镁铝及其重要化合物高三一轮复习

第二章金属元素及其化合物第二节镁铝及其重要(zhòngyào)化合物第一页，共47页。1一、知识点排查(páichá)1、镁和铝的物理性质(wùlǐxìngzhì)比较镁铝颜色状态

熔点（℃）

密度（g/cm3）

硬度

镁和铝都是色的〔填“轻〞或“重〞〕金属(jīnshǔ)，有较强的、和良好的、性银白色固体银白色固体银白轻韧性、延展性导电导热铝比镁硬度稍大、熔沸点稍高〔铝中金属键比镁强〕第二页，共47页。2、Al的化学性质(huàxuéxìngzhì)

MgAl与非金属反应O2

N2SCl2空气(kōngqì)中形成氧化物薄膜，具有抗腐蚀的性能点燃Mg+O2＝

2MgO点燃4Al+3O2＝

2Al2O3点燃3Mg+N2＝

Mg3N2加热Mg+S＝MgS加热2Al+3S＝Al2S3点燃Mg+Cl2＝

MgCl2点燃2Al+3Cl2＝2AlCl3常温下：第三页，共47页。3

与酸反应氧化性酸H+与碱反应与盐反应

△Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑除氧化(yǎnghuà)膜后可与水微弱反响与氧化物反应H2OCO2Fe2O3点燃2Mg+CO2

2MgO+C高温2Al+Fe2O3

2Fe+Al2O3反响(fǎnxiǎng)，无氢气生成在冷浓硝酸、浓硫酸中“钝化〞，加热时反响，无氢气(qīnɡqì)生成Mg+2H+=Mg2++H2↑2Al+6H+=2Al3++3H2↑2Al+2H2O+2OH—=2AlO2—+3H2↑Mg+Cu2+=Mg2++Cu2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu铝热反响用途、引发第四页，共47页。4海水铝土矿电解冶炼△存在用途光卤石菱镁矿铝土矿(KCl·MgCl2·6H2O)(MgCO3)(Al2O3、Fe2O3、SiO2等)制合金、飞机、汽车部件、烟火、照明弹等制合金、飞机、汽车、轮船部件、导线、日用品石灰乳HCl电解Mg

MgCl2Al(OH)3Al2O3AlMg(OH)2第五页，共47页。5思考：〔1〕Mg粉参加至NH4Cl中可能有几种气体产生？请说明(shuōmíng)理由解析(jiěxī)：将镁粉参加NH4Cl溶液中，有氢气和刺激性的氨气生成，这是由于NH4Cl水解呈酸性，镁与水解产生的H+反响生成氢气破坏了NH4Cl水解平衡，NH3•H2O浓度不断增大而分解放出NH3，同时还产生Mg(OH)2白色沉淀。反响的化学方程式可表示为：Mg+2NH4Cl==2NH3↑+MgCl2+H2↑〔Mg2++2OH—==Mg(OH)2↓〕第六页，共47页。6〔2〕试分析铝与强碱溶液(róngyè)反响的实质，该反响复原剂、氧化剂分别是何物质？解析：铝和强碱溶液反响，通常认为是铝先和强碱溶液中的水反响生成氢氧化铝(qīnɡyǎnɡhuàhuà)，然后氢氧化铝(qīnɡyǎnɡhuàhuà)再和强碱反响生成偏铝酸盐。2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑2Al(OH)3+2NaOH=2NaAlO2+4H2O2Al+6H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑+4H2O此反响中，复原剂是，氧化剂是。铝水第七页，共47页。7【例】以下表达正确的选项是〔〕A．铝制槽车可用来贮运浓硫酸、浓硝酸是因为常温下铝和浓硫酸、浓硝酸不反响。B．两份相同质量(zhìliàng)的铝粉，分别与足量的稀硫酸和氢氧化钠溶液反响，产生的氢气前者多。C．合金的熔点一般比组成它的各成分的熔点都低。D．工业上常利用铝热反响冶炼难熔金属，如钒、铬、锰CD第八页，共47页。8【例】将相同质量的镁条分别在①氧气中②空气中③氮气中④二氧化碳(èryǎnghuàtàn)中完全燃烧，燃烧后所得固体产物的质量由小到大的顺序是〔〕A．②＜①＜③＜④B．④＝①＝②＝③C．③＜②＜①＜④D．③＜①＜②＜④C第九页，共47页。9【例】某学生用铝片分别与c(H+)均为3mol/L的稀盐酸和稀硫酸反响：其实验过程：往装有相同铝片的2支试管中分别参加等体积，且c(H+)=3.0mol/L的盐酸和硫酸，观察(guānchá)反响进行到1、2、5、15、20min时铝片与酸反响的情况。实验结果如下表：反应进程（min)1251520盐酸少量气泡较多气泡大量气泡反应剧烈铝片耗尽硫酸均无明显现象（无气泡产生）

