高届高级高中化学第一轮复习配套学案第三章第12讲.docx

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高届高级高中化学第一轮复习配套学案第三章第12讲

第12讲　镁、铝、铜及其化合物　金属冶炼

考纲要求　1.了解镁、铝、铜单质及其重要化合物的性质、用途和制备方法。

2.了解常见金属的活动顺序。

3.了解合金的概念及金属材料的重要应用。

一、镁、铝单质的性质

1.镁、铝的结构和存在

镁、铝分别位于元素周期表的第三周期ⅡA族和ⅢA族,原子结构示意图为和,它们都是活泼的金属,在自然界中全部以化合态的形式存在。

铝是地壳中含量最多的金属元素。

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、导电性和导热性等,密度较小,质地柔软。

铝的熔点比镁高,硬度比镁大。

3.对比掌握镁、铝的化学性质

铝

镁

与非金属反应

能被Cl2、O2氧化

2Mg＋O22MgO

3Mg＋N2Mg3N2

与水反应

反应很困难

能与沸水反应Mg＋2H2OMg（OH）2＋H2↑

与酸（H＋）反应

能与H＋反应产生H2

反应速度比Al快Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑

与碱反应

能溶于强碱溶液产生H2

不反应

与某些氧化物反应

能与Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应

能在CO2中燃烧：

2Mg＋CO22MgO＋C

问题思考

铝的化学性质用以下转化关系表示

写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：

①________________________________________________________________________。

②________________________________________________________________________。

③________________________________________________________________________。

④________________________________________________________________________。

答案　4Al＋3O22Al2O3

2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3

2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑

2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑

4.铝的制备

（1）铝土矿Al2O3。

（2）2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑。

二、铝的重要化合物

1.氧化铝和氢氧化铝（两性）

名称

氧化铝（Al2O3）

氢氧化铝[Al（OH）3]

物理性质

白色固体,熔点很高

白色胶状物质,难溶于水

化学性质

与酸

反应

Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O

Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O

与碱

反应

Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O

Al（OH）3＋OH－===AlO＋2H2O

加热

不分解

2Al（OH）3Al2O3＋3H2O

制备方法

Al（OH）3加热分解

①Al3＋与氨水反应

②AlO溶液中通入CO2

③可溶性铝盐和偏铝酸盐混合

主要用途

①作耐火材料

②冶炼铝的原料

①制药　②净水作用

2.常见的铝盐——明矾

（1）明矾的化学式为KAl（SO4）2·12H2O,属于复盐。

（2）明矾净水的原理

明矾溶于水时发生电离,电离方程式为KAl（SO4）2===K＋＋Al3＋＋2SO,其中Al3＋发生水解反应,产生Al（OH）3（胶体）,其吸附能力很强,可以吸附水中的杂质并形成沉淀,使水澄清。

问题思考

1.铝与氢氧化钠溶液反应时,反应机理是怎样的？

请用双线桥法标出该反应电子转移的方向与数目。

答案　铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al（OH）3,Al（OH）3可溶于NaOH生成NaAlO2和H2O,反应中Al为还原剂,水为氧化剂。

2.中学化学学习阶段接触到许多既能与酸反应又能与碱反应的物质,除了Al及其重要化合物外,你还知道哪些？

答案　①弱酸的铵盐,如：

NH4HCO3、CH3COONH4、（NH4）2S等；②弱酸的酸式盐,如：

NaHCO3、KHS、NaHSO3等；③氨基酸。

（1）铝在自然界中有游离态和化合态两种形式（　　）

（2）MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂（　　）

（3）冶炼铝时常用焦炭作还原剂（　　）

（4）铝与少量NaOH溶液反应得到铝盐,与足量NaOH溶液反应生成偏铝酸盐（　　）

（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）工业上制造镁粉时,可将镁蒸气在N2中冷却（　　）

（7）Al2O3的熔点高,可作耐高温材料,实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、Na2CO3固体等（　　）

（8）明矾可作净水剂,起到杀菌消毒的作用（　　）

（9）AlO、HCO在水溶液中因发生双水解反应而不能大量共存（　　）

（10）AlO与NH在水溶液中因发生双水解反应不能大量共存（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）×　（6）×　（7）×　（8）×　（9）×　（10）√

题组一　镁、铝单质的性质及应用

1.镁是一种活泼的金属单质,下列关于金属镁的说法中正确的是（　　）

A.镁能与NaOH溶液反应生成Mg（OH）2沉淀

B.大量镁条燃烧引起的火灾不能用干冰灭火器灭火

C.镁在任何条件下都不能与水反应

D.镁能在N2中燃烧,且生成MgN

答案　B

【解析】　镁不是两性金属,不能与NaOH溶液反应,故A错误；镁能在CO2中燃烧,故B正确；镁在加热条件下能与水反应生成氢氧化镁和氢气,故C错误；镁能在N2中燃烧,且生成Mg3N2,故D错误。

