【精品】高中化学(大纲版)第二册 第四章几种重要的金属 第一节镁和铝(备课资料)

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1、此资料由网络收集而来,如有侵权请告知上传者立即删除。资料共分享,我们负责传递知识。备课资料一、为什么整块金属不透明但具有金属光泽而金属粉末常呈暗灰色或黑色?由于金属原子以紧密堆积方式排列,最外层电子(价电子)释放出做为自由电子。当光线投射到其表面时,自由电子可以吸收所有频率的光,光线不能透过,所以金属不透明。自由电子吸光后,跃迁到高的能级上去,不稳定,很快又跃迁回低能级,释放出绝大部分频率的光,这就使得绝大多数金属呈现钢灰色以至银白色光泽,而金显黄色、铜显红色、铋显淡红、铯显浅黄、铅显灰蓝则是因为它们较易吸收某些频率(或波长)的光。在粉末状态时,金属的颗粒很小,没有规则晶面,光线入射后不能反射

2、出来,多呈黑色。比如AgBr制成的底片曝光析出的银呈黑色。 二、铝与人体健康由于近代对铝的开采,炼铝工业的发展、铝制品的加工使用、酸性降雨的频繁发生等造成环境中铝含量的增加,致使人体内铝的含量也逐渐增多其对人体造成的危害,引起了人们的重视。在日常生活中,铝进人人体的渠道主要有: 食物。我国城乡居民铝的食物摄人来源主要是天然食品、含铝添加剂食品、茶和含铝药剂。在制作油条、粉丝、蛋糕等膨化食品时,加入了含铝的膨松剂。铝制炊具。酸性物质温度升高,会促进铝制炊具(如铝锅、铝壶等)中铝的溶出。FFe3+和NaCl对铝溶出也有促进作用。铝制易拉罐盛装的啤酒、饮料等在饮用时也会造成铝进人体内。饮用水。饮用水

3、中铝受环境影响当酸雨增多时,就增加了土壤和沉淀物中铝的溶出。此外,早期使用明矾净水,也不可避免地带进铝。现在常用高岭土及其制品过滤水,虽杂质被除掉,但铝却溶于弱酸性的水(用漂白粉或氯气消毒的自来水)。另外市面上使用的混凝剂、高氟地区除F的铝剂等,都增加了水中铝的含量。这样,铝就通过饮用水进人人体。 长期以来,铝一直被认为是无毒元素,铝制炊具、含铝膨松剂、发酵粉、净水剂等的使用,也均未发现铝的直接毒性,即铝无直接的毒性效应。但近几年的研究表明,铝可扰乱人体的代谢作用,造成长期地、缓慢地对人体健康的危害。 最早发现铝毒性是铝的神经毒性,普遍认为,铝主要是对中枢神经损害。老年性痴呆症的发生,就与铝在

4、体内的积累有关。因神经元吸收铝后,铝进入神经核后,改变了细胞的骨架,影响染色体而产生病变,造成蛋白质生化代谢的紊乱而致病。 铝在体内还能干扰磷的代谢,因为铝在肠道内与磷酸盐类形成不溶性的AlPO4,阻止肠道对磷的吸收,从而使血液和其他组织内磷的总量减少。磷在生物体内有举足轻重的作用,如参与核苷酸、磷脂、蛋白质的形成。维护细胞的正常结构和功能,参与能量代谢等。磷的减少势必会引起机体的代谢紊乱,致使疾病发生。另外,磷减少还影响机体对钙的吸收,因机体吸收钙要在有磷的条件下才可进行,否则会产生脱钙现象,会出现骨软化症,这种骨软化症即使补充维生素D也无济于事。 另外,铝在体内的排泄主要是通过肾脏,铝在体

5、内的蓄积必然要增加肾脏的负担。过多的铝对肾脏会造成伤害。引起肾功能失调、肾衰竭和尿毒症等。 总之,铝在人体内是慢慢蓄积的,其引起的毒性缓慢,且不易察觉。然而,一旦发生代谢紊乱的毒性反应,则后果严重。因此,铝毒的防治策略,主要有:引导人们合理开发和利用各种铝资源,从根本上减少铝的排放和流失。有节制地使用铝制品,避免食物或饮用水与铝制品之间的接触或沾染。改良不合理的饮食习惯,尽量减少铝的人口途径,如丢开A1(OH)3制剂,改用胃动力药物等。利用现代科技手段设法消除或减轻铝毒危害,如改进水处理工艺,采用新型产品和高新技术等。 中学化学作者:徐会斌 三、漫话镁 镁是地壳中分布最广的元素之一。镁的主要矿

