第32讲 镁铝及其化合物(二).ppt

1、1,2,1. Al(OH)3、Al2O3、Al、NaHCO3、(NH4)2S等物质中，既能与NaOH溶液反应，又能与盐酸反应的有 A.2种 B.3种 C.4种 D.5种,课前体验,【解析】Al(OH)3、Al2O3、Al都具有两性，既能与酸反应又能与碱反应；NaHCO3能与强酸反应生成弱酸碳酸，又能与强碱发生中和反应生成碳酸盐；(NH4)2S因为含有铵根离子能与碱反应产生氨气，硫离子能与酸反应产生硫化氢。,3,课前体验,2.某无色溶液中，已知含有H+、Mg2+、Al3+等阳离子，逐滴加入NaOH(aq)，则消耗NaOH(aq)体积(x轴)和生成沉淀量(y轴)之间的函数关系可用图表示，则下列图中

2、正确的是,【解析】有H+、Mg2+、Al3+等阳离子溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液时，首先应将H+中和，然后才能产生沉淀(因为产生的沉淀可溶于酸)，因此开始一段时间内没有沉淀生成，C错；随着氢氧化钠的增多，Mg2+、Al3+均转化为沉淀，一定时候，氢氧化铝又被碱溶解，最后只剩余氢氧化镁沉淀，此时沉淀量不再改变，所以A、D错误。,4,课前体验,3.回答下列问题,(1)写出下列反应离子方程式,氢氧化铝分别与硫酸和氢氧化钠溶液反应 四羟基合铝酸钠溶液分别与足量二氧化碳、足量盐酸反应 氯化铝与四羟基合铝酸钠溶液反应,Al(OH)3+OH Al(OH)4 Al(OH)3+3H+ Al3+ +3H2O,Al(

3、OH)4+CO2 Al(OH)3+HCO3 Al(OH)4+4H+ Al3+ +4H2O,Al3+3Al(OH)4 4Al(OH)3,5,课前体验,3.回答下列问题,(1)写出下列反应离子方程式,小苏打溶液与硫酸铝溶液反应 氯化铝分别与过量氨水、过量氢氧化钠溶液反应,Al3+3HCO3 Al(OH)3+3CO2,Al3+4OH Al(OH)4、 Al3+3NH3H2O Al(OH)3+3NH4+,6,课前体验,3.回答下列问题,(2)往有机聚合物中添加阻燃剂，可增加聚合物的使用安全性，扩大其应用范围。例如，在某聚乙烯树脂中加入等质量由特殊工艺制备的阻燃型Mg(OH)2，树脂可燃性大大降低。该M

4、g(OH)2的生产工艺如下：,精制卤水中的MgCl2与适量石灰乳反应合成碱式氯化镁Mg(OH)2xClxmH2O，反应的化学方程式为,2MgCl2+(2x)Ca(OH)2+2mH2O 2Mg(OH)2xClxmH2O+(2x)CaCl2,已知反应物和一种生成物，依据质量守恒定律容易写出方程式。,7,课前体验,3.回答下列问题,合成反应后，继续在393K523K下水热处理8 h， 发生反应： Mg(OH)2xClxmH2O (1x/2)Mg(OH)2+x/2MgCl2+mH2O 水热处理后，过滤、水洗。水洗的目的是,除去附着在Mg(OH)2表面的可溶性物质MgCl2、CaCl2等。,沉淀过滤后水

5、洗，目的就是除去沉淀表面吸附的可溶性物质，保证沉淀的纯度,(2)往有机聚合物中添加阻燃剂，可增加聚合物的使用安全性，扩大其应用范围。例如，在某聚乙烯树脂中加入等质量由特殊工艺制备的阻燃型Mg(OH)2，树脂可燃性大大降低。该Mg(OH)2的生产工艺如下：,8,课前体验,3.回答下列问题,阻燃型Mg(OH)2具有晶粒大，易分散、与高分子材料相容性好等特点。上述工艺流程中与此有关的步骤是 。,表面处理,根据流程图可知，其中有一项表面处理工序，目的应该就是使Mg(OH)2具有晶粒大，易分散、与高分子材料相容性好等特点,(2)往有机聚合物中添加阻燃剂，可增加聚合物的使用安全性，扩大其应用范围。例如，在

