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2019-2020年高三化学第一轮复习教学案元素及其化合物镁、铝人教版考纲要求1.掌握镁、铝的重要物理性质和化学性质及重要用途2.掌握Mg、Al重要化合物的性质及相互转化复习内容
(一)Mg、Al性质的相似性和差异性Mg和Al属于同周期相邻的两种金属元素,是第ⅡA、ⅢA族析重要代表元素它们具有强的还原性,但Al正处在周期表中金属与非金属分界线旁,因而Al具有特殊性质关于Mg、Al的物理学性质差异可从金属键的强弱分析入手镁铝合金的特点是质轻而更度和强度都较大,且Mg、Al在常温下即可被空气中O2氧化,生成致密氧化物保护膜,具有一定的抗腐蚀性,因而它们具有广泛的用途比较镁和铝物理性质光泽密度MgAl银白色轻金属原子或离半径金属键能溶、沸点硬度><<<化学性质露置于空气常温被氧化形成致密保护膜,具有一定抗腐蚀性常温很快被氧化形成致密保护膜,抗蚀性能强于镁燃烧(与O2反应条件及现象)2Mg+O22MgO空气中能点燃发出耀眼强光4Al+3O2=2Al2O3在纯氧或高温下点燃也可发出强光与氧化物反应(置换)2Mg+CO22MgO+C+Q2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe+Q(铝热反应)与其它非金属反应3Mg+N2Mg3N22Al+3SAl2S3(干法)与H2O反应Mg+2H2O沸MgOH2+H2↑2Al+6H2O沸2AlOH3+3H2↑与非氧化性酸反应Mg+2H+=Mg2++H2↑2Al+6H+=2Al3++3H2↑与强氧化性酸反应能反应,无H2放出常温被浓H2SO
4、浓HNO3钝化与强碱液反应不反应2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO3+3H2↑存在光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)菱镁矿MgCO3铝土矿AlOH3Al2O3Al冶炼海水MgOH2MgCl2Mg制合金、飞机、汽车、轮船部件、导线、日用品用途制合金、飞机、汽车部件、烟火、照明弹等注意1.镁在空气中燃烧所得产物质种类MgOMgMg3N2MgO+e想一想为什么镁在空气中燃烧产生主要为MgO?2.比较Mg分别在O
2、N
2、CO2中燃烧所得产物质量的大小
(1)等物质的量的Mg分别在足量的气体中燃烧1Mg~O2~MgO1mol40g
②Mg~N2~Mg3N2产物质量大小顺序1molg
③>
①>
②③Mg~CO2~MgO+C1mol46g
(2)等物质的量的气体与足量Mg反应
①O2~2MgO1mol80g产物质量大小顺序
②N2~Mg3N2
②>
③>
①1mol100g
③CO2~2MgO+C3.Al与NaOH溶液反应的电子转移情况常见的错误有2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑其实该反应的氧化剂只有水为什么?从Al与NaOH溶液反应本质分析2Al+6H2O==2AlOH3+3H2↑……
①2AlOH3+2NaOH==2NaAlO2+4H2O……
②①+
②得2Al+2NaOH+6H2O==2NaAlO2+3H2↑+4H2O其中NaOH所起的作用上述反应
①通常条件是微弱的,但NaOH溶液能溶解AlOH3促使反应
①程度增大故NaOH仅表现碱性4.铝热反应
(1)定义Al+MxOyM+Al2O3+放出大量热铝热剂引发反应发生特点使高熔点金属熔化
(2)原因
①Al的强还原性
②Al的亲氧性强
(3)应用
①冶炼高熔点金属(如Fe、Cr、V、Mn等)
②焊接金属
