高三化学专题学案(1期)9镁、铝及其化合物

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初三化学同步学案（1期）
镁、铝及其化合物
一、学习要求
（一）镁和铝单质的性质 1．与非金属反应
（1）与O 2反应。

常温下与空气中的O 2反应生成一层致密的氧化物薄膜，所以镁、铝都有抗腐蚀的性能。

镁、铝都能在空气中燃烧： 。

（2）与卤素单质、硫等反应。

Mg+ Cl 2 2Al+ 3Cl 2
2Al+ 3S
（用于工业制备） Mg+ S
2．与H 2O 反应
Mg 、A1和冷水都不反应，但在加热条件下与水反应生成氢氧化物和氢气 Mg+2H 2O
2A1+6H 2O
3．与酸反应置换出H 2
Mg 、A1与浓、稀盐酸、稀硫酸、磷酸等非氧化性酸反应置换出H 2，其中铝在冷浓 H 2SO 4，冷浓硝酸中发生钝化现象。

所以 用铝制容器贮存冷的浓硫酸或浓硝酸。

4．与某些氧化物反应
（1）镁与二氧化碳反应：2Mg+CO 2
（2）铝热反应：2Al+ Fe 2O 3
铝热反应可用于焊接钢轨和冶炼某些难熔金属，如：V 、Cr 、等。

5．与碱反应
镁不与碱反应，铝与碱液反应： 。

【典例分析】
例1、镁和铝都是较活泼的金属，下列叙述正确的是( )
A ．镁不与任何金属氧化物反应，而铝可用于冶炼金属
B ．金属镁、铝作电极构成原电池时，负极反应一定为：Mg －2e －
===Mg 2＋
C ．MgCl 2及AlCl 3溶液分别蒸发并灼烧，均可得到氧化镁和氧化铝
D ．历史上曾用反应3Na ＋AlCl 3=====△
Al ＋3NaCl 制铝；现代工业用反应Mg ＋2RbCl=====800℃
MgCl 2＋2Rb↑制铷，所以活动性：Mg>Rb>Na>Al
解析：氯化镁、氯化铝在溶液中均能水解，加热时水解生成的氯化氢从体系中不断逸出，生成的氢氧化物灼烧后生成氧化物，故C 项正确；镁制取铷的反应实际上是利用铷的沸点比镁沸点低，铷蒸气不断从体系中抽出从而制得铷，不是依据金属活动性大小置换原理，D 项不正确。

答案：C
变式1、把镁粉中混入的少量铝粉除去，应选用的试剂是() A．盐酸B．氯水C．烧碱溶液D．纯碱溶液
变式2、下列有关金属及其合金的说法不正确的是()
A．目前我国流通的硬币是由合金材料制造的
B．生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加
C．镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，可用于制作照明弹
D．日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用
例2、用铝箔包装0.1mol金属钠，用针扎出一些小孔，放入水中，完全反应后，用排水集气法收集产生的气体，则收集到的气体为（标准状况）（）
A．O2和H2的混合气体B．1.12L H2C．大于1.12LH2D．小于1.12L H2
解析：Na与水反应放出H2，并且生成NaOH，铝能与NaOH溶液反应，也生成H2，故最后收集到的气体是这两部分H2总和，显然比Na单独反应产生的H2多。

2Na+2H2O2NaOH +H2↑2A1+6H2O2A1(OH)3+3H2↑
0.1mol 0.1mol 0.05mol 0.1mol 0.15mol
若铝箔足量，共生成H2：0.05mol＋0.15mol＝0.2mol
V（H2）＝0.2mol×22.4mol／L＝4.48L。

答案：C
变式3、等量镁铝合金粉末分别与下列4种过量的溶液充分反应，放出氢气最多的是（）A．2mol·L-1H2SO4溶液B．18 mol·L-1H2SO4溶液
C．6 mol·L-1KOH溶液D．3 mol·L-1HNO3溶液
变式4、（1）相同质量的镁、铝分别与足量盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积比是________ ，若产生相同物质的量的氢气，所需镁、铝的质量比是__ _ ；
（2）相同物质的量的镁、铝分别与足量盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积比是_______ ；若产生相同体积（同温同压）的氢气，所需镁、铝的物质的量之比是________ ；
（3）铝分别与盐酸、氢氧化钠反应，若产生相同体积（同温同压）的氢气，则消耗铝的物质的量（或质量）之比为________ 。

