36、鎂和鋁
1．複習重點
1．鎂和鋁單質的化學性質；
2。鎂和鋁的重要化合物的化學性質。
3．重點是al2o3、al(oh)3的兩性。
2．難點聚焦
一、金屬的通性
1．金屬的晶體結構：
金屬具有一些共同性質，是由它們的原子結構和晶體結構的相似性決定的。金屬的價電子較少，容易失去價電子變成金屬離子，這些發布的價電子，不在屬於那個或那幾個指定的金屬離子，而是整體金屬的「集體財富」。它們在整個晶體內自由移動，人稱「自由電子」。
有人描述金屬晶體內的實際情況是「金屬離子沉浸在自由電子的海洋中」。換言之，是金屬離子和自由電子之間存在著較強的電性作用，使許多金屬離子和自由電子相互結合在一起形成晶體。
但是金屬晶體中的「金屬離子和自由電子之間存在著較強的電性作用」有相對強弱之分。一般來說，價電子數越多，原子半徑越小，「作用」愈強，其熔沸點相對較高，密度、硬度也相對較大。
例如：同一主族金屬元素的原子，價電子數目相同，從上到下隨原子序數的遞增，電子層數增多，原子半徑增大，金屬晶體中金屬陽離子與自由電子的作用逐漸減弱，因此，它們的熔點逐漸降低，硬度逐漸減小。如：
鹼金屬熔點鈉比鉀高，硬度鈉比鉀大。
同一週期金屬元素的原子的電子層數相同，從左到右隨原子序數的遞增，價電子數增多，原子半徑減小，金屬晶體中金屬陽離子與自由電子的作用逐漸增強。因此它們的熔點逐漸公升高，硬度逐漸增大。如：
按鈉、鎂、鋁的順序熔點依次公升高，硬度逐漸增大。
2.金屬的物理特性及解釋
（1）金屬都是電的良導體，通常情況下，自由電子在金屬晶體內部的自由電子在金屬內部作無規則的熱運動，當金屬的兩端存在電勢差的時候，在電場力的作用下，這些自由電子便作定向的移動，酷似人的定向移動就形成「**」一樣，電子的定向移動也便成了電流。
（2）在金屬晶體內，自由電子運動時與金屬離子相碰撞，引起兩者的能量交換，致使整塊金屬達到了同樣的溫度，這是金屬導熱的原因。
大多數金屬有良好的導電性和導熱性，是由於這兩種性質都與自由電子有關，所以善於導電的金屬也善於導熱。常見的幾種金屬的導電、導熱能力由大到小的順序為：
ag、cu、au、al、zn、pt、sn、fe、pb、hg。
（3）金屬受外力作用晶體中各層之間發生相對滑動，但金屬離子與自由電子間的較強的相互作用仍然存在，也就金屬雖發生變形而不致破碎。
金屬的延性，是指金屬可以抽成絲。例如：最細的白金絲直徑不過1/5000mm；金屬又有展性，指的是可以壓成薄片，最薄的金箔，只有1/10000mm厚。
延展性最好的金屬是金。但也有少數金屬，如銻、鉍、錳等，性質較脆，沒有延展性。
3.金屬晶體與其它常見晶體的比較
4.為什麼整塊金屬會具有金屬光澤而金屬粉末常呈暗灰色或黑色？
由於金屬原子以最緊密狀態堆積排列，內部存在自由電子，所以當光線投射到它的表面時，自由電子可以吸收所有頻率的光，然後很快放出各種頻率的光，這就使絕大多數金屬呈現鋼灰色以至銀白色光澤。而金顯黃色，銅顯赤紅色，鉍為淡紅色，銫為淡黃色，鉛為灰藍色，是由於它們較易吸收某些頻率的光。
在粉末狀態時，金屬的晶面取向雜亂，晶格排列的不規則，吸收可見光後輻射不出去，所以為黑色。
二、鎂和鋁的性質
1．我們要善於從鎂和鋁的原子結構、晶體結構的相同和相似的一面認識它們性質的相似性；從結構上不同的一面提示和把握它的性質上相異性以及遞變。
鎂和鋁都是較活潑的金屬。在一定條件下，它們都可以和水反應，置換出水中的氫。鎂跟冷水便緩慢地反應，加熱時反應更為顯著。
鋁和沸水也能微弱的反應，但現象不明顯。這一方面是因為鎂的金屬活動性較鋁相對較強，另乙個不可忽視的原因是它們的氫氧化物雖然都難溶於水，但mg(oh)2較al(oh)3的溶解性相對較大，所以與水反應時生成的mg(oh)2在鎂條表面的覆蓋要小，尤其是在加熱的條件下（加熱時水中的氫離子濃度也相對較大）。但在像在naoh溶液的強鹼性條件下，情況就不一樣了。
