高考化学一轮复习 专题32 镁铝及其重要化合物教学案Word文件下载.docx
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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:
2Mg+CO2
2MgO+C
5.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。
二、铝的重要化合物
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
①—
②受热分解:
2Al(OH)3Al2O3+3H2O。
(3)制备
①向铝盐中加入氨水,离子方程式为Al3++3NH3·
H2O===Al(OH)3↓+3NH。
②NaAlO2溶液中通入足量CO2,离子方程式为AlO+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO。
③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合:
3AlO+Al3++6H2O===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)2·
12H2O,它是无色晶体,可溶于水,水溶液pH<
7(填“<
”、“>
”或“=”)。
明矾可以净水,其净水的原理是Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+,Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。
三、用数形结合思想理解Al3+、Al(OH)3、AlO之间的转化关系
1.Al3+、Al(OH)3、AlO之间的转化关系
写出上述转化的离子方程式。
【答案】
(1)①Al3++3NH3·
H2O===Al(OH)3↓+3NH
②Al3++3AlO+6H2O===4Al(OH)3↓
③Al3++3OH-===Al(OH)3↓
(2)Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
(3)Al3++4OH-===AlO+2H2O
(4)AlO+4H+===Al3++2H2O
(5)①AlO+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO
②AlO+H++H2O===Al(OH)3↓
(6)Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O
2.与Al(OH)3沉淀生成有关的图像分析
(1)把强碱溶液逐滴加入到铝盐(Al3+)溶液中至过量
①现象:
先有白色沉淀产生,然后沉淀逐渐溶解。
②图像
③有关反应:
A→B:
Al3++3OH-===Al(OH)3↓
B→D:
Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O
(2)把铝盐(Al3+)溶液逐滴加入到强碱溶液中至过量
先无明显现象,反应一段时间后逐渐产生大量的白色沉淀。
Al3++4OH-===AlO+2H2O
B→C:
Al3++3AlO+6H2O===4Al(OH)3↓
(3)把强酸溶液逐滴加入到AlO溶液中至过量
先生成白色沉淀,然后沉淀逐渐溶解。
AlO+H++H2O===Al(OH)3↓
Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
(4)向强酸溶液中逐滴加入AlO溶液至过量
先无明显现象,反应一段时间后逐渐产生白色沉淀。
4H++AlO===Al3++2H2O
(5)往等物质的量的AlCl3、MgCl2混合溶液中加入NaOH溶液至过量
开始出现白色沉淀,后沉淀量增多,最后沉淀部分溶解。
O→A:
Al3++3OH-===Al(OH)3↓,
Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓
四、化工生产中镁、铝及其化合物的转化关系
1.从海水中提取镁的流程
(1)流程:
(2)主要化学反应:
①制石灰乳:
CaCO3CaO+CO2↑、CaO+H2O===Ca(OH)2;
②沉淀Mg2+:
Mg2++2Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+Ca2+;
③制备MgCl2:
Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O;
④电解MgCl2:
MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。
2.工业炼铝的流程
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。
高频考点一 镁的性质及其应用
例1.镁粉在焰火、闪光粉、鞭炮中是不可缺少的原料,工业制造镁蒸气在某气体中冷却。
下列可作为冷却气体的是( )
①空气 ②CO2 ③Ar ④H2 ⑤N2
A.①和②B.②和④
C.③和④D.④和⑤
答案 C
【变式探究】从海水中提取镁的工艺流程如图所示:
下列说法错误的是( )
A.用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富
B.步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气
C.步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水
D.上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应
答案 B
高频考点二铝的性质及其应用
例2、常温下可用铝质容器储运的试剂是( )
A.浓硝酸B.食醋
C.石灰水D.稀盐酸
答案 A
