高二化学镁和铝.docx
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高二化学镁和铝
学科:
化学
教学内容:
高二化学镁和铝
【基础知识精讲】
镁及其化合物转化关系
铝及其化合物转化关系
在学习过程中我们一定要注意以下几点:
1.注重理论知识的指导作用,培养思维能力.如学习镁、铝性质时,可用元素周期表及周期律的理论为指导;在学习Al(OH)3两性时,可运用电离理论和化学平衡理论进行分析.这样不仅可以巩固所学的理论知识,还可以培养自己分析问题解决问题的能力.
2.温故知新,培养自己归纳总结的能力.如铝的一些性质在初三和高一曾学习过.要在复习有关知识的基础上学完本节后学会总结、归纳的方法,使所学的知识系统化、网络化.
3.充分发挥主体作用,培养自学能力.如金属的通性、合金等内容通过自学,不仅可以获得知识,更重要的是学会读书的方法,培养自学能力.
4.掌握图像题的解题技巧,如Al(OH)3两性的计算.
【重点难点解析】
重点:
(1)镁、铝的化学性质
(2)铝的特性(3)三氧化二铝、氢氧化铝的两性
难点:
铝的特性及氢氧铝的两性.
1.铝和强碱溶液反应,不是铝直接和碱反应,而是铝先和强碱溶液中的水反应生成氢氧化铝,然后氢氧化铝再和强碱反应生成偏铝酸盐.如铝和氢氧化钠溶液反应分两步进行;
2Al+6H2O
2Al(OH)3+3H2↑
Al(OH)3+NaOH
NaAlO2+2H2O
标电子转移时就可以更清楚地理解铝和氢氧化钠溶液反应的实质:
上式可简写为
2Al+2H2O+2NaOH
2NaAlO2+3H2↑
2.氢氧化铝具有两性,可用电离平衡移动的原理来解释:
氢氧化铝的电离方程式可表示如下:
H2O+
+H+
Al(OH)3
Al3++3OH-
(酸式电离)(碱式电离)
其电离程度相当微弱,只有加入强酸(或强碱)时,大量的H+(或OH-)才能破坏氢氧化铝的电离平衡,使平衡向右(或左)移动,生成铝盐(或偏铝酸盐),所以氢氧化铝既能与酸反应,又能与碱反应.当加入弱酸或弱碱时,因H+或OH-浓度太小,不能使上述平衡移动,因此Al(OH)3只溶于强酸或强碱,而不溶于弱酸或弱碱.
3.Al3+、Al(OH)3、AlO-2之间的转化关系
Al3++
+6H2O
4Al(OH)3↓
Al3+只能存在于酸性溶液中,AlO-2只能存在碱性溶液中,若将两种溶液混和且适量将全部生成Al(OH)3沉淀.
4.Al(OH)3的制备:
①用弱碱氨水与可溶性铝盐反应.
Al3++3NH3·H2O
Al(OH)3↓+3NH+4.
②用可溶性偏铝酸盐与CO2反应:
AlO-2+2H2O+CO2(过量)
Al(OH)3↓+
2AlO-2+3H2O+CO2(少量)
Al(OH)3↓+
【难题巧解点拨】
例1:
等物质的量的钠、镁、铝分别与1L1mol/L的盐酸作用产生氢气,可出现下列四种情况:
①Na<Mg<Al;②Na<Mg=Al;③Na=Mg=Al;④Na>Mg=Al.讨讨论上述四种情况所需金属的物质的量分别在何范围?
分析:
本题可用分段讨论的方法,但比较繁琐,用作图法则方便快捷.
化学反应中,反应物与生成物的量通常成线性关系,作图时可利用特殊点(如刚开始反应,恰好完全反应等)画出投入金属量与产生氢气量的关系图,各种情况一目了然.
根据Na~H+~
H2Mg~2H+~H2
Al~3H+~
H2
对于Na:
起点O(0,0),盐酸恰好完全反应时为A点(1,
);
对于Mg:
起点O(0,0),盐酸恰好完全反应时为B点(
、
);
对于Al:
起点O(0,0),盐酸恰好完全反应时为C点(
,
)
显然,当n<
时,Na<Mg<Al
当
≤n<1时,Na<Mg=Al
当n=1时,Na=Mg=Al
当n>1时,Na>Mg=Al.
