第8讲 镁铝及其重要化合物.docx

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第8讲镁铝及其重要化合物

第10讲　镁、铝及其重要化合物

【考纲解读】

考纲内容

能力要求

考向定位

1．了解常见金属的活动顺序。

2．了解常见金属及其重要化合物的主要性质，了解其应用。

3．了解合金的概念及其重要应用。

1．了解金属的通性，金属冶炼的一般原理。

金属的回收和资源保护。

2．理解Mg、Al的化学性质。

3．了解镁、铝的重要化合物。

Mg、Al的知识的试题在近几年的高考中出现次数很多，它们的离子共存、离子方程式、物质鉴别、制取、推断、计算等题型中大量出现，其中Mg与CO2反应，Mg3N2跟水反应、Mg（OH）2比MgCO3难溶能在推断题中应用，Al及Al2O3、Al（OH）3的两性，Al3+与CO32–双不解；Al3+、Al（OH）3、AlO2–间的转化是考试的热点。

预计今后的考题还会以该元素化合物知识为载体考查有关概念、理论、实验和计算。

铝元素两性，氮化镁、三硫化二铝的水解性质是无机化学信息题的一个好的出题知识点和主要命题方向。

【知识网络】

1.镁及其他合物

2.铝及其合物

【考点整合】

考点1Mg、Al的化学性质

1．与非金属反应

（1）与O2反应。

常温下与空气中的O2反应生成一层致密的氧化物薄膜，所以镁、铝都有抗腐蚀的性能。

镁、铝都能在空气中燃烧：

。

（2）与卤素单质、硫等反应。

Mg+Cl2

2Al+3Cl2

2Al+3S

（用于工业制备）Mg+S

[特别提醒]：

①镁在空气中用酒精灯火焰点燃即可燃烧，而铝在空气中需要高温点燃才能燃烧。

镁在空气中燃烧时有三个反应发生：

2Mg+O2

2MgO3Mg+N2

Mg3N22Mg+CO2

2MgO+C

②燃烧时都放出大量的热，发出耀眼的白光。

利用镁的这种性质来制造照明弹。

③集气瓶底部都要放一些细纱，以防止集气瓶炸裂。

2．与H2O反应

Mg、A1和冷水都不反应，但在加热条件下与水反应生成氢氧化物和氢气

Mg+2H2O

2A1+6H2O

3．与酸反应置换出H2

Mg、A1与浓、稀盐酸、稀硫酸、磷酸等酸反应置换出H2，其中铝在冷浓H2SO4，冷浓硝酸中发生钝化现象。

所以用铝制容器贮存冷的浓硫酸或浓硝酸。

4．与某些氧化物反应

（1）镁与二氧化碳反应：

2Mg+CO2

[特别提醒]：

“CO2不能助燃”的说法是不全面的，CO2对绝大多数可燃物是良好的灭火剂，而对K、Ca、Na、Mg等可燃物却是助燃剂。

（2）铝热反应：

2Al+Fe2O3

铝热反应可用于焊接钢轨和冶炼某些难熔金属，如：

V、Cr、等。

[特别提醒]：

①铝热剂是指铝粉和某些金属氧化物的混合物，金属氧化物可以是：

Fe2O3、FeO、Fe3O4、Cr2O3、V2O5、MnO2等。

②铝热反应的特点是反应放出大量的热，使生成的金属呈液态。

③要使用没有氧化的铝粉，氧化铁粉末要烘干。

④KClO3作为引燃剂，也可以用Na2O2代替。