第十页，共47页。10反应进程（min)1251520盐酸少量气泡较多气泡大量气泡反应剧烈铝片耗尽硫酸均无明显现象（无气泡产生）

通过上述实验可知，铝片与盐酸和硫酸反响存在较大的差异。这和课本中“铝能与稀盐酸和稀硫酸反响生成氢气〞的说法不一致。假设你将开展实验探究铝片与稀盐酸和稀硫酸反响差异的原因，为设计(shèjì)实验，你将对差异的原因作出哪些假设或猜测〔填2种即可〕？假设〔猜测〕一：____________________________假设〔猜测〕二：.Cl－能够促进(cùjìn)金属铝与H+反响SO42—对H+与金属铝的反响(fǎnxiǎng)起阻碍作用第十一页，共47页。113.Mg、Al的化合物〔1〕Mg、Al的氧化物

MgOAl2O3物理性质化学性质H2OH+OH—类别主要用途工业制法白色粉末，难熔白色粉末，难熔，不溶于水MgO+2H+=Mg2++H2OAl2O3+6H+=2Al3++3H2OAl2O3+2OH—=2AlO2—+H2O碱性(jiǎnxìnɡ)氧化物两性(liǎngxìng)氧化物耐火材料，制备镁盐耐火材料，冶炼原料，制备铝盐，制备偏铝酸盐，刚玉为耐磨材料煅烧MgCO3从铝土矿中提取MgO+H2O=Mg(OH)2（缓慢）第十二页，共47页。12〔2〕Mg、Al的氢氧化物(qīnɡyǎnɡhuàwù)

Mg(OH)2Al(OH)3物理性质化学性质热稳定性H+OH—

类别主要用途实验室制法Mg(OH)2MgO+H2O

△2Al(OH)3Al2O3+3H2O

△白色，不溶于水白色胶状，不溶于水、有很强的吸附性Mg(OH)2+2H+=Mg2++H2OAl(OH)3+3H+=Al3++3H2OAl(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O中强碱(qiánɡjiǎn)〔溶解局部电离出的OH—可使酚酞变红〕两性(liǎngxìng)氢氧化物制MgO和镁盐制备Al2O3和净水剂Mg2++2OH—=Mg(OH)2↓Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+2AlO2—+CO2+2H2O=2Al(OH)3↓+CO32—AlO2—+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3—3AlO2—+Al3++6H2O=4Al(OH)3↓第十三页，共47页。13练习：写出Al、Al2O3、Al(OH)3分别和NaOH溶液反响(fǎnxiǎng)的化学方程式。2Al+2H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2OAl(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O第十四页，共47页。14AlO2－＋H＋＋H2OAl(OH)3Al3＋＋3OH－

①酸式电离②碱式电离只能存在于中性或弱酸性弱碱性环境中思考(sīkǎo)：〔3〕Al(OH)3为何既能与酸又能与强碱液反响？

解析：这是因为Al(OH)3在水中同时存在两种电离平衡：第十五页，共47页。15〔4〕制取Al(OH)3的可能(kěnéng)途径有那些？解析(jiěxī)：(1)铝盐与碱液反响

