高考化学一轮专题专题32 镁铝及其化合物教案附答案.docx
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高考化学一轮专题专题32镁铝及其化合物教案附答案
第二讲镁、铝及其化合物
考纲要求：
1.了解铝的主要性质及应用。
2.了解铝的重要化合物的主要性质及应用。
3.了解镁的主要性质及应用。
考点一含量丰富的金属单质——铝
[教材知识层面]
1．铝的原子结构
铝位于元素周期表中第三周期ⅢA族，原子结构示意图为
，最外层有3个电子，在化学反应中易失去电子而表现为＋3价，铝在地壳中含量丰富，仅次于氧，自然界中的铝全部以化合态形式存在。
2．铝的性质
（1）物理性质：
状态
色泽
密度
熔点
硬度
导电、导热性
延展性
固态
银白色
2.7g·cm－3
660.4℃
较小
很好
良好
（2）化学性质：
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
①
②2Al＋3Cl2
2AlCl3
③
④2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al（OH）4]－＋3H2↑
⑤2Al＋Fe2O3
2Fe＋Al2O3
3．铝的应用
（1）制备：
电解熔融Al2O3：
2Al2O3
4Al＋3O2↑。
（2）用途：
①纯铝用作导线。
②铝合金制备汽车、飞机、生活用品等。
[高考考查层面]
命题点 铝与酸、碱的反应及计算
铝分别与盐酸、NaOH溶液反应的化学方程式为：
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al（OH）4]＋3H2↑
从化学方程式可以看出，Al与酸、碱反应时生成H2的实质是：
A
A
，所以不论是Al与酸还是与碱反应，Al与产生H2的关系均是：
2Al～3H2。
（1）等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为
＝
。
（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，产生氢气的体积比为
＝
。
（3）一定量的铝分别和一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，若产生氢气的体积比为
＜
＜
，则必定是：
①铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；
②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。
[典题示例]
1．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－1HCl B．4mol·L－1HNO3
C．8mol·L－1NaOHD．18mol·L－1H2SO4
【答案】A
【解析】18mol·L－1H2SO4为浓H2SO4与Mg、Al反应不产生H2；Mg、Al与稀HNO3反应生成NO而不是H2；Mg与盐酸反应产生H2，而Mg与NaOH不反应，等质量的Al分别与足量的HCl和NaOH溶液反应，产生H2的量相等。
故A项产生H2的量最多。
2．等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为5∶6（相同条件下），则甲、乙两烧杯中的反应情况可能是（ ）
A．甲、乙中都是铝过量
B．甲中铝过量、乙中碱过量
C．甲中酸过量、乙中铝过量
D．甲中酸过量，乙中碱过量
【答案】B
【解析】若酸、碱过量，生成H2的体积比为1∶1，若铝均过量，生成H2的体积比为2∶3，可知反应情况甲中铝过量，乙中碱过量。
[考点达标层面]
1．判断下列描述的正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）铝罐可久盛食醋。
（ ）
（2）Al、盐酸、NaOH溶液三者之间两两均能发生反应。
（ ）
（3）Al溶于NaOH溶液中产生气体的离子方程式为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al（OH）4]－＋3H2↑。
（ ）
（4）铝与Fe2O3发生铝热反应后固体物质增重。
（ ）
（5）常温下，相同的铝片中分别加入足量的浓、稀硝酸，浓硝酸中铝片先溶解完。
（ ）
（6）工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al。
（ ）
（7）铝制品在空气中能稳定存在是因为铝不活泼。
（ ）
（8）铝箔插入稀硝酸中无现象，说明铝箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜。
（ ）
【答案】
（1）×
（2）√ （3）√ （4）× （5）× （6）√ （7）× （8）×
2．将5.4gAl投入200.0mL2.0mol·L－1的某溶液中有氢气产生，充分反应后有金属剩余。
该溶液可能是（ ）
A．HNO3溶液B．Ba（OH）2溶液
C．H2SO4溶液D．HCl溶液
【答案】D
