【高中化学】镁、铝及其化合物ppt1

镁、铝及其化合物项目内容周期表中的分布位于从硼到砹的左下方，在已知的112种元素中有90种是金属元素原子结构的特征(最外层电子)最外层电子数一般少于4个(ⅣA～ⅥA的某些金属元素有4～5个，但核外电子层数较多，原子半径较大)组成粒子及通常状态金属离子和自由电子通常情况下都是金属晶体，只有汞在常温下呈液态物理性质(通性)有金属光泽、不透明，热和电的良导体，有良好的延性和展性一、金属的通性1.金属的晶体结构金属具有一些共同性质，是由它们的原子结构和晶体结构的相似性决定的。金属的价电子较少，容易失去价电子变成金属离子，这些释放出的价电子，在整个晶体内自由移动，人称“自由电子”。金属晶体内的实际情况是“金属离子沉浸在自由电子的海洋中”。换言之，是金属离子和自由电子之间存在着较强的电性作用，使许多金属离子和自由电子相互结合在一起形成晶体。但是金属晶体中的“金属离子和自由电子之间存在着较强的电性作用”有相对强弱之分。一般来说，价电子数越多，原子半径越小，“作用”愈强，其熔沸点相对较高，密度、硬度也相对较大。例如：同一主族金属元素的原子，价电子数目相同，从上到下随原子序数的递增，电子层数增多，原子半径增大，金属晶体中金属阳离子与自由电子的作用逐渐减弱，因此，它们的熔点逐渐降低，硬度逐渐减小。如：碱金属熔点钠比钾高，硬度钠比钾大。同一周期金属元素的原子的电子层数相同，从左到右随原子序数的递增，价电子数增多，原子半径减小，金属晶体中金属阳离子与自由电子的作用逐渐增强。因此它们的熔点逐渐升高，硬度逐渐增大。如：按钠、镁、铝的顺序熔点依次升高，硬度逐渐增大。2．金属的物理特性及解释(1)金属都是电的良导体，通常情况下，自由电子在金属晶体内部做无规则的热运动，当金属的两端存在电势差的时候，在电场力的作用下，这些自由电子做定向的移动，便成了电流。(2)在金属晶体内，自由电子运动时与金属离子相碰撞，引起两者的能量交换，致使整块金属达到了同样的温度，这是金属导热的原因。大多数金属有良好的导电性和导热性，是由于这两种性质都与自由电子有关，所以善于导电的金属也善于导热。常见的几种金属的导电、导热能力由大到小的顺序为Ag、Cu、Au、Al、Zn、Pt、Sn、Fe、Pb、Hg。(3)金属受外力作用使晶体中各层之间发生相对滑动，但金属离子与自由电子间的较强的相互作用仍然存在，这也就是金属虽发生变形而不至于破碎的原因。金属的延性，是指金属可以抽成丝。例如：最细的白金丝直径不过1/5000mm；金属又有展性，指的是可以压成薄片，最薄的金箔，只有1/10000mm厚。延展性最好的金属是金。但也有少数金属，如锑、铋、锰等，性质较脆，没有延展性。3．合金：指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成具有金属特性的物质。一般来说，合金的熔点比它各组分低，硬度比各组分大。二、铝及其化合物1．转化关系2．Al(OH)3的两性H2O＋H＋＋AlOAl(OH)3Al3＋＋3OH－酸式电离碱式电离当向Al(OH)3中加入酸溶液，平衡向碱式电离方向移动，使Al(OH)3溶解。当向Al(OH)3中加入强碱溶液时，平衡向酸式电离方向移动，使Al(OH)3溶解。3．铝热反应及应用铝热反应的应用：焊接钢轨，冶炼熔点较高的金属，如：钒、铬、锰等。4．有关Al(OH)3沉淀的图象规律①向一定量的AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量。见图(a)有关离子方程式为Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓Al(OH)3＋OH－=＋2H2O②向一定量的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液至过量。见图(b)有关离子方程式为Al3＋＋4OH－=＋2H2OAl3＋＋3＋6H2O=4Al(OH)3↓③向一定量的NaAlO2溶液中逐滴加入稀盐酸溶液至过量。见图(c)有关离子方程式为＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O④向一定量的盐酸溶液中逐滴加入NaAlO2溶液至过量。