1、第2讲 镁、铝及其化合物,考点一 铝及其重要化合物,考点二 氢氧化铝沉淀图像分析与计算,总纲目录,考点三 镁及其化合物的性质及应用,高考真题演练,考点一 铝及其重要化合物,1.铝 (1)原子结构与物理性质,(2)化学性质,(3)制备及用途,2.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,3.氢氧化铝 (1)物理性质:白色胶状不溶于水的固体。 (2)化学性质 a.Al(OH)3的电离:,c.受热分解:2Al(OH)3 Al2O3+3H2O (3)制备 向铝盐中加入氨水,离子方程式为 Al3+3NH3H2O Al(OH)3+ 3N 。,b.,(OH)3+HC 。 N
2、aAlO2溶液与AlCl3溶液混合:3Al +Al3+6H2O 4Al(OH)3。,NaAlO2溶液中通入足量CO2,离子方程式为 Al +CO2+2H2O Al,4.常见的铝盐明矾 明矾的化学式为 KAl(SO4)212H2O ,它是无色晶体,可溶于水,水溶 液的pH7。明矾可以净水,其净水的原理是 Al3+3H2O Al(OH)3 (胶体)+3H+,Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水 。,1.易错易混辨析(正确的画“”,错误的画“”)。 (1)用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热,熔 化后的液态铝滴落下来 ( ) (2)Al、盐酸、NaOH溶液三者之间两两均能发
3、生反应 ( ) (3)铝制餐具不能长时间存放酸性、碱性或咸的食物 ( ) (4)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( ) (5)常用氧化铝坩埚熔化固体NaOH ( ) (6)Al(OH)3常用于治疗胃酸过多 ( ),(7)泡沫灭火器反应原理为Al3+3HC Al(OH)3+3CO3 ( ) (8)明矾常用作水处理的杀菌消毒剂 ( ) (9)Al2O3 Al(OH)3的转化可通过一步反应实现 ( ) (10)向NaAlO2溶液中通入足量CO2发生反应的离子方程式为Al +4CO2 +2H2O Al3+4HC ( ),2.用离子方程式表示下列转化关系的代表反应。 , ,答案 Al3
4、+3OH- Al(OH)3 或Al3+3NH3H2O Al(OH)3+3N Al(OH)3+3H+ Al3+3H2O Al(OH)3+OH- Al +2H2O Al +H+H2O Al(OH)3 Al +4H+ Al3+2H2O Al3+4OH- Al +2H2O Al3+3Al +6H2O 4Al(OH)3,题组一 铝及其化合物的性质及应用,1.(2018河北石家庄模拟)既能与稀盐酸反应,又能与NaOH溶液反应的化 合物是 ( A ) NaHCO3 Al2O3 Al(OH)3 Al A. B. C. D.,解析 题给4种物质均既能与稀盐酸反应,又能与NaOH溶液反应, 但铝是单质,不属于化合
5、物。,2.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)2 CO3。关于该物质的说法正确的是 ( D ) 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.1 mol NaAl(OH)2CO3最多可消耗3 mol H+ D.该药剂不适合胃溃疡患者服用,解析 题给物质属于盐,是纯净物,A、B错;1 mol NaAl(OH)2CO3最 多可消耗4 mol H+,C错;该药剂与胃酸(HCl)反应时,产生CO2,易使胃溃疡 患者胃穿孔,D正确。,3.(2019四川成都模拟)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 molL-1的盐酸 和氢氧化钠溶液,向两
6、烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后在相 同状况下测得生成的气体体积比为12,则加入的铝粉质量为 ( A ) A.5.4 g B.3.6 g C.2.7 g D.1.8 g,7,解析 由6HCl+2Al 2AlCl3+3H2和2NaOH+2Al+2H2O 2NaAlO2+3H2可知,两份等质量的铝粉若完全反应,则生成的H2的体积 相等,消耗的HCl与NaOH的物质的量不相等。依题意,HCl、NaOH都为 0.3 mol,且在相同状况下生成H2的体积比为12,则甲中HCl不足,Al过 量;乙中NaOH过量,Al不足。生成H2的物质的量之比为12,参与反应 的Al的物质的量之比也为12,与0.3
