高考化学一轮复习 专题3_3 镁、铝及其化合物（讲）（含解析）1.doc

专题3.3 镁、铝及其化合物1、掌握镁铝及其重要化合物的主要性质和应用。2、掌握镁铝及其化合物之间的相互转化关系。3、掌握镁铝及其化合物的探究性实验4、了解镁铝图像的基本原理，掌握其中的量的关系，并运用于解题。5、掌握镁铝有关的实验问题。一、镁铝的性质1、铝的结构和存在铝位于元素周期表第三周期A族，原子结构示意图为。铝元素在地壳中含量丰富，仅次于硅，是地壳中含量最多的金属元素。自然界中的铝全部以化合态存在；镁位于元素周期表中第三周期第A族。2、金属铝的物理性质银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和传热性等，密度较小，质地柔软。3、金属铝的化学性质图中有关反应的化学方程式或离子方程式：Al2Al3Cl22AlCl3Al2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22AlFe2O3Al2O32Fe(铝热反应)4、对比记忆镁的化学性质铝镁与非金属反应能被Cl2、O2氧化2MgO22MgO3MgN2Mg3N2与水反应反应很困难能与沸水反应Mg2H2OMg(OH)2H2与碱反应能溶于强碱溶液不反应与某些氧化物反应能与Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应能在CO2中燃烧：2MgCO22MgOC5、铝的用途纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。【典型例题1】【内蒙古巴彦淖尔一中2016届9月月考】将5.1g镁铝合金，投入到500mL2.0mol/L的盐酸中，金属完全溶解，再加入4.0mol/LNaOH溶液，若要生成的沉淀最多，则NaOH溶液的体积是（ ） A200mL B 250ml C 425mL D 560mL【答案】B考点：考查镁铝反应的有关计算【点评】熟练镁铝的主要性质及应用，特别是镁铝的特性，如铝能发生铝热反应，铝能与强碱溶液反应生成氢气，镁能在二氧化碳中燃烧生成碳单质和氧化镁，为常考知识点。【迁移训练1】现有一块已知质量的铝镁合金，欲测定其中镁的质量分数，几位同学设计了以下三种不同的实验方案：实验设计1：铝镁合金测定生成的气体在标准状况下的体积实验设计2：铝镁合金测定生成的气体在标准状况下的体积实验设计3：铝镁合金溶液过滤、洗涤、干燥后测定得到沉淀的质量则能测定出镁的质量分数的是 （ ）A都能 B都不能C不能，其它都能 D不能，能【答案】A考点：考查化学实验方案的评价。二、铝的化合物1、氧化铝（1）物理性质：白色固体，难溶于水，有很高的熔点。（2）化学性质两性氧化物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的电离方程式为两性氢氧化物受热分解：2Al(OH)3Al2O33H2O。（3）制备向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al33NH3H2O=Al(OH)33NH。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。【典型例题2】甲、乙、丙三种物质均含有铝元素，在溶液中的转化关系如图所示。下列说法正确的是 （ ）A若甲是Al，丙是Al(NO3)3，则乙一定是NaAlO2B若甲是Al2O3，丙是NaAlO2，则乙一定是Al(NO3)3C若甲是Al(NO3)3，丙是NaAlO2，则乙一定是Al(OH)3D若甲是Al(OH)3，丙是Al(NO3)3，则乙一定是NaAlO2【答案】C考点：考查Al元素的单质及化合物的转化关系的知识。【点评】Al2O3、Al（OH）3是中学阶段接触的唯一与碱反应的金属氧化物及氢氧化物，经常应用到除杂、计算，特别是推断题中，所以一定要熟记这两个反应的离子方程式。【迁移训练2】【山东济南外国语2016届上期中】甲、乙两烧杯中分盛有10mL1molL-1AlCl3溶液，在甲烧杯中加入一定量NaOH溶液；乙烧杯中加入与上述NaOH溶液等体积、等pH的氨水下列有关两个烧杯的说法中，正确的是 （ ）A甲中产生的沉淀一定比乙中多 B乙中产生的沉淀一定比甲中多 C甲和乙产生的沉淀一定一样多 D甲和乙中产生的沉淀可能一样多 【答案】D考点：本题考查了铝化合物性质、化学计算等考点一：铝的两性（1）铝与酸、碱反应生成H2的量的关系铝与酸、碱反应的化学方程式分别为：2Al6HCl=2AlCl33H22Al2NaOH2H2O=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，所以无论与酸还是与碱反应，Al与H2的关系都是2Al3H2。