金属及其化合物 镁、铝及其重要化合物

第2讲镁、铝及其重要化合物

一、镁

1.物理性质

具有银白色金属光泽的固体,密度、硬度均较小,熔点较低,有良好的导电性、导热性和延展性。

2.化学性质

注:Mg3N2极易水解,其化学方程式为Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2↓+2NH3↑

3.用途

生产合金,冶金工业上用作还原剂和脱氧剂

二、铝

1.铝的原子结构和存在

铝位于元素周期表④,原子结构示意图为⑤。铝元素在地壳中含量丰富,仅次于⑥。自然界中的铝全部以⑦态存在。

2.金属铝的物理性质

⑧色金属,有良好的⑨、⑩和导热性等,密度较小,质地柔软。

3.金属铝的化学性质

写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式:

a.

b.

c.

d.

e.

4.铝的制备

(1)铝土矿Al2O3。

(2)2Al2O3(熔融)。

5.铝的用途

(1)用纯铝作导线。

(2)用铝合金制备汽车、飞机、生活用品等。

6.铝热反应

(1)本质

利用铝的还原性,将难熔金属从其氧化物中置换出来:2mAl+3M n O m mAl2O3+3nM。

(2)反应特点

在高温下进行,反应迅速,放出大量的热。新生成的金属单质呈液态且易与Al2O3分离。

(3)应用

a.在生产上可用于焊接钢轨等。

b.在冶金工业上可用于冶炼难熔金属。

(4)铝热剂

a.在铝热反应中,反应混合物(铝粉、金属氧化物)称为铝热剂。

b.能与Al组成铝热剂的常见金属氧化物有Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、MnO2、V2O5等。

三、铝的重要化合物

1.氧化铝和氢氧化铝(两性)

名称氧化铝(Al2O3) 氢氧化铝[Al(OH)3]

物理性质白色固体,熔点

很高

白色胶状物质,难溶于水

化学性质与

酸

反

应

Al2O3+6H+

2Al3++3H2O

与

碱

反

应

加

热

不分解2Al(OH)3Al2O3+3H2

O

制备方法

Al(OH)3加热

分解

①Al 3+与氨水反应

②Al O 2-溶液中通入CO 2

③可溶性铝盐和偏铝酸盐混合

主要用

途

①作耐火材料

②冶炼铝的原料

①制药 ②净水作用

氢氧化铝的电离:

⑳

Al(OH)3

㉑

2.常见的铝盐——明矾

(1)明矾的化学式为 ,属于复盐。 (2)明矾净水的原理

明矾溶于水时发生电离,电离方程式为 ,其中Al 3+发生水解反应,产生 ,其吸附能力很强,可以吸附水中的杂质并形成沉淀,使水澄清。

(2)Al O2-与HC O3-的反应不属于水解相互促进的反应,而是HC O3-电离出的H+与Al O2-发生反应:Al O2-+HC O3-+H2O Al(OH)3↓+C O32-。

①3Mg+N2Mg3N2②2Mg+CO22MgO+C

③Mg+2H2O Mg(OH)2+H2↑④第三周期ⅢA族⑤⑥氧和硅⑦化合⑧银白⑨延展性⑩导电性4Al+3O22Al2O32Al+3Cl22AlCl3

2Al+6H+2Al3++3H2↑2Al+2OH-+2H2O2Al O2-+3H2↑2Al+Fe2O3

2Fe+Al2O34Al+3O2↑Al(OH)3+3H+Al3++3H2O Al2O3+2OH-

2Al O2-+H2O

Al(OH)3+OH-Al O2-+2H2O H++Al O2-+H2O Al3++3OH-

KAl(SO4)2·12H2O

KAl(SO4)2K++Al3++2S O42-Al(OH)3(胶体)

1.地壳中含量最多的金属元素:Al。

2.金属铝与NaOH溶液反应的特殊性

2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑;氧化铝与氢氧化铝均具有两性。

3.掌握3种制备Al(OH)3的方法

(1)A l3++3NH3·H2O Al(OH)3↓+3N H4+

(2)Al O2-+CO2+2H2O Al(OH)3↓+HC O3-

(3)3Al O2-+A l3++6H2O4Al(OH)3↓

4.掌握6个离子方程式

(1)2Al+2OH-+2H2O2Al O2-+3H2↑

(2)2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe

(3)Al2O3+2OH-2Al O2-+H2O

(4)Al(OH)3+OH-Al O2-+2H2O

(5)A l3++4OH-Al O2-+2H2O

(6)Al O2-+4H+Al3++2H2O

见《自学听讲》P40

镁、铝的性质及用途

1.依据Mg、Al单质的性质,思考并回答下列问题。

(1)铝的化学性质活泼,为什么日常生活中使用的铝制品通常具有较好的抗腐蚀性能?

(2)Al既能溶于强酸,又能溶于强碱,所以说“Al既有金属性,又有非金属性”,你认为这种说法是否恰当?为什么?

(3)铝与氢氧化钠溶液反应时,反应机理是什么?请用单线桥法标出该反应电子转移的方向与数目。

(4)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的体积之比是多少?为什么?

(1)铝在常温下易被氧气氧化,在表面形成一层致密的氧化膜,保护铝不再被氧化,因而铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能。

(2)不恰当。金属性是指元素原子的失电子能力,非金属性是指元素原子的得电子能力。铝无论是与酸反应还是与碱反应,都是失去3e-,化合价升高为+3价,均作还原剂,因而铝具有较强的金属性,不具有非金属性。

(3)铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3,Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O 和NaAlO2。反应中铝作还原剂,水作氧化剂。

(4)1∶1;根据化学方程式2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O

2NaAlO2+3H2↑得,Al与H2的关系式均为2Al~3H2,故只要参加反应的Al相等,所得H2必相等。

2.金属铝是活泼的金属,能与酸反应,为什么能用铝槽储运浓H2SO4或浓HNO3?

常温下浓H2SO4、浓HNO3能使铝发生钝化(在表面形成一层致密的氧化膜),阻止反应继续进行。

铝与酸、碱反应的定量关系

铝分别与盐酸、NaOH溶液反应的原理:2Al+6HCl

2AlCl3+3H2↑,2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑。