镁铝方面试题的解题方法与技巧.docx
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镁铝方面试题的解题方法与技巧
镁铝方面试题的解题方法与技巧
金点子：
镁，铝是重要轻金属，具有较强还原性。
镁，铝及其化合物在工业及生活中有着重要而广泛的用途，特别是铝及其化合物的两性，在题目中的计算形式方法性和技巧性均较强，是金属及其化合物知识的重点与难点。
代表题型有；天平平衡判断题，镁的强还原性，铝盐与强碱反应产物的讨论，含铝化合物沉淀图像题等。
解题关键是：
（1）熟悉镁及其化合物的转化关系。
（2）将铝及其化合物的两性与过量计算相结合。
（3）结合图像综合分析。
（4）充分利用守恒关系。
经典题：
例题1：
（1996年上海高考）0.1mol镁粉分别在足量的O2、CO2、N2中燃烧,生成固体的质量依次为W1、W2、W3。
下列关系式正确的是（）
A．W2>W1>W3B．W1=W2>W3C．W1=W2=W3D．W3>W2>W1
方法：
将方程式比较后分析。
捷径：
反应式依次为2Mg+O22MgO，2Mg+2CO22MgO+C，3Mg+N2
Mg3N2，根据计算式可求出答案为A。
总结：
W2中还有碳生成，是固体。
如果疏忽这一点就误选B。
例题2：
（2000年全国高考）某些化学试剂可用于净水。
水处理中使用的一种无机高分子混凝剂的化学式可表示为[Al2（OH）nClm·yH2O]，式中m等于（）
A．3-n B．6-n C．6+n D．3+n
方法：
电荷守恒（化合价代数和为0）。
捷径：
根据化合价的代数等于0得，2×3=n+m，所以m＝６—ｎ。
答案为B。
总结：
此题为一易题，如不能运用电荷守恒，也很难获解。
例题3：
（1996年上海高考）将等物质的量的镁和铝相混合,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—1HClB．4mol·L—1HNO3
C．8mol·L—1NaOHD．18mol·L—1H2SO4
方法：
从反应判断。
捷径：
在镁、铝混合物中加入HNO3和浓H2SO4都不能产生H2，加入NaOH溶液只有Al与NaOH溶液反应生成H2，而镁不反应。
而加入HCl，镁与铝都与盐酸反应生成H2，所以H2量最多。
选A。
总结：
该题中溶液的浓度不是计算的数据，而是判断溶液属于：
“浓”或是“稀”。
8mol·L—1以上的HCl、H2SO4、HNO3通常认为是浓酸。
例题4：
（1998年全国高考）由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混和物10g，与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2L，则混和物中一定含有的金属是（）
A．锌B．铁C．铝D．镁
方法：
等量转换法（将Al的价态转换成+2价分析）。
捷径：
设四种金属的化合价均为+2价，则它们的平均原子量为10÷m=11.2÷22.4，所以m=20，其中至少有一种金属的原子量小于20，因为锌、铁、镁原子量均大于20，当铝作为+2价时，原子量可算作27×2/3=18。
所以选C。
总结：
类似的问题都作这样转换，即先认为化合价为+2价，这样可计算出平均原子量，然后调整不是+2价原子的原子量，如铝为18，钠为46等，这样转换后题目就变得很简单了。
例题5：
（1995年全国高考）在一定条件下可实现下图所示物质之间的变化：
请填写以下空白：
（1）孔雀石的主要成分是CuCO3·Cu（OH）2（碱式碳酸铜）,受热易分解。
上图中的F是。
（2）写出明矾溶液与过量NaOH溶液反应的离子方程式:
.
（3）图中所得G和D都为固体,混和后在高温下可发生反应,写出该反应的化学方程式:
.
