鎂鋁及其化合物

鎂鋁及其化合物考點(diǎn)11、鎂和鋁的物理性質(zhì)比較鎂鋁顏色狀態(tài)

熔點(diǎn)（℃）

密度（g/cm3）

硬度

鎂和鋁都是

色的

（填“輕”或“重”）金屬，有較強(qiáng)的

、和良好的

、

性。銀白色固體銀白色固體648.8660.41.742.72.12.9銀白色輕韌性、延展性導(dǎo)電導(dǎo)熱鋁比鎂硬度稍大、熔沸點(diǎn)稍高（鋁中金屬鍵比鎂強(qiáng)）考點(diǎn)2.Mg、Al的化學(xué)性質(zhì)

MgAl與非金屬反應(yīng)O2

N2SCl2空氣中形成氧化物薄膜，具有抗腐蝕的性能點(diǎn)燃Mg+O2＝

2MgO點(diǎn)燃4Al+3O2＝

2Al2O3點(diǎn)燃3Mg+N2＝

Mg3N2加熱Mg+S＝MgS加熱2Al+3S＝Al2S3點(diǎn)燃Mg+Cl2＝

MgCl2點(diǎn)燃2Al+3Cl2＝

2AlCl3常溫下：

與酸反應(yīng)氧化性酸H+與堿反應(yīng)與鹽反應(yīng)

△Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑除氧化膜后可與水微弱反應(yīng)與氧化物反應(yīng)H2OCO2Fe2O3點(diǎn)燃2Mg+CO22MgO+C高溫2Al+Fe2O32Fe+Al2O3反應(yīng)，無(wú)氫氣生成在冷濃硝酸、濃硫酸中“鈍化”，加熱時(shí)反應(yīng)，無(wú)氫氣生成Mg+2H+=Mg2++H2↑2Al+6H+=2Al3++3H2↑2Al+2H2O+2OH—=2AlO2—+3H2↑Mg+Cu2+=Mg2++Cu2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu鋁熱反應(yīng)用途、引發(fā)海水鋁土礦電解冶煉△存在用途光鹵石菱鎂礦鋁土礦(KCl·MgCl2·6H2O)(MgCO3)(Al2O3、Fe2O3、SiO2等)制合金、飛機(jī)、汽車部件、煙火、照明彈等制合金、飛機(jī)、汽車、輪船部件、導(dǎo)線、日用品石灰乳HCl電解Mg

MgCl2Al(OH)3Al2O3AlMg(OH)2思考：（1）Mg粉加入至NH4Cl中可能有幾種氣體產(chǎn)生？請(qǐng)說(shuō)明理由解析：將鎂粉加入NH4Cl溶液中，有氫氣和刺激性的氨氣生成，這是由于NH4Cl水解呈酸性，鎂與水解產(chǎn)生的H+反應(yīng)生成氫氣破壞了NH4Cl水解平衡，NH3?H2O濃度不斷增大而分解放出NH3，同時(shí)還產(chǎn)生Mg(OH)2白色沉淀。反應(yīng)的化學(xué)方程式可表示為：Mg+2NH4Cl=2NH3↑+MgCl2+H2↑（Mg2++2OH—=Mg(OH)2↓）（2）試分析鋁與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，該反應(yīng)還原劑、氧化劑分別是何物質(zhì)？解析：鋁和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，通常認(rèn)為是鋁先和強(qiáng)堿溶液中的水反應(yīng)生成氫氧化鋁，然后氫氧化鋁再和強(qiáng)堿反應(yīng)生成偏鋁酸鹽。2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑2Al(OH)3+2NaOH=2NaAlO2+4H2O2Al+6H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑+4H2O此反應(yīng)中，還原劑是

，氧化劑是

。

鋁水【例1】下列敘述正確的是（）A．鋁制槽車可用來(lái)貯運(yùn)濃硫酸、濃硝酸是因?yàn)槌叵落X和濃硫酸、濃硝酸不反應(yīng)。B．兩份相同質(zhì)量的鋁粉，分別與足量的稀硫酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，產(chǎn)生的氫氣前者多。C．合金的熔點(diǎn)一般比組成它的各成分的熔點(diǎn)都低。D．工業(yè)上常利用鋁熱反應(yīng)冶煉難熔金屬，如釩、鉻、錳。CD【例2】將相同質(zhì)量的鎂條分別在①氧氣中②空氣中③氮?dú)庵孝芏趸贾型耆紵紵笏霉腆w產(chǎn)物的質(zhì)量由小到大的順序是

