镁铝及其化合物知识归纳及巩固之一——镁铝单质.doc

镁铝及其化合物知识归纳之一——镁铝单质1、 镁和铝（一）镁和铝的结构：1、原子结构示意图： 镁 铝2、 周期表中位置：镁位于第三周期第IIA族，最外层有2个电子容易失去，显+2价；铝位于第三周期ⅢA族，最外层有3个电子，显+3价[特别提醒] 镁、铝都是活泼金属，由于它们结构的相似与不同，决定了它们的化学性质有许多共同点和不同点共同点：镁、铝都能与氧气及其它许多非金属、酸及其某些氧化物反应，因而镁铝具有较强的还原性不同点：由于镁、铝属于同周期元素，镁的核电荷数较少，原子半径比铝大，在化学反应中比铝更易失去价电子，故镁的金属性强于铝2） 镁和铝的物理性质：元素名称元素符号核电荷数 单质的物理性质颜色和状态密度/(g·cm-3)熔点/℃沸点/℃导电性传热性延展性镁Mg12银白色固体1.7386451090较好较好铝Al13银白色固体2.70660.42467很好很好[特别提醒] 镁和铝相比较，铝的硬度比镁的稍大，熔点和沸点都是铝比镁的高.（三）镁、铝单质的化学性质1．与非金属反应（1）与O2反应。

常温下与空气中的O2反应生成一层致密的氧化物薄膜，所以镁、铝都有抗腐蚀的性能，不需要密封保存镁、铝都能在空气中燃烧：2Mg+O22MgO 4Al+ 3O22Al2O3（2） 与卤素单质、硫等反应 Mg+ Cl2MgCl2 2Al+ 3Cl22AlCl3 2Al+ 3S Al2S3 （用于工业制备） Mg+ S MgS[特别提醒] ①镁在空气中用酒精灯火焰点燃即可燃烧，而铝在空气中需要高温点燃才能燃烧镁在空气中燃烧时有三个反应发生： 2Mg+O22MgO 3Mg+N2Mg3N2 2Mg+CO22MgO+C②燃烧时都放出大量的热，发出耀眼的白光利用镁的这种性质来制造照明弹③集气瓶底部都要放一些细纱，以防止集气瓶炸裂2．与H2O反应Mg、A1和冷水都不反应，但在加热条件下镁与水反应生成氢氧化镁和氢气；铝在强碱溶液中会与水反应 Mg+2H2O Mg(OH)2+H2↑ 2A1+6H2O2A1(OH)3+3H2↑（强碱溶液中）[特别提醒] 镁和铝都是较活泼的金属，在一定条件下，它们都可以和水反应，置换出水中的氢镁跟冷水缓慢地反应，加热时反应更为显著。

铝和沸水也能微弱的反应，但现象不明显这一方面是因为镁的金属活动性较铝相对较强，另一个不可忽视的原因是它们的氢氧化物虽然都难溶于水，但Mg(OH)2较Al(OH)3的溶解性相对较大(25℃时氢氧化镁的KSP为1.8×10-11，氢氧化铝的KSP为5×10-34），所以与水反应时生成的Mg(OH)2在镁条表面的覆盖要小，尤其是在加热的条件下（加热时水中的氢离子浓度也相对较大）但在像在NaOH溶液的强碱性条件下，情况就不一样了在强碱溶液中，Mg(OH)2的溶解度大为减小，水中的氢离子浓度也减小了，事实证明，镁和强碱溶液不反应，而铝则不然，由于Al(OH)3是典型的两性氢氧化物，它可溶于强碱溶液3．与酸反应①Mg、A1与浓、稀盐酸、稀硫酸、磷酸等非氧化性酸反应置换出H2反应实质：2Al+6H+=2Al3++3H2↑②与氧化性酸（硝酸、浓硫酸）作用无H2其中铝在冷浓 H2SO4，冷浓硝酸中发生钝化现象（铝的表面被氧化为致密的氧化物薄膜，这层薄膜阻止了酸与内层金属的进一步反应）所以可用铝制容器贮存冷的浓硫酸或浓硝酸4．与某些氧化物反应（1）镁与二氧化碳反应：2Mg+CO22MgO+C[特别提醒] “CO2不能助燃”的说法是不全面的，CO2对绝大多数可燃物是良好的灭火剂，而对K、Ca、Na、Mg等可燃物却是助燃剂。

2）铝热反应：2Al+ Fe2O3 2Fe+ Al2O3 实验现象：当反应被引发后，反应剧烈进行，放出大量的热，发出耀眼的白光；从漏斗底部流出火红的液滴，在蒸发皿内的沙中冷却为黑色固体，该固体可被磁铁吸引铝热反应可用于焊接钢轨和冶炼某些难熔金属，如：V、Cr、Mn等[特别提醒] ①铝热剂是指铝粉和某些还原性比铝弱的金属氧化物的混合物，金属氧化物可以是：Fe2O3 、FeO、Fe3O4、Cr2O3、V2O5、MnO2等②铝热反应的特点是反应放出大量的热，使生成的金属呈液态③要使用没有氧化的铝粉，氧化铁粉末要烘干④引发铝热反应的实验操作是：加入少量KClO3,插上Mg条并将其点燃.镁条的作用是通过其燃烧放出的热量引发铝热反应，作引发剂；KClO3的作用是做氧化剂，使伸入混合物内部的镁条继续燃烧5．与碱反应镁不与碱反应，铝与碱液反应：2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑反应的实质:分两步进行:化合价升高，被氧化，失6e—（1）2Al+6H2O ====== 2Al(OH)3 +3H2↑化合价降低，被还原，得6e—(2）Al(OH)3+NaOH ======== NaAlO2+2H2O 2Al+6H2O+2NaOH = 2NaAlO2+3H2↑+4H2O 失2×3 e——得6×e———[特别提醒] 在铝与氢氧化钠反应中，氧化剂是水而不是氢氧化钠。

