(一) 镁、铝复习教案
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第十一章几种重要的金属
第一节镁和铝
(1)金属的一些共同的物理性;
(2)镁和铝的性质和用途;
(3)合金的概念和特性用途;
(4)镁、铝、Al(OH)3的两性及有关计算;
(6)明矾的净化原理。
一、金属和合金
1.金属
(1)金属的分类;
冶金工业
黑色金属:Fe、Cr、Mn有色金属:除Fe、Cr、Mn以外的金属
按金属密度
轻金属:密度小于4.5g/cm3如:ⅣA族ⅡA族ⅢA族等
重金属:密度大于4.5g/cm3如Fe、Cu、Ag、Pb等
按含量和冶炼难
易常见金属:Fe、Mg、Al等稀有金属:锆、铪等
注:稀有金属不只是从含量一方面决定,因而稀有金属也有可能含量不小。
(2)金属的共性:具有金属光泽(多数为银白色),不透明,容易导电、导热。有延展性等等,是由金属的结构所决定。
2.合金
(1)定义:两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合而成的具有金属特性的物质叫合金。
(2)合金的特性:合金比它的成分金属具有良好的物理的、化学的或机械的等方面的性能;合金有固定的熔点。一般地说,合金的熔点比其各成分金属的熔点都低。镁铝可和其它金属和非金属形成合金,其强度和硬度都大于镁铝。
二、镁和铝
1.镁和铝都是银白色金属,具有金属通性。由于铝原子半径比镁的小,且价电子比镁多,导致铝中金属键比镁单质中金属键强,所以铝的熔、沸点比镁高,硬度也比镁大,导致其金属性Mg>Al。
2.镁和铝同在第3周期,分属ⅡA族和ⅢA族,容易失去价电子形成Mg2+和A13+,在化学反应中都是强还原剂,但还原性镁比铝强。
(1)与O2反应。常温下与空气中的O2反应生成一层致密的氧化物薄膜,所以镁、铝都有抗腐蚀的性能。镁、铝都能在空气中燃烧。镁在空气中燃烧时有三个反应发生:2Mg+O2=2MgO
3Mg+N2=Mg3N2
2Mg+CO2=2MgO+C
(2)与卤素单质、硫等反应。
(3)与酸反应置换出H 2。其中铝在冷、浓 H 2SO 4,冷、浓硝酸中发生钝化现象。
(4)能将许多金属从其氧化物中还原出来,其中铝热剂发生铝热反应有很强的实用价值。
(5)与H 20反应。Mg 、A1和冷水都不反应,但在加热条件下与水反应生成氢氧化物和 H20 Mg+2H 20=Mg(OH)2+H 2↑
2A1+6H 20=2A1(OH)3+3H 2↑
其中Al 和H 20的反应就是铝和强碱溶液反应的原因:
2Al +2NaOH + 6H 20 =2NaAl02+3H 2 +4H 20
(还原剂) (氧化剂)
通常,将上面式子简写为:2Al+2NaOH+ 2H 20=2NaAl02+3H 2↑
(6)铝有两性,但此两性不是既显酸性又显碱性,而是既显金属性又显非金属性,从铝与稀酸反应放出H2,说明铝具有金属性,从铝与强碱溶液反应生成含氧酸盐(Al02-的中心原子为 Al ,其它多数含氧酸根离子如SO 42-、N03-、PO 43-等的中心原子均为非金属原子),说明铝显非金属性。Al 与NaOH 溶液反应表示为
2Al+2NaOH+6H 20=2NaAl02+4H 20+3H 2↑,水是氧化剂,铝是还原剂,铝遇冷的浓硫酸或冷的浓硝酸时会钝化,加热时活化而反应,所以可用铝贮存冷的浓硫酸或浓硝酸。
3.镁、铝的性质的相似性和差异性:
(1)镁铝都是活泼的金属,具有强还原性;
(2)镁只能与酸反应产生H 2,而铝既能与酸又能与强碱溶液反应产生H 2;
(3)镁能与冷的浓硫酸和浓硝酸反应,而铝在冷的浓硫酸或浓硝酸中产生钝化现象。
三、镁和铝的重要化合物
1.氧化物
(1)MgO 和A12O 3,均是白色粉末,质轻、熔点高,是优良的耐火材料。A12O 3还用于电解法冶炼单质铝。
2Al 2O 3(熔融)吴4Al+3O 2↑
(2)MgO 是碱性氧化物。Al 2O 3则属两性氧化物,可溶于强碱、强碱,A12O 3+6H ’:2Al 3++3H ,Al 2O 3+2OH 2A1O 2-+H2O
2.氢氧化物
(1)Mg(OH)2是难溶于水的碱,溶解度比 MgCO 3还小。Al(OH)3,也是难溶于水的白色物质,属于三元弱碱和一元弱酸,可溶于酸和强碱溶液。
3.重要的镁盐和铝盐。
(1)MgCl 2是白色、有苦味、易溶于水、易潮解的晶体,可由光卤石(KCl ·MgC12·6H 20)、海水以及制取食盐剩下的苦卤为原料制取。M8C12的主要用途是制取金属镁。
海水、苦卤、光卤石 −−−→熟石灰 Mg(OH)2↓−−−−→熔融电解MgCl 2