参考答案:
①n<
②
≤n<1
③n=1④n>1
例2:
把等质量的金属镁分别放在①纯氧气(O2)中
②二氧化碳气体中
③空气中,完全燃烧后,得到的固体物质的质量分别对应的是w1g,w2g和w3g.以三者的关系正确的是()
A.w1>w2>w3B.w3>w1>w2
C.w3>w2>w1D.w2>w1>w3
分析:
镁在氧气,空气或二氧化碳中燃烧反应的化学方程式共有:
2Mg+O2
2MgO3Mg+N2
Mg3N22Mg+CO2
3MgO+C
由于镁在氧气中燃烧只生成MgO,而镁在二氧化碳气体中燃烧生成MgO和C;所以W2>W1.而镁在空气中燃烧,除生成MgO外,还有少量Mg3N2.
设1mol镁完全与O2反应生成1molMgO,其固体质量为40g;1molMg与氮气完全反应,生成
molMg3N2.固体质量为33.3g,故题中生成的固体质量应在40g与33.3g之间.所以有W1>W3.综合上述分析,得关系式为W2>W1>W3.
例3:
将一块10gMg和Al的合金完全溶解于500ml4mol/L的盐酸中,再往所得溶液中加入多少毫升8mol/L的NaOH溶液,得到的沉淀最多?
分析:
本题旨在考查读者思维的灵活性.分析题中反应过程:
由上述分析可知,沉淀最多时应是Mg2+和Al3+全部以Mg(OH)2和Al(OH)3形式存在的情形.显然,此时溶液中只存在NaCl,而不可能有HCl或NaOH.所以当n(Na+)=n(Cl-)也就是n(NaOH)=n(HCl)时,沉淀量是最多的.该方法称离子守恒法.
答案:
由n(NaOH)=n(HCl)可得
V(NaOH)=
=
=0.25L=250ml
【命题趋势分析】
常考知识点:
1.金属的物理性质的选择题居多,难度偏易.
2.Mg、Al单质的性质以选择、计算题居多,难度偏低或居中.
3.Mg、Al化合物的性质,特别是Al2O3、Al(OH)3的两性及其物质间的转化,多以填空题或计算题考查,难度偏高.
4.有关实验考查.
【典型热点考题】
1.能正确描述金属通性的是()
A.具有金属光泽B.易导电、导热
C.具有高的熔点D.具有强还原性
本题参考答案:
AB
2.下列物质中可用于治疗胃酸过多的是()
A.Na2CO3B.Al(OH)3C.CaOD.BaCO3
本题参考答案:
B
3.某碱式碳酸镁[Mg(OH)2·xMgCO3]固体31g恰好与100ml8mol·L-1的HCl反应生成MgCl2溶液,则x为()
A.1B.2C.3D.4
本题参考答案:
C
4.某混合物A含有KAl(SO4)2、Al2O3和Fe2O3,在一定条件下可实现下列物质之间的变化:
据此判断:
(1)固体B所含物质的化学式为.
(2)固体E所含物质的化学式为.
(3)反应①的离子方程式为.
