第四章

金屬及其化合物第17講

鋁、鎂及其化合物鋁及其化合物1.鋁的結構和存在

鋁位于元素周期表

，處于金屬與非金屬的交界處，原子結構示意圖為

。鋁元素在地殼中含量豐富，僅次于

。

自然界中的鋁、鎂全部以化合態存在。第三周期ⅢA族硅基態Al排布式：1s22s22p63s23p1或[Ne]3s23p1

價電子排布：

3s23p1鋁及其化合物2.鋁、鎂的物理性質比較鎂鋁顏色狀態熔點（℃）密度(g/cm3)

硬度銀白色固體

銀白色固體

648.8660.4

1.742.72.12.9

低小小鎂、鋁都是銀白色的輕金屬，硬度小，熔沸點低。鎂、鋁一般制成合金，用于制造汽車、飛機、生活用品等。鋁及其化合物3.鋁、鎂的化學性質比較點燃Mg+O2===2MgO(發出耀眼的白光)點燃4Al+3O2===

2Al2O3常溫下:鎂、鋁均能被空氣中O2氧化,形成氧化物薄膜,具抗腐蝕性O2N2SCl2

MgAl

操作:用坩堝鉗夾住一小塊鋁箔，在酒精燈上加熱至其熔化。與非金屬反應鋁及其化合物3.鋁、鎂的化學性質比較點燃Mg+O2===2MgO(發出耀眼的白光)點燃4Al+3O2===

2Al2O3常溫下:鎂、鋁均能被空氣中O2氧化,形成氧化物薄膜,具抗腐蝕性O2N2SCl2

MgAl

熔點:2050℃操作:用坩堝鉗夾住一小塊鋁箔，在酒精燈上加熱至其熔化。現象:鋁箔熔化,失去光澤,但熔化的鋁并不滴落,好像一層膜兜著。原因:反應生成熔點很高的Al2O3薄膜,使內部鋁被Al2O3包裹著與非金屬反應鋁及其化合物3.鋁、鎂的化學性質比較點燃Mg+O2===2MgO(發出耀眼的白光)點燃4Al+3O2===

2Al2O3常溫下:鎂、鋁均能被空氣中O2氧化,形成氧化物薄膜,具抗腐蝕性O2N2SCl2

MgAl

點燃3Mg+N2===Mg3N21.Mg3N2是離子化合物,請寫出它與水反應的化學方程式。2.若將Mg3N2投入稀鹽酸溶液中，產物為

。MgCl2和NH4Cl與非金屬反應鋁及其化合物3.鋁、鎂的化學性質比較點燃Mg+O2===2MgO(發出耀眼的白光)點燃4Al+3O2===

2Al2O3常溫下:鎂、鋁均能被空氣中O2氧化,形成氧化物薄膜,具抗腐蝕性O2N2SCl2

與非金屬反應MgAl

點燃3Mg+N2===Mg3N2△Mg+S==

MgS△2Al+3S==Al2S3注意：Al2S3只在干態下生成，遇水發生雙水解Al2S3

+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2S↑點燃Mg+Cl2===

MgCl2點燃2Al+3Cl2===

2AlCl3鋁及其化合物3.鋁、鎂的化學性質比較H2OCO2

Fe2O3

與氧化物反應MgAl

除氧化膜后可與沸水微弱反應2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑高溫2Al+Fe2O3===2Fe+Al2O3

鋁熱反應Mg+2H2O==Mg(OH)2+H2↑熱水2Mg+CO2===

2MgO+C點燃鋁熱反應：鋁和金屬氧化物在高溫下劇烈反應生成另一種金屬,并放出大量熱的化學反應。鎂著火不能用干粉滅火器和泡沫滅火器滅火知識回顧：鋁熱反應反應現象：鎂帶劇烈燃燒，放出大量的熱，并發出耀眼的白光，反應劇烈；紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中。Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高溫問題:1.引發該鋁熱反應的操作？2.鎂條的作用是什么？3.氯酸鉀的作用是什么？鋁粉+某些難熔金屬氧化物(如Fe2O3

、V2O5、Cr2O3

、MnO2等)在鋁熱劑上加少量KClO3，插上鎂條，并將其點燃引燃物助燃物鋁熱劑知識回顧：鋁熱反應鋁熱反應在生產上的應用

①用于焊接鋼軌等；

②冶煉釩、鉻、錳、鎳等熔點高的金屬。(一般不用于煉鐵)說明:

鋁只能與排在金屬活動性順序其后的金屬氧化物反應。

鋁熱反應不能用來冶煉大量的金屬鐵、銅等(要考慮冶煉成本)。鋁及其化合物3.鋁、鎂的化學性質比較與氧化性酸（HNO3

濃硫酸）與非氧化性酸

（HCl稀硫酸）

與堿反應與鹽反應

（CuSO4溶液）MgAl

反應，無H2生成在冷濃硝酸、濃硫酸中“鈍化”,加熱時反應，無H2生成反應速度比Al快Mg+2H+=Mg2++H2↑2Al+6H+=2Al3++3H2↑Mg+Cu2+=Mg2++Cu2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑鋁及其化合物思考與討論：鋁與強堿溶液反應的實質是？

該反應還原劑、氧化劑分別是何物質？①2Al+6H2O=2Al(OH)3

+3H2↑②2Al(OH)3

+2NaOH=2NaAlO2+4H2O總:2Al+6H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑+4H2O請用“雙線橋法”表示該反應中的電子轉移情況！0+10+3失2×3e-得6×e-反應的實質是：1.鋁是中學化學學習階段的唯一一種既能與酸(非氧化性酸)反應又能與強堿溶液反應放出H2的金屬，就鋁的這一特殊性質回答下列問題：(1)等質量的兩份鋁分別與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應，所得H2的體積之比是______。解析：

2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

關系式：2Al～3H2

故只要參加反應的Al的量相等，所得H2的量必相等。1∶1

鋁與酸、堿反應的定量關系1.鋁是中學化學學習階段的唯一一種既能與酸(非氧化性酸)反應又能與強堿溶液反應放出H2的金屬，就鋁的這一特殊性質回答下列問題：(2)足量的兩份鋁分別投入到等體積、等物質的量濃度的鹽酸和氫氧化鈉溶液中，產生H2的體積之比是______。解析：

2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

關系式：6HCl～3H2、2NaOH～3H2，故當HCl、NaOH物質的量相等時，二者產生H2的體積比為1∶3。1∶3

鋁與酸、堿反應的定量關系1.鋁是中學化學學習階段的唯一一種既能與酸(非氧化性酸)反應又能與強堿溶液反應放出H2的金屬，就鋁的這一特殊性質回答下列問題：(3)足量的兩份鋁分別投入到等體積、一定物質的量濃度的HCl、NaOH溶液中，二者產生的H2相等，則HCl和NaOH的物質的量濃度之比是______。解析：

2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

關系式：6HCl～3H2、2NaOH～3H2，故當產生H2的量相等時，HCl、NaOH物質的量濃度之比為3∶1。3∶1

鋁與酸、堿反應的定量關系1.鋁是中學化學學習階段的唯一一種既能與酸(非氧化性酸)反應又能與強堿溶液反應放出H2的金屬，就鋁的這一特殊性質回答下列問題：(4)甲、乙兩燒杯中各盛有100mL3mol·L－1的鹽酸和NaOH溶液，向兩燒杯中分別加入等質量的鋁粉，反應結束后，測得生成的氣體體積比為V(甲)∶V(乙)＝1∶2，則加入鋁粉的質量為____A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.1.8gA解析：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑此題鋁粉對鹽酸來說是過量的，對NaOH來說是不足的。

鋁與酸、堿反應的定量關系鋁與酸或堿反應生成H2的量的關系

2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑(1)等質量的鋁與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液分別反應：①產生H2的物質的量相等,即1:1。②消耗H＋、OH－的物質的量之比為n(H＋):n(OH－)＝3:1(2)足量的鋁分別與等物質的量的HCl和NaOH反應：①消耗Al的物質的量之比為1∶3;②生成H2的物質的量之比為1∶3(3)一定量的鋁分別與一定量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應：若產生氫氣的體積比為

，則必定:①鋁與鹽酸反應時，鋁過量而HCl不足。

②鋁與氫氧化鈉溶液反應時，鋁不足而NaOH過量。鋁的重要化合物1.氧化鋁(1)物理性質：白色固體，難溶于水，晶體硬度大，有很高的熔點常作耐火材料(耐火坩堝、耐火管、耐高溫的實驗儀器等)紅寶石藍寶石氧化鋁的天然產物俗稱剛玉