见图(d)有关离子方程式为＋4H＋=Al3＋＋2H2O，Al3＋＋3＋6H2O=4Al(OH)3↓三、镁的知识网络图32AlAlO＋涉及、的离子共存问题、Fe3＋等会发生双水解而不能共存。通常情况下，Al3＋在水溶液中只有少部分发生水解。但在一定条件(如加热，遇、HS－、S2－、、等)下，水解程度会增大，甚至发生彻底的双水解。在配制铝盐溶液时，为防止其发生水解，可加入少量对应的酸。另外，加热并蒸干AlCl3的水溶液，由于AlCl3＋3H2OAl(OH)3＋3HCl为一吸热反应，且HCl易挥发，加热会使平衡不断向右移动，AlCl3最终变成Al(OH)3，再灼烧，2Al(OH)3Al2O3＋3H2O，最后留下的物质为Al2O3。而加热并蒸干Al2(SO4)3的水溶液，由于Al2(SO4)3水解产生的H2SO4难挥发，加热不会使平衡不断右移，只能使水分减少，酸度增强，最后仍留下Al2(SO4)3。在某溶液中加入酚酞呈粉红色。下列离子在该溶液中不能大量存在的是()A．K＋B．Na＋C．Ba2＋D．Al3＋D酚酞呈粉红色的溶液为碱性溶液，所给离子中只有Al3＋在碱性溶液中不能大量共存。D1.某无色透明溶液中，由水电离出来的c(H＋)＝1×10－13mol/L，在该溶液中一定能够大量共存的离子组是()B2.某无色透明溶液能与铝反应放出氢气，在此溶液中一定能够大量存在的离子组是()D3.下列溶液加热蒸发后能得到相应的溶质的是()A．NaHCO3B．AlCl3C．Al2(SO4)3D．NH4HCO3C4.下列化学实验操作，能得到相应的纯净物的是(双选)()A．将一块带有氧化膜的铝片浸入到浓烧碱溶液中，当恰好全部反应完毕时，再将生成溶液加热蒸干，便得到了纯净的NaAlO2B．向NaAlO2溶液中加入适量的AlCl3溶液，将所得沉淀过滤、洗涤、加热灼烧，便得到纯净的化合物Al(OH)3C．将铝块放入过量盐酸中，待反应结束加热溶液至无液体，其剩余固体为AlCl3D．向AlCl3溶液中加入足量氨水进行反应，将所得沉淀过滤、洗涤、灼烧去掉水分，可得到纯净的Al2O3AD既能与酸反应，又能与碱反应的物质有：(1)Al2O3、ZnO、Al(OH)3、Zn(OH)2、氨基酸、蛋白质等。(2)弱酸酸式盐(如NaHCO3、NaHS、NaHSO3、Na2HPO4等)及弱酸弱碱盐(如CH3COONH4、NH4HS、NH4HCO3等)，一般与强酸和强碱反应。(3)Al能与酸和强碱溶液作用。注意Al与强碱溶液反应的本质是：2Al＋6H2O=2Al(OH)3↓＋3H2↑，Al(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2O，两式相加为2Al＋2H2O＋2NaOH=2NaAlO2＋3H2↑。Al不能直接与NaOH作用。Al、Al2O3、Al(OH)3与酸、碱的反应锌和铝都是活泼金属，其氢氧化物既能溶于强酸，又能溶于强碱。但是氢氧化铝不溶于氨水，而氢氧化锌能溶于氨水，生成[Zn(NH3)4]2＋。回答下列问题：(1)单质铝溶于氢氧化钠溶液后，溶液中铝元素的存在形式为__________(用化学式表示)。(2)写出锌和氢氧化钠溶液反应的化学方程式：________________________________________________________。(3)下列各组中的两种溶液，用相互滴加的实验方法即可鉴别的是__________。①硫酸铝和氢氧化钠②硫酸铝和氨水③硫酸锌和氢氧化钠④硫酸锌和氨水(4)写出可溶性铝盐与氨水反应的离子方程式：________________________________________________________。试解释在实验室不适宜用可溶性锌盐与氨水反应制备氢氧化锌的原因____________________________________________________。根据铝及其化合物的性质，结合Zn和Al的相似性进行迁移、应用，不难分析出答案。(1)由2Al＋2H2O＋2NaOH=2NaAlO2＋3H2↑，可知溶液中铝元素的存在形式为。(2)结合Al与NaOH溶液反应的实质，有Zn＋2H2O=Zn(OH)2↓＋H2↑，Zn(OH)2＋2NaOH=Na2ZnO2＋2H2O，两式相加得Zn＋2NaOH=Na2ZnO2＋H2↑。