（

）A．②＜①＜③＜④

B．④＝①＝②＝③

C．③＜②＜①＜④

D．③＜①＜②＜④C【例3】某學(xué)生用鋁片分別與c(H+)均為3mol/L的稀鹽酸和稀硫酸反應(yīng)：其實(shí)驗(yàn)過(guò)程：往裝有相同鋁片的2支試管中分別加入等體積，且c(H+)=3.0mol/L的鹽酸和硫酸，觀察反應(yīng)進(jìn)行到1、2、5、15、20min時(shí)鋁片與酸反應(yīng)的情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表：反應(yīng)進(jìn)程（min)1251520鹽酸少量氣泡較多氣泡大量氣泡反應(yīng)劇烈鋁片耗盡硫酸均無(wú)明顯現(xiàn)象（無(wú)氣泡產(chǎn)生）

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)可知，鋁片與鹽酸和硫酸反應(yīng)存在較大的差異。這和課本中“鋁能與稀鹽酸和稀硫酸反應(yīng)生成氫氣”的說(shuō)法不一致。假如你將開展實(shí)驗(yàn)探究鋁片與稀鹽酸和稀硫酸反應(yīng)差異的原因，為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，你將對(duì)差異的原因作出哪些假設(shè)或猜想（填2種即可）？假設(shè)（猜想）一：____________________________假設(shè)（猜想）二：

.Cl－能夠促進(jìn)金屬鋁與H+反應(yīng)SO42—對(duì)H+與金屬鋁的反應(yīng)起阻礙作用4.（04廣東）海水的綜合利用可以制備金屬鎂，其流程如下圖所示：（1）若在空氣中加熱MgCl2·6H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，寫出相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式。

用電解法制取金屬鎂時(shí)，需要無(wú)水氯化鎂。在干燥的HCl氣流中加熱MgCl2·6H2O時(shí)，能得到無(wú)水MgCl2，其原因是

（2）Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2應(yīng)怎樣除去？寫出實(shí)驗(yàn)步驟。

（3）實(shí)驗(yàn)室里將粗鹽制成精鹽的過(guò)程中，在溶解、過(guò)濾、蒸發(fā)三個(gè)步驟的操作中都要用到玻璃棒，分別說(shuō)明在這三種情況下使用玻璃棒的目的；溶解時(shí)：

。過(guò)濾時(shí)：

。蒸發(fā)時(shí)：

。MgCl2·6H2OMgO＋2HCl↑＋5H2O↑在干燥的HCl氣流中加熱時(shí)，抑制了MgCl2水解，且?guī)ё進(jìn)gCl2·6H2O受熱產(chǎn)生的水蒸氣，故得到無(wú)水MgCl2。加入MgCl2溶液，充分?jǐn)嚢?，過(guò)濾，沉淀用水洗滌攪拌，加速溶解使待濾液體沿玻璃棒流入漏斗，防止溶液外灑攪拌，防止因局部過(guò)熱液滴或晶體飛濺3.

Mg、Al的化合物（1）Mg、Al的氧化物

MgOAl2O3物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)H2OH+OH—

類別主要用途工業(yè)制法白色粉末，難熔白色粉末，難熔，不溶于水MgO+2H+=Mg2++H2OAl2O3+6H+=2Al3++3H2OAl2O3+2OH—=2AlO2—+H2O堿性氧化物兩性氧化物耐火材料，制備鎂鹽耐火材料，冶煉原料，制備鋁鹽，制備偏鋁酸鹽，剛玉為耐磨材料煅燒MgCO3從鋁土礦中提取MgO+H2O=Mg(OH)2（緩慢）（2）Mg、Al的氫氧化物

Mg(OH)2Al(OH)3物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)熱穩(wěn)定性H+OH—

