高考化学大一轮专题复习 第二单元 元素及其化合物 第7讲 铝、镁及其化合物课件.ppt

第7讲 铝 镁及其化合物 考纲导视 基础反馈 4 工业上电解熔融状态的al2o3制备al涉及氧化还原反应 5 将naoh溶液缓慢倒入mgso4溶液中 观察mg oh 2 沉淀的生成 6 将mg oh 2沉淀转入表面皿中 加足量稀盐酸 加热蒸 干得无水mgcl2固体 答案 1 2 3 4 5 6 2 冶炼金属镁时为什么电解熔融的mgcl2而不是熔融的 mgo 答案 因为mgo的熔点高达2800 远远高于mgcl2的 熔点 使之熔化需要消耗更多的能量 考点一 铝的化学性质 知识梳理 1 铝的结构和存在 三 a 铝位于周期表中第 周期第 族 原子结构示意图为 铝元素在地壳中含量丰富 仅次于 自然界中的铝全部以 态存在 氧和硅 化合 2 物理性质 银白 低 小 小 良好 良好 铝是一种 色金属 熔点较 密度 硬度较 导电 导热性 延展性 3 化学性质 4al 3o2 2al2o3 氧化膜 2al 6hcl 2alcl3 3h2 钝化 氧化膜 续表 2naalo2 3h2 2al fe2o3al2o3 2fe 2al 2naoh 2h2o 4 铝与酸或碱反应生成h2的量的关系 2al 6hcl 2alcl3 3h2 2al 2naoh 2h2o 2naalo2 3h2 1 等质量的铝与足量的盐酸 氢氧化钠溶液分别反应 产生h2的物质的量相等 消耗h oh 的物质的量之比为n h n oh 3 1 2 足量的铝分别与等物质的量的hcl和naoh反应 消耗al的物质的量之比为1 3 生成h2的物质的量之比为1 3 3 一定量的铝分别与一定量的盐酸 氢氧化钠溶液反应 铝与盐酸反应时 铝过量而hcl不足 铝与氢氧化钠溶液反应时 铝不足而naoh过量 考点集训 例1 2016 2017学年河北保定望都中学月考 甲 乙两烧瓶中各盛有100ml3mol l 1的盐酸和氢氧化钠溶液 向两烧瓶中分别加入等质量的铝粉 反应结束测得生成的气体体积 甲 乙 2 3 相同状况 则加入铝粉的质量为 a 2 7gc 5 04g b 3 6gd 4 05g 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 若al都完全反应 则生成氢气应相等 而结束后测得生成的气体体积比为甲 乙 2 3 由方程式 2al 6hcl 2alcl3 3h2 2al 2naoh 2h2o 2naalo2 3h2 可知相同物质的量的al反应时 消耗hcl较多 可知酸与金属反应时酸不过量 碱与金属反应时碱过量 盐酸和氢氧化钠溶液中溶质的物质的量均为0 1l 3mol l 1 0 3mol 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 6hcl 2alcl3 3h2 60 3mol 3x 2al 2naoh 2h2o 2naalo2 3h2 2y 30 225mol 答案 d 则铝的质量为0 15mol 27g mol 1 4 05g 归纳总结 铝及其化合物的除杂 1 mg al 加足量naoh溶液 2 fe2o3 al2o3 加足量naoh溶液 3 mg oh 2 al oh 3 加足量naoh溶液 4 mg2 al3 加过量naoh溶液 过滤 再加酸充分溶 解 例2 2014年山东卷节选 1 为测定镀层厚度 用naoh溶液溶解钢制品表面的铝镀层 当反应转移6mol电子时 所得还原产物的物质的量为 mol 2 用铝粉和fe2o3做铝热反应实验 需要的试剂还有 a kcl b kclo3 c mno2 d mg 取少量铝热反应所得到的固体混合物 将其溶于足量稀h2so4 滴加kscn溶液无明显现象 填 能 或 不能 说明固体混合物中无fe2o3 理由是 用离子方程式说明 解析 1 铝与naoh溶液反应的还原产物是h2 由化学方程式或离子守恒可知 每转移6mol电子 生成3molh2 2 铝热反应需要mg和kclo3引发反应 滴加kscn溶液无明显现象 说明溶液中无fe3 但是 固体溶于足量稀硫酸 