金屬的物理性質(zhì)

第二章鎂鋁第一節(jié)金屬的物理性質(zhì)目標(biāo):了解金屬的分類.理解金屬晶體的結(jié)構(gòu)特點,金屬鍵的概念?并能解釋金屬單質(zhì)的一些特性.3，比較四類晶體在結(jié)構(gòu)，物性上的異同.重點:金屬的物理性質(zhì).難點:金屬鍵,金屬晶體.引入:金屬之重要性.新授:（一.）概述元素：占4/5在已發(fā)現(xiàn)的一百多種元素里，大約有五分之四是金屬元素。這一章主要學(xué)習(xí)兩種重要的輕金屬鎂和鋁。分類：金屬有不同的分類方法。在冶金工業(yè)上，人們常把金屬分為黑色金屬（包括鐵、鉻、錳）和有色金屬（鐵、鉻、錳以外的金屬）兩大類。人們也常按照密度大小來把金屬分類，把密度小于4.5g/cm3的叫做輕金屬（如鉀、鈉、鈣、鎂、鋁等）；把密度大于 的叫做重金屬（如銅、鎳、錫、鉛等）。此外，還可把金屬分為常見金屬（如鐵、鋁等）和稀有金屬（如鋯、鉿、鈮、鉬等）。個人收集整理勿做商業(yè)用途板書：黑色金屬僅：鐵.鈷.鎳有色金屬介紹：鐵的外觀顏色,（與命名有關(guān)）鐵與人類歷史的發(fā)展.輕金屬以密度4.5為界重金屬介紹：重金屬及其鹽的毒性,如：銅綠;汽油中的鉛;但注意BaS^BaCq的差別.常見金屬稀有金屬介紹：稀有金屬元素及其應(yīng)用前景;我國占有世界上的絕大部分資源.三.通性:金屬有許多共同性質(zhì)，像有金屬光澤、不透明、容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性等。（二.）金屬鍵.金屬晶體.一.概念:怎樣解釋金屬的這些共同性質(zhì)呢？金屬（除汞外）在常溫下一般都是晶體。用X射線進行研究發(fā)現(xiàn)，在晶體中，金屬原子好像硬球，一層一層地緊密堆積著。個人收集整理勿做數(shù)學(xué)方法可計算出,一定大小的原子,什么方式堆積是最緊密的堆積。觀察與計算一致.問題:金屬原子之間為什么能.且都是緊密的結(jié)合在一起呢?假設(shè):因為金屬原子的最外層電子易失去,原子失去電子后就成為金屬陽離子和很多的電子,稱這些電子為自由電子,那么,在金屬晶體中,其立體模型想像為: 個人收集如圖：金屬離子浸在霧一樣的自由電子之中分析金屬陽離子的受力情況,引出如下概念：金屬鍵 金屬晶體中,金屬陽離子與自由電子之間的強烈相互作用.金屬晶體 由金屬鍵形成的晶體.二.解釋金屬的通性..導(dǎo)電.關(guān)鍵詞:電場中,自由電子定向運動..傳熱. 關(guān)鍵詞:自由電子與金屬離子碰撞而交換能量.3、可延展 關(guān)鍵詞：形變末破壞金屬鍵。補充：堿金屬單質(zhì)的熔點、沸點、硬度的變化規(guī)律。鈉、鎂、鋁的熔點、沸點、硬度的變化規(guī)律。小結(jié)：影響金屬物性的主要因素是：金屬離子的電荷數(shù)、半徑。*熔點最高的金屬是鎢、最低的是汞；硬度最大的是鉻。第二節(jié)鎂和鋁的性質(zhì)目標(biāo):了解合金的概念.用途和熔點特征,介紹鎂鋁合金.2掌握鎂.鋁的性質(zhì)及性質(zhì)差異.3.掌握鋁熱劑,鋁熱反應(yīng)及應(yīng)用.重點:鎂.鋁的性質(zhì)難點:鋁的兩性新授：鎂和鋁都是第三周期的金屬元素，它們原子的價電子數(shù)都比較少，因而性質(zhì)有類似的地方。但是由于結(jié)構(gòu)不同，所以它們的性質(zhì)又有許多差異。