高三化学复习镁铝.docx
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高三化学复习镁铝
[讨论]
1、用双线桥分析铝与氢氧化钠溶液反应的电子转移情况
实质:
2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑
Al(OH)3+NaOH=Na[Al(OH)4]
所以,在该反应中铝是还原剂,水是氧化剂,NaOH是介质。
6e--
2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑
重点实验——铝热反应:
利用铝的强还原性和铝转化为氧化铝时显著放热的性质,工业上常用铝粉来还原一些难熔性氧化物(如Fe2O3、Fe3O4、WO3、V2O5等),这类反应被称为铝热反应。
1、实验操作:
(1)取一张圆形滤纸,倒入5克炒干的氧化铁粉末,再倒入2克铝粉。
(2)将两者混合均匀。
用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状,将其中一个取出,在底部剪一个孔,用水润湿,再跟另一个漏斗套在一起,使四周都是四层。
(3)架在铁圈上,下面放置盛有细沙的器皿,把混合均匀的氧化铁粉末和铝粉放在纸漏斗中,上面加少量KClO3,并在混合物中间插一根镁条,点燃镁条,观察发生的现象:
镁条剧烈燃烧,氧化铁与铝粉剧烈反应,发出耀眼的光芒,从纸漏斗下端漏下火红的熔融物,熔融物冷却后呈黑色,能被磁铁吸引。
2、实验原理
装置如右图所示:
镁条为引燃剂,利用镁条燃烧放热引发铝热反应,氯酸钾为受热时分解放出氧气利于反应发生,同时放出足够的热量引发氧化铁和铝粉的反应。
由于该反应是放热反应,只要反应一经引发就可剧烈进行,并使生成的铁熔化为液态。
实验反应化学方程式:
2Mg+O2
2MgO;2KClO3
2KCl+3O2;2Al+Fe2O3
Al2O3+2Fe
思考:
氯酸钾能用高锰酸钾代替吗?
为什么?
答案:
不能。
因为高锰酸钾反应剧烈,容易爆炸;同时反应生成MnO2,容易发生铝热反应,生成物中混有Mn。
3、用途和制备
练习:
1、在加入Al粉能产生H2的溶液中,下列各组离子可能大量共存的是(C)
A.NH4+、NO3―、CO32―、Na+B.Na+、Mg2+、AlO2―、NO3―
C.Na+、Ba2+、Cl―、NO3―D.Fe2+、K+、NO3―、Cl―
2.元素的性质包含金属性和非金属性,其强弱可以通过该元素对应的某些化学性质体现出来。
某同学认为铝元素是金属元素,但是有一定的非金属性。
下列化学反应中,你认为能支持该同学观点的是(B)
A.铝片与盐酸反应生成氢气B.氢氧化铝溶于强碱溶液
C.氢氧化铝溶于强酸溶液D.铝热反应
3.等量镁铝合金粉末分别与下列4种过量的溶液充分反应,放出氢气最多的是(A)
A.2mol·L–1H2SO4溶液B.18mol·L–1H2SO4溶液
C.6mol·L–1KOH溶液D.3mol·L–1HNO3溶液
4.等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中各加等质量的铝,生成氢气的体积比为5:
6,则甲、乙两烧杯中的反应情况可能分别是(B)
A.甲、乙中都是碱过量B.甲中铝过量、乙中碱过量
C.甲中酸过量、乙中铝过量D.甲中酸过量、乙中碱过量
5.下列关于铝的叙述中正确的是(A)
A.铝还原性强且亲氧性强,所以可通过铝热反应冶炼高熔点金属
B.铝在空气中极易锈蚀,所以铝制品的使用时间很短
C.铝能耐稀硫酸腐蚀,所以运送稀硫酸可用铝制槽车
D.铝的导电性比铜、银更强,所以常用以制造电线、电缆
6.把铝粉和某铁氧化物xFeO·yFe2O3粉末配成铝热剂,分成两等份。
一份在高温下恰好完全反应后,再与足量盐酸反应;另一份直接放人足量的烧碱溶液中充分反应。
前后两种情况下生成的气体质量比是5∶7,则x∶y为(A)
A.1∶2B.1∶1C.5∶7D.7∶5
7.镁带在空气中燃烧生成的固体产物主要是氧化镁和氮化镁。
将燃烧后的固体产物溶解在60mL浓度为2.0mol/L的盐酸溶液中,(氮化镁和盐酸反应的化学方程式为:
Mg3N2+8HCl=3MgCl2+2NH4Cl)以20mL0.5mol/L的氢氧化钠溶液中和多余的盐酸,然后在此溶液中加入过量的碱,把氨全部蒸发出来,用稀盐酸吸收,稀盐酸增重0.17g。
镁带的质量为(B)
A.0.6gB.1.2gC.2.4gD.3.6g