在強鹼溶液中，mg(oh)2的溶解度大為減小，水中的氫離子濃度也減小了，事實證明，鎂和強鹼溶液不反應，而鋁則不然，由於al(oh)3是典型的兩性氫氧化物，它可溶於強鹼溶液。即：al(oh)3+oh-=alo2-+2h2o
由上分析可知：鋁是一種較活潑的金屬，它並不能直接與鹼反應，而是先與水反應，2al+6h2o=2al(oh)3+3h2↑……①
生成的al(oh)3是典型的兩性氫氧化物，它溶於強鹼 al(oh)3+naoh=naalo2+2h2o……②
將兩反應按①+②×2合併，即得總反應方程式：2al+2naoh+2h2o=2naalo2+3h2↑
所以在上述反應中鋁是還原劑，而氧化劑是h2o，不是naoh。
2.鋁熱劑、鋁熱反應
某些金屬氧化物粉末，與鋁粉混合後在較高溫度下劇烈反應生成al2o3和其它金屬並放出大量的熱的反應，叫鋁熱反應。
能作鋁熱劑的不只是fe2o3,還可以是v2o5、cr2o3、mno2等與al粉形成鋁熱劑，鋁熱反應較多的應用於生產上，如：焊接鋼軌，熔煉難熔金屬v、cr等。
3.鎂、鋁在自然界中均以化合態存在，鋁是地殼裡存在最多的金屬元素。工業上用電解熔融的mgcl2製取mg,用電解熔融的al2o3製取al。
三、鎂和鋁的重要化合物
1.鎂及其化合物轉化關係
2.鋁及其化合物轉化關係
3.mgo與al2o3的比較
4.mg(oh)2與al(oh)3的比較
1．在學習過程中一定要注意以下幾點：
（1）注重理論知識的指導作用，培養思維能力.如學習鎂、鋁性質時，可用元素週期表及週期律的理論為指導；在學習al(oh)3兩性時，可運用電離理論和化學平衡理論進行分析.這樣不僅可以鞏固所學的理論知識，還可以培養自己分析問題解決問題的能力.
（2）溫故知新，培養自己歸納總結的能力.如鋁的一些性質在初三和高一曾學習過.要在複習有關知識的基礎上學完本節後學會總結、歸納的方法，使所學的知識系統化、網路化.
（3）充分發揮主體作用，培養自學能力.如金屬的通性、合金等內容通過自學，不僅可以獲得知識，更重要的是學會讀書的方法，培養自學能力.
（4）掌握影象題的解題技巧，如al(oh)3兩性的計算.
2.兩性物質與物質的兩性
兩性物質指即能與酸反應，又能與鹼作用生成鹽和水的化合物，如al2o3、zno、zn（oh）2、al(oh)3、氨基酸、蛋白質等。
物質的兩性，如強鹼弱酸鹽（nahco3、khs、na2hpo4等）弱酸弱鹼鹽（ch3coonh4、nh4hs）等，既能與強酸反應，又能與強鹼作用，但只能說這種物質的性質有兩性，不能將它們稱為兩性物質，因為這些化合物不是由本身直接電離出的h+和oh-參加反應，並且生成物不全是鹽和水。
al既能與酸作用，又能與強鹼溶液反應，但不屬於兩性物質，也不能說它具有兩性，因為al與強鹼溶液反應的本質是：2al+6h2o=2al(oh)3+3h2↑，al(oh)3+naoh=naalo2+2h2o，兩式相加為：2al+2naoh+2h2o=2naalo2+3h2↑，由以上反應可知：
al不直接與naoh溶液反應，al仍然為金屬元素。
al(oh)3具有兩性，是兩性物質，可用電離平衡移動的原理來解釋：al(oh)3的電離方程式可表示如下：
alo2-+h++h2o≒al(oh)3≒al3++3oh-
其電離程度相當微弱，只有加入強酸（或強鹼）時，大量的h+（或oh-）才能破壞al(oh)3的電離平衡，使平衡向右（或左）移動，生成鋁鹽（或偏鋁酸鹽），所以al(oh)3即具有鹼性，又具有酸性。當加入弱酸或弱鹼時，因h+（或oh-）濃度太小，不能使上述平衡移動，因此al(oh)3只溶於強酸或強鹼，而不溶於弱酸或弱鹼（如碳酸、氨水）。
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