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第二节镁、铝及其重要化合物,考点一镁、铝的化学性质及应用【基础回顾】1.铝的存在、性质及制备:(1)存在:铝是地壳中含量最多的金属元素。自然界中的铝全部以_态存在。,化合,(2)物理性质。_色有金属光泽的固体,有良好的_、_和_等,密度较小,质地柔软。,银白,延展性,导电,性,导热性,(3)化学性质。,写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式:,4Al+3O22Al2O3,2Al+3Cl22AlCl3,钝化,_或_(铝热反应)可用于焊接金属、冶炼高熔点贵重金属。,2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2,2Al+2OH-+2H2O=2Al+3H2,2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe,(4)铝的工业制备。电解熔融Al2O3:_(5)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。,2Al2O3(熔融)4Al+3O2,2.对比记忆铝、镁的化学性质:,3.氧化铝:(1)物理性质:_色固体,_溶于水,有很高的_。(2)化学性质。,白,难,熔点,写出图中有关反应的离子方程式:_;_;,Al2O3+6H+=2Al3+3H2O,Al2O3+2OH-=2Al+H2O,4.氢氧化铝:(1)物理性质。_色胶状不溶于水的固体,有较强的_性。(2)化学性质(用化学方程式表示)。Al(OH)3的电离方程式为,白,吸附,写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式:_;_;_。,Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O,Al(OH)3+OH-=Al+2H2O,2Al(OH)3=Al2O3+3H2O,(3)制备。向铝盐中加入氨水:_。,Al3+3NH3H2O=Al(OH)3+3,向NaAlO2溶液中通入足量CO2:_。NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合:_。,Al+CO2+2H2O=Al(OH)3+HC,3Al+Al3+6H2O=4Al(OH)3,5.常见的铝盐:(1)硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。,(2)明矾的化学式为_,它是_色晶体,_溶于水,水溶液pH_7(填“”或“=”)。明矾可以净水,其净水的原理是_,Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。,KAl(SO4)212H2O,无,可,Al(OH)3+3H+,Al3+3H2O,【思维诊断】(正确的打“”,错误的打“”)(1)使用氢氧化钠溶液不能分离氧化镁中混有的氧化铝。()提示:。MgO是碱性氧化物,与NaOH不能反应,而Al2O3是两性氧化物,可以与NaOH发生反应产生NaAlO2,过滤后洗涤,就得到纯净的MgO。,(2)能用铝槽车储运浓硫酸与浓硝酸,是因为铝的化学性质稳定,不与浓硫酸、浓硝酸反应。()提示:。铝遇浓硫酸与浓硝酸钝化。,(3)铝制餐具不能长时间存放酸性、碱性或咸的食物。()提示:。铝能与酸碱反应。(4)实验室里用可溶性铝盐(如AlCl3)与强碱溶液(如NaOH)制备Al(OH)3。()提示:。Al(OH)3能溶于强碱,其用量不易控制,用可溶性铝盐与过量氨水反应制取Al(OH)3。,(5)氢氧化铝可作胃酸的中和剂。()提示:。氢氧化铝属于两性氢氧化物,能与酸反应,可作胃酸的中和剂。,【典题探究】【典题】(2017江苏高考节选)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。导学号79100030(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1000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_。,【解析】(1)Al2O3为两性氧化物,在NaOH溶液中会溶解生成NaAlO2。(2)加入的NaHCO3与过量的NaOH反应,导致溶液的pH减小。