化學(xué)第三章 金屬及其化合物 3.2 鎂、鋁及其重要化合物

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1、第二節(jié)鎂、鋁及其重要化合物考點一鎂、鋁的化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用【基礎(chǔ)回顧】1.鋁的存在、性質(zhì)及制備:(1)存在:鋁是地殼中含量最多的金屬元素。自然界中的鋁全部以_態(tài)存在?；?2)物理性質(zhì)。_色有金屬光澤的固體,有良好的_、_和_等,密度較小,質(zhì)地柔軟。銀白延展性導(dǎo)電性導(dǎo)熱性(3)化學(xué)性質(zhì)。寫出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式: 4Al+3O2 2Al2O3點燃=2Al+3Cl2 2AlCl3 鈍化_或_(鋁熱反應(yīng))可用于焊接金屬、冶煉高熔點貴重金屬。高溫=2O2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H22Al+2OH-+2H2O=2Al +3H22Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe(4

2、)鋁的工業(yè)制備。電解熔融Al2O3: _(5)鋁的用途。純鋁用作導(dǎo)線,鋁合金用于制造汽車、飛機(jī)、生活用品等。電解=冰晶石2Al2O3(熔融) 4Al+3O22.對比記憶鋁、鎂的化學(xué)性質(zhì):鋁鋁鎂鎂與非金與非金屬反應(yīng)屬反應(yīng)能被能被ClCl2 2、O O2 2氧化氧化2Mg+O2Mg+O2 2 2MgO 2MgO3Mg+N3Mg+N2 2 Mg Mg3 3N N2 2與與COCO2 2反反應(yīng)應(yīng)2Mg+CO2Mg+CO2 2 2MgO+C 2MgO+C與水反與水反應(yīng)應(yīng)反應(yīng)很困難反應(yīng)很困難能與沸水反應(yīng)能與沸水反應(yīng)Mg+2HMg+2H2 2O O Mg(OH) Mg(OH)2 2+H+H2 2點燃=點燃=

3、點燃=3.氧化鋁:(1)物理性質(zhì):_色固體,_溶于水,有很高的_。(2)化學(xué)性質(zhì)。白難熔點寫出圖中有關(guān)反應(yīng)的離子方程式:_;_;2OAl2O3+6H+=2Al3+3H2OAl2O3+2OH-=2Al +H2O4.氫氧化鋁:(1)物理性質(zhì)。_色膠狀不溶于水的固體,有較強(qiáng)的_性。(2)化學(xué)性質(zhì)(用化學(xué)方程式表示)。Al(OH)3的電離方程式為白吸附寫出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式:_;_;_。2OAl(OH)3+3H+=Al3+3H2OAl(OH)3+OH-=Al +2H2O2Al(OH)3=Al2O3+3H2O(3)制備。向鋁鹽中加入氨水:_。4NHAl3+3NH3H2O=Al(OH)3

4、+3 向NaAlO2溶液中通入足量CO2:_。NaAlO2溶液與AlCl3溶液混合:_。2O2O3OAl +CO2+2H2O=Al(OH)3+HC3Al +Al3+6H2O=4Al(OH)35.常見的鋁鹽:(1)硫酸鋁鉀是由兩種不同的金屬離子和一種酸根離子組成的復(fù)鹽。(2)明礬的化學(xué)式為_,它是_色晶體,_溶于水,水溶液pH_7(填“”或“=”)。明礬可以凈水,其凈水的原理是_,Al(OH)3膠體吸附水中雜質(zhì)形成沉淀而凈水。 KAl(SO4)212H2O無可Al(OH)3+3H+Al3+3H2O【思維診斷】 (正確的打“”,錯誤的打“”)(1) 使用氫氧化鈉溶液不能分離氧化鎂中混有的氧化鋁。(

