镁铝及其化合物学案.docx
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镁铝及其化合物学案
镁、铝及其重要化合物
一、镁及其重要化合物的性质及海水提镁
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:
③与H2O反应:
④与H+反应:
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
―→
↓
―→
↓
―→
提醒:
①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.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
氢氧
化镁
中强碱
难溶于水
溶解度小于碳酸镁
提醒:
MgO熔点很高,可作耐火材料。
【随堂练习】
1.(RJ必修1·P623改编)在MgCl2溶液中滴加少量NaOH溶液,现象为,继续加入过量NaOH溶液,现象为,涉及到的离子方程式为。
2.(溯源题)(2016·浙江理综,27)化合物Mg5Al3(OH)19(H2O)4可作环保型阻燃材料,受热时按如下化学方程式分解:
2Mg5Al3(OH)19(H2O)4
27H2O↑+10MgO+3Al2O3
(1)写出该化合物作阻燃剂的两条依据________。
(2)用离子方程式表示除去固体产物中Al2O3的原理___________________________________________________________________________。
[诊断性题组]
1.基础知识判断,正确的打“√”错误的打“×”
(1)镁制容器可盛装热的浓硫酸()
(2)镁的金属性比铝的金属性强()
(3)氢氧化镁能溶于过量氨水()
(4)镁在空气中燃烧生成的固体只有MgO()
(5)镁在空气中燃烧发出耀眼白光,可用作照明弹()
(6)将水加入浓硫酸中得到稀硫酸,置镁片于其中探讨Mg的活泼性()
(7)将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤,洗涤并收集沉淀()
(8)将Mg(OH)2沉淀转入表面皿中,加足量稀盐酸,加热蒸干得无水MgCl2固体()
2.“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
镁及其化合物的转化关系图
拓展
请同学们自行完成上述转化关系图中的所有化学反应方程式,是离子反应的写出离子方程式。
二、铝的性质及用途
1.铝的原子结构与物理性质
2.金属铝的化学性质
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式:
①
②
③
④
⑤(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。
3.铝的制备及用途
(1)制备:
电解熔融Al2O3:
。
(2)用途:
①纯铝用作导线。
②铝合金制备汽车、飞机、生活用品等。
【随堂练习】
1.(RJ必修1·P533改编)下列说法错误的是( )
A.铝是地壳中含量最多的金属元素
B.在反应中铝易失去3e-,其还原性大于钠
C.铝制品表面有一层致密的氧化物薄膜,起保护作用
D.铝是一种比较活泼的金属
2.(RJ必修1·P546改编)相同物质的量的两份铝,分别放入足量的盐酸和氢氧化钠溶液中,放出的氢气在同温同压下体积之比为。
足量的两份铝,分别放入相同物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液中,放出的氢气在同温同压下体积之比为。
3.(溯源题)(2016·上海化学,20改编)已知NaOH+Al(OH)3===NaAlO2+2H2O。
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。
上述实验过程中发生反应离子方程式分别为:
。
[拓展性题组]
题组一 铝的性质及用途
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
2.(2016·龙岩模拟)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
题组二 铝与酸、碱反应的定量分析
3.(2017·保定联考)足量下列物质与等质量的铝反应放出氢气,且消耗溶质物质的量最少的是( )
A.氢氧化钠溶液B.稀硫酸
C.盐酸D.稀硝酸
5.甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol·L-1的盐酸和氢氧化钠溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后测得生成的气体体积之比为1∶2,则加入的铝粉的质量为( )
A.5.4g B.3.6g
C.2.7g D.1.8g
【思维建模】
铝与酸、碱反应生成H2的量的关系
1.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+,2H+
H2,所以无论与酸还是与碱反应,Al与H2的关系都是2Al~3H2。
2.等量的铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生氢气体积比
=1∶1。
3.足量的铝分别与等物质的量的HCl和氢氧化钠反应,产生氢气的体积比
=1∶3。
4.一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a.铝与盐酸反应时,铝过量而盐酸不足;b.铝与氢氧化钠溶液反应时,铝不足而氢氧化钠过量。
三、铝的重要化合物
1.铝的氧化物
2.氢氧化铝
(1)白色胶状不溶于水的固体。
(2)化学性质:
反应的化学方程式分别为:
①;
②;
③。
(3)制备
①向铝盐中加入氨水,离子方程式为
②NaAlO2溶液中通入足量CO2,离子方程式为。
③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合:
离子方程式为。
提醒:
①Al(OH)3具有两性,能溶于强酸(如盐酸)、强碱(如NaOH溶液),但不溶于弱酸(如H2CO3)、弱碱溶液(如氨水)。
②Al2O3、MgO的熔点很高,可用作耐火材料,但氧化铝坩埚不能用于熔融NaOH固体。
③既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应的物质有Al、Al2O3、Al(OH)3,多元弱酸的酸式盐(如NaHCO3、KHS、KHSO3、NaH2PO4等)及弱碱弱酸盐(如CH3COONH4等)。