(二)铝、硅的相似性铝、硅虽然不属于同主族,但因们于阶梯玫的两侧,故Al和Si及其人经合物的化学性质有许多相似之外,被称为“孪生兄妹”现对其单质、氧化物及其水化物比较如下单质AlSi与O2反应4Al+3O22Al2O3Si+O2SiO2与Cl2反应2Al+3Cl22AlCl3Si+2ClSiCl4与氧化物反应2Al+Fe2O3Al2O3+2FeSi+2FeO2Fe+SiO2与酸反应2Al+6HF=2AlF3+3H2↑Si+4HF=SiF4+H2↑与碱液反应2Al+2H2+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑Si+2H2O+2NaOH=Na2SiO3+2H2↑氧化物Al2O3SiO2与碱液反应Al2O3+2OH—=2AlO2—+H2OSiO2+2OH—=SiO32—+H2O与酸液反应Al2O3+6HCl=2AlCl3+H2OSiO2+4HF=SiF4↑+2H2O与碱性氧化物反应Al2O3+CaOCaAlO22SiO2+CaOCaSiO3氧化物对应水化物AlOH3H2SiO3受热分解2AlOH3Al2O3+3H2OH2SiO3SiO2+H2O与酸反应AlOH3+3H+=Al3++3H2O不反应与碱反应AlOH3+OH—=AlO2—+2H2OH2SiO3+2OH—=SiO32—+2H2O含氧酸盐NaAlO2Na2SiO3与强酸反应AlO2—+H++H2O==AlOH3↓SiO32—+2H+=H2SiO3↓与弱酸反应AlO2—+CO2+2H2O==AlOH33↓+HCO3—2AlO2—+CO2+3H2O=2AlOH33↓+CO32—SiO32—+2CO2+H2O=H2SiO3+2HCO3—SIo32—+CO2+2H2O=H2SiO3+CO32—水解呈碱性AlO2—+3H2OAlOH3+OH—SiO32—+2H2OH2SiO3+2OH—双水解反应AlO2—+NH4++H2O==AlOH3↓+NH3↑SiO32—+2NH4+=H2SiO3↓+2NH3↑
(三)Mg、Al及其化合物间的转化1.Mg元素2.Al元素注意
(1)AlOH3为何既能与酸又能与强碱液反应?这是因为AlOH3在水中同时存在两种电充平衡AlO2—+H++H2OAlOH3Al3++3OH—
①酸式电离
②碱式电离促进
②促进
①抑制
①只能存在于中抑制
②[H+]↗性或弱酸性或[OH—]↗弱碱性环境中
(2)注意AlO2—、AlOH
3、Al3+转化条件及所需量的关系,即铝室双三角关系规律左右物质的量相对称,对应边强弱相呼应
(四)制取AlOH3的可能途径及最佳选择
(1)铝盐与碱液反应
①Al3+AlOH3AlO2—
②Al3+AlOH3不溶解
(2)偏铝酸盐与酸反应
①AlO2—AlOH3Al3+
②AlO2—AlOH3不溶解
(3)双水解反应
①Al3++3AlO2—+6H2O=4AlOH3↓当nAl3+nAlO2—+13时,不用其它试剂即可将Al元素全部转成AlOH3沉淀
②Al3+AlOH3+NH3↑
③AlO2—AlOH3+FeOH3两种沉淀思考如何将amolAlCl3和bmolNaAlO2溶液中的Al元素全部合理地转化成AlOH2?(提示注意试剂用量)
(五)典型的图像分析及应用以Al元素为核心的图像丰富多彩析图或作图时不仅要注意加入酸或碱的强弱,而且要注意所加入的量或滴加顺序,正因滴加顺序不同可转产生的现象不同,故可用相互滴加法来临别试剂如AlCl3NaAlO2NaOHHCl若产生沉淀有多种,则应细细分析相关量间的关系要持别关注沉淀是否同步完全,沉淀物是否溶于所加入的过量试剂中同时要注意纵生标的物理量意义对于一些复杂问题可先分解后组合,进行图像的叠加工作抓住杂些关键点(如最高点,最低点,转折点)和变化趋势,才能较顺利地解决图像问题现将基本或重要的有关图像归纳如下
(1)含1molAlCl3的溶液中滴加NaOH
(2)含1molAlCl3的溶液中通入NH3
(3)含1molNaOH的溶液中滴加AlCl3
(4)含1molNH3的氨水滴加AlCl3
(5)含1molNaAlO2的溶液中滴加HCl
(6)含1molNaAlO3的溶液中通入CO2
(7)1molHCl溶液中滴加NaAlO2
(8)含各1molMg2+、Al3+混合液中滴加NaOH溶液
(9)含各1molMg2+、Al3+、NH4+混合液中滴加NaOH溶液
(10)含1molKAlSO42的溶液中滴加BaOH2溶液A13+ ~ BaOH2~AlOH3SO42—~BaOH2~BaSO4AlOH
3、BaSO4求能同步沉淀完全molmolmol
①当加入molBaOH2时生成沉淀
1.0mol78gBaSO
41.5mol
349.5g总
2.5mol
427.5g
②当加入BaOH22mol时AlOH3已完全溶解BaSO42mol总质量466g图像如下
三、典型例析例1.
