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1、第2講 鎂、鋁及其化合物,考點一 鋁及其重要化合物,考點二 氫氧化鋁沉淀圖像分析與計算,總綱目錄,考點三 鎂及其化合物的性質及應用,高考真題演練,考點一鋁及其重要化合物,1.鋁 (1)原子結構與物理性質,(2)化學性質,(3)制備及用途,2.氧化鋁 (1)物理性質:白色固體,難溶于水,有很高的熔點。 (2)化學性質,3.氫氧化鋁 (1)物理性質:白色膠狀不溶于水的固體。 (2)化學性質 a.Al(OH)3的電離:,c.受熱分解:2Al(OH)3 Al2O3+3H2O (3)制備 向鋁鹽中加入氨水,離子方程式為Al3+3NH3H2O Al(OH)3+ 3N。,b.,(OH)3+HC。 NaAlO

2、2溶液與AlCl3溶液混合:3Al+Al3+6H2O 4Al(OH)3。,NaAlO2溶液中通入足量CO2,離子方程式為Al+CO2+2H2O Al,4.常見的鋁鹽明礬 明礬的化學式為KAl(SO4)212H2O,它是無色晶體,可溶于水,水溶 液的pH7。明礬可以凈水,其凈水的原理是Al3+3H2O Al(OH)3 (膠體)+3H+,Al(OH)3膠體吸附水中雜質形成沉淀而凈水。,1.易錯易混辨析(正確的畫“”,錯誤的畫“”)。 (1)用坩堝鉗夾住一小塊用砂紙仔細打磨過的鋁箔在酒精燈上加熱,熔化后的液態(tài)鋁滴落下來( ) (2)Al、鹽酸、NaOH溶液三者之間兩兩均能發(fā)生反應( ) (3)鋁制餐

3、具不能長時間存放酸性、堿性或咸的食物( ) (4)能與鋁反應產生氫氣的溶液可能呈強酸性也可能呈強堿性( ) (5)常用氧化鋁坩堝熔化固體NaOH( ) (6)Al(OH)3常用于治療胃酸過多( ),(7)泡沫滅火器反應原理為Al3+3HC Al(OH)3+3CO3( ) (8)明礬常用作水處理的殺菌消毒劑( ) (9)Al2O3Al(OH)3的轉化可通過一步反應實現(xiàn)( ) (10)向NaAlO2溶液中通入足量CO2發(fā)生反應的離子方程式為Al+4CO2 +2H2OAl3+4HC( ),2.用離子方程式表示下列轉化關系的代表反應。 , ,答案Al3+3OH-Al(OH)3 或Al3+3NH3H2O

4、 Al(OH)3+3N Al(OH)3+3H+Al3+3H2O Al(OH)3+OH-Al+2H2O Al+H+H2OAl(OH)3 Al+4H+Al3+2H2O Al3+4OH-Al+2H2O Al3+3Al+6H2O4Al(OH)3,題組一鋁及其化合物的性質及應用,1.(2018河北石家莊模擬)既能與稀鹽酸反應,又能與NaOH溶液反應的化合物是( A ) NaHCO3Al2O3Al(OH)3Al A.B.C.D.,解析題給4種物質均既能與稀鹽酸反應,又能與NaOH溶液反應,但鋁是單質,不屬于化合物。,2.雙羥基鋁碳酸鈉是醫(yī)療上常用的一種抑酸劑,其化學式是NaAl(OH)2CO3。關于該物質

5、的說法正確的是( D ) A.該物質屬于兩性氫氧化物 B.該物質是Al(OH)3和Na2CO3的混合物 C.1 mol NaAl(OH)2CO3最多可消耗3 mol H+ D.該藥劑不適合胃潰瘍患者服用,解析題給物質屬于鹽,是純凈物,A、B錯;1 mol NaAl(OH)2CO3最多可消耗4 mol H+,C錯;該藥劑與胃酸(HCl)反應時,產生CO2,易使胃潰瘍患者胃穿孔,D正確。,3.(2019四川成都模擬)甲、乙兩燒杯中各盛有100 mL 3 molL-1的鹽酸和氫氧化鈉溶液,向兩燒杯中分別加入等質量的鋁粉,反應結束后在相同狀況下測得生成的氣體體積比為12,則加入的鋁粉質量為( A )

