高三化学一轮复习 第17讲 金属之铝、镁及其化合物 课件

第四章

金属及其化合物第17讲

铝、镁及其化合物铝及其化合物1.铝的结构和存在

铝位于元素周期表

，处于金属与非金属的交界处，原子结构示意图为

。铝元素在地壳中含量丰富，仅次于

。

自然界中的铝、镁全部以化合态存在。第三周期ⅢA族硅基态Al排布式：1s22s22p63s23p1或[Ne]3s23p1

价电子排布：

3s23p1铝及其化合物2.铝、镁的物理性质比较镁铝颜色状态熔点（℃）密度(g/cm3)

硬度银白色固体

银白色固体

648.8660.4

1.742.72.12.9

低小小镁、铝都是银白色的轻金属，硬度小，熔沸点低。镁、铝一般制成合金，用于制造汽车、飞机、生活用品等。铝及其化合物3.铝、镁的化学性质比较点燃Mg+O2===2MgO(发出耀眼的白光)点燃4Al+3O2===

2Al2O3常温下:镁、铝均能被空气中O2氧化,形成氧化物薄膜,具抗腐蚀性O2N2SCl2

MgAl

操作:用坩埚钳夹住一小块铝箔，在酒精灯上加热至其熔化。与非金属反应铝及其化合物3.铝、镁的化学性质比较点燃Mg+O2===2MgO(发出耀眼的白光)点燃4Al+3O2===

2Al2O3常温下:镁、铝均能被空气中O2氧化,形成氧化物薄膜,具抗腐蚀性O2N2SCl2

MgAl

熔点:2050℃操作:用坩埚钳夹住一小块铝箔，在酒精灯上加热至其熔化。现象:铝箔熔化,失去光泽,但熔化的铝并不滴落,好像一层膜兜着。原因:反应生成熔点很高的Al2O3薄膜,使内部铝被Al2O3包裹着与非金属反应铝及其化合物3.铝、镁的化学性质比较点燃Mg+O2===2MgO(发出耀眼的白光)点燃4Al+3O2===

2Al2O3常温下:镁、铝均能被空气中O2氧化,形成氧化物薄膜,具抗腐蚀性O2N2SCl2

MgAl

点燃3Mg+N2===Mg3N21.Mg3N2是离子化合物,请写出它与水反应的化学方程式。2.若将Mg3N2投入稀盐酸溶液中，产物为

。MgCl2和NH4Cl与非金属反应铝及其化合物3.铝、镁的化学性质比较点燃Mg+O2===2MgO(发出耀眼的白光)点燃4Al+3O2===

2Al2O3常温下:镁、铝均能被空气中O2氧化,形成氧化物薄膜,具抗腐蚀性O2N2SCl2

与非金属反应MgAl

点燃3Mg+N2===Mg3N2△Mg+S==

MgS△2Al+3S==Al2S3注意：Al2S3只在干态下生成，遇水发生双水解Al2S3

+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2S↑点燃Mg+Cl2===

MgCl2点燃2Al+3Cl2===

2AlCl3铝及其化合物3.铝、镁的化学性质比较H2OCO2

Fe2O3

与氧化物反应MgAl

除氧化膜后可与沸水微弱反应2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑高温2Al+Fe2O3===2Fe+Al2O3

铝热反应Mg+2H2O==Mg(OH)2+H2↑热水2Mg+CO2===

2MgO+C点燃铝热反应：铝和金属氧化物在高温下剧烈反应生成另一种金属,并放出大量热的化学反应。镁着火不能用干粉灭火器和泡沫灭火器灭火知识回顾：铝热反应反应现象：镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，反应剧烈；纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高温问题:1.引发该铝热反应的操作？2.镁条的作用是什么？3.氯酸钾的作用是什么？铝粉+某些难熔金属氧化物(如Fe2O3