(3)电解Al2O3时生成O2,O2会氧化石墨。(4)NH4Cl受热分解产生HCl,H+可以去除铝表面的氧化膜,所以加入少量的NH4Cl有利于AlN的制备。,答案:(1)Al2O3+2OH-=2Al+H2O(2)减小(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化(4)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜,【母题变式】(1)向“过滤”所得滤液中加入NaHCO3溶液,发生反应的离子方程式是_。提示:Al+HC+H2O=Al(OH)3+C。(2)电解熔融Al2O3制备铝不用氯化铝的原因是_。提示:氯化铝是共价化合物,熔融氯化铝以分子的形式存在。,(3)“电解”的电解过程中作阳极的石墨易消耗,应该采取的措施是_。提示:定期补充石墨。,【归纳提升】铝土矿冶炼金属铝的方法铝土矿主要成分为Al2O3,杂质为SiO2、Fe2O3。,【题组过关】1.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】选D。双羟基铝碳酸钠属于盐,A错误;它是一种化合物,属于纯净物,不是混合物,B错误;1mol最多可消耗4molH+,C错误;由于能与胃酸反应放出CO2气体,不适合于胃溃疡患者服用,D正确。,2.(2018淮南模拟)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下:,下列叙述正确的是导学号79100031()A.试剂X可以是氢氧化钠溶液,也可以是盐酸B.反应过滤后所得沉淀为氢氧化铁C.图中所示转化反应都不是氧化还原反应D.反应的化学方程式为NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3+NaHCO3,【解析】选D。试剂X只能是氢氧化钠溶液,不能是盐酸,A错误;反应过滤后所得沉淀为Fe2O3,B错误;电解氧化铝制铝的反应是氧化还原反应,C错误。,【加固训练】1.用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝,下述操作步骤中最恰当的是()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A.B.C.D.,【解析】选B。镁、铝都能与酸反应,但铝能溶于强碱,所以可加入烧碱溶液溶解,过滤后得到NaAlO2溶液,在反应后的溶液中通入过量CO2,生成Al(OH)3沉淀,经过滤、洗涤可得到纯净的氢氧化铝,正确顺序为,选B。,2.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】选A。假设上述四种物质均为1g,则物质的量分别为mol、mol、mol、mol,完全溶解转化为NaAlO2时,所需NaOH的物质的量分别为mol、mol、4mol=mol,2mol=mol,故选A。,考点二“铝三角”之间转化关系及图象分析【基础回顾】1.Al3+、Al(OH)3、Al之间的转化关系:,写出上述转化的离子方程式。(1)_(2)_(3)_(4)_,Al3+3NH3H2O=Al(OH)3+3,Al3+3Al+6H2O=4Al(OH)3,Al3+3OH-=Al(OH)3,Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O,Al3+4OH-=Al+2H2O,Al+4H+=Al3+2H2O,(5)_(6)_,Al+CO2(过量)+2H2O=Al(OH)3+HC,Al+H+H2O=Al(OH)3,Al(OH)3+OH-=Al+2H2O,2.与Al(OH)3沉淀生成有关的计算及图象分析:(1)把强碱溶液逐滴加入铝盐(Al3+)溶液中至过量的图象如图:,现象:_。有关反应:AB:_BD:_,先有白色沉淀产生,然后沉淀逐渐溶解,Al3+3OH-=Al(OH)3,Al(OH)3+OH-=Al+2H2O,有关计算:a.根据AlCl3和NaOH的量计算生成Al(OH)3的量,b.根据AlCl3和Al(OH)3的量计算需要NaOH的量,(2)把铝盐(Al3+)溶液逐滴加入强碱溶液中至过量的图象如图:,现象:_。有关反应:AB:_BC:_,先无明显现象,然后逐渐产生大量的白色沉,淀,Al3+4OH-=Al+2H2O,Al3+3Al+6H2O=4Al(OH)3,(3)把强酸溶液逐滴加入Al溶液中至过量的图象如图:现象:_。