6、A.5.4 gB.3.6 gC.2.7 gD.1.8 g,7,解析由6HCl+2Al 2AlCl3+3H2和2NaOH+2Al+2H2O 2NaAlO2+3H2可知,兩份等質量的鋁粉若完全反應,則生成的H2的體積相等,消耗的HCl與NaOH的物質的量不相等。依題意,HCl、NaOH都為0.3 mol,且在相同狀況下生成H2的體積比為12,則甲中HCl不足,Al過量;乙中NaOH過量,Al不足。生成H2的物質的量之比為12,參與反應的Al的物質的量之比也為12,與0.3 mol HCl反應的Al為2.7 g,則與NaOH溶液反應的Al為5.4 g。,思維建模 鋁與酸、堿反應生成H2的量的關系 反

7、應實質:AlAl3+,2H+H2; 定量關系:2Al3H2。 (1)等量的鋁分別與足量鹽酸、氫氧化鈉溶液反應,產生氫氣的體積比=。 (2)足量的鋁分別與等體積、等物質的量濃度的鹽酸、氫氧化鈉溶液反,應,產生氫氣的體積比=。 (3)一定量的鋁分別與一定量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應,若 ,則必定是鋁與鹽酸反應時,鋁過量而鹽酸不足,鋁與氫氧化 鈉溶液反應時,鋁不足而氫氧化鈉過量。,題組二氫氧化鋁的制備方法及其原理,4.用含少量鎂粉的鋁粉制取純凈的氫氧化鋁,下列操作步驟中最恰當?shù)慕M合是( B ) 加鹽酸溶解加燒堿溶液溶解過濾通入過量CO2生成 Al(OH)3沉淀加入鹽酸生成Al(OH)3沉淀加入過量燒堿

8、溶液 A.B.C.D.,解析若先用鹽酸溶解,Mg、Al均溶解,制取Al(OH)3的步驟較多;由NaAlO2制備Al(OH)3,若加鹽酸,不容易控制量的多少,故B項操作步驟為最佳順序。,5.若甲、乙、丙三位同學用規(guī)定的藥品制備Al(OH)3。規(guī)定必用的藥品如下:350 g 70% H2SO4溶液,NaOH固體240 g,足量鋁屑、水(不能用其他藥品)。 甲、乙、丙用各自設計的方案制得Al(OH)3的質量分別是W1 g、W2 g、W3 g。三種實驗方案如下: 甲:鋁加NaOH溶液加H2SO4溶液W1 g Al(OH)3 乙:鋁加H2SO4溶液加NaOH溶液W2 g Al(OH)3 丙:W3 g A

9、l(OH)3,試回答: (1)從充分利用原料、降低成本和提高產率等因素分析,實驗方案最合理的是。 (2)三位學生制得的Al(OH)3的質量由大到小的順序是。 (3)制得Al(OH)3的最大質量約是。,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:制取2 mol Al(OH)3消耗H+1.5 mol,OH-1.5 mol。 結論是丙以較少的原料制出較多的Al(OH)3;乙以較多的原料制出較少的產品;相同的原料制取的Al(OH)3質量應是W3

10、W1W2。,反思歸納 制備Al(OH)3的方法 (1)以鹽為原料 途徑一:Al3+ Al(OH)3,一般不宜用強堿; 途徑二:Al Al(OH)3,一般不宜用強酸; 途徑三:Al3+3Al+6H2O 4Al(OH)3。 (2)以鋁為原料 方法一:Al Al3+Al(OH)3;,方法二:AlAlAl(OH)3; 方法三:Al(OH)3。,題組三鋁三角的轉化關系及應用,6.(2018山西太原模擬)下列各組物質,不能按(“”表示反 應一步完成)關系轉化的是( C ),解析C項中,Al不能一步轉化成Al(OH)3。,7.工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3,假設只含F(xiàn)e2O3雜質)為原料冶煉鋁的工藝流

