第三章第二讲镁铝及其重要化合物.docx

第三章第二讲镁铝及其重要化合物.docx

《第三章第二讲镁铝及其重要化合物.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章第二讲镁铝及其重要化合物.docx（37页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第三章第二讲镁铝及其重要化合物

第二讲　镁、铝及其重要化合物

[2017高考导航]

考纲要求

真题统计

命题趋势

1.了解金属铝的主要性质及其应用。

2．了解铝的重要化合物的主要性质及其应用。

3．了解“铝三角”和铝热反应。

2015，卷Ⅰ10T（C）、27T（6）；

2015，卷Ⅱ13T（BC）；

2014，卷Ⅱ9T（C）；

2013，卷Ⅰ28T

（1）

铝及其化合物与生产、生活有较多联系，高考在本部分中往往以铝及其化合物知识为载体，考查对化学基本概念、基本理论的掌握。

预计2017年高考中，重点仍会放在铝与碱的反应、氧化铝的两性等基础知识上，还可能涉及铝的重要化合物的用途，如明矾净水、与铝有关的药品、食物的摄入等与生活联系密切的内容。

复习备考时注意Al3＋、AlO

、Al（OH）3的相互转化。

考点一　镁、铝的性质及应用[学生用书P59]

1．铝的结构和存在

铝位于元素周期表的第三周期ⅢA族，原子结构示意图为

。

铝是地壳中含量最多的金属元素，自然界中的铝全部以化合态的形式存在。

2．金属铝的物理性质

铝是银白色、具有金属光泽的固体，硬度较小，具有良好的导电性、导热性和延展性。

3．金属铝的化学性质

写出图中有关反应的方程式（能写离子方程式的写离子方程式）：

②2Al＋3Cl2

2AlCl3

④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑

⑤2Al＋Fe2O3

Al2O3＋2Fe（铝热反应）

4．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。

5．对比记忆铝、镁的化学性质

铝

镁

与非金属反应

能被Cl2、O2氧化

2Mg＋O2

2MgO

3Mg＋N2

Mg3N2

与水反应

反应很困难

能与沸水反应：

Mg＋2H2O

Mg（OH）2＋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Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应

能在CO2中燃烧：

2Mg＋CO2

2MgO＋C

　Mg在CO2中能够燃烧，所以活泼金属着火时不能用二氧化碳灭火器和泡沫灭火器灭火。

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）铝在自然界中有游离态和化合态两种形式。

（　　）

（2）Mg、Al在空气中性质稳定，因而都具有很强的抗腐蚀性。

（　　）

（3）MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂。

（　　）

（4）Mg是活泼金属，而Al是两性金属。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×

2．镁、铝单质的化学性质以相似性为主，但也存在某些重大差异性，下列物质能用于证明二者存在较大差异性的是（　　）

①CO2　②盐酸　③NaOH溶液　④CuSO4溶液

A．①④B．②③

C．①③D．②③④

解析：

选C。

镁能与CO2反应而铝不能，铝能与NaOH溶液反应而镁不能。

名师点拨

（1）Mg、Al在常温下均易在其表面形成致密的氧化膜。

（2）常温下，能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生“钝化”，而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。

（3）铝与稀硝酸反应时生成的气体是NO而不是H2。

（4）用铝箔包裹的钠与水反应时既考虑Na与水的反应，又考虑Al与NaOH溶液的反应。

（5）铝热剂（发生铝热反应）

铝与金属氧化物的混合物，其中金属氧化物中金属元素的还原性要比铝弱。

例如：

CuO与Al能发生铝热反应，而Al与MgO的混合物不能发生铝热反应。

　（2016·郑州模拟）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、氢氧化钠溶液中，在相同状况下，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，测得生成的气体在相同状况下体积之比为V（甲）∶V（乙）＝1∶2，则加入铝粉的质量为________。

A．5.4g　　　　　　　　B．3.6g

C．2.7gD．1.8g

[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↑

2×27g3mol

5．4g0.3mol

即投入的铝粉为5.4g。

[答案]　

