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第四章几种重要的金属 第一节镁和铝

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第四章几种重要的金属 第一节镁和铝

【学习指导】

     1、应用类比方法,掌握镁、铝重要化学性质,并能从其原子结构的异同上作出解释。镁和铝都是比较活泼的金属,都能与氧气、某些非金属、水、某些氧化物以及非氧化性酸反应,生成相应的物质。这主要是镁和铝的原子最外层电子都较少,参加化学反应时都易失去最外层电子,而成为相应的阳离子。但是镁和铝在化学性质上还是有不同之处,首先在上述反应中,从反应的难易与剧然程度来看,镁总要比铝易反应且剧烈,这主要是Mg的原子半径比铝大,镁更易失去最外层2个电子,因而化学性质Mg更为活泼。此外Mg和Al还各有特性,如镁在点燃条件下,能与N2、CO2等气体反应,铝在点燃条件下能与Cl2反应还能与某些金属氧化物如Fe2O3、Cr2O3等发生铝热反应且Mg不与强碱溶液反应,而铝能与强碱溶液反应放出H2、Al能被冷浓H2SO4、HNO3钝化。

 

    2、掌握Al2O3、Al(OH)3铝盐等铝的重要化合物的特性,并运用平衡原理进一步理解Al(OH)3的两性和明矾净水的原因。     (1)Al2O3是白色难溶物质,可作耐火材料,也是冶炼金属铝的重要原料。Al2O3是典型的两性氧化物,能与强酸强碱溶液反应生成相应的铝盐和偏铝酸盐,利用Al2O3的两性可从自然界存在的铝土矿中除去少量的氧化铁和磷等杂质,来提取纯净的氧化铝。
酸式电离

碱式电离

 


    (2)由于Al(OH)3存在如下电离平衡H2O+AlO2­­-+H+             Al(OH)3              Al3++3OH-

因此当加入强酸时,就会抑制Al(OH)3的酸式电离,促使它的碱式电离,使Al(OH)3不断溶解,最后生成相应的铝盐,如果加入强碱溶液时,就会抑制其碱式电离,促使它的酸式电离,最终Al(OH)3溶解生成相应的偏铝酸盐,要注意的是当溶液中H+或OH-浓度太小时,Al(OH)3不能溶解,因此Al(OH)3不能溶解在弱酸和弱碱溶液中。     正因为Al(OH)3是两性氢氧化物,因此当用Al3+来制备Al(OH)3时,往往采用加入NH3、H2O的方法当用AlO2-来制备时,往往采用通入CO2气体的方法,其反应离子方程式如下:     Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+

    AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-

或者也可采用Al3+与AlO2-反应来制取Al(OH)3     Al3++3AlO2-+6H2O=4 Al(OH)3↓     (3)明矾是一种重要的复盐,常用作净水剂。这是由于明矾溶于水,电离出来的Al3+部分发生水解生成表面积很大的Al(OH)3胶体,它具有很强的吸附能力,能吸附水中的一些杂质形成沉淀而使水澄清     Al3++3H2O      Al(OH)3+3H+

 

    3、了解合金的定义、特征和用途     合金是由两种或两种以上的金属(金属或金属跟非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。合金的一些物理化学或机械性能更优于成分金属。一般说来,合金硬度比各成分金属大,熔点比成分金属低。要了解几种常用合金的组成性质和用途。 【典型例题分析】

