镁铝及其重要化合物

镁铝及其重要化合物【高考考点】1．掌握镁、铝及其重要化合物的性质；2．运用化学平衡移动原理分析氢氧化铝的两性；3．掌握解图像题的方法，培养学生分析图像的能力。【知识网络】1．镁及其化合物2．铝及其化合物【教学内容】一、镁和铝的性质：镁铝结构周期表位置第三周期第ⅡA族第三周期第ⅢA族金属性Mg＞Al单质还原性Mg＞Al物理性质都是密度较小、熔点较低、硬度较小的银白色金属，且镁的比铝的均小。化学性质跟O2及其它非金属反应2Mg+O22MgO(发出耀眼白光)3Mg+N2Mg3N24Al+3O22Al2O32Al+3SAl2S3跟某些氧化物2Mg+CO22MgO+C8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe(铝热反应)跟水反应Mg+2H2OMg(OH)2↓+H2↑2Al+6H2O2Al(OH)3↓+3H2↑Mg+H2SO4(稀)=MgSO4+H2↑2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑跟酸的反应与浓HNO3、浓H2SO4反应，无H2生成。常温下遇浓硝酸或浓硫酸钝化，加热继续反应：2Al+6H2SO4(浓)Al2(SO4)3+3SO2↑+6H2O跟碱反应不反应。2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑与盐溶液Mg+CuCl2=MgCl2+Cu2Al+3CuCl2=2AlCl3+3Cu用途制合金、烟火、照明弹等制合金、导线、日用品，焊接钢轨等制法海水→Mg(OH)2→MgCl2→Mg铝土矿→AlCl3→NaAlO2→Al(OH)3→Al2O3→Al〖例1〗某溶液中加入铝粉有氢气产生，该溶液中肯定可以大量存在的离子组是（D）A、Na+、NO3－、Cl－、SO42－B、Na+、K+、Ba2+、HCO3－C、Fe3+、H+、SO42－、Cl－D、Na+、K+、Cl－、SO42－二、镁和铝的氧化物的主要性质氧化镁氧化铝物质类别碱性氧化物两性氧化物物理性质白色粉末、熔点高、难溶于水白色粉末、熔点高、不溶于水化学性质跟水反应MgO+H2O=Mg(OH)2反应缓慢，不能用于制备Mg(OH)2不与水反应跟酸的反应MgO+2H+＝Mg2++H2OAl2O3+6H+＝2Al3++3H2O跟碱反应————Al2O3+2OH－＝2AlO2－+H2O用途耐火材料①耐火材料②冶炼铝的原料三、镁和铝的氢氧化物的主要性质Mg(OH)2Al(OH)3物质类别中强碱两性氢氧化物物理性质白色粉末、难溶于水白色胶状物、不溶于水化学性质跟酸反应Mg(OH)2+2H+＝Mg2++2H2OAl(OH)3+3H+＝Al3++3H2O跟碱反应————Al(OH)3+OH－＝AlO2－+2H2O受热分解Mg(OH)2MgO+H2O2Al(OH)3Al2O3+3H2O制法Mg2++2OH－＝Mg(OH)2↓Mg2++2NH3·H2O＝Mg(OH)2↓+2NH4+Al3++3NH3·H2O＝Al(OH)3↓+3NH4+CO2+2AlO2－+3H2O＝2Al(OH)3↓+CO32－CO2(过量)+AlO2－+2H2O＝Al(OH)3↓+HCO3－3AlO2－+Al3++6H2O＝4Al(OH)3↓四、重要的铝盐和镁盐1．明矾：KAl(SO4)2·12H2O，是一种复盐。KAl(SO4)2＝K++Al3++2SO42－①物理性质：无色晶体，易溶于水，②化学性质：A．Al3+水解，溶液显酸性：Al3++3H2OAl(OH)3↓+3H+B．与AlO2－、HCO3－、CO32－、S2－等发生双水解反应：Al3++3HCO3－＝Al(OH)3↓+3CO2↑C．与碱反应a．与强碱：Al3++3OH－（少量）＝Al(OH)3↓Al3++4OH－（过量）＝AlO2－+2H2Ob．与弱碱：Al3++3NH3·H2O＝Al(OH)3↓+3NH4+c．与Ba(OH)2反应的离子方程式向明矾溶液中加入少量Ba(OH)2：2Al3＋+3SO42－+3Ba2＋+6OH－＝2Al(OH)3↓+3BaSO4↓向明矾溶液中加入足量Ba(OH)2：Al3＋+2SO42－+2Ba2＋+4OH－＝AlO2－+2BaSO4↓+2H2O③用途：净水剂2．从AlCl3溶液和Al2(SO4)3溶液中提取两者的晶体方法有异。3．