金属的物理性质

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1 / 16 第二章 镁 铝

第一节 金属的物理性质

目标:

１,了解金属的分类.

２,理解金属晶体的结构特点,金属键的概念.并能解释金属单质的一些特性.

３,比较四类晶体在结构,物性上的异同.

重点:

金属的物理性质.

难点:

金属键,金属晶体.

引入:金属之重要性.

新授:

(一.)概述

一. 元素: 占４/５

在已发现的一百多种元素里，大约有五分之四是金属元素。这一章主要学习 两种重要的轻金属镁和铝。

二.分类:

金属有不同的分类方法。在冶金工业上，人们常把金属分为黑色金属（包括铁、铬、锰）和 有色金属（铁、铬、锰以外的金属）两大类。人们也常按照密度大小来把金属 分类，把密度小于4.5g/cm3的叫做轻金属（如钾、钠、钙、镁、铝等）；把密度 大于4.5g/cm3的叫做重金属（如铜、镍、锡、铅等）。此外，还可把金属分为常 见金属（如铁、铝等）和稀有金属（如锆、铪、铌、钼等）。个人收集整理 勿做商业用途

板书：

黑色金属仅: 铁.钴.镍

有色金属介绍:铁的外观颜色,(与命名有关)

铁与人类历史的发展.

轻金属以密度４.５为界

重金属介绍:重金属及其盐的毒性,如:

铜绿;汽油中的铅; 但注意 个人收集整理 仅供参考学习

2 / 16 BaSO4.BaCO３的差别.

常见金属

稀有金属介绍: 稀有金属元素及其应用前景;

我国占有世界上的绝大部分资源.

三.通性:

金属有许多共同性质，像有金属光泽、不透明、容易导电、导热、有延展性等。

(二.)金属键.金属晶体.

一.概念:

怎样解释金属的这些共同性质呢？金属（除汞外）在常温下一般都是晶体。用X射线进行研究发现，在晶体中，金属原子好像硬球，一层一层地紧密堆积着。个人收集整理 勿做商业用途

数学方法可计算出,一定大小的原子,什么方式堆积是最紧密的堆积。

观察与计算一致.

问题:

金属原子之间为什么能.且都是紧密的结合在一起呢?

假设:

因为金属原子的最外层电子易失去,原子失去电子后就成为金属阳离子和很多的电子,称这些电子为自由电子,那么,在金属晶体中,其立体模型想像为: 个人收集整理 勿做商业用途

如图:

金属离子浸在雾一样的自由电子之中

.

分析金属阳离子的受力情况,引出如下概念：

金属键---------金属晶体中,金属阳离子与自由电子之间的强烈相互作用.

金属晶体--------由金属键形成的晶体. 个人收集整理 仅供参考学习

3 / 16 二.解释金属的通性.

１.导电. 关键词:电场中,自由电子定向运动.

２.传热. 关键词:自由电子与金属离子碰撞而交换能量.

3、可延展 关键词：形变末破坏金属键。

补充：碱金属单质的熔点、沸点、硬度的变化规律。

钠、镁、铝的熔点、沸点、硬度的变化规律。

小结：影响金属物性的主要因素是：

金属离子的电荷数、半径。

* 熔点最高的金属是钨、最低的是汞；硬度最大的是铬。

第二节 镁和铝的性质

目标:

1.了解合金的概念.用途和熔点特征,介绍镁铝合金.

2掌握镁.铝的性质及性质差异.

3.掌握铝热剂,铝热反应及应用.

重点:

镁.铝的性质

难点:

铝的两性

新授：

镁和铝都是第三周期的金属元素，它们原子的价电子数都比较少，因而性 质有类似的地方。但是由于结构不同，所以它们的性质又有许多差异。为了便 于比较，我们把镁和铝的性质并列介绍。个人收集整理 勿做商业用途

(一.)物性.

１.小(密度,硬度) . 低(熔点,沸点)

２.优良. 导电, 延展.

３合金. -------由金属与金属或非金属熔合而成的具有金属性质的混合物.

介绍:熔点低于任一组成的金属. 如: 保险丝.

(二)化性:

镁或铝原子的最外层分别有2个或3个电子，它们都容易失去最外层电子成为阳离子。 个人收集整理 仅供参考学习

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镁和铝是比较活泼的金属，能跟非金属、酸等起反应。

一,与非金属反应.

(１).与氧气

１. 常温:

在常温下，镁和铝在空气里都能跟氧气起反应，生成一层致密而坚固的 氧化物薄膜，从而使金属失去光泽。但是，这层氧化物薄膜能够阻止金属的 继续氧化，所以镁和铝都有抗腐蚀的性能。(与钝化同理但说法不同)个人收集整理 勿做商业用途

2．加热:

镁在空气里点燃可以燃烧，放出大量的热并发出耀眼的白光。我们利用 镁的这种性质来制造照明弹等。

铝跟氧气起反应没有镁那样容易，可是把铝粉或铝箔放在氧气里加热， 铝也能燃烧，放出大量的热，同时发出耀眼的白光。但是，在空气里，只是 在高温下，铝才能发生这样剧烈的变化。 个人收集整理 勿做商业用途

上述差异可据氧化还原反应原理分析.

(２)与硫,氮气.