本题参考答案:
(1)Al2O3
(2)(NH4)2SO4、K2SO4
(3)AlO-2+CO2+2H2O
Al(OH)3↓+
【同步达纲练习】
1.铝的熔、沸点比镁高,主要是因为()
A.铝的分子量较大B.铝的共价键较强
C.铝分子间作用力大D.铝的原子半径小,而价电子数多
2.关于铝的性质,错误的说法是()
A.铝的表面能形成致密的氧化膜,因此铝难腐蚀
B.铝能溶解于冷的浓硝酸氧化成为硝酸铝
C.铝能溶解于NaOH溶液生成偏铝酸钠和氢气
D.铝能在氯气中燃烧,生成氯化铝
3.现代建筑的门窗框架,常用电解加工成古铜色的硬铝,硬铝是()
A.表面有氧化铝膜的纯铝B.Al-Mg合金
C.Al-Cu-Mg-Mn-Si合金D.Al-Si合金
4.称取两份铝屑,第一份加NaOH溶液,第二份加盐酸,要使第一个反应和第二个反应中产生氢气比为2∶1,则两份铝屑的质量比为()
A.1∶1B.2∶1C.1∶4D.1∶2
5.不能发生铝热反应的物质是()
A.V2O5B.Cr2O3C.MnO2D.MgO
6.下面四个表示铝与过量NaOH溶液反应的化学方程式,从氧化还原角度考虑,正确的是()
7.在有固体Mg(OH)2存在的饱和溶液中,存在平衡Mg(OH)2(固)
Mg2++2OH-,若要使Mg(OH)2固体减少,可在饱和溶液中加入()
A.MgCl2B.NaOHC.NH4ClD.Na2S
8.以硫酸铝溶液为原料之一,在实验室里制取少量Al(OH)3,并且易于分离,最好向溶液中加入()
A.氢氧化钠溶液B.氢氧化钡溶液
C.氨水溶液D.澄清的石灰水
9.制取
的正确方法是()
A.Na2S溶液与AlCl3溶液反应B.铝和FeS发生置换反应
C.铝粉和硫粉在高温下反应D.Al2(SO4)3溶液吸收H2S.
10.下列各组离子能在同一溶液里大量共存的是()
A.Na+、Al3+、Cl-、AlO-2B.K+、H+、SO2-4、AlO-2
C.Na+、Al3+、NO-3、S2-D.K+、Na+、AlO-2、CO2-3
11.下列实验现象,说明镁比铝的金属性更强的是()
A.铝在冷浓HNO3中钝化而镁不能
B.镁跟热水能反应,而铝跟热水也难反应
C.镁不跟NaOH溶液反应而铝能
D.镁能在空气中点燃,而铝在空气中,只有在高温下才能剧烈反应
12.某无色溶液能与Al作用放出H2,则下列离子组合中可能的是()
A.H+、Cl-、Mg2+、Ba2+;B.OH-、Ba2+、Cl-、NO-3;
C.H+、Mg2+、Al3+、NO-3;D.OH-、Mg2+、CO2-3、NO-3.
13.12g镁在空气中点燃,完全反应后,生成物的质量()
A.大于20gB.等于20g
C.小于20gD.无法确定
14.将15g金属混合物粉末投入足量稀H2SO4中,充分反应后得到11.2LH2(在标准状况下),此金属混合物可能组成是()
A.Mg、AgB.Cu、NaC.Al、FeD.Mg、Al
15.为了除去MgO中混有少量杂质Al2O3,可选用的试剂是()
A.KOH溶液B.氨水C.稀盐酸D.NaOH溶液
16.下列各组反应,最后不生成沉淀的是()
A.NaAlO2溶液中加过量的盐酸B.Al(SO4)2溶液中加过量的氨水
C.NaOH溶液中加入过量的AlCl3溶液D.AlCl3溶液中加入过量的NaOH溶液.
17.下列关于Al(OH)3的性质叙述错误的是()
A.Al(OH)3既是酸又是碱
B.Al(OH)3是难溶于水的白色胶状物质,是弱电解质
C.Al(OH)3能凝聚水中悬浮物,也能吸附色素
D.Al(OH)3既溶于NaOH溶液、氨水,又能溶于盐酸,氢硫酸
18.下列实验中有:
Al3++3AlO-2+6H2O
4Al(OH)3↓发生的是()
A.向铝盐溶液中不断地加入NaOH溶液
B.向NaOH溶液中不断地加入铝盐溶液
C.向铝盐溶液中不断地加入Na2CO3溶液
D.向铝盐溶液中不断地加入小苏打溶液
19.下列各组物质的水溶液不用试剂无法鉴别出来的是()
A.NaOH、AlCl3B.CuSO4、BaCl2
C.NaAlO2、HClD.MgCl2、AlCl3
20.向含1molKAl(SO4)2的溶液中加入适量的Ba(OH)2溶液,使SO2-4沉淀完全,此时Al(OH)3沉淀的物质的量是()
A.0molB.
molC.1molD.1.33mol
21.镁不仅能在O2中燃烧,还能在N2、CO2气体中燃烧,镁也能在SO2气体中燃烧(与在CO2中燃烧相似)可推知现象为化学反应方程式为.