5、)提示:。MgO是堿性氧化物,與NaOH不能反應(yīng),而Al2O3是兩性氧化物,可以與NaOH發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生NaAlO2,過濾后洗滌,就得到純凈的MgO。(2)能用鋁槽車儲運濃硫酸與濃硝酸,是因為鋁的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不與濃硫酸、濃硝酸反應(yīng)。()提示:。鋁遇濃硫酸與濃硝酸鈍化。(3)鋁制餐具不能長時間存放酸性、堿性或咸的食物。()提示:。鋁能與酸堿反應(yīng)。(4)實驗室里用可溶性鋁鹽(如AlCl3)與強(qiáng)堿溶液(如NaOH)制備Al(OH)3。()提示:。Al(OH)3能溶于強(qiáng)堿,其用量不易控制,用可溶性鋁鹽與過量氨水反應(yīng)制取Al(OH)3。(5)氫氧化鋁可作胃酸的中和劑。()提示:。氫氧化鋁屬于兩性氫氧化物

6、,能與酸反應(yīng),可作胃酸的中和劑?！镜漕}探究】【典題】(2017江蘇高考節(jié)選)鋁是應(yīng)用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3,含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁的一種工藝流程如下:注:SiO2在“堿溶”時轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。導(dǎo)學(xué)號79100030(1)“堿溶”時生成偏鋁酸鈉的離子方程式為_。 (2)向“過濾”所得濾液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH_ (填“增大”“不變”或“減小”)。 (3)“電解”是電解熔融 Al2O3,電解過程中作陽極的石墨易消耗,原因是_。 (4)鋁粉在1 000 時可與N2反應(yīng)制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合,有利于AlN的制備,其主要

7、原因是_。 【解析】(1)Al2O3為兩性氧化物,在NaOH溶液中會溶解生成NaAlO2。(2)加入的NaHCO3與過量的NaOH反應(yīng),導(dǎo)致溶液的pH減小。(3)電解Al2O3時生成O2,O2會氧化石墨。(4)NH4Cl受熱分解產(chǎn)生HCl,H+可以去除鋁表面的氧化膜,所以加入少量的NH4Cl有利于AlN的制備。答案:(1)Al2O3+ 2OH-=2Al + H2O(2)減小(3)石墨電極被陽極上產(chǎn)生的O2氧化(4)NH4Cl分解產(chǎn)生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜2O【母題變式】(1)向“過濾”所得濾液中加入NaHCO3溶液,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_。 提示:Al +HC +H2O=A

8、l(OH)3+C 。(2)電解熔融Al2O3制備鋁不用氯化鋁的原因是_。 提示:氯化鋁是共價化合物,熔融氯化鋁以分子的形式存在。2O3O23O(3)“電解”的電解過程中作陽極的石墨易消耗,應(yīng)該采取的措施是_。 提示:定期補充石墨?！練w納提升】 鋁土礦冶煉金屬鋁的方法鋁土礦主要成分為Al2O3,雜質(zhì)為SiO2、Fe2O3。【題組過關(guān)】1.雙羥基鋁碳酸鈉是醫(yī)療上常用的一種抑酸劑,其化學(xué)式是NaAl(OH)2CO3。關(guān)于該物質(zhì)的說法正確的是()A.該物質(zhì)屬于兩性氫氧化物B.該物質(zhì)是Al(OH)3和Na2CO3的混合物C.1 mol NaAl(OH)2CO3最多可消耗3 mol H+D.該藥劑不適合于

9、胃潰瘍患者服用【解析】選D。雙羥基鋁碳酸鈉屬于鹽,A錯誤;它是一種化合物,屬于純凈物,不是混合物,B錯誤;1 mol 最多可消耗4 mol H+,C錯誤;由于能與胃酸反應(yīng)放出CO2氣體,不適合于胃潰瘍患者服用,D正確。2.(2018淮南模擬)工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3,含F(xiàn)e2O3雜質(zhì))為原料冶煉鋁的工藝流程如下:下列敘述正確的是導(dǎo)學(xué)號79100031()A.試劑X可以是氫氧化鈉溶液,也可以是鹽酸B.反應(yīng)過濾后所得沉淀為氫氧化鐵C.圖中所示轉(zhuǎn)化反應(yīng)都不是氧化還原反應(yīng)D.反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaAlO2+CO2+2H2O= Al(OH)3+NaHCO3【解析】選D。試劑X只能是氫氧化鈉溶

