高考化学大一轮复习 第三章 金属及其化合物 基础课2 镁、铝及其重要化合物课件

金属及其化合物金属及其化合物第三章第三章基础课基础课2镁、铝及其重要化合物镁、铝及其重要化合物明确考纲明确考纲理清主干理清主干1.了解镁、铝及其重要了解镁、铝及其重要化合物的制备方法。化合物的制备方法。2掌握镁、铝及其重掌握镁、铝及其重要化合物的主要性质要化合物的主要性质及其应用。及其应用。1.2. 0202真题演练明确考向0303课后巩固稳基提能栏目导航0101基础落实技能提升0101基础落实技能提升 1镁的性质 (1)物理性质：具有银白色金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电、传热和延展性。 (2)化学性质：考点一镁及其化合物的性质及应用考点一镁及其化合物的性质及应用 提醒：Mg3N2能与水剧烈反应生成Mg(OH)2沉淀，放出氨气，所以只能在干态下制取。 2海水提镁 1为什么电解熔融的MgCl2制取单质镁，而不电解熔融的MgO？ 提示：因为MgO的熔点比MgCl2高，加热熔化MgO会比MgCl2消耗更多的能量。 2工业电解熔融MgCl2得到的镁如何冷却？并说明原因。 提示：因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应，故工业电解MgCl2得到的镁，应在H2氛围中冷却。 3镁的用途 生产合金，冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。 4镁的重要化合物 题组一镁及其化合物的性质和用途 1(2018百色检测)镁粉是焰火、闪光粉、鞭炮中不可缺少的原料。工业上制造镁粉是将镁蒸气在某种气体中冷却，有下列气体：空气、CO2、Ar、H2、N2，其中可作为冷却气体的是() A和B和 C和 D和 答案：C 2(2018杭州模拟)下列有关金属镁的说法不正确的是() AMg在CO2中燃烧生成MgO和C，是放热反应 B工业上通过电解MgCl2溶液制取金属镁 CMg和稀硫酸反应时，滴加少量硫酸铜溶液，能加快反应速率 D镁可以用来制造信号弹和焰火，MgO可以作耐高温材料 答案：BC 解析：据题意，“绿色化学”要求从经济、环保和技术三个方面设计可行的化学反应。从经济角度考虑，B项最不合算，除Mg外还用了三种试剂；D项不合算，用了两种较贵的试剂浓硫酸和Ba(NO3)2。从环保角度考虑，A、D两项分别产生了污染环境的氮氧化物和SO2，B项也使用了会对环境造成污染的Cl2。从技术角度看，D项中Ba(NO3)2溶液的加入量较难控制。综上所述，可知只有C项符合“绿色化学”的要求。 题组二海水中提镁 4海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如图所示： (1)若在空气中加热MgCl26H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，写出相应反应的化学方程式：_ _。 用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在干燥的HCl气流中加热MgCl26H2O时，能得到无水MgCl2，其原因是_ _。 (2)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去？写出实验步骤： _。 (3)实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的。 溶解时：_； 过滤时：_； 蒸发时：_。在干燥的在干燥的HCl气流中，抑制了气流中，抑制了MgCl2 水解，且带走水解，且带走MgCl26H2O受热产生的水汽，能得到无水受热产生的水汽，能得到无水MgCl2 加入加入MgCl2溶液或溶液或Mg(NO3)2溶液，充分搅拌、过滤，沉淀用蒸馏水洗涤溶液，充分搅拌、过滤，沉淀用蒸馏水洗涤 搅拌，加速溶解搅拌，加速溶解 引流，使浊液沿玻璃棒注入漏斗，防止外洒引流，使浊液沿玻璃棒注入漏斗，防止外洒 搅拌，防止因局部过热液滴或晶体飞溅搅拌，防止因局部过热液滴或晶体飞溅 解析：(1)根据Cl、H、O三种元素守恒可知，在空气中加热MgCl26H2O，除生成Mg(OH)Cl或MgO外，还有HCl和H2O生成。(2)为防止引入新杂质，可用MgCl2溶液或Mg(NO3)2溶液将Ca(OH)2转化为Mg(OH)2，然后过滤、洗涤Mg(OH)2。(3)溶解固体时使用玻璃棒是为了加速溶质的扩散，提高溶解速率；在过滤时使用玻璃棒是为了引流液体，防止外洒；蒸发结晶过程中使用玻璃棒是为了防止因局部过热而使液滴或晶体飞溅。 1铝的结构和存在 铝位于元素周期表_，原子结构示意图为_。铝元素在地壳中含量丰富，仅次于_。自然界中的铝全部以_态存在。 2铝的物理性质考点二铝的性质及应用考点二铝的性质及应用第三周期第三周期A族族 硅硅化合化合 颜色颜色导电、导热性导电、导热性密度密度硬度硬度_色，有金属光泽色，有金属光泽导电、导热性导电、导热性_较小较小质地质地_银白银白 良好良好 柔软柔软 3铝的化学性质 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式： _ _ _(铝热反应)2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 提醒：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。 铝与稀硝酸反应时生成的气体是NO而不是H2。 