2020年高考化学一轮总复习第三章第10讲镁、铝及其重要化合物学案（含解析）.doc

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1、1第 10 讲 镁、铝及其重要化合物一、镁及其重要化合物的主要性质和应用1镁的性质(1)物理性质：具有 银白色金属光泽的固体，密度、硬度均较 小，熔点较 低，有01 02 03 良好的 导电性、 导热性和 延展性。04 05 06 (2)化学性质与非金属反应与 CO2反应： 2MgCO 2 2MgOC10 = = = = =点 燃 与 H2O 反应： Mg2H 2O Mg(OH)2H 211 = = = = =煮 沸 与 H 反应： Mg2H =Mg2 H 212 2从海水中提取镁的流程(1)流程2(2)主要化学反应制石灰乳CaCO3 CaOCO 2、 CaOH 2O=Ca(OH)2；13 =

2、 = = = =高 温 14 沉淀 Mg2 ： Mg2 Ca(OH) 2=Mg(OH)2Ca 2 ；15 制备 MgCl2： Mg(OH)22HCl= =MgCl22H 2O；16 电解 MgCl2： MgCl2(熔融) MgCl 2。17 = = = = =电 解 3用途生产 合金，冶金工业上用作 还原剂和 脱氧剂。18 19 20 4镁的重要化合物二、铝的性质及应用1铝的物理性质3注：铝是地壳中含量最高的金属元素。2铝的化学性质写出图中标号反应的化学方程式或离子方程式：4 2Al2OH 2H 2O=2AlO 3H 211 2 2AlFe 2O3 Al2O32Fe(铝热反应)12 = = =

3、 = =高 温 3铝的制备及用途三、铝的重要化合物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。01 (2)化学性质(用化学方程式表示)Al(OH)3的电离方程式为5受热分解： 2Al(OH)3 Al2O33H 2O。03 = = = = = (3)制备向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al3 3NH 3H2O=Al(OH)33NH 。 4向 NaAlO2溶液中通入足量 CO2，离子方程式为 AlO CO 22H 2O=Al(OH)3HCO 2。 3NaAlO 2溶液与 AlCl3溶液混合：3AlO Al

4、3 6H 2O=4Al(OH)3。04 23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 KAl(SO4)212H2O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液 pH 7(填05 “” “”或“”)。明矾可以净水，其净水的原理是 Al3 3H 2OAl(OH) 3(胶体)3H ，Al(OH) 3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。1.判断正误，正确的画“” ，错误的画“” ，并指明错因。(1)工业电解熔融 MgCl2得到的镁需在 CO2气体中冷却。()错因：镁在高温下与 CO2发生反应。(2)将铝片放入到浓硝酸或浓硫酸中没有明显现象，说明铝与这两种溶液不能发生

5、化学反应。()错因：铝在浓 HNO3和浓 H2SO4中发生钝化。(3)AlCl3与过量氨水反应生成 NaAlO2。()错因：AlCl 3与氨水反应只能生成 Al(OH)3。(4)明矾水解时能生成具有吸附性的 Al(OH)3胶粒，可用于净水和消毒。()错因：Al(OH) 3胶粒具有吸附性，可用于净水，但不能消毒。(5)相同质量的镁条分别在足量的 CO2和 O2中完全燃烧，所得固体的质量相同。()6错因：Mg 与 CO2反应除 MgO 外还有固体 C 生成，得到的固体质量大。(6)工业上制造镁粉时，可将镁蒸气在 N2中冷却。()错因：热的镁蒸气可与 N2发生反应。2教材改编题(据人教必修一 P54

6、 T6)相同体积、相同物质的量浓度的 NaOH 溶液和盐酸，分别与足量铝反应，生成的 H2在相同条件下的体积之比为( )A11 B21 C31 D32答案 C考点 镁及其重要化合物的性质和应用一典例 1 (2018银川高三质检)从海水中提取镁的工艺流程如图所示：下列说法错误的是( )A用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富B步骤电解 MgCl2时阴极产生氯气C步骤可将晶体置于 HCl 气体氛围中脱水D上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应解析 海水中含有大量的镁，A 项正确；电解 MgCl2时，阳极产生 Cl2，B 项错误；加热脱水过程中 Mg2 能水解生成 Mg(OH)2，为防止 Mg2 水

