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1、第18课 镁和铝（建议2课时完成）课程目标 1了解镁单质的物理、化学性质及其用途。2以海水中的化学资源为切入点，掌握海水提镁的工业流程和对应的化学反应。3了解铝及其化合物的物理性质、化学性质及铝合金的广泛应用。4理解Al2O3、Al(OH) 3的两性。要点精析一、镁和铝在周期表中的位置、结构和性质的比较表18-1 Mg、Al性质的比较MgAl原子结构周期表中的位置第三周期第A族第三周期第A族与O2反应在空气中反应剧烈燃烧2Mg+O2=2MgO在纯O2中剧烈燃烧4Al+3O2=2Al2O3与H2O反应沸水中快，加酚酞粉红（中强碱产生） Mg+2H2O Mg(OH)2+H2沸水中反应缓慢加酚酞无明
2、显现象2Al+6H2O 2Al(OH)3+H2与酸反应较快 Mg+2H+=Mg2+H2较镁慢 2Al+6H+=2Al3+3H2与碱反应有气泡，得无色溶液2Al+2NaOH+6H2O=2NaAl(OH)4+3H2与某些氧化物反应在CO2中燃烧 2Mg+CO2 2MgO+C与金属氧化物间铝热反应2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3+Q例1：镁粉中混进少量铝粉，将Al粉除去，可选取用的试剂是 （ ）A盐酸 BCuSO4 CNaOH溶液 DH2O解析：盐酸、CuSO4跟镁和铝都反应，A、B都错。H2O跟镁和铝反应都不明显，D错。NaOH溶液可以和铝反应放出氢气，铝变成NaAl(OH)4溶解于水，镁不
3、反应而分离。答案：C。二、海水提镁海水中镁的含量一般为1.28gL-1，总蕴藏量达到21015吨，所以从海水中提取镁自上世纪40年代开创以来发展很快，目前世界上生产的镁产量超过60%来自于海洋中。海水资源的特点是：浓度小、 储量大、均以离子的形式存在。海水提镁的步骤主要有：第一步：富集。煅烧贝壳得到生石灰，生石灰加水得到石灰乳。将石灰乳加入到苦卤中就得到了氢氧化镁沉淀。第二步：提纯。在氢氧化镁中加入盐酸得到氯化镁后，再提纯氯化镁。第三步：在提纯的基础上进行电解，得到单质镁熔融氯化镁在真空的条件下电解得到镁和氯气。工业提取镁的流程如图18-1所示：海水（晒盐后的卤水） 加入石灰乳，过滤 氢氧化镁
4、 加入盐酸，浓缩 氯化镁 熔融，电解 镁 氧化镁（制耐火材料等） 图18-1主要方程式：CaCO3 煅烧 CaO + CO2CaO + H2O Ca(OH)2MgCl2 + Ca(OH)2 CaCl2 + Mg(OH)2或 MgSO4 + Ca(OH)2 CaSO4 + Mg(OH)2 Mg(OH)2 + 2HCl MgCl2 + 2H2O MgCl2（熔融）通电 Mg + Cl2例2：海水是取之不尽的化工原料资源，从海水中可提取各种化工原料。下图是工业上对海水的几项综合利用的示意图：结晶过滤海水粗盐滤液Mg(OH)2NaCl饱和溶液烧碱和盐酸MgCl26H2OMgCl2MgCl2加盐酸浓缩结
5、晶石灰乳脱水电解电解精制贝壳CaO煅烧水试回答下列问题：（1）粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42等杂质，精制时所用试剂为：盐酸、BaCl2溶液、NaOH溶液和Na2CO3溶液，则粗盐溶液中Ca2+、Mg2+、SO42的沉淀形式分别是 （2）由海滩上的贝壳制成石灰乳过程中，有关反应的化学方程式为： （3）写出电解饱和食盐水的离子方程式 。若要保证电解后的溶液有恢复为原来的饱和食盐水，则可采取的方法是 。（4）由MgCl26H2O晶体脱水制无水MgCl2时，MgCl26H2O晶体需在氯化氢气氛中加热脱水，氯化氢的作用是 （5）电解无水MgCl2所得的镁蒸气可以在下列 气体中冷却。AH2 BN2
6、 CCO2 DO2 （6）将电解无水MgCl2制得到的副产品Cl2通入石灰乳中可制得漂白粉，制取漂白粉的化学方程式为 解析：（1）该小题属离子除杂题。除杂原则是要将Ca2+、Mg2+、SO42以及除杂过程中引入的其他离子全部除尽。所以，解此题的关键是把握好加入离子的顺序：向粗盐溶液中加入过量的BaCl2溶液和NaOH溶液，充分反应后，再加入过量的Na2CO3溶液，过滤。向滤液中加入适量的盐酸至溶液呈中性。将溶液蒸发。所以精制过程中Ca2+、Mg2+、SO42的沉淀形式分别是CaCO3、Mg(OH)2、BaSO4。（3）由于电解中外溢的是Cl2、H2，所以要确保原溶液浓度不变，只能向体系中通入一