（1）1∶1　

（2）1∶3　（3）3∶1　（4）A

Al既能溶于强酸，又能溶于强碱，所以说“Al既有金属性，又有非金属性”你认为这种说法是否恰当？

为什么？

答案：

不恰当。

金属性是指元素的原子失电子的能力，非金属性是指元素的原子得电子的能力。

铝不论是与酸反应还是与碱反应，都是失去3e－，化合价升高为＋3价，均是还原剂，因而铝具有较强的金属性。

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Al

Al3＋，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。

（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

＝

。

（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

＜

＜1，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。

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”。

题组　镁、铝的性质及计算

1．（2015·高考江苏卷）在CO2中，Mg燃烧生成MgO和C。

下列说法正确的是（　　）

A．元素C的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体

B．Mg、MgO中镁元素微粒的半径：

r（Mg2＋）>r（Mg）

C．在该反应条件下，Mg的还原性强于C的还原性

D．该反应中化学能全部转化为热能

解析：

选C。

A选项，元素C还存在足球烯等其他同素异形体，所以错误；B选项，镁离子比镁原子少一个电子层，其半径比镁原子的小，所以错误；C选项，该反应中镁作还原剂，其还原性强于还原产物的还原性，所以正确；D选项，该反应发光，因此化学能不可能全部转化为热能，所以错误。

2．下列关于铝的叙述中正确的是（　　）

A．由于铝在空气中不会锈蚀，所以铝制品的使用寿命都很长

B．由于铝具有强还原性，所以常用铝来冶炼某些高熔点金属

C．常温下，铝被浓硫酸钝化，所以可用浓硫酸除去铝表面的铜镀层

D．由于铝的导电性能比铜强，所以常用铝制造电线、电缆

解析：

选B。

铝在空气中与O2反应，生成致密的氧化物薄膜，Al本身易于锈蚀，A错误；由于铝具有强还原性，可利用铝热反应来冶炼难熔金属，B正确；铜与浓硫酸常温下不反应，C错误；铝的导电性能比铜差，但价格相对低廉且密度较小，故常用铝制造电线、电缆，D错误。

3．用盐酸和NaOH溶液将4mol金属Al全部转化为Al（OH）3，共计消耗HClamol，NaOHbmol，则a＋b的最小值为（　　）

A．4　　　　　　　　　　　　　B．6

C．8D．16

解析：

选B。

4molAl分别与HCl、NaOH反应全部转化为Al（OH）3，按如下方案分配a＋b值最小，此方案逆推如下：

Al3＋＋3AlO

＋6H2O===4Al（OH）3↓

1mol3mol4mol

2Al3＋～6HCl；NaOH～AlO

1mol　3mol　3mol　3mol

a＋b的最小值为3＋3＝6。

考点二　铝的重要化合物[学生用书P60]

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（填化学方程式）

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

写出图中有关反应的方程式（能写离子方程式的写离子方程式）

①Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；

②Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O；

③2Al（OH）3

Al2O3＋3H2O。

（3）制备

①向铝盐溶液中加入NH3·H2O，离子方程式为

Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

；

②向偏铝酸盐溶液中通入足量CO2，离子方程式为

AlO

＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

。

3．明矾净水原理

明矾的化学式为KAl（SO4）2·12H2O，其净水原理涉及的离子方程式表示为Al3＋＋3H2O

Al（OH）3（胶体）＋3H＋。

判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）（2015·高考全国卷Ⅰ，10－C）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，熔化后的液态铝滴落下来，说明金属铝的熔点较低。

（　　）

（2）（2014·高考四川卷）AlCl3溶液中加入过量稀氨水：

Al3＋＋4NH3·H2O===AlO

＋4NH

＋2H2O。

（　　）

（3）（2014·高考北京卷）Al片溶于NaOH溶液中，产生气体：

2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑。

（　　）

（4）向明矾溶液中滴加Ba（OH）2溶液，恰好使SO

沉淀完全：

2Al3＋＋3SO

＋3Ba2＋＋6OH－===2Al（OH）3↓＋3BaSO4↓。

（　　）

（5）0.10mol·L－1的氨水与AlCl3溶液发生反应的离子方程式为Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓。

（　　）

（6）明矾溶于水产生Al（OH）3胶体：

Al3＋＋3H2O===Al（OH）3↓＋3H＋。

（　　）

（7）新制的氧化铝可溶于氢氧化钠溶液：

Al2O3＋2OH－===2AlO

＋H2O。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）×　（3）√　（4）×　（5）×　（6）×　（7）√

