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高二化学镁和铝


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镁和铝(教案)
第一课时 [引入]一、金属的通论 1 人类已发现的一百多种元素中,金属元素大约占 4/5 。 2 在常温下,除 Hg 是液体外,其余金属都是固体。 (非金属常温下有固体、液体、气体) 3 大多数呈银白色(少数特殊颜色) 、有金属光泽。 (粉末状态无光泽、显暗灰色或黑色) 4 一般硬度较大、熔点较高;但硬度、熔点、密度等性质差别很大。 5 大多数有延展性,其中以金的延展性最好。金属一般都是电和热的良导体。其中 Ag 和 Cu 的传热导电性能最好。其次是 Al,因此常用铜和铝做输电线。 6 在元素周期表中,金属元素位于每个周期的前部,具有半径大、最外层电子数少的特点,因 此在化学反应中一般容易失去最外层电子,变成金属阳离子,表现出还原性。 金属还原性强弱顺序(金属活动性顺序表) : K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg Ag Pt Au

[归纳]二、镁和铝的物理性质 1.共性:均为银白色;轻金属;有较强韧性、延展性;熔点均较低;硬度均较小;有良好的 导电、导热性。都具有金属的通性. 2.差异:镁在密度、熔点、沸点、硬度上均比铝要小.

[介绍]三、镁和铝的原子结构 1. 镁、铝分别位于第三周期的ⅡA 族和ⅢA 族。 原子结构示意图分别为: 结构相似点:都在第三周期、最外层电子都少于 4 个 不同点:原子半径 Mg > Al 2 在化学反应时,均容易失去最外层电子成为阳离子。体现还原性,是比较活泼的金属。但由 于镁比铝的原子半径大,最外层电子数少,故原子核对最外层电子引力更小一些,因此镁的 最外层电子更易失去,镁比铝更活泼,还原性更强。 (板书)易失电子体现还原性,而还原性 Mg > Al Mg — 2e— → Mg2+ Al — 3e— → Al3+

[复习式学习]四、镁和铝的化学性质 举例 与非金属反 与 O2 反应 应 与 C12 反应
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与盐酸反应 与酸反应 与硫酸反应

与水反应 与碱反应 与某些氧化物反应

1 2

评讲中注重突出相似性和不同点。如下为教师准备的资料,可选择使用。 Mg 条在空气中点燃即可燃烧,现象:剧烈燃烧,发出耀眼白光。 Al 只有高温下才能在空气中燃烧,在纯氧中点燃现象:剧烈燃烧,发出耀眼白光,并放出

大量的热。 常温下,镁和铝在空气中能发生缓慢氧化,所以,都有抗腐蚀的性能。 练习镁和铝分别与 Cl2 、S 、N2 反应的方程式: 3 镁和铝分别与酸反应的离子方程式: 镁与酸的反应较铝要剧烈一些。 铝在浓硫酸、浓硝酸中会出现钝化现象(还有铁) 。钝化本身是化学反应。加热可消除钝 化现象。装运浓硫酸、浓硝酸可用铝制或铁制容器。 4 镁与冷水不反应,与沸水能反应,生成的溶液能使酚酞变红。铝与冷水不反应,与沸水能

缓慢反应,生成的溶液不能使酚酞变红。方程式: △ △

Mg+2H2O(沸水)==== Mg(OH)2 +H2↑;2Al+6H2O(沸水)====2 Al(OH)3 +3H2↑ 5 一般来说, 金属与酸反应, 非金属与碱反应。 如镁与盐酸反应、 2 与 NaOH 、S 与 NaOH、 Cl

Si 与 NaOH 等等。 实验 4—2 结论:镁不能与碱反应,而铝能与强碱 NaOH 溶液反应。 方程式为:2Al + 2H2O + 2NaOH ====2 NaAlO2 + 3H2↑ (介绍 NaAlO2 )该反应类似

于 Si 与 NaOH 溶液的反应。Si + H2O + 2NaOH ====2 Na2SiO3 + 2H2↑。 铝既有金属性也体现出部分非金属性,具有两性。根据铝元素在周期表 中的位置思考原因。 Mg B(硼) Al Si

