2019-2020年高考化學一輪復習 專題3.3 鎂、鋁及其化合物講案（含解析）.doc

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2019-2020年高考化學一輪復習 專題3.3 鎂、鋁及其化合物講案（含解析） 復習目標： 1、掌握鎂鋁及其化合物之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。 2、掌握鋁及其化合物的探究性實驗 3、了解鎂鋁圖像的基本原理，掌握其中的量的關(guān)系，并運用于解題。 4、掌握鎂鋁有關(guān)的實驗問題。 基礎(chǔ)知識回顧： 一、鎂鋁的性質(zhì) 1、鋁的結(jié)構(gòu)和存在 鋁位于元素周期表第三周期ⅢA族，原子結(jié)構(gòu)示意圖為。鋁元素在地殼中含量豐富，僅次于硅。自然界中的鋁全部以化合態(tài)存在；鎂位于元素周期表中第三周期第ⅡA族。 2、金屬鋁的物理性質(zhì) 銀白色有金屬光澤的固體，有良好的延展性、導電性和傳熱性等，密度較小，質(zhì)地柔軟。 3、金屬鋁的化學性質(zhì) 圖中有關(guān)反應的化學方程式或離子方程式： ①Al ②2Al＋3Cl22AlCl3 ③Al ④2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ ⑤2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe(鋁熱反應) 4、對比記憶鎂的化學性質(zhì) 鋁 鎂 與非金屬反應 能被Cl2、O2氧化 2Mg＋O22MgO 3Mg＋N2Mg3N2 與水反應 反應很困難 能與沸水反應 Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑ 與堿反應 能溶于強堿溶液 不反應 與某些氧化物反應 能與Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金屬氧化物發(fā)生鋁熱反應 能在CO2中燃燒： 2Mg＋CO22MgO＋C 5、鋁的用途 純鋁用作導線，鋁合金用于制造汽車、飛機、生活用品等。 【典型例題1】下列關(guān)于鋁的敘述中正確的是 (　　) A．鋁還原性強且親氧性強，所以可通過鋁熱反應冶煉高熔點金屬 B．鋁在空氣中極易銹蝕，所以鋁制品的使用時間很短 C．鋁能耐稀硫酸腐蝕，所以運送稀硫酸可用鋁制槽車 D．鋁的導電性比銅、銀更強，所以常用以制造電線、電纜 【遷移訓練1】【浙江省蒼南縣巨人中學xx年度高三上學期第三次月考試卷】甲、乙兩燒杯中各盛有100mL3mol/L的鹽酸和氫氧化鈉溶液，向兩燒杯中分別加入等質(zhì)量的鋁粉，反應結(jié)束后測得生成的氣體體積比為甲:乙=1:2，則加入鋁粉的質(zhì)量為（ ） A．5.4g B．3.6g C．2.7g D．1.6g 【答案】C 【解析】 二、鋁的化合物 1、氧化鋁 （1）物理性質(zhì)：白色固體，難溶于水，有很高的熔點。 （2）化學性質(zhì) 兩性氧化物— 2、氫氧化鋁 （1）物理性質(zhì) 白色膠狀不溶于水的固體，有較強的吸附性。 （2）化學性質(zhì)(用化學方程式表示) Al(OH)3的電離方程式為 ①兩性氫氧化物— ②受熱分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。 （3）制備 ①向鋁鹽中加入氨水，離子方程式為Al3＋＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH。 ②NaAlO2溶液中通入足量CO2，離子方程式為AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。 ③NaAlO2溶液與AlCl3溶液混合：3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓。 3、常見的鋁鹽 （1）硫酸鋁鉀是由兩種不同的金屬離子和一種酸根離子組成的復鹽。 （2）明礬的化學式為KAl(SO4)212H2O，它是無色晶體，可溶于水，水溶液pH<7(填“<”、“>”或“＝”)。明礬可以凈水，其凈水的原理是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋，Al(OH)3膠體吸附水中雜質(zhì)形成沉淀而凈水。 【典型例題2】將表面已完全鈍化的鋁條，插入下列溶液中，不會發(fā)生反應的是 (　　) A．稀硝酸 B．稀鹽酸 C．硝酸銅 D．氫氧化鈉 【遷移訓練2】【湖北部分重點中學xx第一次調(diào)研】將5.1g鎂鋁合金，投入到500mL2.0mol/L的鹽酸中， 金屬完全溶解，再加入4.0mol/L的NaOH溶液，若要生成的沉淀最多，則NaOH溶液的體積是： （ ） A．