7.5gMg、Al合金投入到200Ml5mol·L—1的盐酸中,使其完全溶解,然后逐滴加入4mol·L—1NaOH溶液问当加入NaOH溶液多少mL时产生沉淀的质量最大?解析要使沉淀质量最大,即MgOH2和AlOH3沉淀完全时,此时溶液中酸或碱均不能过量,溶液中溶质仅为NaCl,根据Na+、Cl—的来源及守恒原理可知HCl~NaOH~NaCl1mol1mol
0.2L×5mol/LVL×4mol/L即
0.2×5=V×
4.V=
0.25L=250mL此类方法我们称之为“终态求解法”,抓住某个状态的特征,不追究具体过程此法可大大简化解题过程例2.现有20g16%的氢氧化钠溶液和20mL2mol/L的硫酸,若用它们与足量的铝屑反应生成氢氧化铝,理论上最多可生成多少氢氧化铝?解析生成氢氧化铝有三个途径
(1)AlAl2SO43AlOH3
(2)AlNaAlO2AlOH3
(3)AlAl2SO43AlNaAlO2通过比较可以确定生成氢氧化铝最多的方法为
(3)nNaOH=
0.08molnH2SO4=
0.04MOLNaOH~Al~NaAlO
20.08mol
0.08molH2SO4~Al~Al2SO43~Al3+
0.04molmolAl3++3AlO2—+6H2O=4AlOH31mol3mol4molmol
0.08molmol恰好反应m[AlOH3]=mol×78g/mol=
8.32g答理论上最多可AlOH
38.32g
四、巩固练习
(一)选择1.将下列金属分别放入冷的浓硝酸中,不能继续发生反应的是()A.镁B.铝C.铜D.银2.下列物质地中,只能由单质直接化合而制得的是()A.FeCl3B.CuSC.Al2S3D.FeS3.自然界的镁、铝主要的存在形式是()A.游离态B.化合态C.合金D.氧化态4.下列不属于更水的是()A.矿泉水B.地下水C.蒸馏水D.海水5.主要成分的镁盐的物质是()A.冰晶石B.重晶石C.光卤石D.明矾6.欲从含少量Al3+的FeCl3溶液中除去Al3+,最好应加入的试剂是()A.NaOH溶液和盐酸B.KOH溶液和稀H2SO4C.氨水和盐酸D.碳酸铵7.为了除去MgCl2酸性溶液中的少量Fe3+,可在加热条件下加入一种试剂,过滤后,再加适量盐酸,这种试剂是()A.NH3·H2OB.NaOHC.Na2CO3D.MgCO38.在一定量的偏铝酸钠溶液中,加入下列哪一种溶液可使获得的沉淀量最大()A.AlCl3B.HClC.CO2D.NaHSO49.镁、铝都是较活泼的金属,下列描述正确的是()A.镁的硬度比铝稍大,熔沸点都比铝高B.镁、铝都能跟稀盐酸、稀硫酸、强碱反应C.镁在点燃条件下可以跟二氧化碳起反应,铝在一定条件下可以跟氧化铁发生氧化-还原反应D.铝热剂是镁条、铝粉和氧化铁的混合物10.在下列物质的水溶液中,加入稀H2SO4或AlCl3溶液时,都会有沉淀生成的是()A.BaCl2B.BaOH2C.Na2CO3D.NaAlO211.镁粉在焰火、闪光粉中是不可少的原料,工业制造镁粉是将镁蒸气在气体中冷却,下列可作为冷却气体的是()
(1)空气
(2)CO2
(3)Ar
(4)H2
(5)N2A.
(1)
(2)B.
(2)
(3)C.
(3)
(4)D.
(4)
(5)12.把等质量的金属镁分别放在
(1)纯氧气中
(2)空气中
(3)二氧化碳气体中,充分燃烧得到固体物质的总质量依次分别是W
1、W
2、W3,三者的大小关系是()A.无法判断B.W1一定小于W3C.W3一定大于W2D.W1等于W313.将5克某金属加入100毫升4摩/升的硫酸溶液中,当硫酸浓度降到原浓度的一半时(设溶液体积不变),金属还没有全部溶解,该金属可能是()A.铝B.锌C.铁D.镁14.现有AlOH3和MgOH2的混合物,欲使MgOH2溶解,AlOH3不溶解,可加入的物质是()A.NH42SO4饱和溶液B.NaOH溶液C.盐酸D.氨水15.把
0.1mol铝投入到100mL3mol/L的NaOH溶液中充分反应后,再滴入1mol/L的H2SO4溶液120mL,其结果是()A.溶液的pH值<7B.得到澄清透明溶液C.沉淀未能完全溶解D.先有白色沉淀生成,后逐渐溶解16.向明矾溶液里滴入BaOH2溶液,当SO42—沉淀完全时,铝元素的存在形式是()A.一部分为AlOH3沉淀,一部分以Al3+形式存在于溶液中B.一部分为AlOH3沉淀,一部分以AlO2—形式存在于溶液中C.全部为AlOH3沉淀D.几乎全部以AlO2—形式存在于溶液中17.既能跟明矾溶液反应,又能跟适量NH4HSO4溶液反应生成白色沉淀的是()A.FeCl3溶液B.NaHCO3溶液C.KalO2溶液D.BaOH2溶液18.冶金工业上常用电解熔融MgCl2而不用电解MgO的方法制取镁,其原因是()A.熔融的MgO不导电B.MgO分子间作用力很大C.MgO熔点高D.MgO属原子晶体19.将物质的量都为amol的Na和Al一同放入mg足量水中,所得溶液的密度为dg/cm3,则此溶液的物质的量浓度为()A.mol/LB.mol/LC.mol/LD.mol/L20.现有20mLMgCl2和AlCl3的混合溶液,其中[Mg2+]=
