镁铝及其化合物

镁铝及其化合物考点11、镁和铝的物理性质比较镁铝颜色状态

熔点（℃）

密度（g/cm3）

硬度

镁和铝都是

色的

（填“轻”或“重”）金属，有较强的

、和良好的

、

性。银白色固体银白色固体648.8660.41.742.72.12.9银白色轻韧性、延展性导电导热铝比镁硬度稍大、熔沸点稍高（铝中金属键比镁强）考点2.Mg、Al的化学性质

MgAl与非金属反应O2

N2SCl2空气中形成氧化物薄膜，具有抗腐蚀的性能点燃Mg+O2＝

2MgO点燃4Al+3O2＝

2Al2O3点燃3Mg+N2＝

Mg3N2加热Mg+S＝MgS加热2Al+3S＝Al2S3点燃Mg+Cl2＝

MgCl2点燃2Al+3Cl2＝

2AlCl3常温下：

与酸反应氧化性酸H+与碱反应与盐反应

△Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑除氧化膜后可与水微弱反应与氧化物反应H2OCO2Fe2O3点燃2Mg+CO22MgO+C高温2Al+Fe2O32Fe+Al2O3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Mg+2H+=Mg2++H2↑2Al+6H+=2Al3++3H2↑2Al+2H2O+2OH—=2AlO2—+3H2↑Mg+Cu2+=Mg2++Cu2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu铝热反应用途、引发海水铝土矿电解冶炼△存在用途光卤石菱镁矿铝土矿(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、日用品石灰乳HCl电解Mg

MgCl2Al(OH)3Al2O3AlMg(OH)2思考：（1）Mg粉加入至NH4Cl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+反应生成氢气破坏了NH4Cl水解平衡，NH3•H2O浓度不断增大而分解放出NH3，同时还产生Mg(OH)2白色沉淀。反应的化学方程式可表示为：Mg+2NH4Cl=2NH3↑+MgCl2+H2↑（Mg2++2OH—=Mg(OH)2↓）（2）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+4H2O2Al+6H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑+4H2O此反应中，还原剂是

，氧化剂是

。

铝水【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是

（

）A．②＜①＜③＜④

B．④＝①＝②＝③

C．③＜②＜①＜④

D．③＜①＜②＜④C【例3】某学生用铝片分别与c(H+)均为3mol/L的稀盐酸和稀硫酸反应：其实验过程：往装有相同铝片的2支试管中分别加入等体积，且c(H+)=3.0mol/L的盐酸和硫酸，观察反应进行到1、2、5、15、20min时铝片与酸反应的情况。实验结果如下表：反应进程（min)1251520盐酸少量气泡较多气泡大量气泡反应剧烈铝片耗尽硫酸均无明显现象（无气泡产生）

通过上述实验可知，铝片与盐酸和硫酸反应存在较大的差异。这和课本中“铝能与稀盐酸和稀硫酸反应生成氢气”的说法不一致。假如你将开展实验探究铝片与稀盐酸和稀硫酸反应差异的原因，为设计实验，你将对差异的原因作出哪些假设或猜想（填2种即可）？假设（猜想）一：____________________________假设（猜想）二：

.Cl－能够促进金属铝与H+反应SO42—对H+与金属铝的反应起阻碍作用4.（04广东）海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示：（1）若在空气中加热MgCl2·6H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，写出相应反应的化学方程式。

用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在干燥的HCl气流中加热MgCl2·6H2O时，能得到无水MgCl2，其原因是

（2）Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去？写出实验步骤。

（3）实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的；溶解时：

。过滤时：

。蒸发时：

。MgCl2·6H2OMgO＋2HCl↑＋5H2O↑在干燥的HCl气流中加热时，抑制了MgCl2水解，且带走MgCl2·6H2O受热产生的水蒸气，故得到无水MgCl2。加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤搅拌，加速溶解使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗，防止溶液外洒搅拌，防止因局部过热液滴或晶体飞溅3.

Mg、Al的化合物（1）Mg、Al的氧化物

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+2OH—=2AlO2—+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）（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)2MgO+H2O

△2Al(OH)3Al2O3+3H2O

△白色，不溶于水白色胶状，不溶于水、有很强的吸附性Mg(OH)2+2H+=Mg2++H2OAl(OH)3+3H+=Al3++3H2OAl(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O中强碱（溶解部分电离出的OH—可使酚酞变红）两性氢氧化物制MgO和镁盐制备Al2O3和净水剂Mg2++2OH—=Mg(OH)2↓Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+2AlO2—+CO2+2H2O=2Al(OH)3↓+CO32—AlO2—+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3—3AlO2—+Al3++6H2O=4Al(OH)3↓练习：写出Al、Al2O3、Al(OH)3分别和NaOH溶液反应的化学方程式。2Al+6H2O+2NaOH=2Na[Al(OH)]4+3H2↑Al2O3+2NaOH+3H2O=2Na[Al(OH)]4Al(OH)3+NaOH=2Na[Al(OH)]4AlO2－＋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弱碱性环境中思考：（3）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：（4）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