10、液,不能是鹽酸,A錯誤;反應(yīng)過濾后所得沉淀為Fe2O3,B錯誤;電解氧化鋁制鋁的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng),C錯誤?！炯庸逃?xùn)練】1.用含少量鎂粉的鋁粉制取純凈的氫氧化鋁,下述操作步驟中最恰當(dāng)?shù)氖?)加鹽酸溶解加燒堿溶液溶解過濾通入過量CO2生成Al(OH)3沉淀加入鹽酸生成Al(OH)3沉淀加入過量燒堿溶液A.B.C.D.【解析】選B。鎂、鋁都能與酸反應(yīng),但鋁能溶于強(qiáng)堿,所以可加入燒堿溶液溶解,過濾后得到NaAlO2溶液,在反應(yīng)后的溶液中通入過量CO2,生成Al(OH)3沉淀,經(jīng)過濾、洗滌可得到純凈的氫氧化鋁,正確順序為,選B。2.相同質(zhì)量的下列物質(zhì)分別與等濃度的NaOH溶液反應(yīng),至體系中均無固體物質(zhì)

11、,消耗堿量最多的是()A.AlB.Al(OH)3C.AlCl3D.Al2O3【解析】選A。假設(shè)上述四種物質(zhì)均為1 g,則物質(zhì)的量分別為 mol、 mol、 mol、 mol,完全溶解轉(zhuǎn)化為NaAlO2時,所需NaOH的物質(zhì)的量分別為 mol、 mol、 4 mol= mol, 2 mol= mol,故選A。133.3751271781133.511021271781133.51102151考點二“鋁三角”之間轉(zhuǎn)化關(guān)系及圖象分析 【基礎(chǔ)回顧】1.Al3+、Al(OH)3、Al 之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系:2O寫出上述轉(zhuǎn)化的離子方程式。(1)_(2) _(3) _(4) _2O2O2O4NHAl3+3NH3H

12、2O=Al(OH)3+3Al3+3Al +6H2O=4Al(OH)3Al3+3OH-=Al(OH)3Al(OH)3+3H+=Al3+3H2OAl3+4OH-=Al +2H2OAl +4H+=Al3+2H2O(5)_(6) _2O3O2O2OAl +CO2(過量)+2H2O=Al(OH)3+HC Al +H+H2O=Al(OH)3Al(OH)3+OH-=Al +2H2O2.與Al(OH)3沉淀生成有關(guān)的計算及圖象分析:(1)把強(qiáng)堿溶液逐滴加入鋁鹽(Al3+)溶液中至過量的圖象如圖:現(xiàn)象:_。有關(guān)反應(yīng):A B: _BD: _2O先有白色沉淀產(chǎn)生,然后沉淀逐漸溶解Al3+3OH-=Al(OH)3Al

13、(OH)3+OH-=Al +2H2O有關(guān)計算:a.根據(jù)AlCl3和NaOH的量計算生成Al (OH)3的量b.根據(jù)AlCl3和Al(OH)3的量計算需要NaOH的量NaOHNaOH的量的量n n(NaOH)(NaOH)當(dāng)當(dāng)NaOHNaOH不不足時足時n n(NaOH)=3(NaOH)=3n nAl(OH)Al(OH)3 3 當(dāng)當(dāng)NaOHNaOH過過量時量時n n(NaOH)=3(NaOH)=3n n(Al(Al3+3+)+)+n n(Al(Al3+3+) )- -n nAl(OH)Al(OH)3 3=4=4n n(Al(Al3+3+)-)-n nAl(OH)Al(OH)3 3 (2)把鋁鹽(A

