2020年高考化学一轮总复习第三章第10讲镁、铝及其重要化合物学案（含解析）.docx

第10讲镁、铝及其重要化合物一、镁及其重要化合物的主要性质和应用1镁的性质(1)物理性质：具有银白色金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电性、导热性和延展性。(2)化学性质与非金属反应与CO2反应：2MgCO22MgOC与H2O反应：Mg2H2OMg(OH)2H2与H反应：Mg2H=Mg2H22从海水中提取镁的流程(1)流程(2)主要化学反应制石灰乳CaCO3CaOCO2、CaOH2O=Ca(OH)2；沉淀Mg2：Mg2Ca(OH)2=Mg(OH)2Ca2；制备MgCl2：Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O；电解MgCl2：MgCl2(熔融)MgCl2。3用途生产合金，冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。4镁的重要化合物二、铝的性质及应用1铝的物理性质注：铝是地壳中含量最高的金属元素。2铝的化学性质写出图中标号反应的化学方程式或离子方程式：2Al2OH2H2O=2AlO3H22AlFe2O3Al2O32Fe(铝热反应)3铝的制备及用途三、铝的重要化合物1氧化铝(1)物理性质：白色固体，难溶于水，有很高的熔点。(2)化学性质2氢氧化铝(1)物理性质白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。(2)化学性质(用化学方程式表示)Al(OH)3的电离方程式为受热分解：2Al(OH)3Al2O33H2O。(3)制备向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al33NH3H2O=Al(OH)33NH。向NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO。NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：3AlOAl36H2O=4Al(OH)3。3常见的铝盐(1)硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。(2)明矾的化学式为KAl(SO4)212H2O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH7(填“”“”或“”)。明矾可以净水，其净水的原理是Al33H2OAl(OH)3(胶体)3H，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。1.判断正误，正确的画“”，错误的画“”，并指明错因。(1)工业电解熔融MgCl2得到的镁需在CO2气体中冷却。()错因：镁在高温下与CO2发生反应。(2)将铝片放入到浓硝酸或浓硫酸中没有明显现象，说明铝与这两种溶液不能发生化学反应。()错因：铝在浓HNO3和浓H2SO4中发生钝化。(3)AlCl3与过量氨水反应生成NaAlO2。()错因：AlCl3与氨水反应只能生成Al(OH)3。(4)明矾水解时能生成具有吸附性的Al(OH)3胶粒，可用于净水和消毒。()错因：Al(OH)3胶粒具有吸附性，可用于净水，但不能消毒。(5)相同质量的镁条分别在足量的CO2和O2中完全燃烧，所得固体的质量相同。()错因：Mg与CO2反应除MgO外还有固体C生成，得到的固体质量大。(6)工业上制造镁粉时，可将镁蒸气在N2中冷却。()错因：热的镁蒸气可与N2发生反应。2教材改编题(据人教必修一P54 T6)相同体积、相同物质的量浓度的NaOH溶液和盐酸，分别与足量铝反应，生成的H2在相同条件下的体积之比为()A11 B21 C31 D32答案C考点镁及其重要化合物的性质和应用典例1(2018银川高三质检)从海水中提取镁的工艺流程如图所示：下列说法错误的是()A用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富B步骤电解MgCl2时阴极产生氯气C步骤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水D上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应解析海水中含有大量的镁，A项正确；电解MgCl2时，阳极产生Cl2，B项错误；加热脱水过程中Mg2能水解生成Mg(OH)2，为防止Mg2水解，应在HCl气体氛围中脱水，C项正确；、分别为化合反应、复分解反应、分解反应，D项正确。答案B名师精讲Mg及其化合物的转化关系图1(2018银川第一中学月考)镁粉是焰火、闪光粉、鞭炮中不可缺少的原料。工业上制造镁粉是将镁蒸气在某种气体中冷却，有下列气体：空气、CO2、Ar、H2、N2，其中可作为冷却气体的是()A和 B和C和 D和答案C解析点燃或高温条件下Mg与O2、CO2、N2均反应，故不能在这些气体中冷却，故选C。2(1)海水提镁的一段工艺流程如下图：浓海水的主要成分如下：离子NaMg2ClSO浓度/(gL1)63.728.8144.646.4该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为_，产品2的化学式为_,1 L浓海水最多可得到产品2的质量为_g。