（4）每生成1molD,同时生成molE。
方法：
试探法（从已知的物质着手，试探其它物质）。
捷径：
试探分析，A是NaAlO2，反应式Al3++4OH—=AlO2—+2H2O。
孔雀石受热分解的反应式CuCO3·Cu（OH）2
2CuO+CO2+H2O，因能与NaAlO2反应，得F是CO2，G是CuO。
A、F发生的反应式是：
CO2+AlO2—+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3—，沉淀是Al（OH）3，受热分解后生成Al2O3（B）和水。
Al和CuO的反应，类似于铝热反应。
第四问可根据2Al2O3
4Al+3O2↑计算得0.75mol。
总结：
如果框图中的物质均没有给出，这时便要通过关系或一些现象先寻找突破口，再推断出其它物质。
例题6：
（1999年全国高考）取一根镁条置于坩埚内点燃，得到氧化镁和氮化镁混合物的总质量为0.470g冷却后加入足量水，将反应产物加热蒸于并灼烧，得到的氧化镁质量为0．486g。
（1）写出氮化镁与水反应生成氢氧化镁和氨的化学方程式。
（2）计算燃烧所得混合物中氮化镁的质量分数。
方法：
通过守恒法或差量法求解。
捷径：
（1）化学方程式为：
Mg3N2+6H2O=2NH3↑+3Mg（OH）2。
（2）解法一：
设原混合物中Mg3N2的质量为x，由Mg3N2和水反应生成的MgO的质量为y。
根据Mg原子个数守恒得：
Mg3N2→3MgO，y=x。
以此，（0.470g-x）+x=0.486g，x=0.080g，=17%
解法二：
根据差量关系可得：
m（Mg3N2）=0.080g， =17%。
总结：
解法一思路清晰，不必再述。
解法二是利用Mg3N2→3MgO质量差的方法解出。
当一题有多种解法时，则尽可能用守恒法求解。
金钥匙：
例题1：
已知MgCl2的熔点较MgO低，则从海水中提取镁的主要流程应为（）
电解
HCl
石灰乳
A．海水→Mg（OH）2→MgCl2→Mg
电解
HCl
B．海水→MgCl2→Mg
电解
NaOH
C．海水→Mg（OH）2→Mg
电解
Cl2
D．海水→MgCl2→Mg
方法：
流程分析法。
捷径：
选项A中的石灰乳原料来自CaCO3分解产物CaO加水反应的产物，此原料易得且成本低，Mg（OH）2易从混合体系中分离，MgCl2的熔点较MgO低，所以选项A最合理。
答案为A。
总结：
该题易误选C。
因NaOH成本高，Mg（OH）2高温分解成MgO，且MgO熔点高，不能选C。
B、D不能将MgCl2从海水中分离出来。
例题2：
铝粉投入某无色澄清溶液中产生H2，则下列离子组合中，正确的是（）
A．H+、Mg2+、Al3+、NO3—B．Na+、Al3+、Cl—、Ba2+
C．OH—、Al3+、Cl—、NO3—D．OH—、Ba2+、Cl—、NO3—
方法：
依据题设条件，逐项分析。
捷径：
该溶液中加入铝粉产生H2，说明该溶液可能含有大量的H+或OH—。
选项A中由于NO3—的存在，可能放出的气体主要为氮的化合物；选项B中既无H+又无OH—；选项C中OH—和Al3+不可能大量共存。
只有选项D符合。
总结：
本题解答错误主要有以下两点：
一是忽略碱性环境中Al也能放出H2，二是题意把握不准，本题意指可能共存，也就是酸性、碱性环境任一情况均可以。
其解答的关键在于明确与Al反应放出H2的溶液有可能是强酸性环境，也有可能是强碱环境。
例题3：
由Na，Mg，Al，Fe中两种元素组成的合金13g，与足量稀H2SO4反应，收集到H20.5g，则该合金中一定含有的金属是（）
A．NaB．MgC．AlD．Fe
方法：
此类习题若均为二价金属，如Mg，Fe，Zn或Cu，可考虑用平均组成法解题为佳。
但此处Na为一价金属，Al为三价金属，直接用平均值法则不很恰当。
解答该题也可通过设一法，即将四种金属转换成一价量，与稀硫酸反应，各金属的一价量分别为：
Na——23、Mg——12、Al——9、Fe——28。
捷径：