11、程如圖所示: 下列敘述正確的是( ) A.試劑X可以是NaOH溶液,也可以是鹽酸,B.反應過濾后所得固體為Fe(OH)3 C.圖中涉及的所有反應都不是氧化還原反應 D.反應的化學方程式為NaAlO2+CO2+2H2OAl(OH)3+NaHCO3,答案 D 解析從工藝流程圖中可知,加入的試劑X能將鋁土礦中的Al2O3溶解,再向過濾后所得溶液中通入過量Y,可得到Al(OH)3沉淀和NaHCO3溶液,故X為NaOH溶液,Y為CO2。反應為Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2 O,反應過濾后得到的固體為Fe2O3,A、B錯誤;由Al2O3冶煉鋁的反應屬于氧化還原反應,C錯誤。,題后悟道 從鋁土礦

12、中提取Al2O3的工藝流程,考點二氫氧化鋁沉淀圖像分析與計算,1.可溶性鋁鹽溶液與NaOH溶液互滴,2.偏鋁酸鹽溶液與鹽酸互滴,1.將CO2氣體緩緩地通入含KOH、Ba(OH)2和KAlO2的混合溶液中直至過量,生成沉淀的物質的量與所通CO2的體積關系如圖所示。 完成相關反應的離子方程式:,(1)OA段:; (2)AB段:; (3)BC段:; (4)CD段:; (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+2H

13、C,2.畫一畫:(畫出沉淀的物質的量與加入或通入物質的體積變化和圖像) (1)向含HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl的溶液中(假設溶質各1 mol),逐滴加入NaOH溶液。 (2)向含NaOH、NaAlO2的溶液中(假設溶質各1 mol),逐滴加入鹽酸。 (3)向含NaOH、Na2CO3、NaAlO2的溶液中(假設溶質各1 mol),逐滴加入鹽酸。,答案(1) (2),(3),題組一可溶性鋁鹽溶液與堿反應型圖像分析與計算,1.(2018山西太原模擬)向一定量的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液,生成沉淀Al(OH)3的量隨AlCl3加入量 的變化關系如圖所示。則下列離子組在對應的溶液

14、中一定能大量共存的是( ) A.a點對應的溶液中:Na+、Fe3+、S、HC,B.b點對應的溶液中:Ag+、Ca2+、N、F- C.c點對應的溶液中:Na+、S2-、S、Cl- D.d點對應的溶液中:K+、N、I-、C,答案 C 解析ob段發(fā)生反應:Al3+4OH- Al+2H2O,bc段發(fā)生反應:3Al +Al3+6H2O 4Al(OH)3。A項,a點NaOH過量,故Fe3+、HC不能 存在;B項,Ag+、Ca2+與F-不能共存;D項,AlCl3過量,C與Al3+發(fā)生互相促 進的水解反應。,2.(2018廣東中山模擬)如圖所示是向MgCl2和AlCl3的混合溶液中加入一定量NaOH溶液,緊接

15、著再加入一定量稀鹽酸,生成沉淀的物質的量y與加入溶液的體積x的關系圖。 根據(jù)圖示判斷,下列結論中不正確的是( ),A.N點時溶液中的溶質只有NaCl B.M點之前加入的是NaOH溶液,M點之后加入的是稀鹽酸 C.c(NaOH)=c(HCl) D.原混合溶液中c(MgCl2)c(AlCl3)=11 答案 B,解析向MgCl2和AlCl3的混合溶液中加入NaOH溶液,首先發(fā)生反應:Al3+3OH- Al(OH)3,Mg2+2OH- Mg(OH)2,N點時Al3+、 Mg2+全部沉淀,溶液中的溶質只有NaCl,A正確;NM段Al(OH)3溶解,x=6時Al(OH)3完全溶解,MP段沉淀的量不變,MP

