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专题07 铝及其化合物【复习目标】1.了解铝的主要性质及应用。2.了解铝的重要化合物的主要性质及应用。【考情分析】铝及其化合物的性质多与日常生活、生产中的应用有关，高考题型有选择题、实验题、化学工艺流程题等。选择题重点考查化学方程式、离子方程式、离子共存、物质鉴别、物质制取等，非选择题中常借助工艺流程的形式,以除杂或提纯等相关问题为主线综合考查金属元素化合物的性质，预计2019年会继续在选择题中或非选择题中加强对常见金属元素的考查,以工艺流程的形式考查考生对陌生金属元素的认知能力。【考点过关】考点一 金属铝原子结构铝位于元素周期表第三周期A族，铝是地壳中含量最多的金属元素，自然界中的铝全部以化合态的形式存在物理性质铝是银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性等，密度较小，质地柔软化学性质与O2反应常温下，铝被空气里的氧气氧化，在表面生成一层致密的氧化物薄膜，阻止内部的金属继续与氧气反应铝在空气中强热：4Al3O22Al2O3（反应放出大量的热和耀眼的白光，因此铝可用于制造燃烧弹、信号弹、火箭推进剂等）与Cl2反应2Al3Cl22AlCl3与酸溶液反应与非氧化性强酸(稀硫酸、盐酸)反应：2Al3H2SO4Al2(SO4)33H2 2Al6H+ 2Al3+3H2常温下，铝、铁遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化，所以可用铝制容器盛装浓硫酸或浓硝酸加热时，铝与热浓硫酸、浓硝酸反应：2Al6H2SO4(浓)Al2(SO4)33SO26H2O铝与稀硝酸反应不产生H2与强碱溶液反应2Al6H2OAl(OH)33H2，Al(OH)3NaOHNaAlO22H2O，上述两个反应叠加得：2Al2NaOH2H2O 2NaAlO23H2铝热反应2AlFe2O3Al2O32Fe,这个反应称为铝热反应,铝粉和氧化铁粉末的混合物称为铝热剂.铝热反应可用于焊接钢轨，可用于冶炼Ni、Mn、V等难熔金属，如10Al3V2O55Al2O36V ，8Al3Co3O44Al2O39Co，8Al3Fe3O44Al2O39Fe等制备电解熔融Al2O3：2Al2O34Al3O2用途纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等【考点演练】下列说法正确的是 。铝在空气中不易氧化是因为性质不活泼由于铝的导电性比铜、银都强，所以常用其制造电线、电缆常温下，由于铝与浓硫酸钝化时不反应，所以可用铝制槽车运送浓硫酸铝既能溶于酸，又能溶于碱将一块带有氧化膜的铝片与过量的浓NaOH溶液完全反应后，取澄清溶液将其蒸干，得纯净的NaAlO2固体两份相同质量的铝粉，分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生的氢气的质量前者多不直接用铝片跟稀硝酸反应制硝酸铝主要是因为铝在稀硝酸中发生钝化常温下，相同的铝片分别加入足量的浓、稀硝酸，浓硝酸中铝片先溶解完与Al反应能产生H2的溶液中一定大量共存：Fe2、K、NO、SO浓硝酸滴入用砂纸打磨过的铝条中，产生红棕色气体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，说明铝的熔点较低用NaOH溶液除去镁粉中的杂质铝：2Al2OH2H2O=2AlO3H2答案：考点二 铝的化合物1.氧化铝物理性质白色固体，高熔点(2045)，难溶于水化学性质氧化铝是两性氧化物，既能与酸反应生成盐和水，又能和碱反应时生成盐和水的氧化物，反应的离子方程式分别为：Al2O36H+2Al3+3H2O，Al2O32OH-2AlO2+2 H2O用途利用其高熔点常用作高级耐火材料，如制坩埚、高温炉管等；利用其高制刚玉球磨机、高压钠灯的灯管等2.