届一轮复习人教版 镁铝及其重要化合物 学案 1.docx

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届一轮复习人教版镁铝及其重要化合物学案1

基础课2　镁、铝及其重要化合物

明确考纲

理清主干

1.了解镁、铝及其重要化合物的制备方法。

2．掌握镁、铝及其重要化合物的主要性质及其应用。

1.

2.

考点一　镁及其化合物的性质及应用

1．镁的性质

（1）物理性质：

具有银白色金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电、传热和延展性。

（2）化学性质：

①与非金属反应

②与CO2反应：

2Mg＋CO2

2MgO＋C

③与H2O反应：

Mg＋2H2O

Mg（OH）2＋H2↑

④与H＋反应：

Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑

提醒：

Mg3N2能与水剧烈反应生成Mg（OH）2沉淀，放出氨气，所以只能在干态下制取。

2．海水提镁

1．为什么电解熔融的MgCl2制取单质镁，而不电解熔融的MgO？

提示：

因为MgO的熔点比MgCl2高，加热熔化MgO会比MgCl2消耗更多的能量。

2．工业电解熔融MgCl2得到的镁如何冷却？

并说明原因。

提示：

因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应，故工业电解MgCl2得到的镁，应在H2氛围中冷却。

3．镁的用途

生产合金，冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。

4．镁的重要化合物

物质

主要性质

氧化镁

碱性氧化物

MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O

氢氧化镁

中强碱

Mg（OH）2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O

难溶于水

Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓

溶解度小于碳酸镁

MgCO3＋H2O

Mg（OH）2＋CO2↑

提醒：

MgO熔点很高，可作耐火材料。

题组一　镁及其化合物的性质和用途

1．（2018·百色检测）镁粉是焰火、闪光粉、鞭炮中不可缺少的原料。

工业上制造镁粉是将镁蒸气在某种气体中冷却，有下列气体：

①空气、②CO2、③Ar、④H2、⑤N2，其中可作为冷却气体的是（　　）

A．①和②　　　　B．②和③

C．③和④D．④和⑤

答案：

C

2．（2018·杭州模拟）下列有关金属镁的说法不正确的是（　　）

A．Mg在CO2中燃烧生成MgO和C，是放热反应

B．工业上通过电解MgCl2溶液制取金属镁

C．Mg和稀硫酸反应时，滴加少量硫酸铜溶液，能加快反应速率

D．镁可以用来制造信号弹和焰火，MgO可以作耐高温材料

答案：

B

3．“绿色化学”要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。

据此，由单质镁制硝酸镁的下列四个方案中，你认为可行而且符合“绿色化学”要求的方案是（　　）

A．Mg

Mg（NO3）2

B．Mg

MgCl2

Mg（OH）2

Mg（NO3）2

C．Mg

MgO

Mg（NO3）2

D．Mg

MgSO4

Mg（NO3）2

解析：

选C　据题意，“绿色化学”要求从经济、环保和技术三个方面设计可行的化学反应。

从经济角度考虑，B项最不合算，除Mg外还用了三种试剂；D项不合算，用了两种较贵的试剂浓硫酸和Ba（NO3）2。

从环保角度考虑，A、D两项分别产生了污染环境的氮氧化物和SO2，B项也使用了会对环境造成污染的Cl2。

从技术角度看，D项中Ba（NO3）2溶液的加入量较难控制。

综上所述，可知只有C项符合“绿色化学”的要求。

题组二　海水中提镁

4．海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如图所示：

（1）若在空气中加热MgCl2·6H2O，生成的是Mg（OH）Cl或MgO，写出相应反应的化学方程式：

______________________________________________________________________。

用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。

在干燥的HCl气流中加热MgCl2·6H2O时，能得到无水MgCl2，其原因是__________________________________________________。

