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文档简介
第2讲镁、铝及其重要化合物,考点一镁和铝,考点二铝的重要化合物,总纲目录,考点三“铝三角”之间的转化关系,高考演练,考点四镁、铝及其他金属的冶炼,考点一镁和铝,1.镁的性质与用途(1)物理性质:具有银白色金属光泽的固体。(2)化学性质(写化学方程式)a.与O2反应:2Mg+O22MgO(产生耀眼白光)。b.与N2反应:3Mg+N2Mg3N2。,c.与CO2反应:2Mg+CO22MgO+C。,d.与沸水反应:Mg+2H2OMg(OH)2+H2。e.与非氧化性酸反应(如盐酸):Mg+2HClMgCl2+H2。f.与氯化铵溶液反应:Mg+2NH4Cl+2H2OMgCl2+2NH3H2O+H2。(3)镁的用途a.镁铝合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件。b.制造信号弹和焰火。,c.氧化镁耐高温材料。,2.铝的性质与用途(1)原子结构与物理性质,(2)化学性质,(3)铝的用途:铝可作导线,铝合金用于制造飞机、汽车、生活用品。,1.【易错辨析】判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)铝的还原性强,易在空气中锈蚀,所以铝制品的使用时间很短。()(2)镁条着火可用二氧化碳灭火。()(3)铝与NaOH溶液反应的离子方程式为Al+2OH-Al+H2。()(4)镁条在空气中点燃只生成MgO。(),(5)铝制餐具不可长时间存放酸性或碱性食物。()(6)自然界中铝都是以化合物形式存在的。()(7)常温下铝和浓硫酸迅速反应而溶解。(),2.【多维思考】镁在空气中燃烧时,得到的产物有(填化学式)等几种物质。,答案MgO、Mg3N2、C,题组一镁的性质,1.镁粉是焰火、闪光粉中不可缺少的原料,工业制造镁粉是将镁蒸气在气体中冷却,下列气体能用作镁蒸气冷却气的是(C)空气CO2ArH2N2A.B.C.D.,解析镁能和O2、CO2、N2发生化学反应,但与Ar、H2不反应,故Ar和H2能作为镁蒸气的冷却气。,2.设NA为阿伏加德罗常数的值,以下说法中正确的是(C)A.18g金属铝由原子变为离子时失去的电子数为NAB.在通常条件下,1mol氩气含有的原子数为2NAC.在标准状况下,2.24L氨气所含的电子总数约为NAD.含有NA个原子的镁在足量的二氧化碳气体中充分燃烧生成固体的质量为40g,解析A项,18g铝的物质的量为mol,1个铝原子失去3个电子形成1个铝离子,故18g铝转移电子的物质的量为mol3=2mol,即2NA,错误;B项,氩气为单原子分子,故1mol氩气含有的原子数为NA,错误;C项,NH3是10电子分子,在标准状况下,2.24L氨气的物质的量为0.1mol,含1mol电子,正确;D项,镁在二氧化碳中燃烧的化学方程式为2Mg+CO22MgO+C,含有NA个原子的镁的物质的量为1mol,充分反应后生成固体氧化镁1mol,碳0.5mol,固体总质量为46g,错误。,题组二铝的性质,3.下列化学实验事实及其结论都正确的是(B),解析A项,SO2通入含HClO的溶液中,会发生反应:SO2+HClO+H2O3H+S+Cl-,该反应是氧化还原反应,不能说明次氯酸酸性强于硫酸,错误;B项,金属铝的熔点低于氧化铝熔点,即氧化铝能够“兜住”熔融的铝,不至于滴落,正确;C项,SiO2与HF反应不是生成盐和水,所以SiO2不是两性氧化物,错误;D项,溴单质与二氧化硫反应,SO2表现还原性,与SO2的漂白性无关,错误。,4.为测定某镁铝合金样品中铝的含量,进行了下列实验:取一定量合金,加入100mL0.3molL-1稀硫酸,合金完全溶解,产生的气体在标准状况下体积为560mL;再加入0.2molL-1NaOH溶液至沉淀质量恰好不再变化,用去350mLNaOH溶液。则所取样品中铝的物质的量为(B)A.0.005molB.0.01molC.0.025molD.0.03mol,解析镁铝合金与硫酸反应生成硫酸镁、硫酸铝与氢气,向反应后的溶液中加入0.2molL-1NaOH溶液至沉淀质量恰好不再变化,铝离子转化为偏铝酸根离子、镁离子转化为氢氧化镁沉淀,此时溶液中溶质为Na2SO4、NaAlO2,则有n(Na2SO4)=n(H2SO4)=0.1L0.3molL-1=0.03mol,n(NaOH)=2n(Na2SO4)+n(NaAlO2),故n(NaAlO2)=0.35L0.2molL-1-0.03mol2=0.01mol,根据铝原子守恒有n(Al)=n(NaAlO2)=0.01mol。