[规律总结]铝和强碱溶液反应，不是铝直接和碱反应，而是铝先和强碱溶液中的水反应生成Al(OH)3，然后Al(OH)3再和强碱反应生成偏铝酸盐。

（二）镁和铝的氧化物性质
（三）氢氧化铝
1．物理性质：A l(O H)3是几乎不溶于水的，具有性。

2．化学性质
①与酸反应：Al(OH)3 +3HCl＝AlCl3+3H2O（离子反应方程式：）
②与碱反应：Al(OH)3＋NaOH＝NaAlO2+2H2O（离子反应方程式：）3．Al(OH)3的制取
①铝盐与碱反应：实验室制取氢氧化铝时采用过量的氨水，而不用强碱与可溶性铝盐溶液反应是因为。

②偏铝酸盐与酸反应：一般用向偏铝酸盐溶液中通入CO2的方法制取Al(OH)3。

当CO2不足或适量时：；（填离子反应方程式，下同）CO2过量时：。

4．Al(OH)3的用途：由于A l(O H)3具有吸附性，既能凝聚水中悬浮物，又能吸附色素，因此A l(O H)3可作净水剂和色素吸附剂。

例3、使溶液中Ba2+、Mg2+、Al3+、Ag+、Cu2+分步逐一沉淀析出，加入下列试剂的顺序正确的是（）A．NaCl→Na2S→Na2SO4→NaOH→HNO3B．H2SO4→HCl→H2S→NaOH→CO2
C．HCl→H2SO4→H2S→NaOH→CO2D．Na2S→Na2SO4→NaCl→NaOH→HCl
解析：SO42-能同时除去Ba2+和Ag+，S2-能同时除去Ag+和Cu2+，所以不能放在第一位，排除BD；AC相比，在加入前四种试剂后，Al3+以AlO2-形式存在，加酸可使AlO2-以Al(OH)3形式沉淀。

但HNO3量不好控制，所以最好的选项为C。

答案：C
变式5、用稀H2SO4、NaOH溶液和金属铝为原料制取Al（OH）3，甲、乙、丙三个学生制备途径分别为：甲：()()
Al Al SO Al OH
H SO
243
NaOH
3
24
−→
−−−→
−−
乙：()
Al NaAlO Al OH
NaOH
2
H SO
3
24
−→
−−−→
−−
丙：
()
→
⎪⎭
⎪
⎬
⎫
−
−→
−
−
−→
−
2
NaOH
3
4
2
SO
H
NaAlO
Al
SO
Al
Al4
2
Al（OH）3
若要制得等量的Al（OH）3则（）
A. 三者消耗NaOH相同
B. 甲消耗H2SO4最少
C. 乙消耗NaOH最多
D. 丙消耗H2SO4和NaOH都最少
变式6、下列各组物质能相互反应，最终能生成氢氧化铝的是（）
A. 铝和氢氧化钠溶液共热
B. 氯化铝溶液中滴入过量氢氧化钾溶液
C. 明矾溶液中滴入过量氨水
D. 物质的量浓度相同的硝酸铝溶液和氢氧化钠溶液等体积混合
（四）镁和铝的图像
例4、已知Ba(AlO2)2可溶于水。

右图表示的是向A12(SO4)3溶液中逐滴加入Ba(OH)2
溶液时，生成沉淀的物质的量y与加人Ba(OH)2的物质的量x的关系。

下列有关
叙述正确的是（）
A．a—b时沉淀的物质的量：A1(OH)3比BaSO4多
B．c—d时溶液中离子的物质的量：AlO2–比Ba2+多
C．a—d时沉淀的物质的量：BaSO4可能小于A1(OH)3
D．d—e时溶液中离子的物质的量：Ba2+可能等于OH–
解析：采用定量法分析。

假设有1molA12(SO4)3则溶液中含有2molA13+、3molSO42–。

向溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液时发生的反应为：Al3++3OH-Al(OH)3↓、SO42–+Ba2+BaSO4↓。

则当2molA13+完全沉淀时，消耗Ba(OH)23mol，此时3molSO42–全部沉淀；生成沉淀为2molAl(OH)3和3molBaSO4共5mol，因此，在整个反应过程中BaSO4的物质的量始终大于Al(OH)3的物质的量；再加入Ba(OH)2溶液时发生Al(OH)3+OH-=[Al(OH)4] -，沉淀的量将逐渐减少，因此b点是沉淀的最大值，b～d中Al(OH)3沉淀逐渐溶解转化为Ba(AlO2)2，由于AlO2-微弱水解，因此再b～d中AlO2-的物质的量大于Ba2+；d点时Al(OH)3沉淀恰好完全溶解，此时溶液中只存在Ba(AlO2)2，因此随Ba(OH)2的加入在某一点，当d～e中加入的Ba(OH)2的物质的量等于Ba(AlO2)2的物质的量时，溶液中Ba2+与OH-的量相等。

