高三化学复习镁、铝

点燃点燃点燃高温△△△Ca(OH)2HCl电解电解△电解O2N2CO2高三化学复习镁、铝教学内容1．掌握镁、铝的重要物理性质和化学性质及重要用途2．掌握Mg、Al重要化合物的性质及相互转化二、学习指导（一）Mg、Al性质的相似性和差异性Mg和Al属于同周期相邻的两种金属元素，是第ⅡA、ⅢA族析重要代表元素。它们具有强的还原性，但Al正处在周期表中金属与非金属分界线旁，因而Al具有特殊性质。关于Mg、Al的物理学性质差异可从金属键的强弱分析入手。镁铝合金的特点是质轻而更度和强度都较大，且Mg、Al在常温下即可被空气中O2氧化，生成致密氧化物保护膜，具有一定的抗腐蚀性，因而它们具有广泛的用途。比较镁和铝物理性质光泽密度MgAl银白色轻金属原子或离半径金属键能溶、沸点硬度＞＜＜＜化学性质露置于空气常温被氧化形成致密保护膜，具有一定抗腐蚀性常温很快被氧化形成致密保护膜，抗蚀性能强于镁燃烧（与O2反应条件及现象）2Mg+O22MgO空气中能点燃发出耀眼强光4Al+3O2=2Al2O3在纯氧．．或高温下点燃也可发出强光与氧化物反应（置换）2Mg+CO22MgO+C+Q2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe+Q（铝热反应）与其它非金属反应3Mg+N2Mg3N22Al+3SAl2S3（干法）与H2O反应Mg+2H2O(沸)Mg(OH)2+H2↑2Al+6H2O(沸)2Al(OH)3+3H2↑与非氧化性酸反应Mg+2H+=Mg2++H2↑2Al+6H+=2Al3++3H2↑与强氧化性酸反应能反应，无H2放出常温被浓H2SO4、浓HNO3钝化与强碱液反应不反应2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO3+3H2↑存在光卤石（KCl·MgCl2·6H2O）菱镁矿MgCO3铝土矿Al(OH)3Al2O3Al冶炼海水Mg(OH)2MgCl2Mg制合金、飞机、汽车、轮船部件、导线、日用品用途制合金、飞机、汽车部件、烟火、照明弹等注意：1．镁在空气中燃烧所得产物质种类MgOMgMg3N2MgO+e想一想：为什么镁在空气中燃烧产生主要为MgO？6e6e点燃高温△高温2．比较Mg分别在O2、N2、CO2中燃烧所得产物质量的大小（1）等物质的量的Mg分别在足量的气体中燃烧①Mg～21O2～MgO1mol40g②Mg～31N2～31Mg3N2产物质量大小顺序：1mol3100g③＞①＞②③Mg～21CO2～MgO+21C1mol46g（2）等物质的量的气体与足量Mg反应①O2～2MgO1mol80g产物质量大小顺序②N2～Mg3N2②＞③＞①1mol100g③CO2～2MgO+C3．Al与NaOH溶液反应的电子转移情况。常见的错误有：2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑其实该反应的氧化剂只有水。为什么？从Al与NaOH溶液反应本质分析：2Al+6H2O==2Al(OH)3+3H2↑……①2Al(OH)3+2NaOH==2NaAlO2+4H2O……②①+②得2Al+2NaOH+6H2O==2NaAlO2+3H2↑+4H2O其中NaOH所起的作用：上述反应①通常条件是微弱的，但NaOH溶液能溶解Al(OH)3促使反应①程度增大。故NaOH仅表现碱性。4．铝热反应（1）定义：Al+MxOyM+Al2O3+放出大量热铝热剂引发反应发生特点使高熔点金属熔化（2）原因：①Al的强还原性②Al的亲氧性强（3）应用：①冶炼高熔点金属（如Fe、Cr、V、Mn等）②焊接金属。