,5.甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol/L的盐酸和NaOH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V(甲)V(乙)=12,则加入铝粉的质量为(A)A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.1.8g,解析铝的质量相同,盐酸和氢氧化钠溶液中溶质的物质的量相同,均为3mol/L0.1L=0.3mol,反应结束后测得生成的气体体积比为V(甲)V(乙)=12,由化学方程式可知,盐酸与铝反应时酸不足,氢氧化钠与铝反应时碱过量。设铝与酸反应时酸完全反应,生成的氢气的物质的量为x,则2Al+6HCl2AlCl3+3H2630.3molx,解得x=0.15mol相同条件下,气体的物质的量之比等于体积之比,则碱与金属铝反应生成的氢气的物质的量为0.15mol2=0.3mol,碱与金属铝反应时铝完全反应,设与碱反应的铝的物质的量为y,则2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H223y0.3mol=,解得y=0.2mol则铝的质量为0.2mol27g/mol=5.4g。,方法技巧铝与酸、碱反应的计算方法铝分别与盐酸、NaOH溶液反应的化学方程式为:2Al+6HCl2AlCl3+3H2、2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2。从化学方程式可以看出,Al与酸、碱反应时生成H2的实质是:Al,所以不论是Al与酸还是与碱反应,Al与产生的H2的关系均是:2Al3H2。,(1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生氢气的体积比为。(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,产生氢气的体积比为。(3)一定量的铝分别和一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应,若产生氢气的体积比为W2(3)520g,解析甲:制取2molAl(OH)3消耗H+2mol,OH-2mol。乙:制取2molAl(OH)3消耗H+6mol,OH-6mol。丙:制取2molAl(OH)3消耗H+1.5mol,OH-1.5mol。结论是丙以较少的原料制出较多的Al(OH)3;乙以较多的原料制出较少的产品;相同的原料制取的Al(OH)3质量应是W3W1W2。,反思归纳(1)检验与鉴别用过量NaOH溶液检验Al3+的存在;,用过量NaOH溶液鉴别Al3+和Mg2+;用互滴法鉴别铝盐溶液与强碱溶液、偏铝酸盐溶液与强酸溶液。(2)分离用过量NaOH溶液和相应酸溶液和CO2分离Al3+与Mg2+、Fe3+等;用过量NaOH溶液和CO2分离MgO、Al2O3。,考点三“铝三角”之间的转化关系,1.铝及其化合物间的转化关系,2.把强碱溶液逐滴加入到铝盐(Al3+)溶液中至过量(1)现象:先有白色沉淀产生,然后沉淀逐渐溶解。(2)有关反应:AB:Al3+3OH-Al(OH)3。,BD:Al(OH)3+OH-Al+2H2O。,3.把铝盐(Al3+)溶液逐滴加入到强碱溶液中至过量(1)现象:先无明显现象,然后逐渐产生大量的白色沉淀。(2)有关反应:AB:Al3+4OH-Al+2H2O。,BC:Al3+3Al+6H2O4Al(OH)3。,4.在偏铝酸盐(Al)溶液中逐滴加入强酸至过量(1)现象:先生成白色沉淀,随后沉淀逐渐溶解。(2)有关反应:AB:Al+H+H2OAl(OH)3。,BD:Al(OH)3+3H+Al3+3H2O。,5.在强酸溶液中逐滴加入偏铝酸盐(Al)溶液至过量(1)现象:先无明显现象,反应一段时间后逐渐产生白色沉淀。(2)有关反应:AB:4H+AlAl3+2H2O。,BC:Al3+3Al+6H2O4Al(OH)3。,1.【易错辨析】判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)NaAlO2溶液和AlCl3溶液混合生成Al(OH)3沉淀。