实验时可以不用镁条点燃，而用在氯酸钾和白糖的混合物上滴加浓硫酸的方法来点燃。

5．与碱反应

镁不与碱反应，铝与碱液反应：

。

【例1】用铝箔包装0.1mol金属钠，用针扎出一些小孔，放入水中，完全反应后，用排水集气法收集产生的气体，则收集到的气体为（标准状况）（　）

　　A．O2和H2的混合气体　B．1.12LH2　　C．大于1.12LH2　D．小于1.12LH2

【解析】Na与水反应放出H2，并且生成NaOH，铝能与NaOH溶液反应，也生成H2，故最后收集到的气体是这两部分H2总和，显然比Na单独反应产生的H2多。

2Na+2H2O

2NaOH+H2↑2A1+6H2O

2A1（OH）3+3H2↑

0.1mol　　　　0.1mol　0.05mol0.1mol　　　　　　　　　0.15mol

　　若铝箔足量，共生成H2：

0.05mol＋0.15mol＝0.2mol

　　V（H2）＝0.2mol×22.4mol／L＝4.48L。

【答案】C

【规律总结】铝和强碱溶液反应，不是铝直接和碱反应，而是铝先和强碱溶液中的水反应生成Al（OH）3，然后Al（OH）3再和强碱反应生成偏铝酸盐。

考点2氢氧化铝

1．物理性质：

Al（OH）3是几乎不溶于水的，具有性。

2．化学性质

①与酸反应：

Al（OH）3+3HCl＝AlCl3+3H2O（离子反应方程式：

）

②与碱反应：

Al（OH）3＋NaOH＝Na[Al（OH）4]（离子反应方程式：

）

3．Al（OH）3的制取

①铝盐与碱反应：

实验室制取氢氧化铝时采用过量的氨水，而不用强碱与可溶性铝盐溶液反应是因为。

②四羟基合铝酸盐与酸反应：

一般用向偏铝酸盐溶液中通入CO2的方法制取Al（OH）3。

当CO2不足或适量时：

；（填离子反应方程式，下同）CO2过量时：

。

[特别提醒]：

（1）制取Al（OH）3也可用铝盐与强碱作用，但应严格控制加入碱的量，因为强碱过量会使制得的Al（OH）3转化为四羟基合铝酸盐：

Al（OH）3＋OH＝[Al（OH）4]。

（2）一般不用强酸，因为强酸的量控制不当会使制得的Al（OH）3溶解：

[Al（OH）4]+H+＝Al（OH）3↓+H2O；Al（OH）3+3H+＝Al3++3H2O。

4．Al（OH）3的用途：

由于Al（OH）3具有吸附性，既能凝聚水中悬浮物，又能吸附色素，因此Al（OH）3可作净水剂和色素吸附剂。

【例2】使溶液中Ba2+、Mg2+、Al3+、Ag+、Cu2+分步逐一沉淀析出，加入下列试剂的顺序正确的是（）

A．NaCl→Na2S→Na2SO4→NaOH→HNO3B．H2SO4→HCl→H2S→NaOH→CO2

C．HCl→H2SO4→H2S→NaOH→CO2D．Na2S→Na2SO4→NaCl→NaOH→HCl

【解析】SO42能同时除去Ba2+和Ag+，S2能同时除去Ag+和Cu2+，所以不能放在第一位，排除BD；AC相比，在加入前四种试剂后，Al3+以AlO2形式存在，加酸可使AlO2以Al（OH）3形式沉淀。

