2022年高考化学 考点一遍过 专题15 镁、铝及其重要化合物

2022年高考化学 考点一遍过 专题15 镁、铝及其重要化合物一、镁和铝的性质金属项目镁(Mg)铝(Al)原子结构原子最外层2个电子原子最外层3个电子原子半径1.601010 m1.431010 m化合价+2+3单质性质物 理性 质镁和铝都是密度较小、熔点较低、硬度较小的银白色金属，但镁和铝相比较，铝的硬度比镁的稍大，熔点和沸点都是铝比镁的高活泼性较活泼较活泼抗 腐蚀 性在空气中都能跟氧气反应，表面覆盖一层致密而坚硬的氧化物薄膜，都具有高腐蚀性能与O2反应2Mg+O22MgO4Al+3O22Al2O3与卤素单质、硫等反应Mg+ Cl2MgCl2Mg+SMgS2Al+3Cl22AlCl32Al+3SAl2S3与 酸反 应Mg+2H+Mg2+H22Al + 6H+2Al3+3H2 与水反应Mg+2H2OMg(OH)2+H2不反应与碱反应不反应2Al+2NaOH +2H2O2NaAlO2 +3H2 与氧化物反应2Mg+CO22MgO+C2Al+Fe2O32Fe+Al2O3结 论镁、铝均为较活泼的金属，但镁的金属性强于铝解 释核电荷数镁小于铝，而原子半径镁大于铝，故核对最外层的电子引力镁小于铝，即Al比Mg难失电子，金属性弱于Mg 主要用途镁合金汽车、飞机制造、照明弹等铝合金汽车、船舶、飞机制造、防锈油漆、导线、电缆等铝热反应2Al+Fe2O32Fe+Al2O34Al+3MnO23Mn+2Al2O3在实验室按如图所示装置进行铝热反应，实验现象是当外露部分镁条刚刚燃烧完毕时，纸漏斗内混合物立即剧烈反应，发出耀眼的光芒，产生大量的烟。纸漏斗被烧破，有红热状的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体(落下的是铁珠)。铝热反应是指工业上用铝粉来还原一些金属氧化物，得到Fe、V、Cr、Mn等难溶金属的一类反应。铝热反应的实质是铝在高温条件下将活动性比铝弱的金属从其氧化物中置换出来。二、氧化铝和氢氧化铝两性氧化物：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物。两性氢氧化物：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物。名称氧化铝氢氧化铝化学式Al2O3Al(OH)3类别两性氧化物两性氢氧化物物理性质高熔点，高沸点，高硬度，不溶于水的白色固体不溶于水的白色胶状固体，具有吸附性化学性质与强酸反应：Al2O3+6H+2Al3+3H2O与强碱反应：Al2O3+2OH-2+H2O两性：Al(OH)3+3H+Al3+3H2OAl(OH)3+OH-+2H2O热稳定性：2Al(OH)3Al2O3+3H2O用途炼铝原料、制作耐火材料可用作吸附剂、媒染剂和净水剂；治疗胃酸；可作为制造瓷釉、耐火材料、防水织物的原料三、“铝三角”及其应用1具体反应Al(OH)3+OH+2H2OAl(OH)3+3H+Al3+3H2OAl3+3OHAl(OH)3+H+H2OAl(OH)3+4H+Al3+2H2OAl3+4OH+2H2OAl3+3+6H2O4Al(OH)32应用（1）判断离子共存问题Al3+与OH及、S2等弱酸根阴离子或与H+、以及弱碱阳离子Al3+、Fe3+等因生成沉淀或发生水解相互促进反应而不能大量共存。（2）鉴别(利用滴加顺序不同，现象不同)向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后沉淀溶解。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）分离提纯利用Al能溶于强碱溶液，分离Al与其他金属的混合物。利用Al2O3，能与强碱溶液反应，分离Al2O3与其他金属氧化物。利用Al(OH)3能与强碱溶液反应，分离Al3+与其他金属阳离子。四、硫酸铝钾KAl(SO4)2（1）硫酸铝钾在水溶液中的电离方程式为KAl(SO4)2=K+Al3+2。（2）带有十二个结晶水的硫酸铝钾称为十二水合硫酸铝钾，俗称明矾，化形式为KAl(SO4)212H2O，它是无色晶体，可溶于水。由于Al3+能水解生成具有强吸附性的胶体：Al3+3H2O=3H+Al(OH)3，故明矾是一种常用的净水剂。