镁和铝

第五讲镁和铝

【知识要点】

一、镁和铝的性质

1．铝热剂、铝热反应

某些金属氧化物粉末，与铝粉混合后在较高温度下剧烈反应生成Al2O3和其它金属并放出大量的热的反应，叫铝热反应。能作铝热剂的不只是Fe2O3,还可以是V2O5、Cr2O3、MnO2等与Al粉形成铝热剂，铝热反应较多的应用于生产上，如：焊接钢轨，熔炼难熔金属V、Cr等。

2．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Al。

二、镁和铝的重要化合物

1．镁及其化合物转化关系

2．铝及其化合物转化关系

3．MgO与Al2O3的比较

4．Mg(OH)2与Al(OH)3的比较

5．两性物质与物质的两性

两性物质指即能与酸反应，又能与碱作用生成盐和水的化合物，如Al2O3、ZnO、Zn（OH）2、Al(OH)3、氨基酸、蛋白质等。

物质的两性，如强碱弱酸盐（NaHCO3、KHS、Na2HPO4等）弱酸弱碱盐（CH3COONH4、NH4HS）等，既能与强酸反应，又能与强碱作用，但只能说这种物质的性质有两性，不能将它们称为两性物质，因为这些化合物不是由本身直接电离出的H+和OH-参加反应，并且生成物不全是盐和水。

Al既能与酸作用，又能与强碱溶液反应，但不属于两性物质，也不能说它具有两性。

三、合金与复盐

1．合金的组成成份，可以是不同的金属，也可以是金属和非金属。一般来说，合金的硬度一般比它的各成份金属的大，如硬铝（含少量的Cu、Mg、Mn、Si等）；合金的熔点比它的各成份金属的熔点都低，如K～Na合金可以作原子反应堆的导热剂。

2．复盐可以看作是两种简单的盐复合而成的，但复盐属于纯净物，复盐与普通正盐或酸式盐的区别在于复盐电离时，可以电离出两种不同的金属离子（或一种是铵根离子）。

例如：KAl(SO4)2=K++Al3++2SO42- (两种金属离子)

明矾【KAl(SO4)2·12H2O】、光卤石【KCl·MgCl2·6H2O】等均为复盐。

络盐：指含有络离子的盐类，象Na3AlF6，[Ag(NH3)2]OH等，络盐中络离子在溶液中十分稳定，很难电离。如：Na3AlF6=3Na++AlF6-,这是络盐与复盐的明显区别。

【典型例题】

例1．下列叙述中，正确的是（）

A．某物质中只含有一种元素，该物质一定是纯净物

B．某晶体中含有阳离子，则必定含有阴离子

C．金属晶体的自由电子属整个晶体所共有

D．金属晶体发生形变时其内部金属离子与自由电子的相互作用消失了

例2．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．②①③④B．④①②③C．③②①④D．③①②④

例3．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

例4．下列各组离子在溶液中可以大量共存，且加入氨水后也不产生沉淀的是（）A．Na+ Ba2+ Cl- SO42-B．K+ AlO2- NO3- OH-

C．H+ NH4+ Al3+ SO42-D．H+ Cl- CH3COO- NO3-

例5．下列离子方程式正确的是（）

A．稀硫酸与氢氧化钡溶液反应H++SO42-+Ba2++OH-=BaSO4↓+H2O

B．硫酸铝溶液中滴入氨水Al3++3OH-=Al(OH)3↓

C．碳酸氢镁溶液中加入氢氧化钠溶液Mg2++2HCO3-+4OH-=Mg(OH)2↓+CO32-+2H2O

D．硝酸铝溶液中滴加少量的氢氧化钠溶液Al3++3OH-=Al(OH)3↓

例6．某复盐的化学式A x B(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。

例7．向已知含有Zn2+的溶液中滴加氨水，有白色沉淀Zn(OH)2生成，继续滴加氨水使其过量，沉淀溶解，生成了[Zn(NH3)4](OH)2。此外Zn(OH)2即可溶于盐酸，又可溶于NaOH溶液，生成ZnO22-,所以Zn(OH)2是一种两性氢氧化物。

现有四种离子，每组有两种金属离子。请各选一种试剂，将它们两者分开。可供选择的试剂有：A．硫酸B．盐酸C．硝酸D．氢氧化钠溶液E．氨水

根据上述内容填写下表：

【经典练习】

1．将一定质量的Mg、Zn、Al混合物与足量稀H2SO4反应，生成H2 2.8 L(标准状况)，原混合物中的质量可能是（）

A．2 g B．14 g C．8 g D．10 g

2．将某物质的量的镁和铝相混合，取等质量的该混合物四份，分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是（）