含少量鉻元素的剛玉

含少量的鐵和鈦元素的剛玉

熔點:2050℃鋁的重要化合物1.氧化鋁

Al2O3＋6H+

=2Al3+＋3H2OAl2O3＋2OH-

=2AlO2-＋H2O(2)化學性質2Al2O3(熔融)====4Al＋3O2↑電解(3)用途：①冶煉Al

②做耐火材料鋁的重要化合物2.氫氧化鋁(1)物理性質:白色膠狀不溶于水的固體，有較強的

性吸附

(2)化學性質——兩性氫氧化物Al(OH)3的電離方程式為：AlO2－＋H＋＋H2OAl(OH)3Al3＋＋3OH－①酸式電離

②堿式電離

可以吸附水中的懸浮物和各種色素可以看作一元弱酸或三元弱堿鋁的重要化合物②受熱分解：

2Al(OH)3==Al2O3＋3H2O(3)制備方法①向鋁鹽中加入氨水離子方程式為：

。②NaAlO2溶液中通入足量CO2離子方程式為：

。③NaAlO2溶液與AlCl3溶液混合：離子方程式為：

。Al3＋＋3NH3·H2O==Al(OH)3↓+3NH4+AlO2-＋CO2+2H2O==Al(OH)3↓+HCO3-3AlO2-＋Al3++6H2O==4Al(OH)3↓(4)用途：①制藥②凈水作用強堿制弱堿強酸制弱酸完全雙水解2AlO2—＋CO2＋3H2O=2Al(OH)3↓＋CO32—少量思維拓展下列物質既與鹽酸反應，又能與氫氧化鈉溶液反應的是()A.NaHCO3B.(NH4)2CO3C.Al(OH)3D.NH4ClE.CH3COOHF.G.蛋白質

既可以與強酸反應，又能與強堿溶液反應的物質有：AlAl2O3

Al(OH)3

弱酸的銨鹽

如:(NH4)2CO3(NH4)2SO3CH3COONH4等

弱酸的酸式鹽

如:NaHCO3NaHSO3NaHSNa2HPO4等

氨基酸蛋白質ABCFG鋁的重要化合物3.鋁鹽——明礬(1)明礬的化學式為

，屬于復鹽。(2)明礬凈水的原理

明礬為無色晶體，可溶于水，溶于水時發生電離，電離方程式為

，溶液pH

7(填“＞”、“＜”或“＝”)，其中凈水的原理為：

。KAl(SO4)2·12H2O＜Al3+＋3H2O==Al(OH)3(膠體)＋3H＋，

Al(OH)3膠體吸附能力很強，可以吸附水中的懸浮的顆粒并形成沉淀，使水澄清。△或

K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O鋁的重要化合物3.鋁鹽——明礬(3)明礬溶液與Ba(OH)2溶液反應的離子方程式：①Al3＋恰好完全沉淀

。②SO42－恰好完全沉淀

。鋁的重要化合物3.鋁鹽(2)AlCl3①可與堿(OH－、氨水等)反應②Al3＋水解呈酸性與AlO2—、CO32—(HCO3—)、SO32—(HSO3—)、S2－

(HS—)、ClO—等發生雙水解(3)NaAlO2

①與比偏鋁酸更強的酸性物質(H+、CO2、HCO3—等)反應②AlO2－水解呈堿性，與所有弱堿陽離子發生雙水解反應。(Mg2＋、Al3＋、Zn2＋、Fe2＋、Fe3＋、Cu2＋、Ag＋、NH4＋等)4.“鋁三角”——Al3+、Al(OH)3、AlO2-之間的轉化關系鋁的重要化合物5.工業煉鋁的流程從鋁土礦中提取鋁鋁是地殼中含量最多的金屬元素，以化合態形式，鋁土礦的主要成分是Al2O3(兩性氧化物)。方案一：堿溶法方案二：酸溶法Al2O3(SiO2、Fe2O3)鋁的重要化合物方案一：堿溶法Al2O3(SiO2、Fe2O3)Fe2O3NaAlO2Na2SiO3NaOHH2SiO3AlCl3HCl鋁的重要化合物方案二：酸溶法Al2O3(SiO2、Fe2O3)SiO2AlCl3FeCl3HClFe(OH)3↓NaAlO2NaClNaOH鋁及其化合物鋁土礦

Al2O3(熔融)AlNa3AlF65.工業煉鋁的流程鎂

海水提鎂1.從海水中提取鎂的流程①制石灰乳：②沉淀Mg2＋：③制備MgCl2：④電解MgCl2：CaCO3CaO＋CO2↑CaO＋H2O=Ca(OH)2Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2＋Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2OMgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑抑制Mg2＋水解鎂

海水提鎂1.從海水中提取鎂的流程鎂

海水提鎂2.鎂的重要化合物氧化鎂堿性氧化物MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O氫氧化鎂中強堿Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O難溶于水Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓溶解度小于碳酸鎂MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑熱穩定性Mg(OH)2MgO＋H2O氯化鎂用于冶煉金屬鎂MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑白色粉末狀固體，難溶于水白色粉末固體，難溶于水，中強堿鎂元素在水垢中的存在形式是Mg(OH)23.(1)H＋、Al3＋、Al(OH)3、NH4+四種微粒與OH－反應的先后順序依次為_________________________