6、某聚乙烯树脂中加入等质量由特殊工艺制备的阻燃型Mg(OH)2，树脂可燃性大大降低。该Mg(OH)2的生产工艺如下：,9,课前体验,3.回答下列问题,已知热化学方程式： Mg(OH)2(s) MgO(s)+H2O(g) H1=+81.5 kJmol1 Al(OH)3(s) 1/2Al2O3(s)+3/2H2O(g) H2=+87.7 kJmol1,a.Mg(OH)2和Al(OH)3起阻燃作用的主要原因是,Mg(OH)2和Al(OH)3受热分解时吸收大量的热，使环境温度下降；同时生成的耐高温、稳定性好的MgO、Al2O3覆盖在可燃物表面，阻燃效果更佳,(2)往有机聚合物中添加阻燃剂，可增加聚合物的

7、使用安全性，扩大其应用范围。例如，在某聚乙烯树脂中加入等质量由特殊工艺制备的阻燃型Mg(OH)2，树脂可燃性大大降低。该Mg(OH)2的生产工艺如下：,阻止物质燃烧的原理应该从物质燃烧的条件进行分析：氧气、着火点、可燃物。依据热化学方程式可知，两种氢氧化物受热分解吸收大量的热，会使环境温度下降，同时产生耐高温的氧化镁和氧化铝覆盖在可燃物表面隔绝了空气与可燃物的接触，因而有阻燃作用,10,Mg(OH)2的吸热效率为：81.5 kJmol1 /58 gmol1=1.41 kJg1，Al(OH)3的吸热效率为： 87.7 kJmol1/78 gmol1=1.12 kJg1 等质量的Mg(OH)2 比

8、Al(OH)3吸热多。,课前体验,3.回答下列问题,已知热化学方程式： Mg(OH)2(s) MgO(s)+H2O(g) H1=+81.5 kJmol1 Al(OH)3(s) 1/2Al2O3(s)+3/2H2O(g) H2=+87.7 kJmol1,b.等质量Mg(OH)2和Al(OH)3相比，阻燃效果较好的是 ，原因是,Mg(OH)2,阻燃效果的好坏取决于单位质量阻燃剂分解时所能吸收的热量，吸热多，效果好，依据计算可以得到答案,(2)往有机聚合物中添加阻燃剂，可增加聚合物的使用安全性，扩大其应用范围。例如，在某聚乙烯树脂中加入等质量由特殊工艺制备的阻燃型Mg(OH)2，树脂可燃性大大降低。

9、该Mg(OH)2的生产工艺如下：,11,课前体验,3.回答下列问题,常用阻燃剂主要有三类：A.卤系，如四溴乙烷；B. 磷系，如磷酸三苯酯；C.无机类，主要是Mg(OH)2和Al(OH)3。从环保的角度考虑，应用时较理想的阻燃剂是 (填代号)，理由是,C,四溴乙烷、磷酸三苯酯沸点低，高温时有烟生成，且高温时受热分解产生有毒、有害的污染物。无机类阻燃剂Mg(OH)2和Al(OH)3无烟、无毒、腐蚀性小。,(2)往有机聚合物中添加阻燃剂，可增加聚合物的使用安全性，扩大其应用范围。例如，在某聚乙烯树脂中加入等质量由特殊工艺制备的阻燃型Mg(OH)2，树脂可燃性大大降低。该Mg(OH)2的生产工艺如下：

10、,题意已经明确“从环保的角度考虑”，卤素、含磷阻燃剂大多是分子晶体，熔点较低，因而受热时容易挥发，增加烟雾，另外卤素、磷元素都有毒性；Mg(OH)2和Al(OH)3分解产生难熔物质又无毒，所以较理想的应该是后者,12,课前体验,4.把由NaOH、AlCl3、MgCl2三种固体组成的混合物溶于足量的水中，有0.58 g白色沉淀析出，向所得的浊液里逐渐加入0.5 mol/L的盐酸，加入盐酸的体积和生成沉淀的质量如图所示：,(1)混合物中MgCl2的质量是 (g) ；AlCl3的质量是 (g)； NaOH的质量是 (g)。 (2)P点所表示加入盐酸体积是 (mL)。,0.95,1.335,2.6,1

11、30,13,课前体验,【解析】依据图示可以判断含有0.58 g沉淀的混合液中含有过量的氢氧化钠(因为继续滴加盐酸时，沉淀并没有增加，加入10 mL后，沉淀才开始增加)，沉淀是氢氧化镁，铝元素全部以 Al(OH)4存在。 (1)由于氢氧化钠过量，所以镁离子完全沉淀，生成的氢氧化镁物质的量=0.58 g58 g/mol=0.01 mol,依据MgCl2Mg(OH)2可以求得氯化镁质量为0.01 mol95 g/mol=0.95 g；当加入盐酸体积由10 mL增加到30 mL时，发生的反应为Al(OH)4+H+ Al(OH)3+H2O，据此可推知氯化铝物质的量等于该步反应中消耗氢离子物质的量即0.0

