第四章 几种重要的金属 第一节 镁和铝
一、金属通性 1. 金属分类
有色金属又可以分为九大类：（1）重金属：铜、铅、锌等；（2）轻金属：铝、镁等；（3）轻 稀有金属：锂、铍等；（4）难熔稀有金属：钨、钛、钒等；（5）稀散金属：镓、锗等；（6）稀土金属：钪、钇及镧系元素等；（7）放射性金属：镭、锕等；（8）贵金属：金、银、铂等；（9）碱金属：钾、钠等。 2. 金属晶体及物理通性
金属键：金属晶体内自由电子与金属离子间的较强作用。
决定金属键强弱的三个主要因素：①核电荷数大小；②离子半径大小；③价电子多少。
金属晶体: 金属离子跟自由电子之间存在着较强的作用，使金属离子相互结合成金属晶体。 金属物理通性：
就元素周期表公布的112种元素中，有非金属22种，金属元素90种。其中除汞常温为液态外，其余均为固态。（1）导电性； （2）导热性； （3）延展性：外力作用下使金属变形。 3. 金属主要的化学通性——还原性
部分金属化学性质和冶炼方法可用下图表示：
4. 合金
几种金属（或金属与非金属）熔合而成具有金属特性的混合物（合金中存在有金属键）。 通常：一般情况下有以下规律：（1）熔点：合金低于单组分金属。（2）硬度、强度及机械加工性能：合金高于单组分金属。（3）导电性：合金低于单组分金属。 二、镁、铝原子结构与单质性质
镁、铝具有较活泼金属的通性，其主要性质见下表：
三、镁、铝的重要化合物有氧化物，氢氧化物和镁盐、铝盐等，其主要性质见下表： 1.
注有少量其它氧化物杂质而呈现不同颜色，称兰宝石、红宝石等。注意宝石和钻石在化学组成与性质上的区别。
2.
3. 几种重要盐
（1）光卤石（复盐）：KCl·MgCl2·6H2O，味苦、易溶于水、易潮解，是提炼镁的重要原料。 （2） 明矾（复盐）：KAl(SO4)2·12H2O，味酸涩，易溶于水的无色晶体，可用作净水剂。 净水原理为：明矾溶于水，完全电离产生的铝离子，与水反应生成胶状氢氧化铝。
Al3++3H23+3H+
胶状氢氧化铝有较强吸附性，能吸附水中泥砂等杂质形成沉淀而使澄清。 [例题解析]
例1. 下列物质中既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应的是 （ ） （1）NaHCO3 （2）(NH4)2S （3）Al （4）Al2O3 （5）Al(OH)3
A. 仅（4）（5） B. 仅（3）（4）（5） C. 仅（1）（3）（4）（5） D. 全部
例2. 有MgCl2和Al2(SO4)3组成的混合溶液，向其中不断滴加 KOH溶液，得到沉淀（纵座标）与加入KOH溶液体积（横座标）
关系如下图所示，求原混合溶液中c(Cl)与c(SO2)之比。 4
例3. 向10 mL 0.5 mol/L Al2(SO4)3溶液中加入10 mLNaOH溶液，充分反应后得到沉淀0.39 g沉淀，试通过计算确定NaOH溶液物质的量浓度。
例4. 金属钾和金属铝共0.05 mol，放入水中加热后变成无色透明溶液，同时生成氢气0.784 L（标准状况），求钾和铝的物质的量之比。
练 习
一、选择题（每小题只有1～2个选项符合题意。）
1. 用于飞机制造业的重要材料 ( ) A. Mg-Al合金 B. Cu-Sn合金 C. Al-Si合金 D. 不锈钢
2. 下列物质能跟镁反应并生成氢气的是 ( ) A. 甲酸溶液 B. 氢氧化钠溶液 C. 氯化铵溶液 D. 碳酸钠溶液
3. 0.1 mol 镁粉分别再足量O2、CO2、N2中燃烧，生成固体的质量依次为W1、W2、W3，下列关系正确的是 （ ） A. W2＞W1＞W3 B. W2＝W1＞W3 C. W1＝W2＝W3 D. W3＞W2＞ W1
4. 等物质的量的镁和铝混合，取等质量该混合物四份，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/L HCl B. 4 mol/L HNO3 C. 8 mol/L NaOH D. 18 mol/L H2SO4
5. 下列各组离子，在碱性溶液中共存，且再加入盐酸过程中会产生气体和沉淀的是 ( )
++22
SO4 B. Na、NO3、SiO3、K A. Na+、NO3、AlO2、
－－2+2
C. K+、Cl、AlO 2、CO3 D. Na、Cl、HCO3、Ca
6. 下列各组溶液，只要用试管和胶头滴管，不用任何试剂就可以鉴别的是 （ ）