、V2O5、Cr2O3

、MnO2等)在铝热剂上加少量KClO3，插上镁条，并将其点燃引燃物助燃物铝热剂知识回顾：铝热反应铝热反应在生产上的应用

①用于焊接钢轨等；

②冶炼钒、铬、锰、镍等熔点高的金属。(一般不用于炼铁)说明:

铝只能与排在金属活动性顺序其后的金属氧化物反应。

铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。铝及其化合物3.铝、镁的化学性质比较与氧化性酸（HNO3

浓硫酸）与非氧化性酸

（HCl稀硫酸）

与碱反应与盐反应

（CuSO4溶液）MgAl

反应，无H2生成在冷浓硝酸、浓硫酸中“钝化”,加热时反应，无H2生成反应速度比Al快Mg+2H+=Mg2++H2↑2Al+6H+=2Al3++3H2↑Mg+Cu2+=Mg2++Cu2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑铝及其化合物思考与讨论：铝与强碱溶液反应的实质是？

该反应还原剂、氧化剂分别是何物质？①2Al+6H2O=2Al(OH)3

+3H2↑②2Al(OH)3

+2NaOH=2NaAlO2+4H2O总:2Al+6H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑+4H2O请用“双线桥法”表示该反应中的电子转移情况！0+10+3失2×3e-得6×e-反应的实质是：1.铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题：(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H2的体积之比是______。解析：

2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

关系式：2Al～3H2

故只要参加反应的Al的量相等，所得H2的量必相等。1∶1

铝与酸、碱反应的定量关系1.铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题：(2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中，产生H2的体积之比是______。解析：

2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

关系式：6HCl～3H2、2NaOH～3H2，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积比为1∶3。1∶3

铝与酸、碱反应的定量关系1.铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题：(3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H2相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是______。解析：

2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

关系式：6HCl～3H2、2NaOH～3H2，故当产生H2的量相等时，HCl、NaOH物质的量浓度之比为3∶1。3∶1

铝与酸、碱反应的定量关系1.铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题：(4)甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol·L－1的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为____A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.1.8gA解析：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑此题铝粉对盐酸来说是过量的，对NaOH来说是不足的。

铝与酸、碱反应的定量关系铝与酸或碱反应生成H2的量的关系

2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑(1)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：①产生H2的物质的量相等,即1:1。②消耗H＋、OH－的物质的量之比为n(H＋):n(OH－)＝3:1(2)足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应：①消耗Al的物质的量之比为1∶3;②生成H2的物质的量之比为1∶3(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应：若产生氢气的体积比为

，则必定:①铝与盐酸反应时，铝过量而HCl不足。

②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而NaOH过量。铝的重要化合物1.氧化铝(1)物理性质：白色固体，难溶于水，晶体硬度大，有很高的熔点常作耐火材料(耐火坩埚、耐火管、耐高温的实验仪器等)红宝石蓝宝石氧化铝的天然产物俗称刚玉

含少量铬元素的刚玉

含少量的铁和钛元素的刚玉

熔点:2050℃铝的重要化合物1.氧化铝

Al2O3＋6H+

=2Al3+＋3H2OAl2O3＋2OH-

=2AlO2-＋H2O(2)化学性质2Al2O3(熔融)====4Al＋3O2↑电解(3)用途：①冶炼Al

②做耐火材料铝的重要化合物2.氢氧化铝(1)物理性质:白色胶状不溶于水的固体，有较强的

性吸附

(2)化学性质——两性氢氧化物Al(OH)3的电离方程式为：AlO2－＋H＋＋H2OAl(OH)3Al3＋＋3OH－①酸式电离

②碱式电离

可以吸附水中的悬浮物和各种色素可以看作一元弱酸或三元弱碱铝的重要化合物②受热分解：

2Al(OH)3==Al2O3＋3H2O(3)制备方法①向铝盐中加入氨水离子方程式为：

。②NaAlO2溶液中通入足量CO2离子方程式为：

。③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：离子方程式为：

。Al3＋＋3NH3·H2O==Al(OH)3↓+3NH4+AlO2-＋CO2+2H2O==Al(OH)3↓+HCO3-3AlO2-＋Al3++6H2O==4Al(OH)3↓(4)用途：①制药②净水作用强碱制弱碱强酸制弱酸完全双水解2AlO2—＋CO2＋3H2O=2Al(OH)3↓＋CO32—少量思维拓展下列物质既与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应的是()A.NaHCO3B.(NH4)2CO3C.Al(OH)3D.NH4ClE.CH3COOHF.G.蛋白质