類別主要用途實(shí)驗(yàn)室制法Mg(OH)2MgO+H2O

△2Al(OH)3Al2O3+3H2O

△白色，不溶于水白色膠狀，不溶于水、有很強(qiáng)的吸附性Mg(OH)2+2H+=Mg2++H2OAl(OH)3+3H+=Al3++3H2OAl(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O中強(qiáng)堿（溶解部分電離出的OH—可使酚酞變紅）兩性氫氧化物制MgO和鎂鹽制備Al2O3和凈水劑Mg2++2OH—=Mg(OH)2↓Al3++3NH3?H2O=Al(OH)3↓+3NH4+2AlO2—+CO2+2H2O=2Al(OH)3↓+CO32—AlO2—+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3—3AlO2—+Al3++6H2O=4Al(OH)3↓練習(xí)：寫出Al、Al2O3、Al(OH)3分別和NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式。2Al+6H2O+2NaOH=2Na[Al(OH)]4+3H2↑Al2O3+2NaOH+3H2O=2Na[Al(OH)]4Al(OH)3+NaOH=2Na[Al(OH)]4AlO2－＋H＋＋H2OAl(OH)3Al3＋＋3OH－

①酸式電離②堿式電離只能存在于中性或弱酸性弱堿性環(huán)境中思考：（3）Al(OH)3為何既能與酸又能與強(qiáng)堿液反應(yīng)？

解析：這是因?yàn)锳l(OH)3在水中同時(shí)存在兩種電離平衡：（4）制取Al(OH)3的可能途徑有那些？解析：(1)鋁鹽與堿液反應(yīng)

法②優(yōu)于法①

①Al3＋Al(OH)3

AlO2－OH－適量OH－過(guò)量②Al3＋

Al(OH)3

不溶解

NH3·H2O足量NH3·H2O過(guò)量(2)偏鋁酸鹽與酸反應(yīng)：(3)相互促進(jìn)水解反應(yīng)：

法②優(yōu)于法①

①AlO2－

Al(OH)3Al3＋

H+過(guò)量H+適量②AlO2－Al(OH)3

不溶解

CO2適量CO2過(guò)量Al3＋＋3Al(OH)]4－＝4Al(OH)3↓【例6】今用鋁、稀硫酸和氫氧化鈉溶液為原料，在實(shí)驗(yàn)室制備一定量的氫氧化鋁。可分別采用如下化學(xué)方程式所表示的兩種方法：①2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+H2↑Al2(SO4)3+6NaOH=2Al(OH)3↓+3Na2SO4②2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑2NaAlO2+H2SO4+2H2O=2Al(OH)3↓+Na2SO4（1）上述哪一種方法比較節(jié)約試劑？（提示：試從每生產(chǎn)2molAl(OH)3所消耗的試劑用量予以說(shuō)明）（2）原料相同，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一種更為節(jié)約試劑的方法（用化學(xué)方程式表示，并說(shuō)明其可以最節(jié)約試劑的根據(jù)）解析：（1）②法較①法節(jié)約了酸、堿試劑。因?yàn)橥瑯邮侵苽?molAl(OH)3，①法需2molAl、3molH2SO4、6molNaOH；②法只需2molAl、1molH2SO4、2molNaOH。（2）利用Al3＋和AlO2－的雙水解反應(yīng)制備Al(OH)32Al+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2↑2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑

2mol1.5mol0.25mol1.5mol1.5mol0.25mol0.75mol相當(dāng)于制備2molAl(OH)3

所用原料為2molAl、0.75molH2SO4、1.5molNaOH，確實(shí)節(jié)約了試劑。Al2(SO4)3+6NaAlO2+12H2O===8Al(OH)3↓+3Na2SO4【例7】⑴在100mL1mol/L的AlCl3溶液與60mL6mol/L的KOH溶液混合后，生成沉淀的質(zhì)量是

g。⑵200mL0.5mol/L的Al2(SO4)3溶液中加入2mol/L的NaOH溶液，可得到7.8gAl(OH)3沉淀，則NaOH體積為

mL。3.12150或3504．“鋁三角”關(guān)系及其應(yīng)用Al3+[Al(OH)4]ˉAl(OH)3123456寫出上述轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式：鎂及其重要化合物之間的轉(zhuǎn)化⑤MgMgOMgSO4Mg(OH)2①②③④⑥⑦試作出下列反應(yīng)圖像，并寫出各階段離子方程式。01234n(NaOH)n[Al(OH)3]

①向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至過(guò)量向NaOH溶液中滴加AlCl3

溶液直至過(guò)量01234n(AlCl3)n[Al(OH)3]Al3++3OH—(少量)

