第四章 第一节 镁和铝

知识点一、金属通性的理解金属的通性1、金属的物理特性及解释（1）金属都是电的良导体，通常情况下，自由电子在金属晶体内部的自由电子在金属内部作无规则的热运动，当金属的两端存在电势差的时候，在电场力的作用下，这些自由电子便作定向的移动，酷似人的定向移动就形成“人流”一样，电子的定向移动也便成了电流。

（2）在金属晶体内，自由电子运动时与金属离子相碰撞，引起两者的能量交换，致使整块金属达到了同样的温度，这是金属导热的原因。

大多数金属有良好的导电性和导热性，是由于这两种性质都与自由电子有关，所以善于导电的金属也善于导热。

常见的几种金属的导电、导热能力由大到小的顺序为：Ag、Cu、Au、Al、Zn、Pt、Sn、Fe、Pb、Hg。

（3）金属受外力作用晶体中各层之间发生相对滑动，但金属离子与自由电子间的较强的相互作用仍然存在，也就金属虽发生变形而不致破碎。

金属的延性，是指金属可以抽成丝。

例如：最细的白金丝直径不过1/5000mm；金属又有展性，指的是可以压成薄片，最薄的金箔，只有1/10000mm厚。

延展性最好的金属是金。

但也有少数金属，如锑、铋、锰等，性质较脆，没有延展性。

2、为什么整块金属会具有金属光泽而金属粉末常呈暗灰色或黑色？由于金属原子以最紧密状态堆积排列，内部存在自由电子，所以当光线投射到它的表面时，自由电子可以吸收所有频率的光，然后很快放出各种频率的光，这就使绝大多数金属呈现钢灰色以至银白色光泽。

而金显黄色，铜显赤红色，铋为淡红色，铯为淡黄色，铅为灰蓝色，是由于它们较易吸收某些频率的光。

在粉末状态时，金属的晶面取向杂乱，晶格排列的不规则，吸收可见光后辐射不出去，所以为黑色。

知识点二、镁和铝的性质镁和铝的性质1、镁和铝都是较活泼的金属。

在一定条件下，它们都可以和水反应，置换出水中的氢。

镁跟冷水便缓慢地反应，加热时反应更为显著。

铝和沸水也能微弱的反应，但现象不明显。

这一方面是因为镁的金属活动性较铝相对较强，另一个不可忽视的原因是它们的氢氧化物虽然都难溶于水，但Mg(OH)2较Al(OH)3的溶解性相对较大，所以与水反应时生成的Mg(OH)2在镁条表面的覆盖要小，尤其是在加热的条件下（加热时水中的氢离子浓度也相对较大）。

但在像在NaOH溶液的强碱性条件下，情况就不一样了。

在强碱溶液中，Mg(OH)2的溶解度大为减小，水中的氢离子浓度也减小了。

镁和强碱溶液不反应，而铝则不然，由于Al(OH)3是典型的两性氢氧化物，它可溶于强碱溶液。

即：Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O由上分析可知：铝是一种较活泼的金属，它并不能直接与碱反应，而是先与水反应，2Al+6H 2O=2Al(OH)3+3H 2↑① 生成的Al(OH)3是典型的两性氢氧化物，它溶于强碱 Al(OH)3+NaOH=NaAlO 2+2H 2O ……② 将两反应按①+②×2合并，即得总反应方程式：2Al+2NaOH+2H 2O=2NaAlO 2+3H 2↑ 所以在上述反应中铝是还原剂，而氧化剂是H 2O ，不是NaOH 。

2、铝热剂、铝热反应某些金属氧化物粉末，与铝粉混合后在较高温度下剧烈反应生成Al 2O 3和其它金属并放出大量的热的反应，叫铝热反应。

能作铝热剂的不只是Fe 2O 3,还可以是V 2O 5、Cr 2O 3、MnO 2等与Al 粉形成铝热剂，铝热反应较多的应用于生产上，如：焊接钢轨，熔炼难熔金属V 、Cr 等。