12、1 mol，氯化铝的质量=0.01mol133.5g/mol=1.335 g。计算氢氧化钠质量可以从生成沉淀最多时(即加入盐酸30 mL时)进行分析，此时溶液中镁离子、铝元素均转化为沉淀，溶液中溶质只有NaCl，其中钠离子物质的量等于氢氧化钠物质的量也等于溶液中氯离子物质的量，而溶液中氯离子物质的量=0.01 mol2+0.01 mol3+0.03 L0.5mol/L=0.065 mol,所以氢氧化钠质量为0.065 mol40 g/mol=2.6 g。,14,课前体验,(2)P点表示溶液中沉淀恰好溶解时所加入的盐酸体积，此时溶液中有NaCl、AlCl3、MgCl2三中溶质，与起始相比较，相当

13、于将原来的氢氧化钠中和生成氯化钠，所需盐酸物质的量等于0.065 mol,体积为0.065 mol0.5 mol/L=0.13 L=130 mL。,【解析】依据图示可以判断含有0.58 g沉淀的混合液中含有过量的氢氧化钠(因为继续滴加盐酸时，沉淀并没有增加，加入10 mL后，沉淀才开始增加)，沉淀是氢氧化镁，铝元素全部以 Al(OH)4存在。,15,A随着NaOH溶液的加入先后发生以下两个反应： Al3+3OH Al(OH)3(沉淀物质的量由0增至最大值)；Al(OH)3+OH Al(OH)4(沉淀物质的量由最大值降为0)。两个反应中消耗的NaOH物质的量之比为31，与题图不符。,典例精析,【

14、例1】将物质X逐渐加入Y溶液中，生成沉淀的物质的量n2与所加X的物质的量n1的关系下图所示。符合图所示情况的是 ( ),C,【解析】,16,B随着AlCl3溶液的加入先后发生以下两个反应 Al3+4OH Al(OH)4(不产生沉淀)；Al3+3Al(OH)4 4Al(OH)3(沉淀物质的量由0增至最大值)。两个反应中消耗AlCl3物质的量之比为31，与题图也不符。,典例精析,【例1】将物质X逐渐加入Y溶液中，生成沉淀的物质的量n2与所加X的物质的量n1的关系下图所示。符合图所示情况的是 ( ),【解析】,C,17,C随着盐酸的加入先后发生以下两个反应：H+ +Al(OH)4 Al(OH)3+H

15、2O(沉淀物质的量由0增至最大值)；3H+Al(OH)3 Al3+3H2O(沉淀物质的量由最大值降为0)。两个反应中消耗盐酸物质的量之比为13，符合题图。,典例精析,C,【例1】将物质X逐渐加入Y溶液中，生成沉淀的物质的量n2与所加X的物质的量n1的关系下图所示。符合图所示情况的是 ( ),【解析】,18,D随着NaAl(OH)4溶液的加入先发生以下反应：Al(OH)4+4H+ Al3+4H2O(不产生沉淀)；待盐酸耗尽发生Al3+3Al(OH)4 4Al(OH)3的反应(沉淀物质的量由0增至最大值)。两个反应消耗NaAl(OH)4物质的量之比为13，与题图也不符。,典例精析,C,【例1】将物

16、质X逐渐加入Y溶液中，生成沉淀的物质的量n2与所加X的物质的量n1的关系下图所示。符合图所示情况的是 ( ),【解析】,19,典例精析,C,【评注】图像题解法基本思路： 1.明确意义。首先是图的意义两个座标分别表示的意义、与 反应原理联系明确图的意义。二是线的意义向上斜表示相应产物增多，向下斜则表示相应产物减少，斜率越大，一般表示反应速率越大。水平线则一般表示产物量没有变化，但水平线位置的相对高低，则表示产物量的相对大小(多少)。,【例1】将物质X逐渐加入Y溶液中，生成沉淀的物质的量n2与所加X的物质的量n1的关系下图所示。符合图所示情况的是 ( ),20,典例精析,C,【评注】图像题解法基本