()(2)NaAlO2溶液和NaHCO3溶液均显碱性,二者混合没有反应发生。()(3)a.Al、b.Al2O3、c.Al(OH)3可实现转化。(),(4)AlCl3溶液中滴加NaOH溶液后铝的存在形式:,()(5)下列物质的转化在给定条件下能够实现:Al2O3NaAlO2(aq)Al(OH)3。(),2.【多维思考】(1)用离子方程式表示下列三角转化关系的代表反应。,(2)下列各项操作中,能出现“先产生沉淀,然后沉淀又溶解”现象的是。向饱和Na2CO3溶液中通入过量的CO2,向NaAlO2溶液中逐滴加入稀盐酸向石灰水中通入CO2至过量向AlCl3溶液中逐滴加入稀NaOH溶液向CaCl2溶液中通入CO2至过量向硅酸钠溶液中逐滴加入稀盐酸,答案(1)Al3+3OH-Al(OH)3或Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3NAl(OH)3+3H+Al3+3H2OAl(OH)3+OH-Al+2H2OAl+H+H2OAl(OH)3Al+4H+Al3+2H2OAl3+4OH-Al+2H2OAl3+3Al+6H2O4Al(OH)3,(2),题组“铝三角”中的物质转化与图像分析,1.下列各组物质,不能按(“”表示反应一步完成)关系转化的是(C),解析C项中,Al不能一步转化成Al(OH)3。,2.下列是Al3+随溶液的酸碱性变化的图像,正确的是(B),解析根据化学方程式Al3+3OH-Al(OH)3、Al(OH)3+OH-Al+2H2O可知,1mol铝离子与3mol氢氧根离子反应生成1mol氢氧化铝沉淀,1mol氢氧化铝沉淀与1mol氢氧根离子反应生成1mol偏铝酸根离子,故选B。,3.A、B、C、D、E五种化合物均含有某种短周期常见元素,它们的转化关系如图所示,其中A的溶液为澄清溶液,C为难溶的白色固体,E易溶于水,取A的溶液灼烧,焰色反应呈浅紫色(透过蓝色钴玻璃)。,(1)写出化学式:A,B,C,D,E。(2)写出下列反应的离子方程式:AB:;AD:。,答案(1)KAlO2Al(OH)3Al2O3AlCl3NaAlO2(2)Al+2H2O+CO2Al(OH)3+HCAl+4H+Al3+2H2O,解析在短周期元素形成的化合物中,既能与盐酸反应,又能与NaOH溶液反应的物质必为两性物质,又因为B受热时转化为C,故可知C为Al2O3,B为Al(OH)3,由此推出D是AlCl3,E为NaAlO2;A与过量CO2反应生成Al(OH)3,且A的溶液的焰色反应呈浅紫色,则A为KAlO2。,拓展升华含铝化合物的转化关系及应用,1.Al3+、Al、Al(OH)3的转化关系,2.应用(1)制取Al(OH)3Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3NAl+CO2+2H2OAl(OH)3+HC(2)判断离子共存问题Al3+与OH-及Al、C、S2-等弱酸根阴离子或Al与H+、HC以及弱碱阳离子Al3+、Fe3+等因生成沉淀或发生相互促进的水解反应而不能大量共存。,(3)鉴别(利用滴加试剂顺序不同,现象不同)向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液,先产生白色沉淀,后沉淀溶解。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。(4)分离、提纯利用Al能溶于强碱溶液,分离Al与某些金属的混合物。利用Al2O3能与强碱溶液反应,分离Al2O3与某些金属氧化物。利用Al(OH)3能与强碱溶液反应,分离Al3+与某些金属阳离子。,考点四镁、铝及其他金属的冶炼,1.从铝土矿中提取铝,Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O。NaAlO2+CO2+2H2OAl(OH)3+NaHCO3。,2Al(OH)3Al2O3+3H2O。2Al2O3(熔融)4Al+3O2。,2.海水提镁,MgCl2+Ca(OH)2Mg(OH)2+CaCl2。,Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2O。MgCl26H2OMgCl2+6H2O。MgCl2Mg+Cl2。海水Mg(OH)2MgCl2(溶液)MgCl26H2OMgCl2Mg。,3.