Ga(镓) 由于酸、碱、盐等可直接腐蚀铝制品,所以铝制餐具不宜蒸煮或长时间存放酸性、碱性或咸 味事物。 6 镁与 CO2 反应现象:剧烈燃烧,生成白色固体,瓶的内壁有黑色固体生成。该反应说明

CO2 不支持燃烧的说法是相对的;金属不仅可以置换出金属,还可以置换出非金属。 实验 4—4 铝热反应 Mg 条和 KClO3 ——引燃剂
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反应放热,放出的热使反应继续,且使生成的铁被熔化成液态。 反应原理:活泼金属能将不活泼金属从它们的氧化物中置换出来。 铝热剂:铝粉和某些金属氧化物(Fe2O3 、V2O3 、MnO2 等)组成的混合物 应用:焊接钢轨、冶炼难熔金属

[介绍] 五、合金 人类历史上使用最早的合金是青铜。世界上最常见、用量最大的合金是钢。 合金是由两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。 合金的物理、化学和机械性能一般优于各成分金属。 合金的硬度一般比各成分的大;合金的熔点一般比各成分的低。 [归纳] 六、用途 镁和铝的最重要的用途是制造合金。另外铝还用于制导线和电缆、铝箔、铝热反应等。

第二课时 [介绍]七、铝的重要化合物 1 镁和铝在自然界中的存在形式均为化合态。其中铝在地壳中的含量占第三位,在金属中为 第一位。 2 氧化铝(Al2O3):白色、熔点高(20500C) ,可做耐火材料(如耐火坩埚、耐火管、耐高温的 实验仪器等) ,也是冶炼金属铝的原料。 自然界中存在一种纯净无色的氧化铝晶体叫刚玉,硬度仅次于金刚石。装饰品蓝宝石、红 宝石都是混有杂质的刚玉。 Al2O3 是典型的两性氧化物: 与强酸反应的离子方程式: 与强碱反应的离子方程式: 3 氢氧化铝(Al(OH)3 ) 几乎不溶的白色胶状物质,具有吸附性。 制取方法:铝盐和氨水反应 [实验 4——5] 离子方程式:

Al(OH)3 受热易分解(难溶碱受热均分解) ,方程式: [实验 4—6] Al(OH)3 中加酸、加碱的实验。结论:典型的两性氢氧化物 方程式分别为: 解释为什么氢氧化铝既可与酸反应又可与碱反应。 H2O + AlO2— + H+ ≒ Al(OH)3 ≒ Al3+ + 3OH— 酸式电离 碱式电离

从酸的角度看是一元弱酸、从碱的角度看是三元弱碱

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Al(OH)3 不能与弱酸、弱碱反应。 4 硫酸铝钾(KAl(SO4)2 ) 它的结晶水合物的分子式 KAl(SO4)2·12H2O 俗称明矾,为无色晶体,易溶于水,水溶液 显酸性。原因:KAl(SO4)2 ==== K+ + Al3+ + 2SO42— Al
3+



+ 3 H2O ≒ Al(OH)3 + 3 H+

明矾常用做净水剂。 [练习] [练习] 1 把燃着的镁条放入下列氧化中,不能发生反应的是 A.N2 B.CO2 C.Cl2 D.He

2 镁粉中混进少量铝粉,将粉除去,可选用物试剂是 A.盐酸 B.硫酸铜溶液 C.氢氧化钠溶液 D.水

3 将少量 CO2 通入 NaAlO2 溶液中出现浑浊,写出反应的化学方程式和离子方程式: 4 思考既能与酸反应又能与碱反应的物质有

既能与酸反应又能与碱反应的物质
1 两性物质:Al —— Al2O3 —— Al(OH)3 2 某些单质:S + 2H2SO4(浓) == 3SO2↑ + 2H2O 3S + 6NaOH == 2Na2S + Na2SO3 + 3 H2O Si + 4HF == SiF4 + 2H2↑

Si + H2O + 2NaOH ====2 Na2SiO3 + 2H2↑ 3 多元弱酸的酸式盐:NaHCO3 、NaHS 4 弱酸的铵盐: (NH4.)2CO3 、 5 某些酸:H2S H2S + H2SO4(浓) == 4SO2↑ + 4H2O