能与铝反应产生氢气的溶液可能呈强酸性也可能呈强碱性。 1Al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？ 提示：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。 2铝与酸、碱反应的实质是什么？氧化剂是什么？ 4制备 _3Al2O3的熔点比的熔点比AlCl3的高，为什么电解熔融的的高，为什么电解熔融的Al2O3而不电解熔融的而不电解熔融的AlCl3？提示：提示：因为因为Al2O3是离子化合物，熔融时能够发生电离：是离子化合物，熔融时能够发生电离：Al2O3(熔融熔融)=2Al33O2，而，而AlCl3是共价化合物，熔融时不能发生电离，不导电。是共价化合物，熔融时不能发生电离，不导电。 题组一铝的性质及应用 1下列关于铝单质的叙述中正确的是() 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 答案：B 2(2018保定统考)下列关于镁、铝的说法正确的是() A铝制品在空气中能稳定存在是因为铝不活泼 B浓HNO3、浓H2SO4能用铝制器皿盛装是因为铝与浓HNO3、浓H2SO4不反应 C镁、铝均能与NaOH溶液反应 D铝与Fe2O3发生铝热反应是利用了Al的还原性比Fe强 答案：D 题组二铝与酸、碱反应的定量分析 3(2018衡水模拟)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() A3 molL1 HClB4 molL1 HNO3 C8 molL1 NaOHD18 molL1 H2SO4 答案：A 4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和氢氧化钠溶液中，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_。1 1 1 3 3 1 (4)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 molL1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，测得生成的气体体积比为V(甲)V(乙)12，则加入铝粉的质量为_。 A5.4 gB3.6 g C2.7 gD1.8 g 解析：(1)根据化学方程式：2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，得Al与H2的关系式均为2Al3H2，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：6HCl3H2、2NaOH3H2，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积比为13。A (3)因为铝足量且产生H2相等，根据关系式n(HCl)n(NaOH)31，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)31。 (4)其反应原理分别为2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。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13，而题设条件体积比为12，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。 1氧化铝 (1)物理性质：白色固体，_溶于水，熔、沸点_。 (2)化学性质：Al2O3属于_氧化物，写出下列反应的离子方程式： (3)用途：熔点很高，是一种较好的_材料，天然刚玉的成分是Al2O3，还可制作各种宝石。考点三铝的重要化合物的主要性质及应用考点三铝的重要化合物的主要性质及应用难难高高两性两性 耐火耐火 1在做铝的燃烧实验时，用坩埚钳夹住一小块铝箔，在酒精灯上加热至其熔化，会看到的现象是铝箔熔化，失去光泽，但熔化的铝并不滴落。原因是_。 提示：铝箔加热时与O2发生反应生成熔点很高的Al2O3薄膜，使内部的铝被Al2O3包裹着，所以熔化的铝不易滴下 2氢氧化铝 (1)物理性质：_色胶状_溶于水的固体，有较强的吸附性。 (2)化学性质白白不不 写出图中有关反应的化学(或离子)方程式： _； _； _。 (3)制备： 向可溶性铝盐中滴加氨水，离子方程式为_； 向可溶性偏铝酸盐中通入足量CO2，离子方程式为_； NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：离子方程式为_。 2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Al及其重要化合物外，你还知道哪些？ 提示：弱酸的铵盐，如：CH3COONH4、(NH4)2S等；弱酸的酸式盐，如：NaHCO3、KHS、NaHSO3；氨基酸，蛋白质等。 归纳：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，上述物质中只有Al2O3、Al(OH)3、氨基酸是两性物质。 明矾溶液与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式： Al3恰好完全沉淀 _。 SO恰好完全沉淀 _。 3明矾的净水作用与液氯对自来水的消毒作用原理是否相同？ 提示：不同。