8.某校化学兴趣小组在学习对铝热反应的性质时,对教材中实验产生了深入研究的想法,他们准备对铝热最佳配比和对实验现象及产物组成进行研究,他们分成两组,各自确定了研究方案,并进行了明确分工,研究过程如下:
第一小组:
为确定某铝热剂(含氧化铁和铝)的组成,分别进行下列实验。
(1)取ag样品,向其中加入足量的NaOH溶液,测得生成的气体(标准状况,下同)体积为bL。
反应的化学方程式是2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑;样品中铝的质量是9b/11.2g。
(2)取ag样品将其点燃,恰好完全反应,反应的化学方程式是:
_2Al+Fe2O3
Al2O3+2Fe__;氧化铁与铝的质量比是:
80:
27。
(3)待
(2)中反应产物冷却后,加入足量盐酸,测得生成的气体体积为cL,该气体与
(1)中所得气体的体积比c∶b=2:
3。
第二小组:
从教材中对“铝热反应”的现象描述入手进行,教材中有这样的描述:
“反应放出大量热,并发出耀眼的光芒”、“纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中”又已知:
Al、Fe2O3、Al2O3、Fe的熔点、沸点数据如下:
物质
Al
Fe2O3
Al2O3
Fe
熔点(℃)
660
1462
2054
1535
沸点(℃)
2467
——
(2980)
2750
(4)将铝热反应引发的方法是在铝热剂表面铺一层KClO3,在中间插入镁带,点燃镁带。
(5)某同学推测,铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。
理由是:
该反应放热能使铁熔化,而铝的熔点比铁低,此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。
你认为他的解释是否合理?
答合理(填“合理”或“不合理”)
(6)设计一个简单的实验方案,证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。
填写下列表格:
所用试剂
NaOH溶液
实验操作及现象
取样品置于试管中,加入NaOH溶液;有气体产生
反应的化学方程式
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
(7)实验室欲溶解此熔融物,下列试剂中最好的是B。
(填序号),理由是稀硫酸能完全熔解此熔融物,并且不造成环境污染(或浓硫酸会使铁、铝钝化;稀硝酸溶解金属时,会产生氮氧化物,污染空气;NaOH溶液不能溶解单质铁)。
A.浓硫酸B.稀硫酸C.稀硝酸D.NaOH溶液
[练习]
1、粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。
进行如下实验:
①取适量A进行铝热反应,产物中有单质B生成;
②另取20gA全部溶于0.15L6.0mol·
盐酸中,得溶液C;
③将①中得到的单质B和溶液C反应,放出l.12L(标况)气体,同时生成溶液D,还残留有固体物质B;
④用KSCN溶液检验时,溶液D不变色。
请填空:
(1)①中引发铝热反应的实验操作是_________________________,产物中的单质B是__________________。
(2)②中所发生的各反应的化学方程式是______________________。
(3)③中所发生的各反应的离子方程式是__________________________。
(4)若溶液D的体积仍视为0.15L,则该溶液中c(Mg2+)为_________________,
c(Fe2+)为_________________。
答案:
(1)加少量KClO3,插上Mg条并将其点燃Fe
(2)Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2OMgO+2HCl=MgCl2+H2O
(3)Fe+2H+=Fe2++H2↑Fe+2Fe3+=3Fe2+
(4)c(Mg2+)0.67mol·
,c(Fe2+)2.3mol·
。
2、金属镁在二氧化碳中燃烧生成MgO和C,将一定量金属镁在含二氧化碳、氧气的混合气体中燃烧后得到的固体,加入足量盐酸中,充分反应后,将溶液蒸干,然后隔绝空气灼烧,得到的固体成分可能是(AB)
A.MgO和CB.MgOC.MgCl2和CD.Mg(OH)2
思考:
水垢的主要成分是什么?