答案：BD
变式7、某无色溶液中，已知含有H＋、Mg2＋、Al3＋等阳离子，逐滴加入NaOH(溶液)，则消耗NaOH溶液体积(x 轴)和生成沉淀量(y轴)之间的函数关系,可用下图表示，则下列图中正确的是()
[规律总结]析图或作图时不仅要注意加入酸或碱的强弱，而且要注意所加入的量或滴加顺序，正因滴加顺序不同可产生的现象不同。

若产生沉淀有多种，则应细细分析相关量间的关系。

要持别关注沉淀是否同步完全，沉淀物是否溶于所加入的过量试剂中，同时要注意纵生标的物理量意义。

对于一些复杂问题可先分解后组合，进行图像的叠加工作。

抓住一些关键点（如最高点，最低点，转折点）和变化趋势，才能较顺利地解决图像问题。

二、应用巩固
1．元素的性质包含金属性和非金属性，其强弱可以通过该元素对应的某些化学性质体现出来．某同学认为铝元素是金属元素，但是有一定的非金属性．下列化学反应中，你认为能支持该同学观点的是() A．铝片与盐酸反应生成氢气；B．氢氧化铝溶于强碱溶液
C．氢氧化铝溶于强酸溶液；D．铝热反应
2．等量镁铝合金粉末分别与下列4种过量的溶液充分反应，放出氢气最多的是()
A．2 mol·L－1 H2SO4溶液；B．18 mol·L－1 H2SO4溶液
C．6 mol·L－1 KOH溶液；D．3 mol·L－1 HNO3溶液
3．将物质X逐渐加入(或通入)Y溶液中，生成沉淀的量与加入X的物质的量关系如图所示，符合图示情况的是()
4
()
A．Al B．Al(OH)3 C．AlCl3D．Al2O3
5．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．1 mol NaAl(OH)2CO3最多可消耗3 mol H＋；D．该药剂不适合于胃溃疡患者服用
6．甲、乙、丙、丁分别是Al2(SO4)3、FeSO4、NaOH、BaCl2四种物质中的一种，若将丁溶液滴入乙溶液中，发现有白色沉淀生成，继续滴加则沉淀消失，丁溶液滴入甲溶液时，无明显现象发生，据此可推断丙物质是()
A．Al2(SO4)3B．NaOH C．BaCl2D．FeSO4
7．向含有1 mol 明矾的溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液，充分反应，下列说法不．正确的是() A．当Al3＋恰好完全沉淀时，消耗Ba(OH)21.5 mol
B．当SO2－4恰好完全沉淀时，Al3＋全部转化为AlO－2
C．当向溶液中加入1.5 mol Ba(OH)2时，反应可用下列离子方程式表示：
2Al3＋＋3SO2－4＋3Ba2＋＋6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓
D．随着加入的Ba(OH)2的物质的量不断增大，沉淀的物质的量不断增大
8.用一张已除去表面氧化膜的铝箔紧紧包裹在试管外壁(如图)，将试管浸入硝酸汞溶液中，片
刻取出，然后置于空气中，不久铝箔表面生出“白毛”，红墨水柱右端上升．根据实验现象判断
下列说法错误的是()
A．实验中发生的反应都是氧化还原反应
B．铝是一种较活泼的金属
C．铝与氧气反应放出大量的热量
D．铝片上生成的白毛是氧化铝和氧化汞的混合物
9．某无色溶液中加入过量的稀盐酸有沉淀生成，过滤后向滤液中加入过量的纯碱溶液又有沉淀生成，下列溶液中符合此条件的是()
①Ag＋、Fe3＋、Na＋②Ag＋、Al3＋、K＋
③Ag＋、Ba2＋、NO－3④SiO2－3、AlO－2、K＋
⑤Ag＋、NH＋4、H＋⑥AlO－2、K＋、Al3＋
A．①②⑤B．②③④C．②③④⑥D．①②③④⑥
10．在Al2(SO4)3和MgSO4混合溶液中，滴加NaOH溶液的体积与生成沉淀的物质的量的关系如图所示，则原混合溶液中Al2(SO4)3与MgSO4的物质的量之比为()
A．6∶1 B．3∶1 C．2∶1 D．1∶2
11．把铝粉和Fe3O4粉末配成铝热剂，分成两等份，前一份在高温下恰好完全反应，然后将生成物与足量的稀盐酸反应；后一份直接加入足量的NaOH溶液使之充分反应，前后两种情况下生成气体的物质的量之比为()
A．1∶1 B．9∶8 C．3∶4 D．4∶3
12．若在加入铝粉能放出氢气的溶液中，分别加入下列各组离子，一定能共存的是() A．NH＋4NO－3CO2－3Na＋B．Na＋Ba2＋Mg2＋HCO－3
C．NO－3Ba2＋K＋Cl－D．NO－3K＋AlO－2SO2－4
13．A、B、C、D、E五种化合物均含有某种短周期常见元素，它们的转化关系如图所示，其中A为澄清溶液，C为难溶的白色固体，E则易溶于水，若取A溶液灼烧，焰色反
应为浅紫色(透过蓝色钴玻璃)．
(1)写出化学式：A__________，B________，C________，
D________，E________。