法②优于法①

①Al3＋Al(OH)3

AlO2－OH－适量OH－过量②Al3＋Al(OH)3

不溶解

NH3·H2O足量NH3·H2O过量(2)偏铝酸盐与酸反响(fǎnxiǎng)：(3)相互促进水解反响：

法②优于法①

①AlO2－Al(OH)3Al3＋

H+过量H+适量②AlO2－Al(OH)3

不溶解

CO2适量CO2过量Al3＋＋3AlO2－＋6H2O＝4Al(OH)3↓第十六页，共47页。16【例】今用铝、稀硫酸和氢氧化钠溶液为原料，在实验室制备一定量的氢氧化铝。可分别采用如下化学方程式所表示的两种方法：①2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+H2↑Al2(SO4)3+6NaOH=2Al(OH)3↓+3Na2SO4②2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑2NaAlO2+H2SO4+2H2O=2Al(OH)3↓+Na2SO4〔1〕上述哪一种方法比较节约试剂？〔提示：试从每生产2molAl(OH)3所消耗的试剂用量予以说明(shuōmíng)〕〔2〕原料相同，请设计一种更为节约试剂的方法〔用化学方程式表示，并说明(shuōmíng)其可以最节约试剂的根据〕第十七页，共47页。17解析：〔1〕②法较①法节约(jiéyuē)了酸、碱试剂。因为同样是制备2molAl(OH)3，①法需2molAl、3molH2SO4、6molNaOH；②法只需2molAl、1molH2SO4、2molNaOH。〔2〕利用(lìyòng)Al3＋和AlO2－的双水解反响制备Al(OH)32Al+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2↑2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑

2mol1.5mol0.25mol1.5mol1.5mol0.25mol0.75mol相当于制备2molAl(OH)3所用(suǒyònɡ)原料为2molAl、0.75molH2SO4、1.5molNaOH，确实节约了试剂。Al2(SO4)3+6NaAlO2+12H2O===8Al(OH)3↓+3Na2SO4第十八页，共47页。18【例】⑴在100mL1mol/L的AlCl3溶液与60mL6mol/L的KOH溶液混合后，生成沉淀(chéndiàn)的质量是g。⑵的Al2(SO4)3溶液(róngyè)中参加2mol/L的NaOH溶液(róngyè)，可得到7.8gAl(OH)3沉淀，那么NaOH体积为mL。150或350第十九页，共47页。19【例】某混合物A，含有KAl〔SO4〕2、Al2O3和Fe2O3，在一定(yīdìng)条件下可实现以下图所示的物质之间的变化，据此判断〔1〕固体(gùtǐ)B所含物质的化学式为_____________________。〔2〕固体(gùtǐ)E所含物质的化学式为____________________。〔3〕反响①的离子方程式为________________________。Al2O3

〔NH4〕2SO4、K2SO4AlO2—+2H2O+CO2〔过量(guò〃liàng)〕=Al(OH)3↓+HCO3—或：2AlO2—+3H2O+CO2〔缺乏〕=2Al(OH)3↓+CO32—第二十页，共47页。204．“铝三角(sānjiǎo)〞关系及其应用Al3+AlO2—Al(OH)3123456写出上述(shàngshù)转化的化学方程式：5.镁及其重要(zhòngyào)化合物之间的转化⑤MgMgOMgSO4Mg(OH)2①②③④⑥⑦第二十一页，共47页。21试作出以下反响图像(túxiànɡ)，并写出各阶段离子方程式。01234n(NaOH)n[Al(OH)3]

①向AlCl3溶液(róngyè)中滴加NaOH溶液(róngyè)直至过量向NaOH溶液(róngyè)中滴加AlCl3溶液(róngyè)直至过量01234n(AlCl3)n[Al(OH)3]Al3++3OH—(少量)

=Al(OH)3↓

Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O

Al3++4OH—(过量)

=AlO2—+2H2O

Al3＋＋3AlO2－＋6H2O＝4Al(OH)3↓

3mol3mol1mol3mol1mol思考(5)第二十二页，共47页。2201234n[Al(OH)3]n(HCl)②向NaAlO2溶液中滴加HCl溶液直至(zhízhì)过量向HCl溶液中滴加NaAlO2溶液直至(zhízhì)过量01234n(NaAlO2)n[Al(OH)3]AlO2—+H2O+H+(少量(shǎoliàng))=Al(OH)3↓Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O

AlO2—+4H+(过量)=Al3++2H2O

Al3＋＋3AlO2－＋6H2O＝4Al(OH)3↓

1mol3mol1mol3mol第二十三页，共47页。23n(NaOH)n[Al(OH)3]③向HCl酸化的AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至(zhízhì)过量

④向含Mg2+、Al3+的混合(hùnhé)溶液中滴加NaOH溶液直至过量Al(OH)3、Mg(OH)2Mg(OH)2n(NaOH)H++OH—=H2OAl3++3OH—(少量(shǎoliàng))=Al(OH)3↓Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O

Al3++3OH—(少量)