H2S + 2NaOH == Na2S + 4H2O

Al3+ 、Al(OH)3、AlO2—间的转化
4OH— 3OH 或 3NH3·H2O


OH—

Al3+
3H+

Al(OH)3
H+ + H2O 或 CO2 +H2O

AlO2—

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4H+

1 转化间的离子方程式:

Al3+ + 3OH === Al(OH)3↓ Al(OH)3 + OH
一 一



=== A1O2-+ H2O

Al3+ + 4OH === A1O2- + 2H2O

AlO2— + H+ + H2O === Al(OH)3↓ Al(OH)3 + 3H+ === Al3+ + 3H2O A1O2


+ 4H+ === Al3+ + 2H2O

Al3+ + 3A1O2



+ 6H2O === 4Al(OH)3↓

2 由于氢氧化铝既可溶于强酸又可溶于强碱,所以制备氢氧化铝宜采用以下途径: ①可溶性铝盐(Al3+)与氨水反应(不能用强碱) ②偏铝酸盐(A1O2-)与二氧化碳反应 ③利用 Al3+和 A1O2-在溶液中可发生相互促进的水解反应。 3 试剂的滴加顺序与实验现象 在化学反应中,由于反应物的相互滴加顺序不同,而导致产生不同的实验现象,这种情况在 中学化学中是很常见的。下面举与本节有关的例子结合图像加以说明。 a.向 AlCl3 溶液中滴加 NaOH 溶液至过量,生成的沉淀与滴加的溶液体积间关系 b.向 NaOH 溶液中滴加 AlCl3 溶液至过量,生成的沉淀与滴加的溶液体积间关系 c.向 NaAlO2 溶液中滴加盐酸至过量,生成的沉淀与滴加的溶液体积间关系 d.向盐酸滴加 NaAlO2 溶液至过量,生成的沉淀与滴加的溶液体积间关系

教师资料 1 向 100 mL 2 mol·L-的 AlCl3 溶液中,逐滴加入 NaOH 溶液 100 mL 时产生沉淀为 7.8 g,则加入 NaOH 溶液 的物质的量浓度是 A.1 mol·LB.1.5 mol·LC.3 mol·LD.7 mol·L-

2 用铝箔包装 0.1 mol 金属钠,用针扎出一些小孔,放入水中,完全反应后,用排水集气法收集产生的气体, 则收集到的气体为(标准状况) A.O2 和 H2 的混合气体 B.1.12 L H2 C.大于 1.12 L H2 D.小于 1.12 L 气体

3 两个烧杯加入同体积的浓度为 2mol/L 的 H2SO4,置于天平两端,调平天平后分别加入 10.8 g 的 A1 和 Mg,则反应完毕后,天平

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A.可能加 Mg 一端下倾 C.可能仍保持天平平衡

B.可能加 Al 一端下倾 D.无法判断

4 向含有 a mol A1C13 的溶液中加入含 b mol KOH 的溶液,生成沉淀的物质的量可能是 ①a mol②b mol③ A.①②④⑤⑥ C①②③⑤⑥

a b mol④ mol⑤0 mol 3 3
B①③④⑤⑥ D.①③⑤

⑥(4a-6)tool

5 下列各金属的混合物 2.5 g 和足量的盐酸反应,放出的 H2 在标准状况下体积为 2.24 L,其中可能的是 A.Zn 和 Fe 6 B.Mg 和 Zn C.Al 和 Mg D.Cu 和 Fe

Na、Mg、Al 三种金属各 0.2 mol,分别与 100 mL 1mol/L 的 HCl 溶液反应,放出 H2 的量是 B.Al 最多 C.Na 最多 D.一样多

A.Mg 最多

7 把铝粉和 Fe3O4 粉末配成铝热剂并分成两份,第一份在高温下恰好完全反应,然后将生成物与足量盐酸充 分反应;第二份直接加入足量的氢氧化钠溶液使之充分反应,前后两种情况下生成的气体在相同状况下的体 积比是 A.3:4 B 4:3 C.3:8 D.8;3