為了便于比較，我們把鎂和鋁的性質(zhì)并列介紹。個人收集整理勿做商業(yè)用途（一.）物性.1.小（密度,硬度）. 低（熔點,沸點）2.優(yōu)良. 導(dǎo)電, 延展.3合金. 由金屬與金屬或非金屬熔合而成的具有金屬性質(zhì)的混合物.介紹:熔點低于任一組成的金屬. 如:保險絲.（二）化性:鎂或鋁原子的最外層分別有2個或3個電子，它們都容易失去最外層電子成為陽離子。Mg-2e—*■MgZ+Al-3e—*■Al3+鎂和鋁是比較活潑的金屬，能跟非金屬、酸等起反應(yīng)。一,與非金屬反應(yīng)..與氧氣1.常溫:在常溫下，鎂和鋁在空氣里都能跟氧氣起反應(yīng)，生成一層致密而堅固的氧化物薄膜，從而使金屬失去光澤。但是，這層氧化物薄膜能夠阻止金屬的繼續(xù)氧化，所以鎂和鋁都有抗腐蝕的性能。(與鈍化同理但說法不同)個人收集整理勿做商業(yè)用途2．加熱:鎂在空氣里點燃可以燃燒，放出大量的熱并發(fā)出耀眼的白光。我們利用鎂的這種性質(zhì)來制造照明彈等。2Mg+Oz^=2MgO+熱量鋁跟氧氣起反應(yīng)沒有鎂那樣容易，可是把鋁粉或鋁箔放在氧氣里加熱，鋁也能燃燒，放出大量的熱，同時發(fā)出耀眼的白光。但是，在空氣里，只是在高溫下，鋁才能發(fā)生這樣劇烈的變化。個人收集整理勿做商業(yè)用途上述差異可據(jù)氧化還原反應(yīng)原理分析.與硫,氮氣.2Al+3S===Al2S33Mg+N2====Mg3N2介紹:產(chǎn)物在水中都不存在(制法),反應(yīng)時相當(dāng)于復(fù)分解Al2S3+6H2O===2Al(OH)3+3H2SMg3N2+6H2O===3Mg(OH)2+2NH3(3)與鹵素但：2A1+3I2===2AlI3需要催化劑,據(jù)氧化還原反應(yīng)原理可分析出該結(jié)論二.與酸反應(yīng)通性;介紹:與硝酸反應(yīng)時還原產(chǎn)物的復(fù)雜性.與強堿反應(yīng)

2Al+5H2O===2Al(OH)3+3H2Al(OH)3+NaOH===NaAlO2+2H2O2Al+2NaOH+6HO===NaAlO+4HO222復(fù)習(xí)硅與堿的反應(yīng).四,與某些氧化物.2Mg+CO2===2MgO+C演示:實驗2－1〕如右圖所示，點燃鎂條，放入盛有二氧化碳的集氣瓶里，鎂條劇烈燃燒生成氧化鎂，析出的碳附著在集氣瓶內(nèi)壁上。個人收集整理勿做商業(yè)用途〔實驗2－2〕用兩張圓形濾紙分別折疊成漏斗狀，套在一起使四周都有四層。把內(nèi)層的紙漏斗取出，在底部剪一個孔，用水潤濕，再跟另一紙漏斗套在一起，架在鐵圈上（如右圖），下面放置盛沙的蒸發(fā)皿。把5g炒干的氧化鐵粉末和2g鋁粉混合均勻，放在紙漏斗中，上面加少量氯酸鉀并在混合物中間插一根鎂條，用小木條點燃鎂條，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。從實驗我們看到，鎂條劇烈燃燒，放出一定的熱量，使氧化鐵粉末和鋁粉在較高的溫度下發(fā)生了劇烈的反應(yīng)，放出大量的熱，發(fā)出耀眼的光芒。我們還可以看到紙漏斗下部被燒穿，有熔融物落入沙中。冷卻后除去外層熔渣，仔細(xì)觀察，可以發(fā)現(xiàn)落下的是鐵珠。這個反應(yīng)叫鋁熱反應(yīng)。