。(2)依次寫出各階段的離子方程式：①OA：

。②AB：______________________。③BC：

。④CD：______________________。H＋、Al3＋、NH4+、Al(OH)3H＋Mg2＋、Al3＋NH4+Al(OH)3H＋＋OH－=H2OAl3＋＋3OH－===Al(OH)3↓Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓NH4+<

Al3＋(弱堿陽離子)

<

H+

Fe2＋Fe3＋Cu2＋Mg2＋Ag＋堿越弱,對應陽離子結合OH－的能力越強NH3·H2O>難溶氫氧化物[如Al(OH)3]>H2O可溶性鋁鹽與NaOH溶液反應的圖像分析可溶性鋁鹽與NaOH溶液反應的圖像分析向NaOH、Na2CO3、NaAlO2溶液中(假設各1mol)，逐滴加入HCl溶液，產生沉淀的物質的量隨HCl溶液體積變化的圖像如圖：分析圖像的變化情況，回答下列問題：(1)OH－、CO32-、HCO3-、AlO2-、Al(OH)3這五種微粒與H＋反應的先后順序依次為:_________________________

。(2)依次寫出各階段的離子方程式：①OA：_________________

。②AB：

。③BC：______________________。④CD：______________________

。OH－、AlO2-、CO32-、HCO3-、Al(OH)3OH－＋H＋===H2OAl(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2OCO32-＋H＋=HCO3-HCO3-＋H＋=CO2↑＋H2O酸越弱,對應陰離子結合H+的能力越強酸性：H2SO3>CH3COOH>H2CO3>HClO>HCO3—

>Al(OH)3>H2O結合H+能力:HSO32—<CH3COO—<HCO3—<ClO—<CO32—<AlO2—<OH－

關鍵能力專項突破4.工業上用某種氧化鋁礦石(含Fe2O3雜質)為原料冶煉鋁的工藝流程如下：對上述流程中的判斷正確的是A.試劑X可以為氨水，沉淀中含有鐵的化合物B.CO2可以用H2SO4溶液或稀鹽酸代替C.反應Ⅱ中的離子方程式為CO2＋AlO2-＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCO3-D.工業上還可采用Fe還原Al2O3的方法制Al，成本更低CAl2O3(含Fe2O3雜質)強堿Fe2O3NaAlO2NaHCO3關鍵能力專項突破5.利用鋁灰(主要成分為Al、Al2O3、AlN、FeO等)制備鋁鞣劑[主要成分為Al(OH)2Cl]的一種工藝如下：(1)氣體A能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍。鋁灰在90℃時水解生成A的化學方程式為_____________________________，“水解”采用90℃而不在室溫下進行的原因是

。(2)“酸溶”時，Al2O3發生反應的離子方程式為____________________加快AlN的水解反應速率，降低NH3在水中的溶解度，促使NH3逸出Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2OAl、Al2O3、AlN、FeO關鍵能力專項突破5.利用鋁灰(主要成分為Al、Al2O3、AlN、FeO等)制備鋁鞣劑[主要成分為Al(OH)2Cl]的一種工藝如下：Al、Al2O3、AlN、FeO(3)“氧化”時，發生反應的離子方程式為_________________________。(4)“廢渣”的成分為__________(填化學式)。(5)采用噴霧干燥而不用蒸發的原因____________________________。2Fe2＋＋2H＋＋ClO－=2Fe3＋＋Cl－＋H2OFe(OH)3防止Al(OH)2Cl水解生成Al(OH)31.以混有SiO2的MgCO3為原料制備MgO的實驗流程如圖：下列說法錯誤的是A.酸浸的離子方程式為CO32-＋2H＋=CO2↑＋H2OB.浸出渣的成分是SiO2C.母液的主要溶質是NH4ClD.固體X是Mg(OH)2AMgCl2＋2NH3·H2O=Mg(OH)2↓＋2NH4Cl關鍵能力專項突破關鍵能力專項突破2.從海水中提取鎂的工藝流程如圖所示：(1)海水通過結晶、過濾得到的固體物質主要是________。NaCl(2)怎樣使MgCl2·6H2O失去結晶水得到MgCl2?答案將晶體置于HCl氣體氛圍中脫水。(3)上述工藝流程涉及到的基本反應類型有____________________。化合反應、分解反應、復分解反應(4)寫出電解熔融MgCl2的電極反應式。答案陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑

陰極：Mg2＋＋2e－=Mg真題演練1.正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)氧化鋁熔點高，常用于制造耐高溫材料(2022·浙江6月選考