8 某无色透明溶液,其中的溶质可能由 H+、Ba2+、Mg2+、OH—、SO32-、 Cl 、CO2-3、NO3-中的若干离子组 成,它能与铝作用产生氢气(无其他气体),试分析该溶液中可能大量存在的离子成分. 9 准确称取 6 g 铝土矿样品(含 A12O3、Fe2O3、SiO2)放人盛有 100 mL 某浓度硫酸溶液的烧杯中,充分反应后 过滤,向滤液中加入 10 mol/L 的 NaOH 溶液,产生的沉淀质量 m 与加入 的 NaOH 溶液的体积 V 的关系如图所示: 请填空回答:(1)H2SO4 溶液的物质的量浓度为____; (2)若 a=2.3,用于沉淀 Fe3+消耗 NaOH 的体积是_____ mL,铝土矿中各 组成成分的质量分数:A12O3 为____, (3)当生成 AlO2-时,可能存在___________。 10 现有 200 mL MgCl2 和 A1C13 的混合溶液,其中 c(Mg2+)=0.2 mol/L,c(C1-)=1.3 mol/L,要使 Mg2+

转化为 Mg(OH)2,并使 Mg2+、Al3+分离开来,至少用 4 mol/L NaOH 溶液多少毫升?

铝人类的好伴侣——铝 一、铝的诞生与发展史 1854 年,法国化学家德维尔把铝矾土、木炭、食盐混合,通入氯气后得到了金属铝。这时的铝十分珍贵, 3eud 教育网 http://www.3edu.net 教学资源集散地。可能是最大的免费教育资源网!

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据说,在一次宴会上,法国皇帝拿破仑独自用铝制的刀叉,而其他人都用银制的餐具。泰国当时的国王曾用 过铝制的表链, 1889 年,伦敦化学会还把铝和金制的花瓶和杯子作为贵重的礼物送给门捷列夫。 1886 年,美国的豪尔和法国的海朗特,分别独立地电解熔融的铝矾土和冰晶石的混合物制得了金属铝, 奠定了今天大规模生产铝的基础。 近一个世纪的历史进程中,铝的产量急剧上升,到了 20 世纪 60 年代,铝在全世界有色金属产量上超过 了铜而位居首位,这时的铝已不单属于皇家贵族所有,它的用途涉及到许多领域,大至国防、航天、电力、 通讯等,小到锅碗瓢盆等生活用品。它的化合物用途非常广泛,不同的含铝化合物在医药、有机合成、石油 精炼等方面发挥着重要的作用。 二、铝及其合金 纯的铝很软,强度不大,有着良好的延展性,可拉成细丝和轧成箔片,大量用于制造电线、电缆、无线 电工业以及包装业。它的导电能力约为铜的三分之二,但由于其密度仅为铜的三分之一,因而,将等质量和 等长度的铝线和铜线相比,铝的导电能力约为铜的二倍,且价格较铜低,所以,野外高压线多由铝做成,节 约了大量成本,缓解了铜材的紧张。 铝的导热能力比铁大三倍,工业上常用铝制造各种热交换器、散热材料等,家庭使用的许多炊具也由铝 制成。与铁相比,它还不易锈蚀,延长了使用寿命。 铝粉具有银白色的光泽,常和其它物质混合用作涂料,刷在铁制品的表面,保护铁制品免遭腐蚀,而且 美观。由于铝在氧气中燃烧时能发出耀眼的白光并放出大量的热,又常被用来制造一些爆炸混合物,如铵铝 炸药等。 冶金工业中,常用铝热剂来熔炼难熔金属。如铝粉和氧化铁粉混合,引发后即发生剧烈反应,交通上常 用此来焊接钢轨,炼钢工业中铝常用作脱氧剂,光洁的铝板具有良好的光反射性能,可用来制造高质量的反 射镜、聚光碗等。铝还具有良好的吸音性能,根据这一特点,一些广播室,现代化大建筑内的天花板等有的 采用了铝。 纯的铝较软,1906 年,德国冶金学家维尔姆在铝中加入少量镁、铜,制得了坚韧的铝合金,后来,这一 专利为德国杜拉公司收买,所以铝又有“杜拉铝”之称,在以后几十年的发展过程中,人们根据不同的需要, 研制出了许多铝合金,在许多领域起着非常重要的作用。 在某些金属中加入少量铝,便可大大改善其性能。如青铜铝(含铝 4%~15%),该合金具有高强度的耐蚀 性,硬度与低碳钢接近,且有着不易变暗的金属光泽,常用于珠宝饰物和建筑工业中,制造机器的零件和工 具,用于酸洗设备和其它与稀硫酸、盐酸和氢氟酸接触的设备,制作电焊机电刷和夹柄;重型齿轮和蜗轮, 金属成型模、机床导轨、不发生火花的工具、无磁性链条、压力容器、热交换器、压缩机叶片、船舶螺旋浆 和锚等。 在铝中加入镁,便制得铝镁合金,其硬度比纯的镁和铝都大许多,而且保留了其质轻的特点,常用于制 造飞机的机身,火箭的箭体,制造门窗、美化居室环境,制造船舶。 三、含铝化合物 铝在地壳中的含量很高,仅次于氧和硅而居第三位,主要以铝硅酸盐矿石存在,还有铝土矿和冰晶石。