氢氧化铝物理性质氢氧化铝是几乎不溶于水的白色胶状物质，能凝聚水中的悬浮物，又能吸附色素，因此可用于水的净化化学性质氢氧化铝是两性氢氧化物，既能与酸反应生成盐和水，又能和碱反应时生成盐和水的氢氧化物，反应的离子方程式分别为：Al(OH)33H+Al3+3H2O ，Al(OH)3OH=AlO22H2O受热分解：2Al(OH)3Al2O33H2O制备铝盐与氨水反应：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH4偏铝酸盐与二氧化碳反应：AlO2CO22H2O=Al(OH)3HCO3或2AlO2CO23H2O=2Al(OH)3CO32铝盐与偏铝酸盐反应：Al33AlO26H2O=4Al(OH)33.氢氧化铝两性的应用：氢氧化铝具有两性，可用电离平衡移动的原理来解释：氢氧化铝的电离方程式可表示如下：H+AlO2+H2OAl（OH）3Al3+3OH（酸式电离） （碱式电离）其电离程度相当微弱，只有加入强酸(或强碱)时，大量的H+(或OH)才能破坏氢氧化铝的电离平衡，使平衡向右(或左)移动，生成铝盐(或四羟基合铝酸盐)，所以氢氧化铝既能与酸反应，又能与碱反应.当加入弱酸或弱碱时，因H+或OH浓度太小，不能使上述平衡移动，因此Al(OH)3只溶于强酸或强碱，而不溶于弱酸或弱碱。判断离子共存问题Al3+与OH会发生复分解反应而不能共存；AlO2与H会发生AlO2+H+H2O=Al(OH)3反应而不能共存；Al3+与AlO2、HS、S2、HCO3、CO32等；AlO2与AI3+、NH4+、Fe3+等会发生双水解反应而不能共存Al3+、AlO2和Al（OH）3的相互转化在AlCl3溶液中滴加NaOH溶液：在NaOH溶液中滴加AlCl3溶液：向可溶性铝盐溶液中滴加氨水至过量：向偏铝酸盐溶液中缓慢通入二氧化碳至过量：利用滴加顺序不同鉴别物质向AlCl3溶液中逐滴滴加NaOH溶液，先出现白色沉淀后消失；向 NaOH 溶液中逐滴滴加AlCl3溶液，开始无现象后出现白色沉淀向NaAlO2溶液中逐滴滴加盐酸，先出现白色沉淀后消失；向盐酸中逐滴滴加NaAlO2溶液，开始无现象后出现白色沉淀铝土矿冶炼金属铝碱溶法：酸溶法：4.铝盐通性水解性： Al3容易水解，Al3+3H2O Al(OH)33H+，生成胶状的氢氧化铝Al(OH)3，氢氧化铝胶体的吸附能力很强，可以吸附水里悬浮的杂质，并形成沉淀，使水澄清双水解：Al3+与AlO2、HS、S2、HCO3、CO32等会发生双水解反应，如硫酸铝溶液与碳酸钠溶液混合发生离子反应的方程式为：2Al33CO323H2O2Al(OH)33CO2明矾明矾是含有结晶水的硫酸钾和硫酸铝的复盐,化学式KAl(SO4)212H2O，明矾是一种较好的净水剂【考点演练】下列说法正确的是 。泡沫灭火器灭火是利用了Al2(SO4)3和小苏打的反应Al2O3熔点高，可用作耐高温材料向Al2(SO4)3溶液中加入过量氨水的离子方程式：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH氯化铝溶液滴入浓NaOH溶液中，产生大量白色沉淀明矾作净水剂时起还原作用Al2O3和MgO均可与NaOH溶液反应制备Al(OH)3的方法是：向1 molL1 AlCl3溶液中加入过量的6 molL1 NaOH溶液氢氧化铝可作胃酸的中和剂用过量氨水除去Fe3溶液中的少量Al3铝与Fe2O3发生铝热反应，反应后固体物质增重将AlCl3加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生明矾KAl(SO4)212H2O既可用作净水剂，也可用作消毒剂答案：考点三 