2009届高考第一轮复习第35讲 镁和铝教案

人教大纲版 09 届高考化学总复习第 35 讲镁和铝及其化合物教案
【考纲要求】 1.镁、铝的丰度及其主要矿物形式。 2.氧化镁的物理性质、化学性质、制取和用途。 3.氯化镁的物理性质、化学性质、制取和应用(镁的制取)。 4.铝土矿的成分、氧化铝的物理性质与用途、氧化铝的两性。 5.氢氧化铝的物理性质、实验室制备、氢氧化铝的两性。 6.复盐。明矾的成分、物理性质及用途。 7.与铝及其化合物两性有关的计算和图像分析。 【热点重点】 (1)镁、铝重要化合物的性质及用途主要介绍了 MgO、Al2O3、Mg(OH)2、Al(OH)3、MgCl2、 KAl(SO4)2 的性质、制法、用途等。 (2)氢氧化铝的两性——氢氧化铝是典型的两性氢氧化物,它既能与酸反应,又能与碱 反应,结果都生成盐和水。但氢氧化铝与较弱的酸不反应,如:向氢氧化铝浊液中通入二 氧化碳,氢氧化铝不会溶解;弱碱同样不与氢氧化铝反应,如:氢氧化铝浊液中加入氨水, 氢氧化铝也不会溶解。 (3)与氢氧化铝两性有关的计算和图像——与氢氧化铝两性有关的知识图像化是本节的 特色内容之一,是化学内容数形合一的重要体现,有利于培养学生的学科迁移能力。 【教学内容】 一、金属通性 1.人类已经发现的一百多种元素中、大约有 4/5 是金属元素。 2.在常温下,除是 Hg 是液体外,其余金属都是固体。除金、铜、铋等少数金属具有特殊 颜色外,大多数金属呈银白色。金属的密度、硬度、熔点等性质的差别很大,常见金属中, 钨的熔点最高;钠的硬度最小;铂的密度最大。 3.大多数金属有延展性,可以被抽成丝或压成薄片。不同的金属延展性不同,其中以金的 延展性最好。 4.金属一般都是电和热的良导体。其中的银、铜、铝传热、导电性最好。 5.金属原子的最外层电子一般小于 4 个电子,容易失电子变成稳定结构,表现出还原性。 6.化学性质:和非金属反应、与水、酸、盐的反应、少数与强碱溶液反应。 二、合金 合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)融合而成具有金属特性的物质, 一般来说,合金的性质不是各成分金属性质的总和。合金的硬度一般比它的各成分金属的 大,多数合金的熔点一般比它的各成分的低。合金的化学性质也与各成分金属不同。 三、镁和铝的物理性质 镁和铝分别位于第三周期ⅠA,ⅡA 族,是银白色的轻金属,有较强的韧性、延展性, 有良好的导电导热性。镁和铝的重要用途是制造合金。 1.Mg 条在 CO2 中剧烈燃烧,放出白光和大量热,有大量白烟生成,瓶壁上有黑色固体生成。
1