A. KOH和Al2(SO4)3 B. 稀H2SO4和NaHCO3 C. CaCl2和Na2CO3 D. Ba(OH)2和NaHCO3 7. 将0.1 mol下列物质置于1 L水中充分搅拌后，溶液中阴离子数最多的是 ( )
A. KCl B. Mg(OH)2 C. Na2CO3 D. MgSO4
8. 下列物质中，可用于治疗胃酸过多的是
A. 碳酸钠 B. 氢氧化铝 C. 氧化钠 D. 碳酸钡
9. 甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol / L的盐酸和氢氧化钠溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后测得生成的气体体积比为甲∶乙＝1∶2，则加入铝粉的质量为
A. 5.4 g B. 3.6 g C. 2.7 g D. 1.6 g
10. 第二主族元素R的单质及其相应氧化物的混合物12 g，加足量水经完全反应后蒸干，得固体16 g，试推测该元素可能为
A. Mg B. Ca C. Sr D. Ba
11. 向下列溶液滴加稀硫酸，生成白色沉淀，继续滴加稀硫酸，沉淀又溶解的是 ( )
A. Na2SiO3 B. BaCl2 C. FeCl3 D. NaAlO2
12. 由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混合物10 g，与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2 L，则混合物中一定含有的金属是 ( )
A. 锌 B. 铁 C. 铝 D. 镁 13. 下列各组稀溶液，不用其它试剂或试纸，仅利用溶液间的相互反应，就可以将它们区别 ．．开的是 ( )
A. 硝酸钾 硫酸钠 氯化钙 氯化钡 B. 硫酸 硫酸铝 氯化钠 氢氧化钠 C. 盐酸 硫酸钠 碳酸钠 氢氧化钠 D. 硫酸氢钠 硫酸镁 碳酸钠 氢氧化钠 14. 一种可能含有MgSO4、Al2(SO4)3、H2SO4中的一种
或几种物质组成的溶液。取此溶液10 mL，向其中滴加1 mol / L 的NaOH溶液至过量，充分振荡后有沉淀生成，生成沉淀的 质量与加入NaOH溶液的体积关系如右图所示。
则下列推断中，正确的是 ( )
A. 原溶液中阳离子只含有Mg2+、Al3+，其浓度均为1 mol / L
B. 原溶液除Mg2+、Al3+ 外，含有浓度为0.5 mol / L的硫酸
C. 原溶液中所含Mg2+、Al3+、H+ 的浓度分别为2 mol / L、3 mol / L、1 mol / L D. 原溶液中所含Mg2+、Al3+、H+ 的浓度均为1 mol / L
二、填空题
15. 哥伦亚号航天飞机曾用金属铝粉和高氯酸铵混合物作为固体燃料。加热铝粉使其氧化并放出大量热量，促使混合物中另一种燃料分解。m mol高氯酸铵分解时除产生2m mol水蒸气和m mol氧气外，其它组成元素均以单质形式放出，因而产生巨大的推动力。试写出其中涉及的化学方程式：
（1） ；
（2） 。
根据此反应原理，1 mol高氯酸铵分解所产生的气体有 mol。 16. 在一定条件下可实现下图所示物质 之间的变化：
请填写以下空白：
(1) 孔雀石的主要成分是CuCO3·Cu(OH)2，
受热易分解。上图中的F是_____________。 (2) 写出明矾溶液与过量NaOH溶液反应的 离子方程式：
。
(3) 图中所得G和D都为固体，混合后在高温下可发生反应，写出该反应的化学方程式： 。 (4) 每生成1 mol D，同时生成_____________ mol E。
17. 超细氮化铝粉末被广泛应用于大规模集成电路生产等领域。其制取原理为：Al2O3＋N2＋3C
2AlN＋3CO由于反应不完全，氮化铝产品中往往含有炭和氧化铝杂质。为测定该产品
中有关成分的含量，进行了以下两个实验：
（1）称取10.00 g样品，将其加入过量的NaOH浓溶液中共热并蒸干，AlN跟NaOH溶液反应生成NaAlO2，并放出氨气3.36 L（标准状况）。
①上述反应的化学方程式为 ； ②该样品中的A1N的质量分数为 。
（2）另取10.00 g样品置于反应器中，通入2.016 L（标准状况）O2，在高温下充分反应后测
－1
得气体的密度为1.34 g·L（已折算成标况，AIN不跟O2反应）。该样品中含杂质炭 g。