明矾净水是利用其水解形成的Al(OH)3胶体吸附水中的悬浮杂质，不能杀菌消毒，而液氯是利用Cl2与H2O反应生成的HClO的强氧化性杀菌消毒，不能沉淀悬浮的杂质。 题组一铝的重要化合物的性质及应用 1将表面已完全钝化的铝条，插入下列溶液中，不会发生反应的是() A稀硝酸B稀盐酸 C硝酸铜 D氢氧化钠C 解析：解析：钝化的实质是钝化的实质是Fe、Al在浓在浓H2SO4或浓或浓HNO3作用下其表面被氧化成一层作用下其表面被氧化成一层致密的氧化物保护膜。由于铝的氧化物致密的氧化物保护膜。由于铝的氧化物Al2O3是一种两性氧化物，既可与强酸反是一种两性氧化物，既可与强酸反应，又可与强碱反应，故应，又可与强碱反应，故A、B、D三项皆不符合题意，只有三项皆不符合题意，只有C选项中的选项中的Cu(NO3)2不不与与Al2O3反应，故不可能与钝化的铝条发生反应。反应，故不可能与钝化的铝条发生反应。 2下列有关说法中不正确的是() AAl(OH)3在用于治疗胃酸过多类疾病时表现出弱碱性 B明矾溶于水后可得到少量的有强吸附性的Al(OH)3，故明矾可作净水剂 CAl(OH)3可用于中和馒头制作过程(如发酵阶段)中产生的酸 DAl2O3可用于制作耐火材料而Al(OH)3不能C 解析：解析：治疗胃酸过多时要消耗胃中的酸，因此治疗胃酸过多时要消耗胃中的酸，因此Al(OH)3表现出碱性，表现出碱性，A项正确；项正确；Al(OH)3有强吸附性，能吸附水中悬浮的杂质并最终转化为沉淀而使水变澄清，有强吸附性，能吸附水中悬浮的杂质并最终转化为沉淀而使水变澄清，B项项正确；馒头制作过程中加小苏打是用于发泡和中和酸的，不用正确；馒头制作过程中加小苏打是用于发泡和中和酸的，不用Al(OH)3，因其不能，因其不能与弱酸反应，与弱酸反应，C项错误；耐火材料本身应对热稳定且熔点很高，而项错误；耐火材料本身应对热稳定且熔点很高，而Al(OH)3受热易分受热易分解，解，D项正确。项正确。 3(2018马鞍山中学测试)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 CAl(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 DMgO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MgOB解析：解析：Al(OH)3不溶于氨水，故向含少量不溶于氨水，故向含少量Al3的的Fe3溶液中加入过量氨水时，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。均转化为氢氧化物沉淀，达不到除杂的目的。 含铝杂质的提纯方法归类 利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于强碱的特性，可除去许多物质中的含铝杂质，如： (1)Mg(Al)：加足量NaOH溶液。 (2)Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液。 (3)Mg(OH)2Al(OH)3：加足量NaOH溶液。 (4)Mg2(Al3)：加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。 题组二制备Al(OH)3的最佳途径 4(2018杭州质检)用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝，下列操作步骤中最恰当的组合是() 加盐酸溶解加烧碱溶液溶解过滤通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀加入盐酸生成Al(OH)3沉淀加入过量烧碱溶液 AB CDB解析：解析：镁、铝都能与酸反应，但铝可溶于强碱，所以可加入烧碱溶液溶解，过镁、铝都能与酸反应，但铝可溶于强碱，所以可加入烧碱溶液溶解，过滤后后可得到滤后后可得到NaAlO2溶液，在反应后的溶液中加入弱酸，可通入过量溶液，在反应后的溶液中加入弱酸，可通入过量CO2，生成，生成Al(OH)3沉淀，经过滤，洗涤可得到纯净的氢氧化铝。正确的顺序为沉淀，经过滤，洗涤可得到纯净的氢氧化铝。正确的顺序为，故，故选选B。 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_。丙丙 W3W1W2 520 g 题组三含铝化合物之间的相互转化选项选项abcAAl2O3NaAlO2Al(OH)3BAlCl3Al(OH)3NaAlO2CAlAl(OH)3Al2O3DMgCl2Mg(OH)2MgOC 解析：解析：由由Al不能一步到不能一步到Al(OH)3。C D“铝三角铝三角”的转化关系及数形结合思想的综合应用的转化关系及数形结合思想的综合应用 2利用数形结合思想分析与Al(OH)3沉淀生成有关的四大图像 (1)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像(从上述转化关系中选择符合图像变化的离子方程式，下同)操作操作可 溶 性 铝 盐 溶 液 中 逐 滴 加 入可 溶 性 铝 盐 溶 液 中 逐 滴 加 入NaOH溶液至过量溶液至过量NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量溶液至过量现象现象立即产生白色沉淀立即产生白色沉淀渐多渐多最多最多渐少渐少消失消失无沉淀无沉淀(有但即溶有但即溶)出现沉淀出现沉淀渐渐多多最多最多沉淀不消失沉淀不消失 (2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像 1(2018唐山联考)在某无色溶液中缓慢地滴入NaOH溶液直至过量，产生沉淀的质量与加入的NaOH溶液体积的关系如图所示，由此确定，原溶液中含有的阳离子是() AMg2、Al3、Fe2 BH、Mg2、Al3 CH、Ba2、Al3 D只有Mg2、Al3B解析：解析：由于开始无沉淀生成，所以溶液中有由于开始无沉淀生成，所以溶液中有H，又因为生成的沉淀再继续加，又因为生成的沉淀再继续加入入NaOH溶液后又部分溶解，所以符合题意的为溶液后又部分溶解，所以符合题意的为Mg2、Al3。 