16、段先加NaOH溶液,然后又加入鹽酸,B錯誤;PF段沉淀的量增加,發(fā)生反應:Al+H+H2O Al(OH)3 ,消耗鹽酸1 mL,根據(jù)NM段Al(OH)3溶解消耗NaOH溶液1 mL,則c(NaOH)=c(HCl),C正確;沉淀Al3+消耗NaOH溶液3 mL,沉淀Mg2+消耗NaOH溶液2 mL,原混合溶液中c(MgCl2)c(AlCl3)=11,D正確。,方法技巧 有關Al(OH)3沉淀量的計算技巧 (1)根據(jù)AlCl3和NaOH的量計算生成Al(OH)3的量,(2)根據(jù)AlCl3和Al(OH)3的量計算需要NaOH的量,題組二偏鋁酸鹽溶液與鹽酸反應型圖像分析與計算,3.在KOH和KAlO2

17、混合溶液中滴加稀鹽酸直到過量,下列生成沉淀物質的量與所加鹽酸體積關系的圖像正確的是( D ),解析首先發(fā)生中和反應,沒有沉淀產生,然后發(fā)生反應:Al+H+ H2O Al(OH)3,最后發(fā)生反應:Al(OH)3+3H+ Al3+3H2O,沉淀溶 解。沉淀產生、沉淀溶解消耗的鹽酸體積比是13,故D正確。,4.某無色稀溶液X中,可能含有下表所列離子中的某幾種。,現(xiàn)取該溶液適量,向其中加入某試劑Y,產生沉淀的物質的量(n)與加入試劑Y體積(V)的關系如圖所示,下列說法正確的是( ),A.若Y是鹽酸,則Oa段轉化為沉淀的離子(上表中,下同)只有Al B.若Y是鹽酸,則溶液中可能含有的陽離子是Al3+ C

18、.若Y是NaOH溶液,則bc段反應的離子方程式為Al(OH)3+OH- Al +2H2O D.若Y是NaOH溶液,則X溶液中只存在四種離子,是Al3+、Fe3+、N、 Cl- 答案 C,解析因溶液無色故不含F(xiàn)e3+,加入鹽酸能形成沉淀Al(OH)3、 H2SiO3,前者能溶于過量鹽酸而后者不溶,由圖像知溶液中肯定含有 Al 、Si,ab段發(fā)生反應的離子為C,bc段為Al(OH)3的溶解,Al3+ 與C 、Al、Si均不共存,故A、B兩項不正確;當向溶液中加入 NaOH溶液時,生成Mg(OH)2、Al(OH)3沉淀,ab段為N與OH-反應,bc段為 Al(OH)3溶解,因Mg2+、Al3+均不能

19、與C、Si、Al共存,故此時溶液 中的陰離子只有Cl-,C正確,B錯誤。,考點三鎂及其化合物的性質及應用,1.鎂 (1)物理性質:具有銀白色金屬光澤的固體。 (2)化學性質(寫化學方程式) a.與O2反應:2Mg+O22MgO(產生耀眼白光) b.與N2反應:3Mg+N2Mg3N2 c.與CO2反應:2Mg+CO22MgO+C,d.與沸水反應:Mg+2H2OMg(OH)2+H2 (3)用途:生產合金,冶金工業(yè)上用作還原劑和脫氧劑。,2.氧化鎂 (1)物理性質:白色。不溶于水的固體,熔點高。 (2)化學性質 MgO+2H+ Mg2+H2O (3)用途:耐火材料。,3.氫氧化鎂 (1)物理性質:白

