镁铝及其化合物

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镁铝及其化合物
考试纲要:
1. 掌握铝及其重要化合物的主要性质及其应用
2. 掌握镁的重要化合物的主要性质及其应用
3. 了解铝、镁及其重要化合物的制备方法
高频考点:
①铝盐、偏铝酸盐的水解特点及应用
②镁的反应及电子转移情况以及海水提镁原理 ③铝与氧气、酸的反应特点及电子转移情况 ④氧化铝、氢氧化铝的性质特点及制备
⑥氨基酸等
相互转化关系总结
Al(OH)3
Al
3+
OH-
离子共存情况: 能共存
H+
AlO2
Al3+与OH-、HCO3-、CO32-,AlO2Biblioteka Baidu与H+ 、Al3+、不
1. 铝盐与强碱溶液作用生成Al(OH)3沉淀的计算及反应 关系如下: (1) Al3++3OH-===Al(OH)3↓(生成白色沉淀)
一. Mg、Al的物理性质
(1)共性: 银白色固体,熔点较低,硬度较小, 密度较小,有良好的导电、导热、延展性。 (2)异性:铝比镁硬度稍大、熔沸点稍高 (铝中金属键比镁强) 二. Mg、Al的原子结构 Mg 原子序数 周期表中位置 原子结构示意图 电子式 Al
三. Mg、Al的化学性质 1. 和水反应
2. 图像分析 可溶性铝盐溶液中 操作 逐滴加入NaOH溶 液至过量 立即产生白色沉淀 现象 →渐多→最多→渐 少→消失 偏铝酸盐溶液中 逐滴加稀盐酸至 过量 立即产生白色沉 淀→渐多→最多 →渐少→消失
2. 图像分析 NaOH溶液中逐滴 加入可溶性铝盐溶 液至过量 无沉淀(有但即溶)→ 出现沉淀→渐多→ 最多→沉淀不消失 盐酸中逐滴加 偏铝酸盐溶液 至过量
3. 和碱反应
镁不与碱反应
2Al + 2H2O + 2NaOH = 2NaAlO2+3H2↑ 思考:用铝箔包住 0.1mol 金属钠,用针扎出一
些小孔,放入水中,完全反应后,用排水集气
法收集产生的气体,则收集到的气体为(标况) A.O2和H2混合气体 √ C.大于1.12LH2 B.1.12LH2 D.小于1.12L气体
反应剧烈程度 化学反应方程式
与冷水缓慢反应 Mg 与沸水显著反应
Mg + 2H2O = Mg(OH)2 +H2↑ △ 2Al+6H2O = 2Al(OH)3+3H2↑
与冷水不反应 Al 与沸水缓慢反应
2. 和酸反应 a. 和非氧化性酸反应(盐酸、稀硫酸等) (剧烈反应) (迅速反应)
Mg + 2H+ = Mg2+ + H2↑ 2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H2↑
②与硫反应——制备无水MgS、Al2S3 加热 Mg + S === MgS 加热 2Al + 3S === Al2S3
MgS、Al2S3与水完全双水解 制备MgS、Al2S3的唯一途径
③与Cl2反应(有烟形成)
④与N2反应 点燃 3Mg + N2 === 2Mg3N2 Mg3N2 + 3H2O = 3Mg(OH)2 + 2NH3↑
A.1:1 B.9:8 C.3:4 D.4:3
7. 镁、铝用途 镁: (1)镁合金,制航空、火箭、导弹材料 (2)制信号弹及焰火 铝: (1)制导线 (2)铝合金制航空、生活、汽车材料
8. 镁、铝制备 从海水中提取Mg工业流程
从海水中提取Mg工业流程
CaCO3 CaO+CO2↑
CaO+H2O=Ca(OH)2
2H2O(沉淀溶解) 2 Al OH3 OH AlO2
3 Al
3
4OH AlO 2 2H 2O(生成沉淀, 又恰好完全溶解)


分析以上三个反应关系式,所得Al(OH)3沉淀的
物质的量与n(Al3+)、n(OH-)的关系式:
1 当 ≤ 3 时 , 所得沉淀的物质的量 : n[Al(OH) ] n(OH ); 3 3 3 n Al n OH
A. 3.50mol/L B. 1.75mol/L C. 0.85mol/L D. 无法计算
四. 镁铝化合物的性质
(一)氧化物的对比
相同点: 都是离子化合物,熔点高,化学性质活泼,可 作为耐火材料。