（2）Mg（OH）2沉淀中混有的Ca（OH）2应怎样除去？

写出实验步骤：

________________________________________________________________________。

（3）实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的。

溶解时：

________________________________________________________________；

过滤时：

________________________________________________________________；

蒸发时：

________________________________________________________________。

解析：

（1）根据Cl、H、O三种元素守恒可知，在空气中加热MgCl2·6H2O，除生成Mg（OH）Cl或MgO外，还有HCl和H2O生成。

（2）为防止引入新杂质，可用MgCl2溶液或Mg（NO3）2溶液将Ca（OH）2转化为Mg（OH）2，然后过滤、洗涤Mg（OH）2。

（3）溶解固体时使用玻璃棒是为了加速溶质的扩散，提高溶解速率；在过滤时使用玻璃棒是为了引流液体，防止外洒；蒸发结晶过程中使用玻璃棒是为了防止因局部过热而使液滴或晶体飞溅。

答案：

（1）MgCl2·6H2O

Mg（OH）Cl＋HCl↑＋5H2O↑，MgCl2·6H2O

MgO＋2HCl↑＋5H2O↑或Mg（OH）Cl

MgO＋HCl↑　在干燥的HCl气流中，抑制了MgCl2水解，且带走MgCl2·6H2O受热产生的水汽，能得到无水MgCl2

（2）加入MgCl2溶液或Mg（NO3）2溶液，充分搅拌、过滤，沉淀用蒸馏水洗涤

（3）搅拌，加速溶解　引流，使浊液沿玻璃棒注入漏斗，防止外洒　搅拌，防止因局部过热液滴或晶体飞溅

考点二　铝的性质及应用

1．铝的结构和存在

铝位于元素周期表第三周期ⅢA族，原子结构示意图为

。

铝元素在地壳中含量丰富，仅次于硅。

自然界中的铝全部以化合态存在。

2．铝的物理性质

颜色

导电、导热性

密度

硬度

银白色，有金属光泽

导电、导热性良好

较小

质地柔软

3．铝的化学性质

写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：

②2Al＋3Cl2

2AlCl3

④2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

⑤2Al＋Fe2O3

Al2O3＋2Fe（铝热反应）

提醒：

①常温下，能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生“钝化”，而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。

②铝与稀硝酸反应时生成的气体是NO而不是H2。

③能与铝反应产生氢气的溶液可能呈强酸性也可能呈强碱性。

1．Al既能溶于强酸，又能溶于强碱，所以说“Al既有金属性，又有非金属性”你认为这种说法是否恰当？

为什么？

提示：

不恰当。

金属性是指元素的原子失电子的能力，非金属性是指元素的原子得电子的能力。

铝不论是与酸反应还是与碱反应，都是失去3e－，化合价升高为＋3价，均是还原剂，因而铝具有较强的金属性。

2．铝与酸、碱反应的实质是什么？

氧化剂是什么？

提示：

铝与酸、碱反应的实质都是

l

Al3＋，2H＋

H2，只不过碱中的H＋来源于水的电离。

氧化剂分别为酸和水。

4．制备

2Al2O3（熔融）

4Al＋3O2↑

3．Al2O3的熔点比AlCl3的高，为什么电解熔融的Al2O3而不电解熔融的AlCl3？

提示：

因为Al2O3是离子化合物，熔融时能够发生电离：

Al2O3（熔融）===2Al3＋＋3O2－，而AlCl3是共价化合物，熔融时不能发生电离，不导电。

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。

题组一　铝的性质及应用

1．下列关于铝单质的叙述中正确的是（　　）

A．由于铝在空气中不会锈蚀，所以铝制品的使用寿命都很长

B．由于铝具有强还原性，所以常用铝来冶炼某些高熔点金属

C．常温下，铝被浓硫酸钝化，所以可用浓硫酸除去铝表面的铜镀层

D．由于铝的导电性能比铜强，所以常用铝制造电线、电缆

答案：

B

2．（2018·保定统考）下列关于镁、铝的说法正确的是（　　）

A．铝制品在空气中能稳定存在是因为铝不活泼

B．浓HNO3、浓H2SO4能用铝制器皿盛装是因为铝与浓HNO3、浓H2SO4不反应

C．镁、铝均能与NaOH溶液反应

D铝与Fe2O3发生铝热反应是利用了Al的还原性比Fe强

答案：

D

题组二　铝与酸、碱反应的定量分析

3．（2018·衡水模拟）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－1HClB．4mol·L－1HNO3