=Al(OH)3↓

Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O

Mg2++2OH—

=Mg(OH)2↓

第二十四页，共47页。24解析：此题涉及的化学反响(fǎnxiǎng)有：①Mg+2H+=Mg2++H2↑②2Al+6H+=2Al3++3H2↑③H++OH—=H2O④Mg2++2OH=Mg(OH)2↓⑤Al3++3OH—=Al(OH)3↓⑥Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O〔1〕n(Mg)+n(Al)=0.1mol2n(Mg)+3n(Al)+1mol/L×0.16L=0.4mol，

解得：当发生④、⑤、⑥时，消耗的碱为：n(NaOH)=2n(Mg)+4n(Al)=2×0.06mol＋4×0.04mol=0.28mol，故V2=V1+V(NaOH)=440mL【例】将0.1moL的镁、铝混合物溶于100mL2mol/LH2SO4溶液中，然后再滴入1mol/LNaOH溶液。请答复〔1)假设在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀质量m随参加NaOH溶液的体积(tǐjī)V变化如下图。当V1=160mL时，那么金属粉末中n(Mg)=mol，V2=mL。0mV1V2V/mL440

第二十五页，共47页。25〔2)假设在滴加NaOH溶液过程中，欲使Mg2+、Al3+刚好沉淀(chéndiàn)完全，那么滴入NaOH溶液的体积V(NaOH)=mL【例】将0.1moL的镁、铝混合物溶于100mL2mol/LH2SO4溶液中，然后再滴入1mol/LNaOH溶液。请答复〔1)假设在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀质量m随参加(cānjiā)NaOH溶液的体积V变化入图所示。当V1=160mL时，那么金属粉末中n(Mg)=mol，V2=mL。0mV1V2V/mL440

400

解析：(2)当刚好发生(fāshēng)至④、⑤反响时，消耗的碱为：mol＋3×0.04mol=0.24mol，所需NaOHL。故V(NaOH)=160mL+240mL=400mL。第二十六页，共47页。26〔2)假设在滴加NaOH溶液(róngyè)过程中，欲使Mg2+、Al3+刚好沉淀完全，那么滴入NaOH溶液(róngyè)的体积V(NaOH)=mL〔3〕mol，其中Mg粉的物质的量分数为a，用100mL2mol/L的硫酸溶解此混合物后，再参加450mL1mol/L的NaOH溶液(róngyè)，所得沉淀中无Al(OH)3。满足此条件的a的取值范围是。【例】将0.1moL的镁、铝混合物溶于100mL2mol/LH2SO4溶液中，然后再滴入1mol/LNaOH溶液。请答复〔1)假设(jiǎshè)在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀质量m随参加NaOH溶液的体积V变化入图所示。当V1=160mL时，那么金属粉末中n(Mg)=mol，V2=mL。0mV1V2V/mL440

400

第二十七页，共47页。27解析：(3)根据方程式计算

参加450mL1mol/L的NaOH溶液，完全(wánquán)反响后NaOHmol—0.40mol=0.05mol。假设要完全(wánquán)溶解Al(OH)3，那么nAl(OH)3≤0.05mol，解得：a≥1/20mV1V2V/mLa至a点消耗(xiāohào)NaOH1/2≤a＜1a的取值范围(fànwéi)是第二十八页，共47页。28〔2)假设在滴加NaOH溶液过程中，欲使Mg2+、Al3+刚好沉淀(chéndiàn)完全，那么滴入NaOH溶液的体积V(NaOH)=mL〔3〕mol，其中Mg粉的物质的量分数为a，用100mL2mol/L的硫酸溶解此混合物后，再参加450mL1mol/L的NaOH溶液，所得(suǒdé)沉淀中无Al(OH)3。满足此条件的a的取值范围是。【例9】将0.1moL的镁、铝混合物溶于100mL2mol/LH2SO4溶液(róngyè)中，然后再滴入1mol/LNaOH溶液(róngyè)。请答复〔1)假设在滴加NaOH溶液(róngyè)的过程中，沉淀质量m随参加NaOH溶液(róngyè)的体积V变化入图所示。当V1=160mL时，那么金属粉末中n(Mg)=mol，V2=mL。0mV1V2V/mL440

400

1/2≤a＜1第二十九页，共47页。29【例】向含1molKAl(SO4)2的溶液中，滴加Ba(OH)2溶液。请分别以沉淀(chéndiàn)物质的量n(mol)、沉淀(chéndiàn)质量m(g)对Ba(OH)2的物质的量x(mol)作图．