在反應(yīng)中放出大量的熱，可達很高的溫度，生成了氧化鋁和液態(tài)鐵。個Al+Fe2O3===Al2O3+Fe通常把鋁粉和氧化鐵的混合物叫鋁熱劑。鋁熱反應(yīng)原理可以應(yīng)用在生產(chǎn)上，例如焊接鋼軌等。往鋁熱劑里加入一定量的鐵合金和鐵釘屑，把這種混合物放到特制的坩堝里，點燃后，立即發(fā)生劇烈的復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了高溫的鋼水和熔渣。隨即把高溫鋼水澆入扣在兩根鋼軌縫上的沙型中，這樣可以把兩根鋼軌焊接起來（如右圖）。這種焊接不用電源，而且焊接的速度快，設(shè)備簡易，適合在野外作業(yè)。用這種焊接方法可以把比較短的鋼軌（ ?）焊接成較長的鋼軌（約 ）,這在建設(shè)鐵道的無縫線路上有著重要的意義。此外,工業(yè)上，也用鋁熱劑的焊接法焊接大截面的鋼材部件。個人收集整理勿做商業(yè)用途鋁熱劑還有第三節(jié).鎂和鋁的重要化合物目標(biāo):掌握氧化鎂.氯化鎂的物性,化性.來源及主要用途掌握氧化鋁,氫氧化鋁,鋁鹽的性質(zhì),制備,主要用途及轉(zhuǎn)化關(guān)系.理解復(fù)鹽的組成,明礬的物性的凈水原理.重點:氧化鋁,氫氧化鋁,鋁鹽的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化關(guān)系.難點:氧化鋁,氫氧化鋁,鋁鹽的轉(zhuǎn)化關(guān)系.（一.）鎂的重要化合物一.MgO1.物性：鎂在空氣里燃燒可以生成氧化鎂。工業(yè)上通常由煅燒菱鎂礦（主要成分是MgCO3）來制取氧化鎂：MgC03=^Mg0+C02t氧化鎂是密度很小的白色粉末，它的熔點高達2800°C，是優(yōu)良的耐火材料，常用來制造耐火磚、耐火管和坩堝等。個人收集整理勿做商業(yè)用途板書：白色粉末,熔點高, 制耐火材料.2.化性：氧化鎂是一種堿性氧化物，可以跟水緩慢地反應(yīng)生成氫氧化鎂復(fù)習(xí)：MgO+H2O===Mg(OH)23.工業(yè)來源菱鎂礦MgCO3===MgO+CO2不溶性碳酸鹽受熱與此相似,舉例：CaCO3===CuCO3===二,MgCl21,工業(yè)來源：從光鹵石(KCl?MgCl2?6H2O)溶液里把KCl提出以后，把溶液濃縮，就得到六水合氯化鎂(MgCl2?6H2O)晶體。氯化鎂也存在于海水里，它是制取食鹽的副產(chǎn)品。個人收集整理在制鹽剩下的苦鹵里加入熟石灰，或直接把海水引入水渠中加入熟石灰，氫氧化鎂就沉淀析出。MgClz+Ca(OH)z^=CaClz+Mg(OH)z|然后用鹽酸溶解氫氧化鎂，再將溶液濃縮，就得到氯化鎂晶體。氯化鎂是一種無色、苦味、易溶的晶體，極易吸收空氣中的水分而潮解，粗制食鹽在潮濕的空氣中容易吸濕變潮，就是由于里面含有少量氯化鎂雜質(zhì)的緣故。氯化鎂是制取鎂的重要原料，工業(yè)上采用通電分解熔融的氯化鎂的方法制取鎂。個人收集整理勿做商業(yè)用途板書：光鹵石(復(fù)鹽)KCl.MgCl2.6H2O MgCl2.6H2O MgCl2 Mg或由制食鹽的鹵水中提取,(步驟? )2.主要用途：制金屬鎂.三.Mg(OH)2演示并寫出離子反應(yīng)方程式.Mg2++OH--===Mg(OH)2Mg2++2NH3.H2O===Mg(OH)2+NH4+第二課時(二.)