值得拥有高考一轮复习精品教案课题16镁铝.doc

值得拥有高考一轮复习精品教案课题16镁铝.doc

《值得拥有高考一轮复习精品教案课题16镁铝.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《值得拥有高考一轮复习精品教案课题16镁铝.doc（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

精品教案——课题16镁铝及其化合物性质

知识体系构建：

镁铝及其化合物

（1）镁是活泼金属，虽不跟碱性溶液反应，但能置换出酸中的氢，也能与水解呈酸性的盐溶液反应产生H2。

（2）注意对Al2O3、Al（OH）3两性的理解，以及对Al3+、AlO2-存在条件的认识。

Al2O3、Al（OH）3仅能溶于强酸和强碱溶液中（如在氨水和碳酸中均不溶），Al3+、AlO2-只能分别存在于酸性与碱性溶液中。

Al3+与下列离子不能大量共存：

OH-、CO32-、HCO3-、SO32-、S2-、AlO2-，其中OH-是因为直接反应，其余均是“双水解”。

AlO2-与下列离子不能大量共存：

H+、HCO3-、NH4+、Al3+、Mg2+、Cu2+。

其中H+和HCO3-是因为直接反应（AlO2-+HCO3-+H2O=Al（OH）3↓+CO32-），其余也是“双水解”。

（3）注意正确理解图象的涵义。

图示中每个曲线或每条曲线的转折点（拐点），都反映了特定的反应，若没有找对，或对生成沉淀和沉淀溶解所需加入（或通入）溶液（或气体）的量之比没搞清，易导致错误。

注意研究以下几个实验现象及产生沉淀的量与加入物质的量的数量关系的图象：

①向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量；②向AlCl3和MgCl2混合中逐滴加入NaOH溶液直至过量；④向HCl、MgCl2、AlCl3混合液中逐滴加入NaOH溶液直至过量；③向NaAlO2溶液中逐滴加入HCl溶液直至过量；⑤向HCl溶液中逐滴加入NaAlO2溶液直至过量。

（4）Mg（OH）2的溶解度小于MgCO3。

所以在碱性溶液中Mg2+总是转化为Mg（OH）2沉淀，产生的MgCO3也会在加热的条件下逐渐转化为Mg（OH）2[MgCO3+H2O（沸水）=Mg（OH）2+CO2↑]。

知识回顾：

知识点1：

镁、铝及其化合物

镁的知识主线

上图的1～13中的有关化学方程式如下：

2Mg+O2=2MgO

3Mg+N2===Mg3N2

Mg+Cl2====MgCl2、Mg+2HCl=MgCl2+H2↑

MgCl2====Mg+Cl2↑

MgO+H2O===Mg（OH）2

Mg（OH）2===MgO+H2O

Mg（OH）2+2HCl=MgCl2+2H2O

MgCl2+2NaOH=Mg（OH）2↓+2NaCl

MgCO3===MgO+CO2↑

MgCO3+H2O===Mg（OH）2+CO2↑

Mg3N2+6H2O=3Mg（OH）2+2NH3↑

Mg（OH）2+H2SO4=MgSO4+2H2O

MgSO4+2NaOH=Mg（OH）2↓+Na2SO4

铝的知识主线

上图1～12的有关化学方程式如下：

4Al+3O2=2Al2O3

2Al2O3====4Al+3O2↑

2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑

2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al（OH）4]+3H2↑

2Al（OH）3====Al2O3+3H2O

Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O

AlCl3+3NH3·H2O+Al（OH）3↓+3NH4Cl

Al（OH）3+3HCl=AlCl3+3H2O

Na[Al（OH）]+CO2=Al（OH）3↓+NaHCO3

Al（OH）3+NaOH=NA[Al（OH）4]

2KAl（SO4）2+6NH3·H2O=2Al（OH）3↓+K2SO4+3（NH4）2SO4

典例讲析：

【例1】甲、乙两烧杯中分别装有相同体积、相同pH的氨水和NaOH溶液，各加入10mL0.1mol·L-1AlCl3溶液，两烧杯中都有沉淀生成。

下列判断正确的是

A．甲中沉淀一定比乙中的多B．甲中沉淀可能比乙中的多

C．甲中沉淀一定比乙中的少D．甲中和乙中的沉淀可能一样多

答案：

BD

解析：

此题考查了元素化合物知识。

根据氢氧化铝的性质，其能溶于氢氧化钠但不溶于氨水，故此加入时，两烧杯中生成的都是氢氧化铝沉淀；相同体积相同pH的两溶液中的溶质氨水大于氢氧化钠，当两者均不足量时，生成的沉淀氨水多；氨水过量，氢氧化钠不足量时，生成的沉淀氨水多；氨水过量，氢氧化钠恰好时，生成的沉淀一样多；氨水和氢氧化钠都过量时，生成的沉淀氨水多；可知BD正确。