6、物有菱镁矿(MgCO3)、白云石(CaCO3MgCO3)、光卤石(KClMgCl26H2O)等。镁的贮量很丰富,约占地壳总质量的2.0在所有元素中占第8位,所有金属元素中占第6位。在海洋中镁的含量也很高。海水中镁的平均含量约为0.13。在所有元素中占第3位。若每立方千米海水中含镁量约13亿千克。地球上海洋水总量按约13亿km3计算,则海洋中的镁资源可以说是“取之不尽。用之不竭”的。目前全世界生产的镁有一半以上从海水中提炼而得。 金属镁硬度小,强度也较差,工业部门中镁的应用几乎都是用它的合金。镁的多种合金因其密度小及可加工性强使得它们适于轻质结构材料。镁与铝、锌或锰等制成的合金是制造飞机、汽车、

7、摄影器材和光学仪器的良好材料;镁钛合金更是轻合金中的佼佼者用这种合金制造的自动钻探机经受了月球表面白天酷热(110)和夜晚严寒(120)的考验,取出了月球深部的岩石。利用镁燃烧时可发出耀眼的光,镁被用在燃烧弹和闪光灯中。几年前,国外的研究发现,蛋壳中含镁量较多时,鸡蛋不易破碎;在产蛋鸡的饲料中添加了适量的镁盐,使鸡蛋在储运中减少了损失。 人类的生存离不开镁(当然是化合态的镁),镁是人类生命必需的元素之一。成年人体内镁含量约为2025 g,其中70存在于骨骼中,其余分布在软组织和体液中。骨髓、牙齿中若无镁的参与,会交替地疏松崩塌;人体内细胞膜的形成、核酸的形成、糖类及蛋白质的代谢均离不开镁。人体

8、内共有1300多种酶,其中325种必须镁参与,才能发挥生物催化作用。成人每天需摄取镁250400 mg。每一种绿色植物中都含有镁,它是叶绿素的重要组成部分,占叶绿素质量的2。食用含镁较多的食物如绿叶蔬菜、大豆等一般可满足人体对镁的需要。 镁对人类某些疾病发病率的降低,有着重要作用。有人对比法国和埃及:法国人癌症发病率为埃及的9倍,其秘密竟在于埃及的土壤中镁的含量是法国的6倍。芬兰某地心脏病发生率异常大,原因是该地缺镁。研究表明,长期饮用过软的水(特别是缺镁),冠心病的发病率将显著增加。 中学生化学报作者:蒋良 四、漫话金属铝 铝是一种用途很广泛的金属。从宇宙飞船、人造卫星、导弹、火箭、飞机、舰

9、艇、汽车、电缆到锅、盆、瓢、勺、纽扣、铆钉,都是铝或铝合金的用武之地。 1824年,丹麦人奥斯台德将制得的无水氯化铝(AlCl3)用钾汞齐还原,第一次制得了金属铝(不纯的)。但是,他这个研究成果很少为人所知。因此,多年来一般认为第一次制得金属铝的是德国人孚勒。孚勒于1827年用金属钾还原他制得的无水氯化铝而制得金属铝。1854年,法国人德维尔改进了制无水AlCl3的过程并改用金属钠为还原剂制得较大量并且较纯的金属铝。1855年,当银光闪闪的铝标本在巴黎博览会上公展后立即引起了巨大的反响。随后,有些国家开始生产金属铝,但当时铝的世界年产量不足l0 t且价格昂贵也超过了黄金。银光闪闪的铝成为当时的

10、稀世之物,皇家贵族把它加工成首饰和餐具。 1886年,美、法两个同龄青年(22岁)霍尔和埃罗,各自首创了,将溶在熔融冰晶石Na3AlF6中的Al2O3电解制取金属铝的方法之后,便陆续建立起来。到第一次世界大战前的1913年,世界年铝产量已达到80000吨,价格也降至2.1法郎每公斤。 第一次世界大战中,德军使用了一种质量轻、构架固、容量达12000多立方米、升力达13吨,速度为100公里每小时的先进硬式飞艇,这种飞艇能出色完成海上的巡逻。远程轰炸和空运等任务,成了交战对方的一大强敌。大战结束后,英、美科学家才发现,这种飞艇的构架是用一种加有铜、镁、锰、硅的铝合金制成的。这种铝合金叫硬铝,又叫杜