第四章 几种重要的金属 第一节 镁和铝
一、金属通性 1. 金属分类
有色金属又可以分为九大类：（1）重金属：铜、铅、锌等；（2）轻金属：铝、镁等；（3）轻 稀有金属：锂、铍等；（4）难熔稀有金属：钨、钛、钒等；（5）稀散金属：镓、锗等；（6）稀土金属：钪、钇及镧系元素等；（7）放射性金属：镭、锕等；（8）贵金属：金、银、铂等；（9）碱金属：钾、钠等。 2. 金属晶体及物理通性
金属键：金属晶体内自由电子与金属离子间的较强作用。
决定金属键强弱的三个主要因素：①核电荷数大小；②离子半径大小；③价电子多少。
金属晶体: 金属离子跟自由电子之间存在着较强的作用，使金属离子相互结合成金属晶体。 金属物理通性：
就元素周期表公布的112种元素中，有非金属22种，金属元素90种。其中除汞常温为液态外，其余均为固态。（1）导电性； （2）导热性； （3）延展性：外力作用下使金属变形。 3. 金属主要的化学通性——还原性
部分金属化学性质和冶炼方法可用下图表示：
4. 合金
几种金属（或金属与非金属）熔合而成具有金属特性的混合物（合金中存在有金属键）。 通常：一般情况下有以下规律：（1）熔点：合金低于单组分金属。（2）硬度、强度及机械加工性能：合金高于单组分金属。（3）导电性：合金低于单组分金属。 二、镁、铝原子结构与单质性质
镁、铝具有较活泼金属的通性，其主要性质见下表：
三、镁、铝的重要化合物有氧化物，氢氧化物和镁盐、铝盐等，其主要性质见下表： 1.
注有少量其它氧化物杂质而呈现不同颜色，称兰宝石、红宝石等。注意宝石和钻石在化学组成与性质上的区别。
2.
3. 几种重要盐
（1）光卤石（复盐）：KCl·MgCl2·6H2O，味苦、易溶于水、易潮解，是提炼镁的重要原料。 （2） 明矾（复盐）：KAl(SO4)2·12H2O，味酸涩，易溶于水的无色晶体，可用作净水剂。 净水原理为：明矾溶于水，完全电离产生的铝离子，与水反应生成胶状氢氧化铝。
Al3++3H23+3H+
胶状氢氧化铝有较强吸附性，能吸附水中泥砂等杂质形成沉淀而使澄清。 [例题解析]
例1. 下列物质中既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应的是 （ ） （1）NaHCO3 （2）(NH4)2S （3）Al （4）Al2O3 （5）Al(OH)3
A. 仅（4）（5） B. 仅（3）（4）（5） C. 仅（1）（3）（4）（5） D. 全部
例2. 有MgCl2和Al2(SO4)3组成的混合溶液，向其中不断滴加 KOH溶液，得到沉淀（纵座标）与加入KOH溶液体积（横座标）
关系如下图所示，求原混合溶液中c(Cl)与c(SO2)之比。 4
例3. 向10 mL 0.5 mol/L Al2(SO4)3溶液中加入10 mLNaOH溶液，充分反应后得到沉淀0.39 g沉淀，试通过计算确定NaOH溶液物质的量浓度。
例4. 金属钾和金属铝共0.05 mol，放入水中加热后变成无色透明溶液，同时生成氢气0.784 L（标准状况），求钾和铝的物质的量之比。
练 习
一、选择题（每小题只有1～2个选项符合题意。）
1. 用于飞机制造业的重要材料 ( ) A. Mg-Al合金 B. Cu-Sn合金 C. Al-Si合金 D. 不锈钢
2. 下列物质能跟镁反应并生成氢气的是 ( ) A. 甲酸溶液 B. 氢氧化钠溶液 C. 氯化铵溶液 D. 碳酸钠溶液
3. 0.1 mol 镁粉分别再足量O2、CO2、N2中燃烧，生成固体的质量依次为W1、W2、W3，下列关系正确的是 （ ） A. W2＞W1＞W3 B. W2＝W1＞W3 C. W1＝W2＝W3 D. W3＞W2＞ W1
4. 等物质的量的镁和铝混合，取等质量该混合物四份，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/L HCl B. 4 mol/L HNO3 C. 8 mol/L NaOH D. 18 mol/L H2SO4
5. 下列各组离子，在碱性溶液中共存，且再加入盐酸过程中会产生气体和沉淀的是 ( )
++22
SO4 B. Na、NO3、SiO3、K A. Na+、NO3、AlO2、
－－2+2
C. K+、Cl、AlO 2、CO3 D. Na、Cl、HCO3、Ca
6. 下列各组溶液，只要用试管和胶头滴管，不用任何试剂就可以鉴别的是 （ ）