7、解，应在 HCl 气体氛围中脱水，C项正确；、分别为化合反应、复分解反应、分解反应，D 项正确。答案 B名师精讲Mg 及其化合物的转化关系图71(2018银川第一中学月考)镁粉是焰火、闪光粉、鞭炮中不可缺少的原料。工业上制造镁粉是将镁蒸气在某种气体中冷却，有下列气体：空气、CO 2、Ar、H 2、N 2，其中可作为冷却气体的是( )A和 B和C和 D和答案 C解析 点燃或高温条件下 Mg 与 O2、CO 2、N 2均反应，故不能在这些气体中冷却，故选C。2(1)海水提镁的一段工艺流程如下图：浓海水的主要成分如下：离子 Na Mg2 Cl SO24浓度/(gL 1 ) 63.7 28.8 144

8、.6 46.4该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为_，产品 2 的化学式为_,1 L 浓海水最多可得到产品 2 的质量为_g。(2)采用电解熔融的氯化镁制取金属镁，发生反应的化学方程式为8_。答案 (1)Ca 2 SO =CaSO4 Mg(OH) 2 69.624(2)MgCl2(熔融) MgCl 2= = = = =电 解 解析 (1)由题给海水的主要成分，脱硫就是除掉硫酸根离子，发生反应：Ca 2 SO=CaSO4；由框图信息知，产品 2 为 Mg(OH)2；1 L 浓海水中含有 Mg2 28.8 g，物质24的量为 1.2 mol，则最多生成 Mg(OH)2 1.2 mol，质量

9、为 1.2 mol58 gmol1 69.6 g。(2)电解熔融氯化镁生成氯气和单质镁。考点 铝的性质及应用二典例 2 铝作为一种特殊的金属，既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出 H2，就铝的这些特性回答下列问题：(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得 H2的体积之比是_。(2)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_。(3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的 HCl、NaOH 溶液中，二者产生的 H2相等，则 HCl 和 NaOH 的物质的量浓度之比是_。解析 (1)根据化学方程式：2Al6HC

10、l= =2AlCl33H 2、 2Al2NaOH2H 2O=2NaAlO23H 2得 Al 与 H2的关系式均为 2Al3H 2，故只要参加反应的 Al 的量相等，所得 H2的量必相等。(2)因为在反应中 Al 过量，产生的 H2由 HCl 和 NaOH 的量决定。根据化学反应中的关系式：6HCl3H 2、2NaOH3H 2，故当 HCl、NaOH 的物质的量相等时，二者产生 H2的体积比为 13。(3)因为铝足量且产生的 H2相等，根据关系式 n(HCl) n(NaOH)31，又因为两溶液体积相等，故物质的量浓度 c(HCl) c(NaOH) n(HCl) n(NaOH)31。答案 (1)1

11、1 (2)13 (3)31名师精讲铝与酸、碱反应生成 H2的量的关系铝与盐酸、氢氧化钠反应的化学方程式分别为2Al6HCl= =2AlCl33H 2、 2Al2NaOH2H 2O=2NaAlO23H 2。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 Al Al3 /AlO ，所以无论与酸还是与碱反 失 3e 2应，Al 与 H2的关系都是 2Al3H 2。(1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比11。VHCl H2VNaOH H2(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13。VHCl H2VNaOH H29(3)一定量的铝

12、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 13 ，则必定是铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；铝与氢氧化钠反应VHCl H2VNaOH H2 11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。铝的这种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱反应产生 H2的性质常作为推断题的“题眼” 。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( )A3 molL 1 HCl B4 molL 1 HNO3C8 molL 1 NaOH D18 molL 1 H2SO4答案 A解析 在镁、铝混合物中加入 HNO3和浓 H2SO4都不产生