但HNO3量不好控制，所以最好的选项为C。

【答案】C

【规律总结】解除杂题应注意①除杂试剂的选择。

本题要求将离子分步逐一除去，所以试剂要一一对应：

Ba2+～SO42，Mg2+～OH，Ag+～Cl，Cu2+～S2，②除杂的顺序。

为了将杂质除干净，除杂试剂一般是过量的，这样势必引入新杂质。

所以后续的除杂试剂在去除对应杂质的同时，还要有将前一过量除杂试剂清除的作用。

考点3镁和铝的图像

基本坐标图像

实验现象及反应原理

衍生坐标图像

化学反应原理

铝盐溶液与强碱反应

现象：

。

原理：

铝酸盐溶液与强酸反应

现象：

。

原理：

铝盐溶液与弱碱反应

现象：

。

原理：

铝酸盐溶液与弱酸反应

现象：

。

原理：

【例3】（2006年上海）已知Ba（AlO2）2可溶于水。

右图表示的是向A12（SO4）3溶液中逐滴加入Ba（OH）2溶液时，生成沉淀的物质的量y与加人Ba（OH）2的物质的量x的关系。

下列有关叙述正确的是（）

A．a—b时沉淀的物质的量：

A1（OH）3比BaSO4多

B．c—d时溶液中离子的物质的量：

AlO2–比Ba2+多

C．a—d时沉淀的物质的量：

BaSO4可能小于A1（OH）3

D．d—e时溶液中离子的物质的量：

Ba2+可能等于OH–

【解析】采用定量法分析。

假设有1molA12（SO4）3则溶液中含有2molA13+、3molSO42–。

向溶液中逐滴加入Ba（OH）2溶液时发生的反应为：

Al3++3OH-

Al（OH）3↓、SO42–+Ba2+

BaSO4↓。

则当2molA13+完全沉淀时，消耗Ba（OH）23mol，此时3molSO42–全部沉淀；生成沉淀为2molAl（OH）3和3molBaSO4共5mol，因此，在整个反应过程中BaSO4的物质的量始终大于Al（OH）3的物质的量；再加入Ba（OH）2溶液时发生Al（OH）3+OH-=[Al（OH）4]-，沉淀的量将逐渐减少，因此b点是沉淀的最大值，b～d中Al（OH）3沉淀逐渐溶解转化为Ba（AlO2）2，由于AlO2-微弱水解，因此再b～d中AlO2-的物质的量大于Ba2+；d点时Al（OH）3沉淀恰好完全溶解，此时溶液中只存在Ba（AlO2）2，因此随Ba（OH）2的加入在某一点，当d～e中加入的Ba（OH）2的物质的量等于Ba（AlO2）2的物质的量时，溶液中Ba2+与OH-的量相等。

【答案】BD

【规律总结】析图或作图时不仅要注意加入酸或碱的强弱，而且要注意所加入的量或滴加顺序，正因滴加顺序不同可产生的现象不同。

若产生沉淀有多种，则应细细分析相关量间的关系。

要持别关注沉淀是否同步完全，沉淀物是否溶于所加入的过量试剂中，同时要注意纵生标的物理量意义。

对于一些复杂问题可先分解后组合，进行图像的叠加工作。

抓住一些关键点（如最高点，最低点，转折点）和变化趋势，才能较顺利地解决图像问题。

【考点整合】参考答案：

考点1Mg、Al的化学性质

1．

（1）2Mg+O2

2MgO4Al+3O2

2Al2O3

（2）MgCl22AlCl3Al2S3MgS

2．Mg（OH）2+H2↑2A1（OH）3+3H2↑3．可

4．

（1）2MgO+C

（2）2Fe+Al2O3

5．2Al+2NaOH+6H2O

2NaAlO2+4H2O+3H2↑

考点2氢氧化铝

1．白色胶状固体吸附2．①Al（OH）3+3H+＝Al3+＋3H2O②Al（OH）3＋OH＝[Al（OH）4]

3．①氢氧化铝是两性氢氧化物，能溶于强碱溶液，不溶于弱碱溶液

②2[Al（OH）4]＋CO2＝2Al（OH）3↓＋CO32＋H2O[Al（OH）4]＋CO2＝Al（OH）3↓＋HCO3

考点3镁和铝的图像

现象：

先产生沉淀，后沉淀消失。

反应原理：

Al3++3OH–

Al（OH）3↓Al（OH）3+OH–

[Al（OH）4]–

现象：

沉淀不断增多，而后沉淀溶解。

反应原理：

[Al（OH）4]–+H+＝Al（OH）3↓+H2OAl（OH）3+3H+＝Al3+＋3H2O

现象：

产生沉淀反应原理：

Al3+＋3NH3·H2O＝Al（OH）3↓＋3NH4+

现象：

产生沉淀反应原理：

Al3+＋3NH3·H2O＝Al（OH）3↓＋3NH4+

现象：

产生沉淀反应原理：

[Al（OH）4]＋CO2＝Al（OH）3↓＋HCO3

【课时练习】

一、选择题（本题包括12小题，每小题4分，共48分）

1．（2010·潍坊模拟）元素的性质包含金属性和非金属性，其强弱可以通过该元素对应的某些化学性质体现出来．某同学认为铝元素是金属元素，但是有一定的非金属性．下列化学反应中，你认为能支持该同学观点的是（　　）