镁的性质及应用原子结构镁位于元素周期表第三周期A族物理性质镁是银白色有金属光泽的固体，密度较小，硬度较低化学性质与O2反应镁条在O2中燃烧，发出耀眼的强光，生成白色固体物质，反应的化学方程式为2MgO22MgO与N2反应镁条能与N2反应，化学方程式为3MgN2Mg3N2与水反应镁不易与冷水反应，能与沸水反应Mg2H2OMg(OH)2H2与酸反应镁是活泼金属，能与盐酸、稀硫酸反应放出H2，反应的离子方程式为Mg2H=Mg2H2与某些氧化物反应镁能在CO2中燃烧，反应的化学方程式为2MgCO22MgOC制备工艺流程基本步骤及主要反应制熟石灰：CaCO3CaOCO2CaOH2O=Ca(OH)2沉淀：Mg22OH=Mg(OH)2酸化：Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O蒸发结晶：析出MgCl26H2O脱水：在氯化氢气流中使MgCl26H2O脱水制得无水氯化镁电解：电解熔融氯化镁制得镁：MgCl2(熔融) MgCl2用途镁制造信号弹和焰火；镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件；氧化镁用于制耐高温材料【考点演练】下列说法正确的是 。工业上制造镁粉是将镁蒸气在CO2气体中冷却Mg、MgO中镁元素微粒的半径：r(Mg2)r(Mg)把相同大小的一块铝和镁分别投入相同浓度的NaOH溶液中，铝溶解有气泡放出，而镁没有任何变化，说明铝的金属性比镁强使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂能分离氧化镁中混有氧化铝镁和铝原子的最外层电子数都为3Al2O3和MgO均可与NaOH溶液反应加入过量的氢氧化钠溶液,将含有Mg2、Al3的混合溶液中的Mg2沉淀下来海水中提取镁的过程中包括了分解、化合、复分解、置换四种反应类型将氯化镁晶体(MgCl26H2O)直接加热可制得无水氯化镁将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁片于其中探讨Mg的活泼性答案：【过关练习】1. (保定2016届高三模拟)某同学通过系统实验探究铝及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是()A向氯化铝溶液中滴加过量氨水，最终得到澄清溶液B等质量的铝粉分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应制得等质量的氢气C常温下铝与浓硝酸反应制得大量的NO2DAlCl3溶液加热蒸干得到无水氯化铝晶体解析：Al(OH)3不溶于氨水，A错误；常温下铝与浓HNO3发生“钝化”，C错误；蒸发AlCl3溶液促进AlCl3的水解得到Al(OH)3，D错误。答案：B2. (南昌2016届模拟)Al(OH)3和Ga(OH)3均为两性氢氧化物，已知酸性：H2CO3Ga(OH)3Al(OH)3，若把过量的CO2气体通入含等物质的量的NaAlO2和NaGaO2的混合溶液中，下列说法正确的是()A无任何明显现象B先生成两种沉淀，后沉淀又逐渐溶解C先出现Al(OH)3沉淀，后出现Ga(OH)3沉淀，沉淀不溶解D先出现Ga(OH)3沉淀，后出现Al(OH)3沉淀，沉淀不溶解解析：因为酸性H2CO3Ga(OH)3Al(OH)3，故向NaAlO2和NaGaO2的混合溶液中充入过量CO2，Al(OH)3先沉淀，Ga(OH)3后沉淀，但均不溶于H2CO3。答案：C 3. (2016届银川高三质检)从海水中提取镁的工艺流程如图所示：下列说法错误的是()A用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富B步骤电解MgCl2时阴极产生氯气C步骤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水D上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应 4.保定高阳中学(2017届月考)下列图象表示Al3与AlO物质的量变化的曲线，实线表示Al3，虚线表示AlO，其中正确的是()解析：根据反应Al33OH=Al(OH)3，Al(OH)3OH=AlO2H2O可知，Al3减少消耗NaOH的物质的量与AlO增加消耗NaOH的物质的量之比为31，A项错误，B项正确；根据AlOHH2O=Al(OH)3、Al(OH)33H=Al33H2O，AlO减少消耗HCl的物质的量与Al3增加消耗HCl的物质的量之比为13，C、D项错误。