等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气体积比11。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。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：a、铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；b、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。（2）铝的这种既能与酸(非氧化性酸)又能与强碱反应产生H2的性质常作为推断题的“题眼”。【典型例题3】【百强校2016届中卫市第一中学上学期第五次月考】将2.7g铝溶解于100mL3molL-1NaOH溶液中，然后向所得溶液中加入400mL1molL-1的盐酸，最后可得沉淀的质量是 （ ）A2.7g B5.2g C7.8g D10g【答案】B【考点定位】考查铝及其化合物的性质及化学方程式的计算。【点评】搞清反应原理并灵活运用守恒法是解题关键；Al是我们中学阶段学习的唯一既与H反应也与OH反应的金属，金属铝溶于氢氧化钠发生反应为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2，加入盐酸，先是会和剩余的NaOH反应：NaOH+HCl=NaCl+H2O，然后发生反应：H2O+NaAlO2+HCl=NaCl+Al(OH)3，若盐酸再剩余，则盐酸会将沉淀溶解，即发生反应：3HCl+Al(OH)3=AlCl3+3H2O，据此进行计算即可。【迁移训练3】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_。【答案】13【解析】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物质的量相等时，二者产生H2的体积比为13。考点二：氧化铝、氢氧化铝的制备及分离提纯1、 氢氧化铝的制备氢氧化铝既能溶于强酸，又能溶于强碱，故在制取过程中不宜使用强酸（如NaOH）或强碱（如HCl），可以采用以下方法：Al3+3NH3H2O=Al(OH)3+3NHAlO+CO2+2H2O= Al(OH)3+ HCO（CO2过量）2、氧化铝的分离提纯铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界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。3、含铝杂质的提纯方法归类利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于强碱的特性，可除去许多物质中的含铝杂质，如：Mg(Al)：加足量NaOH溶液；Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液；Mg(OH)2：加足量NaOH溶液；Mg2(Al3)：加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。【典型例题4】【百强校2016届西安中学上学期第四次月考】向30 mL 1 molL1的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4 molL1的NaOH溶液，若产生0.78 g白色沉淀，则加入的NaOH溶液的体积可能为（ ）A3 mL B7.5 mL C15 mL D22.5 mL【答案】BAl3+完全沉淀时消耗氢氧化钠的物质的量为0.09mol，生成氢氧化铝0.03mol，由Al（OH）3+OH-AlO2-+2H2O知溶解0.02mol氢氧化铝消耗氢氧化钠0.02mol，则消耗的氢氧化钠总物质的量为0.11mol，加入NaOH溶液的体积为0.11mol 4mol/L0.0275L，即27.5mL，答案选B。考点：考查氢氧化铝制备的有关计算【点评】Al2O3、Al（OH）3只与强碱反应，不与弱碱（如氨水）反应， Al、Al2O3、Al（OH）3既溶于酸又溶于强碱溶液，与酸反应均生成Al3，且每生成1 mol Al3均耗3 mol H；与碱反应均生成AlO，且每生成1 mol AlO均耗1 mol OH，记住上述关系，应用于计算和推断。【迁移训练4】从铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种工艺流程如下：请回答下列问题：（1）流程甲加入盐酸后生成Al3的离子方程式为_。