W w w . c h i n a e d u . c o m

CO2 不支持燃烧是具有相对性的;Mg 不仅能与游离态的 O2 反应,而且能与氧化物中的氧反 应,而且能与氧化物中的氧结合,表现出强还原性。 2.Mg 能跟水反应,加热反应更明显: 3.Al 与 沸 水 反 应 将 去 掉 膜 的 Al 条 放 在 沸 水 中 Al 条 表 面 有 气 泡 产 生 2Al+6H2O = 2Al(OH)3+3H2↑ 4.铝热反应:发光、放热、反应剧烈。反应后:用磁铁检查生成物有块状物被吸起。 结论:2Al+Fe2O3 点燃 Fe+Al2O3 Al 的还原性强于铁,也有与化合态氧结合。 5.镁、铝的强还性不仅体现在与某些氧化物的反应中,它们也跟酸反应。 6.将 Mg、Al 条放入 NaOH 水溶液中,Mg 表面无变化,Al 条表面有许多气泡产生。室温下 铝很容易跟空气中的氧气发生氧化还原反应:4Al+3O2=2Al2O3,Al 具有强还原性。我们在使 用铝制品时要注意保护氧化膜。 四、铝的重要化合物 1.Al2O3 (1) Al2O3 是一种白色难溶_的物质,是冶炼金属铝的原料,也是一种比较好的耐火材料。 (2) Al2O3 是一种典型的两性氧化物,既能与强酸反应,也能与强碱反应。 + 3+ Al2O3+6H =2Al +3H2O Al2O3+2OH =AlO2 +H2O 2.Al(OH)3 (1) Al(OH)3 是一种白色胶状物质。它能凝聚水中悬浮物,又有吸附色素的性能。 3+ + (2) 在实验室 Al(OH)3 可以用硫酸铝溶液与过量氨水反应来制备。Al +3NH3.H2O =3NH4 + Al(OH)3↓ (3) 化学性质 ①不稳定性,受热易分解,2Al(OH)3 Al2O3+3H2O ②典型的两性氢氧化物,既能与强酸反应,也能与强碱反应。 + 3+ Al(OH)3+3H =Al +3H2O Al(OH)3+OH =AlO2 +2H2O 是因为 Al(OH)3 在溶液中存在两种电离平衡,酸式电离和碱式电离。 + 3+ H2O+AlO2 +H Al(OH)3 Al +3OH 。 3.硫酸铝钾 多种金属阳离子,一种酸根离子形成的盐叫复盐。 硫酸铝钾是由两种不同金属离子和一种酸根离子组成的化合物,电离方程式 KAl(SO4) + 3+ 2- 2=K +Al +2SO4 。 十二水合硫酸铝钾化学式为 KAl(SO4)2.12H2O,俗名为明矾。它是一种无色晶体,易溶于 水,溶于水时,发生水解反应,其水溶液显酸性。它的一种重要用途是作净水剂。 4.NaAlO2 NaAlO2 在溶液中因发生水解反应而显碱性。NaAlO2 溶液中加入盐酸至过量,可观察到白色 + + 3+ 沉淀产生,然后溶解,离子方程式为 AlO2 +H + H2O =Al(OH)3↓,Al(OH)3+3H =Al +3H2O 。 NaAlO2 溶 液 中 通 入 足 量 CO2 , 现 象 为 白 色 沉 淀 产 生 , 离 子 方 程 式 为 2NaAlO2+CO2+3H2O=Na2CO3+2Al(0H)3?。与铝离子:3NaAlO2+AlCl3+6H2O=3NaCl+4Al(0H)3?
2

W w w . c h i n a e d u . c o m

要点解读 要点一 、镁和铝的性质 金属 项目 原子结构 原子半径 化合价 晶体结构 单 质 物理 性质 活泼性 抗腐 蚀性 与 O2 反应 2Mg+O2 与酸 反应 与碱 反应 与氧化物 反应 结论 解释
+ 2+

镁(Mg)

铝(Al)

1.60×10 +2

-10

m

1.43×10 +3

-10

m

金属晶体

金属晶体

镁和铝都是密度较小、熔点较低、硬度较小的银 白色金属,但镁和铝相比较,铝的硬度比镁的稍 大,熔点和沸点都是铝比镁的高 较活泼:Mg-2e=Mg
2+

较活泼:Al-3e=Al

3+

在空气中都能跟氧气反应,表面覆盖一层致密而 坚硬的氧化物薄膜,都具有抗腐蚀性能 2MgO 4Al+3O2
+ 3+

2Al2O3

Mg+2H =Mg +H2↑ 不反应 2Mg+CO2 2MgO+C

2Al+6H =Al +3H2↑ 2Al+2OH +2H2O=2AlO2 +3H2↑
-

2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe 镁、铝均为较活泼的金属,但镁的金属性强于铝 核电荷数镁小于铝,而原子半径镁大于铝,故核 对最外层的电子引力镁小于铝,即 Al 比 Mg 难失 电子,金属性弱于 Mg 镁合金汽车、 飞机 制造、照明弹等 铝合金汽车、 船舶、 飞机制造、 防锈油漆、导线、电缆等