2.下列关于铝单质的叙述中,正确的是（　　）

A.不能用铝制的器皿来盛放酸梅汤或碱水是因为铝会和酸或碱反应

B.铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性是因为铝的化学性质很稳定

C.铝和NaOH溶液反应：

Al＋2OH－===AlO＋2H2↑

D.用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热,熔化后的液态铝会滴落下来,是因为金属铝的熔点较低

答案　A

【解析】　A项,无论是铝还是其氧化物都能与酸或碱反应,正确；B项,铝表面形成致密的氧化膜,错误；C项,电荷、原子均不守恒,正确的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑,错误；D项,打磨后的铝箔在酒精灯上灼烧表面生成Al2O3,高熔点的Al2O3兜住了熔融的液态铝,不会滴落,错误。

3.铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸（非氧化性酸）反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属,就铝的这一特殊性质回答下列问题：

（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和氢氧化钠溶液中,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________。

（4）甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol·L－1的盐酸和NaOH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V（甲）∶V（乙）＝1∶2,则加入铝粉的质量为________（填字母）。

A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.1.8g

答案　

（1）1∶1　

（2）1∶3　（3）3∶1　（4）A

【解析】　

（1）根据化学方程式：

2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑,得Al与H2的关系式均为2Al～3H2,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：

6HCl～3H2、2NaOH～3H2,故当HCl、NaOH物质的量相等时,二者产生H2的体积比为1∶3。

（3）因为铝足量且产生H2的量相等,根据关系式n（HCl）∶n（NaOH）＝3∶1,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）＝3∶1。

（4）其反应原理分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑,2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。

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1∶3,而题设条件体积比为1∶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。

2Al＋6HCl===　2AlCl3　＋　3H2↑

6mol3mol

3mol·L－1×0.1L0.15mol

则Al与NaOH反应生成的H2为0.15mol×2＝0.3mol。

2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

2×27g　　　　　　　　　　　　3mol

5.4g　　　　　　　　　　　　0.3mol

即投入的铝粉为5.4g。

铝与酸或碱反应生成H2的量的关系

2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑

2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

（1）等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：

①产生H2的物质的量相等。

②消耗H＋、OH－的物质的量之比为n（H＋）∶n（OH－）＝3∶1。

（2）足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应：

①消耗Al的物质的量之比为1∶3。

②生成H2的物质的量之比为1∶3。

（3）一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应：

若产生氢气的体积比为＜＜1,则必定

①铝与盐酸反应时,铝过量而HCl不足。

②铝与氢氧化钠溶液反应时,铝不足而NaOH过量。

题组二　氧化铝、氢氧化铝的特性及应用

4.下列除去杂质的方法不正确的是（　　）

A.镁粉中混有少量铝粉：

加入过量烧碱溶液充分反应,过滤、洗涤、干燥

B.用过量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋

C.Al（OH）3中混有少量Mg（OH）2：

加入足量烧碱溶液,充分反应,过滤,向滤液中通入过量CO2后过滤

D.MgO中混有少量Al2O3：

加入足量烧碱溶液,充分反应,过滤、洗涤、干燥得到MgO

答案　B

【解析】　Al（OH）3不溶于氨水,故向含少量Al3＋的Fe3＋溶液中加入过量氨水时,Fe3＋、Al3＋均转化为氢氧化物沉淀,达不到除杂的目的。

5.（2020·内江高三月考）用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝,下列操作步骤中最恰当的组合是（　　）

①加盐酸溶解　②加烧碱溶液溶解　③过滤　④通入过量CO2生成Al（OH）3沉淀　⑤加入盐酸生成Al（OH）3沉淀　⑥加入过量烧碱溶液

A.①⑥⑤③B.②③④③

C.②③⑤③D.①③⑤③

答案　B

6.工业上以铝土矿（主要成分是氧化铝,含氧化铁杂质）为原料冶炼铝的工艺流程如下：

下列叙述正确的是（　　）

A.反应①中试剂X是氢氧化钠溶液

B.试剂Y是HCl,它与AlO反应生成氢氧化铝

C.图中所示转化反应中包含2个氧化还原反应

D.将X与Y试剂进行对换,最终可以达到相同结果

答案　A

【解析】　B项,若试剂Y是HCl,它与AlO反应生成Al3＋,错误；C项,图中所示转化只有一步是氧化还原反应2Al2O34Al＋3O2↑,错误；D项,试剂X为氢氧化钠,滤渣C为氧化铁,滤液A为偏铝酸钠和氢氧化钠混合溶液,通入过量二氧化碳气体,发生反应：

NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋NaHCO3,不能对换,错