14、l3+)溶液逐滴加入強(qiáng)堿溶液中至過量的圖象如圖:現(xiàn)象:_。有關(guān)反應(yīng):AB: _BC: _2O2O先無明顯現(xiàn)象,然后逐漸產(chǎn)生大量的白色沉淀Al3+4OH-=Al +2H2OAl3+3Al +6H2O=4Al(OH)3(3)把強(qiáng)酸溶液逐滴加入Al 溶液中至過量的圖象如圖:現(xiàn)象:_。有關(guān)反應(yīng):AB: _BD: _2O2O先生成白色沉淀,隨后沉淀逐漸溶解Al +H+H2O=Al(OH)3Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O有關(guān)計算:a.根據(jù)NaAlO2和HCl計算生成Al(OH)3的量b.根據(jù)Al(OH)3和NaAlO2的量計算需要加入HCl的量HClHCl的量的量n n(HCl)(HCl)當(dāng)當(dāng)H

15、ClHCl不足不足時時n n(HCl)=(HCl)=n nAl(OH)Al(OH)3 3 當(dāng)當(dāng)HClHCl過量過量時時n n(HCl)=(HCl)=n n(Al )+3(Al )+3n n(Al )(Al )- -n nAl(OH)Al(OH)3 3=4=4n n(Al )-3(Al )-3n nAl(OH)Al(OH)3 3 2O2O2O(4)向強(qiáng)酸溶液中逐滴加入Al 溶液至過量的圖象如圖:2O現(xiàn)象:_。有關(guān)反應(yīng):AB: _BC: _2O2O先無明顯現(xiàn)象,反應(yīng)一段時間后逐漸產(chǎn)生白色沉淀4H+Al =Al3+2H2OAl3+3Al +6H2O=4Al(OH)3(5)向明礬溶液中逐滴加入Ba(O

16、H)2溶液至過量的圖象如圖:現(xiàn)象:_。有關(guān)反應(yīng):OA:2KAl(SO4)2+3Ba(OH)2= 2Al(OH)3+3BaSO4+K2SO4AB:2Al(OH)3+K2SO4+Ba(OH)2= BaSO4+2KAlO2+4H2O先有白色沉淀生成,然后部分沉淀溶解(6)向硫酸鋁銨NH4Al(SO4)2溶液中逐滴加入NaOH溶液,沉淀的物質(zhì)的量隨加入NaOH的物質(zhì)的量變化如圖所示:現(xiàn)象:先產(chǎn)生_,過一段時間后,沉淀完全溶解。有關(guān)離子反應(yīng):OA: _, AB:_,BC: _。4NH2O白色沉淀Al3+3OH-=Al(OH)3+OH-=NH3H2OAl(OH)3+OH-=Al +2H2O【思維診斷】(正

17、確的打“”,錯誤的打“”)(1)a.Al2O3,b.NaAlO2,c.Al(OH)3不能按 關(guān)系一步完成。 ()提示:。 (2)加入過量的氫氧化鈉溶液,將含有Mg2+、Al3+的混合溶液中的Mg2+沉淀下來。()提示:。向混合溶液中加入過量的氫氧化鈉溶液,生成的氫氧化鋁能溶解在強(qiáng)堿中,而氫氧化鎂不能溶解,從而可將Mg2+沉淀出來。(3)向明礬溶液中加入過量的Ba(OH)2溶液:Al3+2 +2Ba2+4OH-=2BaSO4+Al(OH)3+H2O()提示:。Al3+2 +2Ba2+4OH-=2BaSO4+Al +2H2O。24SO24SO2O(4) 如圖所示,AlCl3溶液、濃氨水,中有白色沉

18、淀生成。()提示:。濃氨水中揮發(fā)出NH3,NH3與AlCl3溶液反應(yīng)生成Al(OH)3白色沉淀。【典題探究】【典題】(2018中山模擬)如圖所示是向MgCl2和AlCl3的混合溶液中加入一定量NaOH溶液,緊接著再加入一定量稀鹽酸,生成沉淀的物質(zhì)的量y與加入溶液的體積x的關(guān)系圖。根據(jù)圖示判斷,下列結(jié)論中不正確的是導(dǎo)學(xué)號79100032()A.N點時溶液中的溶質(zhì)只有NaClB.M點之前加入的是NaOH溶液,M點之后加入的是鹽酸C.c(NaOH)=c(HCl)D.原混合溶液中c(MgCl2) c(AlCl3)=1 1【解析】選B。向MgCl2和AlCl3的混合溶液中加入NaOH溶液,首先發(fā)生:Al