【解析】首先换算成物质的量，Al为0.2mol，溶液中的溶质为0.4mol。
A选项中硝酸与铝反应不生成氢气；B选项中n（OH－）＝0.8mol，与铝反应剩余OH－；C、D选项中n（H＋）分别为0.8mol、0.4mol，根据反应2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑可知C选项中H＋有剩余，D选项中铝有剩余。
考点二铝的重要化合物——氧化铝、氢氧化铝
[教材知识层面]
1．氧化铝
（1）化学性质：
属于两性氧化物，写出下列反应的离子方程式：
（2）用途：
熔点很高，是一种较好的耐火材料，天然产刚玉的成分是Al2O3，还可制作各种宝石。
2．氢氧化铝
（1）白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。
（2）化学性质：
反应的化学方程式分别为：
①Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；
②Al（OH）3＋OH－===[Al（OH）4]－；
③2Al（OH）3
Al2O3＋3H2O。
（3）制备：
①向铝盐溶液中加入氨水，离子方程式为
Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH
。
②向四羟基合铝酸盐溶液中通入足量CO2，离子方程式为[Al（OH）4]－＋CO2===Al（OH）3↓＋HCO
。
3．明矾净水原理
明矾的化学式为KAl（SO4）2·12H2O，其净水的原理涉及的离子方程式表示为Al3＋＋3H2OAl（OH）3（胶体）＋3H＋。
[高考考查层面]
命题点1 从铝土矿中提取Al2O3的方法
铝土矿的主要成分是Al2O3，含有的杂质是Fe2O3和SiO2，由于Al2O3具有两性，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。
方案一：
碱溶法
方案二：
酸溶法
[典题示例]
1．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．试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸
B．反应①过滤后所得沉淀为氢氧化铁
C．图中所有转化反应都不是氧化还原反应
D．反应②的化学方程式为
NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋NaHCO3
【答案】D
【解析】从工艺流程图上看出，加入的试剂X能将铝土矿中的Al2O3转化为溶液，且向该溶液中通入过量Y，可得到Al（OH）3沉淀和NaHCO3，故X为NaOH溶液，Y为CO2。
反应①为：
Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al（OH）4]。
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。
故反应①过滤后得到的沉淀为Fe2O3，A、B错误；图中转化关系中由Al2O3冶炼铝属于氧化还原反应，C错误。
2．工业上用铝土矿（主要成分为Al2O3·xH2O、Fe2O3、SiO2等）提取纯Al2O3作冶炼铝的原料，提取时操作过程如下图，指出图中操作错误的是（ ）
A．④⑤ B．③④
C．②⑤D．①②
【答案】A
【解析】由流程图可知，反应③得到的滤液为Na[Al（OH）4]溶液，加入过量盐酸后得到AlCl3而不是Al（OH）3沉淀，应通入过量CO2，操作④错误；Al（OH）3在常温干燥条件下并不发生分解，故操作⑤需要加热，⑤错误。
命题点2 氢氧化铝的制备
1．用含有少量Mg的Al片制取纯净的Al（OH）3，下列操作中最恰当的组合是（ ）
①加盐酸溶解 ②加NaOH溶液 ③过滤 ④通入过量CO2生成Al（OH）3 ⑤加盐酸生成Al（OH）3 ⑥加过量氨水生成Al（OH）3
A．①⑥③B．①③⑥③
C．②③④③D．②③⑤③
【答案】C
【解析】2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al（OH）4]－＋3H2↑，Mg和NaOH溶液不反应，过滤后向Na[Al（OH）4]溶液中通入过量CO2生成Al（OH）3沉淀，再过滤就可得到Al（OH）3。
2．若甲、乙、丙三位同学用规定的药品制备Al（OH）3。
规定必用的药品如下：
350g70%H2SO4溶液，NaOH固体240g，足量铝屑、水（不能用其他药品）。
甲、乙、丙用各自设计的方案制得Al（OH）3的质量分别是W1、W2、W3。
三种实验方案如下：
甲：
铝→加NaOH溶液→加H2SO4溶液→W1gAl（OH）3
乙：
铝→加H2SO4溶液→加NaOH溶液→W2gAl（OH）3
丙：
→W3gAl（OH）3
试回答：
（1）从充分利用原料、降低成本和提高产率等因素分析，实验方案最合理的是________。
（2）三位学生制得的Al（OH）3，W1、W2、W3其质量由大到小的顺序是________________________________________________________________________。