有关反应:AB:_BD:_,先生成白色沉淀,随后沉淀逐渐溶解,Al+H+H2O=Al(OH)3,Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O,有关计算:a.根据NaAlO2和HCl计算生成Al(OH)3的量,b.根据Al(OH)3和NaAlO2的量计算需要加入HCl的量,(4)向强酸溶液中逐滴加入Al溶液至过量的图象如图:,现象:_。有关反应:AB:_BC:_,先无明显现象,反应一段时间后逐渐产生白色,沉淀,4H+Al=Al3+2H2O,Al3+3Al+6H2O=4Al(OH)3,(5)向明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至过量的图象如图:现象:_。有关反应:OA:2KAl(SO4)2+3Ba(OH)2=2Al(OH)3+3BaSO4+K2SO4AB:2Al(OH)3+K2SO4+Ba(OH)2=BaSO4+2KAlO2+4H2O,先有白色沉淀生成,然后部分沉淀溶解,(6)向硫酸铝铵NH4Al(SO4)2溶液中逐滴加入NaOH溶液,沉淀的物质的量随加入NaOH的物质的量变化如图所示:,现象:先产生_,过一段时间后,沉淀完全溶解。有关离子反应:OA:_,AB:_,BC:_。,白色沉淀,Al3+3OH-=Al(OH)3,+OH-=NH3H2O,Al(OH)3+OH-=Al+2H2O,【思维诊断】(正确的打“”,错误的打“”)(1)a.Al2O3,b.NaAlO2,c.Al(OH)3不能按关系一步完成。()提示:。,(2)加入过量的氢氧化钠溶液,将含有Mg2+、Al3+的混合溶液中的Mg2+沉淀下来。()提示:。向混合溶液中加入过量的氢氧化钠溶液,生成的氢氧化铝能溶解在强碱中,而氢氧化镁不能溶解,从而可将Mg2+沉淀出来。,(3)向明矾溶液中加入过量的Ba(OH)2溶液:Al3+2+2Ba2+4OH-=2BaSO4+Al(OH)3+H2O()提示:。Al3+2+2Ba2+4OH-=2BaSO4+Al+2H2O。,(4)如图所示,AlCl3溶液、浓氨水,中有白色沉淀生成。()提示:。浓氨水中挥发出NH3,NH3与AlCl3溶液反应生成Al(OH)3白色沉淀。,【典题探究】【典题】(2018中山模拟)如图所示是向MgCl2和AlCl3的混合溶液中加入一定量NaOH溶液,紧接着再加入一定量稀盐酸,生成沉淀的物质的量y与加入溶液的体积x的关系图。根据图示判断,下列结论中不正确的是导学号79100032(),A.N点时溶液中的溶质只有NaClB.M点之前加入的是NaOH溶液,M点之后加入的是盐酸C.c(NaOH)=c(HCl)D.原混合溶液中c(MgCl2)c(AlCl3)=11,【解析】选B。向MgCl2和AlCl3的混合溶液中加入NaOH溶液,首先发生:Al3+3OH-=Al(OH)3,Mg2+2OH-=Mg(OH)2,N点时Al3+、Mg2+全部沉淀,溶液中的溶质只有NaCl,A正确;NM段Al(OH)3溶解,x=6时Al(OH)3完全溶解,MP段沉淀的量不变,MP段先加的NaOH溶液,然后又加入盐酸,B错误;PF段沉淀的量增加,发生Al+H+H2O=Al(OH)3,消耗盐酸1mL,根据NM段Al(OH)3溶解消耗NaOH溶液1mL,则c(NaOH)=c(HCl),C正确;沉淀Al3+消耗NaOH溶液3mL,沉淀Mg2+消耗NaOH溶液2mL,原混合溶液中c(MgCl2)c(AlCl3)=11,D正确。,【母题变式】(1)K点时溶液中的溶质是_。提示:NaCl、NaOH、NaAlO2。根据题中分析知,从K点时开始加入盐酸,所以K点时溶液中的溶质是NaCl、NaOH、NaAlO2。,(2)向AlCl3和MgSO4混合溶液中不断加入NaOH溶液,得到沉淀的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示。原溶液中Cl-与的物质的量之比为_。,提示:61。OA段是生成Al(OH)3、Mg(OH)2,AB段是Al(OH)3完全溶解消耗0.1LNaOH,则生成Al(OH)3消耗0.3LNaOH,生成Mg(OH)2消耗0.1LNaOH,n(AlCl3)n(MgSO4)=21,Cl-与的物质的量之比为61。,【归纳提升】1.突破Al(OH)3沉淀图象三个秘诀:(1)明晰横、纵坐标含义,然后通过曲线变化特点分析反应原理。