A. KOH和Al2(SO4)3 B. 稀H2SO4和NaHCO3 C. CaCl2和Na2CO3 D. Ba(OH)2和NaHCO3 7. 将0.1 mol下列物质置于1 L水中充分搅拌后，溶液中阴离子数最多的是 ( )
A. KCl B. Mg(OH)2 C. Na2CO3 D. MgSO4
8. 下列物质中，可用于治疗胃酸过多的是
A. 碳酸钠 B. 氢氧化铝 C. 氧化钠 D. 碳酸钡
9. 甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol / L的盐酸和氢氧化钠溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后测得生成的气体体积比为甲∶乙＝1∶2，则加入铝粉的质量为
A. 5.4 g B. 3.6 g C. 2.7 g D. 1.6 g
10. 第二主族元素R的单质及其相应氧化物的混合物12 g，加足量水经完全反应后蒸干，得固体16 g，试推测该元素可能为
A. Mg B. Ca C. Sr D. Ba
11. 向下列溶液滴加稀硫酸，生成白色沉淀，继续滴加稀硫酸，沉淀又溶解的是 ( )
A. Na2SiO3 B. BaCl2 C. FeCl3 D. NaAlO2
12. 由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混合物10 g，与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2 L，则混合物中一定含有的金属是 ( )
A. 锌 B. 铁 C. 铝 D. 镁 13. 下列各组稀溶液，不用其它试剂或试纸，仅利用溶液间的相互反应，就可以将它们区别 ．．开的是 ( )
A. 硝酸钾 硫酸钠 氯化钙 氯化钡 B. 硫酸 硫酸铝 氯化钠 氢氧化钠 C. 盐酸 硫酸钠 碳酸钠 氢氧化钠 D. 硫酸氢钠 硫酸镁 碳酸钠 氢氧化钠 14. 一种可能含有MgSO4、Al2(SO4)3、H2SO4中的一种
或几种物质组成的溶液。取此溶液10 mL，向其中滴加1 mol / L 的NaOH溶液至过量，充分振荡后有沉淀生成，生成沉淀的 质量与加入NaOH溶液的体积关系如右图所示。
则下列推断中，正确的是 ( )
A. 原溶液中阳离子只含有Mg2+、Al3+，其浓度均为1 mol / L
B. 原溶液除Mg2+、Al3+ 外，含有浓度为0.5 mol / L的硫酸
C. 原溶液中所含Mg2+、Al3+、H+ 的浓度分别为2 mol / L、3 mol / L、1 mol / L D. 原溶液中所含Mg2+、Al3+、H+ 的浓度均为1 mol / L
二、填空题
15. 哥伦亚号航天飞机曾用金属铝粉和高氯酸铵混合物作为固体燃料。加热铝粉使其氧化并放出大量热量，促使混合物中另一种燃料分解。m mol高氯酸铵分解时除产生2m mol水蒸气和m mol氧气外，其它组成元素均以单质形式放出，因而产生巨大的推动力。试写出其中涉及的化学方程式：
（1） ；
（2） 。
根据此反应原理，1 mol高氯酸铵分解所产生的气体有 mol。 16. 在一定条件下可实现下图所示物质 之间的变化：
请填写以下空白：
(1) 孔雀石的主要成分是CuCO3·Cu(OH)2，
受热易分解。上图中的F是_____________。 (2) 写出明矾溶液与过量NaOH溶液反应的 离子方程式：
。
(3) 图中所得G和D都为固体，混合后在高温下可发生反应，写出该反应的化学方程式： 。 (4) 每生成1 mol D，同时生成_____________ mol E。
17. 超细氮化铝粉末被广泛应用于大规模集成电路生产等领域。其制取原理为：Al2O3＋N2＋3C
2AlN＋3CO由于反应不完全，氮化铝产品中往往含有炭和氧化铝杂质。为测定该产品
中有关成分的含量，进行了以下两个实验：
（1）称取10.00 g样品，将其加入过量的NaOH浓溶液中共热并蒸干，AlN跟NaOH溶液反应生成NaAlO2，并放出氨气3.36 L（标准状况）。
①上述反应的化学方程式为 ； ②该样品中的A1N的质量分数为 。
（2）另取10.00 g样品置于反应器中，通入2.016 L（标准状况）O2，在高温下充分反应后测
－1
得气体的密度为1.34 g·L（已折算成标况，AIN不跟O2反应）。该样品中含杂质炭 g。