合金与足量稀H2SO4反应生成H20.5g（即0.25mol），而1mol一价金属与盐酸反应生成的H20.5mol，故此合金相当于一价金属0.5mol。
现金属质量为13g，得一价量为26，以此要求合金中两种金属的一价量，一种大于26，一种小于26。
而Na、Mg、Al三种金属的一价量均小于26，一价量大于26的只有Fe，故该合金中一定含有的金属是Fe。
答案为D。
总结：
判断合金中含有某种金属的方法较多，但以一价量法方便快速。
例题4：
称取由Al（OH）3、NaHCO3、CaCO3三者混合而成的固体混合物5g，溶于0.2L1mol/L的盐酸中，完全溶解后，放出CO20.784L（标准状况），把CO2完全驱出溶液后，再加入1.2mol/L氨水0.15L，待完全沉淀后，过滤并洗涤沉淀，洗液和滤液混合，用0.75mol/L盐酸滴定，消耗了40ml才将剩余碱中和，求原固体混合物各物质的质量百分含量。
方法：
整个过程有下列反应：
Al（OH）3+3HCl=AlCl3+3H2O，NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑，3NH3•H2O+AlCl3=Al（OH）3↓+3NH4Cl
NH3•H2O+HCl=NH4Cl+H2O
此题既可根据整体关系，又可利用原子守恒求解。
捷径：
思路一：
分析上述反应，确定整体关系如下：
总耗HCl物质的量=Al（OH）3消耗HCl量+NaHCO3消耗HCl量+CaCO3消耗HCl量+剩余NH3•H2O消耗HCl量。
设Al（OH）3为xmol，NaHCO3为ymol，CaCO3为zmol具体找出：
1Al（OH）3∽3HCl∽AlCl3∽3NH3•H2O
Xmol3x3xmol
CaCO3∽2HCl∽CO2，NaHCO3∽HCl∽CO2
Zmol2zmolzmolymolymolymol
列方程
78x+84y+100z=5┉┉┉①
z+y=0.784/22.4┉┉┉②
0.2×1+0.75×40×10—3=3x+2z+y+（0.15×1.2—3x）┉┉┉③
解之得x=0.023，y=0.02，z=0.015。
再根据摩尔质量求得各物质的质量分数为Al（OH）336.4%，NaHCO333.6%，CaCO330%。
思路二：
分析上述反应可知最后溶液中为NH4Cl和CaCl2及NaCl。
其中NH4+共1.2×0.15mol，Cl—共（0.2+0.75×0.04）mol
若所设x、y、z同思路一中，根据溶液电中性原则，结合原子守恒可列出如下关系：
1.2×0.15+y+2z=0.2+0.75×0.04
↑↑↑
（NH4+结合Cl—量）（Na+结合Cl—量）（Ca2+结合Cl—量）
y+z=0.784/22.4
↑↑↑
（NaHCO3中C的量）（CaCO3中C的量）（CO2中C的量）
再与思路一中方程①联立求解即可。
总结：
思路有简有繁，解题时若能抓住物质的来龙去脉，全面分析各个数据和物质，充分利用整体思维和守恒，便可准确获得答案。
例题5：
工业上制取铝的流程如下：
消石灰
A循环使用
C
滤液通入
B
A
铝
土
矿
CO2
过滤
高压，水蒸气
铝
电解
干燥
E
D
冰晶石
煅烧
在用此法制取氧化铝时，分析铝土矿和赤泥（提取Al2O3之后的残渣）所得数据如下：
Al2O3
Fe2O3
Na2O
铝土矿
55%
16%
0%
赤泥
15%
48%
8%
试求制取1tAl2O3所需铝土矿和苛性钠的量。
方法：
从流程图分析可知A为NaOH，它使Al2O3变为NaAlO2，然后通入CO2又转变为Al（OH）3。
Fe2O3不与NaOH反应，NaOH将Fe2O3从铝土矿中全部转移到赤泥中去。
从Fe2O3在铝土矿中的含量及在赤泥中的含量可知赤泥的质量为铝土矿的1/3。
捷径：
设需铝土矿xt，则：
x·55%—1/3x·15%=1
解得x=2，即需铝土矿2t。
需要NaOH的量：
因NaOH循环使用，因此需要补充NaOH的量即为留在赤泥中的NaOH的量。
1/3×2t×8%×80/62=0.069t
总结：
（1）考生往往没有认识到Fe2O3在铝土矿中的质量与在赤泥中的质量是不变的。