7、 mol HCl反应的Al为2.7 g,则与 NaOH溶液反应的Al为5.4 g。,思维建模 铝与酸、碱反应生成H2的量的关系 反应实质:Al Al3+,2H+ H2; 定量关系:2Al3H2。 (1)等量的铝分别与足量盐酸、氢氧化钠溶液反应,产生氢气的体积比 = 。 (2)足量的铝分别与等体积、等物质的量浓度的盐酸、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、氢氧化钠溶液反应,若 ,则必定是铝与盐酸反应时,铝过量而盐酸不足,铝与氢氧化 钠溶液反应时,铝不足而氢氧化钠过量。,题组二 氢氧化铝的制备方法及其原理,4.用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝,下列
8、操作步骤中最恰当的 组合是 ( B ) 加盐酸溶解 加烧碱溶液溶解 过滤 通入过量CO2生成 Al(OH)3沉淀 加入盐酸生成Al(OH)3沉淀 加入过量烧碱溶液 A. B. C. D.,解析 若先用盐酸溶解,Mg、Al均溶解,制取Al(OH)3的步骤较多;由 NaAlO2制备Al(OH)3,若加盐酸,不容易控制量的多少,故B项操作步骤为 最佳顺序。,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:350 g 70% H2SO4溶液,NaOH固体240 g,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 g、W2
9、g、 W3 g。三种实验方案如下: 甲:铝加NaOH溶液加H2SO4溶液W1 g Al(OH)3 乙:铝加H2SO4溶液加NaOH溶液W2 g Al(OH)3 丙: W3 g Al(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的质量由大到小的顺序是 。 (3)制得Al(OH)3的最大质量约是 。,答案 (1)丙 (2)W3W1W2 (3)520 g,解析 甲:制取2 mol Al(OH)3消耗H+2 mol,OH-2 mol。 乙:制取2 mol Al(OH)3消耗H+6 mol,OH-6 mol。 丙:制
10、取2 mol Al(OH)3消耗H+1.5 mol,OH-1.5 mol。 结论是丙以较少的原料制出较多的Al(OH)3;乙以较多的原料制出较少 的产品;相同的原料制取的Al(OH)3质量应是W3W1W2。,反思归纳 制备Al(OH)3的方法 (1)以盐为原料 途径一:Al3+ Al(OH)3,一般不宜用强碱; 途径二:Al Al(OH)3,一般不宜用强酸; 途径三:Al3+3Al +6H2O 4Al(OH)3。 (2)以铝为原料 方法一:Al Al3+ Al(OH)3;,方法二:Al Al Al(OH)3; 方法三: Al(OH)3。,题组三 铝三角的转化关系及应用,6.(2018山西太原模
11、拟)下列各组物质,不能按 (“ ”表示反 应一步完成)关系转化的是 ( C ),解析 C项中,Al不能一步转化成Al(OH)3。,7.工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,假设只含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝 的工艺流程如图所示:下列叙述正确的是 ( ) A.试剂X可以是NaOH溶液,也可以是盐酸,B.反应过滤后所得固体为Fe(OH)3 C.图中涉及的所有反应都不是氧化还原反应 D.反应的化学方程式为NaAlO2+CO2+2H2O Al(OH)3+NaHCO3,答案 D 解析 从工艺流程图中可知,加入的试剂X能将铝土矿中的Al2O3溶 解,再向过滤后所得溶液中通入过量Y,可得到Al(OH)3沉
12、淀和NaHCO3溶 液,故X为NaOH溶液,Y为CO2。反应为Al2O3+2NaOH 2NaAlO2+H2 O,反应过滤后得到的固体为Fe2O3,A、B错误;由Al2O3冶炼铝的反应 属于氧化还原反应,C错误。,题后悟道 从铝土矿中提取Al2O3的工艺流程,考点二 氢氧化铝沉淀图像分析与计算,1.可溶性铝盐溶液与NaOH溶液互滴,2.偏铝酸盐溶液与盐酸互滴,1.将CO2气体缓缓地通入含KOH、Ba(OH)2和KAlO2的混合溶液中直至 过量,生成沉淀的物质的量与所通CO2的体积关系如图所示。完成相关反应的离子方程式:,(1)OA段: ; (2)AB段: ; (3)BC段: ; (4)CD段:
13、; (5)DE段: 。,答案 (1)Ba2+2OH-+CO2 BaCO3+H2O (2)CO2+2OH- C +H2O (3)2Al +3H2O 2Al(OH3)+C (4)C +CO2+H2O 2HC (5)BaCO3+CO2+H2O Ba2+2HC,2.画一画:(画出沉淀的物质的量与加入或通入物质的体积变化和图像) (1)向含HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl的溶液中(假设溶质各1 mol),逐滴 加入NaOH溶液。 (2)向含NaOH、NaAlO2的溶液中(假设溶质各1 mol),逐滴加入盐酸。 (3)向含NaOH、Na2CO3、NaAlO2的溶液中(假设溶质各1 mol),逐滴
14、加入 盐酸。,答案 (1) (2),(3),题组一 可溶性铝盐溶液与碱反应型图像分析与计算,1.(2018山西太原模拟)向一定量的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液,生 成沉淀Al(OH)3的量随AlCl3加入量 的变化关系如图所示。则下列离子 组在对应的溶液中一定能大量共存的是 ( )A.a点对应的溶液中:Na+、Fe3+、S 、HC,B.b点对应的溶液中:Ag+、Ca2+、N 、F- C.c点对应的溶液中:Na+、S2-、S 、Cl- D.d点对应的溶液中:K+、N 、I-、C,答案 C 解析 ob段发生反应:Al3+4OH- Al +2H2O,bc段发生反应:3Al +Al3+6H2O
15、 4Al(OH)3。A项,a点NaOH过量,故Fe3+、HC 不能 存在;B项,Ag+、Ca2+与F-不能共存;D项,AlCl3过量,C 与Al3+发生互相促 进的水解反应。,2.(2018广东中山模拟)如图所示是向MgCl2和AlCl3的混合溶液中加入一 定量NaOH溶液,紧接着再加入一定量稀盐酸,生成沉淀的物质的量y与 加入溶液的体积x的关系图。根据图示判断,下列结论中不正确的是 ( ),A.N点时溶液中的溶质只有NaCl B.M点之前加入的是NaOH溶液,M点之后加入的是稀盐酸 C.c(NaOH)=c(HCl) D.原混合溶液中c(MgCl2)c(AlCl3)=11答案 B,解析 向Mg
16、Cl2和AlCl3的混合溶液中加入NaOH溶液,首先发生反 应:Al3+3OH- Al(OH)3,Mg2+2OH- Mg(OH)2,N点时Al3+、 Mg2+全部沉淀,溶液中的溶质只有NaCl,A正确;NM段Al(OH)3溶解,x=6时 Al(OH)3完全溶解,MP段沉淀的量不变,MP段先加NaOH溶液,然后又加 入盐酸,B错误;PF段沉淀的量增加,发生反应:Al +H+H2O Al(OH)3 ,消耗盐酸1 mL,根据NM段Al(OH)3溶解消耗NaOH溶液1 mL,则c (NaOH)=c(HCl),C正确;沉淀Al3+消耗NaOH溶液3 mL,沉淀Mg2+消耗 NaOH溶液2 mL,原混合溶
17、液中c(MgCl2)c(AlCl3)=11,D正确。,方法技巧 有关Al(OH)3沉淀量的计算技巧 (1)根据AlCl3和NaOH的量计算生成Al(OH)3的量,(2)根据AlCl3和Al(OH)3的量计算需要NaOH的量,题组二 偏铝酸盐溶液与盐酸反应型图像分析与计算,3.在KOH和KAlO2混合溶液中滴加稀盐酸直到过量,下列生成沉淀物质 的量与所加盐酸体积关系的图像正确的是 ( D ),解析 首先发生中和反应,没有沉淀产生,然后发生反应:Al +H+ H2O Al(OH)3,最后发生反应:Al(OH)3+3H+ Al3+3H2O,沉淀溶 解。沉淀产生、沉淀溶解消耗的盐酸体积比是13,故D正
18、确。,4.某无色稀溶液X中,可能含有下表所列离子中的某几种。,现取该溶液适量,向其中加入某试剂Y,产生沉淀的物质的量(n)与加入 试剂Y体积(V)的关系如图所示,下列说法正确的是 ( ),A.若Y是盐酸,则Oa段转化为沉淀的离子(上表中,下同)只有Al B.若Y是盐酸,则溶液中可能含有的阳离子是Al3+ C.若Y是NaOH溶液,则bc段反应的离子方程式为Al(OH)3+OH- Al +2H2O D.若Y是NaOH溶液,则X溶液中只存在四种离子,是Al3+、Fe3+、N 、 Cl- 答案 C,解析 因溶液无色故不含Fe3+,加入盐酸能形成沉淀Al(OH)3、 H2SiO3,前者能溶于过量盐酸而后