11、拉铝(duralumin)。硬铝质轻而坚韧。 杜拉铝的诞生,为刚露头角的航空工业插上了奋飞的翅膀。德国人雷斯涅尔于1912年设计出世界上第一架铝结构飞机后,军用飞机便登上了历史舞台。像德国的霍克战斗机、日本的零式战斗机、美国B一29远程轰炸机等,都是用了铝作为制作材料的。随着现代科学技术的发展,为解决飞行过程中的音障和热障,人们又相继推出了铝钛合金等新型材料。这些铝合金材料已被广泛地应用到航天飞机领域,如用于我国的第一颗人造地球卫星、美国的“阿波罗11号”宇宙飞船等。我国发射人造地球卫星所用的“长征”系列火箭中,也大量采用了铝和铝合金材料作为外壳等部件的结构材料。 由于新型铝材料具有高强度、高

12、刚度、耐热又耐疲劳、低比重等优点因此被广泛地应用到坦克的制造上。对榴弹的防护能力来说,铝装甲优于钢装甲。与同等防护能力的钢装甲相比,铝装甲可以减少质量60以上。70年代中期,当英国研制出钢、铝、陶瓷复合而成的乔巴姆装甲后,铝质装甲便由装甲运输车发展到轻型坦克、步兵战车和中型主战坦克了。 不仅如此,在由钢铁著称的兵器、舰船制造领域,铝合金材料已展开了激烈的角逐。如美国的一种榴弹炮,在经采用铝合金材料改良后,其炮身质量可由原来的3.7吨降到1.1吨,射程则可提高3540,实现了战时全炮的空运空投。目前由铝合金制成的一艘航空母舰,仅消耗铝材l万吨,而过去的同类航空母舰则需钢材2万吨。同时,由于铝是非

13、磁性金属,所以舰船上的罗盘可以方便地藏在铝合金壳里以防外磁场的磁化。 铝合金也作为汽车的结构材料,汽车的内部和外部装饰、窗子等都可用铝制成。一辆小汽车如用上50公斤铝便可使汽车身重降低116公斤,每行驶一千公里可省油8公斤。 从以上对铝和铝合金部分用途的简介可见,铝的工业用途很大;铝是一种重要的战略金属。 近年来,科技人员又研究得一种新型材料泡沫铝。它是由发泡剂加到熔融或固体粉末的铝合金中而制成的,其优点是硬度高、密度小(约为0.160.5 gcm3),比木材还轻,可浮于水面又有很大刚性,且隔音、保温,是一种良好的建筑材料和轻质材料,近几年就可小批量投放市场。 摘自中学生化学报作者:文尚 田培

14、一综合能力训练1用很少的HCl处理过的铝制空易拉罐充满CO2后,迅速倒人l0的NaOH溶液l0 mL立即把口密封不一会儿发现易拉罐变瘪,过一段时间又鼓起来,其原因是 。解答:变瘪是因为CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,CO2被吸收,压力减少的结果。又鼓起来的原因是:Al2O3与NaOH反应使铝暴露出来,铝与NaOH溶液反应产生H2.2工业上制镁粉是让镁蒸气在一定环境中冷却。根据镁的性质,冷却时应选取以下何种环境 ( ) AN2中 B水中 CCO2中 DHe气中答案:D30.1mol镁粉分别在足量的O2、CO2、N2中燃烧生成固体的质量依次为W1、W2、W3,下列关系式正确的是 ( )AW2W1W3 BW1=W2W3CWl=W2=W3 DW3W2W1 答案:A4某无色溶液与金属铝反应,放出H2。试判断下列离子:Mg2+、Cu2+、Ba2+、H+、Ag2+ 何者能存在于此溶液中。(1)当生成Al3+时,可能存在 ;(2)当生成AlO时,可能存在 。答案:(1)H+、Mg2+、SO (2)OH、Ba2+、NO

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