:33n OH

21、13,:nAl(OH) n(OH );3n Al当 时 所得沉淀的物质的量3333333n(OH )4,:nAl(OH)0;n Aln(OH )34,:n AlnAl(OH) n Aln(OH )3n Al4n Aln(OH )当 时 所得沉淀的物质的量当时 所得沉淀的物质的量2. 图像图像分析分析操作操作可溶性铝盐溶液中可溶性铝盐溶液中逐滴加入逐滴加入NaOH溶溶液至过量液至过量偏铝酸盐溶液中偏铝酸盐溶液中逐滴加稀盐酸至逐滴加稀盐酸至过量过量现象现象立即产生白色沉淀立即产生白色沉淀渐多渐多最多最多渐渐少少消失消失立即产生白色沉立即产生白色沉淀淀渐多渐多最多最多渐少渐少消失消失操作操作NaOH溶液中逐滴溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶加入可溶性铝盐溶液至过量液至过量盐酸中逐滴加盐酸中逐滴加偏铝酸盐溶液偏铝酸盐溶液至过量至过量现象现象无沉淀无沉淀(有但即溶有但即溶)出现沉淀出现沉淀渐多渐多最多最多沉淀不消失沉淀不消失同左同左2. 图像图像分析分析向向20 mL A