主要 用途

【例 1】(07 重庆南开中学)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.④①②③ C.③②①④ D.③①②④ 【命题立意】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。 【标准解析】Mg 在氧气中:2Mg+O2 2MgO Mg 在空气中:2Mg+O2 2MgO(主) 3Mg+N2 Mg 在氮气中:3Mg+N2 Mg3N2
3

Mg3N2(微量)

W w w . c h i n a e d u . c o m

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。 【误区警示】Mg 在空气中燃烧时,不存在 2Mg+CO2 = 2MgO+C 的反应,这是因为在空气中 的主要成分是 N2 和 O2, 只含微量的 CO2, 2 的氧化性远强于 CO2, O 所以存在过量 O2 的条件下, 不可能发生与 CO2 的反应(即使假定发生了此反应,生成的 C 也会继续与 O2 反应生成 CO2, 最终结果也相当于没反应)。 【答案】C 【变式训练】(07 永州市四中)如何用化学方法除去下列物质中的杂质,写出有关的化学 方程式: (1)铝中含少量的镁 (2)镁中含少量的铝 【标准解析】提纯物质主要应考虑:①利用被提纯物质与杂质的不同化学性质,②所加试 剂最好只与杂质作用,不改变被提纯的物质,③不要引入新杂质,④反应较快,操作方便, 被提纯物质易于分离出来。 本题所给物质为金属混合物,主要从金属活泼性来考虑。(1)中的镁比铝活泼,可利用 金属与盐的转换反应除杂。(2)中的铝能与强碱溶液反应,镁不能,可选用强碱溶液作 试剂。 【答案】 将混合物加入足量的氯化铝溶液中, (1) 充分反应后过滤。 3Mg+2AlCl3=3MgCl2+3Al (2) 将混合物加入足量的氢氧化钠溶液中, 充分反应后过滤。 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 ↑ 要点二、镁、铝重要化合物 1.MgO 与 Al2O3 的比较 MgO 物理 性质 化 学 性 质 Al2O3 均为白色粉末,不溶于水, 熔点高(MgO>Al2O3),是优良的耐火材料 与热水反应 MgO+H2O=Mg(OH)2 碱性氧化物 + 2+ MgO+2H =Mg +H2O 与水不反应 两性氧化物 + 3+ Al2O3+6H =2Al +3H2O Al2O3+2OH =2AlO2 +H2O Al(OH)3 均为白色固体,不溶于水

2.Mg(OH)2 与 Al(OH)3 的比较 Mg(OH)2 物理 性质

4

W w w . c h i n a e d u . c o m

化 学 性 质 制 备

不稳定性 Mg(OH)2=MgO+ H2O 碱性 + 2+ Mg(OH)2+2H =Mg +H2O Mg +2OH = Mg(OH)2↓ 2+ Mg +2NH3·H2O =Mg(OH)2↓ + +2NH4
2+ -

不稳定性 2Al(OH)3=Al2O3+3H2O 两性 Al(OH)3+3H =Al +3H2O Al(OH)3+OH =AlO2 +2H2O Al +3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4 不用强碱 AlO2 +CO2+2H2O= Al(OH)3↓+HCO3 不用强酸
3+ + + 3+