3.常见的铝盐
(1)复盐:
两种不同的金属离子(或金属离子或铵根)和一种酸根离子组成的盐。
(2)明矾净水
①明矾的化学式:
KAl(SO4)2·12H2O,
②净水原理涉及的离子方程式:
。
【随堂练习】
1.(RJ必修1·P636改编)向下列物质的水溶液中滴加少量MgCl2溶液或AlCl3溶液,均有白色沉淀生成的是( )
A.BaCl2 B.FeCl3
C.Na2CO3 D.NaOH
2.(RJ必修1·P635改编)在下列溶液中所有离子都不能与Al3+大量共存的离子组是( )
A.Cl-、Na+ B.OH-、AlO
C.NH
、CO
D.K+、SO
3.(溯源题)(2016·海南化学,14)KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐,在造纸等方面应用广泛。
实验室中,采用废易拉罐(主要成分为Al,含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。
回答下列问题:
―→
(1)为尽量少引入杂质,试剂①应选用________(填标号)。
a.HCl溶液B.H2SO4溶液
c.氨水D.NaOH溶液
(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为________________________。
(3)沉淀B的化学式为____________________________________;
[拓展性题组]
题组一 铝重要化合物的性质用途
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)向1mol·L-1AlCl3溶液中加过量的6mol·L-1NaOH溶液制备Al(OH)3悬浊液()
(2)氢氧化铝具有弱碱性,可用于制胃酸中和剂()
(3)明矾用作净水剂不涉及化学变化()
(4)向NaAlO2溶液中通入过量CO2制Al(OH)3的离子方程式:
CO2+AlO
+2H2O===Al(OH)3↓+HCO
()
(5)Al(OH)3既能与稀硫酸反应又能与NaOH溶液反应()
(6)明矾的化学式为Al2(SO4)3·12H2O()
(7)下列物质的转化在给定条件下能够实现:
Al2O3NaOH(aq),NaAlO2(aq)CO2,Al(OH)3()
2.下列有关说法不正确的是( )
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胶体,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
3.双羟基铝碳酸钠是医疗上常用的一种抑酸剂,其化学式是NaAl(OH)2CO3。
关于该物质的说法正确的是( )
A.该物质属于两性氢氧化物B.该物质是Al(OH)3和Na2CO3的混合物
C.1molNaAl(OH)2CO3最多可消耗3molH+
D.该药剂不适合于胃溃疡患者服用
题组二 “铝三角”及其拓展应用
4.(物质制备)用含有少量Mg的Al片制取纯净的Al(OH)3,下列操作中最恰当的组合是( )
①加盐酸溶解 ②加NaOH溶液 ③过滤 ④通入过量CO2生成Al(OH)3 ⑤加盐酸生成Al(OH)3 ⑥加过量氨水生成Al(OH)3
A.①⑥③ B.①③⑥③
C.②③④③ D.②③⑤③
6.(反应顺序)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)3 D.Al(OH)3
7.(物质转化)某混合物甲中含有明矾[KAl(SO4)2·12H2O]、Al2O3和Fe2O3。
在一定条件下由甲可实现如图所示的物质之间的转化。
请回答下列问题:
(1)写出A、B、D的化学式:
A________,B________,D________。
(2)试剂a最好选用________。
A.NaOH溶液 B.稀盐酸C.二氧化碳 D.氨水
(3)写出反应②的离子方程式:
_______________________。
(4)固体E可以作为复合性的化学肥料,E中所含物质的化学式为___________________________________________________。
【练后归纳】
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。
拓展
向含有AlO
、CO
、OH-的混合溶液中逐滴加入盐酸,依次写出所发生反应的离子方程式。
铝盐与碱、偏铝酸盐与酸反应的六大图像
操作
向可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液到过量
向NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量
图像
图1
图2
操作
向偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量
向稀盐酸中逐滴加入偏铝酸盐溶液至过量
图像
图3
图4
操作
向AlCl3溶液中滴加氨水或NaAlO2溶液至过量
向NaAlO2溶液中通入CO2或加入AlCl3溶液至过量
图像
图5
图6
铝盐、镁盐等混合液与碱的反应
3.某溶液中可能含有H+、NH
、Mg2+、Al3+、Fe3+、CO
、SO
、NO
中的几种。
①若加入锌粒,产生无色无味的气体;②若加入NaOH溶液,产生白色沉淀,且产生的沉淀量与加入NaOH的物质的量之间的关系如图所示。
则下列说法正确的是( )
A.溶液中的阳离子只有H+、Mg2+、Al3+
B.溶液中n(NH
)=0.2mol
C.溶液中一定不含CO
,可能含有SO
和NO
D.n(H+)∶n(Al3+)∶n(Mg2+)=1∶1∶1
4.如图是向MgCl2、AlCl3混合液中依次加入M和N时生成沉淀的物质的量与加入的M和N的体积关系图(M、N分别表示盐酸或氢氧化钠溶液中的一种),以下结论不正确的是( )
A.混合溶液中c(AlCl3)∶c(MgCl2)=1∶1
B.混合溶液中c(AlCl3)∶c(MgCl2)=3∶1
C.点V之前加NaOH溶液,点V之后加盐酸
D.所加盐酸与NaOH溶液中溶质的物质的量浓度相同
【练后归纳】
操作
向混合离子(H+、Mg2+、Al3+)中滴加NaOH溶液至过量
向MgCl2、AlCl3混合溶液中先加入NaOH溶液,后加入盐酸(NaOH溶液与盐酸的物质的量浓度相等)
图像
图7
图8
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- 关 键 词:
- 及其 化合物