【答案】
（1）丙方案
（2）W3＞W1＞W2
【解析】n（NaOH）＝
＝6mol，n（H2SO4）＝
＝2.5mol，
甲方案：
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al（OH）4]＋3H2↑
6mol ⇒ 6mol
[Al（OH）4]－ ＋ H＋===Al（OH）3↓＋H2O
过量 2.5×2mol ⇒5mol
因此，甲方案最多制得5molAl（OH）3。
乙方案：
2Al＋3H2SO4===Al2（SO4）3＋3H2↑
2.5mol⇒
×2.5mol
Al2（SO4）3＋6NaOH===2Al（OH）3↓＋Na2SO4
×2.5mol 过量 ⇒
×2.5mol
因此，乙方案最多制得
molAl（OH）3。
丙方案：
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
5mol⇒
mol
2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al（OH）4]－＋3H2↑
6mol ⇒ 6mol
Al3＋ ＋ 3[Al（OH）4]－===4Al（OH）3↓
mol 过量 ⇒
mol
因此，丙方案最多制得
molAl（OH）3。
故W3＞W1＞W2。
[方法技巧]
Al（OH）3的三种制备方法
方法一：
可溶性铝盐溶液与过量氨水反应
反应原理：
Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH
方法二：
向可溶性四羟基合铝酸盐溶液中通入过量CO2
反应原理：
[Al（OH）4]－＋CO2===Al（OH）3↓＋HCO
方法三：
相互促进水解法
命题点3 含铝化合物间的转化关系及应用
1．Al3＋、[Al（OH）4]－、Al（OH）3的转化关系
2．可溶性铝盐与强碱（如NaOH）溶液反应，铝元素的存在形式
3．应用
（1）判断离子共存问题：
Al3＋与OH－及[Al（OH）4]－、CO
、S2－等弱酸根阴离子或[Al（OH）4]－与H＋、HCO
以及弱碱阳离子Al3＋、Fe3＋等因生成沉淀或发生相互促进的水解反应而不能大量共存。
（2）鉴别（利用滴加试剂顺序不同，现象不同）：
①向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后沉淀溶解。
②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。
（3）分离提纯：
①利用Al能溶于强碱溶液，分离Al与其他金属的混合物。
②利用Al2O3能与强碱溶液反应，分离Al2O3与其他金属氧化物。
③利用Al（OH）3能与强碱溶液反应，分离Al3＋与其他金属阳离子。
[典题示例]
1．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。
2．下列各组物质，不能按bca（“―→”表示反应一步完成）关系转化的是（ ）
选项
a
b
c
A
Al2O3
Na[Al（OH）4]
Al（OH）3
B
AlCl3
Al（OH）3
Na[Al（OH）4]
C
Al
Al（OH）3
Al2O3
D
MgCl2
Mg（OH）2
MgO
【答案】C
【解析】各选项中物质间的转化为：
A项，Al2O3
Na[Al（OH）4]
Al（OH）3
Al2O3；B项，AlCl3
Al（OH）3
Na[Al（OH）4]
AlCl3；D项，MgCl2
Mg（OH）2
MgO
MgCl2；C项中，Al不能一步转化成Al（OH）3。
[考点达标层面]
1．判断下列描述的正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）氢氧化铝具有弱碱性，可用于制胃酸中和剂。
（ ）
（2）明矾用作净水剂不涉及化学变化。
（ ）
（3）向Na[Al（OH）4]溶液中通入过量CO2制Al（OH）3的离子方程式：
CO2＋[Al（OH）4]－===Al（OH）3↓＋HCO
。
（ ）
（4）Al（OH）3既能与稀硫酸反应又能与NaOH溶液反应。
（ ）
（5）明矾的化学式为Al2（SO4）3·12H2O。
（ ）
（6）明矾溶于水产生Al（OH）3胶体的离子方程式：
Al3＋＋3H2O===Al（OH）3↓＋3H＋。
（ ）
（7）明矾溶液中滴入Ba（OH）2溶液使SO
恰好完全沉淀的离子方程式：
2Ba2＋＋3OH－＋Al3＋＋2SO
===2BaSO4↓＋Al（OH）3↓。
（ ）
（8）下列物质的转化在给定条件下能够实现：
Al2O3
Na[Al（OH）4]（aq）
Al（OH）3。
（ ）
【答案】
（1）√
（2）× （3）√ （4）√ （5）× （6）× （7）× （8）√
2．某同学通过系统实验探究铝及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是（ ）
A．向氯化铝溶液中滴加过量氨水，最终得到澄清溶液
B．等质量的铝粉分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应制得等质量的氢气
