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文本内容:
2019-2020年高考化学一轮复习专题
3.3镁、铝及其化合物讲案(含解析)复习目标
1、掌握镁铝及其化合物之间的相互转化关系
2、掌握铝及其化合物的探究性实验
3、了解镁铝图像的基本原理,掌握其中的量的关系,并运用于解题
4、掌握镁铝有关的实验问题基础知识回顾
一、镁铝的性质
1、铝的结构和存在铝位于元素周期表第三周期ⅢA族,原子结构示意图为铝元素在地壳中含量丰富,仅次于硅自然界中的铝全部以化合态存在;镁位于元素周期表中第三周期第ⅡA族
2、金属铝的物理性质银白色有金属光泽的固体,有良好的延展性、导电性和传热性等,密度较小,质地柔软
3、金属铝的化学性质图中有关反应的化学方程式或离子方程式
①Al
②2Al+3Cl22AlCl3
③Al
④2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
⑤2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe铝热反应
4、对比记忆镁的化学性质铝镁与非金属反应能被Cl
2、O2氧化2Mg+O22MgO3Mg+N2Mg3N2与水反应反应很困难能与沸水反应Mg+2H2OMgOH2+H2↑与碱反应能溶于强碱溶液不反应与某些氧化物反应能与Fe2O
3、MnO
2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应能在CO2中燃烧2Mg+CO22MgO+C
5、铝的用途纯铝用作导线,铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等【典型例题1】下列关于铝的叙述中正确的是 A.铝还原性强且亲氧性强,所以可通过铝热反应冶炼高熔点金属B.铝在空气中极易锈蚀,所以铝制品的使用时间很短C.铝能耐稀硫酸腐蚀,所以运送稀硫酸可用铝制槽车D.铝的导电性比铜、银更强,所以常用以制造电线、电缆【迁移训练1】【浙江省苍南县巨人中学xx年度高三上学期第三次月考试卷】甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol/L的盐酸和氢氧化钠溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后测得生成的气体体积比为甲:乙=1:2,则加入铝粉的质量为()A.
5.4gB.
3.6gC.
2.7gD.
1.6g【答案】C【解析】
二、铝的化合物
1、氧化铝
(1)物理性质白色固体,难溶于水,有很高的熔点
(2)化学性质两性氧化物—
2、氢氧化铝
(1)物理性质白色胶状不溶于水的固体,有较强的吸附性
(2)化学性质用化学方程式表示AlOH3的电离方程式为
①两性氢氧化物—
②受热分解2AlOH3Al2O3+3H2O
(3)制备
①向铝盐中加入氨水,离子方程式为Al3++3NH3·H2O===AlOH3↓+3NH
②NaAlO2溶液中通入足量CO2,离子方程式为AlO+CO2+2H2O===AlOH3↓+HCO
③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合3AlO+Al3++6H2O===4AlOH3↓
3、常见的铝盐
(1)硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐
(2)明矾的化学式为KAlSO42·12H2O,它是无色晶体,可溶于水,水溶液pH7填“”、“”或“=”明矾可以净水,其净水的原理是Al3++3H2OAlOH3胶体+3H+,AlOH3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水【典型例题2】将表面已完全钝化的铝条,插入下列溶液中,不会发生反应的是 A.稀硝酸B.稀盐酸C.硝酸铜D.氢氧化钠【迁移训练2】【湖北部分重点中学xx第一次调研】将
5.1g镁铝合金,投入到500mL
2.0mol/L的盐酸中,金属完全溶解,再加入
4.0mol/L的NaOH溶液,若要生成的沉淀最多,则NaOH溶液的体积是()A.200mLB.250mlC.425mLD.560mL考点详析考点一铝的两性
(1)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溶液反应,产生氢气的体积比=1∶3
③一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生氢气的体积比,则必定是a、铝与盐酸反应时,铝过量而盐酸不足;b、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
(2)铝的这种既能与酸非氧化性酸又能与强碱反应产生H2的性质常作为推断题的“题眼”【典型例题3】将等物质的量的镁和铝混合,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.3mol·L-1HClB.4mol·L-1HNO3C.8mol·L-1NaOHD.18mol·L-1H2SO4【迁移训练3】足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中,产生H2的体积之比是________考点二氧化铝、氢氧化铝的制备及分离提纯