20、色。不溶于水的固體。 (2)化學性質,4.海水提鎂 (1)流程:海水Mg(OH)2MgCl2(溶液)MgCl26H2 OMgCl2Mg (2)部分涉及的化學反應: MgCl2Mg(OH)2:MgCl2+Ca(OH)2 Mg(OH)2+CaCl2; Mg(OH)2MgCl2:Mg(OH)2+2HCl MgCl2+2H2O;,MgCl2Mg:MgCl2(熔融)Mg+Cl2。,1.易錯易混辨析(正確的畫“”,錯誤的畫“”)。 (1)鎂著火時可用泡沫滅火器滅火( ) (2)可以直接將MgCl2溶液蒸干獲得無水MgCl2( ) (3)可以通過電解MgCl2溶液的方法制取Mg( ) (4)海水提鎂過程中不

21、涉及氧化還原反應( ) (5)下列轉化關系均可通過一步反應實現(xiàn):MgMgOMg(OH)2 MgCl2( ) (6)1 mol Mg與足量鹽酸反應時,轉移2NA個電子(),2.鎂在空氣中燃燒時,得到的產物有(填化學式)等幾種物質。,答案MgO、Mg3N2、C,題組一鎂及其化合物的性質及應用,1.鎂粉是焰火、閃光粉、鞭炮中不可缺少的原料。工業(yè)上制造鎂粉是將鎂蒸氣在某種氣體中冷卻,有下列氣體:空氣、CO2、Ar、 H2、N2,其中可作為冷卻氣體的是( C ) A.和B.和C.和D.和,解析與鎂蒸氣不發(fā)生反應的Ar、H2均可作為冷卻氣體。,2.某校化學興趣小組用如圖所示過程除去AlCl3中含有的Mg2

22、+、K+并盡可能減少AlCl3的損失。 下列說法正確的是( ),A.NaOH溶液可以用氨水來代替 B.溶液a中含有Al3+、K+、Cl-、Na+、OH- C.溶液b中只含有NaCl D.向溶液a中滴加鹽酸時需控制溶液的pH 答案 D,解析A項,若用氨水,則Mg2+、Al3+均轉化為沉淀,錯誤;B項,Al3+與過量NaOH反應生成NaAlO2,溶液a中含Al、K+、Cl-、Na+、OH-,錯誤; C項,K+、Cl-、Na+在整個過程中不參加反應,溶液b中含KCl、NaCl,錯誤;D項,因氫氧化鋁能溶于鹽酸,故向溶液a中滴加鹽酸時需控制溶液的pH,正確。,3.實驗室采用MgCl2、AlCl3的混合

23、溶液與過量氨水反應制備MgAl2O4的主要流程如下: (1)制備MgAl2O4過程中,高溫焙燒時發(fā)生反應的化學方程式為。 (2)判斷流程中沉淀是否洗凈所用的試劑是。,(3)在25 下,向濃度均為0.01 molL-1的MgCl2和AlCl3混合溶液中逐滴加入氨水,先生成沉淀(填化學式),生成該沉淀的離子方程式為 。 已知25 時KspMg(OH)2=1.810-11,KspAl(OH)3=310-34。,答案(1)2Al(OH)3+Mg(OH)2MgAl2O4+4H2O (2)AgNO3溶液(或硝酸酸化的AgNO3溶液) (3)Al(OH)3Al3+3NH3H2O Al(OH)3+3N,題組二

24、海水提鎂,4.已知MgO、MgCl2的熔點分別為2 800 、604 ,將MgO、MgCl2加熱熔融后通電電解,都可得到金屬鎂。海水中含有MgCl2,工業(yè)上從海水中提取鎂的方法是( D ) A.海水Mg(OH)2Mg B.海水 MgCl2溶液 MgCl2(熔融)Mg C.海水 Mg(OH)2 MgOMg D.海水 Mg(OH)2 MgCl2溶液 MgCl2(熔融) Mg,解析工業(yè)上提取鎂除從理論上可行外還要考慮設備、原料、成本等問題。A項中使用NaOH成本高,且Mg(OH)2是一種難溶性堿,加熱時會發(fā)生分解生成MgO,因此不可行;B項,海水中加入鹽酸得不到MgCl2溶液;C項,由于MgO的熔點

