高考化学一轮复习 专题3-2 镁铝及其重要化合物教学案.doc
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1、1 / 22【2019【2019 最新最新】精选高考化学一轮复习精选高考化学一轮复习 专题专题 3-23-2 镁铝及其重要化合物镁铝及其重要化合物教学案教学案【考试说明考试说明】1掌握铝及其重要化合物的主要性质及其应用。2掌握镁及其重要化合物的主要性质及其应用。3了解铝、镁及其重要化合物的制备方法。【命题规律命题规律】有关 Al 及其化合物知识在高考中出现频率较高, “铝三角”是命题的出发点。高考中常以选择题型结合离子方程式的书写正误判断、离子共存问题考查Al 及其化合物的转化;以化工流程图中铝土矿的开发为载体以填空题型考查镁、铝及其化合物的性质、制备等。一、铝、镁的性质及应用一、铝、镁的性质
2、及应用1铝的结构和存在铝位于元素周期表第三周期A 族,原子结构示意图为。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。2金属铝的物理性质银白色有金属光泽的固体,有良好的延展性、导电性和传热性等,密度较小,质地柔软。3金属铝的化学性质2 / 22写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式:AlError!Error!O22Al3Cl22AlCl3AlError!Error!酸2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22AlFe2O3Al2O32Fe(铝热反应)4对比记忆镁的化学性质铝镁与非金属反应能被 Cl2、O2氧化2MgO22=点燃MgO3MgN2M=点燃g3N2与水反
3、应反应很困难能与沸水反应 Mg2H2OMg(OH)=2H2与碱反应能溶于强碱溶液不反应与某些氧化物反应能与 Fe2O3、M nO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应能在 CO2中燃烧:2MgCO22MgOC=点燃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。二、铝的重要化合物二、铝的重要化合物1氧化铝(1)物理性质:白色固体,难溶于水,有很高的熔点。3 / 22(2)化学性质两性氧化物Error!Error!2氢氧化铝(1)物理性质白色胶状不溶于水的固体,有较强的吸附性。(2)化学性质(用化学方程式表示)Al(OH)3 的电离方程式为Error!Error!受热分解:2Al
4、(OH)3Al2O33H2O。(3)制备向铝盐中加入氨水,离子方程式为 Al33NH3H2O=Al(OH)33NH。NaAlO2 溶液中通入足量 CO2,离子方程式为 AlOCO22H2O=Al (OH)3HCO。NaAlO2 溶液与 AlCl3 溶液混合:3AlOAl36H2O=4Al(OH)3。3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 KAl(SO4)212H2O,它是无色晶体,可溶于水,水溶液pH”或“”)。明矾可以净水,其净水的原理是Al33H2OAl(OH)3(胶体)3H,Al(OH)3 胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。三、用数形
5、结合思想理解三、用数形结合思想理解 Al3Al3、Al(OH)3Al(OH)3、AlOAlO 之间的转化关系之间的转化关系4 / 221Al3、Al(OH)3、AlO 之间的转化关系写出上述转化的离子方程式。【答案】(1)Al33NH3H2O=Al(OH)33NH 4Al33AlO6H2O=4Al(OH)3Al33OH=Al(OH)3(2)Al(OH)33H=Al33H2O(3)Al34OH=AlO2H2O(4)AlO4H=Al32H2O(5)AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO 3AlOHH2O=Al(OH)3(6)Al(OH)3OH=AlO2H2O2与 Al(OH)3 沉淀生成有关的
6、图像分析(1)把强碱溶液逐滴加入到铝盐(Al3)溶液中至过量现象:先有白色沉淀产生,然后沉淀逐渐溶解。图像有关反应:AB:Al33OH=Al(OH)3BD:Al(OH)3OH=AlO2H2O(2)把铝盐(Al3)溶液逐滴加入到强碱溶液中至过量现象:先无明显现象,反应一段时间后逐渐产生大量的白色沉淀。图像有关反应:5 / 22AB:Al34OH=AlO2H2OBC:Al33AlO6H2O=4Al(OH)3(3)把强酸溶液逐滴加入到 AlO 溶液中至过量现象:先生成白色沉淀,然后沉淀逐渐溶解。图像有关反应:AB:AlOHH2O=Al(OH)3BD:Al(OH)33H=Al33H2O(4)向强酸溶液
