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版高考化学一轮复习第三章第二节镁铝及其化合物学案.docx

1、版高考化学一轮复习第三章第二节镁铝及其化合物学案第二节镁、铝及其化合物考点(一)镁、铝 【点多面广精细研】1铝的性质和用途(1)物理性质色、态密度质地导电、导热、延展性存在银白色,有金属光泽的固体较小柔软良好自然界中以化合态存在注意铝是地壳中含量最高的金属元素,仅次于硅元素。(2)化学性质写出图中标号反应的化学方程式或离子方程式:2Al2OH2H2O=2AlO3H2。2AlFe2O32FeAl2O3(铝热反应)。(3)制备及用途制备电解熔融Al2O3:2Al2O34Al3O2用途纯铝用作导线铝合金制备汽车、飞机、生活用品等2.镁的性质和用途(1)物理性质镁:镁是银白色有金属光泽的固体,密度较小

2、,硬度较低。镁合金:密度较小,硬度和强度都较大。(2)对比记忆镁的化学性质铝镁与非金属反应能被Cl2、O2氧化2MgO22MgO3MgN2Mg3N2与水反应反应很困难能与沸水反应:Mg2H2OMg(OH)2H2续表铝镁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:2MgCO22MgOC(3)用途镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件。镁制造信号弹和焰火。小题练微点判断下列说法的正误(正确的打“”,错误的打“”)。(1)(2017全国卷)2.4 g Mg与H2SO4完全反应,转移的电子数为0.1NA()(2)(2016天

3、津高考)用NaOH溶液除去镁粉中的杂质铝:2Al2OH2H2O=2AlO3H2()(3)(2015全国卷)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,说明铝的熔点较低()(4)(2015全国卷)浓硝酸滴入用砂纸打磨过的铝条中,产生红棕色气体()(5)(2014全国卷)铝与Fe2O3发生铝热反应,反应后固体物质增重()(6)Mg粉与浓NH4Cl溶液反应放出H2和NH3()(7)冶炼铝时常用焦炭作还原剂()(8)1 mol Al与足量的硫酸或足量的氢氧化钠溶液反应转移电子数相同()(9)铝与少量NaOH溶液反应得到铝盐,与足量NaOH溶液反应生成偏铝酸盐()(1

4、0)相同质量的镁条分别在足量的CO2和O2中完全燃烧,所得固体的质量相同()(11)工业上制造镁粉时,可将镁蒸气在N2中冷却()答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7) (8)(9)(10)(11)1.铝制品具有较强的抗腐蚀性,主要是因为()A铝的化学性质稳定B铝在常温时与氧气不反应C铝具有金属性,也具有非金属性D铝与氧气反应生成一层致密的氧化物薄膜解析:选D铝是活泼金属,化学性质活泼,故A错误;铝被氧气氧化生成氧化铝,而不是不反应,故B错误;铝具有金属性,不具有非金属性,故C错误;铝被氧气氧化生成氧化铝,氧化铝是致密的氧化物,能阻止铝进一步被氧化,故D正确。2.如图所示的装置中,把X

5、溶液逐滴滴下与Y物质反应,若X为浓硫酸,Y为第三周期金属元素的单质,常温下难与水反应。Z为品红溶液,实验中观察到Z褪色。则Y为()ANaBMgCAl DMg或Al解析:选B实验中品红溶液褪色,说明反应中有SO2产生,因此该金属是Mg,因为Al在常温下遇浓硫酸钝化,而Na是活泼的金属,极易与水反应生成H2,B项正确。3.(2019石景山区模拟)根据如图的转化关系判断,下列说法正确的是(反应条件已略去)()A生成等质量H2时,和反应消耗n(HCl)n(NaOH)B反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为23C反应和消耗等量的Al时,生成的n(Cu)n(Fe)32D反应的离子方程式为Al33OH=Al(

6、OH)3解析:选C根据得失电子守恒,生成氢气的物质的量相等则消耗铝的物质的量相等,根据铝原子守恒,设1 mol铝参加反应,则生成偏铝酸钠1 mol需氢氧化钠为1 mol,生成氯化铝1 mol需HCl为3 mol,所以和反应消耗n(HCl)3n(NaOH),故A错误;铝与硫酸铜反应,铝是还原剂,硫酸铜是氧化剂,根据得失电子守恒可知:硫酸铜与铝的物质的量之比为32,故B错误;反应和消耗等量的Al时,Al失电子的物质的量相等,设 2 mol 的铝参加反应,由得失电子守恒可知:生成铜的物质的量为3 mol,生成铁的物质的量为2 mol,所以生成的 n(Cu)n(Fe)32,故C正确;一水合氨是弱电解质