【例2】下列叙述正确的是

A．铝制容器可盛装热的H2SO4

B．Agl胶体在电场中自由运动

C．K与水反应比Li与水反应剧烈

D．红磷在过量Cl2中燃烧生成PCl3

8.答案C

【解析】本题考察物质的性质。

A项，铝与热的浓硫酸反应，错误。

B项，AgL胶体吸附电荷而带电，故在电场作用下做定向移动，错误。

C项，K比Li活泼，故与水反应剧烈，正确。

D项，P与过量的反应，应生成,错误。

知识点2：

镁和铝的性质

一．物理性质：

共性：

密度小熔点较低，硬度较小银白色金属.

不同点：

Al的上述性质都比镁略高.

二．化学性质：

1.跟O2及其它非金属反应

常温下，在空气中都因生成氧化膜，具有抗腐蚀能力.

Mg+O22MgO

4Al+3O22Al2O3

3Mg+N2Mg3N2

Mg+Br2MgBr2

2Al+3SAl2S3

2.跟某些氧化物

2Mg+CO22MgO+C

2Al+Fe2O32Fe+Al2O3（铝热反应）

3.跟水反应

Mg+2H2OMg（OH）2+H2↑（冷水慢，沸水快）

2Al+6H2O2Al（OH）30+3H2↑（一般不反应，只有氧化膜被破坏后反应）

4.跟酸的反应

Mg+2H+Mg2++H2↑

2Al+6H+3Al3++3H2↑（常温下，在浓H2SO4、浓HNO3中钝化）

5.跟碱反应

2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑

三．镁和铝的氧化物的主要性质

MgO（碱性氧化物）Al2O3（两性氧化物）

物理性质：

白色粉末、熔点高 白色固体、熔点高

化学性质：

1.跟水的反应

MgO+H2O＝Mg（OH）2↓（反应缓慢进行）

2.跟酸反应

MgO+2H+Mg2++H2O

Al2O3+6H+2Al3++3H2O

3.跟碱反应

Al2O3+2OH-AlO-2+2H2O

四．镁和铝的氢氧化物的主要性质

Mg（OH）2（中强碱）Al（OH）3（两性氢氧化物）

物理性质：

白色粉末难溶于水 白色固体，难溶于水

化学性质：

1.跟酸反应

Mg（OH）2+2H+Mg2++2H2O（可溶于NH4Cl等强酸弱碱盐）

Al（OH）3+3H+Al3++3H2O

2.跟碱反应

Al（OH）3+OH-AlO-2+2H2O

3.受热分解

Mg（OH）2MgO+H2O

2Al（OH）3Al2O3+3H2O

实验室制法

可溶性镁盐加NaOH溶液Mg2++2OH-Mg（OH）2↓

可溶性铝盐加氨水Al3++3NH3·H2OAl（OH）3↓+3NH+4

知识点3铝及其化合物的性质

1.铝与强碱溶液反应的实质

反应过程：

2×3e

2Al+6H2O2Al（OH）3↓+3H2↑

2Al（OH）3+2NaOH2NaAlO2+4H2O

2×3e

总反应式：

2Al+2H2O+2NaOH2NaAlO2+3H2↑

Al与水很难反应，且生成的Al（OH）3附在Al的表面，阻止了Al继续反应，但强碱NaOH能溶解Al（OH）3，故可促使Al与强碱液反应，而弱碱如氨水，不溶解Al（OH）3，故Al在弱碱溶液中不反应.

2.Al（OH）3的两性

在溶液中同时发生酸式电离和碱式电离.

Al（OH）3H3AlO3HAlO2+H2O

碱式电离

Al3++3OH- AlO-2+H+

若向此溶液中加入酸，因H+与OH-结合生成水，反应向碱式电离方向进行，此时Al（OH）3是碱性，若加入碱，因OH-与H+结合生成水，故向酸式电离方向进行，这时Al（OH）3显酸性.