C．8mol·L－1NaOHD．18mol·L－1H2SO4

答案：

A

4．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．5.4g　　　　　B．3.6g

C．2.7gD．1.8g

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。

答案：

（1）1∶1　

（2）1∶3　（3）3∶1　（4）A

铝与酸、碱反应生成H2的量的关系

铝与酸、碱反应的化学方程式分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。

从化学方程式可以看出Al与酸、碱反应时生成H2的实质都是Al

Al3＋，所以无论与酸还是与碱反应，Al与H2的关系都是2Al～3H2。

（1）等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气体积比

＝

。

（2）足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比

＝

。

（3）一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比

<

<

，则必定是①铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。

解题时应充分利用上述过量关系。

考点三　铝的重要化合物的主要性质及应用

1．氧化铝

（1）物理性质：

白色固体，难溶于水，熔、沸点高。

（2）化学性质：

Al2O3属于两性氧化物，写出下列反应的离子方程式：

（3）用途：

熔点很高，是一种较好的耐火材料，天然刚玉的成分是Al2O3，还可制作各种宝石。

1．在做铝的燃烧实验时，用坩埚钳夹住一小块铝箔，在酒精灯上加热至其熔化，会看到的现象是铝箔熔化，失去光泽，但熔化的铝并不滴落。

原因是_________________________。

提示：

铝箔加热时与O2发生反应生成熔点很高的Al2O3薄膜，使内部的铝被Al2O3包裹着，所以熔化的铝不易滴下

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

写出图中有关反应的化学（或离子）方程式：

①Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；

②Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O；

③2Al（OH）3

Al2O3＋3H2O。

（3）制备：

①向可溶性铝盐中滴加氨水，离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

；

②向可溶性偏铝酸盐中通入足量CO2，离子方程式为AlO

＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

；

③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：

离子方程式为3AlO

＋Al3＋＋6H2O===4Al（OH）3↓。

2．中学学习阶段接触到许多既能与酸反应又能与碱反应的物质，除了Al及其重要化合物外，你还知道哪些？

提示：

①弱酸的铵盐，如：

CH3COONH4、（NH4）2S等；②弱酸的酸式盐，如：

NaHCO3、KHS、NaHSO3；③氨基酸，蛋白质等。

归纳：

两性物质是指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物，上述物质中只有Al2O3、Al（OH）3、氨基酸是两性物质。

3．明矾——KAl（SO4）2·12H2O

（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）电离方程式：

KAl（SO4）2===K＋＋Al3＋＋2SO

（3）应用：

净水原理（用离子方程式表示）

Al3＋＋3H2OAl（OH）3（胶体）＋3H＋。

明矾溶液与Ba（OH）2溶液反应的离子方程式：

①Al3＋恰好完全沉淀

________________________________________________________________________。

②SO

恰好完全沉淀

________________________________________________________________________。

提示：

①2Al3＋＋3SO

＋3Ba2＋＋6OH－===2Al（OH）3↓＋3BaSO4↓

②Al3＋＋2SO

＋2Ba2＋＋4OH－===AlO

＋2BaSO4↓＋2H2O

3．明矾的净水作用与液氯对自来水的消毒作用原理是否相同？

提示：

不同。

明矾净水是利用其水解形成的Al（OH）3胶体吸附水中的悬浮杂质，不能杀菌消毒，而液氯是利用Cl2与H2O反应生成的HClO的强氧化性杀菌消毒，不能沉淀悬浮的杂质。

题组一　铝的重要化合物的性质及应用

1．将表面已完全钝化的铝条，插入下列溶液中，不会发生反应的是（　　）

A．稀硝酸　　　　　B．稀盐酸

C．硝酸铜D．氢氧化钠

解析：

选C　钝化的实质是Fe、Al在浓H2SO4或浓HNO3作用下其表面被氧化成一层致密的氧化物保护膜。

由于铝的氧化物Al2O3是一种两性氧化物，既可与强酸反应，又可与强碱反应，故A、B、D三项皆不符合题意，只有C选项中的Cu（NO3）2不与Al2O3反应，故不可能与钝化的铝条发生反应。