3、镁、铝在自然界中均以化合态存在，铝是地壳里存在最多的金属元素。

工业上用电解熔融的MgCl 2制取Mg,用电解熔融的Al 2O 3制取Al 。

4、镁、铝的工业制法（1）镁的工业制法：（从海水中提取镁）（2）铝的工业制法：（以铝土矿为原料）知识点三、镁和铝的重要化合物1、镁及其化合物转化关系2、铝及其化合物转化关系石灰 过滤海水Mg(OH)2盐酸MgCl 2电解 熔融Mg铝土矿除杂质Al 2O 3熔融、电解 冰晶石作熔剂Al3、MgO与Al2O3的比较4、Mg(OH)2与Al(OH)3的比较注意：两性物质与物质的两性两性物质指即能与酸反应，又能与碱作用生成盐和水的化合物，如Al2O3、ZnO、Zn（OH）2、Al(OH)3、氨基酸、蛋白质等。

物质的两性，如强碱弱酸盐（NaHCO3、KHS、Na2HPO4等）弱酸弱碱盐（CH3COONH4、NH4HS）等，既能与强酸反应，又能与强碱作用，但只能说这种物质的性质有两性，不能将它们称为两性物质，因为这些化合物不是由本身直接电离出的H+和OH-参加反应，并且生成物不全是盐和水。

Al既能与酸作用，又能与强碱溶液反应，但不属于两性物质，也不能说它具有两性，因为Al与强碱溶液反应的本质是：2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑，Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O，两式相加为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，由以上反应可知：Al不直接与NaOH溶液反应，Al仍然为金属元素。

Al(OH)3具有两性，是两性物质，可用电离平衡移动的原理来解释：Al(OH)3的电离方程式可表示如下：AlO2-+H++H2O≒Al(OH)3≒Al3++3OH-其电离程度相当微弱，只有加入强酸（或强碱）时，大量的H+（或OH-）才能破坏Al(OH)3的电离平衡，使平衡向右（或左）移动，生成铝盐（或偏铝酸盐），所以Al(OH)3即具有碱性，又具有酸性。

当加入弱酸或弱碱时，因H+（或OH-）浓度太小，不能使上述平衡移动，因此Al(OH)3只溶于强酸或强碱，而不溶于弱酸或弱碱（如碳酸、氨水）。

Al 3+只能在酸性溶液中大量存在，如AlCl 3、Al 2(SO 4)3溶液均是酸性溶液；铝元素在碱性溶液中能以AlO 2-离子大量存在，所以AlO 2-与OH -、Al 3+与H + 不能大量共存，AlO 2-与Al 3+也不能大量共存，其离子方程式是：Al 3++3AlO 2-+6H 2O=4Al(OH)3↓。

知识点四、合金与复盐1、合金的组成成份，可以是不同的金属，也可以是金属和非金属，不要望文生义，把合金理解为只是金属与金属的熔合，从而使合金的外延变窄。

一般来说，合金的硬度一般比它的各成份金属的大，如硬铝（含少量的Cu 、Mg 、Mn 、Si 等）；合金的熔点比它的各成份金属的熔点都低，如K ～Na 合金可以作原子反应堆的导热剂；又如做保险丝材料的“伍德合金”，是锡、铋、镉、铅按1：4：1：2质量比组成的合金，熔点仅为67℃，比水的沸点还低，因此，当电路上电流过大，电线发热到70℃左右，保除丝即可熔化，自动切断电路，保证电路安全。

合金可以分为三种类型：（1）金属固熔体：这是一种金属均匀地分布在另一种金属内形成的复合体，是固态溶液。

如黄铜（67％Cu 、33%Zn ），银与金的合金都是金属固溶体。

（2）金属互化物：金属与金属之间形成的化合物。

其组成有的是固定不变的，如铜化锌（ZnCu ）、碳化铁（Fe 3C ）等，有的是可变的，如铜锡合金就有Cu 5Sn 、Cu 31Sn 8、Cu 3Sn 等多种不同组成。