(2)写出下列反应的离子方程式：
A―→B：
______________________________________________________；
A―→D：
_____________________________________________________。

14．某课外小组对一些金属单质和化合物的性质进行研究． (1)下表为“铝与氯化铜溶液反应”实验报告的一部分：
置换反应： _________________________________________________________； 化合反应： ___________________________________________________________。

(2)用石墨作电极，电解上述实验分离出的溶液，两极产生气泡．持续电解，在阴极附近的溶液中还可以观察到的现象是____________________________________。

解释此现象的离子方程式是：____________________________________________.
(3)工业上可用铝与软锰矿(主要成分为MnO 2)反应来冶炼金属锰。

①用铝与软锰矿冶炼锰的原理是(用化学方程式来表示)：__________________________ ___________________________________。

②MnO 2在H 2O 2分解反应中作催化剂．若将适量MnO 2加入酸化的H 2O 2溶液中，MnO 2溶解产生Mn 2＋
，该
反应的离子方程式是：______________________________________________。

15．某溶液中可能含有Fe 2＋
、Mg 2＋
、Cu 2＋
、NH ＋
4、Al 3＋
，当加入一种淡黄色固体并加热溶液时，有刺激性气体
放出并有白色沉淀生成，加入淡黄色固体的物质的量(横坐标)与析出白色沉淀和产生气体的物质的量(纵坐标)的关系如图所示，可推知溶液中含有的离子是______，它们的物质的量浓度之比为________，所加的淡黄色固体是(化学式)________．
16．铝镁合金已成为轮船制造、化工生产等行业的重要材料．某研究性学习小组的三位同学，为测定某含镁3%～5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计下列三种不同实验方案进行探究．填写下列空白． [探究一]
实验方案：铝镁合金NaOH −−−−
→溶液
测定剩余固体质量 实验中发生反应的化学方程式是：________________________________________________。

实验步骤：(1)称取5.4 g 铝镁合金粉末样品，投入V mL 2.0 mol/L NaOH 溶液中，充分反应．NaOH 溶液的体积V ≥________。

(2)过滤、洗涤、干燥、称量固体．该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将_______(填“偏高”或“偏低”)。

[探究二]
实验方案：铝镁合金盐酸,测定生成气体的体积(实验装置如上图所示)
问题讨论：
(1)某同学提出该实验装置不够完善，应在A、B之间添加一个干燥、除酸雾的装置．你的意见是________(填“需要”或“不需要”)。

(2)为使测定结果尽可能精确，实验中应注意的问题是(写出两点)：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。

[探究三]
实验方案：称量x g铝镁合金粉末，放在如图所示装置的惰性电热板上，通电使其充分灼烧。

问题讨论：
(1)欲计算Mg的质量分数，该实验中还需测定的数据是__________________。

(2)若用空气代替O2进行实验，对测定结果是否有影响？________(填“是”或“否”)。

镁、铝及其化合物
参 考 答 案
变式练习
变式1、C 变式2、B 变式3、A 变式4、（1）3:4 4:3 （2）2:3 3:2 （3）1:1 变式5、D 变式6、C 、D 变式7、B
232332(2)AlO －
2＋CO 2＋2H 2O===Al(OH)3↓＋HCO －
3
AlO －
2＋4H ＋
===Al 3＋
＋2H 2O
14、(1)2Al ＋6H ＋
===2Al 3＋
＋3H 2↑或2Al ＋3Cu 2＋
===2Al 3＋
＋3Cu 2Cu ＋O 2＋H 2O ＋CO 2===Cu 2(OH)2CO 3
(2)有白色沉淀生成，后来沉淀逐渐溶解至消失：Al 3＋
＋3OH －
===Al(OH)3↓，
Al(OH)3＋OH －===AlO －
2＋2H 2O ；
(3)①3MnO 2＋4Al=====高温
3Mn ＋2Al 2O 3；
②MnO 2＋H 2O 2＋2H ＋
===Mn 2＋
＋O 2↑＋2H 2O
15、Mg 2＋
、Al 3＋
、NH ＋
4 1∶1∶3 Na 2O 2
16、[探究一]2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑
(1)97 (2)偏高
[探究二](1)不需要
(2)①检查装置的气密性 ②合金完全溶解(或加入足量盐酸，或调整量气管C 的高度，使C 中液面与B 中液面相平等，合理答案均可)
[探究三](1)灼烧后固体的质量 (2)是。