用离子方程式表示其形成过程。
如何除去(用离子方程式表示)?
水垢的主要成分:
CaCO3Mg(OH)2
形成过程:
Ca2++2HCO3-
CaCO3↓+CO2↑+H2O
Mg2++2HCO3-
MgCO3↓+CO2↑+H2O
MgCO3+2H2O
Mg(OH)2+CO2↑+H2O
除水垢:
CaCO3+2CH3COOH=Ca2++2CH3COO-+CO2↑+H2O
Mg(OH)2+2CH3COOH=Mg2++2CH3COO-+2H2O
思考:
比较氯化铝、硫酸铝、明矾与适量氢氧化钡溶液、过量氢氧化钡溶液的反应,用氢氧化钡的物质的量做横坐标、沉淀的物质的量作纵坐标分别绘出有关图像。
(注意坐标数值)
五、铝盐溶液与强碱溶液的反应图像
1、向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液
①反应现象:
白色沉淀
沉淀增加
减少
消失
②反应的离子方程式:
Al3++3OH-=Al(OH)3↓
Al(OH)3+OH-=[Al(OH)4]-
2、向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液
①反应现象:
无沉淀
沉淀
沉淀增加
沉淀量不变
②反应的离子方程式:
Al3++4OH-=[Al(OH)4]-
Al3++3[Al(OH)4]-=4Al(OH)3↓
3、向AlCl3溶液中滴加氨水沉淀
①反应现象:
白色沉淀
沉淀增加沉淀y
②反应的离子方程式:
Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3+3NH4+n(氨水)
4、向氨水中滴加AlCl3溶液沉淀y
①反应现象:
白色沉淀
沉淀增加
②反应的离子方程式:
Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3+3NH4+n(氨水)
5、向Na[Al(OH)4]溶液中滴加稀盐酸
①反应现象:
白色沉淀
沉淀增加
减少
消失
②反应的离子方程式:
[Al(OH)4]-+H+=Al(OH)3↓+H2O
Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O
6、向稀盐酸中滴加Na[Al(OH)4]溶液
①反应现象:
无沉淀
沉淀
沉淀增加
沉淀量不变
②反应的离子方程式:
[Al(OH)4]-+4H+=Al3++4H2O
Al3++3[Al(OH)4]-=4Al(OH)3↓
7、向Na[Al(OH)4]溶液中通入CO2
①反应现象:
生成白色沉淀
沉淀增加
沉淀量不变沉淀y
②反应的离子方程式:
CO2少量:
2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-
CO2过量:
AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
n(CO2)
思考:
向NaOH与Na[Al(OH)4]混合溶液中滴加稀盐酸的图像如何?