明矾中含有Al3+和，向明矾溶液中滴入Ba(OH)2溶液，当Al3+ 恰好完全沉淀时，离子方程式为2Al3+ +3+3Ba2+ +6OH=2Al(OH)3+3BaSO4，此时只沉淀了总量的四分之三，总的沉淀的物质的量达到最大；当完全沉淀时，离子方程式为Al3+2+2Ba2+4OH=2BaSO4+2H2O，此时Al3+ 恰好完全转化为，总的沉淀的质量达到最大。考向一 铝及其化合物的转化典例1 下列各组物质，不能按(“”表示反应一步完成)关系转化的是选项abcAAl2O3NaAlO2Al(OH)3BAlCl3Al(OH)3NaAlO2CAlAl(OH)3Al2O3DMgCl2Mg(OH)2MgO 【答案】C1铝及其化合物在生产、生活等方面有广泛的应用。（1）铝元素位于周期表中第_周期_族。硼、镓与铝位于同一主族，现有下列三种物质：NaAl(OH)4、NaB(OH)4、NaGa(OH)4，浓度相同的这三种物质的溶液pH由大到小的顺序为_(用序号表示)。NaAl(OH)4也可表示偏铝酸钠，硼、镓类似（2）将20.0 mL 0.1 mol/L Ba(OH)2溶液和20.0 mL 0.1 mol/L NH4Al(SO4)2溶液混合，所得溶液中Al3+、OH、H+的浓度由大到小的顺序为 _。（3）氮化铝(AlN)是一种新型的无机非金属材料，可用作热交换器材料。某AlN样品中仅含有Al2O3杂质，为测定AlN的含量，甲组同学设计了如下流程：已知：AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3。过滤时用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和_。实验过程中，称得样品的质量为4.2 g，最后得到的固体为5.1 g，则样品中AlN的质量分数为_。(不考虑整个过程中的损耗)考向二 铝与酸、碱反应的有关计算（1）铝能与酸溶液反应生成H2和铝盐(Al3+)，但与稀HNO3反应不生成H2，且在浓HNO3、浓H2SO4中钝化。（2）铝与强碱溶液反应生成H2和偏铝酸盐()。（3）铝与酸或碱溶液反应生成H2的量的关系：有关离子方程式为：2Al+6H+2Al3+3H22Al+2OH+2H2O2+3H2Al与酸、碱反应的实质都是：AlAl3+，2H+H2，故与酸或碱反应时，铝与氢气的关系均为2Al3H2，利用此性质可以方便地进行有关计算。等量Al分别与足量酸(H+)和碱(OH)溶液反应，生成H2之比为11，消耗H+和OH之比为31。足量Al分别与所含H+和OH物质的量相等的溶液反应，生成H2之比为13。若产生H2之比为（2）c()c()c(Al3+)c(H+)c(OH)（3）玻璃棒 87.86%（3） 过滤时用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒；设AlN的质量为a g，根据关系式2AlNAl2O3 m82 102 20a 0.9a=0.369 g，AlN的质量分数为87.86%。2【答案】A3【答案】D【解析】向含Al2(SO4)3和AlCl3的混合溶液与Ba(OH)2溶液反应的实质是Al3+与OH、Ba2+与之间的离子反应，如下：Ba2+=BaSO4，Al3+3OH=Al(OH)3，Al(OH)3+OH=+2H2O，假设1 mol Al2(SO4)3中完全被沉淀所需Ba(OH)2量为3 mol，提供6 mol OH，1 mol Al2(SO4)3中含有2 mol Al3+，由反应Al3+3OH=Al(OH)3可知，2 mol Al3+完全沉淀，需要6 mol OH，故：从起点到A点，可以认为是硫酸铝与氢氧化钡恰好发生反应生成硫酸钡、氢氧化铝沉淀，A点时完全沉淀，AB为氯化铝与氢氧化钡的反应，B点时溶液中Al3+完全沉淀，产生沉淀达最大值，溶液中溶质为BaCl2，BC为氢氧化铝与氢氧化钡反应，C点时氢氧化铝完全溶解。