3.可溶性铝盐与强碱溶液的计算规律。 因二者反应产物 Al(OH)3 能与反应物之一的强碱反应, 其计算方法思路类似于 CO2 与石 灰水的反应,规律如下: (1)求产物 Al(OH)3 的量 当 n(OH )≤3n(Al )时,则:n[Al(OH)3]= 当 3n(Al )<n(OH )<4n(Al )时 n[Al(OH)3]=4n(Al3+)-n(OH-) - 3+ 当 n(OH )≥4n(Al )时,n[Al(OH)3]=0 (2)求反应物碱的量 3+ - 3+ 当 n[Al(OH)3]=n(Al )时,n(OH )=3n(Al ) 3+ 当 n[Al(OH)3]<n(Al )时 - 若碱不足:n(OH )=3n[Al(OH)3] 若碱过量:n(OH )=4n(Al )-n[Al(OH)3] ◆铝热反应 ◆ 反应现象:镁条剧烈燃烧,放出大量的热,发出耀眼的白光,纸漏斗内剧烈反应,纸漏斗 被烧穿,有熔融物落入沙中。 1、镁条的作用是什么? 2、氯酸钾的作用是什么? 铝热剂 结论: 铝也是还原剂, 在一定的条件下与某些金属氧化物反应, 把其中的金属还原成单质。 所以一些活泼的金属也可作还原剂。 问题 反应现象:剧烈反应,发出强光,纸漏斗被烧穿,沙子上落有黑色铁珠。 Fe2O3+2Al
高温
- 3+ 3+ - 3+ - 3+

1 n(OH-) 3

2Fe + Al2O3

其它铝热反应 3MnO2+4Al
高温

3Mn+ 2Al2O3
5

W w w . c h i n a e d u . c o m

Cr2O3+2Al 3Co3O4+8Al

高温

2Cr + Al2O3 9Co + 4Al2O3

高温

【例 2】某复盐的化学式 AxB(ED4)y·z H2O,已知 x、y、z 均为正整数,且 x+y+z=10,用该 晶体完成下列实验:①称取晶体 40.2g,加热至质量不再改变,质量减少了 10.8g,②将 剩余固体溶于水,配成 200mL 溶液,取出 20mL,向其中加入过量的 Ba(OH)2 溶液,ED4 离子 和 B 离子完全沉淀,经测定为 5.24g,③将沉淀物加到足量的盐酸中,固体质量又减少了 0.580g。 试通过计算和推理回答 A、B 是何种元素及晶体的化学式。 + 【命题立意】所谓复盐,即含有两种或两种以上的金属离子(含 NH4 )和一种酸根离子的 盐。题设复盐的化学式为 AxB(ED4)y·z H2O,显然 A、B 为简单金属离子;ED4 离子和 B 离 2+ 子与过量的 Ba(OH)2 溶液反应得到两种沉淀物,显然是阴离子 ED4 离子与 Ba 结合得一沉 淀,阳离子 B 离子与 OH 结合得一沉淀,且可溶于盐酸的必为 B 离子与 OH 结合得到的金属 2+ B 的难溶氢氧化物,另一不溶于盐酸的必为 ED4 离子与 Ba 结合得到的难溶性钡盐,而且 2从阴离子的形式使我们想起了 SO4 ,即初步确认难溶性钡盐为 BaSO4。 【标准解析】这类问题的解决,一般还要辅之于定量的计算,由题给实验数据,在 4.02g 复盐中: 结晶水的物质的量为:10.8g÷18g/mol=0.600mol 2初步确认的 SO4 的物质的量为: {(5.24g-0.580g)÷233g/mol}×200mL/20mL=0.200mol 这样,该复盐中 y:z=0.200:0.600=1:3 这就找到了解决问题的突破口,因为有了 y:z=1:3,加之题给 x+y+z=10,就创造了利用 数学手段,结合化学意义进行讨论进而确认的机会。讨论: 当 y=1 时,z=3,则 x=6,依该结论,则该复盐的化学式当初步确定为 A6B(ED4)·3H2O,这 显然与化合价法则相矛盾。原假设不能成立。 当 y=2 时,z=6,则 x=2,依该结论,则该复盐的化学式当初步确定为 A2B(ED4)2·6H2O,且 可能成立的情况必然为 A 为+1 价,则 B 必为+2 价。依上述推论推得的 40.2g 中含结晶水 0.600mol,则含 A 为 0.200mol、B 为 0.100mol,可知生成金属 B 的氢氧化物的化学式为 B (OH)2,且其摩尔质量为:(0.58g×200mL/20mL)/0.100mol=58.0g/mol 易得金属 B 的相对原子质量为 58.0-17.0×2=24.0,显然 B 元素为 Mg。40.2g 复盐中 A 元 素的质量为:40.2g-10.8g-96g/mol×0.2mol-2.4g=7.80g 金属 A 的摩尔质量为:7.80g÷0.2mol=39.0g/mol,所以 A 元素为 K 元素。 这样复盐的化学式是 K2Mg(SO4)2·6H2O。 【误区警示】找到了解决问题的突破口,因为有了 y:z=1:3,加之题给 x+y+z=10,就创 造了利用数学手段,结合化学意义进行讨论进而确认的机会。 【答案】K2Mg(SO4)2·6H2O
6