练习:
1.不用任何试剂,仅用两两混合的方法就能鉴别的是(AC)
A.Al2(SO4)3和NaOHB.MgCl2和KOH
C.KAlO2和HNO3D.AgNO3和NaCl
2.下列物质后面的括号中为杂质,最后一种为除杂试剂,其中正确的是(A)
A.MgO(Al2O3):
NaOH溶液B.Mg(OH)2(Al(OH)3):
稀HCl
C.Al(Si):
KOH溶液D.Cu(Mg):
浓的NaOH溶液
3.以稀H2SO4和NaOH溶液及铝为原料用两种途径制等量的Al(OH)3:
甲:
Al→Al2(SO4)3→Al(OH)3;乙:
Al→Na[Al(OH)4]→Al(OH)3。
对两种途径有关叙述正确的是(A)
A.甲消耗的原料多B.乙消耗的原料多
C.甲、乙反应时生成H2的量不等D.甲、乙消耗的原料相同
4.下列曲线图(纵坐标为沉淀的量,横坐标为加入物质的量)正确的是(AB)
A.向1L浓度均为0.1mol/L的Ba(OH)2、NaAlO2混合液加入0.1mol/L稀H2SO4
B.向含有0.1mol/LAlCl3和0.3mol/LNH4Cl的混合液1L中加入0.1mol/LNaOH溶液
C.向烧碱溶液滴加明矾溶液
D.向AlCl3溶液滴加过量氨水
5.下图是向MgCl2、AlCl3混合溶液中,开始滴加试剂A,之后改滴试剂B,所得沉淀ymol与试剂体积V(ml)间的关系.以下结论不正确的是(AD)
A.A是盐酸,B是NaOH,且[B]=2[A]
B.原混合液中,[Al3+]∶[Mg2+]∶[Cl-]=1∶1∶5
C.A是NaOH,B是盐酸,且[NaOH]∶[HCl]=2∶1
D.从6到9,相应离子反应式H++OH-
H2O
6.已知Ba[Al(OH)4]2可溶于水。
右图是向A12(SO4)3溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液时,生成沉淀的物质的量y与加人Ba(OH)2的物质的量x的关系。
下列有关叙述正确的是(BD)
A.a—b时沉淀的物质的量:
A1(OH)3比BaSO4多
B.c—d时溶液中离子的物质的量:
[Al(OH)4]–比Ba2+多
C.a—d时沉淀的物质的量:
BaSO4可能小于A1(OH)3
D.d—e时溶液中离子的物质的量:
Ba2+可能等于OH–
7.若在加入铝粉能放出氢气的溶液中,分别加入下列各组离子,可能共存的是(CD)
A.NH4+、NO3-、CO32-、Na+B.Ba2+、Mg2+、HCO3-、AlO2-
C.NO3-、Ca2+、K+、Cl-D.NO3-、K+、AlO2-、OH-
8、A是一种无色透明的晶体,进行如下实验
①取少量A晶体做焰色反应实验,透过蓝色钴玻璃片观察,火焰呈紫色。
②取少量A晶体溶于水可以得到无色的溶液,该溶液使石蕊变红。
③取少量A的溶液加过量氨水,有白色沉淀B生成。
④过滤除去③中的B后,在滤液中滴加氯化钡溶液,有白色沉淀C生成,C不溶于稀硝酸。
⑤取少量B滴加氢氧化钠溶液,得无色溶液D。
⑥取少量B滴加盐酸,得无色溶液E。
⑦将47.4gA晶体在120℃下加热脱水,剩余物的质量为25.8g。
根据上述实验现象和结果确定A、B、C、D、E、,写出它们的化学式。
___(KAl(SO4)2·12H2OAl(OH)3BaSO4NaAlO2AlCl3)
六、有关计算
1、将0.5mol/LAlCl3溶液100mL,跟未知浓度的NaOH溶液50mL混合,得到1.56gAl(OH)3沉淀,则烧碱的物质的量浓度是多少?