MgCl2：无色、苦味、易潮解（粗盐），存在于光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)和海水中。4．镁与NH4Cl溶液反应的现象有气泡产生，离子方程式Mg+2NH4+＝Mg2++2NH3↑＋H2↑。5．离子共存问题：⑴Al3+与下列离子不能大量共存：OH－、CO32－、HCO3－、SO32－、S2－、AlO2－等。⑵AlO2－与下列离子不能大量共存：H+、HCO3－、NH4+、Al3+、Mg2+等。6．关注Fe2＋、Fe3+、Mg2+、Al3+与NaOH溶液或氨水反应的离子方程式。Fe2++2OH－＝Fe(OH)2↓Fe2++2NH3·H2O＝Fe(OH)2↓+2NH4+Fe3++3OH－＝Fe(OH)3↓Fe3++3NH3·H2O＝Fe(OH)3↓+3NH4+Mg2++2OH－＝Mg(OH)2↓Mg2++2NH3·H2O＝Mg(OH)2↓+2NH4+Al3++3OH－（少量）＝Al(OH)3↓Al3++4OH－（过量）＝AlO2－+2H2OAl3++3NH3·H2O＝Al(OH)3↓+3NH4+五、Al3+、Al(OH)3、AlO2－的相互转化（见右）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－=AlO2－+2H2O③有关图像（见右）：2．向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液①现象：无沉淀沉淀沉淀增加沉淀量不变②有关反应：Al3++4OH－=AlO2－+2H2OAl3++3AlO2－+6H2O=4Al(OH)3↓③有关图像（见右）：3．向NaAlO2溶液中滴加HCl溶液①现象：白色沉淀沉淀增加减少消失②有关反应：AlO2－＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓Al(OH)3+3H＋=Al3＋+3H2O③有关图像（见右）：4．向HCl溶液中滴加NaAlO2溶液①现象：无沉淀沉淀沉淀增加沉淀量不变②有关反应：AlO2－+4H＋=Al3++2H2OAl3++3AlO2－+6H2O=4Al(OH)3↓③有关图像（见右）：〖例2〗下列曲线图(纵坐标为沉淀的量，横坐标为加入物的量)不正确的是（D）A．向1L浓度均为L的Ba(OH)2、NaAlO2混合液加入mol/L稀H2SO4B．向含有mol/LAlCl3和LNH4Cl的混合液1L中加入LNaOH溶液C．向烧碱溶液滴加明矾溶液D．向AlCl3溶液滴加过量氨水ABCD〖例3〗准确称取6g铝土矿（含Al2O3、Fe2O3、SiO2）样品放入盛100mL硫酸的烧杯中，充分反应后过滤，向滤液中加入10mol/LNaOH溶液，则产生沉淀的质量（g）与所加NaOH溶液的体积（mL）的关系如下图：求：⑴硫酸溶液的物质的量浓度。⑵b＝，则铝土矿中各组成成分的质量分数？〖解析〗⑴当生成沉淀质量最大时，滤液中的SO42－完全转化成Na2SO4。则H2SO4溶液的物质的量浓度为：c(H2SO4)＝(10mol/L×0.035L÷2)÷0.100L＝L⑵在溶液体积从35增大到45时，沉淀质量减小的原因是因为发生如下反应：Al(OH)3+NaOH＝NaAlO2+2H2O，由此时消耗NaOH的物质的量＝10mol/L×(0.045L－0.035L)＝，即Al3+的物质的量是。当b＝时，当沉淀质量增大到最大时，用于Al3+、Fe3+沉淀共消耗n(NaOH)＝10mol/L×(0.035L－0.00275L)＝，由Al3++3OH－＝Al(OH)3↓，则单独用于沉淀Fe3+消耗n(NaOH)＝－×3＝，所以n(Fe3+)＝÷3＝，即m(Al2O3)＝×1/2×102g/mol＝5.1g，m(Fe2O3)＝×1/2×160g/mol＝0.6g，m(SiO2)＝6g―5.1g―0.6g＝0.3g，ω(Al2O3)＝5.1g/6g×100%＝85%，ω(Fe2O3)＝0.6g/6g×100%＝10%，ω(SiO2〖例4〗将一定质量的镁、铝合金投入100mL一定物质的量浓度HCl中，合金全部溶解，向所得的溶液中滴加5mol/LNaOH溶液到过量，生成沉淀的质量与加入的NaOH溶液体积关系如图：求：⑴原合金中质量组成：Mg克，Al克。⑵盐酸的物质的量浓度。（该问一定要有计算过程）【解析】由图可知，11.6g是Mg(OH)2的质量，（－）＝7.8g是Al(OH)3的质量。