A．铝片与盐酸反应生成氢气；B．氢氧化铝溶于强碱溶液

C．氢氧化铝溶于强酸溶液；D．铝热反应

【解析】A、C两项是金属的通性，D项仅表现金属性。

【答案】B

2．等量镁铝合金粉末分别与下列4种过量的溶液充分反应，放出氢气最多的是（　　）

A．2mol·L－1H2SO4溶液；B．18mol·L－1H2SO4溶液

C．6mol·L－1KOH溶液；D．3mol·L－1HNO3溶液

【解析】B项铝与浓H2SO4钝化、镁与浓H2SO4反应产生SO2；D项HNO3与铝反应生

成NO；C项只有Al与KOH反应。

【答案】A

3．将物质X逐渐加入（或通入）Y溶液中，生成沉淀的量与加入X的物质的量关系如图所示，符合图示情况的是（　　）

A

B

C

D

X

CO2

HCl

NaOH

AlCl3

Y

Ca（OH）2

NaAlO2

AlCl3

NaOH

【解析】A项生成沉淀和沉淀溶解消耗的CO2相等；B项沉淀生成与溶解消耗盐酸量的比例为1∶3，同理D项开始无沉淀，后来才产生沉淀。

【答案】C

4．（2008·广东高考）相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应，至体系中均无

固体物质，消耗碱量最多的是（　　）

A．AlB．Al（OH）3C．AlCl3D．Al2O3

【解析】根据化学反应物质的量关系：

A：

1molAl～1molNaOH，B：

1molAl（OH）3～1molNaOH，C：

1molAlCl3～4molNaOH，D：

1molAl2O3～2molNaOH.若消耗4molNaOH，需要m（Al）＝4mol×27g·mol－1＝108g，需要m[Al（OH）3]＝78g·mol－1×4mol＝312g，需要m（AlCl3）＝1mol×133.5g·mol－1＝133.5g，需要m（Al2O3）＝2mol×102g·mol－1＝204g．由上判断可知，相同质量时Al消耗NaOH最多。

【答案】A

5．双羟基铝碳酸钠是医疗上常用的一种抑酸剂，其化学式是NaAl（OH）2CO3.关于该物质

的说法正确的是（　　）

A．该物质属于两性氢氧化物；B．该物质是Al（OH）3和Na2CO3的混合物

C．1molNaAl（OH）2CO3最多可消耗3molH＋；D．该药剂不适合于胃溃疡患者服用

【解析】双羟基铝碳酸钠是一种盐，所以A、B均错误；1mol该物质最多可消耗4molH＋，C错误；该物质与较多的H＋反应会产生气体，故不适合胃溃疡患者，D正确。

【答案】D

6．（2010·常州检测）甲、乙、丙、丁分别是Al2（SO4）3、FeSO4、NaOH、BaCl2四种物质中的一种，若将丁溶液滴入乙溶液中，发现有白色沉淀生成，继续滴加则沉淀消失，丁溶液滴入甲溶液时，无明显现象发生，据此可推断丙物质是（　　）

A．Al2（SO4）3B．NaOHC．BaCl2D．FeSO4

【解析】由将丁溶液滴入乙溶液中，发现有白色沉淀生成，继续滴加则沉淀消失这一现象可知，丁为NaOH溶液，乙为Al2（SO4）3溶液，BaCl2和FeSO4两物质中与NaOH溶液不反应的是BaCl2溶液，所以丙为FeSO4。