鋁的重要化合物一"1．存在：氧化鋁(Al2O3^H2O)＞三水合氧化鋁(Al2O3^3H2O)以及少量氧化鐵和石英等雜質(zhì)組成的。鋁土礦可用來提取純氧化鋁。氧化鋁是一種白色難熔的物質(zhì)，工業(yè)上，主要是以氧化鋁為原料，采用通電分解的方法制得鋁的。氧化鋁也是一種比較好的耐火材料，它可以用來制造耐火坩堝、耐火管和耐高溫的實驗儀器等。個人收集整理勿做商業(yè)用途剛玉是天然產(chǎn)的無色氧化鋁晶體。剛玉的硬度很大，僅次于金剛石。因此，它常被用來制成砂輪、研磨紙或研磨石等，用以加工光學(xué)儀器和某些金屬制品。通常所說的藍(lán)寶石和紅寶石是混有少量不同氧化物雜質(zhì)的剛玉。它們可以用做精密儀器和手表的軸承。個人收集整板書：鋁土礦(釩土)剛玉其形式有：紅.藍(lán)寶石,屬原子晶體與二氧化硅的兩種存在形式相似.物性輕,高熔點,可制耐火材料.3．化性：氧化鋁是典型的兩性氧化物，新制備的氧化鋁既能跟酸起反應(yīng)生成鋁鹽，又能跟堿起反應(yīng)生成偏鋁酸鹽。氧化鋁不溶于水，因此，不能用它來制備氫氧化鋁。兩性(復(fù)習(xí))Al2O3+6H+===2Al3++3H2OAl2O3+2OH--===2AlO2--+H2O二,Al(OH)31.物性:凝聚水中懸浮物(凈水),吸附色素.以95年洪水為例,說明其作用.2．化性:氫氧化鋁是不溶于水的白色膠狀物質(zhì)。氫氧化鋁能凝聚水中懸浮物，又有吸附色素的性能。在實驗室里我們可以用鋁鹽溶液跟氨水的反應(yīng)來制備氫氧化鋁。個人收集整理勿做商業(yè)用途〔實驗一3把 硫酸鋁溶液注入試管里，向硫酸鋁溶液里滴加氨水，生成蓬松的白色膠狀氫氧化鋁沉淀，繼續(xù)滴加氨水，直到不再產(chǎn)生沉淀為止。過濾，用蒸餾水沖洗沉淀，得到較純凈的氫氧化鋁(大部分留下做下面的實驗)。取少量氫氧化鋁沉淀放在蒸發(fā)皿里，加熱。觀察氫氧化鋁的分解。個人收集整理勿做商業(yè)用途上述實驗的反應(yīng)用化學(xué)方程式可表示如下：A1z(S0J3+6NH3?Hz0^=2A1(0H)3J+3(NHj2S0<i2Al(OH)3=^=A1ZO3+3HzO〔實驗2一4〕把上面實驗制得的氫氧化鋁沉淀分裝在兩個試管里，往一個試管里滴加鹽酸；往另一個試管滴加 氫氧化鈉溶液。觀察兩個試管里發(fā)生的現(xiàn)象。通過上述實驗我們看到，氫氧化鋁在酸或強堿的溶液里都能溶解?？梢娝饶芨崞鸱磻?yīng)，又能跟強堿起反應(yīng)。這兩個反應(yīng)可以分別表示如下：個人收集整理勿做商業(yè)用途Al(OH)3+3H+^=A1S++3HZOAl(OH)S+0H_^=A10z+2HZO實驗證明，氫氧化鋁是典型的兩性氫氧化物。(復(fù)習(xí)兩性.A1(OH)3+H+===A13++2H2OA1(OH)3+OH--===A13++2H2O個人收集整

2A1(OH)3====A12O3+3H2O )明礬:硫酸鋁鉀是由兩種不同的金屬離子和一種酸根離子組成的鹽，像這樣的鹽，叫做復(fù)鹽。它電離時可解離出兩種金屬的陽離子。做復(fù)鹽。它電離時可解離出兩種金屬的陽離子。KAI(SOJz^=K++Al3++2史亍十二水合硫酸鋁鉀(KAI(SO4)2?12H2O)的俗名是明磯，明磯通常也用K2SO4^Al2(SO。)3?24H2O表示。