7、,书写离子方程式用化学式,氯化铝与氨水反应生成氢氧化铝沉淀和氯化铵,正确的离子方程式为Al33NH3H2O=Al(OH)33NH,故D错误。4新型镁铝合金(Mg17Al12)有储氢性能,它在一定条件下完全吸氢的反应为Mg17Al1217H2=17MgH212Al,得到的混合物Y(17MgH212Al)能与酸反应释放出大量氢气。下列说法正确的是()A该合金应在氮气保护下,将一定比例的Mg、Al单质熔炼而成B该合金中含有离子键,铝元素呈正价C1 mol Mg17Al12 完全吸氢后得到的Y与盐酸完全反应放出的H2在标准状况下的体积为1 164.8 LD合金的熔点高于金属镁、金属铝的熔点解析:选C镁

8、和氮气反应,A错误;合金是金属的混合物,不存在离子键,B错误;1 mol Mg17Al12吸氢的反应为Mg17Al1217H2=17MgH212Al,即吸收了17 mol的氢气,1 mol Mg17Al12相当于17 mol镁和12 mol铝,和盐酸反应生成的氢气为mol35 mol,所以总共产生的氢气为(3517)mol52 mol,其标准状况下的体积为52 mol22.4 Lmol11 164.8 L,C正确;合金的熔点低于各成分金属的熔点,D错误。5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,根据铝的这一特殊性质回答下列问题:(1)等质量的两

9、份铝分别与足量的HCl、NaOH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HCl、NaOH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_。解析:(1)根据化学方程式:2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2,Al与H2的关系式均为2Al3H2,故两份等质量的Al都完全反应时,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:6H

10、Cl3H2、2NaOH3H2,故当HCl、NaOH物质的量相等时,二者产生H2的体积比为13。(3)因为铝足量且产生H2相等,根据关系式n(HCl)n(NaOH)31,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)31。答案:(1)11(2)13(3)31铝与酸、碱反应生成H2的量的关系铝分别与盐酸、NaOH溶液反应的化学方程式为2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。从化学方程式可以看出,Al与酸、碱反应时生成H2的实质是 ,所以不论是Al与酸还是与碱反应,Al与产生的H2的关系均是2Al3H2。(1)等

11、量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生氢气的体积比为。(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,产生氢气的体积比为。(3)一定量的铝分别和一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应,当产生氢气的体积比为,则必定是铝与盐酸反应时,铝过量而盐酸不足;铝与氢氧化钠溶液反应时,铝不足而氢氧化钠过量。 考点(二)镁、铝的重要化合物 【点多面广精细研】1MgO和Al2O3氧化物MgOAl2O3物理性质白色固体,难溶,熔点高,密度小白色固体,难溶,熔点高化学性质类别碱性氧化物两性氧化物与H2O反应MgOH2OMg(OH)2(反应缓慢)不反应与H反应MgO2H=Mg2H2OAl2O36H=2Al33H2

12、O与OH反应不反应Al2O32OH=2AlOH2O重要用途制耐火、耐高温器材制耐火、耐高温器材;炼铝和人造宝石的原料注意不能用氧化铝坩埚熔融NaOH固体。2Mg(OH)2和Al(OH)3氢氧化物Mg(OH)2Al(OH)3物理性质白色固体,难溶白色固体,难溶;Al(OH)3胶体吸附能力强化学性质类别中强碱,悬浊液使酚酞变浅红:Mg(OH)2 Mg22OH典型两性氢氧化物:HAlOH2O(酸式电离) Al(OH)3 Al33OH(碱式电离);不能与较弱的酸、碱反应,如H2CO3、NH3H2O与H反应Mg(OH)22H=Mg22H2OAl(OH)33H=Al33H2O与OH反应不反应Al(OH)3

13、OH=AlO2H2O与盐反应溶于NH4Cl浓溶液:Mg(OH)22NH4Cl=MgCl22NH3H2OAl(OH)3不溶于NH4Cl浓溶液热稳定性Mg(OH)2MgOH2O2Al(OH)3Al2O33H2O制法实验室Mg22OH=Mg(OH)2Al33NH3H2O=Al(OH)33NH工业Mg22OH=Mg(OH)2等多种方法AlOCO2(足量)2H2O=Al(OH)3HCO用途阻燃剂 镁盐的制造治疗胃酸过多Al(OH)3胶体可用于净水3.一种重要的复盐明矾(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)212H2O,它是无色晶体,可溶于水,水