VNaoH由0～20是中和HCl（因无沉淀）∴①Mg～Mg(OH)2Al～Al(OH)324582778xyx=4.8gy=2.7g②又Mg～2HClAl～3HClNaOH～HCl24a27b×5ca=b=c=∴盐酸的物质的量浓度：(a+b+c)÷＝8(mol/L)【巩固训练】1、(2022·深圳模拟)2022年4月，广、深两地连发化学品爆炸事故。广州化工厂仓库着火是在搬运桶装亚氯酸钠的过程中引起的；深圳化工厂的爆炸事件是由于仓库渗水，金属镁粉接触水后起火，并随后引燃废料房内的废油引发的。据此，下列说法正确的是 （A） A．亚氯酸钠属于易燃易爆的物质，搬运时应轻装轻卸，切勿猛烈撞击 B．上述两起火灾都可以用水或沙土扑灭 C．金属镁粉活性很强，其还原性比镁条强 D．由于镁粉与石油不能直接反应，故可以放在一起保存【解析】选A。金属镁着火不能用水来灭，因为反应可生成氢气，B项错误；镁粉与镁条的成分相同，所以还原性相同，但镁粉与物质反应时由于接触面积大而剧烈，C项错误；保存镁时不能与易燃物放在一起，D项错误。2、（2022·郑州模拟）Al、Mg混合物与适量的稀硫酸恰好完全反应，将反应后的溶液蒸干，所得固体质量比原固体增加了4.8g，则该混合物的物质的量可能为(A)A． B． C． D．【解析】选A。由题意知所得的固体为Al2(SO4)3、MgSO4，SO42-的物质的量为96＝，若固体全部是MgSO4则固体的物质的量为，若固体全部是Al2(SO4)3则固体的物质的量为。故混合物的物质的量在和之间，选A。3、（2022·济南模拟）将等物质的量的镁和铝均匀混合，取等质量该混合物四份，分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是（A）A．3mol·LHCl溶液B．4mol·LHNO3溶液C．5mol·LNaOH溶液D．mol·LH2SO4溶液【解析】选A。本题考查金属的性质，较易题。B项中硝酸和D项中浓硫酸与金属反应不产生氢气；C项中NaOH溶液只与铝反应而不与镁反应，而A项中HCl溶液与镁和铝均能反应，A项正确。4、（2022·南开中学模拟）下列叙述正确的有（D）A、等物质的量IO3－、MnO4－中加入足量KI，二者产生I2一样多（已知：MnO4－→Mn2+）B、常温下，c(OH－)=10－12mol/L的溶液是碱性溶液C、加入Al，产生H2的溶液，可以大量存在K+、Na+、SO42－、NO3－D、等体积、等物质的量浓度AlCl3与NaOH溶液混合的离子方程式：Al3++3OH－＝Al(OH)3↓【解析】选D。IO3－中加入足量KI后生成的I2要比MnO4－中加入足量KI生成的I2多，A项错误；常温下，C(OH－)=10－12mol/L的溶液是酸性溶液，B项错误；加入Al，产生H2的溶液可能是酸性溶液，也可能是碱性溶液，如果是酸性溶液，溶液中不可能存在NO3－，C项错误。5、（2022·湖南师大附中模拟）等质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应至完全溶解，消耗碱量最多的是(A)A．Al B．Al(OH)3 C．AlCl3 D．Al2O6、（2022·南通模拟）某溶液中可能含有H+、Na+、NH4+、Mg2+、Fe3+、Al3+、SO42－、CO32－等离子。当向该溶液中加入一定物质的量浓度的NaOH溶液时，发现生成沉淀的物质的量随NaOH溶液的体积变化的图像如图所示，下列说法正确的是（C）A.原溶液中含有的阳离子一定是H+、NH4+、Mg2+、Al3+B.原溶液中一定含有SO42-和Na+C.原溶液中可能含有的Fe3+和Al3+的物质的量之比为1：1D.反应最后形成的溶液中含有的溶质为Na2SO4【解析】选C。由图像可得原溶液中含有的阳离子有H+、NH4+、Fe3+、Al3+，A项错误；原溶液中一定含有SO42-不一定含有Na+，B项错误；反应最后形成的溶液中含有的溶质为Na2SO4和NaAlO2，D项错误。7、（2022·河北衡水模拟）室温时，向体积均为1L、pH＝2的盐酸中分别加入金属M，反应完毕后再分别加入金属N，则两次加入金属的全过程中，放出气体最多的是(C)ABCD第一次加入MZnNaKMg第二次加入NAlMgAlNa8、（2022·通化模拟）有200mL氯化镁和氯化铝混合液，其中c（Mg2＋）为L,c（Cl－）为L。要使Mg2＋全部转化为沉淀分离出来，至少需加4mol·L－1NaOH溶液