13、 H2；加入 NaOH 溶液，只有 Al与之反应生成 H2，而镁不反应；加入盐酸，镁、铝都与盐酸反应生成 H2，所以放出 H2的量最多。4甲、乙两烧杯中各盛有 100 mL 3 molL1 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之比为 12，则加入的铝粉的质量为( )A5.4 g B3.6 g C2.7 g D1.8 g答案 A解析 其反应原理分别为2Al6HCl= =2AlCl33H 2， 2Al2NaOH2H 2O=2NaAlO23H 2。可见当参加反应的HCl 和 NaOH 的物质的量一样多时，产生 H2的体积比是 13，而题设条件体积比为 1

14、2，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于 NaOH 来说是不足的。2Al6HCl = = 2AlCl 33H 26 mol 3 mol3 molL1 0.1 L 0.15 mol则 Al 与 NaOH 反应生成的 H2为 0.15 mol20.3 mol。2Al2NaOH2H 2O=2NaAlO23H 2227 g 3 mol54 g 0.3 mol即投入的铝粉为 5.4 g。考点 铝的重要化合物三典例 3 (2018仙游月考)在 200 mL 含 Mg2 、Al 3 、NH 、H 、Cl 的溶液中，逐 410滴加入 5 molL1 NaOH 溶液，所加 NaOH 溶液的体积(mL)与

15、产生沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示。下列叙述不正确的是( )A x y0.01 molB原溶液中 c(Cl )0.75 molL 1C原溶液的 pH1D原溶液中 n(Mg2 ) n(Al3 )51解析 分析图示可知 x y 的值即为氢氧化铝的物质的量，溶解氢氧化铝消耗氢氧化钠溶液的体积为 35 mL33 mL2 mL， x y5 molL1 2103 L0.01 mol，A 不符合题意；加入 33 mL 氢氧化钠溶液时溶液中溶质为 NaCl 和 NH3H2O，原溶液中 n(Cl )5 molL1 33103 L0.165 mol， c(Cl )0.825 molL1 ，B 符合题意；由

16、图知04 mL 时发生反应 H OH =H2O，则 H 的物质的量为 4103 L5 molL1 0.02 mol，H 的物质的量浓度为 0.1 molL1 ，则 pH1，C 不符合题意；由 430 0.02 mol0.2 LmL Mg2 、Al 3 结合 OH 生成沉淀的反应知， n(OH )5 molL1 26103 L0.13 mol，则根据 Al3 3OH =Al(OH)3，与 0.01 mol Al3 反应的 OH 的物质的量为 0.03 mol，与 Mg2 反应的 OH 的物质的量为 0.1 mol，由 Mg2 2OH =Mg(OH)2知， n(Mg2 )0.05 mol，则原溶液

17、中 n(Mg2 ) n(Al3 )0.050.0151，D 不符合题意。答案 B名师精讲1铝的化合物间的转化关系及应用(1)Al3 、AlO 、Al(OH) 3的转化关系 2(2)铝盐与强碱(如 NaOH)溶液反应，铝元素的存在形式11(3)应用鉴别(利用滴加试剂顺序不同，现象不同)：a向 AlCl3溶液中滴加 NaOH 溶液，先产生白色沉淀，后沉淀溶解。b向 NaOH 溶液中滴加 AlCl3溶液，开始无明显现象，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。分离提纯：a利用 Al 能溶于强碱溶液，分离 Al 与其他金属的混合物。如 Mg(Al)：加足量 NaOH溶液；b利用 Al2O3能与强碱溶液反应，分离

