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第一节 镁和铝
教学目标：掌握镁铝化合物的性质，培养观察能力，学习实验操作技能。掊养热爱科学的情感，激发科学知识运用于生产，生活实际的愿望
重点：镁铝单质及其化合物的化学性质。
难点：镁铝单质及其化合物的化学性质。
教学过程：
引言：我们已学过IA、IVA、VA、VIA、VIIA族的元素，今天学习最后两个主族IIA、IIIA
金属 90种 约4/5
1.位置：每一周期的前部（第一周期除外）
2.物理性质:色:(Au Cu Bi外)银白色,有金属光泽(这种现象只有当金属为块状时才能表现出来，粉末状时呈暗灰色或黑色)
态:常温时，除了汞为液体外，其他金属都是固体
熔点:金属的熔点一般较高,但高低差别较大，最难熔的是钨，最易熔的是汞。
硬度:金属的硬度一般较大。但不同金属差别也大，最硬的是铬。而Na、K很软。
密度:铂最大,锂最小
延展性:大多具有展性和延性。延性最好的是铂，展性最好的是金。
展示:铝箔 铝粉
导电性和导热性:大多数金属有良好的导电性和导热性，导电性最好的是Ag，其次是Cu，再后为Al。
3.分类:按照不同的分类标准，可对金属从不同的角度进行分类。
1.冶金工业的分类方法
黑色金属：铁、铬、锰（注意：实际上，铁、铬、锰均为银白色金属）
有色金属：除上述三种以外的其他金属，如常见的铝、镁等。
2.根据金属密度的大小
轻金属：密度小于4.5g/cm3的金属。如铝、钠、钾、镁、铝等。
重金属：密度大于4.5g/cm3的金属。如铁、铜、银、汞等。
3.根据地壳中的含量
常见金属：如铁、铜、锡、镁、铝等
稀有金属：如铜、锆、铌等
地壳中几种金属元素的百分含量
例:Al为常见、有色、轻金属
4．合金：由两种或两种以上的金属（或金属跟非金属）熔合而成的具有金属特性的物质
一般说来，合金的熔点比其成分金属都低，而在硬度、韧性等方面却往往有其他成分金属所不具有的独特的性质。
5．化学性质：易失电子，有还原性
金属还原性强弱顺序可归纳为（金属活动顺序表）：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt
(1)排在前面的金属能把后面的金属从其盐溶液中置换出来；
(2)排在氢前面的金属能从稀酸溶液中置换出氢。
一.镁、铝的物理性质
(1)相似性：都是银白色的轻金属，有较强的韧性、延性和展性，熔点较低，硬度较小，有良好的导电、导热性。
(2)差异性：铝的硬度比镁大，熔点、沸点比镁高。
原因：铝的价电子比镁多，原子半径比镁小，故铝单质中所存在的化学键比镁中的强。
铝的故事和发现: 在１９世纪以前，铝被认为是一种希罕的贵金属，价格比黄金还要贵。当一个欧洲君主买了一件有铝钮扣的衣服时，他就瞧不起那些买不起这种奢侈品的其它君主。而没有铝钮扣衣服的君主，又是多么渴望有朝一日自己也能穿上这种带铝钮扣的衣服。
在法国拿破仑三世统治时期，就曾经发生过现在看来很好笑的一件事情。在一个国王举办的盛宴上，只有王室成员和贵族来宾才能荣幸地用铝匙和铝叉用餐。当然，被伤了脸面的客人们是无论如何吃不好这顿盛餐的了。此外，为了让其他国王对自己产生羡慕和 妒忌，他花了大量资金让他的警卫部队的卫士穿上铝胸甲，因备有铝铠甲的确太昂贵了，其他国王无能为力。其实，这些都不足为奇，因为铝的价值贵贱，完全取决于炼铝工业的水平。随着铝产量的增加，铝价也就下降。１８５４年，１公斤铝需１２００卢布，而到了十九世纪末就降到１卢布。显然，珠宝商人已经对铝完全失去了兴趣，但是，铝却立即吸引了整个工业界。１９１９年，用铝合金造出了第一架飞机，从此以后，铝的命运就牢固地与飞机制造业联系在一起了。铝被誉为“带翼的金属”。
德国年青的化学家维勒（Wohler.F.1800-1882）是最初分离出金属铝的化学家。在美国威斯汀豪斯实验室曾经铸了一个铝制的维勒挂像。
二．镁、铝的原子结构
1.原子结构（1）原子结构示意图
（2）电子式
（3）周期表中的位置
（4）原子半径：
讨论：从上面的结构推测镁铝的金属性强弱顺序
三.镁、铝的化学性质