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氧化铝为一种白色无定形粉末,它有多种变体。刚玉由于含有不同的杂质而有多种颜色。例如含微量 Cr(Ⅲ) 的呈红色,称为红宝石;含有 Fe(Ⅱ), Fe(Ⅲ)或 Ti(Ⅳ)的称为蓝宝石。 氢氧化铝可用来制备铝盐、吸附剂、媒染剂和离子交换剂,也可用作瓷釉、耐火材料、防火布等原料, 其凝胶液和干凝胶在医药上用作酸药,有中和胃酸和治疗溃疡的作用,用于治疗胃和十二脂肠溃疡病以及胃 酸过多症。 偏铝酸钠常用于印染织物,生产湖蓝色染料,制造毛玻璃、肥皂、硬化建筑石块。此外它还是一种较好 的软水剂、造纸的填料、水的净化剂,人造丝的去光剂等。 无水氯化铝是石油工业和有机合成中常用的催化剂;例如:芳烃的烷基化反应,也称为傅列德尔一克拉 夫茨烷基化反应,在无水三氯化铝催化下,芳烃与卤代烃(或烯烃和醇)发生亲电取代反应,生成芳烃的烷基取 代物。六水合氯化铝可用于制备除臭剂、安全消毒剂及石油精炼等。 冰晶石即六氟合铝酸钠,在农业上常用作杀虫剂}硅酸盐工业中用于制造玻璃和搪瓷的乳白剂。 由明矾石经加热萃取而制得的明矾是一种重要的净水剂、媒染剂,医药上用作收敛剂。硝酸铝可用来鞣 革和制白热电灯丝,也可用作媒染剂}硅酸铝常用于制玻璃、陶瓷、油漆的颜料以及油漆、橡胶和塑料的填料 等,硅铝凝胶具有吸湿性,常被用作石油催化裂化或其他有机合成的催化剂载体。 硫糖铝又名胃溃宁,学名蔗糖硫酸酯碱式铝盐,它能和胃蛋白酶络合,直接抑制蛋白分解活性,作用较 持久,并能形成一种保护膜,对胃粘膜有较强的保护作用和制酸作用,帮助粘膜再生,促进溃疡愈合,毒性 低,是·种良好的胃肠道溃疡治疗剂。 四、“铝”的危害 在铝制品及其盐的使用过程中,如果使用不当也会产生一些副作用。有资料报道,铝盐可能导致人的记 忆力丧失。澳大利亚一个私营研究团体说:广泛使用铝盐净化水可能导致脑损伤,造成严重的记忆力丧失, 这是早老性痴呆症特有的症状。研究人员对老鼠的实验表明,混在饮水中的微量铝进入老鼠的脑中并在那里 逐渐积累,给它们喝一杯经铝盐处理过的水后,它们脑中的含铝量就达到可测量的水平。 世界卫生组织提出人体每天的摄铝量不应超过每千克体重 1 毫克,一般情况下,一个人每天摄取的铝量 绝不会超过这个量,但是,经常喝铝盐净化过的水,吃含铝盐的食物,如油条、粉丝、凉粉、油饼、易拉罐 装的软饮料等,或是经常食用铅制炊具炒出的饭菜,都会使人的摄铝量增加,从而影响脑细胞功能,导致记 忆力下降,思维能力迟钝。 铝及其化合物对人类的危害与其贡献相比是无法相提并论的,只要人们切实注意,扬长避短,它对人类 社会将发挥出更为重要的作用。

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