明磯是無色晶體，明磯溶于水時能與水反應(yīng)，有膠狀的氫氧化鋁生成，生成的氫氧化鋁可以吸附水里懸浮的雜質(zhì)，并形成沉淀，使水澄清。所以，明磯是一種凈水劑。個人收集整理勿做商業(yè)用途用途:三.重要的轉(zhuǎn)化關(guān)系.Al3+ Al(OH)3Al3++3OH--===Al(OH)3Al3++3NH3.H2O===Al(OH)3+3NH4+強調(diào):完全沉淀鋁離子的最好方法.Al3+ AlO-2Al3++3OH--===Al(OH)3Al(OH)3+OH--==AlO2--+2H2O總反應(yīng)為:Al3++4OH--===AlO2--+2H2OAlO2 Al(OH)3AlO2--+H++H2O====Al(OH)32AlO2--+CO2+3H2O====2Al(OH)3+CO32--強調(diào):完全沉淀偏鋁酸根的最好方法.AlO Al3+2AlO2--+H++H2O====Al(OH)3Al(OH)3+3H+====Al3++2H2O總反應(yīng)為:AlO2--+4H+===Al3++2H2O演示:Al3++3AlO2--+6H2O===4Al(OH)3

介紹滅火器原理:在此僅介紹配平方法,告之:原理待續(xù).第三課時四.小結(jié):a13+a］（oH）3AO^觀察,分析.實驗一:向硫酸鋁溶液中逐滴加入氫氧化鈉,完成可能發(fā)生的反應(yīng);分析比例關(guān)系,可知:（圖）2.實驗二:OH-向氫氧化鈉溶液中逐滴加入硫酸鋁，完成可能發(fā)生的反應(yīng)2.實驗二:OH-向氫氧化鈉溶液中逐滴加入硫酸鋁，完成可能發(fā)生的反應(yīng);分析比例關(guān)系,可知：（圖）3.實驗三:Al3+向偏鋁酸鈉溶液中逐滴加入稀鹽酸，完成可能發(fā)生的反應(yīng);AlO2--目標(biāo):1.掌握如下概念:硬水(暫時,永久).軟水;硬水軟化.水的凈化;硬度(暫時,永久)及其計算方法掌握離子交換法原理從離子反應(yīng)的角度理解藥劑軟化法的化學(xué)原理重點:軟化水的化學(xué)原理難點:石灰---純堿法軟化水的化學(xué)原理引入:水與生活,與工.農(nóng)業(yè)上的需求.新授:(一).硬水和軟水一.形成過程.水是日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少的物質(zhì)。水質(zhì)的好壞對生產(chǎn)和生活影響很大。天然水跟空氣、巖石和土壤等長期接觸，溶解了許多雜質(zhì)，如無機鹽類、某些可溶性有機物以及氣體等。水里溶解的無機鹽有鈣和鎂的酸式碳酸鹽、碳酸鹽、氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽，等等。也就是說，天然水里一般含有 + 等陽離子和 、 -、和等陰離子。各地的天然水含有這些離子的種類和數(shù)量有所不同。例如，溶有二氧化碳的水，遇到主要成分是碳酸鈣的巖石時，會使碳酸鈣逐漸變成可溶性的碳酸氫鈣：個人收集整理勿做商CaC03+CO2+HzOCa(HC03)z這種水中就含有和離子。板書：CaCO3+CO2+H2O===Ca(HCO3)2MgCO3+CO2+H2O===Mg(HCO3)2還有鈣.鎂離子的其它無機鹽強調(diào):硬水 含有較多的鈣,鎂離子軟水 含有較少的鈣,鎂離子鑒別：有的天然水里含 和 比較多，在這種水里加入肥皂水，就會發(fā)生沉淀?！