18、Al2O3与其他金属氧化物。如 Fe2O3(Al2O3)：加足量 NaOH 溶液；c利用 Al(OH)3能与强碱溶液反应，分离 Al3 与其他金属阳离子。如 Mg2 (Al3 )：加过量 NaOH 溶液，过滤，再加酸充分溶解。2铝盐与碱、偏铝酸盐与酸反应的六大图像及应用(1)六大图像12(2)应用：制备 Al(OH)3的三种方法方法一：可溶性铝盐溶液与过量氨水反应离子方程式：Al 3 3NH 3H2O=Al(OH)33NH 4方法二：向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量 CO2离子方程式：AlO 2H 2OCO 2=Al(OH)3HCO 2 3方法三：相互促进水解法133含 Al3 的混合溶液与碱反

19、应的先后顺序当溶液中有多种离子时，要考虑离子之间的反应顺序，如向含有H 、NH 、Mg 2 、Al 3 的混合溶液中逐滴加入 NaOH 溶液，NaOH 先与 H 反应，再与 4Al3 、Mg 2 反应生成沉淀，再与 NH 反应，最后才溶解 Al(OH)3沉淀。 44两种提纯氧化铝的方案铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界中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 SiO2、Fe 2O3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，Fe 2O3是碱性氧化物，因而可设计出两种提纯氧化铝的方

20、案。方案一：碱溶法方案二：酸溶法5破解 Al(OH)3图像计算的技巧当横坐标为 NaOH 溶液，纵坐标为沉淀的物质的量(或质量)时，可利用 Al(OH)3溶于NaOH 溶液的“量”的关系来计算。原溶液中 Al3 的物质的量、沉淀溶解过程中消耗 NaOH的物质的量与沉淀中 Al(OH)3的物质的量相等。抓住这一定量关系可迅速破题。例如，向MgCl2、AlCl 3混合溶液中加入 NaOH 溶液的图像如右所示。14则 AB 段为 Al(OH)3溶于 NaOH 的过程，原溶液中 n(Al3 ) nAl(OH)3(0.60.5)mol0.1 mol， n(Mg2 ) 0.1 mol。0.5 mol 0.

21、1 mol32155.如图是向 MgCl2、AlCl 3混合液中依次加入 M 和 N 时生成沉淀的物质的量与加入的 M和 N 的体积关系图(M、N 分别表示盐酸或氢氧化钠溶液中的一种)，以下结论不正确的是( )A混合溶液中 c(AlCl3) c(MgCl2)11B混合溶液中 c(AlCl3) c(MgCl2)31C点 V 之前加 NaOH 溶液，点 V 之后加盐酸D所加盐酸与 NaOH 溶液中溶质的物质的量浓度相同答案 B解析 O A 加 NaOH溶 液 Error! A B 加 NaOH溶 液 Error! B C OH H =H2O B G加 NaOH溶 液 G C加 盐 酸 C D Er

22、ror! 加 盐 酸 D E 加 盐 酸 Error!6铝是一种应用广泛的金属，工业上用 Al2O3和冰晶石(Na 3AlF6)混合熔融电解制得。铝土矿的主要成分是 Al2O3、Fe 2O3和 SiO2等。从铝土矿中提炼 Al2O3的流程如下：16回答下列问题：(1)写出反应 1 的化学方程式_。(2)滤液中加入 CaO 生成的沉淀是_，反应 2 的离子方程式为_。(3)电解制铝的化学方程式是_。答案 (1)2NaOHSiO 2=Na2SiO3H 2O、2NaOHAl 2O3=2NaAlO2H 2O(2)CaSiO3 AlO CO 22H 2O=Al(OH)3HCO 2 3(3)2Al2O3(熔融) 4Al3O 2= = = = =电 解 Na3AlF6解析 本题是常考的 Al 的制备实验，由流程图可知反应 1 用于溶解二氧化硅和氧化铝，Fe2O3不与碱反应，利用过滤除去 Fe2O3，所以滤液中的成分为硅酸钠和偏铝酸钠，加入氧化钙后硅酸钠转化为硅酸钙沉淀，偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体后转变为氢氧化铝，加热后生成氧化铝，电解氧化铝制备金属铝。17