2019-2020年高三化学一轮复习 镁、铝及其化合物学案

2019-2020年高三化学一轮复习镁、铝及其化合物学案
〖复习目标〗
1．了解镁、铝及其重要化合物的主要性质和重要应用。

2．了解常见不同类型化合物之间转化的条件和方法，认识金属矿物等自然资源综合利用方面的重要作用。

〖知识清单〗
考点一镁及其化合物
一．镁的提取
⑴向海水中加入石灰乳：。

⑵制取MgCl2·6H2O：。

⑶加热蒸干MgCl2：。

⑷电解MgCl2：。

二．镁的性质
⑴物理性质
⑵化学性质
①能与O2、Cl2、N2等非金属单质反应，产物分别为、、。

②与CO2反应方程式为：。

③与酸反应
镁与非氧化性酸如稀硫酸、盐酸等反应生成氢气，离子方程式为：。

镁与氧化性酸如浓H2SO4、稀HNO3、浓硝酸在常温下也能反应，但不生成H2。

④与盐溶液反应
与Zn的盐溶液反应，其离子方程式为：。

⑶用途
〖典型例析〗
例1．海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示：
（1）若在空气中加热MgCl2·6H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，写出相应反应的化学方程。

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MgCl2·6H2O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：。

考点二铝及其化合物
一、铝在元素周期表中的位置、结构及性质
1．与非金属单质反应
①与O2反应：
②在点燃或加热的条件下与Cl2、S反应，化学反应方程式分别为
；。

2．与酸反应
①常温下铝遇、能够发生钝化。

②与盐酸反应的化学方程式。

③与热的浓硝酸反应。

3．与强碱（如NaOH）溶液反应的化学方程式为：。

4．与某些盐（如CuCl2）溶液反应的化学方程式为：。

5．与金属氧化物（如Fe2O3）反应（铝热反应）的化学方程式为：。

铝的冶炼
工业上冶炼铝的化学方程式为：。

二、氧化铝
氧化铝属于离子化合物，在室温下，它是一种白色固体，熔点很高。

氧化铝是典型的氧化物，
⑴与盐酸反应的离子方程式为：。

⑵与NaOH溶液反应的离子方程式为：。

三、氢氧化铝
1．氢氧化铝是两性氢氧化物。

这是因为氢氧化铝在水溶液中存在两种方式的电离，其电离方程式：有关的离子方程式为：与盐酸的反应：
与NaOH的反应：
2．受热分解，化学反应方程式为：
3．用途
⑴治疗胃酸过多，其原理可用离子方程式表示为：
⑵水解生成的Al(OH)3胶体可净水。

Al3+水解生成的胶体的离子方程式为：
Al(OH)3胶粒有强吸附能力，可用于净水。

4．制取
可溶性铝盐与氨水反应的离子方程式：
四、从铝土矿中提取铝
1．工艺流程
铝土矿（主要成分Al2O3、Fe2O3、SiO2）溶液
溶液沉淀
2．各步反应的化学方程式
五、明矾（化学式）
1．与NaOH溶液反应
NaOH量少：
NaOH量多：
2．与Ba(OH)2溶液反应
Ba(OH)2量少：
Ba(OH)2量多：
〖要点精析〗
一、“铝三角”及其应用
1．“铝三角”
2．应用
⑴制A1(OH)3
A13++3NH3·H2O==A1(OH)3↓+3NH4+
AlO2－+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO3－
⑵离子共存问题
Al3+与OH—、S2—、AlO2－、CO32—、HCO3－；AlO2－与H+、Al3+、Fe3+、NH4+因发生反应或水解相互促进而不能大量共存。

二、铝盐和偏铝盐分别与碱和酸反应生成Al(OH)3沉淀的关系图像
1．可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像
NaOH溶液HCl（过量）
电解
NH3·H2O（过量）高温
2．偏铝酸盐与盐酸反应的图像
3．向H+和Al3+、OH－和AlO2－混合溶液中分别滴加NaOH溶液、盐酸的反应图像
特别提醒：解答有关Al(OH)3的图像和计算问题要注意以下两点：
①“铝三角”关系图中各物质转化方程式中的计量数关系。