答案：B5.(淄博2018届联考)某同学在实验室利用氢氧化钠、盐酸分离铁粉和铝粉混合物，物质转化关系如图所示：下列说法不正确的是()AX为NaOH溶液，Y为盐酸 Bab发生的反应为AlOHH2O=Al(OH)3CbcAl的反应条件分别为加热、电解 Da、b、c既能与酸又能与碱反应 6.(武邑中学2017届二调)在铝制易拉罐中收集满CO2，加入过量的NaOH溶液，立即封口并振荡，可以发现易拉罐先咔咔作响，变瘪，然后再次鼓起来，其过程中没有涉及的化学反应是()AAl(OH)3分解 BCO2OHCAlOHH2O DAl2O3OH解析：NaOH溶液先与CO2反应，气压减小，易拉罐变瘪；再与铝表面的Al2O3反应，最后与Al反应，生成H2，易拉罐变鼓。答案：A7. (衡水2017届模拟)常温下，将一定量的钠铝合金置于水中，合金全部溶解，得到20 mL pH14的溶液，然后用1 molL1的盐酸滴定，测得生成沉淀的质量与消耗盐酸的体积关系如图所示，则下列说法正确的是()A原合金质量为0.92 g B产生氢气的体积为896 mL(标准状况下)C图中m的值为1.56 D图中V2的值为60解析：pH14，则c(OH)1 molL1，即n(NaOH)1 molL10.02 L0.02 mol，V10.02 L20 mL，则n(NaAlO2)1 molL10.02 L0.02 mol。根据元素守恒，m(合金)(0.020.02)mol23 gmol10.02 mol27 gmol11.46 g，A错误；在标准状况下生成H222.4 Lmol11.12 L，B错误；mAl(OH)30.02 mol78 gmol11.56 g，C正确；V2(40V1)340100，D错误。答案：C8. 氯离子插层镁铝水滑石Mg2Al(OH)6ClxH2O是一种新型离子交换材料。某课外活动小组同学利用如图甲装置(固定装置略去)测定Mg2Al(OH)6ClxH2O的化学式，Mg2Al(OH)6ClxH2O高温下分解为MgO、Al2O3、HCl和水蒸气。(1)装置连接后首先进行的操作是_。(2)将一定质量的Mg2Al(OH)6ClxH2O放在加热装置中充分加热，冷却后称量剩余固体的质量是131 g，则其中MgO的质量是_g。(3)若只通过测定装置C、D的增重来确定x，加热前先通过N2排尽装置中的空气，称取C、D的初始质量后，再持续通入N2。装置的连接顺序为a_(用接口处的小写字母表示)。实验过程中装置C吸收HCl气体，没有用如图乙所示防倒吸装置的理由是_。完全分解后测得C增重3.65 g，D增重9.90 g，则x_。(4)下列实验方案也能测定x值的是_，并且对不选方案说明不合理的理由： _(若两个方案都选，此问就不作答)。方案1：测定加热装置剩余固体的质量和装置D增重的质量方案2：测定加热装置剩余固体的质量和装置C增重的质量(5)上述水滑石在空气中放置时易发生反应生成Mg2Al(OH)6Cl12x(CO3)xzH2O，该生成物能发生类似的热分解反应。现以此物质为样品，用(3)中连接的装置和试剂进行实验测定z，除测定D的增重外，至少还需测定下列数据中的_(填字母)。a样品质量b样品分解后残余物质量 c装置C的增重 Mg2Al(OH)6Cl12x(CO3)xzH2O中有x和z两个未知量，所以至少应该知道3个量才能列方程组计算，故除测定D的增重外还应该至少再测量a、b、c中的任意两个量。答案：(1)检查装置的气密性(2)80(3)edb实验过程中持续通入N2，没有必要用如图乙所示防倒吸装置3(4)方案1由加热装置剩余固体的质量可计算装置C增重的质量，与x的大小没有关系，因此方案2是不合理的(5)ab或ac或bc 9. 实验室采用MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl2O4的主要流程如下：(1)制备MgAl2O4过程中，高温焙烧时发生反应的化学方程式为_。