①Al3＋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)相互促进水解反应：

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＋＋3Al(OH)]4－＝4Al(OH)3↓【例6】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+H2↑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）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－的双水解反应制备Al(OH)32Al+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2↑2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑

2mol1.5mol0.25mol1.5mol1.5mol0.25mol0.75mol相当于制备2molAl(OH)3

所用原料为2molAl、0.75molH2SO4、1.5molNaOH，确实节约了试剂。Al2(SO4)3+6NaAlO2+12H2O===8Al(OH)3↓+3Na2SO4【例7】⑴在100mL1mol/L的AlCl3溶液与60mL6mol/L的KOH溶液混合后，生成沉淀的质量是

g。⑵200mL0.5mol/L的Al2(SO4)3溶液中加入2mol/L的NaOH溶液，可得到7.8gAl(OH)3沉淀，则NaOH体积为

mL。3.12150或3504．“铝三角”关系及其应用Al3+[Al(OH)4]¯Al(OH)3123456写出上述转化的化学方程式：镁及其重要化合物之间的转化⑤MgMgOMgSO4Mg(OH)2①②③④⑥⑦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AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量向NaOH溶液中滴加AlCl3

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

=Al(OH)3↓

Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O

Al3++4OH—(过量)

=AlO2—+2H2O

Al3＋＋3AlO2－＋6H2O＝4Al(OH)3↓

3mol3mol1mol3mol1mol思考(5)01234n[Al(OH)3]n(HCl)②向NaAlO2溶液中滴加HCl溶液直至过量向HCl溶液中滴加NaAlO2

溶液直至过量01234n(NaAlO2)n[Al(OH)3]AlO2—+H2O+H+(少量)=Al(OH)3↓

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

AlO2—+4H+(过量)=Al3++2H2O

Al3＋＋3AlO2－＋6H2O＝4Al(OH)3↓

1mol3mol1mol3mol【例8】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、K2SO4AlO2—+2H2O+CO2（过量）=Al(OH)3↓+HCO3—

或：

2AlO2—+3H2O+CO2（不足）=2Al(OH)3↓+CO32—

n(NaOH)n[Al(OH)3]③向HCl酸化的AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量

④向含Mg2+、Al3+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++OH—=H2OAl3++3OH—(少量)

=Al(OH)3↓

Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O

Al3++3OH—(少量)

=Al(OH)3↓

Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O

Mg2++2OH—

=Mg(OH)2↓

【例8】如何从铝土矿(含Fe2O3、Al2O3、SiO2)中获得纯净的Al2O3?供选用的试剂有：盐酸、CO2、氢氧化钠、氨水．注意每种试剂不能重复使用．解析:5、镁和铝单质的制备1、以海水为原料，写出MgCl2的提取和Mg的制备流程。海水熟石灰过滤Mg(OH)2盐酸MgCl2溶液结晶MgCl2.6H2OHCl干燥气流加热MgCl2熔融电解Mg抑制水解2、以铝土矿（主要成分是Al2O3含有Fe2O3、SiO2等杂质）为原料，写出Al的制备流程。铝土矿浓NaOH

过滤滤液沉淀过量盐酸

过滤沉淀滤液过量氨水

过滤沉淀滤液加热Al2O3电解熔融Al如何进一步制备Al？2Al2O34Al+3O2↑电解熔融熔点：20450C添加Na3AlF610000C注意：电解时用碳素材料做电极，需定期更换阳极（碳块）。为什么？阴极：无烟煤常加入少量CaF2铝热反应反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，纸漏斗内剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高温1、镁条的作用是什么？2、氯酸钾的作用是什么？铝热剂结论：铝也是还原剂，在一定的条件下与某些金属氧化物反应，把其中的金属还原成单质。所以一些活泼的金属也可作还原剂。问题反应现象：剧烈反应，发出强光，纸漏斗被烧穿，沙子上落有黑色铁珠。Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高温其它铝热反应

3MnO2+4Al===3Mn+2Al2O3高温Cr2O3+2Al===2Cr+Al2O3高温3Co3O4+8Al===9Co+4Al2O3高温铝热反应的应用

铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于焊接钢轨等。在冶金工业上也常用这一反应原理，使铝与金属氧化物反