②图像分析时：首先要看清横、纵坐标的含义、其次要对图像进行全面的分析，尤其需要关注的是特殊点（起点、折点、顶点、终点）的含义
〖典型例析〗
例1．铝是一种很重要的金属，可以发生一系列反应制备物质，如下图所示：
下列说法中错误的是（）
A．反应①又称铝热反应，可用于野外焊接铁轨
B．反应②③都有氢气生成，产生等量的氢气时转移的电子数相等
C．常用反应⑥制备Al(OH)3，方法是向Al2(SO4)3溶液中滴加足量的NaOH溶液
D．工业上用反应⑦制备铝时，常加入冰晶石以降低氧化铝的熔融温度
例2．Al(OH)3是治疗胃酸过多的药物胃舒平的主要成分。

某课外兴趣小组用铝、稀硫酸、烧碱为原料，制备一定量的Al(OH)3。

他们分别设计了两种实验方案：
方案一：AlAl2(SO4)3 Al(OH)3
方案二：AlNaAlO2Al(OH)3
⑴从节约药品的角度思考，你认为哪一种方案好？
方案一和方案二共同存在的问题是。

⑵请用相同的原料设计一个更为节约药品的方案，并写出有关的化学方程式。

例3．将镁铝的混合物0.2 mol 溶于100 mL 4 mol/L 硫酸溶液中，然后再滴加 2 mol/L 氢氧化钠溶液。

请回答：
（1）滴加氢氧化钠溶液的过程中，沉淀质量随加入氢氧化钠溶液的体积V 变化如图所示。

当a =160
mL 时，则金属粉末中镁的物质的量为 mol ，b = mL 。

（2）在滴加氢氧化钠溶液的过程中，Mg 2+、Al 3+
正
好完全沉淀时加入的氢氧化钠溶液的体积
为 mL 。

（3）若上述混合物中镁的物质的量分数（以镁的物质的量除以混合物的
总物质的量）为x ，在加入100 mL 4 mol/L 硫酸溶液溶解后，然后又加入了2 mol/L 氢氧化钠溶液450 mL ，所得沉淀中无Al(OH)3。

满足此条件的x 的取值范围是 。

〖仿真练习〗
1．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Fe 3＋
溶液中的少量Al 3＋
C ．用新制的生石灰，通过加热蒸馏，以除去乙醇中的少量水
D ．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CO 2
后过滤
2．下列各组物质，前者逐滴滴加到后者中直至过量，先出现白色沉淀，后来沉淀又消失的是( )
A ．H 2SO 4滴入NaAlO 2溶液中
B ．Ba(OH)2溶液滴入Al 2(SO 4)3溶液中
C ．Al 2(SO 4)3溶液滴入NaOH 溶液中
D ．氨水滴入Al 2(SO 4)3溶液中
3．现有MgCl 2、AlCl 3、CuCl 2、FeCl 3、NH 4Cl 五种溶液，如果只用一种试剂把它们鉴别开来，应选用的试剂是( )
A ．氨水
B ．AgNO 3
C ．浓NaOH
D ．Na 2CO 3溶液 4．若在加入铝粉能放出氢气的溶液中，下列各组离子可能共存的是( )
A ．NH ＋
4 NO －
3 CO 2－
3 Na ＋ B ．Na ＋ Ba 2＋ Mg 2＋ HCO －
3 C ．NO －
3 K ＋
AlO －
2 OH
－
D ．NO －
3 Ca 2＋
K ＋
Cl －
5．下列有关铝及其化合物的叙述正确的是( )
A ．铝粉与氧化镁共热可制取金属镁
B ．足量铝分别与含1 mol HCl 、1 mol NaOH 的溶液反应，产生相同量的氢气
C ．工业上用电解熔融Al 2O 3的方法冶炼铝
D ．在浓硝酸中加入等体积的浓硫酸后，立即加入铝片，铝片表面发生钝化
6．美、德两国科学家现已成功合成出具有独特化学特性的氢铝化合物(Al 2H 6)，这一研究成果有助于人们开发出推力更强大的固体火箭燃料，也有望应用在氢动力汽车和其他能源方面。