【答案】D

7．向含有1mol明矾的溶液中逐滴加入Ba（OH）2溶液，充分反应，下列说法不正确的是（　　）

A．当Al3＋恰好完全沉淀时，消耗Ba（OH）21.5mol

B．当SO

恰好完全沉淀时，Al3＋全部转化为AlO

C．当向溶液中加入1.5molBa（OH）2时，反应可用下列离子方程式表示：

2Al3＋＋3SO

＋3Ba2＋＋6OH－===2Al（OH）3↓＋3BaSO4↓

D．随着加入的Ba（OH）2的物质的量不断增大，沉淀的物质的量不断增大

【解析】1mol明矾中含Al3＋1mol，消耗Ba（OH）21.5mol时完全沉淀；消耗2molBa（OH）2时，SO

沉淀完全，Al3＋转化为AlO

；随着Ba（OH）2的量不断增大，沉淀的量会先增加，再减少。

【答案】D

8.用一张已除去表面氧化膜的铝箔紧紧包裹在试管外壁（如图），将试管浸入硝酸汞溶液中，片刻取出，然后置于空气中，不久铝箔表面生出“白毛”，红墨水柱右端上升．根据实验现象判断下列说法错误的是（　　）

A．实验中发生的反应都是氧化还原反应

B．铝是一种较活泼的金属

C．铝与氧气反应放出大量的热量

D．铝片上生成的白毛是氧化铝和氧化汞的混合物

【解析】本题中涉及的反应有：

2Al＋3Hg（NO3）2===2Al（NO3）3＋3Hg,4Al＋3O2=2Al2O3，两个反应均为氧化还原反应；由题中所述现象“红墨水柱右端上升”，可推知试管中气体体积受热膨胀，意味着铝与氧气反应是放热反应；铝片上生成的“白毛”是氧化铝。

【答案】D

9．（2009·海口模拟）某无色溶液中加入过量的稀盐酸有沉淀生成，过滤后向滤液中加入过量的纯碱溶液又有沉淀生成，下列溶液中符合此条件的是（　　）

①Ag＋、Fe3＋、Na＋②Ag＋、Al3＋、K＋

③Ag＋、Ba2＋、NO

④SiO

、AlO

、K＋

⑤Ag＋、NH

、H＋⑥AlO

、K＋、Al3＋

A．①②⑤B．②③④C．②③④⑥D．①②③④⑥

【解析】溶液呈无色，排除①；AlO

与Al3＋在溶液中反应生成Al（OH）3沉淀，不能共存，排除⑥；加入过量稀盐酸，②③④⑤均生成沉淀，但过滤后再加过量纯碱，⑤没有沉淀生成，排除⑤，符合题意的有②③④。

【答案】B

10．在Al2（SO4）3和MgSO4混合溶液中，滴加NaOH溶液的体积与生成沉淀的物质的量的关系如图所示，则原混合溶液中Al2（SO4）3与MgSO4的物质的量之比为（　　）

A．6∶1B．3∶1C．2∶1D．1∶2

【解析】设c（NaOH）＝1mol/L，则有

V[NaOH（aq）]为50mL～60mL时：

Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O

0．01mol　0.01mol

V[NaOH（aq）]为0～50mL时：

Mg2＋　＋　2OH－===Mg（OH）2↓，

0．01mol　0.02mol

Al3＋　＋　3OH－===Al（OH）3↓

0．01mol0.03mol　0.01mol

故

＝

＝1∶2，D正确。

【答案】D

11．（2010·厦门高三模拟）把铝粉和Fe3O4粉末配成铝热剂，分成两等份，前一份在高温下恰好完全反应，然后将生成物与足量的稀盐酸反应；后一份直接加入足量的NaOH溶液使之充分反应，前后两种情况下生成气体的物质的量之比为（　　）