A、C点时氢氧化铝完全溶解，转化为偏铝酸盐，故C点铝元素存在形式是，A正确；B、D点的溶液中含有Ba2+、，通入二氧化碳立即产生碳酸钡、氢氧化铝沉淀，B正确；C、前3 L Ba(OH)2溶液与溶液中Al2(SO4)3反应，从3 L6 L为Ba(OH)2溶液与溶液中AlCl3反应，二者消耗的氢氧化钡的物质的量相等为3 L1 mol/L=3 mol，由生成硫酸钡可知3nAl2(SO4)3= n Ba(OH)2，故nAl2(SO4)3=1 mol，由氯化铝与氢氧化钡生成氢氧化铝可知3n(AlCl3)=2n Ba(OH)2=6 mol，故n(AlCl3)=2 mol，故原溶液中原混合液中cAl2(SO4)3c(AlCl3)=12，C正确；D、OA段实质为硫酸铝与氢氧化钡恰好发生反应生成硫酸钡、氢氧化铝沉淀，反应离子方程式为：3Ba2+2Al3+6OH+3=3BaSO4+2Al(OH)3，D错误；答案选D。4【答案】（1）0.06440（2）400 mL（3）a1考点冲关1【答案】B【解析】A浓硫酸的密度大于水，因此稀释浓硫酸，应把浓硫酸加入到水中，边加边搅拌，故错误；BMg22OH=Mg(OH)2，故正确；C过滤时，沿着玻璃棒倒入漏斗中，故错误；D需要先在烧杯中加稀盐酸溶解沉淀；加热促进Mg2的水解，加热蒸干不能得到MgCl2固体，故错误。2【答案】C【解析】由图像可以看出，生成气体的体积相等，则盐酸完全反应，x2.24，A正确。根据生成的H2为2.24 L，可知Na失去0.2 mol电子，则钠的物质的量为0.2 mol，B正确。反应时如果钠过量，则钠会与水反应，生成的气体必多于2.24 L，C错误。根据反应速率可知曲线a、b、c依次是Na、Mg、Al与盐酸反应的图像，D正确。3【答案】A【解析】本题考查了镁铝的性质及计算。反应的先后顺序：Mg+2H+Mg2+H2，2Al+6H+2Al3+3H2，H+OHH2O，Mg2+2OHMg(OH)2，Al3+3OHAl(OH)3，Al(OH)3+OHAlO2+H2O，镁铝的质量比89，即物质的量之比为11，假设镁和铝物质的量都为1 mol，沉淀达到最大，其质量为1 mol58 g/mol+78 g/mol1 mol=136 g，继续加入NaOH，氢氧化铝溶解，当全部溶解后，沉淀是氢氧化镁，此时沉淀的质量为58 g，比总质量的一半还要小，符合题意的图像是A，故该题选A。4【答案】C【解析】A铁铝矾溶于水电离出铝离子和亚铁离子，Al3、Fe2水解显酸性，A项错误；BS2和Al3水解相互促进，生成氢氧化铝和H2S，B项错误；C阴极氢离子放电，所以会生成氢氧化铝和氢氧化亚铁沉淀，C项正确；DFe2易被空气中的氧气氧化成Fe3，Al3、Fe3水解生成硫酸，硫酸难挥发，所以最终得到的是硫酸铝和硫酸铁，D项错误。5【答案】C 6【答案】D【解析】Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中加入HCl溶液，先发生反应：HH2O=Al(OH)3，A正确；第二阶段，反应完毕，发生反应：H=，b线表示减少，c线表示的增加，所以b和c曲线表示的离子反应是相同的，B正确；加盐酸50 mL时NaAlO2中铝元素全部转化为氢氧化铝沉淀，加50100 mL盐酸时转化为，加100150 mL时盐酸与反应，氢氧化铝沉淀不溶解，则M点沉淀的质量和盐酸50 mL时沉淀的质量相同，由NaAlO2HClH2O=NaClAl(OH)3知，nAl(OH)3n(NaAlO2)n(HCl)0.05 mol，mAl(OH)30.05 mol78 gmol13.9 g，C正确；第一、第二两段消耗的盐酸的体积都是50 mL，所以消耗的氯化氢的物质的量相等，依据第一阶段、第二阶段发生反应HH2O=Al(OH)3，H=，可知与的物质的量之比为11，D错误。7【答案】C 8【答案】（1）Mg22OH=Mg(OH)2，Al34OH=2H2O（2）H2OH=Al(OH)3Mg(OH)2、Al(OH)3（3）AlCl3的物质的量为0.02 mol，NaOH的质量为5.20 g（4）130 mL 【解析】（1）向所得浊液中加入盐酸时，开始没有沉淀生成，说明浊液中NaOH过量，则Al3完全转化为，浊液中存在的沉淀为Mg(OH)2，反应的离子方程式为Mg22OH=Mg(OH)2，Al34OH=2H2O。（2）AB段，盐酸和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀，离子方程式为H2OH=Al(OH)3，B点溶液中存在的溶质是氯化钠，沉淀为Mg(OH)2、Al(OH)3。