6. 与盐溶液反应：镁与氯化铵溶液反应：Mg+2NH4Cl=MgCl2+2NH3↑+H2↑铝与硫酸铜溶液反应:2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu(4） 用途：1. 镁的用途：①制造业中，用来制造轻合金在国防工业中有重要应用，被誉为“国防金属”②冶金工业上，金属镁常用作还原剂和脱氧剂2. 铝的用途：铝由其优良的物理性质而决定的重要用途主要有：①延展性——制作铝线、铝箔、多种容器；②导电性——作电的导体铝的导电性仅次于银、铜，是优良的导体之一；③导热性——作热的导体；④不透明——作忌光物（如胶卷）的包装材料⑤银白色金属光泽——作涂料（俗称银粉、银漆）五）镁和铝的制取：镁、铝在自然界中均以化合态存在，铝是地壳里存在最多的金属元素工业上用电解熔融的MgCl2制取Mg,用电解熔融的Al2O3制取Al1. 电解熔融状态的氯化镁制取镁阳极反应：2Cl--2e-=Cl2↑阴极反应：Mg2++2e-=Mg总反应：MgCl2(熔融）Mg+Cl2↑2. 电解熔融状态的氧化铝制取铝阳极反应：6O2--12e-=3O2↑阴极反应：4Al3++12e-=4Al总反应：2Al2O3(熔融）4Al+3O2↑（六） 铝与酸、碱反应的生成H2的量的关系计算规律：铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应的原理2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ ①2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ ②(1)等量的铝与足量的酸、碱分别反应①产生H2的物质的量相等②消耗H＋、OH－的物质的量之比为：n(H＋)∶n(OH－)＝3∶1(2)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠反应。

①消耗Al的物质的量之比为1∶3②生成H2的物质的量之比为1∶3（3) 一定量的铝分别与一定量的盐酸或氢氧化钠溶液反应，若产生氢气的体积比为 1/3＜VHCl(H2)/VNaOH(H2)＜1/1，则必定是：①铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足②铝与氢氧化钠反应时，铝不足而氢氧化钠过量例1】铝分别与足量的稀盐酸和足量氢氧化钠溶液反应，当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时，反应中消耗的HCl和NaOH的物质的量之比为(　)A.1∶1　　　 B．2∶1　　　C．3∶1　　　 D.1∶3解析： 抓住2个反应生成H2的体积相等进行计算 有关化学反应的方程式如下： 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑由此可知，在同温同压下生成等体积(也是等物质的量)的H2时，消耗的HCl与NaOH的物质的量之比为6∶2＝3∶1[方法技巧]铝与盐酸、NaOH溶液的反应，还原剂为Al，由电子守恒知：生成等量的H2，消耗Al的物质的量相等，即生成等物质的量的AlCl3、NaAlO2，根据Cl-、Na+守恒得所需HCl和NaOH的物质的量之比为3∶1【例2】甲、乙两烧杯中各盛有100mL 的盐酸和氢氧化钠溶液，向两烧杯中加入等质量的铝粉，反应结束后生成气体的体积比为甲：乙=1：2，则加入铝粉的质量为（ ）A. 5.4g B. 3.6g C. 2.7g D. 1.8g解析：铝和盐酸的反应方程式为； 铝与NaOH溶液的反应方程式为，若在等物质的量的盐酸和NaOH溶液中分别投入足量的铝粉，则产生的的体积比为1：3。

现在产生的气体体积比为1：2，说明铝粉的量对盐酸来说是过量的，而对NaOH是不足量的，与盐酸反应的铝粉是2.7g，与NaOH反应的铝粉应是盐酸的2倍，所以投入铝粉的质量应为5.4g答案为A项巩固】等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为5:6，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能分别是( )A．甲、乙中都是铝过量 B．甲中铝过量，乙中碱过量C．甲中酸过量，乙中铝过量 D．甲中酸过量，乙中碱过量解析：生成氢气的体积比即物质的量之比为n(甲) :n(乙)＝5:6， 设甲中产生H2 为5mol，则乙中产生H2为6mol甲：2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑ 2 3 3 10/3mol 5mol 5mol 乙：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 2 2 3 4mol 4mol 6mol甲、乙中加入的铝是等量的，甲中n(H2SO4)和乙中n(NaOH)相等，故甲中铝过量4mol－10/3mol＝2/3mol，乙中氢氧化钠过量5mol－4mol＝1mol。

【例3】将相同质量的镁条分别在①氧气中②空气中③氮气中④二氧化碳中完全燃烧，燃烧后所得固体产物的质量由小到大的顺序是 （ ）A.②①③④ B.④①②③C.③②①④ D.③①②④解析: 本题考查Mg在O2、N2、CO2中燃烧的反应以及定量分析问题的能力,只要能利用质量守恒定律,逐一分析其质量关系,即可解题具体如下：Mg在氧气中：2Mg+O2 = 2MgOMg在氮气中：2Mg+O2 = 2MgO（主） 3Mg+N2 = Mg3N2（微量）Mg在二氧化碳中：2Mg+CO2 = 2MgO+C依元素守恒法，1mol Mg燃烧生成1mol MgO，质量增加16g；1mol Mg燃烧生成1/3mol Mg3N2，质量增加28/3g；1molMg在二氧化碳中燃烧，固体产物分别为1/2mol在C和1mol的MgO，质量增加6g+16g=22g因此，相同质量的镁粉若分别在上述气体中燃烧，所得固体产物的质量的大小关系是在二氧化碳中燃烧最大，应选C注意：Mg在空气中燃烧时，不存。