既可以与强酸反应，又能与强碱溶液反应的物质有：AlAl2O3

Al(OH)3

弱酸的铵盐

如:(NH4)2CO3(NH4)2SO3CH3COONH4等

弱酸的酸式盐

如:NaHCO3NaHSO3NaHSNa2HPO4等

氨基酸蛋白质ABCFG铝的重要化合物3.铝盐——明矾(1)明矾的化学式为

，属于复盐。(2)明矾净水的原理

明矾为无色晶体，可溶于水，溶于水时发生电离，电离方程式为

，溶液pH

7(填“＞”、“＜”或“＝”)，其中净水的原理为：

。KAl(SO4)2·12H2O＜Al3+＋3H2O==Al(OH)3(胶体)＋3H＋，

Al(OH)3胶体吸附能力很强，可以吸附水中的悬浮的颗粒并形成沉淀，使水澄清。△或

K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O铝的重要化合物3.铝盐——明矾(3)明矾溶液与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式：①Al3＋恰好完全沉淀

。②SO42－恰好完全沉淀

。铝的重要化合物3.铝盐(2)AlCl3①可与碱(OH－、氨水等)反应②Al3＋水解呈酸性与AlO2—、CO32—(HCO3—)、SO32—(HSO3—)、S2－

(HS—)、ClO—等发生双水解(3)NaAlO2

①与比偏铝酸更强的酸性物质(H+、CO2、HCO3—等)反应②AlO2－水解呈碱性，与所有弱碱阳离子发生双水解反应。(Mg2＋、Al3＋、Zn2＋、Fe2＋、Fe3＋、Cu2＋、Ag＋、NH4＋等)4.“铝三角”——Al3+、Al(OH)3、AlO2-之间的转化关系铝的重要化合物5.工业炼铝的流程从铝土矿中提取铝铝是地壳中含量最多的金属元素，以化合态形式，铝土矿的主要成分是Al2O3(两性氧化物)。方案一：碱溶法方案二：酸溶法Al2O3(SiO2、Fe2O3)铝的重要化合物方案一：碱溶法Al2O3(SiO2、Fe2O3)Fe2O3NaAlO2Na2SiO3NaOHH2SiO3AlCl3HCl铝的重要化合物方案二：酸溶法Al2O3(SiO2、Fe2O3)SiO2AlCl3FeCl3HClFe(OH)3↓NaAlO2NaClNaOH铝及其化合物铝土矿

Al2O3(熔融)AlNa3AlF65.工业炼铝的流程镁

海水提镁1.从海水中提取镁的流程①制石灰乳：②沉淀Mg2＋：③制备MgCl2：④电解MgCl2：CaCO3CaO＋CO2↑CaO＋H2O=Ca(OH)2Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2＋Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2OMgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑抑制Mg2＋水解镁

海水提镁1.从海水中提取镁的流程镁

海水提镁2.镁的重要化合物氧化镁碱性氧化物MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O氢氧化镁中强碱Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O难溶于水Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓溶解度小于碳酸镁MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑热稳定性Mg(OH)2MgO＋H2O氯化镁用于冶炼金属镁MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑白色粉末状固体，难溶于水白色粉末固体，难溶于水，中强碱镁元素在水垢中的存在形式是Mg(OH)23.(1)H＋、Al3＋、Al(OH)3、NH4+四种微粒与OH－反应的先后顺序依次为_________________________

。(2)依次写出各阶段的离子方程式：①OA：

。②AB：______________________。③BC：

。④CD：______________________。H＋、Al3＋、NH4+、Al(OH)3H＋Mg2＋、Al3＋NH4+Al(OH)3H＋＋OH－=H2OAl3＋＋3OH－===Al(OH)3↓Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓NH4+<

Al3＋(弱碱阳离子)

<

H+

Fe2＋Fe3＋Cu2＋Mg2＋Ag＋碱越弱,对应阳离子结合OH－的能力越强NH3·H2O>难溶氢氧化物[如Al(OH)3]>H2O可溶性铝盐与NaOH溶液反应的图像分析可溶性铝盐与NaOH溶液反应的图像分析向NaOH、Na2CO3、NaAlO2溶液中(假设各1mol)，逐滴加入HCl溶液，产生沉淀的物质的量随HCl溶液体积变化的图像如图：分析图像的变化情况，回答下列问题：(1)OH－、CO32-、HCO3-、AlO2-、Al(OH)3这五种微粒与H＋反应的先后顺序依次为:_________________________

。(2)依次写出各阶段的离子方程式：①OA：_________________

。②AB：

。③BC：______________________。④CD：______________________

。OH－、AlO2-、CO32-、HCO3-、Al(OH)3OH－＋H＋===H2OAl(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2OCO32-＋H＋=HCO3-HCO3-＋H＋=CO2↑＋H2O酸越弱,对应阴离子结合H+的能力越强酸性：H2SO3>CH3COOH>H2CO3>HClO>HCO3—

>Al(OH)3>H2O结合H+能力:HSO32—<CH3COO—<HCO3—<ClO—<CO32—<AlO2—<OH－

关键能力专项突破4.工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：对上述流程中的判断正确的是A.试剂X可以为氨水，沉淀中含有铁的化合物B.CO2可以用H2SO4溶液或稀盐酸代替C.反应Ⅱ中的离子方程式为CO2＋AlO2-＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCO3-D.工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al，成本更低CAl2O3(含Fe2O3杂质)强碱Fe2O3NaAlO2NaHCO3关键能力专项突破5.利用铝灰(主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等)制备铝鞣剂[主要成分为Al(OH)2Cl]的一种工艺如下：(1)气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。铝灰在90℃时水解生成A的化学方程式为_____________________________，“水解”采用90℃而不在室温下进行的原因是

。(2)“酸溶”时，Al2O3发生反应的离子方程式为____________________加快AlN的水解反应速率，降低NH3在水中的溶解度，促使NH3逸出Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2OAl、Al2O3、AlN、FeO关键能力专项突破5.利用铝灰(主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等)制备铝鞣剂[主要成分为Al(OH)2Cl]的一种工艺如下：Al、Al2O3、AlN、FeO(3)“氧化”时，发生反应的离子方程式为_________________________。(4)“废渣”的成分为__________(填化学式)。(5)采用喷雾干燥而不用蒸发的原因____________________________。2Fe2＋＋2H＋＋ClO－=2Fe3＋＋Cl－＋H2OFe(OH)3防止Al(OH)2Cl水解生成Al(OH)31.以混有SiO2的MgCO3为原料制备MgO的实验流程如图：下列说法错误的是A.酸浸的离子方程式为CO32-＋2H＋=CO2↑＋H2OB.浸出渣的成分是SiO2C.母液的主要溶质是NH4ClD.固体X是Mg(OH)2AMgCl2＋2NH3·H2O=Mg(OH)2↓＋2NH4Cl关键能力专项突破关键能力专项突破2.从海水中提取镁的工艺流程如图所示：(1)海水通过结晶、过滤得到的固体物质主要是________。NaCl(2)怎样使MgCl2·6H2O失去结晶水得到MgCl2?答案将晶体置于HCl气体氛围中脱水。(3)上述工艺流程涉及到的基本反应类型有____________________。化合反应、分解反应、复分解反应(4)写出电解熔融MgCl2的电极反应式。答案阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑

阴极：Mg2＋＋2e－=Mg真题演练1.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)氧化铝熔点高，常用于制造耐高温材料(2022·浙江6月选考