17、思路： 2.注意看“量”。特别注意看“三点”(起点、拐点、终点)的量。要注意从座标量看变化量，从变化量看图是否正确，看反应原理在图像中的表现。,【例1】将物质X逐渐加入Y溶液中，生成沉淀的物质的量n2与所加X的物质的量n1的关系下图所示。符合图所示情况的是 ( ),21,典例精析,C,【评注】图像题解法基本思路： 3.注意比较。一是把曲线与反应原理对比，从中发现反应规律。二是注意对比类似曲线，从中发现反应的差别。,【例1】将物质X逐渐加入Y溶液中，生成沉淀的物质的量n2与所加X的物质的量n1的关系下图所示。符合图所示情况的是 ( ),22,典例精析,变式1,向一定质量的明矾溶液中滴加Ba(OH

18、)2溶液，下列坐标图中，能表示加入Ba(OH)2溶液的体积V与生成沉淀质量m的关系正确的是 ( ),【解析】明矾是KAl(SO4)212H2O，溶液中同时含有铝离子和硫酸根离子，它们分别与氢氧根离子和钡离子反应产生沉淀，当氢氧根离子过量后又会把氢氧化铝溶解。同时注意本题纵坐标表示的沉淀质量，沉淀质量最少时不是氢氧化钡过量的时候：假设明矾有1 mol,当氢氧化钡过量时沉淀为2 mol硫酸钡，质量是466 g；当溶液中铝离子刚好完全沉淀时，加入氢氧化钡应为1.5 mol,此时沉淀为1 mol氢氧化铝(质量78 g)和1.5 mol硫酸钡(质量为349.5 g)，总质量427.5 g。,C,23,典

19、例精析,【例2】镁铝合金10.2 g投入到500 mL 2 mol/L盐酸溶液中恰好完全反应，生成11.2 L氢气(标准状况)。再加入4 mol/L的NaOH溶液，当生成沉淀量最多时，加入NaOH溶液的体积应为 ( ) A.250 mL B.425 mL C.500 mL D.560 mL,A,【解析】 本题解法很多，但是如果按照常规法先计算出镁和铝各有多少质量，则费时费力。巧解：沉淀量达到最大值时，溶液中的溶质只有氯化钠，所以溶液中n(Na+)=n(Cl)，钠离子即来自氢氧化钠。,24,典例精析,【评注】选择型计算题，一般都有常规解法和巧解，命题人旨在考查学生思维的敏捷性和开放性。守恒法(电

20、子得失守恒、元素守恒、电荷守恒)是最常见的最重要的解题方法，在平时的学习中对选择性计算题，多思考，多总结，就会水到渠成。,【例2】镁铝合金10.2 g投入到500 mL 2 mol/L盐酸溶液中恰好完全反应，生成11.2 L氢气(标准状况)。再加入4 mol/L的NaOH溶液，当生成沉淀量最多时，加入NaOH溶液的体积应为 ( ) A.250 mL B.425 mL C.500 mL D.560 mL,A,25,典例精析,变式2,镁铝合金5.1 g溶于300 mL 2 mol/L的，在标准状况下放出气体的体积为5.6 L。向反应后的溶液中加入足量氨水，产生沉淀的质量为 ( ) A.5.1 g

21、B.10.2 g C.13.6 g D.15.3 g,C,【解析】本题同样有常规解法和巧解法。巧解：最后沉淀是氢氧化镁和氢氧化铝混合物，沉淀质量与原来合金质量相比较，就是增加了与铝离子和镁离子结合的氢氧根离子的质量，只要能求得氢氧根离子的量即可求得沉淀质量。铝离子和镁离子结合的氢氧根离子的物质的量等于它们单质失去的电子的物质的量(电荷守恒)，失去的电子物质的量等于氢气物质的量的2倍(电子得失守恒)即5.6 L22.4 L/mol2=0.5 mol；0.5 mol氢氧根离子质量为8.5 g，所以沉淀质量=5.1 g+8.5 g=13.6 g。,26,典例精析,【备选题】把一块镁铝合金投入到1 m

22、ol/L HCl溶液里，待合金完全溶解后，往溶液里加入1 mol/L NaOH溶液，生成沉淀的物质的量随加入NaOH溶液体积变化的关系如下图A所示。下列说法中不正确的是 ( ),C,A.a的取值范围为0a50 B.n(Mg)/n(Al)的最大值为2.5 C.若将关系图改为图时，则a的取值范围为80a90 D.若将关系图改为图时，则a的取值范围为75a90,27,典例精析,【解析】 图A可以看出溶解氢氧化铝所需氢氧化钠体积为9080=10，使铝镁离子沉淀所需氢氧化钠为(80a),使铝离子沉淀所需氢氧化钠=103=30，显然(80a)(a80)3，得出a(90-a)3，得出a75。,28,方法指导