解析 常温下,Al和浓硝酸反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止进一步被氧化,可以用铝制容器储运浓硝酸,A正确;
食醋显酸性能与铝质容器反应,B错误;
石灰水呈碱性,Al能溶于强碱溶液,不能盛放石灰水,C错误;
Al和稀盐酸反应生成氯化铝和氢气,不能盛放稀盐酸,D错误。
【变式探究】将等物质的量的镁和铝混合,取等质量该混合物四份,分别加到足量的下列溶液中,充分反应后,放出氢气最多的是( )
A.3mol·
L-1盐酸
B.4mol·
L-1HNO3溶液
C.8mol·
L-1NaOH溶液
D.18mol·
L-1H2SO4溶液
解析 在镁、铝混合物中加入HNO3和浓H2SO4都不产生H2;
加入NaOH溶液,只有Al与之反应生成H2,而镁不反应;
加入盐酸,镁、铝都与盐酸反应生成H2,所以放出H2的量最多。
高频考点三 铝与酸或碱反应的特点
例3.相同质量的镁和铝分别与足量的盐酸反应,生成的氢气在相同条件下的体积比是( )
A.1∶1B.1∶2C.2∶3D.3∶4
答案 D
【变式探究】甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol/L盐酸和氢氧化钠溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后测得甲、乙两烧杯中产生的气体体积之比为1∶2,则加入铝粉的质量为( )
A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.1.6g
【变式探究】铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属,就铝的这一特殊性质回答下列问题:
(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应,所得H2的体积之比是________。
(2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中,产生H2的体积之比是______________。
(3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中,二者产生的H2相等,则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是________。
(4)甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol·
L-1的盐酸和NaOH溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后,测得生成的气体体积比为V(甲)∶V(乙)=1∶2,则加入铝粉的质量为________。
A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.1.8g
答案
(1)1∶1
(2)1∶3 (3)3∶1 (4)A
解析
(1)根据化学方程式:
2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑,得Al与H2的关系式均为2Al~3H2,故只要参加反应的Al的量相等,所得H2的量必相等。
(2)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:
6HCl~3H2、2NaOH~3H2,故当HCl、NaOH物质的量相等时,二者产生H2的体积比为1∶3。
(3)因为铝足量且产生H2相等,根据关系式n(HCl)∶n(NaOH)=3∶1,又因为两溶液体积相等,故物质的量浓度c(HCl)∶c(NaOH)=n(HCl)∶n(NaOH)=3∶1。
(4)其反应原理分别为2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑,2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑。
可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时,产生H2的体积比是1∶3,而题设条件体积比为1∶2,说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的,而对于NaOH来说是不足的。
[
2Al+6HCl === 2AlCl3+3H2↑
6mol3mol
3mol·
L-1×
0.1L0.15mol
则Al与NaOH反应生成的H2为0.15mol×
2=0.3mol。
2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
2×
27g3mol
5.4g0.3mol
即投入的铝粉为5.4g。
【感悟提升】铝分别与盐酸、NaOH溶液反应的原理:
2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑,
2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑。
(1)等量的铝与足量盐酸和足量氢氧化钠溶液反应,产生H2的体积比为=。
(2)足量铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生H2的体积比为=。
(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和NaOH溶液反应,若产生H2的体积比为<<,则必定是:
铝与盐酸反应时,铝过量而盐酸不足;
铝与NaOH溶液反应时,铝不足而NaOH溶液过量。
高频考点四 Al2O3和Al(OH)3的两性
例4.下列除去杂质的方法不正确的是( )
A.镁粉中混有少量铝粉:
加入过量烧碱溶液充分反应,过滤、洗涤、干燥
B.用过量氨水除去Fe3+溶液中的少量Al3+
C.Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2:
加入足量烧碱溶液,充分反应,过滤,向滤液中通入过量CO2后过滤
D.MgO中混有少量Al2O3:
加入足量烧碱溶液,充分反应,过滤、洗涤、干燥得到MgO
解析 氨水与Fe3+和Al3+均反应生成氢氧化物沉淀,不符合除杂的要求。
【变式探究】下列除去杂质的方法不正确的是( )
A.镁粉中混有少量铝粉:
B.用过量氨水除去Fe3+溶液中的少量Al3+
C.Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2:
D.MgO中混有少量Al2O3:
高频考点五Al(OH)3的制备
例5.用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝,下列操作步骤中最恰当的组合是( )
①加盐酸溶解 ②加烧碱溶液溶解 ③过滤 ④通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀 ⑤加入盐酸生成Al(OH)3沉淀
⑥加入过量烧碱溶液
A.①⑥⑤③B.②③④③
C.②③⑤③D.①③⑤③
解析 若先用盐酸溶解,Mg、Al均溶解,故先用烧碱溶液溶解,从NaAlO2制备Al(OH)3,若加盐酸不容易控制量的多少,应通入足量的CO2气体。
故B项操作步骤为最佳顺序。
【变式探究】若甲、乙、丙三位同学用规定的药品制备Al(OH)3。
规定必用的药品如下:
350g70%H2SO4溶液,NaOH固体240g,足量铝屑、水(不能用其他药品)。
甲、乙、丙用各自设计的方案制得Al(OH)3的质量分别是W1、W2、W3。
三种实验方案如下:
甲:
铝→加NaOH溶液→加H2SO4溶液→W1gAl(OH)3乙:
铝→加H2SO4溶液→加NaOH溶液→W2gAl(OH)3
丙:
→W3gAl(OH)3
试回答:
(1)从充分利用原料、降低成本和提高产率等因素分析,实验方案最合理的是________。
(2)三位学生制得的Al(OH)3,W1、W2、W3其质量由大到小的顺序是____________________________________________________。
(3)制得Al(OH)3的最大质量是________。
答案
(1)丙
(2)W3>
W1>
W2 (3)520g
高频考点六 有关Al3+、AlO的离子反应
例6.常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是( )
A.中性溶液中:
Cl-、Mg2+、Al3+、K+
B.1.0mol·
L-1的NaAlO2溶液中:
Cl-、HCO、K+、Ca2+
C.在强碱性环境中:
AlO、SiO、Na+、K+
D.0.1mol·
L-1明矾溶液中:
NH、AlO、HCO、Na+
解析 A项,Al3+易水解,在中性溶液中水解生成Al(OH)3沉淀;
B项,HCO+AlO+H2O===Al(OH)3↓+CO;
D项,Al3+与AlO、HCO因发生双水解反应不能大量共存。
【变式探究】下列变化中的离子方程式书写正确的是( )
A.向氯化铝溶液中滴加过量氨水:
4NH3·
H2O+Al3+===AlO+4NH+2H2O
B.NH4Al(SO4)2溶液中滴加少量NaOH溶液:
Al3++NH+4OH-===Al(OH)3↓+NH3·
H2O
C.向明矾溶液中加入过量的Ba(OH)2溶液:
Al3++2SO+2Ba2++4OH-===2BaSO4↓+AlO+2H2O
D.向NaAlO2溶液中通入足量CO2:
2AlO+CO2+3H2O===2Al(OH)3↓+CO
解析 A项,氨水不能溶解Al(OH)3;
B项,NH、Al3+中Al3+与OH-先反应;
D项,通足量CO2时,应生成HCO。
高频考点七 Al3+、AlO形成Al(OH)3图像的综合分析
例7.如图表示AlCl3溶液与NaOH溶液相互滴加过程中微粒的量的关系曲线。
下列判断错误的是( )
A.①线表示Al3+的物质的量的变化
B.x表示AlCl3的物质的量
C.③线表示Al(OH)3的物质的量的变化
D.④线表示AlO的物质的量的变化
【变式探究】下列曲线图(纵坐标为沉淀的量,横坐标为加入物质的量)与对应的选项相符合的是( )
A.向1L浓度均为0.1mol·
L-1的Ba(OH)2、NaAlO2混合溶液中加入0.1mol·
L-1的稀H2SO4
B.向1L浓度分别为0.1mol·
L-1和0.3mol·
L-1的AlCl3、NH4Cl的混合溶液中加入0.1mol·
L-1的稀NaOH溶液
C.向烧碱溶液中滴加明矾溶液
D.向AlCl3溶液中滴加过量氨水
解析 A项,Ba(OH)2和NaAlO2中加入稀H2SO4,发生的反应依次为Ba2++2OH-+2H++SO===BaSO4↓+2H2O、AlO+H++H2O===Al(OH)3↓、Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O,所以加1L稀H2SO4时,Ba(OH)2反应完,再加0.5L稀H2SO4时AlO参加反应,再加1.5L稀H2SO4时,Al(OH)3全部溶解,A正确;
B项,向1L浓度分别为0.1mol·
L-1的NaOH溶液,发生的反应依次是Al3++3OH-===Al(OH)3↓、OH-+NH===NH3·
H2O、Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O,所以沉淀Al3+和溶解Al(OH)3所用NaOH的量之比为3∶1,而图像上看到的是1∶1,B错误;
C项,向烧碱溶液中滴加明矾溶液,发生的反应依次是Al3++4OH-===AlO+2H2O、Al3++3AlO+6H2O===4Al(OH)3↓,C错误;
D项,AlCl3溶液中滴加过量氨水,沉淀不会溶解,D错误。
高频考点八 Al3+形成Al(OH)3的简单计算
例8.向30mL1mol·
L-1的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4mol·