22.从海水中提取镁有以下主要步骤,请写是每步化学方程式①燃烧贝壳②制取石灰乳③将石灰乳加入到引入蓄水池的海水里④滤出白色沉溶物并灼烧⑤用盐酸溶解灼烧产物⑥浓缩溶液、结晶、过滤、干燥后,对熔融物进行电解由此得金属镁.
23.
(1)分别取Wg,Na、Mg、Al与足量的盐酸反应,在相同条件下产生H2的体积比是
(2)分别取0.1mol、Na、Mg、Al与足量的盐酸反应,在相同条件下产生H2的体积比是.
(3)若产生相同物质的量的H2,所需Na、Mg、Al的质量比是,物质的量之比是.
(4)若将0.2mol金属Na、Al、Fe分别投入10ml1mol/L盐酸中,在标准状况下产生H2的体积大小顺序是
(5)若将足量的铝与下列各酸反应:
①6mol/L盐酸20ml②1mol/L盐酸80ml③5mol/LHNO350ml,④18.4mol/LH2SO410ml,其中产生H2最多的是.
(6)把0.5mol钠投入到m1克水(过量)中得到a溶液,把0.5mol镁投入到m2克盐酸(过量)中得到b溶液,若m1=m2,则a、b质量大小关系是.
24.用一种试剂将Mg2+、Na+、Al3+、NH+4鉴别开,这种试剂是.
25.在50mlbmol/LAlCl3溶液中加入50mLamol/L的NaOH溶液
(1)当a≤3b时,生成Al(OH)3沉淀的物质的量为;
(2)当a,b满足条件时,无沉淀生成.
(3)当a,b满足条件时,a增大,沉淀减少,此时Al(OH)3的质量为克.
26.在用少量盐酸处理过的铝制易拉罐里充满CO2气体后,迅速倒入10%的NaOH溶液20ml,立即把口密封,不一会听到罐“卡卡”作响,发现易拉罐变瘪,又过一段时间,易拉罐又鼓起来了,变瘪的原因是,又鼓起来的原因是,其离子方程式是.
27.向100ml0.2mol/L的Al2(SO4)3溶液中加入85.7ml0.7mol/L的NaOH溶液,求生成Al(OH)3沉淀的质量是多少?
28.将6克某二价金属投入足量盐酸中,反应完毕后,在标准状况下收集到5.6LH2,求该金属的原子量.
【素质优化训练】
1.在托盘天平的两盘上各放一盛有100ml1mol/l盐酸的烧杯.调整天平至平衡,然后在左右两盘中分别加入等质量的铝、锌,反应结束后,天平两盘的状态是()
A.左低右变B.左高右低C.平衡D.无法判断
2.由Na、Mg、Al、Zn四种金属单质中的两种组成的混合物共12克,跟足量盐酸反应,产生5.6LH2(标况),由此可判断混合物中必定含有()
A.NaB.MgC.AlD.Zn
3.用稀H2SO4、NaOH溶液和单质铝为原料制取Al(OH)3,甲、乙、丙三个学生制备的途径分别是:
甲:
Al
Al2(SO4)3
Al(OH)3
乙:
Al
NaAlO2
Al(OH)3
若要得到等量的Al(OH)3,则()
A.三者消耗原料相同B.甲消耗的原料最多
C.乙消耗原料最少D.丙消耗原料最少
4.等体积的AlCl3和NaOH两种溶液混合后,沉淀物中含铝的质量与溶液中含铝的质量相等,则AlCl3和NaOH两种溶液的物质的量浓度之比是()
A.1∶3B.2∶3C.1∶4D.2∶7
5.把一定量的Na2O2投入100ml0.5mol/LAl2(SO4)3溶液中得到沉淀5.85g,则Al2(SO4)3与Na2O2的物质的量之比为()
A.4∶9B.8∶9C.4∶13D.8∶13
6.能与小苏打溶液反应,且能同时产生沉淀和气体的物质是()
A.盐酸B.石灰水C.明矾D.食盐
7.将镁、铝、硅的混和物分为等质量的两份,一份跟足量的NaOH溶液反应,另一份跟足量的盐酸反应,最终产生的H2一样多.则镁与硅物质的量之比为()
A.2∶1B.4∶1C.1∶1D.3∶1