名师点拨

（1）Al（OH）3是一种不溶于水的白色胶状物，能作净水剂，能中和胃酸，也是一种阻燃材料。

（2）Al（OH）3具有两性，能溶于强酸、强碱，但不溶于弱酸（如H2CO3）、弱碱（如氨水）。

因此，制备Al（OH）3是用可溶性铝盐与过量氨水反应而不是过量NaOH溶液。

　（高考组合题）下列说法中正确的是（　　）

A．（2015·高考重庆卷）Al2O3和MgO均可与NaOH溶液反应

B．（2015·高考山东卷）向Al2（SO4）3溶液中加入过量NH3·H2O：

Al3＋＋4NH3·H2O===AlO

＋2H2O＋4NH

C．（2015·高考江苏卷）制备Al（OH）3悬浊液：

向1mol·L－1AlCl3溶液中加过量的6mol·L－1NaOH溶液

D．（2014·高考重庆卷）用CO2鉴别NaAlO2溶液和CH3COONa溶液

[解析]　A项中MgO与NaOH溶液不反应，A不正确。

Al（OH）3不溶于氨水，B项离子方程式书写错误，应为Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

。

Al（OH）3溶于过量的NaOH溶液，C项不正确。

D项中CO2通入到NaAlO2溶液中可产生白色沉淀，通入到CH3COONa溶液中没有明显现象，故可鉴别二者，D项正确。

[答案]　D

中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，除了铝及其重要化合物外，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；③氨基酸。

铝及其化合物与H＋、OH－的反应规律　　

题组一　Al2O3、Al（OH）3的两性

1．（教材改编）某氧化物X难溶于水，能与烧碱反应，生成易溶于水的化合物Y，将少量Y溶液滴入盐酸中无沉淀生成，则X是（　　）

A．SiO2　　　　　　　　B．Al2O3

C．MgOD．CuO

答案：

B

2．（2016·最新改编题）按要求填空。

①NaHSO3　②Al2O3　③Al（OH）3　④（NH4）2CO3

⑤CH3COONH4　⑥NaHCO3　⑦Al

（1）在以上物质中，既能与强酸反应，又能与强碱反应的是________。

（2）属于两性化合物的是________。

解析：

两性物质是指既能与酸反应又能和碱反应生成盐和水的化合物，故只有Al2O3和Al（OH）3符合。

答案：

（1）①②③④⑤⑥⑦　

（2）②③

题组二　制备Al（OH）3的途径选择

3．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__________。

（3）制得Al（OH）3的最大质量是________。

解析：

甲：

2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑，

AlO

＋H＋＋H2O===Al（OH）3↓。

乙：

2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，

Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓。

丙：

Al

Al3＋，3Al

3AlO

，

Al3＋＋3AlO

＋6H2O===4Al（OH）3↓。

分析：

（从化学方程式的计量数角度考虑）

甲：

制取2molAl（OH）3消耗H＋2mol、OH－2mol。

乙：

制取2molAl（OH）3消耗H＋6mol、OH－6mol。

丙：

制取4molAl（OH）3消耗H＋3mol、OH－3mol，

即制取2molAl（OH）3消耗H＋1.5mol、OH－1.5mol。

结论是丙以较少的原料制出较多的Al（OH）3，最合理；乙以较多的原料制出较少的产品，最不合理。

相同的原料制取的Al（OH）3质量应是W3>W1>W2。

n（H＋）＝

×2＝5mol，

n（OH－）＝

＝6mol，

由电荷守恒：

OH－过量，按H＋计算。

按丙的方法：

3H＋～3OH－～4Al（OH）3

3mol　312g

5mol　x

x＝

＝520g。

答案：

（1）丙　

（2）W3>W1>W2　（3）520g

4．[2013·高考全国卷Ⅰ，28－

（1）]Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。

工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是________________________（以化学方程式表示）。

解析：

从铝土矿（主要成分Al2O3）中提取Al2O3，主要应用Al2O3能与强碱溶液反应，生成可溶性NaAlO2溶液，过滤除去其他不溶性杂质，向滤液中通入酸性气体CO2，生成Al（OH）3沉淀，过滤，洗涤，加热分解Al（OH）3得到Al2O3。

答案：

Al2O3（铝土矿）＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O、NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋NaHCO3、

2Al（OH）3△,Al2O3＋3H2O

1．两性物质的概念辨析

两性物质是指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物，既能与酸反应又能与碱反应的物质不一定是两性物质，Al2O3、Al（OH）3、氨基酸是两性物质。

2．Al（OH）3与Al2O3两性的重要应用

（1）用过量NaOH溶液检验Al3＋的存在。

（2）用过量NaOH溶液鉴别Al3＋和Mg2＋。

（3）用互滴法鉴别Al3＋与OH－、AlO

与H＋。

（4）用过量NaOH溶液和相应酸溶液分离Al3＋与Mg2＋、Fe3＋等离子或分离MgO、Al2O3。

3．Al（OH）3的三种制备方法

制取Al（OH）3时，一般不用强酸或强碱溶液，因为强酸、强碱能溶解生成的Al（OH）3，而又无法控制酸碱的用量，一般使用氨水或CO2制取。

考点三　“铝三角”转化关系及应用[学生用书P62]