2(2018黑龙江、吉林两省六校联考)把一块镁铝合金投入到20 mL 1 mol/L的盐酸中，待合金完全溶解后，往溶液里加入1 mol/L的NaOH溶液，生成沉淀的物质的量随加入NaOH溶液体积(mL)变化的关系如图所示。下列说法中正确的是() A镁铝合金具有很强的抗腐蚀能力，它不能溶解在任何酸、碱或盐中 Bc值越大，合金中Al的含量越高 Cb值越大，合金中Mg的含量越高B 解析：镁铝合金表面因形成致密的氧化膜而具有很强的抗腐蚀能力，但MgO、Al2O3、Mg、Al都可与H2SO4等反应，Al、Al2O3也能溶解在NaOH溶液中，A项错误；根据图示，c值越大，溶解Al(OH)3消耗的NaOH越多，说明合金中Al的含量越高，B项正确；b点对应的沉淀为Al(OH)3和Mg(OH)2的混合物，溶液中溶质只有氯化钠，故b为固定值20，因而无法根据b值判断合金中Mg的含量，C项错误；根据图示，当c25时，整个反应过程中包含Mg、Al分别与盐酸的反应，H与OH的反应，Mg2、Al3分别与OH的反应，Al(OH)3与OH的反应，主要有6个离子反应，D项错误。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。B 5如图所示为一定量AlCl3溶液中加入NaOH溶液后，产生Al(OH)3白色沉淀的质量与NaOH的物质的量之间的关系曲线。 请回答下列问题： (1)A点时已参加反应的AlCl3和NaOH的物质的量之比为_。 (2)AB段曲线所表示的反应的离子方程式为_。 (3)向B处生成的溶液中通入二氧化碳，可观察到的现象是_。1 3 生成白色沉淀生成白色沉淀 (4)向含有0.1 mol NH4Al(SO4)2溶液中逐滴加入5 molL1NaOH溶液，开始发现溶液中出现白色沉淀并逐渐增多；一段时间后有刺激性气味的气体逸出；最后白色沉淀逐渐减少并最终消失。请在下图中画出生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积的关系示意图。 (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。 1(高考选项组合题)下列有关铝及重要化合物的叙述正确的是() A蒸发铝与盐酸反应后的溶液制备无水AlCl3(2017天津卷，4B) B向Al2(SO4)3溶液中加入过量氨水：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH(2016江苏卷，5C) 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，金属铝的熔点较低(2015全国卷，10C) D制备Al(OH)3悬浊液：向1 molL1 AlCl3溶液中加过量的6 molL1 NaOH溶液(2015江苏卷，13A) 答案：B0202真题演练明确考向D 3(2015山东卷，10)某化合物由两种单质直接反应生成，将其加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生。下列化合物中符合上述条件的是() AAlCl3BNa2O CFeCl2DSiO2A解析：解析：A项，项，AlCl3可由可由Al与与Cl2反应制得，将反应制得，将AlCl3加入加入Ba(HCO3)2溶液中生成溶液中生成CO2气体和气体和Al(OH)3沉淀，正确；沉淀，正确；B项，项，Na2O加入加入Ba(HCO3)2溶液中没有气体产生，溶液中没有气体产生，错误；错误；C项，项，Fe与与Cl2反应生成反应生成FeCl3，错误；，错误；D项，项，SiO2与与Ba(HCO3)2不反应，错不反应，错误。误。反应吸热降低温度，固体氧化物隔绝空反应吸热降低温度，固体氧化物隔绝空 气，水蒸气稀释空气气，水蒸气稀释空气 5(2017江苏卷16节选)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下： 注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。 (1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_。 (2)向“过滤”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_(填“增大”“不变”或“减小”)。 (3)“电解”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是_。 (4)铝粉在1 000时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是_。减小减小 石墨电极被阳极上产生的石墨电极被阳极上产生的O2氧化氧化 NH4Cl分解产生的分解产生的HCl能够破坏能够破坏Al表面的表面的Al2O3薄膜薄膜 谢谢观看