Mg-2e-→Mg2+ Al-3e-→Al3+ Mg>Al
思考:以前我们学过哪些镁、铝参加的化学反应呢？
1.与非金属反应
（现象：镁条燃烧，发出耀眼的白光） 铝箔在氧气中可以燃烧，并放出大量的热，产生耀眼的白光。
注：常温下，在空气中镁、铝的表面均能形成氧化薄膜而失去金属光泽，由于氧化膜
能阻止金属继续氧化，所以镁和铝都有抗腐蚀性。
分析（1）.用氧化还原分析上述反应（2）.Mg3N2、AlCl3、Al2S3溶于水水解吗？
2．与酸溶液反应
(1)与非氧化性酸反应
(2)与氧化性酸反应
Mg+2 H2SO4(浓)====MgS O4+SO2↑+2H2O
3Mg+8 HNO3 (稀)====3Mg(NO3)2+2NO↑+4H2O
Al+4 HNO3 (稀)====Al(NO3)3+NO↑+2H2O
铝被冷的浓H2SO4或浓HNO3所钝化。因此常用铝桶装运浓 H2SO4、浓 HNO3。
3．与氧化物反应
实验：镁和水反应，镁在CO2中燃烧引导学生观实现象并写出化学方程式
(1)Mg+2H2O====Mg(OH)2+H2↑
2Mg+CO22MgO+C
说明：a．现象：剧烈燃烧，生成白色固体，在集气瓶壁上有黑色固体生成。
b．该反应为置换反应，说明了镁的强还原性。
c．该反应同时也说明CO2不支持燃烧是相对的。燃烧不一定有氧气参加
d .Mg在空气中燃烧生成MgO、Mg3N2、C
思考题：镁在二氧化硫中能否燃烧？
镁在二氧化硫中燃烧与在二氧化碳中相似，生成氧化镁和单质硫，但是生成的硫能继续与镁反应，生成硫化镁。
，
思考:钢轨如何连接在一起
实验:铝热反应
(2) 铝热反应
2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
说明： a．在该反应中，镁条和氯酸钾是引燃剂，镁条在空气中可以燃烧，氧气是氧化剂。但插入混合物中的部分镁条燃烧时，氯酸钾则是氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，同时放出足够的热量引发氧化铁和铝粉的反应。由于该反应放出大量的热，只要反应已经引发，就可剧烈进行，放出的热使生成的铁熔化为液态。
b．铝热剂：铝粉和某些金属氧化物（氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁、五氧化二钒、三氧化二铬、二氧化锰等）组成的混合物
4Al+3MnO2 3Mn+2Al2O3
用途: ①野外焊接②冶炼熔点较高的金属Fe Cr Mn等
4.与碱反应
实验: Mg、Al+NaOH溶液
Mg+NaOH≠
2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑
练习：回忆硅与氢氧化钠溶液的反应，写出反应方程式：
小结： Al Al ～3 H+ ～ Al3+ Al ～OH—～AlO2—
3H+ OH-
Al3+ AlO2— （铝三角逐步补充完整）
[讨论题]: 现有两种金属，一种是镁条，一种是铝条，请设计化学实验对两者进行鉴别。
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 （B）CuSO4
（C）NaOH溶液 （D）H2O
2.铝具有较强的抗腐蚀性，主要因为：( )
A.铝不活泼 B.具有两性
C.铝与氧气在常温下不反应
D.铝表面在常温下能形成一层致密的氧化物薄膜
3、铝热剂中铝的作用：
A.催化剂 B.氧化剂 C.还原剂 C.填充剂
4、下列各组物质中，前一种与后二种物质反应后不 能产生同一种气体的是( )
A. Al、NaOH溶液、盐酸
B. (NH4)2S、NaOH溶液、盐酸
C. H2O、Na2O2、F2
D. NaHCO3、NaHSO4溶液、盐酸
5、将等物质的量的镁和铝混合，取四份等质量的该混合物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/LHCl B. 4 mol/LHNO3
C.2 mol/LNaOH D.18 mol/LH2SO4