(2)掌握Al3+、Al(OH)3、Al三者之间的转化比例:,(3)明晰Al3+溶液中加碱(OH-)的几种常见变形图象,如:,图A中,n(H+)n(Al3+)=21。图B中,若已知原溶液中含有Mg2+,则可推出n(Mg2+)n(Al3+)=11。图C中,若已知原溶液中含有H+和Mg2+,则可推导出n(H+)n(Al3+)n(Mg2+)=211。,2.可溶性铝盐与强碱反应的计算规律:(1)求产物Al(OH)3的量。当n(OH-)3n(Al3+)时,nAl(OH)3=n(OH-);当3n(Al3+)n(OH-)4n(Al3+)时,nAl(OH)3=4n(Al3+)-n(OH-);当n(OH-)4n(Al3+)时,nAl(OH)3=0,无沉淀。,(2)求反应物碱的量。若碱不足(Al3+未完全沉淀):n(OH-)=3nAl(OH)3;若碱使生成的Al(OH)3部分溶解:n(OH-)=4n(Al3+)-nAl(OH)3。,【题组过关】1.以硫酸为电解液,分别以石墨和铝材作阴、阳极材料,经过电解处理形成氧化铝膜,抗腐蚀能力强。其制备的简要流程如图所示。下列用来解释流程中反应的方程式不正确的是(),A.碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜:2OH-+Al2O3=2Al+H2OB.碱洗时铝材表面会出现气泡:2Al+2OH-+2H2O=2Al+3H2C.获得耐腐蚀铝材的电极反应:4Al-12e-+3O2=2Al2O3D.用稀氨水洗去耐蚀铝材表面的酸:NH3H2O+H+=+H2O,【解析】选C。铝、氧化铝都能够溶于氢氧化钠溶液,A、B正确;C项的电荷不守恒;一水合氨是弱电解质,D正确。,2.(2018太原模拟)向一定量的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液,生成沉淀Al(OH)3的量随AlCl3加入量的变化关系如图所示。则下列离子组在对应的溶液中一定能大量共存的是()导学号79100033,A.a点对应的溶液中:Na+、Fe3+、HCB.b点对应的溶液中:Ag+、Ca2+、F-C.c点对应的溶液中:Na+、S2-、Cl-D.d点对应的溶液中:K+、I-、C,【解析】选C。b点之前发生反应:Al3+4OH-=Al+2H2O,bc发生反应:3Al+6H2O+Al3+=4Al(OH)3,a点时溶液中存在大量OH-,Fe3+、不能大量存在,A错误;b点时溶液中的溶质为NaCl和NaAlO2,Ag+与Cl-生成AgCl沉淀,B错误;c点时溶质为,NaCl,所有离子可以大量共存,C正确;d点时溶质为NaCl和AlCl3,Al3+和能发生水解相互促进的反应,不能大量共存,D错误。,【加固训练】1.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()A.3molL-1HClB.4molL-1HNO3C.8molL-1NaOHD.18molL-1H2SO4,【解析】选A。在镁、铝混合物中加入HNO3和浓硫酸都不产生H2,B、D错误;加入NaOH溶液,只有Al发生反应生成H2,而镁不反应,C错误;加入盐酸,镁、铝都与盐酸反应生成H2,所以放出H2的量最多,A正确。,2.把一块镁铝合金投入20mL1molL-1的HCl溶液里,待合金完全溶解后,往溶液里加入1molL-1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,它不溶解在任何酸、碱或盐中B.c值越大,合金中Al的含量越高C.b值越大,合金中Mg的含量越高D.假设c=25,整个反应过程中,主要发生了5个离子反应,【解析】选B。镁铝合金表面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HCl溶液、稀硫酸溶液等反应,Al、Al2O3也能溶解在NaOH溶液中,A错误;根据图示,c值越大,溶解Al(OH)3的NaOH越多,说明合金中Al的含量越高,B正确;b点对应的沉淀为Al(OH)3和Mg(OH)2的混合物,仅根据b值,的大小不能判断该沉淀中Mg(OH)2的量,继而无法判断合金中Mg的含量,C错误;根据图示,当c=25时,整个反应过程中主要包含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错误。,
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