第三十页，共47页。30解析(jiěxī)：第三十一页，共47页。31⑴写出各阶段(jiēduàn)反响的离子方程式OA；AB；BC；CD。【例】在的明矾(míngfán)溶液中，逐滴参加的Ba(OH)2溶液的体积(X轴)与生成的沉淀的质量(Y轴)的关系如图中实线所示。当生成的沉淀质量达以最大量B点时停止参加Ba(OH)2溶液，改为逐滴参加的盐酸，参加盐酸的体积(X轴)和生成沉淀质量(Y轴)的关系如图中虚线所示。Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O

2Al3++3SO42—+3Ba2++6OH—=3BaSO4↓+2Al(OH)3↓SO42—+Ba2++2OH—+2Al(OH)3=BaSO4↓+2AlO2—+4H2OAlO2—+H++H2O=Al(OH)3↓第三十二页，共47页。32⑵填写当反响分别(fēnbié)进行到A、B、C、D各点时的有关内容(计算结果保存3位有效数字)。图点A点B点Ｃ点Ｄ点加Ba(OH)2溶液体积(mL)加盐酸体积(mL)沉淀的化学式及各成分质量(g)150Al(OH)30.780gBaSO43.50g200BaSO4Al(OH)3BaSO4200BaSO4第三十三页，共47页。33[例]现有一定量的铝粉和铁粉的混合物与一定量稀HNO3充分反响，反响过程中无任何(rènhé)气体放出。反响结束后的溶液中，逐渐参加4mol/LNaOH溶液，所NaOH溶液的体积〔ml〕与产生沉淀的物质的量〔mol〕关系如下图。求：〔1〕A的数值(shùzí)：mol；〔2〕B的数值(shùzí)：mol；〔3〕C的数值(shùzí)：mL。7第三十四页，共47页。34【例】如何(rúhé)从铝土矿(含Fe2O3、Al2O3、SiO2)中获得纯洁的Al2O3?供选用的试剂有：盐酸、CO2、氢氧化钠、氨水．注意每种试剂不能重复使用．解析(jiěxī):第三十五页，共47页。35【例】〔06上海〕Ba(AlO2)2可溶于水。右图表示的是向A12(SO4)3溶液中逐滴参加(cānjiā)Ba(OH)2溶液时，生成沉淀的物质的量y与参加(cānjiā)Ba(OH)2的物质的量x的关系。以下有关表达正确的选项是A．a—b时沉淀的物质的量:A1(OH)3比BaSO4多B．c—d时溶液中离子(lízǐ)的物质的量：AlO2－比Ba2+多C．a—d时沉淀的物质的量：BaSO4可能小于A1(OH)3D．d—e时溶液中离子(lízǐ)的物质的量：Ba2+可能等于OH－

BD第三十六页，共47页。365、镁和铝单质(dānzhì)的制备1、以海水为原料，写出MgCl2的提取和Mg的制备(zhìbèi)流程。海水熟石灰过滤(guòlǜ)Mg(OH)2盐酸MgCl2溶液结晶MgCl2.6H2OHCl枯燥气流加热MgCl2熔融电解Mg抑制水解第三十七页，共47页。372、以铝土矿〔主要(zhǔyào)成分是Al2O3含有Fe2O3、SiO2等杂质〕为原料，写出Al的制备流程。铝土矿浓NaOH过滤(guòlǜ)滤液(lǜyè)沉淀过量盐酸过滤沉淀滤液过量氨水过滤沉淀滤液加热Al2O3电解熔融Al第三十八页，共47页。38如何(rúhé)进一步制备Al？2Al2O34Al+3O2↑电解熔融熔点(róngdiǎn)：20450C添加Na3AlF610000C第三十九页，共47页。39【例】锌和铝都是活泼金属，其氢氧化物既能溶于强酸，又能溶于强碱。但是氢氧化铝不溶于氨水，而氢氧化锌能溶于氨水，生成。答复以下问题(wèntí)：〔1〕单质铝溶于氢氧化钠溶液后，溶液中铝元素的存在形式为〔用化学式表示〕Zn＋2NaOH＝Na2ZnO2＋H2或Zn＋2NaOH＋2H2O＝Na2ZnOH4＋H2[或]

〔2〕写出锌和氢氧化钠(qīnɡyǎnɡh