铝的性质及应用

（一）两个方面突破铝的性质

1．铝的物理性质

[注意]　铝是地壳中元素含量最高的金属元素。 

2．掌握铝的化学性质与用途

(1)铝的化学性质

写出图中标号反应的化学方程式或离子方程式：

（2）铝的制备及用途

（二）铝与酸、碱反应生成H₂的量的关系

铝分别与盐酸、NaOH溶液反应的化学方程式为

2Al＋6HCl=2AlCl₃＋3H₂↑

2Al＋2NaOH＋2H₂O=2NaAlO₂＋3H₂↑

从化学方程式可以看出，Al与酸、碱反应时生成H₂的实质是：Al失3e^－,Al^3＋，所以不论是Al与酸还是与碱反应，Al与产生的H₂的关系均是：2Al～3H₂。

1．等量铝分别与足量盐酸和NaOH溶液反应，产生氢气的体积比为VNaOH(H₂):VHCl(H₂)＝1∶1。

2．足量的铝分别与等物质的量的盐酸和NaOH溶液反应，产生氢气的体积比为VNaOH(H₂):

VHCl(H₂))＝3∶1。

3．一定量的铝分别与一定量的盐酸和NaOH溶液反应，产生氢气的体积比

$\frac{1}{3}$＜VHCl(H₂):VNaOH(H₂）＜$\frac{1}{1}$，则必定是a.铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；b.铝与

NaOH溶液反应时，铝不足而NaOH过量。

突破铝的3种重要化合物

1．氧化铝

[思考]　能否用氧化铝坩埚熔融NaOH固体？

提示：不能；因为Al₂O₃能与NaOH发生反应。

2．氢氧化铝

(1)物理性质

白色胶状固体，有较强的吸附性。

(2)化学性质

写出上图标号中有关反应的化学方程式或离子方程式：

①Al(OH)₃＋3H^＋=Al^3＋＋3H₂O；

②Al(OH)₃＋OH^－=AlO₂^－＋2H₂O；

③2Al(OH)₃$ \stackrel {\Delta} {=} $Al₂O₃＋3H₂O。

[注意]

(1)Al(OH)₃的电离

Al(OH)₃具有两性，能溶于强酸(如盐酸)、强碱(如NaOH溶液)，但不溶于弱酸(如H₂CO₃)、弱碱溶液(如氨水)。

(2)既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的物质有：Al、Al₂O₃、Al(OH)₃，多元弱酸的酸式盐(如NaHCO₃、NaHSO₃、NaH₂PO₄等)，弱酸的铵盐(如CH₃COONH₄等)。

3．一种重要的复盐——明矾

(1)硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。

(2)明矾的化学式为KAl(SO₄)₂·12H₂O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH＜7(填“＜”“＞”或“＝”)。明矾可以净水，其净水的原理是：Al^3＋＋3H₂O$\rightleftharpoons$Al(OH)₃(胶体)＋3H^＋，Al(OH)₃胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。

[注意]　明矾溶液与Ba(OH)₂溶液反应的两种情况

(1)沉淀的物质的量最大，此时铝元素的存在形式是Al(OH)₃，明矾与Ba(OH)₂的物质的量之比为2∶3。反应的离子方程式：2Al^3＋＋3SO₄^2－＋3Ba^2＋＋6OH^－=2Al(OH)₃↓＋3BaSO₄↓。

(2)沉淀的质量最大，此时铝元素的存在形式是AlO₂^－，明矾与Ba(OH)₂的物质的量之比是1∶2，反应的离子方程式：Al^3＋＋2SO₄^2－＋2Ba^2＋＋4OH^－=2BaSO₄↓＋AlO₂^－＋2H₂O。

掌握Al3＋、AlO2－、Al(OH)3转化的“三角关系”