    例1、将相对质量的Mg条分别在足量(a)纯氧(b)空气(c)co2气体中燃烧,燃烧后所得固体产物的质量大小的关系是(    )     A、a>b>c      B、c>b>a      C、b>a>c      D、c>a>b
           解析:镁在上述三种气体中燃烧,其反应方程式分别如下: 2Mg+o2==2Mgo  3Mg+N2==Mg3N2   2Mg+co2==2Mgo+c 由此可知镁在氧气中燃烧固体产物只有Mgo。         镁在空气中燃烧固体产物有两种:Mgo和Mg3N2         镁在co2中燃烧固体产物有两种:Mgo和C     利用差值法可求出1mol镁若分别在O2、N2、CO2中燃烧固体质量分别增加16g、9.3g和22g,因此固体产物的质量关系应该是c>a>b 答:D         例2、将一定量的镁和铝合金溶解在500ml盐酸中(不计反应前后溶液的体积变化),然后取出10ml逐滴加入1mol/L的NaoH溶液产生的沉淀量W(g)与加入的NaoH溶液V(mL)的关系如图所示。 求:(1)合金中镁和铝的质量各为多少g?    (2)盐酸的物质的量浓度是多少? 解析:解答图象题的一般思路为: ①仔细观察图象准确认识图象中曲线的涵义     ②在正确理解题意的基础上运用图象所涉及到的有关化学知识,认真分析图像中曲线的变化趋势及其特点。
2OH-
    ③结合题目给出的反应和有关数据,应用有关概念、原理或规律,作出推理判断或求解有关数值。
3H+

解答本题的关键是从图中找出MgAl的量与NaoH的量之间的关系。由题意可知: Mg     Mg2+       Mg(OH)2↓ 这样每生成1molMg(OH)2消耗2molNo2OH
OH-
3OH-

3H+
A1     A13+     A1(OH)3     A1O2- 每生成1molAL(OH)3沉淀,消耗3molNo2OH。若转化为ALO2共消耗NaOH4mol。这样从消耗NaOH的量,即可求出Mg、AL的物质的量,而盐酸的物质的量可以由Mg、AL物质的量加上中和剩余盐酸所需的NaOH的量求得。 解:(1)由图示和上述变化关系中可知,将10mL溶液中的AL3+全部转化为AL(OH)3沉淀,需1molAL NaOH溶液体积为(16mL-14mL)×3=6mL 则合金中含Al的质量: 同理,将10mL溶液中的Mg2+全部转化为Mg(OH)2沉淀消耗的 为: (2)

        =0.8moL/L

【同步练习】

       一、选择题: 1、镁粉在焰火,闪光粉中是不可少的原料,工业制造镁粉将镁蒸气在气体中冷却。下列可作为冷却气体的是                                             (    ) ①空气       ②CO2       ③Ar        ④H2       ⑤N2 A、①②       B、②③         C、③④        D、④⑤ 2、下列物质中,不属于纯净物的是                                (    ) ①重水       ②双氧水    ③硬水      ④硫酸     ⑤氢溴酸    ⑥蒸馏水 A、①③       B、③④         C、①⑤        D、③⑤ 3、铝热反应说明了                                              (    )     A、铝的还原性大于铁,且反应时放出大量的热 B、铝比铁熔点低               C、铁、铝易形成合金 D、反应需要加热,所以铝热反应是吸热反应 4、下列晶体中,金属离子与自由电子之间作用最强的是              (    ) A、Na         B、Mg           C、Al          D、Si 5、下列单质中,能跟烧碱溶液反应,但不能生成H2的是             (    ) A、硅         B、氟气         C、铝          D、钠 6、在两个烧杯中,各加入相同体积3摩/升的硫酸溶液,随后分别置于天平左右两个托盘上,调节天平,使之平衡,此时向两个烧杯中分别加入10.8克Mg、Al反应完毕后,天平两端将会                                                   (    ) A、不平衡,放铝的一端托盘上升  B、不平衡,放镁的一端托盘上升 C、仍保持平衡                  D、无法确定 7、用铝热法从下列氧化物中还原出物质的量相同的各金属,耗铝最少的是(    ) A、Cr2O3       B、MnO2          C、V2O5        D、WO3 8、一定量时的盐酸分别与下列物质完全反应,所得溶液浓度最小的是 (    ) A、Mg         B、MgO        C、MgCO3       D、Mg(OH)2 9、在①浓盐酸 ②浓硝酸 ③浓硫酸 ④稀硫酸 ⑤稀硝酸等物质中,能用铝槽车盛装的是                                                             (    ) A、①②③     B、②③       C、②④        D、③⑤ 10、高温超导体中,铊(T1)是组成成分之一,已知铊和铝是同族元素,关于铊的性质的推断,可能错误的是                                          (    ) ①是银白色的软质金属 ②能生成+3价的离子化合物 ③T1(OH)3和A1(OH)3一样是两性的 ④与稀硝酸作用生成硝酸盐 ⑤与CL3反应生成盐 A、①和②     B、只有③     C、④和⑤      D、②与⑤ 11、下列离子方程式书写正确的是                                 (    ) A、硫酸铝中加入过量氨水:AL3++3OH-    AL(OH)3↓ B、氢氧化铝跟盐酸反应:2AL(OH)3+6H+     2AL3++6H2O C、硫酸铜与氢氧化钡溶液反应:Ba2++SO42-    BaSO4↓ D、偏铝酸钠溶液与适量稀硝酸反应:ALO2-+H++H2O    AL(OH)3↓ 12、将两种金属单质组成的混合物11克加到足量的稀H2SO4中,最终可得到11.2升H2(标况下),则这两种金属可能是                                      (    ) A、Zn和Fe     B、Ag和Mg     C、AL和Cu     D、Mg和Zn 13、下列物质的溶液中通适量CO3气体,不产生白色沉淀的是           (    ) A、ALCL3        B、Ca(OH)2     C、NaALO2      D、Na2SiO3 14、下列各组水溶液中,有暂时硬度的水是                           (    ) A、K-、Na-、HCO3-、Cl-、SO42- B、K-、Mg2-、Cl-、Na-