由于fe2o3与h2so4反应生成fe2 so4 3 生成的fe2 so4 3能与fe反应 生成feso4 所以不能说明固体中无fe2o3 答案 1 3 2 bd不能fe2o3 6h 2fe3 3h2o 2fe3 fe 3fe2 或只写fe 2fe3 3fe2 例3 一位同学在复习时遇到这样一道习题 某无色溶液中 该无色溶液中能大量存在哪几种离子 1 加入铝粉产生h2 说明铝具有 填 氧化性 或 还原性 可能含有h oh na no 加入铝粉后 只产生h2 问 设计实验证实如下 盐酸溶解al2o3薄膜的离子方程式是 根据现象 推测溶液中产生了no 为进一步确认 进行如下实验 a 浅棕色气体是 b 实验1的目的是 c 实验1 2说明反应生成了no 将生成no的离子方程式补充完整 3 再假设 若oh 大量存在 也可能不能大量存在 重新设计实验证实如下 为确认 刺激性气味 气体 进行如下实验 用湿润淀粉 ki试纸检验 未变蓝 用湿润红色石蕊试纸检验 试纸变蓝 刺激性气味的气体是 产生该气体的离子方程式是 4 在naoh溶液中加入铝粉 结果只检验出有h2生成 其化学方程式是 解析 1 加入铝粉产生h2 al失去电子 h得到电子 则al为还原剂 具有还原性 2 盐酸与氧化铝反应生成氯化铝和水 该离子反应为6h al2o3 2al3 3h2o 液面 上方呈浅棕色 一定不是氢气 为氮的氧化物 由将湿润淀粉 ki试纸置于空气中未变蓝 说明ki在空气中不能被氧化 而用湿润淀粉 ki试纸检验浅棕色气体试纸变蓝 则ki被氧化 即二氧化氮与水反应生成硝酸 再氧化碘离子生成碘单质 由上述分析可知 浅棕色气体是no2 实验1的目的是对比实验 答案 1 还原性 2 6h al2o3 2al3 3h2o a no2 b 对比实验 排除氧气使湿润的淀粉 ki试纸变 蓝的可能 c 1 1 4h 1 1 2h2o 3 nh3 4 2al 2naoh 2h2o 2naalo2 3h2 考点二 铝的重要化合物 知识梳理 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 al2o3 6h 2al3 3h2o 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 al oh 3的电离方程式为 受热分解 al oh 3 3h al3 3h2o 3 制备 制取al oh 3一般不用强酸或强碱 因为强酸 强碱都能溶解生成的al oh 3 而不易控制酸 碱的用量 一般用氨水 向铝盐中加入氨水 离子方程式为 naalo2溶液中通入足量co2 离子方程式为 al3 3nh3 h2o al oh 3 3nh naalo2溶液与alcl3溶液混合 3 常见的铝盐 naalo2 2 偏铝酸钠 偏铝酸钠的化学式为 加入同一种酸的量不同 生成物也不同 试写出偏铝酸钠与下列物质反应的离子方 程式 al oh 3 胶体 3h 1 明矾 kal so4 2 12h2o kal so4 2 12h2o俗称明矾 是无色晶体 易溶于水 常用 3h2o 作净水剂 吸附剂 用于净水时 反应的离子方程式 al3 少量盐酸 过量盐酸 少量co2 过量co2 4 铝三角 写出反应的离子方程式 或al3 3oh al oh 3 al oh 3 3h al3 3h2o 5 用数形结合思想分析氢氧化铝图象 四个基本图象 1 可溶性铝盐溶液与naoh溶液反应的图象 续表 al3 3oh al oh 3 al3 4oh 4al oh 3 al oh 3 oh 2 偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图象 续表 al oh 3 al oh 3 3h al3 3h2o 4al oh 3 al3 2h2o 拓展图象 1 向alcl3溶液中逐滴加入氨水或naalo2溶液至过量 图象如图1所示 2 向naalo2溶液中逐滴加入alcl3溶液或通入co2至过量 图象如图2所示 图1 图2 3 向含mgcl2 alcl3 盐酸 nh4cl的混合溶液中 逐滴 加入naoh溶液至过量 