A．1∶1B．9∶8C．3∶4D．4∶3

【解析】根据方程式：

8Al＋3Fe3O4

4Al2O3＋9Fe，可知前一份生成9molH2，后一

份生成12molH2，故产生H2的物质的量之比为3∶4。

【答案】C

12．若在加入铝粉能放出氢气的溶液中，分别加入下列各组离子，一定能共存的是（　　）

A．NH

　NO

　CO

　Na＋B．Na＋　Ba2＋　Mg2＋　HCO

C．NO

　Ba2＋　K＋　Cl－D．NO

　K＋　AlO

　SO

【解析】加入铝粉能放出氢气，溶液可能显碱性，也可能显酸性，A中CO

，B中HCO

，

D中AlO

不一定能大量共存。

【答案】C

二、非选择题（本题包括4小题，共52分）

13．（12分）A、B、C、D、E五种化合物均含有某种短周期常见元素，它们的转化关系如

图所示，其中A为澄清溶液，C为难溶的白色固体，E则易溶于水，若取A溶液灼烧，

焰色反应为浅紫色（透过蓝色钴玻璃）．

（1）写出化学式：

A__________，B________，C________，D________，E________。

（2）写出下列反应的离子方程式：

A―→B：

________________________________________________________________；

A―→D：

_____________________________________________________________。

【解析】B为两性物质，由A―→B知B为Al（OH）3，C为Al2O3，A溶液的焰色反应为浅紫色，则A为KAlO2。

【答案】

（1）KAlO2　Al（OH）3　Al2O3　AlCl3　NaAlO2

（2）AlO

＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

；AlO

＋4H＋===Al3＋＋2H2O

14．（14分）某课外小组对一些金属单质和化合物的性质进行研究．

（1）下表为“铝与氯化铜溶液反应”实验报告的一部分：

实验步骤

实验现象

将打磨过的铝片（过量）放入一定浓度的CuCl2溶液中

产生气泡，析出疏松的红色固体，溶液逐渐变为无色

反应结束后分离出溶液备用

红色固体用蒸馏水洗涤后，置于潮湿空气中

一段时间后固体由红色变为绿色[其主要成分为Cu2（OH）2CO3]

按反应类型写出实验中所发生反应的化学方程式各一个（是离子反应的只写离子方程式）。

置换反应：

_________________________________________________________；

化合反应：

___________________________________________________________。

（2）用石墨作电极，电解上述实验分离出的溶液，两极产生气泡．持续电解，在阴极附近的溶液中还可以观察到的现象是____________________________________。

解释此现象的离子方程式是：

____________________________________________.

（3）工业上可用铝与软锰矿（主要成分为MnO2）反应来冶炼金属锰。

①用铝与软锰矿冶炼锰的原理是（用化学方程式来表示）：

__________________________

___________________________________。

②MnO2在H2O2分解反应中作催化剂．若将适量MnO2加入酸化的H2O2溶液中，MnO2溶解产生Mn2＋，该反应的离子方程式是：

______________________________________________。

【解析】

（1）Al放入CuCl2溶液中，产生气泡，一定是H2，因为Cu2＋水解：

Cu2＋＋2H2O=Cu（OH）2＋2H＋，溶液的酸性较强，发生反应：

2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，红色固体为置换出的Cu：

2Al＋3Cu2＋===2Al3＋＋3Cu，以上两个反应都是置换反应，要写化合反应，显然是Cu、O2、CO2、H2O发生了复杂的反应生成Cu2（OH）2CO3，根据氧化还原反应原理，参加反应的Cu与O2物质的量之比为2∶1，再根据原子个数守恒可配平其他物质的化学计量数。

（2）电解AlCl3溶液，移向阳极的阴离子有OH－、Cl－，Cl－放电产生Cl2，移向阴极的阳离子有Al3＋、H＋，阴极附近H＋放电产生H2，Al3＋与OH－发生反应：

Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓，若OH－过量发生反应：

Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O。

（3）①为铝热反应，可根据氧化还原反应原理写出．②MnO2在酸化后的H2O2中溶解产生Mn2＋，MnO2中＋4价的锰被还原，则H2O2中－1价的氧被氧化，产生O2，酸化要注意很可能有H＋参与反应。

【答案】

（1）2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑或2Al＋3Cu2＋===2Al3＋＋3Cu　

2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2（OH）2CO3

（2）有白色沉淀生成，后来沉淀逐渐溶解至消失：

Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓，

Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O；

（3）①3MnO2＋4Al

3Mn＋2Al2O3；②MnO2＋H2O2＋2H＋===Mn2＋＋O2↑＋2H2O

15．（12分）某溶液中可能含有Fe2＋、Mg2＋、Cu2＋、NH

、Al3＋，当加入一种淡黄色固体并

加热溶液时，有刺激性气体放出并有白色沉淀生成，加入淡黄色固体的物质的量（横坐

标）与析出白色沉淀和产生气体的物质的量（纵坐标）的关系如图所示，可推知溶液中含

有的离子是____