金属的冶炼利用金属活泼性的不同,采用不同的冶炼方法进行冶炼。(1)对一些不活泼金属,直接用加热分解的方法。热分解法:2HgO2Hg+O2。2Ag2O4Ag+O2。(2)位于金属活动性顺序中前端的金属如K、Na、Ca、Al等金属,使用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。电解法:MgCl2(熔融)Mg+Cl2。,2NaCl(熔融)2Na+Cl2。2Al2O3(熔融)4Al+3O2。(3)位于金属活动性顺序中间一段的金属,必须使用还原剂还原。常见的还原剂有焦炭、CO、H2。一些活泼金属(Al)也可作为还原剂,将不活泼的金属从其化合物中置换出来。热还原法:C+2CuO2Cu+CO2。3CO+Fe2O32Fe+3CO2。,2Al+Fe2O32Fe+Al2O3。,1.【易错辨析】判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)由于氧化铝熔点特别高,电解氧化铝不如电解AlCl3制铝好。()(2)铝与Fe2O3发生铝热反应,反应后固体物质增重。()(3)用铝粉和氧化镁的粉末混合共热可冶炼出镁。()(4)工业上利用铝热反应冶炼铁。()(5)电解法冶炼铝时冰晶石为助熔剂,可使氧化铝熔融温度降低。(),(6)金属冶炼一定要用到还原剂。(),(7)用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的化合物。()(8)工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠。(),2.【多维思考】已知MgO、MgCl2的熔点分别为2800、604,将MgO、MgCl2加热熔融后通电电解,都可得到金属镁。海水中含有MgCl2,工业上从海水中提取镁的方法是(D)A.海水Mg(OH)2MgB.海水MgCl2溶液MgCl2(熔融)MgC.海水Mg(OH)2MgOMgD.海水Mg(OH)2MgCl2溶液MgCl2(熔融)Mg,题组一化工生产中镁、铝的提取,1.工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,杂质为Fe2O3和SiO2)为原料冶炼铝的工艺流程之一如下图。下列叙述不正确的是(),A.沉淀甲为SiO2B.生成沉淀乙的反应为Fe3+3OH-Fe(OH)3C.溶液乙中含有Al,D.反应为2Al+CO2+3H2O2Al(OH)3+C,答案D由分离流程可知,先加过量盐酸,SiO2和盐酸不反应,沉淀甲为SiO2,溶液甲为氯化铝和氯化铁的混合液,再加过量的NaOH溶液,生成沉淀乙为Fe(OH)3,溶液乙中含NaAlO2,向偏铝酸钠溶液中通入过量的二氧化碳可以生成Al(OH)3沉淀,则沉淀丙为Al(OH)3,Al(OH)3加热分解可以得到氧化铝,电解氧化铝生成Al。反应通入的是过量的二氧化碳,则生成的产物是氢氧化铝和碳酸氢钠,正确的离子方程式为Al+CO2+2H2OAl(OH)3+HC。,2.(2018海安中学期中)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是(D)A.MgO熔点高,可用于电解冶炼镁B.酒精具有挥发性,可用于消毒、杀菌C.SO2具有氧化性,常用于漂白秸秆、织物D.Fe粉具有还原性,可用作食品袋中的抗氧化剂,解析A项,MgO熔点高,电解前需要将其熔化,耗能大,应电解熔融氯化镁冶炼Mg,错误;B项,酒精可使蛋白质发生变性,可用于消毒、杀菌,与其挥发性无关,错误;C项,二氧化硫具有漂白性,常用于漂白秸秆、织物,与其氧化性无关,错误;D项,Fe粉具有还原性,可用作食品袋中的抗氧化剂,正确。,3.工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,假设只含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图所示:下列叙述正确的是()A.试剂X可以是NaOH溶液,也可以是盐酸,B.反应过滤后所得固体为Fe(OH)3C.图中涉及的所有反应都不是氧化还原反应D.反应的化学方程式为NaAlO2+CO2+2H2OAl(OH)3+NaHCO3,答案D从工艺流程图中可知,加入的试剂X能将铝土矿中的Al2O3溶解,再向过滤后所得溶液中通入过量Y,可得到Al(OH)3沉淀和NaHCO3溶液,故X为NaOH溶液,Y为CO2。