Fe2O3的含量有铝土矿中的16%变成赤泥中的48%，增加了三倍，则赤泥的质量就为铝土矿质量的1/3。
（2）因NaOH循环使用，故实际耗NaOH应为留在赤泥中的NaOH的量。
不能把与Al2O3反应消耗的NaOH算入，因为该部分NaOH可以再生。
这是一道解决实际问题的题目，其难点在于识图、对表中数据的理性分析。
Fe2O3由于没反应，从铝土矿中转移到赤泥中，应该守恒，因而从Fe2O3在铝土矿中含量及在赤泥中含量，得到赤泥质量为铝土矿质量的1/3。
例题6：
在100mL0.6mol/L的HCl中，加入1.08g铝粉，在反应后再加入0.5mol/L的NaOH溶液多少毫升才能使铝粉刚好完全溶解，且得澄清溶液。
方法：
从反应前后的元素分析，可知其中所含Na元素全部来源于NaOH，Cl元素全部来源于HCl，而铝元素全部来源于金属铝，以此由NaOH、NaAlO2的化学组成中的关系即可分析得到量量关系。
捷径：
铝粉刚好完全溶解，说明此时溶液中存在NaCl和NaAlO2。
设需NaOH溶液xmL，根据：
NaOH的物质的量=HCl的物质的量+Al的物质的量得：
0.5mol/L×L=0.6mol/L×0.1L+
解得：
x=200mL，故需NaOH溶液200mL。
总结：
此题如果根据反应方程式进行计算，则运算比较复杂，但如果从NaOH与HCl、Al反应后的生成物NaNO2和NaCl进行分析，则变得简单明了。
例题7：
托盘天平两托盘分别放有等质量的烧杯和等质量的nmol盐酸，天平平衡。
向两托盘分别放入ag金属钠、bg金属镁，反应后（设无液体溅出）天平仍平衡。
（1）若盐酸均过量时，a与b的关系是
（2）若盐酸均不足量，a,b与n的关系是。
方法：
根据题意反应后天平仍平衡，应符合，投入质量一逸出质量=投入质量一逸出质量，以此为思路，讨论计算a,b,n的关系。
捷径：
（1）酸均过量，逸出的氢气均应由酸提供。
不必再考虑钠与水的反应，agNa应逸出gH2，bgMg应逸出gH2。
巧解时可由同物质的量的Na或Mg与过量酸反应时，剩余的溶液质量相等考虑。
（即23g钠逸1g，24gMg逸2g，余溶液等重）。
即得Na与Mg的物质的量相等。
a：
b=23：
24。
（2）酸不足时，还要考虑过量的Na与水的反应。
由Mg提供的氢气只能由不足量盐酸提供，以此可得恒等式为：
ag－ｇ=bg－0.5ｎ。
总结：
此类试题若不涉及与水反应的Na、K等，则酸不足量时，投入的金属均为质量相同。
（活泼性比氢强的金属）因为放出的H2均由等量的酸提供。
聚宝盆：
1．理解Al、Al2O3、Al（OH）3与酸或碱反应的关系，是解答此类试题的关键。
2．在解综合性试题时，要尽可能采用守恒法求解。
2．生产工艺流程要考虑：
（1）原料易得且成本低；
（2）中间产物易分离；（3）电解质熔点较低。
热身赛：
1．将1.2g金属镁中空气中点燃后生成物为氧化镁和氮化镁，将它们溶于3mol/L50mL的盐酸中，再用2mol/LNaOH溶液20mL恰好将多余盐酸中和，且无气体放出。
则生成氮化镁的质量是（）
A．1.0g B．0.5g C．0.1g D．0.05g
2．我国最新报道的高温超导体中，铊（T）是组成的成分之一。
已知铊与铝是同族元素，关于铊的性质的判断可能错误的是（）
A．是银白色、质软的金属B．阳离子氧化性比铝离子强
C．加热蒸干T1Cl3溶液可得到无水T1Cl3D．与稀硝酸作用生成硝酸盐
3．将各盛有100mL1mol/LH2SO4的两个烧杯放在天平的两个托盘上,天平平衡。
向烧杯中加入下列物质,天平仍平衡的是（）
A．左端加0.1molMg,右端加0.1molZnB．左端加0.1molMg,右端加0.1molZn
C左端加5gMg,右端加5gZnD．左端加10gMg,右端加10gZn
4．用稀H2SO4、NaOH溶液、Al为原料制取Al（OH）3，甲、乙、丙3个学生分别用3种不同途径：
制得等量Al（OH）3，下列结论正确的是（）
A．甲用原料最少B．乙用原料最少