23、,1.试剂的滴加顺序不同，产生的现象不同,(1)NaOH和AlCl3 向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，先出现白色沉淀后消失： Al3+3OH Al(OH)3 Al(OH)3+OH Al(OH)4 向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，开始无现象后出现白色沉淀： Al3+4OH Al(OH)4+2H2O Al3+3Al(OH)4 4Al(OH)3,29,方法指导,1.试剂的滴加顺序不同，产生的现象不同,(2) NaAl(OH)4和盐酸 向NaAl(OH)4溶液中滴加盐酸，先出现白色沉淀后消失： NaAl(OH)4+HCl Al(OH)3+NaCl+H2O Al(OH)3+3H+ Al3+3H2

24、O 向盐酸中滴加NaAl(OH)4溶液，开始无现象后出现白色沉淀： 4HCl+NaAl(OH)4 NaCl+AlCl3+4H2O AlCl3+3NaAl(OH)4 4Al(OH)3+3NaCl,30,方法指导,1.试剂的滴加顺序不同，产生的现象不同,(3) Na2CO3和盐酸 向Na2CO3溶液中滴加盐酸，开始无现象，后产生气泡 Na2CO3+HCl NaCl+NaHCO3 NaHCO3+HCl NaCl+H2O+CO2 向盐酸中滴加Na2CO3溶液，立即产生气泡 Na2CO3+2HCl 2NaCl+H2O+CO2,31,方法指导,2.铝盐溶液与强碱溶液的反应的图像,(1) AlCl3溶液与N

25、aOH溶液反应 (2) NaAl(OH)4溶液与HCl溶液反应,32,方法指导,3.氢氧化铝制备方案选择,(1)以铝盐和碱为原料为了防止氢氧化铝被强碱溶解，通常选用铝盐与弱碱溶液反应： Al3+3NH3H2O Al(OH)3+3NH4+ (2)以铝单质、强酸、强碱为原料以此原料制取氢氧化铝常用方法有甲、乙、丙三种： 甲: 乙: 丙:,33,方法指导,3.氢氧化铝制备方案选择,制取等量的氢氧化铝(以1mol为例)三种方案所需要的原料用量如下： 制取1mol氢氧化铝所需的硫酸和氢氧化钠的用量表： 根据表上分析可以得出，方案丙最好。在实施方案丙时，必须要将铝单质分成四份，一份与硫酸反应，另外三分与氢

26、氧化钠反应。,(1)以铝盐和碱为原料为了防止氢氧化铝被强碱溶解，通常选用铝盐与弱碱溶液反应： Al3+3NH3H2O Al(OH)3+3NH4+ (2),34,高考回放,1.把Ba(OH)2溶液滴入明矾溶液中，使SO42全部转化成BaSO4沉淀，此时铝元素的主要存在形式是 ( ) A. Al3+ B. Al(OH)3 C. Al(OH)4 D. Al3+和Al(OH)3,【解析】明矾的组成是KAl(SO4)212H2O，假设明矾1 mol,当硫酸根离子全部转化为沉淀时，必须加入2 mol Ba(OH)2，此时氢氧根离子也加入了4 mol,恰好把铝元素转化为Al(OH)4。,C,35,高考回放,

27、2. (2008上海)明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料，明矾石的组成和明矾相似，此外还含有氧化铝和少量氧化铁杂质。具体实验步骤如下图所示：,根据上述图示，完成下列填空：,(1)明矾石焙烧后用稀氨水浸出。配制500 mL稀氨水(每升含有39.20 g氨)需要取浓氨水 (每升含有250.28 g氨) mL，用规格为 mL量筒量取。,78,100,配置溶液计算依据就是稀释前 后溶质的量不变。设需要浓氨 水体积为V L，则V250.28= 0.50039.20，求得V=0.078 L=78 mL；量筒选用时应该选择量程比78 mL稍大的，故用100mL量筒即可。,36,高考回放,根据上述图示，完成下列填空：,(2)氨水浸出后得到固液混合体系，过滤，滤液中除K+、SO42外，还有大量的NH4+。检验NH4+的方法是,取滤液 少许，加入NaOH，加热，生成的气体能使润湿的红色石蕊试纸变蓝(合理即给分)。,铵根离子检验通常是将其与强碱反应，再用湿润的红色石蕊试纸检验气体,2. (2008上海)明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料，明矾石的组成和明矾相似，此外还含有氧化铝和少量氧化铁杂质。具体实验步骤如下图所示：,37,高考回放,根据上述图示，完成下列填空：,(3)写出沉淀物中所有物质的化学