19、者不溶,由图像知溶液中肯定含有 Al 、Si ,ab段发生反应的离子为C ,bc段为Al(OH)3的溶解,Al3+ 与C 、Al 、Si 均不共存,故A、B两项不正确;当向溶液中加入 NaOH溶液时,生成Mg(OH)2、Al(OH)3沉淀,ab段为N 与OH-反应,bc段为 Al(OH)3溶解,因Mg2+、Al3+均不能与C 、Si 、Al 共存,故此时溶液 中的阴离子只有Cl-,C正确,B错误。,考点三 镁及其化合物的性质及应用,1.镁 (1)物理性质:具有银白色金属光泽的固体。 (2)化学性质(写化学方程式) a.与O2反应: 2Mg+O2 2MgO (产生耀眼白光) b.与N2反应: 3
20、Mg+N2 Mg3N2 c.与CO2反应: 2Mg+CO2 2MgO+C,d.与沸水反应: Mg+2H2O Mg(OH)2+H2 (3)用途:生产合金,冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。,2.氧化镁 (1)物理性质:白色。 不 溶于水的固体,熔点高。 (2)化学性质 MgO+2H+ Mg2+H2O (3)用途:耐火材料。,3.氢氧化镁 (1)物理性质:白色。 不 溶于水的固体。 (2)化学性质,4.海水提镁 (1)流程:海水 Mg(OH)2 MgCl2 (溶液) MgCl26H2 O MgCl2 Mg (2)部分涉及的化学反应: MgCl2Mg(OH)2: MgCl2+Ca(OH)2 Mg(OH)
21、2+CaCl2 ; Mg(OH)2MgCl2: Mg(OH)2+2HCl MgCl2+2H2O ;,MgCl2Mg: MgCl2(熔融) Mg+Cl2 。,1.易错易混辨析(正确的画“”,错误的画“”)。 (1)镁着火时可用泡沫灭火器灭火 ( ) (2)可以直接将MgCl2溶液蒸干获得无水MgCl2 ( ) (3)可以通过电解MgCl2溶液的方法制取Mg ( ) (4)海水提镁过程中不涉及氧化还原反应 ( ) (5)下列转化关系均可通过一步反应实现:Mg MgO Mg(OH)2MgCl2 ( ) (6)1 mol Mg与足量盐酸反应时,转移2NA个电子 ( ),2.镁在空气中燃烧时,得到的产物
22、有 (填化学式)等几种 物质。,答案 MgO、Mg3N2、C,题组一 镁及其化合物的性质及应用,1.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:空气、CO2、Ar、 H2、N2,其中可作为冷却气体的是 ( C ) A.和 B.和 C.和 D.和,解析 与镁蒸气不发生反应的Ar、H2均可作为冷却气体。,2.某校化学兴趣小组用如图所示过程除去AlCl3中含有的Mg2+、K+并尽 可能减少AlCl3的损失。下列说法正确的是 ( ),A.NaOH溶液可以用氨水来代替 B.溶液a中含有Al3+、K+、Cl-、Na+、OH- C.溶液b中只含有NaCl
23、 D.向溶液a中滴加盐酸时需控制溶液的pH答案 D,解析 A项,若用氨水,则Mg2+、Al3+均转化为沉淀,错误;B项,Al3+与 过量NaOH反应生成NaAlO2,溶液a中含Al 、K+、Cl-、Na+、OH-,错误; C项,K+、Cl-、Na+在整个过程中不参加反应,溶液b中含KCl、NaCl,错 误;D项,因氢氧化铝能溶于盐酸,故向溶液a中滴加盐酸时需控制溶液的 pH,正确。,3.实验室采用MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl2O4的 主要流程如下:(1)制备MgAl2O4过程中,高温焙烧时发生反应的化学方程式为 。 (2)判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是 。,(
24、3)在25 下,向浓度均为0.01 molL-1的MgCl2和AlCl3混合溶液中逐滴加 入氨水,先生成 沉淀(填化学式),生成该沉淀的离子方程式为 。 已知25 时KspMg(OH)2=1.810-11,KspAl(OH)3=310-34。,答案 (1)2Al(OH)3+Mg(OH)2 MgAl2O4+4H2O (2)AgNO3溶液(或硝酸酸化的AgNO3溶液) (3)Al(OH)3 Al3+3NH3H2O Al(OH)3+3N,题组二 海水提镁,4.已知MgO、MgCl2的熔点分别为2 800 、604 ,将MgO、MgCl2加 热熔融后通电电解,都可得到金属镁。海水中含有MgCl2,工业