C．丙用原料最少D．三人用原料的量相同
5．将镁、铝、硅的混合物分为等质量的两份，一份跟足量的NaOH溶液反应，另一份跟足量的盐酸反应，最终产生的H2一样多，则镁与硅物质的量之比为（）
A．2∶1B．4∶1C．1∶1D．3∶1
6．在含有1molFe3+和1molAl3+的混合溶液中，现按横坐标依次加入NaOH溶液、盐酸，再通CO2气体。
纵坐标为混合沉淀物的物质的量，请在下图中画出沉淀量随反应变化的曲线。
写出通入CO2后的有关的离子方程式：
____。
7．往一金属易拉罐内（内空）放入一满角匙的某白色晶体，摇动几下后，立即向罐内注入6mol/LNaOH50mL，用胶布严封罐口，过一段时间后，罐壁内凹而瘪，再过一段时间后，瘪了的罐壁重新鼓起。
要实现上述现象，则做易拉罐的金属是__________往罐内加入的白色晶体是_________，罐壁凹而瘪的原因____________________________________反应式是________________________再鼓起原因_______________________________反应方程式是____________________________。
8．拉曼光谱证明，溶液中不存在AlO2–却存在[Al（OH）4]–，请写出AlCl3与过量氢氧化钠反应的化学方程式（不允许用偏铝酸盐表示）________________________________
9．某溶液中可能含有Fe2+、Mg2+、Cu2+、NH4+、Al3+。
当加入1种淡黄色固体并加热时，有刺激性气体放出和白色沉淀生成，加入淡黄色固体的物质的量（横坐标）与析出的沉淀和产生气体的物质的量（纵坐标）的关系如图所示。
可知溶液中含有的离子是，所含离子的物质的量浓度之比为，所加的淡黄色固体是。
10．有A，B，C，D，E5种化合物，其中A，B，C，D是铝元素的化合物。
F是一种气体，标准状况下对空气的相对密度为1.103。
有下列反应：
①A+NaOH→D+H2O；②BA+H2O；③C+NaOH（适量）→B+NaCl；④E+H2O→NaOH+F；⑤C+D+H2O→B。
则
①A，B，C，D的分子式分别为A______，B______，C______，D______。
②4molC和6molE在水溶液中发生反应的化学方程式为__________________。
11．将一铁粉和铝粉混合物分成等质量的两份，再分别和过量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，所生成的气体在同温同压下的体积比为2∶1。
向混合物与盐酸反应所得溶液中通入标准状况下1.344L氯气。
可使溶液中的40%Fe2离子氧化。
试求原混合物中两金属各是多少克？
12．将一定量的Al和Na2O2的混合物，投入盛有20mL蒸馏水的烧杯中，反应停止时得一澄清溶液，经称量之所得溶液的质量比反应前轻3.5g，向所得溶液中滴加3.5mol/L盐酸至滴定过程中所产生的沉淀刚好完全溶解时，耗用盐酸200mL，问原混合物中Al和Na2O2各多少克？
大检阅：
1．B2．B3．BD4．C5．A
6．
CO2+2AlO2-+3H2O=2Al（OH）3↓+CO32-
CO2+CO32-+H2O=2HCO3-
7．Al干冰
干冰气化时排出了空气，加入NaOH溶液后吸收了CO2压强减小
CO2＋2NaOH==Na2CO3＋H2O过量NaOH溶液与Al反应放出H2
2Al＋2NaOH＋2H2O==2NaAlO2＋3H2
8．AlCl3＋4NaOH==NaAl（OH）4＋3NaCl
9．Mg2+、Al3+、NH4+；1∶1∶3；Na2O2
10．①Al2O3，Al（OH）3，AlCl3，NaAlO2；
②4AlCl3+6Na2O2+6H2O=4Al（OH）3↓+3O2↑+12NaCl。
11．Fe：
33.6g，Al：
10.8g
12．Al：
2.7g，Na2O2：
15.6g
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