1、氢氧化铝的制备氢氧化铝既能溶于强酸,又能溶于强碱,故在制取过程中不宜使用强酸(如NaOH)或强碱(如HCl),可以采用以下方法Al3++3NH3·H2O=AlOH3↓+3NHAlO+CO2+2H2O=AlOH3↓+HCO(CO2过量)
2、氧化铝的分离提纯铝是地壳中含量最多的金属元素,在自然界主要以化合态形式存在于氧化铝中铝土矿的主要成分是Al2O3,此外还含有少量SiO
2、Fe2O3等杂质,冶炼金属铝很重要的一个过程是Al2O3的提纯由于Al2O3是两性氧化物,而杂质SiO2是酸性氧化物,Fe2O3是碱性氧化物,因而可设计出两种提纯氧化铝的方案【典型例题4】【浙江省衢州一中xx年度高三第一学期期中考试卷】工业上用铝土矿主要成分为Al2O3,含Fe2O3杂质为原料冶炼铝的工艺流程如下下列叙述正确的是A.反应
②的化学方程式为NaAlO2+CO2+2H2O=AlOH3↓+NaHCO3B.反应
①、过滤后所得沉淀为氢氧化铁C.图中所示转化反应都不是氧化还原反应D.试剂X可以是氢氧化钠溶液,也可以是盐酸【迁移训练4】从铝土矿主要成分是Al2O3,含SiO
2、Fe2O
3、MgO等杂质中提取氧化铝的两种工艺流程如下请回答下列问题
(1)流程甲加入盐酸后生成Al3+的离子方程式为_____________________________________
(2)流程乙加入烧碱后生成SiO的离子方程式为___________________________
(3)验证滤液B中含Fe3+,可取少量滤液并加入________填试剂名称
(4)滤液E、K中溶质的主要成分是__________填化学式,写出该溶液的一种用途___________
(5)已知298K时,MgOH2的溶度积常数Ksp=
5.6×10-12,取适量的滤液B,加入一定量的烧碱达到沉淀溶解平衡,测得pH=
13.00,则此温度下残留在溶液中的cMg2+=__________考点三铝三角之间的转化及镁铝图像
1、Al3+、AlOH
3、AlO之间的转化关系上述转化的离子方程式
(1)
①Al3++3NH3·H2O===AlOH3↓+3NH
②Al3++3AlO+6H2O===4AlOH3↓
③Al3++3OH-===AlOH3↓
(2)AlOH3+3H+===Al3++3H2O
(3)Al3++4OH-===AlO+2H2O
(4)AlO+4H+===Al3++2H2O
(5)
①AlO+CO2+2H2O===AlOH3↓+HCO
②AlO+H++H2O===AlOH3↓
(6)AlOH3+OH-===AlO+2H2O
2、镁铝图像实验操作实验现象反应原理坐标图像
1、往AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量先产生白色沉淀,后溶解Al3++3OH-=AlOH3↓AlOH3+OH-=AlO+2H2O
2、往NaOH溶液中加入AlCl3溶液至过量先无明显现象,后产生沉淀Al3++4OH-=AlO+2H2OAl3++3AlO+6H2O=4AlOH3↓
3、往NaAlO2溶液中加入稀盐酸至过量先产生沉淀,后溶解AlO+H++H2O=AlOH3↓AlOH3+3H+=Al3++3H2O
4、往稀盐酸溶液中加入NaAlO2至过量先无现象,后产生沉淀AlO+4H+=Al3++2H2OAl3++3AlO+6H2O=4AlOH3↓
5、往NaAlO2和NaOH混合溶液中加入HCl溶液至过量无现象,产生沉淀,后溶解OH-+H+=H2OAlO+H++H2O=AlOH3↓AlOH3+3H+=Al3++3H2O
6、往AlCl3溶液中滴加入氨水至过量产生沉淀,后沉淀的量不变Al3++3NH3·H2O=AlOH3↓+3NH4+
7、往AlCl3溶液中加入NaAlO2溶液产生沉淀,后沉淀的量不变Al3++3AlO+6H2O=4AlOH3↓
8、往NaAlO2溶液中加入AlCl3溶液产生沉淀,后沉淀的量不变Al3++3AlO+6H2O=4AlOH3↓
9、往NaAlO2溶液中通入CO2或过量产生沉淀,后沉淀的量不变2AlO+CO2+3H2O=2AlOH3↓+CO32-或AlO+CO2+2H2O=AlOH3↓+HCO32-
10、往AlCl3和HCl混合溶液中加NaOH至过量先无明显现象,后产生沉淀,最后沉淀溶解OH-+H+=H2OAl3++3OH-=AlOH3↓AlOH3+OH-=AlO+2H2O
11、往Al3+、Mg2+、H+各1mol的混合溶液中加NaOH溶液至过量先无明显现象,再产生沉淀,后部分溶解OH-+H+=H2OAl3++3OH-=AlOH3↓Mg2++2OH-=MgOH2↓AlOH3+OH-=AlO2-+2H2O
12、往OH-、AlO2-、MgOH2各1mol的混合溶液中加入盐酸至过量开始沉淀量不变,再增加,后完全溶解OH-+H+=H2OAlO++H2O=AlOH3↓AlOH3+3H+=Al3++3H2OMgOH2+2H+=Mg2++2H2O【典型例题5】向物质的量浓度均为1mol·L-1的AlCl3和盐酸的混合溶液中逐滴滴入NaOH溶液,如图中[n表示AlOH3的物质的量、V表示NaOH溶液的体积]能正确表示这个反应过程的是 【迁移训练5】【福建省漳州市七校xx届高三第二次联考化学试题】将足量的CO2不断通入NaOH、BaOH
2、NaAlO2]的混合溶液中,生成沉淀与通入CO2的量的关系可表示为ABCD。