Al（OH）3溶解度很小，无论酸式或碱式电离的程度都很小，其碱性略强于酸性，故仍属于弱碱.

3.铝盐溶液与强碱溶液的反应.

（1）向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液

①现象：

白色沉淀沉淀增加减少消失

②有关反应：

Al3++3OH-Al（OH）3↓

Al（OH）3+OH-AlO-2+2H2O

（2）向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液

①现象：

沉淀立刻消失，沉淀沉淀增加沉淀量不变

②有关反应：

Al3++3OH-Al（OH）3↓

Al（OH）3+OH-AlO-2+2H2O

Al3++3AlO-2+6H2O4Al（OH）3↓

4.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AlAl3＋，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＝1∶1。

（2）足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠反应，产生氢气的体积比为＝1∶3。

（3）一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠反应，产生氢气的体积比为≤≤，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。

知识点4：

铝的化合物

铝三角

写出上述相关方程式：

铝的化合物相关图像

例1.相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应，至体系中均无固体物质，消耗碱量最多的是

A．Al B．Al（OH）3 C．AlCl3 D．Al2O3

例2.将a克Fe2O3、Al2O3样品溶解在过量的200mLPh=1的硫酸溶液中，然后向其中加入NaOH溶液使Fe3+、Al3+刚好完全沉淀，用去NaOH溶液100mL,则NaOH溶液的浓度为（）

A.0.1mol.L-1B.0.2mol.L-1

C.0.4mol.L-1D.0.8mol.L-1

答案：

B

【变式训练】（湖南长沙一中09高三化学第五次月考）下列实验中产生的现象与对应图形（纵坐标n均表示产生的Al（OH）3的物质的量）不相符的是

A．在AlCl3溶液中滴加氨水至过量 B．向NaOH溶液中滴加AlCl3至过量

n（AlCl3）

n

n（NH3·H2O）

n

C．向NaAlO2溶液中滴加盐酸至过量 D．向H2SO4溶液中加入NaAlO2溶液至过量

n（HCl）

n

n（NaAlO2）

n

铝及其化合物常见题型的计算公式如下：

I.与NaOH反应生成沉淀的质量

①当时，。

②当时，。

③当时，。

II.与强酸（）反应生成沉淀的质量

①当时，。

②当时，。

③当时，。

III.的混合溶液与反应时，求的物质的量。

若与的反应关系如下图，则

①

②

IV.明矾溶液与溶液反应生成沉淀的质量。

①当时，；

②当时，；

③当时，。

（注：

以上可作为2课时）

知识点5：

Al3＋、Al（OH）3、AlO之间转化关系的应用

写出上述转化的离子方程式：

思考：

试设计制备Al（OH）3的途径。

方案一　用铝盐（Al3＋）制取Al（OH）3

加入氨水至沉淀完全，一般不用NaOH等强碱，为什么？

方案二　用铝屑、烧碱、稀H2SO4制取Al（OH）3

方法一：

AlAl3＋Al（OH）3；

方法二：

AlAlOAl（OH）3；

方法三：

Al（OH）3。

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________。

知识点6：

用数形结合思想理解Al3＋、Al（OH）3、AlO三者之间关系及相关计算

1．把强碱溶液逐滴加入到铝盐（Al3＋）溶液中至过量

（1）现象：

先有白色沉淀产生，然后沉淀逐渐溶解。

（2）有关反应：

A→B：

Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓

B→D：

Al（OH）3＋OH－===AlO＋2H2O

（3）图像

（4）有关计算

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

NaOH的量

n（NaOH）

当NaOH不足时

n（NaOH）＝3n[Al（OH）3]

当NaOH过量时

n（NaOH）＝3n（Al3＋）＋{n（Al3＋）－n[Al（OH）3]}＝4n（Al3＋）－n[Al（OH）3]

【例1】向30mL1mol·L－1的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4mol·L－1的NaOH溶液，若产生0.78g白色沉淀，则加入的NaOH溶液的体积可能为 （　　）