C、Na-、HCO3-、CL-、Mg2- D、Ca2-、Na-、CL-、NO3- 15、下列各物质属于复盐的是                                       (    ) A、Cu2(OH)2CO3    B、KCL·MgCL3·6H2O    C、NaHSO4     D、AL2(SO4)3 16、向明矾溶液里滴入Ba(OH)2溶液,当SO42-沉淀完全时,铝元素的存在形式是(    ) A、一部分AL(OH)3沉淀,一部分以AL3+形式存在于溶液中 B、一部分为AL(OH)3沉淀,一部分以ALO2-形式存于溶液中 C、全部为AL(OH)3沉淀 D、几乎全部以ALO2-形式存在于溶液中 17、已知部分被氧化的镁1.6克和足量的盐酸反应,在标况下生成H21.12升。在跟盐酸反应前被氧化的镁是                                                (    ) A、1.2克         B、0.64克          C、0.4克       D、0.24克 18、下列化学方程式正确的是                                        (    ) A、适量CO2通入氯化钙溶液中:CaCL3+CO2+H2O    CaCO3↓+2HCL

B、碳酸氢镁和过量石灰水反应:Mg(HCO3)2+Ca(OH)2    MgCO3↓+CaCO3↓+H2O C、把氯水放在阳光下:2CL2+2H2O    4HCL+O2↑ D、碳酸氢钙溶液中加入NaOH溶液:Ca(HCO3)2+2NaOH    CaCO3↓+Na2CO3+2H2O 19、把等质量的金属镁分别放在①纯氧气中 ②空气中 ③二氧化碳中,充分燃烧,得到固体物质的总质量分别为W1、W2、W3,三者的大小关系是               (    ) A、无法判断       B、W1一定小于W2    C、W3一定大于W2   D、W1等于W3 20、下列化合物中不易潮解的是                                     (    ) A、CaCL2固体     B、Na2CO3晶体    C、MgCL­2固体    D、NaOH固体 二、填空题: 21、只用      一种试剂就可鉴别Na+、Mg2-、AL3-三种离子     只用      一种试剂就可鉴别Na2S、Na2CO3、NaALO2、Na2SiO3、NaNO3五种药品。 22、镁、铝在反应时分别失去2个、3个电子,但镁的金属性比铝要      ,这说明金属性主要取决于             。而与           无直接关系。 23、下列图象中,纵坐标为沉淀物的量,横坐标为某溶液中加入反应物的物质的量,试按题意将相应的字母序号填入表中:

 

 

 

 

 

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