反应为Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O,反应过滤后得到的固体为Fe2O3,A、B错误;由Al2O3冶炼铝的反应属于氧化还原反应,C错误。,4.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反应、分解反应和复分解反应,答案B电解MgCl2时,阳极反应式为2Cl-2e-Cl2,阴极反应式为Mg2+2e-Mg。,题组二其他金属的冶炼方法,5.(2019宿迁模拟)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是(D)A.二氧化锰具有较强的氧化性,可作H2O2分解的氧化剂B.铝能置换出氧化铁中的铁,可用于钢铁工业中大量冶炼铁C.AlCl3是电解质,可电解熔融AlCl3制铝D.油脂能在碱性条件下水解,可用于工业上制取肥皂,解析A项,H2O2分解反应中,二氧化锰作催化剂,所含元素化合价不变,错误;B项,铝能置换出氧化铁中的铁,可以用于焊接钢轨,但是考虑到经济性问题,所以不用于钢铁工业中大量冶炼铁,错误;C项,AlCl3是电解质,但其为共价化合物,熔融状态下不导电,所以不能电解熔融AlCl3制铝,错误;D项,油脂为高级脂肪酸甘油酯,碱性环境下水解生成高级脂肪酸盐和甘油,高级脂肪酸盐为肥皂的主要成分,正确。,6.冶炼金属一般有以下几种方法:热分解法;焦炭法;水煤气法(CO或H2);活泼金属置换法;电解法。这几种方法各有优缺点,它们在工业上均有应用。古代有:a.火烧孔雀石炼铜;b.湿法炼铜;现代有:c.铝热法炼铁;d.光卤石法炼镁。对它们的冶炼方法分析不正确的是(B)A.a用B.b用C.c用D.d用,解析铁、铜、镁的冶炼方法,要根据它们的金属活动性来选择。火烧孔雀石炼铜是用焦炭法进行冶炼,A项正确;湿法炼铜是在溶液中进行的,故不能用水煤气法,B项不正确;铝热法炼铁属于活泼金属置换法,C项正确;镁的活泼性较强,用电解法比较适宜,D项正确。,误区警示(1)金属的冶炼是将化合态的金属还原成金属单质,肯定发生了氧化还原反应。(2)工业上冶炼铝时用Al2O3而不用AlCl3。,(3)冶炼镁时用MgCl2而不用MgO。(4)铝热反应常用于冶炼还原性比Al弱且熔点较高的金属,如铬、锰、钨等。,高考演练1.(2017江苏单科,16,12分)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。,(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为。(2)向“过滤”所得滤液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH(填“增大”“不变”或“减小”)。(3)“电解”是电解熔融Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是。(4)“电解”是电解Na2CO3溶液,原理如图所示。阳极的电极反应式为,阴极产生的物质A的化学式为。,(5)铝粉在1000时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是。,答案(1)Al2O3+2OH-2Al+H2O(2)减小(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化(4)4C+2H2O-4e-4HC+O2H2(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜,解析(1)Al2O3是两性氧化物,能与强碱反应生成Al和H2O。(2)“碱溶”时,NaOH溶液应过量,则在“过滤”所得滤液中一定含有过量的NaOH,当加入NaHCO3溶液时,HC+OH-C+H2O,使c(OH-)减小,故pH减小。(3)电解熔融Al2O3时,阳极反应式为2O2-4e-O2,O2会与石墨发生化学反应,从而消耗石墨。(4)阳极应是H2O电离出的OH-放电,生成O2和H+,在Na2CO3溶液充足的条件下,H+与C反应生成HC,故阳极的电极反应式为4C+2H2O-4e-,4HC+O2;阴极的电极反应式为4H2O+4e-
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