7、定量的HCl气体以补充损失的H、Cl原子。易错处是加入盐酸，使溶液浓度变小。所以答案为：（4）MgCl26H2O加热脱水时，MgCl2 + H2O = Mg(OH)2 + 2HCl，在HCl蒸气中加热脱水可抑制MgCl2的水解。（5）Mg蒸气可与N2、CO2、O2反应答案：（1）CaCO3、Mg(OH)2、BaSO4（2）CaCO3 煅烧 CaO + CO2；CaO + H2O =Ca(OH)2（3）2Cl+2H2O = Cl2 + H2 +2OH；措施是向电解液中通入一定量的HCl气体。（4）抑制MgCl2的水解。（5）A。（6）2Cl2 + 2Ca(OH)2 = CaCl2 + Ca(Cl
8、O)2 + 2H2O 三、镁及化合物的用途镁是一种轻金属，它的密度只有铝的 2/3；而且镁合金的强度高、机械性能好，所以镁是制造汽车、飞机、火箭的重要材料，亦有“国防金属”的美誉。用途：1、制造烟火、信号弹等；2、结构材料；3、合成试剂；4、冶炼金属；5、合成叶绿素；6、硫酸镁可作泻药；碳酸镁可作吸湿粉；氧化镁可作耐火材料。四、铝及铝合金的特点铝是银白色的轻金属，较软，密度2.7g/cm3，熔点660.4，沸点2467，铝和铝的合金具有许多优良的物理性质，得到了非常广泛的应用。铝对光的反射性能良好，反射紫外线比银还强，常用真空镀铝膜的方法来制得高质量的反射镜和便宜轻巧的太阳能电池材料。铝粉能保
9、持银白色的光泽，常用来制作涂料，俗称银粉。纯铝的导电性很好，仅次于银、铜，在电力工业上它可以代替部分铜作导线和电缆。铝是热的良导体，在工业上可用铝制造各种热交换器、散热材料和民用炊具等。铝有良好的延展性，能够抽成细丝，轧制成各种铝制品，还可制成薄于0.01mm的铝箔，广泛地用于包装香烟、糖果等。铝合金具有某些比纯铝更优良的性能，从而大大拓宽了铝的应用范围。例如，纯铝较软，当铝中加入一定量的铜、镁、锰等金属，强度可以大大提高，几乎相当于钢材，且密度较小，不易锈蚀，广泛用于飞机、汽车、火车、船舶、人造卫星、火箭的制造。当温度降到-196时，有的钢脆如玻璃，而有些铝合金的强度和韧性反而有所提高，所以
10、是便宜而轻巧的低温材料，可用来贮存火箭燃料液氧和液氢。例3：硬铝合金包括Al-Cu-Mg系和Al-Cu-Mn系合金，广泛用于现代社会。下面关于硬铝的说法，错误的是（ ）A强度跟铝相比有很大的提高，在某些性能上相当于钢材B密度较小，只有钢材的三分之一左右，适用于做飞行器、火箭、卫星、导弹等C熔点和铝相比有一定的提高，常被用于制造家庭使用的炊具D抗腐蚀性能较强，常被建筑行业用作材料以及门窗框架解析：合金的特点是其他的机械性能一般都比原来的要好，但熔点比合金中的任何一种都要低。答案：C。五、铝的重要化合物 1、氧化铝(Al2O3)(1)物性：白色、不溶、难熔固体(2)化性：典型两性氧化物 Al2O3
11、6H+2Al3+3H2O； Al2O32OH3H2O2Al(OH)4(3)用途：冶炼铝、耐火材料(4)存在：铝土矿2、氢氧化铝Al(OH)3(1)物性：白色，不溶于水，胶状(2)化性：不稳定性 :2Al(OH)3Al2O3+3H2O典型两性氢氧化物 Al(OH)33H+Al3+3H2O Al(OH)3OHAl(OH)4Al(OH)3既能溶于酸又能溶于强碱，但不溶于H2CO3、NH3H2O等弱酸弱碱。(3)铝盐与酸碱反应过程的数量关系 Al3+完全沉淀和使生成的沉淀完全溶解消耗OH的物质的量之比为3:1 Al3+3OH-Al(OH)3 Al(OH)3OHAl(OH)4 由Al3+完全沉淀到生成的
12、沉淀完全溶解的总反应： Al3+4OH-Al(OH)4Al(OH)4完全沉淀和使生成的沉淀完全溶解消耗H+的物质的量之比为 1：3 Al(OH)4-H+Al(OH)3+H2O Al(OH)33H+Al3+3H2O由Al(OH)4完全沉淀到生成的沉淀完全溶解的总反应：Al(OH)4-4H+Al3+4H2O例4：下列各组溶液采用相互逐滴滴入的方法就可以将二者区分开来的是（ ）A.烧碱和明矾 B.氯化铝和碳酸钠C.硝酸钡和硫酸氢钠 D.四羟基合铝酸钠和氢氧化钾解析：本题牵涉过量反应的问题，主要看加入试剂发生反应后的生成物，能不能继续和过量的物质反应，从达到区分二者的目的。A：如果在烧碱中滴入明矾，烧
13、碱过量，Al34OHAl(OH)4，所以先是看不到沉淀，只有当烧碱反应完后继续滴入，加入的Al3和生成的AlO2反应，3AlO2Al36H2O4Al(OH)3，生成沉淀。如果在明矾中滴加烧碱，明矾过量，随着烧碱滴入时，发生如下反应：Al33OHAl(OH)3，产生白色沉淀，继续滴入，烧碱和沉淀反应：Al(OH)3 OHAl(OH)4，沉淀消失，所以可以利用其现象不同而进行区分。而B、C、D，由于生成的沉淀都不再和加入的任何一种试剂反应，所以怎么加，现象都是相同的。答案；A。例5：有200mLMgCl2、AlCl3的混合溶液，其中Mg2为0.2molL-1，Cl为1.3 molL-1，要使Mg2转化为沉淀而分离，至少需要加4 molL-1 NaOH溶液的体积为（ ）A.40ml B.72ml C.80ml D.128ml解析：c(Mg2)为0.2 molL-1，则MgCl2电离出的c(Cl)为0.4 molL-1，余c(Cl)为0.