200mL B． 250ml C． 425mL D． 560mL 考點詳析： 考點一：鋁的兩性 （1）鋁與酸、堿反應生成H2的量的關(guān)系 鋁與酸、堿反應的化學方程式分別為： 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。 從化學方程式可以看出Al與酸、堿反應時生成H2的實質(zhì)都是AlAl3＋，所以無論與酸還是與堿反應，Al與H2的關(guān)系都是2Al～3H2。 ①等量鋁分別與足量鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，產(chǎn)生氫氣體積比＝1∶1。 ②足量的鋁分別與等物質(zhì)的量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，產(chǎn)生氫氣的體積比＝1∶3。 ③一定量的鋁分別與一定量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，產(chǎn)生氫氣的體積比<<，則必定是：a、鋁與鹽酸反應時，鋁過量而鹽酸不足；b、鋁與氫氧化鈉反應時，鋁不足而氫氧化鈉過量。解題時應充分利用上述過量關(guān)系。 （2）鋁的這種既能與酸(非氧化性酸)又能與強堿反應產(chǎn)生H2的性質(zhì)常作為推斷題的“題眼”。 【典型例題3】將等物質(zhì)的量的鎂和鋁混合，取等質(zhì)量該混合物四份，分別加到足量的下列溶液中，充分反應后，放出氫氣最多的是 (　　) A．3 molL－1 HCl B．4 molL－1 HNO3 C．8 molL－1 NaOH D．18 molL－1 H2SO4 【遷移訓練3】足量的兩份鋁分別投入到等體積、等物質(zhì)的量濃度的鹽酸、氫氧化鈉溶液中，產(chǎn)生H2的體積之比是________。 考點二：氧化鋁、氫氧化鋁的制備及分離提純 1、 氫氧化鋁的制備 氫氧化鋁既能溶于強酸，又能溶于強堿，故在制取過程中不宜使用強酸（如NaOH）或強堿（如HCl），可以采用以下方法： Al3++3NH3H2O=Al(OH)3↓+3NH AlO+CO2+2H2O= Al(OH)3↓+ HCO（CO2過量） 2、氧化鋁的分離提純 鋁是地殼中含量最多的金屬元素，在自然界主要以化合態(tài)形式存在于氧化鋁中。鋁土礦的主要成分是Al2O3，此外還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)，冶煉金屬鋁很重要的一個過程是Al2O3的提純。由于Al2O3是兩性氧化物，而雜質(zhì)SiO2是酸性氧化物，F(xiàn)e2O3是堿性氧化物，因而可設(shè)計出兩種提純氧化鋁的方案。 【典型例題4】【浙江省衢州一中xx年度高三第一學期期中考試卷】工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3，含F(xiàn)e2O3雜質(zhì))為原料冶煉鋁的工藝流程如下： 下列敘述正確的是 A．反應②的化學方程式為NaAlO2＋CO2＋2H2O＝Al(OH)3↓＋NaHCO3 B．反應①、過濾后所得沉淀為氫氧化鐵 C．圖中所示轉(zhuǎn)化反應都不是氧化還原反應 D．試劑X可以是氫氧化鈉溶液，也可以是鹽酸 【遷移訓練4】從鋁土礦(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等雜質(zhì))中提取氧化鋁的兩種工藝流程如下： 請回答下列問題： （1）流程甲加入鹽酸后生成Al3＋的離子方程式為_____________________________________。 （2）流程乙加入燒堿后生成SiO的離子方程式為___________________________。 （3）驗證濾液B中含F(xiàn)e3＋，可取少量濾液并加入________(填試劑名稱)。 （4）濾液E、K中溶質(zhì)的主要成分是__________(填化學式)，寫出該溶液的一種用途：___________。 （5）已知298 K時，Mg(OH)2的溶度積常數(shù)Ksp＝5.610－12，取適量的濾液B，加入一定量的燒堿達到沉淀溶解平衡，測得pH＝13.00，則此溫度下殘留在溶液中的c(Mg2＋)＝__________。 考點三：鋁三角之間的轉(zhuǎn)化及鎂鋁圖像 1、Al3＋、Al(OH)3、AlO之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系 上述轉(zhuǎn)化的離子方程式。 （1）①Al3＋＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH ②Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓ ③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ （2）Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O （3）Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O （4）AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O （5）①AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO ②AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓ （6）Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O 2、鎂鋁圖像 實驗操作 實驗現(xiàn)象 反應原理 坐標圖像 1、往AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至過量 先產(chǎn)生白色沉淀，后溶解 Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓ Al(OH)3+OH- = AlO+ 2H2O 2、往NaOH溶液中加入 AlCl3溶液至過量 先無明顯現(xiàn)象，后產(chǎn)生沉淀 Al3+ + 4OH- = AlO+ 2H2O Al3++3AlO+6H2O=4Al(OH)3↓ 3、往NaAlO2溶液中加入稀鹽酸至過量 先產(chǎn)生沉淀，后溶解 AlO+ H+ + H2O =Al(OH)3↓ Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O 4、往稀鹽酸溶液中加入NaAlO2至過量 先無現(xiàn)象，后產(chǎn)生沉淀 AlO+4H+ = Al3+ +2H2O Al3++3AlO+6H2O=4Al(OH)3↓ 5、往NaAlO2和NaOH混合溶液中加入HCl溶液至過量 無現(xiàn)象，產(chǎn)生沉淀，后溶解 OH-+H+ = H2O AlO+ H+ + H2O =Al(OH)3↓ Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O 6、往AlCl3溶液中滴加入氨水至過量 產(chǎn)生沉淀，后沉淀的量不變 Al3+ + 3NH3H2O = Al(OH)3↓+3 NH4+ 7、往AlCl3溶液中加入NaAlO2溶液 產(chǎn)生沉淀，后沉淀的量不變 Al3++3AlO+ 6H2O=4Al(OH)3↓ 8、往NaAlO2溶液中加入AlCl3溶液 產(chǎn)生沉淀，后沉淀的量不變 Al3++3AlO+6H2O= 4Al(OH)3↓ 9、往NaAlO2溶液中通入CO2 (或過量) 產(chǎn)生沉淀，后沉淀的量不變 2AlO+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32- 或AlO+CO2 +2H2O = Al(OH)3↓+HCO32- 10、往AlCl3和HCl混合溶液中加NaOH至過量 先無明顯現(xiàn)象，后產(chǎn)生沉淀，最后沉淀溶解 OH-+H+ = H2O Al3+ + 3OH- = Al(OH)3 ↓ Al(OH)3 + OH- = AlO + 2H2O 11、往Al3+、Mg2+、H+各1mol的混合溶液中加NaOH溶液至過量 先無明顯現(xiàn)象，再產(chǎn)生沉淀，后部分溶解。 OH-+H+ = H2O Al3+ + 3OH- = Al(OH)3 ↓ Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2 ↓ Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O 12、往OH- 、AlO2- 、Mg(OH)2各1mol的混合溶液中加入鹽酸至過量 開始沉淀量不變，再增加，后完全溶解 OH-+H+ = H2O AlO+ + H2O =Al(OH)3↓ Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O Mg(OH)2+2H+ = Mg2+ +2H2O 【典型例題5】向物質(zhì)的量濃度均為1 molL－1的AlCl3和鹽酸的混合溶液中逐滴滴入NaOH溶液，如圖中[n表示Al(OH)3的物質(zhì)的量、V表示NaOH溶液的體積]能正確表示這個反應過程的是 (　　) 【遷移訓練5】【福建省漳州市七校xx屆高三第二次聯(lián)考化學試題】將足量的CO2不斷通入NaOH、Ba(OH)2、NaAlO2]的混合溶液中，生成沉淀與通入CO2的量的關(guān)系可表示為 A B C D