25、上从海水 中提取镁的方法是 ( D ) A.海水 Mg(OH)2 Mg B.海水 MgCl2溶液 MgCl2(熔融) Mg C.海水 Mg(OH)2 MgO Mg D.海水 Mg(OH)2 MgCl2溶液 MgCl2(熔融) Mg,解析 工业上提取镁除从理论上可行外还要考虑设备、原料、成 本等问题。A项中使用NaOH成本高,且Mg(OH)2是一种难溶性碱,加热 时会发生分解生成MgO,因此不可行;B项,海水中加入盐酸得不到MgCl2 溶液;C项,由于MgO的熔点很高,电解MgO时耗能大,所以经济效益差。,5.从海水中提取镁的工艺流程如图所示:下列说法错误的是 ( B ) A.用此法提取镁的优点
26、之一是原料来源丰富 B.步骤电解MgCl2时阴极产生氯气 C.步骤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水,D.上述工艺流程中涉及化合反应、分解反应和复分解反应,解析 电解MgCl2时,阳极反应式为2Cl-2e- Cl2,阴极反应式为 Mg2+2e- Mg。,1.判断正误(正确的画“”,错误的画“”)。 (1)(2018课标)氢氧化铝可用于中和过多胃酸 ( ) (2)(2018课标)24 g镁与27 g铝中,含有相同的质子数 ( ) (3)(2018江苏单科)Al2O3是两性氧化物,故可用作耐高温材料 ( ) (4)(2018江苏单科)下列所示物质间的转化能实现:Al(s) NaAlO2(aq) Al
27、(OH)3(s) ( ) (5)(2017课标)2.4 g Mg与H2SO4完全反应,转移的电子数为0.1 NA( ),高考真题演练,(6)(2017天津理综)用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物 ( ) (7)(2016课标)泡沫灭火器是利用了Al2(SO4)3和小苏打的反应 ( ),2.(2018天津理综,7,14分)下图中反应是制备SiH4的一种方法,其副产 物MgCl26NH3是优质的镁资源。回答下列问题:(1)MgCl26NH3所含元素的简单离子半径由小到大的顺序(H-除外): ,Mg在元素周期表中的位置:,Mg(OH)2的电子式: 。 (2)A2B的化学式为 。反应的必备条件是 。
28、上图中可以循环使用的物质有 。 (3)在一定条件下,由SiH4和CH4反应生成H2和一种固体耐磨材料 (写化学式)。 (4)为实现燃煤脱硫,向煤中加入浆状Mg(OH)2,使燃烧产生的SO2转化为 稳定的Mg化合物,写出该反应的化学方程式: 。,(5)用Mg制成的格氏试剂(RMgBr)常用于有机合成,例如制备醇类化合 物的合成路线如下: RBr RMgBr (R:烃基;R:烃基或H) 依据上述信息,写出制备 所需醛的可能结构简式: 。,答案 (1)r(H+)r(Mg2+)r(N3-)r(Cl-) 第三周期A族 H -Mg2+H- (2)Mg2Si 熔融,电解 NH3,NH4Cl (3)SiC (
29、4)2Mg(OH)2+2SO2+O2 2MgSO4+2H2O (5)CH3CH2CHO,CH3CHO,解析 本题考查物质结构与元素周期律、工艺流程、简单有机合成。 (1)H+只有原子核;N3-、Mg2+有两个电子层,当电子层结构相同时,原子序 数越大离子半径越小;Cl-有三个电子层,故离子半径:r(H+)r(Mg2+)r(N3-) r(Cl-)。Mg(OH)2是离子化合物,其电子式为H -Mg2+ H-。 (2)由反应产物逆推可知A2B由Mg、Si组成,故化学式为Mg2Si。电解 熔融MgCl2可制取Mg,反应的化学方程式为MgCl2(熔融) Mg+Cl2。反应过程中生成的NH3、NH4Cl可以是反应的反应物,故二者可,以循环使用。 (3)依据原子守恒可知SiH4与CH4反应生成H2和SiC,SiC俗称金刚砂,是一 种固体耐磨材料。 (4)SO2转化为MgSO4,反应的化学方程式为2Mg(OH)2+2SO2+O2 2MgSO4+2H2O。 (5)结合已知信息可推出 可以由 和 CH3MgBr反应后酸化得到,也可以由 和CH3CH2MgBr反应,后酸化得到。,
