知识点总结
本知识内容较多,主要是Mg、Al的单质与化合物性质的比较,这些知识在高考中备受亲睐,特别是Al的化合物的相关性质,在学习时可以运用比较法学习。
1、镁和铝的性质比较
金属 项目 |
镁(Mg) |
铝(Al) |
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原子半径 |
1.60×10-10m |
1.43×10-10m |
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化合价 |
+2 |
+3 |
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晶体结构 |
金属晶体 |
金属晶体 |
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单质 |
物理 性质 |
镁和铝都是密度较小、熔点较低、硬度较小的银白色金属,但镁和铝相比较,铝的硬度比镁的稍大,熔点和沸点都是铝比镁的高 |
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活泼性 |
较活泼:Mg-2e=Mg2+ |
较活泼:Al-3e=Al3+ |
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抗腐 蚀性 |
在空气中都能跟氧气反应,表面覆盖一层致密而坚硬的氧化物薄膜,都具有搞腐蚀性能 |
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与O2反应 |
点燃 2Mg+O2 = 2MgO |
△ 4Al+3O2 = 2Al2O3 |
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与酸 反应 |
Mg+2H+=Mg2++H2↑ |
2Al+6H+=Al3++3H2↑ |
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与碱 反应 |
不反应 |
2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ |
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与氧化物反应 |
点燃 2Mg+CO2 = 2MgO+C |
△ 2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe |
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结论 |
镁、铝均为较活泼的金属,但镁的金属性强于铝 |
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解释
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核电荷数镁小于铝,而原子半径镁大于铝,故核对最外层的电子引力镁小于铝,即Al比Mg难失电子,金属性弱于Mg |
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主要 用途 |
镁合金汽车、飞机制造、照明弹等 |
铝合金汽车、船舶、飞机制造、防锈油漆、导线、电缆等 |
2、镁和铝的重要化合物
(1)镁及其化合物转化关系
(3)MgO与Al2O3的比较
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MgO |
Al2O3 |
物理 性质 |
均为白色粉末,不溶于水, 熔点高(MgO>Al2O3),是优良的耐火材料 |
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化 学 性 质 |
与热水反应 MgO+H2O=Mg(OH)2 |
与水不反应 |
碱性氧化物 MgO+2H+=Mg2++H2O |
两性氧化物 Al2O3+6H+=2Al3++3H2O Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O |
(4)Mg(OH)2与Al(OH)3的比较
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Mg(OH)2 |
Al(OH)3 |
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物理 性质 |
均为白色固体,不溶于水 |
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化 学 性 质 |
不稳定性 Mg(OH)2=MgO+ H2O |
不稳定性 2Al(OH)3=Al2O3+3H2O |
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碱性 Mg(OH)2+2H+=Mg2++H2O |
两性Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O |
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制备 |
Mg2++2OH-= Mg(OH)2↓ Mg2++2NH3·H2O = Mg(OH)2↓+2NH4+
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Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ 不用强碱 AlO2-+CO2+2H2O= Al(OH)3↓+HCO3- 不用强酸 |
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3、明矾是一种净水剂,明矾溶于水后Al3+能与水反应:Al3++3H2O≒Al(OH)3+3H+
有胶状Al(OH)3沉淀生成,可以吸附水中悬浮的杂质,而不能除去溶解在水中的物质。
常见考法
对于Mg及其化合物的考查较简单,主要是Mg、MgO、Mg(OH)2的性质的应用,最易结合溶解平衡考查;而对于铝及其化合物的考查较复杂,由于他的两性往往结合电离平衡、溶解平衡等理论知识结合考查,因此要重视铝的相关反应及计算。
误区提醒
1、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。
2、学习Al(OH)3两性时,可运用电离理论和化学平衡理论进行分析。
3、试剂的滴加顺序不同产生的现象不同:
(1)NaOH和AlCl3
向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液,先出现白色沉淀后消失: Al3++3OH-=Al(OH)3 ↓ Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O
向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液,开始无现象后出现白色沉淀: Al3++4OH-= AlO2-+2H2O Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓
(2)NaAlO2和盐酸
向NaAlO2溶液中滴加盐酸,先出现白色沉淀后消失:
NaAlO2+HCl+H2O= Al(OH)3↓+NaCl Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O
向盐酸中滴加NaAlO2溶液,开始无现象后出现白色沉淀:
4HCl+NaAlO2= NaCl+AlCl3+2H2O AlCl3+3NaAlO2+6H2O=4Al(OH)3↓+3NaCl
(3)Na2CO3和盐酸
向Na2CO3溶液中滴加盐酸,开始无现象,后产生气泡
Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3 NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑
向盐酸中滴加Na2CO3溶液,立即产生气泡
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
【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。
解析:
由同素异形体(如金刚石、石墨)组成的混合物中只含有一种元素,故A的叙述是错误的;在金属晶体中含有金属阳离子却不含有阴离子,故B的叙述是错误的;金属虽发生形变,只是“各层之间发生了相对的滑动”,但不致断裂,就是因为“金属离子和自由电子之间较强的相互作用仍然存在”,故B的叙述也同样是错误的,所以只有C项是正确的。
答案:C
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.②①③④ B.④①②③ C.③②①④ D.③①②④
解析:Mg在氧气中:2Mg+O2 = 2MgO
Mg在氮气中:2Mg+O2 = 2MgO(主) 3Mg+N2 = Mg3N2(微量)
Mg在二氧化碳中:2Mg+CO2 = 2MgO+C
依元素守恒法,1mol Mg燃烧生成1mol MgO,质量增加16g;1mol Mg燃烧生成1/3mol Mg3N2,质量增加28/3g;1molMg在二氧化碳中燃烧,固体产物分别为1/2mol在C和1mol的MgO,质量增加6g+16g=22g。因此,相同质量的镁粉若分别在上述气体中燃烧,所得固体产物的质量的大小关系是在二氧化碳中燃烧最大。
答案:C