金属互化物不能用通常的化合价来解释。

（3）机械混合物：其晶体由两种或两种以上的晶体结构混合而成的，每一小晶体中只有一种金属。

同前两类合金不同，机械混合物的组成是非均一的。

钢、生铁、青铜等属于这一类合金。

从以上介绍可以看出笼统的说合金是混合物还是化合物都是不合适的。

2、复盐可以看作是两种简单的盐复合而成的，但复盐属于纯净物，复盐与普通正盐或酸式盐的区别在于复盐电离时，可以电离出两种不同的金属离子（或一种是铵根离子）。

例如：KAl(SO 4)2=K ++Al 3++2SO 42- (两种金属离子)明矾〖KAl(SO 4)2·12H 2O 〗、光卤石〖KCl ·MgCl 2·6H 2O 〗等均为复盐。

络盐：指含有络离子的盐类，象Na 3AlF 6，[Ag(NH 3)2]OH 等，络盐中络离子在溶液中十分稳定，很难电离。

如：Na 3AlF 6=3Na ++AlF 6-,这是络盐与复盐的明显区别。

3、明矾是一种净水剂，明矾溶于水后Al 3+能与水反应： Al 3++3H 2O ≒Al(OH)3+3H +有胶状Al(OH)3沉淀生成，可以吸附水中悬浮的杂质，而不能除去溶解在水中的物质。

矾是一价金属（M +）或铵根离子（NH 4+）和三价金属（M 3+）硫酸盐的含水复盐的总称。

它的种类很多，其通式为（M 2SO 4·M 2(SO 4)3·24H 2O ）,例如：明矾K 2SO 4·Al 2(SO 4)3·24H 2O,铁铵矾（NH 4）2SO 4·Fe 2(SO 4)3·24H 2O 等。

习惯上把某些含有结晶水的硫酸盐也称为矾，如胆矾（CuSO 4·5H 2O ），绿矾（FeSO 4·7H 2O ）等，它们不属于真正的①过量OH — ②过量H + ③H +④OH —⑤H +⑥OH — 矾，完全是人们的习惯称呼。

知识点五、铝三角及其应用1、三角关系：Al 3+、Al(OH)3与AlO 2—相互转化的关系有关离子方程式：A 、Al 3+与AlO 2—的相互转化①Al 3+→AlO 2—：Al 3++ 4OH －= AlO 2－ +2H 2O ②AlO 2—→Al 3+： AlO 2－+ 4H + = Al 3++ 2H 2O B 、AlO 2—与Al(OH)3的相互转化③AlO 2—→Al(OH)3：H + + AlO 2－ + H 2O= Al(OH)3 ↓ ④Al(OH)3→AlO 2—：Al(OH)3 + OH － = AlO 2－+2H 2O C 、Al 3+与Al(OH)3的相互转化⑤Al(OH)3→Al 3+：Al(OH)3 + OH － = AlO 2－+2H 2O ⑥Al 3+→Al(OH)3：Al 3+ + 3OH －= Al(OH)3↓ 2、铝三角的应用 ①制取Al(OH)3Al 3++ 3NH 3·H 2O == Al(OH)3↓+3NH 4+（常用方法） AlO 2—+ CO 2 + 2H 2O == Al(OH)3↓+ CO 32—②离子共存问题：a 、Al 3+与OH —、S 2—、AlO 2— 、HCO 3—、CO 32—、HSO 32—等离子因生成沉淀或双水解而不能大量共存；b 、AlO 2—与Al 3+、H +、NH +、Fe 3+等离子因生成沉淀或双水解反应而不能大量共存。

3、铝的化合物的有关图象 （1）四个基本图象①向铝盐溶液中逐滴滴加强碱性溶液直至过量 ②向强碱性溶液中逐滴滴加铝盐溶液直至过量Al 3+Al(OH)3AlO 2—现象：先产生沉淀，后沉淀消失。