不同点: ①MgO与水很缓慢化合;Al2O3与水不反应。 ②氧化镁是碱性氧化物,可以和较强酸反应; 氧化铝是两性氧化性: Al2O3 + 6H+ =2Al3++3H2O Al2O3 + 2OH- = 2AlO2- + H2O
用双线桥表示该反应得失电子关系
2Al + 2NaOH+2H2O = 2NaAlO2+3H2↑ 还原剂 氧化剂 反应的实质: 分两步进行 (1)2Al+6H2O 2Al(OH)3+3H2↑ NaAlO2+2H2O
(2)Al(OH)3+NaOH (1)+(2)×2: 失2×3 e-
2Al+6H2O+2NaOH = 2NaAlO2+3H2↑+4H2O 得6×e-
NaAlO2 过量CO2 NaCl 过滤② NaOH 过滤③ 溶液 Al2O3 通电 Al
△ ④
所加试剂顺序:酸、碱、(弱)酸
从铝土矿中提取铝
Al2O3 过量 NaOH Fe2O3 溶液 Fe2O3
碱溶法 H2SiO3 除去
NaAlO2 过量 AlCl3 Na2SiO3 盐酸 NaCl 过量氨水 NaOH 过滤② HCl 过滤③ 过滤① SiO2 溶液 溶液 滤液除去 △ 通电 Al2O3 Al Al(OH)3 ④ 所加试剂顺序:碱、酸、(弱)碱
氧化铝用途
①耐高温材料
②装饰(Al2O3) 红宝石( Cr2O3 )和蓝宝石( Ti、 Fe )
③人造刚玉——硬度仅次于金刚石
(二)氢氧化物的对比
相同点:热稳定性差,加热易分解。
Al(OH)3 不同点: ① Mg(OH)2是中强碱,可以使酚酞变浅红色, 而Al(OH)3是弱碱,不能使酚酞变红。 ② Mg(OH)2可以跟水解呈酸性的盐溶液反 Mg(OH)2
MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2 Mg(OH)2 +2HCl =MgCl2+2H2O
8. 镁、铝制备
从铝土矿中提取铝
铝的存在: 铝元素占地壳总量的7.73%,是地 壳中含量最多的金属。 铝是活泼的金属,因此铝元素在自然界中均以化 合态的形式存在。 铝元素在地壳中的主要存在 于 铝土矿 中, 其主要成分 Al2O3 , 还含有少的 Fe2O3、SiO2 。
b. 和氧化性酸反应(硝酸、浓硫酸等) Mg+4HNO3(浓)= Mg(NO3)2+2NO2↑+2H2O (Mg不钝化) Al +6HNO3(浓)△ Al(NO3)3+3NO2↑+3H2O (Al常温钝化加热反应)
思考: (1)Mg粉加入NH4Cl溶液中发生什么反应 Mg + 2NH4Cl = 2NH3↑+MgCl2 +H2↑ (2)Mg粉加入AlCl3溶液中发生什么反应 (3)Mg粉加入新制溴水中发生什么反应
n(OH ) 当 ≥4时, 所得沉淀的物质的量 : n[Al(OH)3] 0; 3 n Al n(OH ) 当3 4时, 所得沉淀的物质的量 : 3 n Al n[Al(OH)3 ] n Al3 [n(OH ) 3n Al3 ] 4n Al3 n(OH )。
明矾:KAl(SO4)2· 12H2O Al(OH)3胶体具有很强的吸附能力、 Al(OH)3胶粒带正电可中和带负电 胶粒,从而聚沉。
两性物质小结:
①金属单质:Al等
②两性氧化物:Al2O3等
③两性氢氧化物:Al(OH)3等
④弱酸铵盐:(NH4)2CO3、CH3COONH4、(NH4)2S
⑤弱酸的酸式盐:NaHCO3、KHS、NaHSO3等
注意: (1)铝制品表面的氧化膜起着保护内部金属的作用, 所以铝制品在空气中能稳定存在,具有很强的抗腐 蚀性。 (2)常温下,铝遇浓硝酸、浓硫酸会在表面生成致 密的氧化膜而发生钝化,从而阻止内部金属进一 步发生反应。因此可用铝制容器盛放和运输浓 H2SO4、浓HNO3。 (3)与铝反应产生氢气的溶液可能呈强酸性也可能 呈强碱性。 不能盛放酸、碱溶液,咸菜等腌制食品(含高浓 度NaCl)。
5. 与CO2反应 点燃 2Mg + CO2 === 2MgO + C 产物:一黑一白两固体 思考:
镁条着火时,应采取何措施将其扑灭?能否用水? 能否用泡沫灭火器?