矊嶒炓?用兩個試管分別取蒸餾水、天然水? ，各注入少量肥皂水，振蕩。觀察發(fā)生的現(xiàn)象。通過實驗，我們可以看到盛有蒸餾水的試管里泡沫很多，沒有沉淀產(chǎn)生。在盛有天然水的試管里泡沫較少，并出現(xiàn)絮狀沉淀。這是因為天然水里含有 或+肥皂跟或起反應(yīng)以后，生成了不溶于水的物質(zhì)。通常把溶有較多量的 和 的水，叫做硬水;只溶有少量或不含 和 的水，叫做軟水。硬度.計算方法.Ca2+CaO Mg2+ CaO10mg/L===10計算舉例:規(guī)定:硬水＞80軟水＜80暫時硬水（度）、永久硬水（度）如果水的硬度是由碳酸氫鈣或碳酸氫鎂所引起的，這種硬度叫做暫時硬度。具有暫時硬度的水經(jīng)過煮沸以后，水里所含的碳酸氫鈣就分解而生成不溶性的碳酸鈣：Ca（HCO3）z^^CaCO3J+COZt+Hz0水里所含的碳酸氫鎂先形成難溶于水的碳酸鎂沉淀。Mg（HCO3）z=^MgCO3!+COZt+Hz0碳酸鎂雖然難溶于水，但它仍有少量能溶解在水里（在18°C時，它的溶解度為 11相當(dāng)于11 ）。因此，當(dāng)繼續(xù)加熱煮沸時，碳酸鎂就跟水發(fā)生反應(yīng)，生成了更難溶的氫氧化鎂（在18C時，它的溶解度為 ，相當(dāng)于8 ）。這樣水里溶解的 和就轉(zhuǎn)變成為碳酸鈣和氫氧化鎂的沉淀，從水里析出，水的硬度就可以降低，從而使硬度高的水得到軟化。如果水的硬度是由鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物等所引起的，這種硬度叫做永久硬度。永久硬度不能用加熱的方法軟化。天然水大多同時具有暫時硬度和永久硬度，因此，一般所說的水的硬度是泛指上述兩種硬度的總和。水的硬度高對生活和生產(chǎn)都有危害。洗滌用水如果硬度太高，不僅浪費肥皂，而且衣物也不易洗干凈。長期飲用硬度很高或硬度過低的水，都不利于人體的健康。鍋爐用水硬度太高，特別是暫時硬度太高，十分有害。因為經(jīng)過長期燒煮后，水里的鈣鹽和鎂鹽會在鍋爐內(nèi)結(jié)成鍋垢，使鍋爐內(nèi)的金屬管道的導(dǎo)熱能力大大降低，這不但浪費燃料，而且會使管道局部過熱，當(dāng)超過金屬允許的溫度時，鍋爐管道將變形或損毀，嚴(yán)重時會引起鍋爐爆炸事故。很多工業(yè)部門，如紡織、印染、造紙、化工等，都要求用軟水。因此，對天然水進行處理，以降低或消除它的硬度是很重要的。個人收集整板書：暫時硬度可以通過加熱降低:Ca(HCO3)2====CaCO3+CO2+H2OMg(HCO3)2====MgCO3+CO2+H2O以課本中MgCO3的溶解度數(shù)據(jù)計算硬度，約7.3。故下列反應(yīng)符合復(fù)分解反應(yīng)的條件:MgCO3+H2O====Mg(OH)2+CO2因此鍋垢的主要成份是:CaCO3Mg(OH)2和少量MgCO3(二)硬水軟化的方法一.離子交換法離子交換法是用離子交換劑軟化水的一種方法。在工業(yè)上常用磺化煤()做離子交換劑?；腔菏呛谏w粒狀物質(zhì)，它不溶于酸和堿。這種物質(zhì)的陽離子會跟溶液里其他物質(zhì)的陽離子發(fā)生離子交換作用。所示，在離子交換柱里裝有磺化煤。把硬水從離子交換柱的上口注入，使硬水慢慢地流經(jīng)磺化煤。當(dāng)硬水通過磺化煤時，硬水里的