A．3 mol·L－1 HCl B．4 mol·L－1的HNO3

C．8 mol·L－1 NaOH D．18 mol·L－1的H2SO4

3．人的纯净的胃液是一种强酸性液体，pH 在0.9～1.5左右，氢氧化铝是一种治疗胃液过多的胃药的主要成分，目前这种胃药已不常用，原因主要是（）

A ．长期摄入铝元素不利于人体健康

B ．它不能中和胃液

C ．它不易溶于胃液

D ．它的疗效太差

4．下列气体逐渐通入NaAlO 2溶液中，开始时产生沉淀，继续通入气体时沉淀又溶解，该气体是（）

A ．NO 2

B ．NO

C ．CO 2

D ．H 2S

5．在硝酸铝和硝酸镁的混合溶液中，逐滴加入稀氢氧化钠溶液，直至过量。下列表示氢氧化钠加入量(x)与溶液中沉淀物的量（y ）的关系示意图中正确的是（）

6．在氯化镁和硫酸镁的混合液中，若Mg 2＋

与Cl －

的物质的量浓度之比为4∶3时，下列判断正确的是（）

A ．溶液中Mg 2＋

与SO -24的物质的量浓度相等 B ．溶液中Mg 2＋

与SO -

24物质的量浓度之比为5∶

8 C ．溶液中Mg 2＋

与SO -24物质的量浓度之比为8∶

5 D ．溶液中氯化镁和硫酸镁物质的量相等

7．将AlCl 3溶液和NaOH 溶液等体积混合得到的沉淀物和溶液中所含铝元素的质量相等，则原AlCl 3溶液和NaOH 溶液物质的量浓度之比可能是（）

A ．2∶3

B ．1∶3

C ．1∶4

D ．2∶7

8．mg 钠、铝混合物，放入ng 水中，反应停止后，仍有不溶物ag ，则溶液中溶质为（）

A ．NaOH

B ．NaAlO 2

C ．NaOH 和NaAlO 2

D ．无法确定

9．将铝粉放入烧碱溶液中，若反应过程中有1.5 mol 电子发生转移，则参加反应的水为（）

A ．9g

B ．18g

C ．0.5mol

D ．

mol

10．将物质X 逐渐加入Y 溶液中，生成沉淀物质的量n 2与所加X 的物质的量n 1的关系如图所示。符合图

示情况的是（）

11．在50mL bmol·L－1 AlCl3溶液中加入50mL amol·L－1NaOH溶液。

(1)当a≤3b时，生成Al（OH）3沉淀的物质的量为。

(2)当a、b满足条件时，先有沉淀，后又有部分沉淀溶解，此时Al（OH）3的质量为g。

12．有铝粉和四氧化三铁组成的铝热剂，在隔绝空气的条件下灼烧，使之充分反应。将所得混合物研细并分成两等份，分别投入过量的烧碱溶液和盐酸中。充分反应后，前者消耗mmol NaOH，放出气体0.336 L；后者消耗nmolHCl，放出气体V L。若将等质量的这种铝热剂中的铝粉与足量的稀硫酸作用，可得3.36 L 气体(气体体积均在标准状况下测定。)求：

(1)该铝热剂的质量分数。

(2)m、n、V的值。

13．在标准状况下进行甲、乙、丙三组实验，三组各取30ｍL同浓度的盐酸溶液，加入同一种镁铝合金粉末，产生气体，有关数据列表如下：

(1)甲组实验中，盐酸(填“过量”“适量”或“不足量”)，理由是。乙组实验中，盐酸(填“过量”“适量”或“不足量”)，理由是。要算出盐酸的物质的量浓度，题中可作计算依据的数据是，求得的盐酸的物质的量浓度为。

(2)求合金中Mg、Al的物质的量之比，题中可作计算依据的数据是，求得的Mg、Al的物质的量之比为。

(3)在丙组实验之后，向容器中加入1mol·L－1的氢氧化钠溶液，能使合金中的铝恰好溶解，不形成含铝的沉淀，并使Mg2＋刚好沉淀完全，再过滤出不溶固体，求滤液中各溶质的物质的量和所加入氢氧化钠溶液的体积(写计算过程)。