6. 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 漏斗被烧穿,有熔融物落入沙中 引燃剂:镁条、氯酸钾 高温 2Al + Fe2O3 === 2Fe + Al2O3 高温 4Al + 3MnO2 ==== 3Mn + 2Al2O3 高温 10Al + 3V2O5 ==== 6V + 5Al2O3
制备Al(OH)3 写出Al(OH)3的碱式、酸式电离方程式: 方法一:
方法二: 方法三: 方法四: 方法五: 评价上述五种方法的优劣
(1) 铝盐与碱液反应:
- - OH OH ① Al3+ Al(OH)3 AlO2- 适量 过量 NH3 · H 2O NH3 · H2O 3+ ② Al Al(OH)3 不溶解 过量 足量
从铝土矿中提取铝
从铝土矿(主要成分是Al2O3,含SiO2、Fe2O3等杂质)
中提取氧化铝的两种工艺流程如下:
从铝土矿中提取铝
Al2O3 过量 盐酸 Fe2O3 过滤① SiO2 滤液除去 Al(OH)3
酸溶法 Fe(OH)3除去
SiO2除去 过量
AlCl3 FeCl3 HCl 溶液 NaOH 溶液
表示滴入的 NaOH溶液使沉淀恰好完全溶解点 ______________________________________ 。
Al的工业制法——电解熔融氧化铝 2Al2O3 (熔融) 电解 4Al+ 3O2↑
冰晶石
由于铝的熔点很高,故在氧化铝中添加
冰晶石(Na3AlF6)降低其熔点。 阳极石墨棒需定期更换
准确称取6g铝土矿样品(含Al2O3、Fe2O3、SiO2)加 入100mL硫酸溶液,充分反应后向滤液中加入 10mol/L的NaOH溶液,产生沉淀的质量与加入 NaOH溶液的体积关系如图所示,则所用硫酸溶 液的物质的量浓度为 B
4.与非金属单质的反应
O2
常温氧化膜
点燃燃烧
Mg Al
非金属反应
S, 加热 MgS Al2S3 MgCl 2 Cl2, 加热 AlCl3
△ 4Al + 3O2 ===2 Al2O3 表面氧化,纯氧燃烧 点燃 2Mg + O2 === 2MgO 制照明弹 实验:在空气中加热铝箔,现象:是否有液体滴下? MgO、Al2O3可制耐高温材料
法②优
(2)偏铝酸盐与酸反应: 适量 过量 3+ ① AlO2 Al(OH) Al 3 H+ H+ CO CO2 2 - ② AlO2 Al(OH)3 不溶解 适量 过量

法②优
(3)相互促进水解反应: Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓最优
Al(OH)3的应用 ①医学:治疗胃酸过多 ②生活:净水
应, 而Al(OH)3不行。
Mg(OH)2 +2NH4+ = Mg2+ +2NH3· H2O
③ Mg(OH)2只能溶于酸,而Al(OH)3具有两性 写出Al(OH)3的碱式、酸式电离方程式: Al(OH)3 +3H+ = Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O 注意: 1. Al(OH)3只能与较强酸和较强碱反应,不溶于 弱酸和弱碱。 与H2SO4、HCl、HNO3、CH3COOH等酸反应 2. 实验室通过铵盐和氨水反应,制备Al(OH)3。
操作
现象
同左
向20 mL AlCl3溶液中滴入 2 mol/L NaOH 溶液 时,得到Al(OH)3沉淀质量与所滴加NaOH 溶液 体积(mL)关系如图所示:
(1)图中A点表示的意义是 表示滴入的 NaOH溶液产生沉淀量的最大点 。 ______________________________________ (2)图中B点表示的意义是
铝热剂:铝粉和某些金属氧化物(Fe2O3、 Fe3O4、V2O5、Cr2O3、MnO2)组成的混合物 条件:①铝后金属氧化物 ②高温 用途: 焊接铁轨、冶炼金属
铝热反应用于焊接钢轨
把Al粉和Fe3O4粉末均匀混合,分成两等份,一 份在高温下恰好完全反应后将生成物与过量的盐 酸反应,另一份直接与足量的氢氧化钠溶液反应, 两者生成的气体的物质的量之比为 ( C )
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