2．下列有关说法中不正确的是（　　）

A．Al（OH）3在用于治疗胃酸过多类疾病时表现出弱碱性

B．明矾溶于水后可得到少量的有强吸附性的Al（OH）3，故明矾可作净水剂

C．Al（OH）3可用于中和馒头制作过程（如发酵阶段）中产生的酸

D．Al2O3可用于制作耐火材料而Al（OH）3不能

解析：

选C　治疗胃酸过多时要消耗胃中的酸，因此Al（OH）3表现出碱性，A项正确；Al（OH）3有强吸附性，能吸附水中悬浮的杂质并最终转化为沉淀而使水变澄清，B项正确；馒头制作过程中加小苏打是用于发泡和中和酸的，不用Al（OH）3，因其不能与弱酸反应，C项错误；耐火材料本身应对热稳定且熔点很高，而Al（OH）3受热易分解，D项正确。

3．（2018·马鞍山中学测试）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：

选B　Al（OH）3不溶于氨水，故向含少量Al3＋的Fe3＋溶液中加入过量氨水时，Fe3＋、Al3＋均转化为氢氧化物沉淀，达不到除杂的目的。

含铝杂质的提纯方法归类

利用Al、Al2O3、Al（OH）3可溶于强碱的特性，可除去许多物质中的含铝杂质，如：

（1）Mg（Al）：

加足量NaOH溶液。

（2）Fe2O3（Al2O3）：

加足量NaOH溶液。

（3）Mg（OH）2[Al（OH）3]：

加足量NaOH溶液。

（4）Mg2＋（Al3＋）：

加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。

题组二　制备Al（OH）3的最佳途径

4．（2018·杭州质检）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：

选B　镁、铝都能与酸反应，但铝可溶于强碱，所以可加入烧碱溶液溶解，过滤后后可得到NaAlO2溶液，在反应后的溶液中加入弱酸，可通入过量CO2，生成Al（OH）3沉淀，经过滤，洗涤可得到纯净的氢氧化铝。

正确的顺序为②③④③，故选B。

5．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

Al（OH）3的三种制备方法

方法一：

可溶性铝盐溶液与过量氨水反应

反应原理：

Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

方法二：

向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量CO2

反应原理：

AlO

＋2H2O＋CO2===Al（OH）3↓＋HCO

方法三：

相互促进水解法

题组三　含铝化合物之间的相互转化

6．下列各组物质，不能按

（“―→”表示反应一步完成）关系转化的是（　　）

选项

a

b

c

A

Al2O3

NaAlO2

Al（OH）3

B

AlCl3

Al（OH）3

NaAlO2

C

Al

Al（OH）3

Al2O3

D

MgCl2

Mg（OH）2

MgO

解析：

选C　由Al不能一步到Al（OH）3。

7．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：

选C　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。

8．（2018·宿州联考）某烧杯中盛有含0.2molNH4Al（SO4）2的溶液，向其中缓缓加入4mol·L－1的NaOH溶液200mL，使其充分反应，此时烧杯中铝元素的存在形式为（　　）

A．Al3＋和Al（OH）3　　　　B．AlO

C．AlO

和Al（OH）3D．Al（OH）3

解析：

选D　由Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓，NH

＋OH－===NH3·H2O；及题给数据知，Al3＋恰好全部转化为Al（OH）3。

　含铝化合物间的转化关系及应用

1．Al3＋、AlO

、Al（OH）3的转化关系

2．可溶性铝盐与强碱（如NaOH）溶液反应，铝元素的存在形式

3．应用

（1）判断离子共存问题：

Al3＋与OH－及AlO

、CO

、S2－等弱酸根阴离子或AlO

与H＋、HCO

以及弱碱阳离子Al3＋、Fe3＋等因生成沉淀或发生相互促进的水解反应而不能大量共存。

（2）鉴别（利用滴加试剂顺序不同，现象不同）：

①向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后沉淀溶解。

②向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，开始无明显现象，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。

“铝三角”的转化关系及数形结合思想的综合应用

1．Al3＋、Al（OH）3、AlO

之间的“三角”转化关系

实现上述各步转化的离子方程式为：

（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．利用数形结合思想分析与Al（OH）3沉淀生成有关的四大图像

（1）可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像（从上述转化关系中选择符合图像变化的离子方程式，下同）

操作

可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量

NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量

现象

立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失

无沉淀（有但即溶）→