6、某无色溶液加入铝可以生成氢气, 则在该溶 液中不可能大量存在的离子组是（ ）
A．K+、Cu2+、NO3－、Cl － B．K+、Na+、SO42－ CO3 2－
C．K+、NH4+、HCO3 － Cl－ D．Na+、Ba2+、Br－ 、Cl－
三．镁、铝的化合物
1．镁铝在自然界中的存在
(1)镁：占地壳总质量的2.0%，在所有元素中为第8位，主要存在形式有：光卤石（KCl·MgCl2·6H2O）、白云石（ MgCO3·CaCO3）、菱镁矿（MgCO3）、硫酸镁、滑石、石棉等。
(2)铝：占地壳总质量的7.7%，在所有元素中是第3位，在金属中为第1位，主要存在形式有：铝土矿（Al2O3）、明矾石（KAl(SO4)2·12H2O）、长石、云母等。
镁和铝在自然界中只有化合态。
2.氧化物 氧化镁 氧化铝
物理性质 共性： 白色固体，高熔点，不溶于水。
特性： 晶体硬—刚玉
化学性质： 碱性氧化物 两性氧化物
与水： MgO+H2O=Mg(OH)2（慢） Al2O3+H2O
与酸： MgO+2HCl=MgCl2+H2O Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O
与碱： 不反应 Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
制法： MgCO3(菱镁矿)==MgO+CO2 -------
用途： 共性： 耐火材料
特性： 砂轮、制铝的原料
小结： Al Al ～3 H+ ～ Al3+ Al ～OH—～AlO2—
3H+ Al2O3 OH- Al2O3 ～6 H+ ～ 2Al3+ Al2O3 ～2OH—～2AlO2—
Al3+ AlO2— （铝三角逐步补充完整）
3.氢氧化物
实验4-5．4-6
氢氧化铝 氢氧化镁
物理性质 ： 白色胶状固体不溶于水 白色不溶于水固体
除水中悬浮物，吸色素。
化学性质：
不稳定性：2Al(0H)3==Al2O3+3H2O Mg(0H)2==MgO+H2O
与酸：Al(0H)3+3HCl=AlCl3+3H2O Mg(0H)2+2HCl=MgCl2+2H2O
Al(0H)3 +3H+=== Al3++3H2O Mg (0H)2 +2H+=== Mg2++2H2O
与碱：Al(0H)3+NaOH=NaAlO2+2H2O 不反应
Al(0H)3 +OH—=== AlO2—+2H2O
制法：AlCl3+3NH3·H2O=Al(0H)3+3NH4Cl
思考: 实验室用铝盐制取Al(OH)3，加NaOH和NH3 H2O哪种好？为什么？
说明：氢氧化铝在水溶液中有两种电离方式：
由其结构决定，在不同环境下断键情况不同
O--H
Al——O--H + 3H+ H2O
O--H
碱式电离
O—H + OH- H2O
Al——O--H
O--H H2O
酸式电离
H++AlO2—+H2O Al(0H)3 Al3++ 3OH—
酸式电离 碱式电离
当向 Al(0H)3溶液中加酸时，抑制酸式电离，促进碱式电离。若加入足量的酸，则 Al(0H)3将完全以碱的形式电离，即 Al(0H)3溶于酸中；当向 Al(0H)3溶液中加碱时，抑制碱式电离，促进酸式电离。若加以足量的碱，则 Al(0H)3完全以酸的形式电离，即 Al(0H)3溶于碱中。
注：氢氧化铝不能与弱酸反应，如向氢氧化铝浊液中通入二氧化碳不溶解；也不与弱碱反应如氨水。故实验室用 NH3·H2O制 Al(0H)3，而不用强碱。
总结 Al Al ～3 H+ ～ Al3+ Al ～OH—～AlO2—
3H+ Al2O3 OH- Al2O3 ～6 H+ ～ 2Al3+ Al2O3 ～2OH—～2AlO2—
Al(OH)3 Al(0H)3～3 H+ ～ Al3+ Al(0H)3～OH—～AlO2—
Al3+ AlO2— （铝三角逐步补充完整）
4．铝盐和偏铝酸盐
1．硫酸铝钾KAl(SO4)2·12H2O————复盐
KAl(SO4)2·12H2O=K++ Al3++2SO42—