W w w . c h i n a e d u . c o m

【变式训练】(08 届金太阳全国联考 )下图为一定量饱和 NaAlO2 溶液中滴加盐酸后,产 生 Al(OH)3 沉淀的质量与滴加盐酸体积之间的关系曲线。下列说法不正确的是( )

A.V1:表示 NaAlO2 全部生成 Al(OH)3 时消耗的盐酸体积; 3+ B. V2:表示 NaAlO2 全部生成 A1 时消耗的盐酸体积; C.3V1=V2 V2=V3+V4 D.V3 与 V4:表示 NaAlO2 生成相同质量 Al(OH)3 时消耗的盐酸体积 【标准解析】看懂题目的意思:A 点表示 NaAlO2 全部生成 Al(OH)3;B 点表示 NaAlO2 全部生 3+ 成 A1 ;且 V1=1/4V2,V3 与 V4:表示 NaAlO2 生成相同质量 Al(OH)3 时消耗的盐酸体积.,有相 识三角形规律知道 DE:AC=FG:AC 得到 V3:V1=(V2-V4):(V2-V1)。 【答案】C 要点三、Al 、Al(OH)3、AlO2 的相互转化 1.向 AlCl3 溶液中滴加 NaOH 溶液 ①现象:白色沉淀→沉淀增加→减少→消失 ②有关反应:Al +3OH =Al(OH)3↓
3+ - 3+ -

Al(OH)3+OH = AlO2 +2H2O





③有关图像(见右) : 2.向 NaOH 溶液中滴加 AlCl3 溶液 ①现象:无沉淀 ? 沉淀 ? 沉淀增加 ? 沉淀量不变 ②有关反应: Al +4OH =AlO2 +2H2O Al +3AlO2 +6H2O=4Al(OH)3↓
3+ - 3+ - -

7

W w w . c h i n a e d u . c o m

③有关图像(见右) : 3.向 NaAlO2 溶液中滴加 HCl 溶液 ①现象:白色沉淀 ? 沉淀增加 ? 减少 ? 消失 ②有关反应: AlO2 +H +H2O =Al(OH)3↓ Al(OH)3+3H = Al +3H2O
+ 3+ - +

③有关图像(见右) : 4.向 HCl 溶液中滴加 NaAlO2 溶液 ①现象:无沉淀 ? 沉淀 ? 沉淀增加 ? 沉淀量不变 ②有关反应: AlO2 +4H = Al
3+ - - + 3+

+2H2O

Al +3AlO2 +6H2O=4Al(OH)3↓

③有关图像(见右) : 【例 5】(08 年吉安一中)下列曲线图(纵坐标为沉淀的量,横坐标为加入物质的量)正确 的是( )

A 向 1L 浓度均为 0.1mol/L 的 Ba(OH)2、NaAlO2 混合液加入 0.1 mol/L 稀 H2SO4 B.向含有 0.1 mol/L AlCl3 和 0.3mol/L NH4Cl 的混合液 1L 中加入 0.1mol/L NaOH 溶 液
8