8.铊(Tl)是高温超导材料组成成份之一.已知铊和铝属于同一主族元素,下列关于铊元素性质的叙述中不正确的是()
A.Tl的金属性比Al强B.Tl(OH)3是两性氢氧化物
C.Tl可以和稀H2SO4发生置换反应D.Tl和稀HNO3反应生成Tl(NO3)3
9.在下列操作中,可得到纯净氧化铝的是()
A.向AlCl3溶液中加入过量氨水后,蒸干并灼烧;
B.向偏铝酸钠溶液中加入过量AlCl3溶液,蒸干并灼烧;
C.向偏铝酸钠溶液中通入过量CO2后,蒸干并灼烧;
D.向NaAlO2溶液中加入适量硫酸后,蒸干并灼烧
10.取一定量的镁铝合金,用足量盐酸溶解后,再加入过量的NaOH溶液,然后滤出沉淀物,加强热灼烧,最后得到白色粉末,干燥后称量,这些粉末与原合金的质量相等,则合金中镁的质量百分含量为()
A.20%B.40%C.60%D.65.4%
11.在H2SO4酸化过的Al2(SO4)3溶液中滴加NaOH溶液,生成沉淀W(g)与所加NaOH溶液体积V的关系如图,其中正确的是()
12.把镁铝合金用稀H2SO4溶解,加入KOH溶液的体积与生成沉淀的质量关系如下图所示,则合金中镁与铝的质量比是()
A.1∶1B.8∶9C.2∶3D.4∶9
13.下列关于铍、镁、钙、锶、钡、镭的叙述中错误的是()
A.它们的单质均能与水反应产生H2
B.它们的氢氧化物在水中的溶解度越来越小
C.它们的氢氧化物的碱性逐渐增强
D.它们的硫酸盐在水中的溶解性逐渐减小
14.现在100ml3mol·L-1的NaOH溶液和100mL1mol·L-1的AlCl3溶液.
(1)将NaOH溶液分多次加到AlCl3溶液中;
(2)将AlCl3溶液分多次加到NaOH溶液中.比较两种操作的结果是()
A.现象相同,沉淀量不等B.现象相同,沉淀量也相等
C.现象不同,沉淀量相等D.现象不同,沉淀量不等
15.将含有x+、y2+、z3+三种金属离子的水溶液进行下列实验:
()
符合上述实验现象的三种金属离子是()
A.Ag+、Cu2+、Al3+ B.Ag+、Mg2+、Fe3+
C.Ag+、Fe2+、Al3+ D.Ag+、Ba2+、Fe3+
16.Mg3N2和HCl反应生成MgCl2和NH4Cl,现有MgO和Mg3N2混合物1.4g,恰好能与0.5mol/L的HCl200ml完全反应,下列说法不正确的是()
A.两者物质的量之比为1∶1
B.Mg3N2共耗盐酸160mL
C.Mg3N2与MgO质量比为5∶2
D.MgO含量为50%
17.将5g某金属投入100ml,4mol/L的H2SO4溶液中,当硫酸浓度降到原浓度的一半时(设溶液体积不变)金属还没有全部溶解,则此金属可能是()
A.Fe B.Mg C.ZnD.Al
18.在NaAlO2溶液中,通入amolHCl气体,生成bmol沉淀后,又通入cmolHCl气体时,沉淀恰好溶解,则原NaAlO2溶液中含NaAlO2的物质的量是()
A.
mol B.
mol
C.
mol D.cmol或
mol
19.镁粉在焰火、闪光粉、鞭炮中是不可少的原料,工业上制造镁粉是将镁蒸气在某和气体中冷却,有下列气体:
①空气,②CO2,③Ar,④H2,⑤N2其中可作为冷却气体的是()
A.①②B.②③C.③④D.④⑤
20.将等物质的量的Na和Mg分别投入盛有等体积,等物质的量浓度的稀盐酸的两个烧杯中(两烧杯的质量相等),充分反应后所得溶液连同烧杯的总质量分别为mg和ng,则m和n的关系不可能是()
A.m≤nB.m<nC.m=nD.m>n
21.A为金属单质,在以下各步反应中,最后生成物是白色沉淀()
①试确定A、B、C、D、E各为何物,写出其分子式
②写出六步反应的化学方程式(或离子方程式).