（二）铝、硅的相似性铝、硅虽然不属于同主族，但因们于阶梯玫的两侧，故Al和Si及其人经合物的化学性质有许多相似之外，被称为“孪生兄妹”现对其单质、氧化物及其水化物比较如下：单质AlSi与O2反应4Al+3O22Al2O3Si+O2SiO2高温高温高温高温高温△△与Cl2反应2Al+3Cl22AlCl3Si+2ClSiCl4与氧化物反应2Al+Fe2O3Al2O3+2FeSi+2FeO2Fe+SiO2与酸反应2Al+6HF=2AlF3+3H2↑Si+4HF=SiF4+H2↑与碱液反应2Al+2H2+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑Si+2H2O+2NaOH=Na2SiO3+2H2↑氧化物Al2O3SiO2与碱液反应Al2O3+2OH—=2AlO2—+H2OSiO2+2OH—=SiO32—+H2O与酸液反应Al2O3+6HCl=2AlCl3+H2OSiO2+4HF=SiF4↑+2H2O与碱性氧化物反应Al2O3+CaOCa(AlO2)2SiO2+CaOCaSiO3氧化物对应水化物Al(OH)3H2SiO3受热分解2Al(OH)3Al2O3+3H2OH2SiO3SiO2+H2O与酸反应Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O不反应与碱反应Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2OH2SiO3+2OH—=SiO32—+2H2O含氧酸盐NaAlO2Na2SiO3与强酸反应AlO2—+H++H2O==Al(OH)3↓SiO32—+2H+=H2SiO3↓与弱酸反应AlO2—+CO2+2H2O==Al(OH)33↓+HCO3—2AlO2—+CO2+3H2O=2Al(OH)33↓+CO32—SiO32—+2CO2+H2O=H2SiO3+2HCO3—SIo32—+CO2+2H2O=H2SiO3+CO32—水解呈碱性AlO2—+3H2OAl(OH)3+OH—SiO32—+2H2OH2SiO3+2OH—双水解反应AlO2—+NH4++H2O==Al(OH)3↓+NH3↑SiO32—+2NH4+=H2SiO3↓+2NH3↑（三）Mg、Al及其化合物间的转化1．Mg元素2．Al元素注意（1）Al(OH)3为何既能与酸又能与强碱液反应？这是因为Al(OH)3在水中同时存在两种电充平衡：AlO2—+H++H2OAl(OH)3Al3++3OH—①酸式电离②碱式电离OH—适量OH—过量NH3·H2O适量NH3·H2O过量H+适量H+过量CO2适量CO2过量促进②促进①抑制①只能存在于中抑制②[H+]↗性或弱酸性或[OH—]↗弱碱性环境中（2）注意AlO2—、Al(OH)3、Al3+转化条件及所需量的关系，即铝室双三角关系规律：左右物质的量相对称，对应边强弱相呼应（四）制取Al(OH)3的可能途径及最佳选择（1）铝盐与碱液反应①Al3+Al(OH)3AlO2—②Al3+Al(OH)3不溶解（2）偏铝酸盐与酸反应：①AlO2—Al(OH)3Al3+②AlO2—Al(OH)3不溶解（3）双水解反应：①Al3++3AlO2—+6H2O=4Al(OH)3↓当nAl3+：nAlO2—+1：3时，不用其它试剂即可将Al元素全部转成Al(OH)3沉淀。②Al3+Al(OH)3+NH3↑③AlO2—Al(OH)3+Fe(OH)3(两种沉淀)思考：如何将amolAlCl3和bmolNaAlO2溶液中的Al元素全部合理地转化成Al(OH)2？（提示：注意试剂用量）（五）典型的图像分析及应用以Al元素为核心的图像丰富多彩。析图或作图时不仅要注意加入酸或碱的强弱，而且要注意所加入的量或滴加顺序，正因滴加顺序不同可转产生的现象不同，故可用相互滴加法来临别试剂如AlCl3NaAlO2NaOHHClHCO3—CO32—Cl—S2—Al(OH)3+CO2↑Al(OH)3+CO2↑Al(OH)3+HClOAl(OH)3+H2S↑H2ONH4+Fe3+H2O若产生沉淀有多种，则应细细分析相关量间的关系。要持别关注沉淀是否同步完全，沉淀物是否溶于所加入的过量试剂中。同时要注意纵生标的物理量意义。对于一些复杂问题可先分解后组合，进行图像的叠加工作。抓住杂些关键点（如最高点，最低点，转折点）和变化趋势，才能较顺利地解决图像问题。