1．转化关系图示

写出上图标号中有关反应的化学方程式或离子方程式：

(1)①Al^3＋＋3NH₃·H₂O=Al(OH)₃↓＋3NH₄^＋

②Al^3＋＋3AlO₂^－＋6H₂O=4Al(OH)₃↓

③Al^3＋＋3OH^－=Al(OH)₃↓

(2)Al(OH)₃＋3H^＋=Al^3＋＋3H₂O

(3)Al^3＋＋4OH^－=AlO₂^－＋2H₂O

(4)AlO₂^－＋4H^＋=Al^3＋＋2H₂O

(5)①AlO₂^－＋CO₂＋2H₂O=Al(OH)₃↓＋HCO₃^－

②AlO₂^－＋H^＋＋H₂O=Al(OH)₃↓

(6)Al(OH)₃＋OH^－=AlO₂^－＋2H₂O

2．含铝化合物转化关系的应用

(1)判断离子共存问题

①Al^3＋与OH^－及AlO₂^－、CO₃^2－、S^2－等弱酸根阴离子因生成沉淀或发生相互促进的水解反应而不能共存。

②AlO₂^－与H^＋、HCO₃^－以及弱碱阳离子Al^3＋、Fe^3＋等因生成沉淀或发生相互促进的水解反应而不能大量共存。

(2)鉴别(利用滴加试剂顺序不同，现象不同)

①向AlCl₃溶液中滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后沉淀溶解。

②向NaOH溶液中滴加AlCl₃溶液，开始无明显现象，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。

(3)判断铝元素的存在形式

可溶性铝盐与强碱(如NaOH)溶液反应，铝元素的存在形式

(4)求产物Al(OH)₃的量。

①当n(OH^－)≤3n(Al^3＋)时，n[Al(OH)₃]＝$\frac{1}{3}$n(OH^－)；

②当3n(Al^3＋)＜n(OH^－)＜4n(Al^3＋)时，n[Al(OH)₃]＝4n(Al^3＋)－n(OH^－)；

③当n(OH^－)≥4n(Al^3＋)，n[Al(OH)₃]＝0，无沉淀。

(5)求反应物碱的量。

①若碱不足(Al^3＋未完全沉淀)，n(OH^－)＝3n[Al(OH)₃]；

②若碱使生成的Al(OH)₃部分溶解，n(OH^－)＝4n(Al^3＋)－n[Al(OH)₃]。

3.含铝杂质的提纯方法

利用Al、Al₂O₃、Al(OH)₃可溶于强碱的特性，可除去物质中的含铝杂质，如

①Mg(Al)：加足量NaOH溶液；

②Fe₂O₃(Al₂O₃)：加足量NaOH溶液；

③Mg(OH)₂[Al(OH)₃]：加足量NaOH溶液；

④Mg^2＋(Al^3＋)：加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。

4.从铝土矿(主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等杂质)提取Al₂O₃的两大工艺流程：

5.制备Al(OH)₃的三种方法

方法一：可溶性铝盐溶液与过量氨水反应

离子方程式：Al^3＋＋3NH₃·H₂O=Al(OH)₃↓＋3NH₄^＋

方法二：向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量CO₂

离子方程式：AlO₂^－＋2H₂O＋CO₂=Al(OH)₃↓＋HCO₃^－

方法三：相互促进水解法

镁的性质及应用

 （一）镁的性质

1．物理性质

(1)镁：镁是银白色有金属光泽的固体，密度较小，硬度较低。

(2)镁合金：密度较小，硬度和强度都较大。

2．化学性质

(1)与非金属单质的反应

①镁条在O₂中燃烧，发出耀眼的强光，生成白色固体物质，反应的化学方程式为2Mg＋O₂$ \stackrel {点燃} {=} $2MgO。

②镁条能与N₂反应，化学方程式为3Mg＋N₂$ \stackrel {点燃} {=} $Mg₃N₂。

(2)与水或酸的反应

①镁与水反应：镁不易与冷水反应，能与沸水反应Mg＋2H₂O$ \stackrel {\Delta} {=} $Mg(OH)₂＋H₂↑。

②镁与酸的反应：镁是活泼金属，能与盐酸、稀硫酸反应放出H₂，反应的离子方程式为Mg＋2H^＋=Mg^2＋＋H₂↑。

(3)与某些氧化物的反应

镁能在CO₂中燃烧，反应的化学方程式为2Mg＋CO₂$ \stackrel {点燃} {=} $2MgO＋C。

[思考]　镁在空气中燃烧，所得的固体产物可能有哪些？

提示：Mg与空气中的O₂、N₂及CO₂反应，所得固体产物可能是MgO、Mg₃N₂、C。

（二）镁的提取和用途

1．从海水中提取镁

(1)工艺流程

(2)基本步骤及主要反应

[思考]　MgCl₂·6H₂O加热脱水制无水氯化镁时，为什么要在HCl的气流中进行？

提示：防止MgCl₂水解生成Mg(OH)₂，Mg(OH)₂加热分解得到MgO。

2．镁的用途