14、溶液pH7(填“”“”或“”)。明矾可以净水,其净水的原理是Al33H2O Al(OH)3(胶体)3H,Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。(3)明矾溶液与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式:Al3恰好完全沉淀2Al33SO3Ba26OH=2Al(OH)33BaSO4。SO恰好完全沉淀Al32SO2Ba24OH=AlO2BaSO42H2O。小题练微点判断下列说法的正误(正确的打“”,错误的打“”)。(1)MgO、Al2O3的熔点很高,可制作耐高温材料()(2)AlCl3与过量NaOH溶液反应生成NaAlO2,但与过量氨水反应却生成Al(OH)3()(3)中国古代利用明矾溶液的酸性清除

15、铜镜表面的铜锈()(4)氢氧化铝、NaHCO3、Na2CO3均可作胃酸的中和剂()(5)明矾水解时能生成具有吸附性的Al(OH)3胶粒,可用于净水和消毒()(6)下列物质的转化在给定条件下能够实现:Al2O3NaAlO2(aq)Al(OH)3()答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6)学霸微提醒从平衡角度认识Al(OH)3 的两性(1)Al(OH)3的电离:(2)Al(OH)3的碱性:加入强酸(如盐酸)时,Al(OH)3电离出的OH与H反应,平衡向右移动,生成铝盐,体现Al(OH)3的碱性。(3)Al(OH)3的酸性:加入强碱(如NaOH溶液)时,Al(OH)3电离出的H与OH反应,平衡向左

16、移动,生成偏铝酸盐,体现Al(OH)3的酸性。1.判断下列说法的正误(正确的打“”,错误的打“”)。(1)(2018全国卷)氢氧化铝可用于中和过多胃酸()(2)(2018江苏高考)KAl(SO4)212H2O溶于水可形成Al(OH)3胶体()(3)(2018江苏高考)Al(s)NaAlO2(aq)Al(OH)3(s)()(4)(2016全国卷)泡沫灭火器灭火是利用了Al2(SO4)3和小苏打的反应()(5)(2016江苏高考)向Al2(SO4)3溶液中加入过量氨水的离子方程式:Al33NH3H2O=Al(OH)33NH()(6)(2015全国卷)氯化铝溶液滴入浓NaOH溶液中,产生大量白色沉淀

17、()答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6)2向HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl溶液中(假设各1 mol)逐滴加入NaOH溶液,沉淀的物质的量随NaOH溶液体积变化的图像如图所示。(假设Mg2、Al3结合OH能力相同)分析图像的变化情况,回答下列问题:(1)H、Al3、Al(OH)3、NH四种微粒与OH反应的先后顺序依次为_。(2)依次写出各阶段的离子方程式:OA:_。AB:_。BC:_。CD:_。答案:(1)H、Al3、NH、Al(OH)3(2)HOH=H2OAl33OH=Al(OH)3,Mg22OH=Mg(OH)2NHOH=NH3H2OAl(OH)3OH=AlO2H2O3.向N

18、aOH、Na2CO3、NaAlO2溶液中(假设各1 mol)逐滴加入HCl溶液,产生沉淀的物质的量随HCl溶液体积变化的图像如图所示。分析图像的变化情况,回答下列问题:(1)OH、CO、HCO、AlO、Al(OH)3这五种微粒与H反应的先后顺序依次为_。(2)依次写出各阶段的离子方程式:OA:_。AB:_。BC:_。CD:_。答案:(1)OH、AlO、CO、HCO、Al(OH)3(2)OHH=H2OAlOHH2O=Al(OH)3COH=HCO,HCOH=CO2H2OAl(OH)33H=Al33H2O铝线规律Al(OH)3有两性,既溶于强酸(H)生成铝盐(Al3),又溶于强碱(OH)生成偏铝酸盐

19、(AlO),Al(OH)3、H、Al3、OH、AlO是铝的化合物转化关系中最常见的5种粒子,将这5种粒子按pH由小到大列出线型关系:HAl3Al(OH)3AlOOH我们将这条线型排列称为“铝线”。这条“铝线”上相邻粒子不反应,不相邻粒子间可以反应。相隔的粒子反应生成处于两个反应粒子中间的粒子(产物水被略去)。相隔越远的粒子越容易发生反应。我们将上述规律称为“铝线规律”,“铝线规律”有着重要的应用。(1)用于判断粒子间能否大量共存应用“铝线规律”,可直接判断粒子能否大量共存。例如,H和Al3、OH和AlO能大量共存;而Al3和OH、H和AlO不能大量共存。(2)用于判断粒子间反应的生成物应用“铝