解析:
n(Al(OH)3)=1.56g/78g·mol=0.02mol
NaOH不足:
AlCl3+3NaOH=Al(OH)3↓
n(NaOH)=3n(Al(OH)3)=0.02mol×3=0.06mol
C(NaOH)=0.06mol/0.05L=1.2mol/L
NaOH过量:
AlCl3+3NaOH=Al(OH)3↓
Al(OH)3+NaOH=Na[Al(OH)4]
n(NaOH)=4n(AlCl3)-n(Al(OH)3)=4×0.5mol/L×0.1L-0.02mol=0.18mol
C(NaOH)=0.18mol/0.05L=3.6mol/L
2、0.1mol铝投入含有0.2molNaOH溶液中加入完全反应后:
①在标准状况下生成多少L氢气?
②需加_____ml或ml2mol/LHCl才能产生3.9克沉淀?
③至少需加多少mlHCl才恰好不生成沉淀?
解:
①2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑
2mol2mol2mol3×22.4L
0.1mol0.2mol0.1molV(H2)
Al和NaOH刚好反应完V(H2)=3.36L
②因为3.9g<0.1×78g
所以产生3.9g沉淀分两种情况:
HCl不足或HCl又溶解部分Al(OH)3
HCl不足
Na[Al(OH)4]+HCl=Al(OH)3↓+NaCl+H2O
1mol78g
V(HCl)×2mol/L3.9g
V(HCl)=25ml,中和过量NaOH溶液消耗HCl0.1mol,50mL,故一共消耗盐酸75mL。
HCl又溶解部分Al(OH)3
Na[Al(OH)4]+HCl=Al(OH)3↓+NaCl+H2O
1mol1mol78g
0.1mol0.1mol7.8g
Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O
78g3mol
3.9g0.15mol
共耗盐酸(0.1+0.15)mol,中和过量NaOH溶液消耗HCl故一共消耗盐酸0.35mol,所以盐酸的体积为175mL。
3、将某质量的镁铝溶解在500mL盐酸中,然后取出10mL溶液与1mol/LNaOH溶液反应,产生沉淀量w克与所加NaOH溶液VmL关系如右图,求
⑴合金中镁和铝物质的量之比。
w
⑵盐酸的物质的量浓度(设反应后溶液体积不多)
解析:
Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
2Al+6HCl=AlCl3+3H2↑
NaOH+HCl=NaCl+H2O
MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl
AlCl3+3NaOH=3NaCl+Al(OH)3↓
3OH-
2OH-
OH-
Mg——Mg2+——Mg(OH)2
Al——Al3+——Al(OH)3——AlO2-
依图象溶解Al(OH)3耗NaOH2mLAl-Al(OH)3-NaOH
由关系式生成Al(OH)3沉淀需NaOH6mL,加入14mLNaOH沉淀量最大。
前2mL中和未反应完的盐酸。
∴生成Mg(OH)2需NaOH14mL―6mL―2mL=6mL(HCl中和)
Mg——Mg2+——2OH-n(Mg)=6×10-3L×1mol/L×
=3×10-3mol
Al——Al(OH)3——OH-
n(Al)2×10-3L×1mol/Ln(Al)=2×10-3mol
∴n(Mg):
n(Al)=3:
2
⑵由反应:
沉淀量最大时溶液为NaCl溶液
NaOH——NaCl——HCl
14mL×1mol/L10mL×C(HCl)C(HCl)=1.4mol/L
4、向60mL1mol/L的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液,得到沉淀量为y(g)与所加AlCl3溶液的体积x(mL)图象,则AlCl3溶液的物质的量浓度为____________。
A、B两点间发生的反应为____________。
y
B
解:
解一:
A点4OH-+Al3+=[Al(OH)4]-