1．Al3＋、Al（OH）3、AlO

之间的转化关系

写出上述转化的离子方程式：

（1）①Al3＋＋3NH3·H2O===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

（CO2过量），

②AlO

＋H＋＋H2O===Al（OH）3↓；

（6）Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O。

2．Al3＋、Al（OH）3、AlO

之间的定性分析和定量计算

（1）把NaOH溶液逐滴加入到AlCl3溶液中至过量

Ⅰ.定性分析

①现象：

先有白色沉淀产生，然后沉淀逐渐溶解。

②原理：

Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓、

Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O。

③图像

Ⅱ.定量计算

①根据AlCl3（设为amol）与NaOH（设为bmol）计算生成Al（OH）3沉淀的量

②根据AlCl3（设为amol）和Al（OH）3（设为bmol）计算需要NaOH的量

当NaOH不足时，n（NaOH）＝3b；

当NaOH过量时，n（NaOH）＝4a－b。

（2）把AlCl3溶液逐滴加入到NaOH溶液中至过量

①现象：

开始时无明显现象，然后逐渐产生大量的白色沉淀。

②原理：

Al3＋＋4OH－===AlO

＋2H2O、

Al3＋＋3AlO

＋6H2O===4Al（OH）3↓。

③图像

（3）向NaAlO2溶液中逐滴加盐酸至过量

①现象：

先生成白色沉淀，随后沉淀逐渐溶解。

②原理：

AlO

＋H＋＋H2O===Al（OH）3↓、

Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。

③图像

（4）向HCl溶液中逐滴加入NaAlO2溶液至过量

①现象：

开始无明显现象，反应一段时间后逐渐产生大量的白色沉淀。

②原理：

4H＋＋AlO

===Al3＋＋2H2O、

Al3＋＋3AlO

＋6H2O===4Al（OH）3↓。

③图像

扫一扫　进入91导学网（）

铝的化合物的图象问题

1．下列各项操作中，不发生“先产生沉淀，然后沉淀又溶解”现象的是（　　）

①向饱和碳酸钠溶液中通入过量的CO2　②向NaAlO2溶液中逐滴加入过量的稀盐酸　③向AlCl3溶液中逐滴加入过量稀氢氧化钠溶液　④向硅酸钠溶液中逐滴加入过量的盐酸

A．①②　　　　　　　　　B．①③

C．①④D．②③

解析：

选C。

①Na2CO3与CO2、H2O反应生成NaHCO3，由于Na2CO3的溶解度比NaHCO3的大，因而只会产生NaHCO3沉淀；②NaAlO2中加入稀盐酸，开始产生白色沉淀Al（OH）3，当盐酸过量时，Al（OH）3又溶于盐酸；③向AlCl3溶液中加入NaOH溶液开始产生白色沉淀Al（OH）3，当NaOH过量时，Al（OH）3又溶于NaOH；④只会生成H2SiO3沉淀。

2．（2016·哈尔滨高三模拟）下列有关铝及其化合物的叙述正确的是（　　）

A．铝粉与氧化镁共热可制取金属镁

B．足量铝分别与含1molHCl、1molNaOH的溶液反应，产生相同量的氢气

C．工业上用电解熔融Al2O3的方法冶炼铝

D．在浓硝酸中加入等体积的浓硫酸后，立即加入铝片，铝片表面发生钝化

解析：

选C。

镁比铝活泼，不能用铝粉与氧化镁共热制取镁，A错误；根据关系式2Al～6HCl～3H2,2Al～2NaOH～3H2，当铝足量时，等量的HCl和NaOH产生H2的体积比为1∶3，B错误；浓H2SO4可吸收浓HNO3中的水分，并放出大量热，促进HNO3挥发，使两种酸的浓度减小，铝片不钝化，D错误。

名师点拨

在Al3＋、Al（OH）3、AlO

之间的定性分析和定量计算问题中应注意：

（1）分析图像或作图时不仅要注意加入的酸或碱的强弱，还要注意所加入的量和滴加的顺序，因为滴加的顺序不同可能产生的现象不同。

（2）若产生的沉淀有多种，则应仔细分析相关量间的关系，要特别关注沉淀是否同步生成，沉淀物是否溶于所加入的过量试剂中，同时要注意横纵坐标的意义。

　（高考经典题）铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3和冰晶石（Na3AlF6）混合熔融电解制得。

铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。

从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下：

回答下列问题：

（1）写出反应1的化学方程式：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；

（2）滤液Ⅰ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_____