(2)判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是_。(3)在25 下，向浓度均为0.01 molL1的MgCl2和AlCl3混合溶液中逐滴加入氨水，先生成_沉淀(填化学式)，生成该沉淀的离子方程式： _已知25 时KspMg(OH)21.81011，KspAl(OH)331034。(4)无水AlCl3(183 升华)遇潮湿空气即产生大量白雾，实验室可用下列装置制备。装置B中盛放饱和NaCl溶液，该装置的主要作用是_；F中试剂的作用是_。(5)将Mg、Cu组成的3.92 g混合物投入过量稀硝酸中，充分反应后，固体完全溶解时收集到还原产物NO气体1.792 L(标准状况)，向反应后的溶液中加入4 molL1的NaOH溶液80 mL时金属离子恰好完全沉淀。则形成沉淀的质量为_g。m(金属)m(OH)3.92 g0.12 mol217 gmol18.00 g。答案：(1)2Al(OH)3Mg(OH)2=MgAl2O44H2O(2)AgNO3溶液(或硝酸酸化的AgNO3溶液)(3)Al(OH)3Al33NH3H2O=Al(OH)33NH(4)除去HCl吸收水蒸气(5)8.00 10. 某铝土矿中主要含有Al2O3、Al(OH)3、AlO(OH)，还含有Fe2O3等杂质。利用拜耳法生产氧化铝的流程如图所示：请回答下列问题：(1)粉碎后的铝土矿碱浸时应在高温下进行，其目的是_。(2)AlO(OH)与NaOH溶液反应的化学方程式为_。(3)在稀释、结晶过程中，稀释的目的是_；加Al(OH)3晶核的目的是促进Al(OH)3的析出。上述“稀释、结晶”工艺，也可用通入足量的_气体的方法来代替。(4)浓缩所得的NaOH溶液由于吸收了空气中的CO2而含有杂质，该杂质可通过苛化反应除去，写出苛化反应的化学方程式：_。(5)该生产流程能实现_(填化学式)的循环利用。答案：(1)加快反应速率(2)AlO(OH)NaOH=NaAlO2H2O(3)促进AlO的水解CO2(4)Na2CO3Ca(OH)2=CaCO32NaOH(5)NaOH11. 硼及其化合物在工农业生产中应用广泛。已知：硼镁矿的主要成分为Mg2B2O5H2O，硼砂的化学式为Na2B4O710H2O。利用硼镁矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为回答下列有关问题：(1)硼砂中B的化合价为_价；溶于热水后，常用稀硫酸调pH至23制取H3BO3，该反应的离子方程式为_。X为H3BO3晶体加热脱水的产物，其与Mg反应制取粗硼的化学方程式为_。(2)MgCl27H2O在HCl氛围中加热的原因是_。若用惰性电极电解MgCl2溶液，其阴极反应式为_。(3)镁H2O2酸性燃料电池的反应机理为MgH2O22H=Mg22H2O，则其正极反应式为_。常温下，若起始电解质溶液pH1，则pH2时，溶液中Mg2的浓度为_。已知KspMg(OH)25.61012，当溶液pH6时，_(填“有”或“没有”)Mg(OH)2沉淀析出。(4)制得的粗硼在一定条件下生成BI3，BI3加热分解可以得到纯净的单质硼。现将0.020 g粗硼制成的BI3完全分解，生成的I2用0.30 molL1Na2S2O3(H2S2O3为弱酸)溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液18.00 mL。滴定时用到的指示剂是_。该粗硼样品的纯度为_。(提示：I22S2O=2IS4O)答案：(1)3B4O2H5H2O=4H3BO33MgB2O3高温,2B3MgO(2)防止MgCl2水解2H2OMg22e=H2Mg(OH)2(3)H2O22H2e=2H2O0.045 molL1 没有(4)淀粉99%
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