19、3+3OH-=Al(OH)3,Mg2+2OH-=Mg(OH)2,N點時Al3+、Mg2+全部沉淀,溶液中的溶質(zhì)只有NaCl,A正確;NM段Al(OH)3溶解,x=6時Al(OH)3完全溶解,MP段沉淀的量不變,MP段先加的NaOH溶液,然后又加入鹽酸,B錯誤;PF段沉淀的量增加,發(fā)生Al +H+H2O=Al(OH)3,消耗鹽酸1 mL, 根據(jù)NM段Al(OH)3溶解消耗NaOH溶液1 mL,則c(NaOH)=c(HCl),C正確;沉淀Al3+消耗NaOH溶液3 mL,沉淀Mg2+消耗NaOH溶液2 mL,原混合溶液中c(MgCl2) c(AlCl3)=1 1,D正確。2O【母題變式】(1)K點

20、時溶液中的溶質(zhì)是_。 提示:NaCl、NaOH、NaAlO2。根據(jù)題中分析知,從K點時開始加入鹽酸,所以K點時溶液中的溶質(zhì)是NaCl、NaOH、NaAlO2。(2)向AlCl3和MgSO4混合溶液中不斷加入NaOH溶液,得到沉淀的量與加入NaOH溶液的體積關(guān)系如圖所示。原溶液中Cl-與 的物質(zhì)的量之比為_。 24SO提示:61。OA段是生成Al(OH)3、Mg(OH)2,AB段是Al(OH)3完全溶解消耗0.1 L NaOH,則生成Al(OH)3消耗0.3 L NaOH,生成Mg(OH)2消耗0.1 L NaOH,n(AlCl3)n(MgSO4)= 21, Cl-與 的物質(zhì)的量之比為61。24

21、SO【歸納提升】1.突破Al(OH)3沉淀圖象三個秘訣:(1)明晰橫、縱坐標(biāo)含義,然后通過曲線變化特點分析反應(yīng)原理。(2)掌握Al3+、Al(OH)3、Al 三者之間的轉(zhuǎn)化比例:2O(3)明晰Al3+溶液中加堿(OH-)的幾種常見變形圖象,如:圖A中,n(H+) n(Al3+)=2 1。圖B中,若已知原溶液中含有Mg2+,則可推出n(Mg2+) n(Al3+)=1 1。圖C中,若已知原溶液中含有H+和Mg2+,則可推導(dǎo)出n(H+) n(Al3+) n(Mg2+)=2 1 1。2.可溶性鋁鹽與強(qiáng)堿反應(yīng)的計算規(guī)律:(1)求產(chǎn)物Al(OH)3的量。當(dāng)n(OH-)3n(Al3+)時,nAl(OH)3=

22、 n(OH-);當(dāng)3n(Al3+)n(OH-)4n(Al3+)時,nAl(OH)3=4n(Al3+)-n(OH-);當(dāng)n(OH-)4n(Al3+)時,nAl(OH)3=0,無沉淀。13(2)求反應(yīng)物堿的量。若堿不足(Al3+未完全沉淀):n(OH-)=3nAl(OH)3;若堿使生成的Al(OH)3部分溶解:n(OH-)=4n(Al3+)-nAl(OH)3?！绢}組過關(guān)】1.以硫酸為電解液,分別以石墨和鋁材作陰、陽極材料,經(jīng)過電解處理形成氧化鋁膜,抗腐蝕能力強(qiáng)。其制備的簡要流程如圖所示。下列用來解釋流程中反應(yīng)的方程式不正確的是()A.堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜:2OH-+Al2O3=2A