（3）A点的沉淀是氢氧化镁，则nMg(OH)2 0.02 mol，根据Mg原子守恒得n(MgCl2)nMg(OH)20.02 mol；AB段，盐酸和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀，离子方程式为H2OH=Al(OH)3，根据HCl的体积知，n()n(HCl)1 molL1(0.030.01) L0.02 mol，根据铝原子守恒得n(AlCl3)n()0.02 mol，由Na和Cl守恒得，原混合物中n(NaOH)n(NaCl)n(Cl)2n(MgCl2)3n(AlCl3)n(HCl)0.02 mol20.02 mol30.03 L1 molL10.13 mol，m(NaOH)0.13 mol40 gmol15.20 g。（4）BQ段中，氢氧化镁和氢氧化铝都与盐酸反应生成氯化铝和氯化镁，所以Q点溶液中的溶质是氯化铝、氯化镁和氯化钠，实际上相当于氢氧化钠和盐酸的反应，所以二者恰好反应时：n(NaOH)n(HCl)，则V(HCl)0.13 L130 mL。9【答案】（1）Fe(OH)2、Fe(OH)3、Mg(OH)2（2）CO2OH=、CO22H2O=Al(OH)3 （3）电解冶炼铝的阳极产物为氧气，在高温条件下，氧气与阳极碳发生反应消耗阳极碳块（4）Al33e=Al2Al(OH)33Na2CO312HF=2Na3AlF63CO29H2O（5）不可行；AlCl3是共价化合物，熔融状态的AlCl3不导电（6）25.5%(或0.255) 【解析】（1）钒土的主要成分是Al2O3，还有SiO2、Fe2O3、FeCO3、MgCO3等杂质，除SiO2不反应外，与盐酸反应生成的金属阳离子有Al3、Fe3、Fe2、Mg2等，这些金属阳离子再与氢氧化钠反应后生成的可溶物为NaAlO2，不溶物为Fe(OH)2、Fe(OH)3、Mg(OH)2；（2）由（1）知溶液A主要成分为NaAlO2和剩余的氢氧化钠，通入足量二氧化碳气体发生反应：CO2OH=和CO22H2O=Al(OH)3；（3）电解冶炼铝的阳极产物为O2，在高温条件下，O2与阳极碳发生反应消耗阳极碳块，所以需要定期补充阳极碳块；（4）电解熔融的氧化铝，阴极发生还原反应，即铝离子得电子生成单质铝，阴极的电极反应为Al33e=Al；工业上通常将Al(OH)3和Na2CO3一同溶于氢氟酸来制取冰晶石，反应时放出CO2气体，根据原子守恒配平，则该反应的化学方程式为2Al(OH)33Na2CO312HF=2Na3AlF63CO29H2O。（5）AlCl3是共价化合物，在熔融状态下不导电，不能用来电解，而氧化铝为离子化合物，在熔融状态下可导电，可以用来电解；（6）根据元素守恒，钒土中每1 mol Al2O3会生成2 mol Al，则钒土中Al2O3的质量分数(1.35 t102 gmol1)(27 gmol1210 t)100%25.5%。直通高考1【答案】A与过量HCl反应生成NaCl、AlCl3和H2O。2【答案】D 3【答案】AC【解析】氢氧化铝是两性氢氧化物，能溶于强碱氢氧化钠溶液中，因此向混合液中慢慢通入CO2时反应的先后顺序为Ba2+2OH+CO2BaCO3+H2O 1mol 1mol 1mol2OH+CO2+H2O 2mol 1mol 1mol2Al(OH)4+CO22Al(OH)3+H2O2mol 1mol 2mol 1mol+CO2+H2O2 2mol 2molBaCO3+CO2+H2OBa2+21mol 1mol则A、当通入2 mol CO2时，生成1 mol碳酸钡，A正确；B、当通入3 mol CO2时，生成1 mol碳酸钡和2 mol氢氧化铝沉淀，共计是3 mol，B不正确；C、当通入4 mol CO2时，生成1 mol碳酸钡和2 mol氢氧化铝沉淀，共计是3 mol，C正确；D、当通入6 mol CO2时，只有2mol氢氧化铝沉淀，D不正确，答案选AC。4【答案】D【解析】解答本题应明确常见金属的性质，K、Na性质非常活泼，在空气中极易被氧化，表面不能形成保护内部金属不被氧化的氧化锰，Fe在空气中被氧化后形成的氧化铁膜比较疏松，起不到保护内层金属的作用；金属铝的表面易形成致密的氧化物薄膜保护内层金属不被腐蚀，选D。5【答案】（1）反应吸热降低温度，固体氧化物隔绝空气，水蒸气稀释空气（2）Al2O3+2OH2+H2O（3）MgO+2NH4Cl+H2OMgCl2+2NH3H2O(或NH4Cl+H2ONH3H2O+HClMgO+2HClMgCl2+H2O)