沉淀图象如图3所示 图3 考点集训 例4 2016 2017学年宁夏平罗中学月考 使一镁铝合金粉末在过量稀h2so4中溶解 在所得溶液中加入naoh溶液 生成沉淀的质量m和加入naoh溶液的体积v的关系如图所示 则该合金中镁和铝的质量之比为 a 2 3 b 1 1 c 4 3 d 8 9 解析 生成沉淀与沉淀溶解两个阶段消耗naoh的体积之比为 6 1 7 6 5 1 假设溶解氢氧化铝消耗naoh1mol 则生成沉淀消耗naoh5mol 由al元素守恒 可知m al 1mol 27g mol 1 27g 生成1mol氢氧化铝消耗naoh为1mol 3 3mol 则生成氢氧化镁消耗naoh为5mol 3mol 2mol 则氢氧化镁为1mol 由mg元素守恒 则m mg 1mol 24g mol 1 24g 故该合金中镁和铝的质量之比为24g 27g 8 9 答案 d 例5 2016 2017学年河南鹤壁浚县一中月考 把naoh mgcl2 alcl3三种固体组成的混合物溶于足量水后有1 16g白色沉淀 在所得的悬浊液中逐滴加入1mol l 1hcl溶液 加入hcl溶液的体积v与生成沉淀的质量m的关系如下图所示 试回答 1 a点的沉淀物的化学式为 b点的沉淀物 的化学式为 2 原混合物中mgcl2的质量是 g alcl3的质量是 g naoh的质量是 g 3 q点hcl溶液加入量是 ml 和盐酸 对比知反应前后mgcl2 alcl3不变 实际上相当于氢氧化钠和盐酸的反应 所以q点可以看作氢氧化钠和盐酸二者恰好反应 n naoh n hcl 1 中已分析 b点溶液中存在的溶质是氯化钠 由na 离子和cl 离子守恒得 原混合物中n naoh n nacl n cl 2n mgcl2 3n alcl3 n hcl 0 02mol 2 0 02mol 3 0 03l 1mol l 1 0 13mol 则 2 1 92 67 1 2 3 130 答案 1 mg oh 2mg oh 2 al oh 3 1 写出m点反应的离子方程式 2 若在nh4al so4 2溶液中改加20ml1 2mol l 1ba oh 2溶液 充分反应后 溶液中产生沉淀的物质的量为 mol 例6 2015年天津卷节选 向盛有10ml1mol l 1nh4al so4 2溶液的烧杯中滴加1mol l 1naoh溶液 沉淀物质的量随naoh溶液体积的变化示意图如下 例7 2016年上海卷 已知naoh al oh 3 na al oh 4 向集满co2的铝制易拉罐中加入过量naoh浓溶液 立即封闭罐口 易拉罐渐渐凹瘪 再过一段时间 罐壁又重新凸起 上 述实验过程中没有发生的离子反应是 b al2o3 2oh 3h2o 2 al oh 4 c 2al 2oh 6h2o 2 al oh 4 3h2 d al3 4oh al oh 4 解析 向集满co2的铝罐中加入过量氢氧化钠 首先co2与氢氧化钠反应 表现为铝罐变瘪 接着过量的氢氧化钠再与铝罐反应 而铝罐表面有氧化膜al2o3 故可发生a b c的反应 答案 d 归纳总结 考点三 镁及其化合物 知识梳理 1 镁 发出耀眼的白光 mg3n2 2mgo c mg oh 2 h2 mg2 h2 注意 mg在co2中能够燃烧 所以活泼金属着火不能用 干冰灭火器和泡沫灭火器 2 氧化镁和氢氧化镁 碱性 mgo 2h mg2 h2o mg oh 2 2h mg2 2h2o 考点集训 解析 化学反应方程式为 mg h2so4 mgso4 h2 2al 3h2so4 al2 so4 3 3h2 mgso4 2koh mg oh 2 k2so4 al2 so4 3 6koh 2al oh 3 3k2so4 mg oh 2 mgo h2o 2al oh 3 al2o3 3h2o 根据化 学方程式的定量关系 生成的氢气的物质的量等于参加反应的 答案 c 例9 2016年上海浦东新区一模 mg在co2中燃烧生成mgo和c 下列说法正确的是 a 碳只存在金刚石和石墨两种同素异形体b mg mgo中微粒的半径 r o2 r mg2 r mg c 在该反应条件下 