C．常温下铝与浓硝酸反应制得大量的NO2
D．AlCl3溶液加热蒸干得到无水氯化铝晶体
【答案】B
【解析】Al（OH）3不溶于氨水，A错误；常温下铝与浓HNO3发生“钝化”，C错误；蒸发AlCl3溶液促进AlCl3的水解得到Al（OH）3，D错误。
考点三
Al（OH）3沉淀的图像分析
[考点精析]
1．四个基本图像
（1）可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像：
操作
向可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量
向NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量
现象
立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失
无沉淀（有但即溶）→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失
图像
离子方程式
Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓
Al（OH）3＋OH－===[Al（OH）4]－
Al3＋＋4OH－===[Al（OH）4]－
3[Al（OH）4]－＋Al3＋===4Al（OH）3↓
（2）四羟基合铝酸盐溶液与盐酸反应的图像：
操作
向四羟基合铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量
向稀盐酸中逐滴加入四羟基合铝酸盐溶液至过量
现象
立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失
无沉淀（有但即溶）→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失
图像
离子方程式
[Al（OH）4]－＋H＋===Al（OH）3↓＋H2O
Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
[Al（OH）4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O
Al3＋＋3[Al（OH）4]－===4Al（OH）3↓
2.拓展图像
（1）向AlCl3溶液中逐滴加入氨水或Na[Al（OH）4]溶液至过量，图像如图1所示。
（2）向Na[Al（OH）4]溶液中逐滴加入AlCl3溶液或通入CO2至过量，图像如图2所示。
（3）向MgCl2、AlCl3和盐酸的混合溶液（即将Mg、Al溶于过量盐酸所得的溶液）中逐滴滴入NaOH溶液至过量，图像如图3所示。
（4）向MgCl2、AlCl3混合溶液中先加入NaOH溶液，后加入盐酸（NaOH与盐酸的物质的量浓度相等），沉淀图像如图4所示。
[专题集训]
1．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，下图[n表示Al（OH）3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（ ）
【答案】D
【解析】向混合溶液中逐滴滴入NaOH溶液，反应情况分为三个阶段：
第一阶段为OH－＋H＋===H2O，此时无沉淀产生；第二阶段有白色沉淀产生，反应的离子方程式为Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓；第三阶段滴加NaOH溶液至过量，沉淀逐渐溶解最后完全消失，反应的离子方程式为Al（OH）3＋OH－===[Al（OH）4]－，结合反应方程式及浓度关系可知三个阶段消耗NaOH物质的量之比为1∶3∶1。
2．如图表示AlCl3溶液与NaOH溶液相互滴加过程中微粒的量的关系曲线，下列判断错误的是（ ）
A．①线表示Al3＋的物质的量的变化
B．x表示AlCl3的物质的量
C．③线表示Al（OH）3的物质的量的变化
D．④线表示[Al（OH）4]－的物质的量的变化
【答案】B
【解析】AlCl3溶液与NaOH溶液混合有两种方式：
向AlCl3溶液中缓慢滴加NaOH溶液，开始有沉淀生成后沉淀溶解，且生成沉淀与沉淀溶解消耗的NaOH的物质的量之比为3∶1，显然符合题意，则x表示NaOH的物质的量，B项错误；另一种方式是向NaOH溶液中缓慢滴加AlCl3溶液，开始没有沉淀，后有沉淀生成，与本题图示情况不符。
3．某无色稀溶液X中，可能含有下表所列离子中的某几种。
阴离子
CO
、SiO
、[Al（OH）4]－、Cl－
阳离子
Al3＋、Fe3＋、Mg2＋、NH
、Na＋
现取该溶液适量，向其中加入某试剂Y，产生沉淀的物质的量（n）与加入试剂体积（V）的关系如图所示。
（1）若Y是盐酸，则oa段转化为沉淀的离子（指来源于X溶液的，下同）是________，ab段发生反应的离子是________，bc段发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