20、线规律”,可直接判断相隔的粒子反应后的生成物。例如,H和Al(OH)3能反应生成Al3,Al3和AlO能反应生成Al(OH)3,OH和Al(OH)3能反应生成AlO等。若处于两个粒子中间的粒子不是一个,而是有两个时,该规律仍能成立。例如,H与AlO能反应,生成Al3或Al(OH)3或含Al3和Al(OH)3的混合物,Al3与OH能反应生成Al(OH)3或AlO或含Al(OH)3和AlO的混合物。(3)用于判断粒子间反应的先后顺序如向含Al(OH)3和AlO的混合物中加入H,与H先反应的是AlO,所以沉淀量先增大,后减少;向含Al3和Al(OH)3的混合物中加入OH,与OH先反应的是Al3,沉淀

21、量依然先增大,后减少。4.(2018江苏高考节选)以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2,少量FeS2和金属硫酸盐)为原料,生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如图:向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2,铝元素存在的形式由_(填化学式)转化为_(填化学式)。解析:用NaOH溶液碱浸后,Al2O3、SiO2溶解,转化为NaAlO2和Na2SiO3,通入过量CO2后,NaAlO2与CO2反应转化为Al(OH)3。答案:NaAlO2Al(OH)35(2017江苏高考)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(重要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如图

22、:注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_。(2)向“过滤”所得滤液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH_(填“增大”“不变”或“减小”)。(3)“电解”是电解熔融Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是_。(4)“电解”是电解Na2CO3溶液,原理如图所示。阳极的电极反应式为_,阴极产生的物质A的化学式为_。(5)铝粉在1 000 时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是_。解析:(1)Al2O3为两性氧化物,在NaOH溶液中会溶解生成NaAlO2。(2)加入的NaHCO3与过量

23、的NaOH反应,导致溶液的pH减小。(3)电解Al2O3时阳极上生成O2,O2会氧化石墨。(4)阳极上OH失去电子生成O2,由H2O电离出的H可以与CO反应生成HCO。阴极上H2O放电生成H2。答案:(1)Al2O32OH=2AlOH2O(2)减小(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化(4)4CO2H2O4e=4HCOO2H2(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜6(2014全国卷节选)(1)海水提镁的一段工艺流程如图:浓海水的主要成分如表:离子NaMg2ClSO浓度/(gL1)63.728.8144.646.4该工艺过程中,脱硫阶段主要反应的离子方程式为_,产品2的化

24、学式为_,1 L浓海水最多可得到产品2的质量为_g。(2)采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁,发生反应的化学方程式为_;电解时,若有少量水存在会造成产品镁的消耗,写出有关反应的化学方程式:_。解析:(1)由题给海水的主要成分,脱硫就是除掉SO,发生反应:Ca2SO=CaSO4;由框图信息知,产品2为Mg(OH)2;1 L浓海水中含有Mg2 28.8 g,物质的量为1.2 mol,则最多生成 Mg(OH)2 1.2 mol,质量为1.2 mol58 gmol169.6 g。(2)电解熔融氯化镁生成氯气和单质镁,若有水存在,则高温下镁与水反应。答案:(1)Ca2SO=CaSO4Mg(OH)2

25、69.6(2)MgCl2MgCl2 Mg2H2OMg(OH)2H21从铝土矿中提纯Al2O3的方法铝土矿的主要成分是Al2O3,含有的杂质是Fe2O3和SiO2,由于Al2O3具有两性,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Al2O3的方案。2从海水中提取镁的方法(1)流程(2)主要化学反应制石灰乳:CaCO3CaOCO2、CaOH2O=Ca(OH)2。沉淀Mg2:Mg22OH=Mg(OH)2。制备MgCl2:Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O。电解MgCl2:MgCl2(熔融)MgCl2。1工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3xH2O、Fe2O3、SiO2等)提取纯Al2O3作的原料,提取时操作过程如图所示,图中操作错误的是()ABC D谨记:冶炼Al的化学方程式为2Al2O34Al3O2。不能用AlCl3,因为AlCl3是共价化合物,熔融时AlCl3不导电;不能电解AlC

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