(2)采用电解熔融的氯化镁制取金属镁，发生反应的化学方程式为_。答案(1)Ca2SO=CaSO4Mg(OH)269.6(2)MgCl2(熔融)MgCl2解析(1)由题给海水的主要成分，脱硫就是除掉硫酸根离子，发生反应：Ca2SO=CaSO4；由框图信息知，产品2为Mg(OH)2；1 L浓海水中含有Mg228.8 g，物质的量为1.2 mol，则最多生成Mg(OH)2 1.2 mol，质量为1.2 mol58 gmol169.6 g。(2)电解熔融氯化镁生成氯气和单质镁。考点铝的性质及应用典例2铝作为一种特殊的金属，既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2，就铝的这些特性回答下列问题：(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H2的体积之比是_。(2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中，产生H2的体积之比是_。(3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H2相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是_。解析(1)根据化学方程式：2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2得Al与H2的关系式均为2Al3H2，故只要参加反应的Al的量相等，所得H2的量必相等。(2)因为在反应中Al过量，产生的H2由HCl和NaOH的量决定。根据化学反应中的关系式：6HCl3H2、2NaOH3H2，故当HCl、NaOH的物质的量相等时，二者产生H2的体积比为13。(3)因为铝足量且产生的H2相等，根据关系式n(HCl)n(NaOH)31，又因为两溶液体积相等，故物质的量浓度c(HCl)c(NaOH)n(HCl)n(NaOH)31。答案(1)11(2)13(3)31名师精讲铝与酸、碱反应生成H2的量的关系铝与盐酸、氢氧化钠反应的化学方程式分别为2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。从化学方程式可以看出Al与酸、碱反应时生成H2的实质都是AlAl3/AlO，所以无论与酸还是与碱反应，Al与H2的关系都是2Al3H2。 (1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比11。(2)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比13。(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比，则必定是铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；铝与氢氧化钠反应时，铝不足而氢氧化钠过量。解题时应充分利用上述过量关系。铝的这种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱反应产生H2的性质常作为推断题的“题眼”。3将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()A3 molL1 HCl B4 molL1 HNO3C8 molL1 NaOH D18 molL1 H2SO4答案A解析在镁、铝混合物中加入HNO3和浓H2SO4都不产生H2；加入NaOH溶液，只有Al与之反应生成H2，而镁不反应；加入盐酸，镁、铝都与盐酸反应生成H2，所以放出H2的量最多。4甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 molL1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之比为12，则加入的铝粉的质量为()A5.4 g B3.6 g C2.7 g D1.8 g答案A解析其反应原理分别为2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时，产生H2的体积比是13，而题设条件体积比为12，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于NaOH来说是不足的。2Al6HCl=2AlCl33H2 6 mol3 mol 3 molL10.1 L 0.15 mol则Al与NaOH反应生成的H2为0.15 mol20.3 mol。2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2227 g3 mol54 g0.3 mol即投入的铝粉为5.4 g。考点铝的重要化合物典例3(2018仙游月考)在200 mL含Mg2、Al3、NH、H、Cl的溶液中，逐滴加入5 molL1 NaOH溶液，所加NaOH溶液的体积(mL)与产生沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示。