W w w . c h i n a e d u . c o m

C.向烧碱溶液滴加明矾溶液

D.向 AlCl3 溶液滴加过量氨水

【命题立意】离子反应的先后顺序及量的相关计算。 2+ + 2+ 【标准解析】 中离子反应为: A ①Ba +2OH +2H +SO4 =BaSO4↓+2H2O, ②AlO2 +H +H2O=Al (OH) + 3+ 3↓,③Al(OH)3+3H =Al +3H2O。图像符合其量的关系。故 A 正确。B 中发生的反应为:① 3+ + Al +3OH =Al(OH)3↓,②NH4 +OH =NH3·H2O,③Al(OH)3+OH =AlO2 +H2O,其物质的量符合 3+ 3+ 上述方程式, 所以 B 正确。 中发生的反应为: C ①Al +4OH =AlO2 +2H2O, ②3AlO2 +Al +6H2O=4Al (OH)3↓,前后的物质的量之比应为 3:1,图中不符合其量的关系。故 C 错误。D 中过量 的氨水也不可以溶解氢氧化铝,故错误。 【误区警示】离子反应的量的关系以及发生的先后顺序我们应分析清楚,否则容易导致错 3+ + + 误结论。如 B 中先发生离子反应的是 Al ,而后为 NH4 ,如果认为 NH4 先反应的话生成的 3+ 3+ NH3·H2O 又可以与 Al 发生反应生成 Al(OH)3,相当于还是跟 Al 反应了。 【答案】AB 【变式训练】(08 届南方出版社冲刺卷 )某学生在实验室做了 5 个实验: (1)在铝盐溶液中逐滴加入稀氨水直至过量, 量, (3)在强碱性溶液中逐滴加入铝盐溶液直至过量,(4)在偏铝酸钠溶液中通入 CO2 直至过 量, (5)在强酸溶液中逐滴加入偏铝酸钠溶液直至过量。 (2)在明矾溶液中加入 NaOH 溶液直至过

并根据以上实验画出下列 5 种图象(纵坐标为沉淀物质的量,横坐标为溶液中加入物质的 量)实验与图象对立关系正确的是( A.(1)和(a) B.(2)和(b) C.(5)和(e) ) D.(4)和(d)

【标准解析】由题意知道, 铝盐溶液中逐滴加入稀氨水直至过量,一开始就有沉淀,沉淀不 溶解, (1)对应(C)或(d); 在明矾溶液中加入 NaOH 溶液直至过量,先有沉淀后溶解,沉淀最
9

W w w . c h i n a e d u . c o m

大与沉淀溶解的体积比为 3:1,(2)对应(a); 在强碱性溶液中逐滴加入铝盐溶液直至过量, 先没有沉淀后有沉淀, 无沉淀与沉淀最大的体积比为 3:1,(3)对应(e); 在偏铝酸钠溶液 中通入 CO2 直至过量,一开始就有沉淀,沉淀不溶解, 沉淀最大与沉淀溶解的体积比为 1:1 (4)对应(d); 在强酸溶液中逐滴加入偏铝酸钠溶液直至过量,开始就有一开始就有沉淀, 沉淀溶解, 沉淀最大与沉淀溶解的体积比为 1:1 (5)对应的图没有. 【答案】D 【综合应用】现有一定量的铝粉和铁粉的混合物与一定量稀 HNO3 充分反应,反应过程中 无任何气体放出。反应结束侯的溶液中,逐渐加入 4mol/L NaOH 溶液,所 NaOH 溶液的体 积(ml)与产生沉淀的物质的量(mol)关系如图所示。求:

(1)A 的数值:0.024 mol; (2)B 的数值:0.032 mol; (3)C 的数值:7 mL。

10

W w w . c h i n a e d u . c o m


相关文档

2009届高考第一轮复习第36讲 铁和铁的化合物教案
2009届高考第一轮复习第35讲_镁和铝课件
2009届高考第一轮复习第53讲 蛋白质教案
2009届高考第一轮复习第55讲 化学实验常见仪器使用和基本操作教案
2009届高考第一轮复习第40讲 甲烷 烷烃教案
2009届高考第一轮复习第21讲碳族元素教案
2009届高考第一轮复习第46讲 乙醇 醇类教案
2009届高考第一轮复习第30讲 电离平衡教案
2009届高考第一轮复习第16讲元素晶体的类型和性质教案
2009届高考第一轮复习第24讲氮和磷教案
电脑版