（2）流程乙加入烧碱后生成SiO的离子方程式为_。（3）验证滤液B中含Fe3，可取少量滤液并加入_(填试剂名称)。（4）滤液E、K中溶质的主要成分是_(填化学式)，写出该溶液的一种用途：_。（5）已知298 K时，Mg(OH)2的溶度积常数Ksp5.61012，取适量的滤液B，加入一定量的烧碱达到沉淀溶解平衡，测得pH13.00，则此温度下残留在溶液中的c(Mg2)_。【答案】（1）Al2O36H=2Al33H2O（2）SiO22OH=SiOH2O（3）硫氰化钾(或苯酚溶液等合理答案均可)（4）NaHCO3制纯碱(或做发酵粉等合理答案均可)（5）5.61010 molL1E为NaHCO3；沉淀F为Al(OH)3，Al(OH)3灼烧得到Al2O3。铝土矿中能与NaOH溶液反应的有Al2O3、SiO2，其余均不反应，所以固体X为Fe2O3、MgO，Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O，SiO22NaOH=Na2SiO3H2O。(5)题中应用Ksp的有关计算，Kspc(Mg2)c2(OH)，c(OH)1.0101 molL1，所以c(Mg2) molL15.61010 molL1。考点三：铝三角之间的转化及镁铝图像1、Al3、Al(OH)3、AlO之间的转化关系上述转化的离子方程式。（1）Al33NH3H2O=Al(OH)33NHAl33AlO6H2O=4Al(OH)3Al33OH=Al(OH)3（2）Al(OH)33H=Al33H2O（3）Al34OH=AlO2H2O（4）AlO4H=Al32H2O（5）AlOCO22H2O=Al(OH)3HCOAlOHH2O=Al(OH)3（6）Al(OH)3OH=AlO2H2O【总结归纳】含Al3的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Mg2、Al3反应生成沉淀，再与NH反应，最后才溶解Al(OH)3沉淀。2、镁铝图像实验操作实验现象反应原理坐标图像1、往AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量先产生白色沉淀，后溶解Al3+ + 3OH- = Al(OH)3Al(OH)3+OH- = AlO+ 2H2O2、往NaOH溶液中加入 AlCl3溶液至过量先无明显现象，后产生沉淀Al3+ + 4OH- = AlO+ 2H2OAl3+3AlO+6H2O=4Al(OH)33、往NaAlO2溶液中加入稀盐酸至过量先产生沉淀，后溶解AlO+ H+ + H2O =Al(OH)3Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O4、往稀盐酸溶液中加入NaAlO2至过量先无现象，后产生沉淀AlO+4H+ = Al3+ +2H2OAl3+3AlO+6H2O=4Al(OH)35、往NaAlO2和NaOH混合溶液中加入HCl溶液至过量无现象，产生沉淀，后溶解OH-+H+ = H2OAlO+ H+ + H2O =Al(OH)3Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O6、往AlCl3溶液中滴加入氨水至过量产生沉淀，后沉淀的量不变Al3+ + 3NH3H2O = Al(OH)3+3 NH4+7、往AlCl3溶液中加入NaAlO2溶液产生沉淀，后沉淀的量不变Al3+3AlO+ 6H2O=4Al(OH)38、往NaAlO2溶液中加入AlCl3溶液产生沉淀，后沉淀的量不变Al3+3AlO+6H2O= 4Al(OH)39、往NaAlO2溶液中通入CO2 (或过量)产生沉淀，后沉淀的量不变2AlO+CO2+3H2O=2Al(OH)3+CO32-或AlO+CO2 +2H2O =Al(OH)3+HCO32-10、往AlCl3和HCl混合溶液中加NaOH至过量先无明显现象，后产生沉淀，最后沉淀溶解OH-+H+ = H2OAl3+ + 3OH- = Al(OH)3 Al(OH)3 + OH- = AlO+ 2H2O11、往Al3+、Mg2+、H+各1mol的混合溶液中加NaOH溶液至过量先无明显现象，再产生沉淀，后部分溶解。OH-+H+ = H2OAl3+ + 3OH- = Al(OH)3 Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2 Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O12、往OH- 、AlO2- 、Mg(OH)2各1mol的混