0.2mol/L、[Cl—]=
1.3mol/L.要使Mg2+转化成MgOH2并使Mg2+、Al3+分离开来,至少需要4mol/LNaOH溶液()A.140mLB.120mLC.100mLD.80mL
二、填空题21.在水溶液中铝元素可以__________或__________两种离子存在,若以__________离子存在水pH值必小于7,若以___________离子存在于水溶液中,pH值必大于7,将分别含有上述离子的两种溶液混和时,析出白色沉淀物,发生反应的离子方程式是__________22.有阳离子Al3+、Na+、Mg2+、Ba2+和阴离子CO32—、AlO2—、Cl—、OH—相互形成化合物A、B、C、D、E试根据其主要性质填写下列分子式并按要求写出有关离子方程式
(1)A可由明矾和氨水反应而制得A________,离子方程式______________
(2)B微溶于水,可溶于稀H2SO4,而生成无色澄清溶液,且放出气体B___________,离子方程式___________________
(3)C的水溶液的PH值大于7,通入过量CO2气体可产生沉淀C____________,离子方程式___________________
(4)D的水溶液的PH值小于7,与C溶液混和只产生一种沉淀D____________,离子方程式___________________
(5)E的水溶液的PH值大于7,与D溶液混和产生白色沉淀和气体E____________,离子方程式___________________23.下图分别表示向I中的溶液逐渐加入(或通入)Ⅱ中的试剂的物质的量(横坐标)与产生沉淀的量(纵坐标)之间的关系Ⅰ溶液A饱和和石灰水B氯化铝溶液C偏铝酸钠溶液D酸化的氯化铝、氯化镁溶液E氢氧化钠溶液Ⅱ溶液a氢氧化钠溶液b稀盐酸c氨水d二氧化碳e氯化铝溶液试将图号对应的溶液标号填入下表(注意答案不能重复)图号
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)答Ⅰ案Ⅱ24.准确称取6g铝土矿样品(含Al2O
3、Fe2O
3、SiO2)放入盛有100mL某浓度的硫酸溶液的烧杯中,充分反应后过滤,向滤液中加入10mol/L的NaOH溶液,产生的沉淀的质量m与加入NaOH溶液的体积V的关系如右图所示请填空回答
(1)H2SO4溶液的物质的量浓度为_________.
(2)若a=
2.3mL,用于沉淀Fe3+消耗NaOH溶液的体积是________mL铝土矿各组成成分的质量分数Al2O3%________,Fe2O3%________,SiO2%_________.
(3)a值的范围应是__________,在这个范围内,a值越大,______含量越小
(三)计算25.有一块金属钠投入到盛有100毫升氯化镁和氯化铝的混合注溶液的烧杯中,发现烧杯中沉淀先多后少,反应完毕后收集到标准状况下的氢气
13.44升,同时得到
21.4克沉淀,将些沉淀溶于过量苛性钠溶液中,发现沉淀减轻了
15.6克求原混合溶液中Mg2+、Al3+及Cl—的物质的量浓度
五、参考答案
(一)1.B2.C3.B4.C5.C6.A7.D8.A9.C10.D11.C12.B、C13.A、D14.A15.C16.D17.C、D18.C19.C20.D
(二)21.Al3+,AlO2—,Al3+,AlO2—,Al3++3AlO2—+6H2O==4AlOH3↓22.
(1)A AlOH3Al3++3NH3·H2O===AlOH3↓+3NH4+
(2)B MgCO3MgCO3+2H+===Mg2++CO2↑+H2O
(3)C NaAlO22AlO2 —+CO2+3H2O==2AlOH3↓+3CO32—
(4)D AlCl3Al3++3AlO2—+6H2O==4AlOH3↓
(5)E Na2CO33CO32—+2Al3++3H2O==2AlOH3↓+3CO2↑23.DCBEAabceD24.
(1)
1.75mol/L
(2)
2.7,85%,12%,3%
(3)
1.625<a<5,Fe2O325.CAl3+=3mol/LCMg2+=1mol/LCCl—=11mol/L点燃点燃高温点燃△△△△HClCaOH2电解电解O2N2CO2电解6e6e高温高温高温点燃△高温高温高温高温△△OH—过量OH—适量NH3·H2O过量NH3·H2O适量H+过量H+适量CO2过量CO2适量HCO3—CO32—Cl—S2—AlOH3+CO2↑AlOH3+CO2↑AlOH3+HClOAlOH3+H2S↑H2ONH4+Fe3+H2ONaOHH2SO4H2SO4NaOHH2SO4AlOH3NaOH。