7、中逐滴加入 AlO 溶液至过量现象:先无明显现象,反应一段时间后逐渐产生白色沉淀。图像有关反应:AB:4HAlO=Al32H2OBC:Al33AlO6H2O=4Al(OH)3(5)往等物质的量的 AlCl3、MgCl2 混合溶液中加入 NaOH 溶液至过量现象:开始出现白色沉淀,后沉淀量增多,最后沉淀部分溶解。图像有关反应:OA:Al33OH=Al(OH)3,Mg22OH=Mg(OH)2AB:Al(OH)3OH=AlO2H2O四、化工生产中镁、铝及其化合物的转化关系四、化工生产中镁、铝及其化合物的转化关系6 / 221从海水中提取镁的流程(1)流程:(2)主要化学反应:制石灰乳:CaCO3Ca
8、OCO2、CaOH2O=Ca(OH)2;沉淀 Mg2:Mg22Ca(OH)2=Mg(OH)2Ca2;制备 MgCl2:Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O;电解 MgCl2:MgCl2(熔融)MgCl2。2工业炼铝的流程铝是地壳中含量最多的金属元素,在自然界主要以化合态形式存在于氧化铝中。铝土矿的主要成分是 Al2O3,此外还含有少量 SiO2、Fe2O3 等杂质,冶炼金属铝很重要的一个过程是 Al2O3 的提纯。由于 Al2O3 是两性氧化物,而杂质SiO2 是酸性氧化物,Fe2O3 是碱性氧化物,因而可设计出两种提纯氧化铝的方案。高频考点一高频考点一 镁的性质及其应用镁的性质及其应用
9、例 1镁粉在焰火、闪光粉、鞭炮中是不可缺少的原料,工业制造镁蒸气在某气体中冷却。下列可作为冷却气体的是( )空气 CO2 Ar H2 N2A和 B和C和 D和答案 C【变式探究】从海水中提取镁的工艺流程如图所示:下列说法错误的是( )7 / 22A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、分解和复分解反应答案 B高频考点二高频考点二 铝的性质及其应用铝的性质及其应用例 2、常温下可用铝质容器储运的试剂是( )A浓硝酸 B食醋C石灰水 D稀盐酸答案 A解析 常温下,Al 和浓硝酸反应生成一层致密的
10、氧化物薄膜而阻止进一步被氧化,可以用铝制容器储运浓硝酸,A 正确;食醋显酸性能与铝质容器反应,B 错误;石灰水呈碱性,Al 能溶于强碱溶液,不能盛放石灰水,C 错误;Al 和稀盐酸反应生成氯化铝和氢气,不能盛放稀盐酸,D 错误。【变式探究】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 盐酸 B4 molL1 HNO3 溶液C8 molL1 NaOH 溶液 D18 molL1 H2SO4 溶液答案 A解析 在镁、铝混合物中加入 HNO3 和浓 H2SO4 都不产生 H2;加入 NaOH 溶液,只有 Al 与之反应生成
11、 H2,而镁不反应;加入盐酸,镁、铝都与盐酸反应生成 H2,所以放出 H2 的量最多。高频考点三高频考点三 铝与酸或碱反应的特点铝与酸或碱反应的特点8 / 22例 3. 相同质量的镁和铝分别与足量的盐酸反应,生成的氢气在相同条件下的体积比是( )A11 B12 C23 D34答案 D【变式探究】甲、乙两烧杯中各盛有 100 mL 3 mol/L 盐酸和氢氧化钠溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后测得甲、乙两烧杯中产生的气体体积之比为 12,则加入铝粉的质量为( )A5.4 g B3.6 g C2.7 g D1.6 g答案 A【变式探究】铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化
12、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_。(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
13、入铝粉的质量为_。A.5.4 g B.3.6 g C.2.7 g D.1.8 g答案 (1)11 (2)13 (3)31 (4)A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9 / 22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。(3)因为铝足量且产生 H2