=Al(OH)3↓

Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O

Al3++4OH—(過(guò)量)

=AlO2—+2H2O

Al3＋＋3AlO2－＋6H2O＝4Al(OH)3↓

3mol3mol1mol3mol1mol思考(5)01234n[Al(OH)3]n(HCl)②向NaAlO2溶液中滴加HCl溶液直至過(guò)量向HCl溶液中滴加NaAlO2

溶液直至過(guò)量01234n(NaAlO2)n[Al(OH)3]AlO2—+H2O+H+(少量)=Al(OH)3↓

Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O

AlO2—+4H+(過(guò)量)=Al3++2H2O

Al3＋＋3AlO2－＋6H2O＝4Al(OH)3↓

1mol3mol1mol3mol【例8】某混合物A，含有

KAl（SO4）2、Al2O3和

Fe2O3，在一定條件下可實(shí)現(xiàn)下圖所示的物質(zhì)之間的變化，據(jù)此判斷（1）固體B所含物質(zhì)的化學(xué)式為_____________________。（2）固體E所含物質(zhì)的化學(xué)式為__________________

__。（3）反應(yīng)①的離子方程式為________________________。Al2O3

（NH4）2SO4、K2SO4AlO2—+2H2O+CO2（過(guò)量）=Al(OH)3↓+HCO3—

或：

2AlO2—+3H2O+CO2（不足）=2Al(OH)3↓+CO32—

n(NaOH)n[Al(OH)3]③向HCl酸化的AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至過(guò)量

④向含Mg2+、Al3+的混合溶液中滴加NaOH溶液直至過(guò)量Al(OH)3、

Mg(OH)2Mg(OH)2n(NaOH)H++OH—=H2OAl3++3OH—(少量)

=Al(OH)3↓

Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O

Al3++3OH—(少量)

=Al(OH)3↓

Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O

Mg2++2OH—

=Mg(OH)2↓

【例8】如何從鋁土礦(含F(xiàn)e2O3、Al2O3、SiO2)中獲得純凈的Al2O3?供選用的試劑有：鹽酸、CO2、氫氧化鈉、氨水．注意每種試劑不能重復(fù)使用．解析:5、鎂和鋁單質(zhì)的制備1、以海水為原料，寫出MgCl2的提取和Mg的制備流程。海水熟石灰過(guò)濾Mg(OH)2鹽酸MgCl2溶液結(jié)晶MgCl2.6H2OHCl干燥氣流加熱MgCl2熔融電解Mg抑制水解2、以鋁土礦（主要成分是Al2O3含有Fe2O3、SiO2等雜質(zhì)）為原料，寫出Al的制備流程。鋁土礦濃NaOH

過(guò)濾濾液沉淀過(guò)量鹽酸

過(guò)濾沉淀濾液過(guò)量氨水

過(guò)濾沉淀濾液加熱Al2O3電解熔融Al如何進(jìn)一步制備Al？2Al2O34Al+3O2↑電解熔融熔點(diǎn)：20450C添加Na3AlF610000C注意：電解時(shí)用碳素材料做電極，需定期更換陽(yáng)極（碳?jí)K）。為什么？陰極：無(wú)煙煤常加入少量CaF2鋁熱反應(yīng)反應(yīng)現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，放出大量的熱，發(fā)出耀眼的白光，紙漏斗內(nèi)劇烈反應(yīng)，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中。Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高溫1、鎂條的作用是什么？2、氯酸鉀的作用是什么？鋁熱劑結(jié)論：鋁也是還原劑，在一定的條件下與某些金屬氧化物反應(yīng)，把其中的金屬還原成單質(zhì)。所以一些活潑的金屬也可作還原劑。問(wèn)題反應(yīng)現(xiàn)象：劇烈反應(yīng)，發(fā)出強(qiáng)光，紙漏斗被燒穿，沙子上落有黑色鐵珠。Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高溫其它鋁熱反應(yīng)

3MnO2+4Al===3Mn+2Al2O3高溫Cr2O3+2Al===2Cr+Al2O3高溫3Co3O4+8Al===9Co+4Al2O3高溫鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用

鋁熱反應(yīng)的原理可以應(yīng)用在生產(chǎn)上，如用于焊接鋼軌等。在冶金工業(yè)上也常用這一反應(yīng)原理，使鋁與金屬氧化物反