下列叙述不正确的是()Axy0.01 molB原溶液中c(Cl)0.75 molL1C原溶液的pH1D原溶液中n(Mg2)n(Al3)51解析分析图示可知xy的值即为氢氧化铝的物质的量，溶解氢氧化铝消耗氢氧化钠溶液的体积为35 mL33 mL2 mL，xy5 molL12103 L0.01 mol，A不符合题意；加入33 mL氢氧化钠溶液时溶液中溶质为NaCl和NH3H2O，原溶液中n(Cl)5 molL133103 L0.165 mol，c(Cl)0.825 molL1，B符合题意；由图知04 mL时发生反应HOH=H2O，则H的物质的量为4103 L5 molL10.02 mol，H的物质的量浓度为0.1 molL1，则pH1，C不符合题意；由430 mL Mg2、Al3结合OH生成沉淀的反应知，n(OH)5 molL126103 L0.13 mol，则根据Al33OH=Al(OH)3，与0.01 mol Al3反应的OH的物质的量为0.03 mol，与Mg2反应的OH的物质的量为0.1 mol，由Mg22OH=Mg(OH)2知，n(Mg2)0.05 mol，则原溶液中n(Mg2)n(Al3)0.050.0151，D不符合题意。答案B名师精讲1铝的化合物间的转化关系及应用(1)Al3、AlO、Al(OH)3的转化关系(2)铝盐与强碱(如NaOH)溶液反应，铝元素的存在形式(3)应用鉴别(利用滴加试剂顺序不同，现象不同)：a向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后沉淀溶解。b向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，开始无明显现象，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。分离提纯：a利用Al能溶于强碱溶液，分离Al与其他金属的混合物。如Mg(Al)：加足量NaOH溶液；b利用Al2O3能与强碱溶液反应，分离Al2O3与其他金属氧化物。如Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液；c利用Al(OH)3能与强碱溶液反应，分离Al3与其他金属阳离子。如Mg2(Al3)：加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。2铝盐与碱、偏铝酸盐与酸反应的六大图像及应用(1)六大图像(2)应用：制备Al(OH)3的三种方法方法一：可溶性铝盐溶液与过量氨水反应离子方程式：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH方法二：向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量CO2离子方程式：AlO2H2OCO2=Al(OH)3HCO方法三：相互促进水解法3含Al3的混合溶液与碱反应的先后顺序当溶液中有多种离子时，要考虑离子之间的反应顺序，如向含有H、NH、Mg2、Al3的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，NaOH先与H反应，再与Al3、Mg2反应生成沉淀，再与NH反应，最后才溶解Al(OH)3沉淀。4两种提纯氧化铝的方案铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界中主要以化合态形式存在于氧化铝中。铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，冶炼金属铝很重要的一个过程是Al2O3的提纯。由于Al2O3是两性氧化物，而杂质SiO2是酸性氧化物，Fe2O3是碱性氧化物，因而可设计出两种提纯氧化铝的方案。方案一：碱溶法方案二：酸溶法5破解Al(OH)3图像计算的技巧当横坐标为NaOH溶液，纵坐标为沉淀的物质的量(或质量)时，可利用Al(OH)3溶于NaOH溶液的“量”的关系来计算。原溶液中Al3的物质的量、沉淀溶解过程中消耗NaOH的物质的量与沉淀中Al(OH)3的物质的量相等。抓住这一定量关系可迅速破题。例如，向MgCl2、AlCl3混合溶液中加入NaOH溶液的图像如右所示。则AB段为Al(OH)3溶于NaOH的过程，原溶液中n(Al3)nAl(OH)3(0.60.5)mol0.1 mol，n(Mg2)0.1 mol。5.如图是向MgCl2、AlCl3混合液中依次加入M和N时生成沉淀的物质的量与加入的M和N的体积关系图(M、N分别表示盐酸或氢氧化钠溶液中的一种)，以下结论不正确的是()A混合溶液中c(AlCl3)c(MgCl2)11B混合溶液中c(AlCl3)c(MgCl2)31C点V之前加NaOH溶液，点V之后加盐酸D所加盐酸与NaOH溶液中溶质的物质的量浓度相同答案B解析OAABBCOHH=H2OCDDE6铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融电解制得。铝土矿的主要成分是Al2O3、Fe2O3和SiO2等。从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下：回答下列问题：(1)写出反应1的化