L-1的NaOH溶液,若产生0.78g白色沉淀,则加入的NaOH溶液的体积可能为( )
A.3mLB.7.5mL
C.15mLD.17.5mL
【变式探究】现有AlCl3和MgSO4混合溶液,向其中不断加入NaOH溶液,得到沉淀的量与加入NaOH溶液的体积如下图所示。
原溶液中Cl-与SO的物质的量之比为( )
A.1∶3B.2∶3C.6∶1D.3∶1
解析 OA上升的直线表示Al(OH)3和Mg(OH)2一起沉淀,AB下降的直线表示Al(OH)3沉淀溶解,B点表示Al(OH)3完全溶解。
AB段完全溶解Al(OH)3消耗NaOH0.1L,则Al3+生成Al(OH)3消耗NaOH0.3L,沉淀Mg2+消耗NaOH0.1L,因而n(AlCl3)∶n(MgSO4)=2∶1,所以,n(Cl-)∶n(SO)=6∶1。
1.(2018年江苏卷)下列有关物质性质与用途具有对应关系的是
A.NaHCO3受热易分解,可用于制胃酸中和剂
B.SiO2熔点高硬度大,可用于制光导纤维
C.Al2O3是两性氧化物,可用作耐高温材料
D.CaO能与水反应,可用作食品干燥剂
【答案】D
2.(2018年江苏卷)下列有关物质性质的叙述一定不正确的是
A.向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液,溶液显红色
B.KAl(SO4)2·
12H2O溶于水可形成Al(OH)3胶体
C.NH4Cl与Ca(OH)2混合加热可生成NH3
D.Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2
【答案】A
【解析】FeCl2溶液中含Fe2+,NH4SCN用于检验Fe3+,向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液,溶液不会显红色,A错误;
KAl(SO4)2·
12H2O溶于水电离出的Al3+水解形成Al(OH)3胶体,离子方程式为Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+,B正确;
实验室可用NH4Cl和Ca(OH)2混合共热制NH3,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O,C正确;
Cu与FeCl3溶液反应生成CuCl2和FeCl2,反应的化学方程式为Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2,D正确。
3.(2018年江苏卷)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是
A.
B.
C.
D.
【解析】A项,NaHCO3受热分解成Na2CO3、CO2和H2O,Na2CO3与饱和石灰水反应生成CaCO3和NaOH,两步反应均能实现;
B项,Al与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2,NaAlO2与过量盐酸反应生成NaCl、AlCl3和H2O,第二步反应不能实现;
C项,AgNO3中加入氨水可获得银氨溶液,蔗糖中不含醛基,蔗糖不能发生银镜反应,第二步反应不能实现;
D项,Al与Fe2O3高温发生铝热反应生成Al2O3和Fe,Fe与HCl反应生成FeCl2和H2,第二步反应不能实现;
物质间转化均能实现的是A项,答案选A。
1.【2017海南】下列叙述正确的是
A.稀硫酸和铜粉反应可制备硫酸铜
B.碘化钾与浓硫酸反应可制备碘化氢
C.过氧化钠与二氧化碳反应可制备氧气
D.铝箔在氯气中燃烧可制备无水三氯化铝
【答案】CD
【2016年高考江苏卷】下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是()
A.SO2具有氧化性,可用于漂白纸浆B.NH4HCO3受热易分解,可用作氮肥
C.Fe2(SO4)3易溶于水,可用作净水剂D.Al2O3熔点高,可用作耐高温材料
【解析】SO2用于漂白纸浆是利用其与某些有色物质作用,生成不稳定的无色物质,不是氧化性,二氧化硫与硫化氢反应生成S单质和水,表现氧化性,A错误;
NH4HCO3用作氮肥是因为其中含有氮元素,易被农作物吸收,与热稳定性无关,B错误;
Fe2(SO4)3用作净水剂是因为铁离子水解生成氢氧化铁胶体,胶体具有吸附性,能吸附水中悬浮的杂质而净水,C错误;
Al2O3熔点高,可用作耐高温材料,D正确。
【2016年高考上海卷】下列各组混合物,使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂不能分离的是()
A.氧化镁中混有氧化铝B.氯化铝溶液中混有氯化铁
C.氧化铁中混有二氧化硅D.氯化亚铁溶液中混有氯化铜
【2016年高考上海卷】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()
A.CO2+2OH−→CO32−+H2OB.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,因铝罐表面的氧化膜Al2O3具有两性可溶解于氢氧化钠溶液,然后单质Al与氢氧化钠溶液反应生成H2,罐壁又重新凸起。
故可发生A、B、C的反应。
【2015新课标Ⅱ卷理综化学】用右图所示装置进行下列实验:
将①中溶液滴入②中,预测的现象与实
际相符的是()
选项
①中物质
②中物质
预测②中的现象
A.
稀盐酸
碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液
立即产生气泡
B.
浓硝酸
用砂纸打磨过的铝条
产生红棕色气体
C.
氯化铝溶液
浓氢氧化钠溶液
产生大量白色沉淀
D.
草酸溶液
高锰酸钾酸性溶
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- 高考化学一轮复习 专题32 镁铝及其重要化合物教学案 高考 化学 一轮 复习 专题 32 及其 重要 化合物 教学