（2）若Y是NaOH溶液，则X中一定含有的阳离子是__________，其物质的量之比为__________，ab段反应的离子方程式为___________________________________________。
【答案】
（1）SiO
、[Al（OH）4]－ CO
Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
（2）Al3＋、Mg2＋、NH
2∶1∶4 NH
＋OH－===NH3·H2O
【解析】溶液为无色，说明溶液X中不含Fe3＋；若Y为盐酸，由图像的特点判断溶液X中含有[Al（OH）4]－、SiO
、CO
，其中oa段转化为沉淀的离子为[Al（OH）4]－、SiO
；ab段来源于X溶液中发生反应的离子为CO
；bc段发生的反应为：
Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。
若Y为NaOH溶液，由图像特点判断溶液中含有Mg2＋、Al3＋、NH
。
其中oa段发生反应为：
Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓，Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓；ab段发生的反应为：
NH
＋OH－===NH3·H2O；bc段发生的反应为：
Al（OH）3＋OH－===[Al（OH）4]－，n（Al3＋）∶n（Mg2＋）∶n（NH
）＝1∶（4－1×3）×
∶2＝2∶1∶4。
考点四镁的性质及应用
[考点精析]
1．镁的物理性质
（1）镁：
镁是银白色有金属光泽的固体，密度较
，硬度较
、有延展性，是电和热的良导体。
（2）镁合金：
密度较
，硬度和强度都较
。
2．镁的化学性质
物质
主要性质
反应方程式
镁
与O2、N2反应
2Mg＋O2
2MgO（发出耀眼白光）
3Mg＋N2
Mg3N2
与CO2反应
2Mg＋CO2
2MgO＋C
（燃烧，生成白色粉末和黑色固体）
与非氧化性强酸反应
Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
与沸水反应
Mg＋2H2O
Mg（OH）2↓＋H2↑
氧化镁
碱性氧化物
MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O
氢氧化镁
中强碱
Mg（OH）2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O
难溶于水
Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓
溶解度小于碳酸镁
MgCO3＋H2O
Mg（OH）2＋CO2↑
[注意] ①Mg在空气中燃烧得到的固体物质主要为MgO和少量Mg3N2及C的混合物；
②Mg着火后，不可用CO2灭火；
③由于Mg（OH）2的溶解度比MgCO3的小，故水垢的主要成分中含有的是Mg（OH）2，而非MgCO3。
3．镁的用途
镁合金
用于制造火箭、导弹和飞机的部件
镁
制造信号弹和焰火
氧化镁
熔点高，可作耐高温材料
4．从海水中提取镁
（1）工艺流程
（2）基本步骤及主要反应
制熟石灰
CaCO3
CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca（OH）2
沉淀
Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓
酸化
Mg（OH）2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
蒸发结晶
析出MgCl2·6H2O
脱水
在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁
电解
电解熔融氯化镁制得镁：
MgCl2（熔融）
Mg＋Cl2↑
命题点1镁及其化合物的性质和应用
1．Mg能在NO2中燃烧，产物为Mg3N2、MgO和N2。
某科学小组通过实验验证反应产物并探究产物的比例关系。
资料信息：
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O，Mg3N2＋6H2O===3Mg（OH）2＋2NH3↑，限用如图装置进行实验（夹持装置省略，部分仪器可重复使用）。
（1）装置连接的顺序为__________________（填字母）。
（2）连接好仪器，装入药品前检验装置气密性的方法是___________________________。
（3）装置A中盛装的干燥剂是________；装置F的作用是_________________________。
（4）验证产物中存在Mg3N2的具体实验操作为___________________________________，
确定产物中有N2生成的实验现象为________________________________________。
（5）已知装置E中初始加入镁粉的质量
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