十二水合硫酸铝钾［KAl(SO4)2·12H2O］俗称明矾。明矾是无色晶体，易溶于水，发生水解产生絮状 Al(0H)3，吸附能力很强，能吸附水里的杂质，并形成沉淀，使水澄清，所以明矾常作净水剂。
2．铝盐Al3+
(1)Al3++ 3OH—= Al(0H)3 (2) Al3++3NH3·H2O=Al(0H)3+3NH4+
Al(0H)3 +OH—=== AlO2—+2H2O
Al3++ 4OH—=== AlO2—+2H2O
(3) Al3++3 AlO2—+6H2O=4 Al(0H)3
3．偏铝酸盐
(1)AlO2—+H++H2O =Al(0H)3 (2) 2AlO2—+CO2+3H2O =2Al(0H)3 + CO32—
Al(0H)3 +3H+=== Al3++3H2O AlO2—+CO2+2H2O = Al(0H)3 + HCO3—
AlO2—+4H+=== Al3++2H2O
(3) 3 AlO2—+ Al3++6H2O=4 Al(0H)3
总结 Al3+
Al Al2O3 Al(OH)3
AlO2-
(1) 3mol OH-（强碱）或 过量弱碱（氨水）
(2) 1mol H+（强酸）或 过量弱酸（碳酸）
(3) 过量OH- （强碱）
(4) 过量H+（弱酸）
思考：
1.能在溶液中大量共存的：Al3+ 和AlO2-？Al3+ 和OH-？H+ 和AlO2-？OH- 和AlO2-？
2.如何分离Al3+ 和Mg2+？如何除去镁中的铝？
3.制备Al(OH)3有几种方法？
Al3++ 3OH—= Al(0H)3 Al3++3NH3·H2O=Al(0H)3+3NH4+
AlO2—+H++H2O =Al(0H)3 2AlO2—+CO2+3H2O =2Al(0H)3 + CO32—
AlO2—+CO2+2H2O = Al(0H)3 + HCO3— Al3++3 AlO2—+6H2O=4 Al(0H)3
4如何鉴别AlCl3和NaOH溶液？
向一定量NaOH溶液中逐滴加入 AlCl3溶液 向一定量AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液
Al3++ 4OH—=== AlO2—+2H2O Al3++ 3OH—= Al(0H)3
3 AlO2—+ Al3++6H2O=4 Al(0H)3 Al(0H)3 +OH—=== AlO2—+2H2O
开始生成白色沉淀振蒎后消失，随后 开始生成白色沉淀随后生成的白色沉淀溶解
生成的白色沉淀不溶解。
5. 如何鉴别HCl和Na AlO2溶液？
向一定量Na AlO2溶液中逐滴加入HCl溶液 向一定量HCl溶液中逐滴加入Na AlO2溶液
AlO2—+H++H2O =Al(0H)3 AlO2—+4H+=== Al3++2H2O
Al(0H)3 +3H+=== Al3++3H2O Al3++3 AlO2—+6H2O=4 Al(0H)3
开始生成白色沉淀随后生成的白色沉淀溶解 开始生成白色沉淀振蒎后消失，随后生成的白色沉淀不溶解。
3.A与氢氧化钠溶液反应得B，A与氯气反应得C，A与稀硫酸反应得D；B与碳酸反应得E，C与过量氨水反应得E，D与适量的氢氧化钠反应得E，推ABCDE？
4.把由NaOH、AlCl3、MgCl2三种固体组成的混合物溶于足量水中，有0.58g白色难溶物析出，向所得的溶液中逐滴加入0.5mol/L的盐酸，加入盐酸的体积和生成沉淀的质量如图所示：
（1）混合物中 NaOH的质量是 克； AlCl3的质量是 克； MgCl2的质量是 克。
（2）C点所表示盐酸加入的体积为 毫升。 沉淀的质量（克）
5.向MgCl2和Al2(SO4)3的混合溶液中加入NaOH溶液
（如图）求Cl－和SO4２－浓度比。2:3
0.25 1 1.25V(NaOH)
课后小记：第一课时讲完前两个化学性质，时间较紧，实验只做Al在O2中燃烧（铝箔用烟盒纸）、Mg在CO2中燃烧（方程式下节再介绍）;铝三角关系每课时逐渐补充完整,四个图象放在最后思考题4和5中讲以分散难点。
OH-
（2）
电解
（3）
（4）
O2
加热
（1）
H+

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