mg的还原性强于c的还原性d 相同质量的镁在足量的co2和o2中完全燃烧 固体质量增重相等 解析 碳有金刚石 石墨 足球烯等多种同素异形体 a错误 mg mgo中微粒的半径 r mg r o2 r mg2 b 错误 同一氧化还原反应中 还原剂的还原性大于还原产物的还原性 该反应中mg是还原剂 c是还原产物 所以mg的还原性大于c c正确 相同质量的镁在足量的co2和o2中完全燃烧 在二氧化碳中燃烧时固体质量的增重多于在氧气中燃烧的增重 d错误 答案 c 例10 2017届北京四中顺义分校期中 实验室采用mgcl2 alcl3的混合溶液与过量氨水反应制备mgal2o4的主要流程如下 1 制备mgal2o4过程中 高温焙烧时发生反应的化学方程式为 2 判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是 3 在25 下 向浓度均为0 01mol l 1的mgcl2和alcl3混合溶液中逐滴加入氨水 先生成 沉淀 填化学式 生成该沉淀的离子方程式 已知25 时ksp mg oh 2 1 8 10 11 ksp al oh 3 3 10 34 4 无水alcl3 183 升华 遇潮湿空气即产生大量白雾 实验室可用下列装置制备 装置b中盛放饱和nacl溶液 该装置的主要作用是 f中试剂的作用是 5 将mg cu组成的3 92g混合物投入过量稀硝酸中 充分反应后 固体完全溶解时收集到还原产物no气体1 792l 标准状况 向反应后的溶液中加入4mol l 1的naoh溶液80ml时金属离子恰好完全沉淀 则形成沉淀的质量为 g 答案 1 2al oh 3 mg oh 2 mgal2o4 4h2o 2 agno3溶液 或硝酸酸化的agno3溶液 3 al oh 3al3 3nh3 h2o al oh 3 4 除去hcl 吸收水蒸气 5 8 00 hcl气体 因为氯化铝易发生水解 故应该防止空气中的水蒸气进入e装置 f中试剂的作用是吸收水蒸气 5 设mg和cu的物质的量分别为amol bmol 根据电子守恒可得 2a 2b 0 08 3 则a b 0 12 m 沉淀 m 金属 m oh 3 92g 0 12mol 2 17g mol 1 8 00g 规律方法 以化工生产流程为载体考查mg al的性质 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 冶炼金属铝的一个重要过程是al2o3的提纯 对于以提纯某一物质为实验目的的流程题 其实就是考查混合物的除杂 分离 提纯的有关知识 当遇到这一类题时 一般的思路是认真地在流程中找出得到的主要物质是什么 混有的杂质有哪些 认真分析当加入某一试剂后 能与什么物 质发生反应 生成了什么产物 要用什么样的方法才能将杂质除去 只有这样才能明白每一步所加试剂或操作的目的 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 讨论回答下列问题 1 写出 两步骤中可能发生反应的离子方程式 2 步骤 中不用盐酸 或h2so4 酸化的理由是 3 步骤 中得到较纯的al2o3 可能含有 杂质 在电解时它不会影响铝的纯度的原因 2 步骤 中不用氨水沉淀fe3 的原因 方案二 酸溶法 讨论回答下列问题 1 写出 中可能发生反应的离子方程式 答案 方案一 1 al2o3 2oh 2alo h2o 2 因为alo与酸反应生成的al oh 3具有两性 可溶于强酸 不易控制酸的量 co2廉价而且生成的副产物nahco3用途广泛 经济效益好 3 sio2 由于sio2的熔点很高 在加热到1000 左右时 不会熔化 因而不影响铝的纯度 方案二 1 al2o3 6h 2al3 3h2o fe3 3oh fe oh 3 2 al oh 3只能溶于强碱 不能溶于氨水 用氨水不能将fe oh 3和al oh 3分离 fe2o3 6h 2fe3 3h2o 典例 某混合物a 含有kal so4 2 al2o3和fe2o3 在一 定条件下可实现下图所示的物质之间的变化 据此回答下列问题 1 四步