2Al + 3S===Al2S3

3Mg + N2====Mg3N2

介绍: 产物在水中都不存在(制法), 反应时相当于复分解

Al2S3 + 6 H2O===2Al(OH)3+ 3H2S

Mg3N2 +6 H2O===3Mg(OH)2 + 2NH3

(３)与卤素

但:2Ａl + 3I2===2AlI3

需要催化剂, 据氧化还原反应原理可分析出该结论

二.与酸反应

通性;

介绍:与硝酸反应时还原产物的复杂性.

与强碱反应 个人收集整理 仅供参考学习

5 / 16 2Al +5H2O===2Al(OH)3 + 3H2

Al(OH)3 + NaOH===NaAlO2+ 2H2O

2Al +2NaOH + 6H2O===NaAlO2 + 4H2O

复习硅与碱的反应.

四,与某些氧化物.

２Ｍg + CO2===2MgO + C

演示:

〔实验2－1〕 如右图所示，点燃镁条，放入盛有二氧化碳的集气瓶里，镁条剧烈燃烧，生成氧化镁，析出的碳附着在集气瓶内壁上。个人收集整理 勿做商业用途

〔实验2－2〕 用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起使四周都有四层。把 内层的纸漏斗取出，在底部剪一个孔，用水润湿，再跟另一纸漏斗套在一起，架在铁圈上（如右图），下面放置盛沙的蒸发皿。把5g炒干的氧化铁粉末和2g铝粉混合均匀，放在纸漏斗中，上面加少量氯酸钾并在混合物中间插一根镁条，用小木条点燃镁条，观察发生的现象。个人收集整理 勿做商业用途

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6 / 16 从实验我们看到，镁条剧烈燃烧，放出一定的热量，使氧化铁粉末和铝粉 在较高的温度下发生了剧烈的反应，放出大量的热，发出耀眼的光芒。我们还 可以看到纸漏斗下部被烧穿，有熔融物落入沙中。冷却后除去外层熔渣，仔细观察，可以发现落下的是铁珠。这个反应叫铝热反应。在反应中放出大量的热， 可达很高的温度，生成了氧化铝和液态铁。 个人收集整理 勿做商业用途

Al + Fe2O3===Al2O3 + Fe

通常把铝粉和氧化铁的混合物叫铝热剂。铝热反应原理可以应用在生产上，例如焊接钢轨等。往铝热剂里加入一定量的铁合金和铁钉屑，把这种混合物放到特制的坩埚里，点燃后，立即发生剧烈的复杂的化学反应，产生了高温的钢水和熔渣。随即把高温钢水浇入扣在两根钢轨缝上的沙型中，这样可以把两根钢轨焊接起来（如右图）。这种焊接不用电源，而且焊接的速度快，设备简易，适合在野外作业。用这种焊接方法可 以把比较短的钢轨（12.5～25m）焊接成较长的钢轨（约1000m），这在建设铁 道的无缝线路上有着重要的意义。此外，

工业上，也用铝热剂的焊接法焊接大 截面的钢材部件。个人收集整理 勿做商业用途

铝热剂还有:Al + ( FeO, Fe2O3, Fe3O4, V2O5, WO3, MnO2)

第三节.镁和铝的重要化合物

目标:

1.掌握氧化镁.氯化镁的物性,化性.来源及主要用途

2.掌握氧化铝,氢氧化铝,铝盐的性质,制备,主要用途及转化关系.

3.理解复盐的组成,明矾的物性的净水原理.

重点:

氧化铝,氢氧化铝,铝盐的性质及转化关系.

难点:

氧化铝,氢氧化铝,铝盐的转化关系.

(一.)镁的重要化合物

一.ＭgO

１. 物性:

镁在空气里燃烧可以生成氧化镁。工业上通常由煅烧菱镁矿（主要成分 是MgCO3）来制取氧化镁： 个人收集整理 仅供参考学习

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氧化镁是密度很小的白色粉末，它的熔点高达2800℃，是优良的耐火材 料，常用来制造耐火砖、耐火管和坩埚等。个人收集整理 勿做商业用途

板书：

白色粉末,熔点高,------制耐火材料.

２. 化性:

氧化镁是一种碱性氧化物，可以跟水缓慢地反应生成氢氧化镁

复习: MgO + H2O===Mg(OH)2

3. 工业来源

菱镁矿MgCO3====MgO + CO2

不溶性碳酸盐受热与此相似,举例:

CaCO3===

CuCO3===

二, MgCl2

１, 工业来源:

从光卤石（KCl·MgCl2·6H2O）溶液里把KCl提出以后，把溶液浓缩，就得到六水合氯化镁（MgCl2·6H2O）晶体。氯化镁也存在于海水里，它是制取食盐的副产品。个人收集整理

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在制盐剩下的苦卤里加入熟石灰，或直接把海水引入水渠中加入熟石灰， 氢氧化镁就沉淀析出。

然后用盐酸溶解氢氧化镁，再将溶液浓缩，就得到氯化镁晶体。

氯化镁是一种无色、苦味、易溶的晶体，极易吸收空气中的水分而潮解， 粗制食盐在潮湿的空气中容易吸湿变潮，就是由于里面含有少量氯化镁杂质的缘故。氯化镁是制取镁的重要原料，工业上采用通电分解熔融的氯化镁的方法制取镁。个人收集整理 勿做商业用途

板书：

光卤石(复盐)

KCl.MgCl2.6H2O-------MgCl2.6H2O------MgCl2------Mg