(3)Al2(SO4)3与NaOH互滴现象不同，向Al2(SO4)3中逐滴滴加NaOH至过量，现象为：立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失；向NaOH中逐滴滴加Al2(SO4)3至过量，现象为：无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐多→最多→不消失。Al2(SO4)3与NH3·H2O互滴现象相同，均为：立即产生白色沉淀→渐多→最多→不消失。ZnSO4与NaOH、ZnSO4与NH3·H2O的互滴现象也不同，具体与Al2(SO4)3和NaOH互滴现象类似。故本小题选①③④。(1)(2)Zn＋2NaOH=Na2ZnO2＋H2↑(3)①③④(4)Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋；由于可溶性锌盐与氨水反应产生的Zn(OH)2可溶于过量氨水，生成[Zn(NH3)4](OH)2溶液，氨水的用量不易控制，故实验室不适宜用可溶性锌盐与氨水反应制备Zn(OH)21.有某无色溶液，加Na2O2时有无色无味气体放出，并有白色沉淀生成，加入Na2O2的量与生成白色沉淀的量有如右图所示的关系，该无色溶液中含的物质可能是()A．CaCl2、MgCl2B．Al2(SO4)3、MgSO4C．Al2(SO4)3、KClD．Na2SO4、MgSO4B2.将等物质的量的Al2O3和Fe2O3溶于100mL盐酸中，而后逐渐滴入1mol/L的NaOH溶液，当加入的NaOH的体积V1＝50mL时，开始有沉淀析出，且沉淀量随NaOH的加入而逐渐增加；当NaOH体积V2＝650mL时沉淀达最大值；继续滴加NaOH时；沉淀量逐渐减少，当V3≥750mL时沉淀量不再改变。(1)加入的50mLNaOH溶液的作用是中和过量的盐酸；(2)计算所用盐酸的浓度；(3)计算Al2O3和Fe2O3的物质的量。c(HCl)＝6.5mol·L－1n(Al2O3)＝n(Fe2O3)＝0.05mol(1)AlCl3与NaOH反应①当AlCl3少量时，离子方程式为Al3＋＋4OH－=＋2H2O②当AlCl3过量时，离子方程式为Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓涉及铝及其化合物的几个与量有关的离子反应(2)NaAlO2与HCl反应①当NaAlO2少量时，离子方程式为＋4H＋=Al3＋＋2H2O②当NaAlO2过量时，离子方程式为＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓(3)NaAlO2与CO2反应①当NaAlO2少量时，离子方程式为＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋②当NaAlO2过量时，离子方程式为＋CO2＋3H2O=2Al(OH)3↓＋(4)硫酸铝钾通常为结晶水合物，其化学式可写为KAl(SO4)2·12H2O，俗名为明矾。明矾是无色晶体，易溶于水，在水中电离的方程式为KAl(SO4)2=K＋＋Al3＋＋2SO，同时发生水解反应：Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，使其水溶液显酸性。明矾水解所产生的胶状Al(OH)3吸附能力很强，能吸附水里的杂质，并形成沉淀，使水澄清，所以明矾常用作净水剂。向KAl(SO4)2溶液中滴加Ba(OH)2生成的沉淀的量判断：当n[KAl(SO4)2]＝2mol时，沉淀质量与加入氢氧化钡溶液关系图与(2)不同。在20.0mL0.500mol/L的明矾溶液中，逐滴加入0.1mol/L的Ba(OH)2溶液的体积(x轴)与生成的沉淀的质量(y轴)的关系如图中实线所示。当生成的沉淀质量达到最大量B点时停止加入Ba(OH)2溶液，改为逐滴加入0.200mol/L的盐酸，加入盐酸的体积(x轴)和生成沉淀质量(y轴)的关系如图中虚线所示。通过计算填写下列空白。(1)写出各阶段反应的离子方程式OA________________________________；AB______________________________