n(Al3+)=
n(OH-)
30mL×C(AlCl3)=
×60mL×1mol/L
C(AlCl3)=0.5mol/LA
解二:
B点:
4OH-+Al3+=[Al(OH)4]-10203040AlCl3ml
3[Al(OH)4]-+Al3+=4Al(OH)3↓
n(Al3+)=
n(OH-)
4OH-~(1+
)Al3+
4
60mL×1mol/L40mL×c(AlCl3)C(AlCl3)=0.5mol/L
A、B两点间发生的反应:
3[Al(OH)4]-+Al3++6H2O=4Al(OH)3↓
5、现有甲、乙两瓶无色溶液,已知它们可能是AlCl3溶液和NaOH溶液,现做如下实验:
(1)取440mL甲溶液与120mL乙溶液反应,生成1.56g沉淀;
(2)取120mL甲溶液与440mL乙溶液反应,也生成1.56g沉淀;(3)取120mL甲溶液与400mL乙溶液反应,也生成3.12g沉淀,试通过计算推理判定甲、乙溶液及其物质的量浓度。
解析:
对比(3)和
(2)两组实验,甲溶质物质的量相同,乙加入的多,则沉淀质量减少,
由此可以说明甲为AlCl3溶液,乙为NaOH溶液。
设AlCl3溶液物质的量浓度为x,NaOH溶液物质的量浓度为y,
实验
(2)应为n(AlCl3):
n(NaOH)介于1:
3和1:
4之间的一种反应情况。
1.56/78==0.12x-(0.44y-0.12x×3)0.02==0.48x-0.44y①
实验
(1)应为n(AlCl3):
n(NaOH)大于1:
3的反应情况。
1.56/78==0.12y/3②
①②联立,解得x==0.5y==0.5
所以,AlCl3溶液和NaOH溶液物质的量浓度为0.5mol/L。
练习:
1.将一定量的镁铝合金投入到250ml、4mol/L的盐酸溶液中,金属完全溶解后,在加入2mol/L的NaOH溶液,若要生成沉淀最多,加入的这种NaOH溶液的体积是(C)
A.250mlB.400mlC.500mlD.750ml
2.向10mL0.2mol/L的AlCl3溶液中逐滴加入未知浓度的Ba(OH)2溶液,测得滴加15mL与滴加45mL所得沉淀同样多,则Ba(OH)2溶液的物质的量浓度是_0.08mol/L____。
3.将Na2O2逐渐加入到含有Al3+、Mg2+、NH4+的混合溶液中并加热,产生沉淀和气体的物质的
量与加入Na2O2的物质的量的关系如图所示。
则原溶液中Al3+、Mg2+、NH4+的物质的量分别为(C)
A.2mol、5mol、8molB.5mol、2mol、8mol
C.2mol、3mol、4molD.5mol、2mol、4mol
4.现有AlCl3和FeCl3混合溶液,其中Al3+和Fe3+的物质的量之和为0.1mol,在此溶液中加入90mL4mol·L-1的NaOH溶液,使其充分反应,设Al3+物质的量与中物质的量的比值为为x。
(1)计算溶液中产生的沉淀只有Fe(OH)3时x的取值范围。
请在坐标中作出沉淀总量(mol)随x(0→1)变化的曲线。
(2)若Fe3+和Al3+物质的量之和为Amol(A取合理数值),其他条件不变时,求沉淀中同时有Fe(OH)3和Al(OH)3的x取值范围和各沉淀的物质的量(用含A、x的式子表示)。
5.将等物质的量的两种氧化物溶于100mL硫酸,而后逐滴加入l.00mol/L的NaOH溶液。
当加入的NaOH的体积V1=50mL时,开始有沉淀析出,且沉淀量随NaOH加入量逐渐增加。
当NaOH的体积V2=650mL时,沉淀量达最大值,继续滴加NaOH时,沉淀量逐渐减小。
当V3=750mL时,沉淀量不再改变。
(1)最初加入的50mLNaOH溶液的作用是什么?
(2)计算所用硫酸的浓度。
(3)试判断两种氧化物各是什么,并计算其物质的量。
答案:
(1)中和过量的硫酸
(2)沉淀量最大时所用OH-的物质的量与100mL强酸中H+的物质的量相等,
nOH-=1.00mol/L×0.650L=0.650mol,故nH+也为0.650mol
硫酸的浓度为
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