14、 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。2Al6HCl = 2AlCl33H26 mol 3 mol3 molL10.1 L 0.15 mol则 Al 与 NaOH 反应生成的 H2 为 0.15 mo
15、l20.3 mol。2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2227 g 3 mol5.4 g 0.3 mol即投入的铝粉为 5.4 g。【感悟提升】铝分别与盐酸、NaOH 溶液反应的原理:2Al6HCl=2AlCl33H2,2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。(1)等量的铝与足量盐酸和足量氢氧化钠溶液反应,产生 H2 的体积比为。10 / 22(2)足量铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生 H2 的体积比为。(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和 NaOH 溶液反应,若产生 H2 的体积比为,则必定是:铝与盐酸反应时,铝过量而盐酸不足;铝与 NaOH 溶液反应时,铝
16、不足而 NaOH 溶液过量。高频考点四高频考点四 Al2O3Al2O3 和和 Al(OH)3Al(OH)3 的两性的两性例 4. 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 Al3CAl(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 MgO答案 B解析 氨水与 Fe3和 Al3均反应生成氢氧化物沉淀,不符合除杂的要求。【变式探究】下列除去杂质的方法不正确的是( )
17、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 Al3C.Al(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D.MgO 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 MgO答案 B高频考点五高频考点五 Al(OH)3Al(OH)3 的制备的制备11 / 22例 5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
18、量烧碱溶液A BC D答案 B解析 若先用盐酸溶解,Mg、Al 均溶解,故先用烧碱溶液溶解,从 NaAlO2制备 Al(OH)3,若加盐酸不容易控制量的多少,应通入足量的 CO2 气体。故 B 项操作步骤为最佳顺序。【变式探究】若甲、乙、丙三位同学用规定的药品制备 Al(OH)3。规定必用的药品如下:350 g 70% H2SO4 溶液,NaOH 固体 240 g,足量铝屑、水(不能用其他药品)。甲、乙、丙用各自设计的方案制得 Al(OH)3 的质量分别是 W1、W2、W3。三种实验方案如下:甲:铝加 NaOH 溶液加 H2SO4 溶液W1 g Al(OH)3 乙:铝加 H2SO4 溶液加 N
19、aOH 溶液W2 g Al(OH)3丙:W3 g Al(OH)3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_。12 / 22答案 (1)丙 (2)W3W1W2 (3)520 g高频考点六高频考点六 有关有关 Al3Al3、AlOAlO 的离子反应的离子反应例 6.常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是( )A.中性溶液中:Cl、Mg2、Al3、KB.1.0 molL1 的 NaAlO2 溶液中:Cl、HCO、K、Ca2C.在强
20、碱性环境中:AlO、SiO、Na、KD.0.1 molL1 明矾溶液中:NH、AlO、HCO、Na答案 C解析 A 项,Al3易水解,在中性溶液中水解生成 Al(OH)3 沉淀;B 项,HCOAlOH2O=Al(OH)3CO;D 项,Al3与 AlO、HCO 因发生双水解反应不能大量共存。【变式探究】下列变化中的离子方程式书写正确的是( )A.向氯化铝溶液中滴加过量氨水:4NH3H2OAl3=AlO4NH2H2OB.NH4Al(SO4)2 溶液中滴加少量 NaOH 溶液:Al3NH4OH=Al(OH)3NH3H2OC.向明矾溶液中加入过量的 Ba(OH)2 溶液:Al32SO2Ba24OH=2
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