A．3mL B．7.5mL C．15mL D．17.5mL

2．把铝盐（Al3＋）溶液逐滴加入到强碱溶液中至过量

（1）现象：

先无明显现象，然后逐渐产生大量的白色沉淀。

（2）有关反应：

A→B：

Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O

B→C：

Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al（OH）3↓

（3）图像

3．在AlO溶液中逐滴加入强酸至过量

（1）现象：

先生成白色沉淀，随后沉淀逐渐溶解。

（2）有关反应：

A→B：

AlO＋H＋＋H2O===Al（OH）3↓

B→D：

Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O

（3）图像

（4）有关计算

①根据NaAlO2和HCl计算生成Al（OH）3的量

②根据Al（OH）3和NaAlO2的量计算需要加入的HCl的量

HCl的量

n（HCl）

当HCl不足时

n（HCl）＝n[Al（OH）3]

当HCl过量时

n（HCl）＝n（AlO）＋3{n（AlO）－n[Al（OH）3]}＝4n（AlO）－3n[Al（OH）3]

4.在强酸溶液中逐滴加入AlO溶液至过量

（1）现象：

先无明显现象，反应一段时间后逐渐产生白色沉淀。

（2）有关反应：

A→B：

4H＋＋AlO===Al3＋＋2H2O

B→C：

Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al（OH）3↓

（3）图像

5．明矾溶液中逐滴加入Ba（OH）2溶液至过量

（1）现象：

先有白色沉淀生成，然后部分沉淀溶解。

（2）有关反应：

O→A：

2KAl（SO4）2＋3Ba（OH）2===2Al（OH）3↓＋3BaSO4↓＋

K2SO4A→B：

2Al（OH）3+K2SO4+Ba（OH）2===BaSO4↓

+2KAlO2+4H2O

（3）图像（右图）

6．向Mg2＋与Al3＋的酸性溶液中逐滴加入强碱溶液

（1）现象：

无明显现象→出现沉淀→渐多→最多→减少→不变

（2）反应

O→A：

H＋＋OH－===H2O

A→B：

Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓

Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓

B→C：

Al（OH）3＋OH－===AlO＋2H2O

（3）图像

【例2】某无色溶液中，已知含有H＋、Mg2＋、Al3＋等阳离子，逐滴加入NaOH（溶液），则消耗NaOH（溶液）体积（x轴）和生成沉淀量（y轴）之间的函数关系，可用下图表示，则下列图中正确的是 （　　）

【例3】　将0．1mol的镁、铝混合物溶于100mL2mol·L-1

的H2SO4溶液中，然后再滴加1mol·L-1的NaOH溶液。

请

回答：

（1）若在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀质量m随加入NaOH溶

液的体积V变化的关系如上图所示。

当V1＝160mL时，则金属粉末中n（Mg）＝________mol，V2＝______mL。

（2）若在滴加NaOH溶液过程中，欲使Mg2＋、Al3＋刚好沉淀完全，则滴入NaOH溶液的体积V（NaOH）＝____mL。

（3）若混合物仍为0.1mol，其中Mg粉的物质的量分数为a，用100mL2mol·L－1的H2SO4溶解此混合物后，再加入450mL1mol·L－1的NaOH溶液，所得沉淀中无Al（OH）3。

满足此条件的a的取值范围是_____________________________________________________。

知识点7：

镁、铝的图像

基本坐标图像

实验现象及反应原理

衍生坐标图像

化学反应原理

铝盐溶液与强碱反应

现象：

先产生沉淀，后沉淀消失。

原理：

Al3++3OH–Al（OH）3↓

铝酸盐溶液与强酸反应

现象：

沉淀不断增多，而后沉淀溶解。

原理：

Al（OH）3+3H+＝Al3+＋3H2O

铝盐溶液与弱碱反应

现象：

产生沉淀。

原理：

Al3+＋3NH3·H2O＝Al（OH）3↓＋3NH4+

铝酸盐溶液与弱酸反应

现象：

产生沉淀。

原理：

[Al（OH）4]＋CO2＝Al（OH）3↓＋HCO3

典例讲析：

【例1】向MgSO4和Al2（SO4）3的混合溶液中,逐滴加入NaOH溶液。

下列图象中,能正确表示上述反应的是（横坐标表示加入NaOH溶液的体积,纵坐标表示反应生成沉淀的质量）

【解析】

（1）本题考查知识点为镁盐、铝盐的性质及氢氧化镁、氢氧化铝性质,涉及到的离子反应为 Mg（OH）2+NaOH

因此反应最终结果沉淀不为“O”所以敏捷判断A、B不为此题答案。

（2）从

（1）可以分析得出,此混合物与NaOH溶液反应过程中必有沉淀减少过程（氢氧化铝溶于NaOH溶液中）最终有Mg（OH）2。

∴C不正确,D为此题正确答案。

【例2】将下列各组物质,分别按等物质的量混合后加水溶解,有沉淀生成的是

A．Na2CO3、NaAlO2、NaOHB．AlCl3、K2SO4、HCl

C．CaCl2、Na2CO3、NaOHD．AlCl3、Ba（OH）2、HNO3

【解析】

（1）本题解答关键知识点为离子反应的有关知识,只需分析等摩有关物质溶于水后,提供有关离子能否相互反应生成沉淀,如有沉淀生成即为本题答案。

（2）A选项分析:

等摩Na2CO3、NaAlO2、NaOH三种物质混合溶液中含有Na+、这些离子能共存不能发生反应,当然不会有沉淀生成,∴不为此题答案。

（3）AlCl3、K2SO4、HCl溶于水后提供了这些离子仍可以共存,不会相互反应产生沉淀故不为答案。

（4）等摩CaCl2、Na2CO3、NaOH混合溶于水,溶液中n（Ca2+）∶n（Cl－）∶n（Na+）∶n（）∶n（OH－）=1∶2∶3∶1∶1,其中n（Ca2+）∶n（）=1∶1,∵,∴为此题答案。

（5）等摩AlCl3、Ba（OH）2、HNO3混合溶于水,溶液中n（Al3+）∶n（Cl－）∶n（Ba2+）∶n（OH－）∶n（H+）∶n（）=1∶3∶1∶2∶1∶1,其中n（Al3+）∶n（OH－）∶n（H+）=1∶2∶1,∵,∴n（Al3+）∶n（OH－）=1∶1,,可以明显看出OH－为适量

所以有沉淀Al（OH）3产生为此题答案（不存在Al（OH）3溶于过量强碱问题）。

答案为C、D。

常见题型分析：

1.在强碱性溶液中能大量共存，并且溶液为无色透明的离子组是

A． B．

C． D．

2.用稀H2SO4、NaOH和Al为原料制取Al（OH）3,有下列三种不同的途径。

甲:

乙:

丙:

若制取等量的Al（OH）3则

A．甲、乙消耗的原料同样多 B．乙消耗的原料最少

C．丙消耗的原料最少 D．三者消耗的原料同样多

3.镁和加NaOH溶液分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应，产生气体的体积（V）与时间（t）关系如图。

反应中镁和加NaOH溶液（　　）

A．物质的量之比为3∶2

B．质量之比为3∶2

C．摩尔质量之比为2∶3

D．反应速率之比为2∶3

解析　镁与稀硫酸反应：

Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑，加NaOH溶液与稀硫酸反应：

2Al＋3H2SO4===Al2（SO4）3＋3H2↑，由图象知，产生的H2的量相同，各产生1molH2时，需Mg1mol，质量为24g；需Almol，质量为18g。

故A正确，B、C错误。

Mg的反应速率大于Al的，D错误。

答案　A

4．相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应，至体系中均无固体物质，消耗碱量最多的是（　　）

A．Al B．Al（OH）3

C．AlCl3 D．Al2O3

解析　根据化学反应物质的量关系：

A：

1molAl～1molNaOH，B：

1molAl（OH）3～1molNaOH，C：

1molAlCl3～4molNaOH，D：

1molAl2O3～2molNaOH。

若消耗4molNaOH，需要m（Al）＝4mol×27g/mol＝108g，需要m[Al（OH）3]＝78g/mol×4mol＝312g，需要m（AlCl3）＝1mol×133.5g/mol＝133.5g，需要m（Al2O3）＝2mol×102g/mol＝204g。

由以上判断可知，相同质量时Al消耗NaOH最多。

答案　A

5．下列各反应的离子方程式中，错误的是（　　）

A．硫酸加NaOH溶液溶液中加入过量的氨水：

Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

B．铁片放入过量的稀硝酸中：

3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO2↑＋4H2O

C．将加NaOH溶液片放入过量NaOH溶液中：

2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑

D．偏加NaOH溶液酸钠与过量盐酸反应：

AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O

答案　B

6.将一定质量的Mg和Al混合物投入500mL稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体。

待反应完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如下图所示。

则下列说法正确的是（　　）

A．Mg和Al的总质量为8g

B．硫酸的物质的量浓度为5mol/L

C．生成的H2在标准状况下的体积为11.2L

D．NaOH溶液的物质的量浓度为5mol/L

解析　由