现将基本或重要的有关图像归纳如下：（1）含1molAlCl3的溶液中滴加NaOH（2）含1molAlCl3的溶液中通入NH3（3）含1molNaOH的溶液中滴加AlCl3（4）含1molNH3的氨水滴加AlCl3（5）含1molNaAlO2的溶液中滴加HCl（6）含1molNaAlO3的溶液中通入CO2（7）1molHCl溶液中滴加NaAlO2（8）含各1molMg2+、Al3+混合液中滴加NaOH溶液（9）含各1molMg2+、Al3+、NH4+混合液中滴加NaOH溶液（10）含1molKAl(SO4)2的溶液中滴加Ba(OH)2溶液：A13+～23Ba(OH)2～Al(OH)3SO42—～Ba(OH)2～BaSO4Al(OH)3、BaSO4求能同步沉淀完全n/mol310122456n(NaOH)7n(NaOH)40123n/mol21567H2SO4NaOHNaOHH2SO4H2SO4NaOH23mol23mol23mol①当加入23molBa(OH)2时生成沉淀1.0mol78gBaSO41.5mol349.5g总2.5mol427.5g②当加入Ba(OH)22mol时Al(OH)3已完全溶解BaSO42mol总质量466g图像如下：三、典型例析：例1．7.5gMg、Al合金投入到200Ml5mol·L—1的盐酸中，使其完全溶解，然后逐滴加入4mol·L—1NaOH溶液。问当加入NaOH溶液多少mL时产生沉淀的质量最大？解析：要使沉淀质量最大，即Mg(OH)2和Al(OH)3沉淀完全时，此时溶液中酸或碱均不能过量，溶液中溶质仅为NaCl，根据Na+、Cl—的来源及守恒原理可知：HCl～NaOH～NaCl1mol1mol0.2L×5mol/LVL×4mol/L即0.2×5=V×4.V=0.25L=250mL此类方法我们称之为“终态求解法”，抓住某个状态的特征，不追究具体过程。此法可大大简化解题过程。例2．现有20g16%的氢氧化钠溶液和20mL2mol/L的硫酸，若用它们与足量的铝屑反应生成氢氧化铝，理论上最多可生成多少氢氧化铝？解析：生成氢氧化铝有三个途径：（1）AlAl2(SO4)3Al(OH)3（2）AlNaAlO2Al(OH)3（3）AlAl2(SO4)3AlNaAlO2通过比较可以确定生成氢氧化铝最多的方法为（3）n(NaOH)=0.08moln(H2SO4)=0.04MOLNaOH～Al～NaAlO20.08mol0.08molH2SO4～32Al～31Al2(SO4)3～32Al3+0.04mol308.0molAl3++3AlO2—+6H2O=4Al(OH)31mol3mol4mol308.0mol0.08mol332.0mol总2.501211.52n[Ba(OH)]Al(OH)BaSO342n/mol427.5466m/g0n[Ba(OH)]21.512Al(OH)3恰好反应m[Al(OH)3]=332.0mol×78g/mol=8.32g答：理论上最多可Al(OH)38.32g巩固练习（一）选择：1．将下列金属分别放入冷的浓硝酸中，不能继续发生反应的是（）A．镁B．铝C．铜D．银2．下列物质地中，只能由单质直接化合而制得的是（）A．FeCl3B．CuSC．Al2S3D．FeS3．自然界的镁、铝主要的存在形式是（）A．游离态B．化合态C．合金D．氧化态4．下列不属于更水的是（）A．矿泉水B．地下水C．蒸馏水D．海水5．主要成分的镁盐的物质是（）A．冰晶石B．重晶石C．光卤石D．明矾6．欲从含少量Al3+的FeCl3溶液中除去Al3+，最好应加入的试剂是（）A．NaOH溶液和盐酸B．KOH溶液和稀H2SO4C．氨水和盐酸D．碳酸铵7．为了除去MgCl2酸性溶液中的少量Fe3+，可在加热条件下加入一种试剂，过滤后，再加适量盐酸，这种试剂是（）A．NH3·H2OB．NaOHC．Na2CO3D．MgCO38．在一定量的偏铝酸钠溶液中，加入下列哪一种溶液可使获得的沉淀量最大（）A．AlCl3B．HClC．CO2D．NaHSO49．镁、铝都是较活泼的金属，下列描述正确的是（）A．镁的硬度比铝稍大，熔沸点都比铝高B．镁、铝都能跟稀盐酸、稀硫酸、强碱反应C．镁在点燃条件下可以跟二氧化碳起反应，铝在一定条件下可以跟