22.若在200ml0.5mol/L的Al2(SO4)3溶液中加入2mol/L的NaOH溶液,可得到7.8克Al(OH)3沉淀,则NaOH溶液的体积为毫升
23.有A、B、C、D、E5种化合物,其中A、B、C、D是铝元素的化合物,F是一种气体,标准状况下对空气的相对密度为1.103.且有下列反应:
①A+NaOH
D+H2O②B
A+H2O③C+D+NaOH(适量)
B+NaCl④E+H2O
NaOH+F⑤C+D+H2O
B则A、B、C、D的化学式分别是A,B,C,D;写出4molC和6molE在水溶液中发生反应的化学方程式.
24.铝土矿中常含有少量的SiO2和Fe2O3,写出实验室由铝土矿制取纯净Al2O3时需加入的试剂和反应方程式:
A.加过量,过滤除去沉淀,方程式为,.
B.加过量,过滤除去,方程式为,.
C.通入过量,过滤得到,方程式为.
D.煅烧可以得到纯净的Al2O3,方程式为.
25.某无色透明溶液,跟金属铝反应放出H2,试判断下列离子:
Mg2+、Cu2+、Ba2+、H+、Ag+、
、
、
、OH-、
,何者能存在于此溶液中?
A.当生成Al3+时,可能存在
B.当生成
时,可能存在
26.A、B、C、D、E五种物质的转化关系如图所示
A溶液灼烧火焰显浅紫色.
(1)各物质的化学式分别是
A,B,C,D.
(2)写离子反应方程式
①A+D→
②B+稀H2SO4→
27.有50ml0.2mol/LAl2(SO4)3溶液,其中还含有0.005molH2SO4,向这一溶液中滴加0.40mol/L的NaOH溶液直至生成的沉淀重新溶解消失.试用直角坐标系表示加入的NaOH溶液的体积(ml)和生成的沉淀质量(克)的关系(用x轴表示加入NaOH溶液的体积,y轴表示生成沉淀的质量).请说明①开始沉淀时,加入NaOH溶液的体积.②生成沉淀质量最大时加入的NaOH溶液的体积.③沉淀完全溶解时,加入NaOH溶液的最小体积.
28.在托盘天平两边各放一质量同样大小的烧杯.分别加入等体积同浓度的含mmolH2SO4的稀溶液,调节天平平衡后.再向左盘加入agFe,向右盘加入bgAl,使之反应,当天平再次平衡时.试讨论在下列情况下,a与b的关系式
①当
>m,
>m时,
②当
<m,
<m时,
③当
<m,
>m时.
29.将0.1mol的镁、铝混合物溶于100ml2mol·L-1H2SO4溶液中,然后再滴加1mol·L-1NaOH溶液.请回答:
(1)若在滴加NaOH溶液的过程中,沉淀质量m随加入NaOH溶液的体积V变化如图所示.当V1=160ml时,则金属粉末中n(Mg)=mol.V2=ml.
(2)若在滴加NaOH溶液过程中,欲使Mg2+、Al3+刚好沉淀完全,则滴入NaOH溶液的体积V(NaOH)=ml.
(3)若混合物仍为0.1mol,其中Mg物质的量分数为a,用100ml2mol·L-1的H2SO4溶解此混合物后再加入450ml可1mol·L-1的NaOH溶液,所得沉淀中无Al(OH)3,满足此条件的a的取值范围是.
30.某无色透明溶液与铝反应放出H2,该溶液中可能含有大量的:
H+、K+、Mg2+、Cl-、OH-、NO-3、C
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