23、l +H2OB.堿洗時鋁材表面會出現(xiàn)氣泡:2Al+2OH-+2H2O=2Al +3H2C.獲得耐腐蝕鋁材的電極反應(yīng):4Al-12e-+3O2=2Al2O3D.用稀氨水洗去耐蝕鋁材表面的酸:NH3H2O+H+= +H2O2O4NH2O【解析】選C。鋁、氧化鋁都能夠溶于氫氧化鈉溶液,A、B正確;C項的電荷不守恒;一水合氨是弱電解質(zhì),D正確。2.(2018太原模擬)向一定量的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液,生成沉淀Al(OH)3的量隨AlCl3加入量的變化關(guān)系如圖所示。則下列離子組在對應(yīng)的溶液中一定能大量共存的是()導(dǎo)學(xué)號79100033A.a點對應(yīng)的溶液中:Na+、Fe3+、 、HC B.b

24、點對應(yīng)的溶液中:Ag+、Ca2+、 、F-C.c點對應(yīng)的溶液中:Na+、S2-、 、Cl-D.d點對應(yīng)的溶液中:K+、 、I-、C 24SO3NO24SO4NH3O23O【解析】選C。b點之前發(fā)生反應(yīng):Al3+4OH-=Al +2H2O,bc發(fā)生反應(yīng):3Al +6H2O+Al3+ = 4Al(OH)3,a點時溶液中存在大量OH-,Fe3+、 不能大量存在,A錯誤;b點時溶液中的溶質(zhì)為NaCl和NaAlO2,Ag+與Cl-生成AgCl沉淀,B錯誤;c點時溶質(zhì)為2O2O3HCONaCl,所有離子可以大量共存,C正確;d點時溶質(zhì)為NaCl和AlCl3,Al3+和 能發(fā)生水解相互促進(jìn)的反應(yīng),不能大量共

25、存,D錯誤。23CO【加固訓(xùn)練】1.將等物質(zhì)的量的鎂和鋁混合,取等質(zhì)量該混合物四份,分別加到足量的下列溶液中,充分反應(yīng)后,放出氫氣最多的是()A.3 molL-1 HClB.4 molL-1 HNO3 C.8 molL-1 NaOHD.18 molL-1 H2SO4【解析】選A。在鎂、鋁混合物中加入HNO3和濃硫酸都不產(chǎn)生H2,B、D錯誤;加入NaOH溶液,只有Al發(fā)生反應(yīng)生成H2,而鎂不反應(yīng),C錯誤;加入鹽酸,鎂、鋁都與鹽酸反應(yīng)生成H2,所以放出H2的量最多,A正確。2.把一塊鎂鋁合金投入20 mL 1 molL-1的HCl溶液里,待合金完全溶解后,往溶液里加入1 molL-1的NaOH溶液

26、,生成沉淀的物質(zhì)的量隨加入NaOH溶液體積(mL)變化的關(guān)系如圖所示。下列說法中正確的是()A.鎂鋁合金具有很強(qiáng)的抗腐蝕能力,它不溶解在任何酸、堿或鹽中B.c值越大,合金中Al的含量越高C.b值越大,合金中Mg的含量越高D.假設(shè)c=25,整個反應(yīng)過程中,主要發(fā)生了5個離子反應(yīng)【解析】選B。鎂鋁合金表面形成致密的氧化膜而具有很強(qiáng)的抗腐蝕能力,但MgO、Al2O3、Mg、Al都可與HCl溶液、稀硫酸溶液等反應(yīng),Al、Al2O3也能溶解在NaOH溶液中,A錯誤;根據(jù)圖示,c值越大,溶解Al(OH)3的NaOH越多,說明合金中Al的含量越高,B正確;b點對應(yīng)的沉淀為Al(OH)3和Mg(OH)2的混合物,僅根據(jù)b值的大小不能判斷該沉淀中Mg(OH)2的量,繼而無法判斷合金中Mg的含量,C錯誤;根據(jù)圖示,當(dāng)c=25時,整個反應(yīng)過程中主要包含Mg、Al分別與鹽酸的反應(yīng),H+與OH-的反應(yīng),Mg2+、Al3+分別與OH-的反應(yīng),Al(OH)3與OH-的反應(yīng),主要有6個離子反應(yīng),D錯誤。