25、很高,電解MgO時耗能大,所以經(jīng)濟效益差。,5.從海水中提取鎂的工藝流程如圖所示: 下列說法錯誤的是( B ) A.用此法提取鎂的優(yōu)點之一是原料來源豐富 B.步驟電解MgCl2時陰極產生氯氣 C.步驟可將晶體置于HCl氣體氛圍中脫水,D.上述工藝流程中涉及化合反應、分解反應和復分解反應,解析電解MgCl2時,陽極反應式為2Cl-2e-Cl2,陰極反應式為 Mg2+2e-Mg。,1.判斷正誤(正確的畫“”,錯誤的畫“”)。 (1)(2018課標)氫氧化鋁可用于中和過多胃酸( ) (2)(2018課標)24 g鎂與27 g鋁中,含有相同的質子數(shù)( ) (3)(2018江蘇單科)Al2O3是兩性氧化

26、物,故可用作耐高溫材料( ) (4)(2018江蘇單科)下列所示物質間的轉化能實現(xiàn):Al(s) NaAlO2(aq)Al(OH)3(s)( ) (5)(2017課標)2.4 g Mg與H2SO4完全反應,轉移的電子數(shù)為0.1 NA( ),高考真題演練,(6)(2017天津理綜)用可溶性的鋁鹽和鐵鹽處理水中的懸浮物( ) (7)(2016課標)泡沫滅火器是利用了Al2(SO4)3和小蘇打的反應( ),2.(2018天津理綜,7,14分)下圖中反應是制備SiH4的一種方法,其副產物MgCl26NH3是優(yōu)質的鎂資源?；卮鹣铝袉栴}: (1)MgCl26NH3所含元素的簡單離子半徑由小到大的順序(H-除

27、外):,Mg在元素周期表中的位置:,Mg(OH)2的電子式:。 (2)A2B的化學式為。反應的必備條件是。上圖中可以循環(huán)使用的物質有。 (3)在一定條件下,由SiH4和CH4反應生成H2和一種固體耐磨材料(寫化學式)。 (4)為實現(xiàn)燃煤脫硫,向煤中加入漿狀Mg(OH)2,使燃燒產生的SO2轉化為穩(wěn)定的Mg化合物,寫出該反應的化學方程式:。,(5)用Mg制成的格氏試劑(RMgBr)常用于有機合成,例如制備醇類化合物的合成路線如下: RBr RMgBr (R:烴基;R:烴基或H) 依據(jù)上述信息,寫出制備所需醛的可能結構簡式: 。,答案(1)r(H+)r(Mg2+)r(N3-)r(Cl-)第三周期A

28、族H-Mg2+ H- (2)Mg2Si熔融,電解NH3,NH4Cl (3)SiC (4)2Mg(OH)2+2SO2+O22MgSO4+2H2O (5)CH3CH2CHO,CH3CHO,解析本題考查物質結構與元素周期律、工藝流程、簡單有機合成。 (1)H+只有原子核;N3-、Mg2+有兩個電子層,當電子層結構相同時,原子序數(shù)越大離子半徑越小;Cl-有三個電子層,故離子半徑:r(H+)r(Mg2+)r(N3-)r(Cl-)。Mg(OH)2是離子化合物,其電子式為H-Mg2+H-。 (2)由反應產物逆推可知A2B由Mg、Si組成,故化學式為Mg2Si。電解熔融MgCl2可制取Mg,反應的化學方程式為MgCl2(熔融) Mg+Cl2。反應過程中生成的NH3、NH4Cl可以是反應的反應物,故二者可,以循環(huán)使用。 (3)依據(jù)原子守恒可知SiH4與CH4反應生成H2和SiC,SiC俗稱金剛砂,是一種固體耐磨材料。 (4)SO2轉化為MgSO4,反應的化學方程式為2Mg(OH)2+2SO2+O2 2MgSO4+2H2O。 (5)結合已知信息可推出可以由和 CH3MgBr反應后酸化得到,也可以由和CH3CH2MgBr反應,后酸化得到。,