下列关于氢铝化合物的推测不正确的是( )
H)
A．氢铝化合物与水反应生成氢氧化铝和氢气
B．氢铝化合物中铝显＋3价，H显－1价
C．氢铝化合物具有强还原性
D．铝与水蒸气在高温下可生成氢铝化合物
7．将5.1 g镁和铝投入500 mL 2 mol/L的盐酸中，生成氢气0.5 g，金属完全溶解；再加入4 mol/L 的NaOH溶液，生成沉淀的质量最多是( )
A．22.1 g B．8.5 g
C．10.2 g D．13.6 g
8．在Al2(SO4)3和MgSO4的混合溶液中，滴加NaOH溶液，生成沉淀的量与滴入NaOH溶液的体积关系如右图所示，则原混合液中
Al2(SO4)3与MgSO4的物质的量浓度之比为( )
A．6∶1 B．3∶1
C．2∶1 D．1∶2
9．(思维拓展)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( ) A．a点对应的溶液中：Na＋、Fe3＋、SO2－4、HCO－3
B．b点对应的溶液中：Na＋、S2－、SO2－4、Cl－
C．c点对应的溶液中：Ag＋、Ca2＋、NO－3、F－
D．d点对应的溶液中：K＋、NH＋4、I－、CO2－3
10．将AlCl3溶液和氢氧化钠溶液等体积混合，得到的沉淀中含铝元素与溶液中所含铝元素相等，则原AlCl3与NaOH两溶液的物质的量浓度之比可能是( )
A．1∶3 B．2∶3
C．1∶4 D．2∶7
11．某溶液中只可能含有H＋、NH＋4、Mg2＋、Fe3＋、Al3＋、CO2－3、SO2－4等离子，当向该溶液中加入某浓度的NaOH溶液时，发现生成沉淀的物质的量随NaOH溶液的体积变化如图所示，由此可知，该溶液中肯定含有的离子是____________，且各离子的物质的量之比为
____________。

12．将一定量的Mg、Al合金溶于1 mol/L的盐酸中，然后用1 mol/L的NaOH 溶液进行滴定，产生沉淀的量随NaOH溶液的体积的变化图像如图。

则
(1)Al的质量是________。

(2)盐酸的体积为________。

(3)欲求a的值，还需要知道一个条件，这个条件可以是________。

A．合金的质量 B．Mg的质量
C．产生H2的体积 D．b点对应的沉淀量
E．c点对应的沉淀量
13．从铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种工艺流程如下：
请回答下列问题：
(1)流程甲加入盐酸后生成Al3＋的离子方程式为_____________。

(2)流程乙加入烧碱后生成SiO2－3的离子方程式为____________。

(3)验证滤液B含Fe3＋，可取少量滤液并加入________(填试剂名称)。

(4)滤液E、K中溶质的主要成分是________(填化学式)，写出该溶质的一种用途
____________________。

(5)已知298 K时，Mg(OH)2的溶度积常数K sp＝5.6×10－12，取适量的滤液B，加入一定量的烧碱至达到沉淀溶解平衡，测得pH＝13.00，则此温度下残留在溶液中的c(Mg2＋)＝________________。

14．日常生活中使用的铝合金中的铝来自于电解氧化铝。

工业上电解氧化铝要求其纯度不得低于98.2%，而天然铝土矿的氧化铝含量为50%～70%，杂质主要为SiO2、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O等。

工业生产铝锭的工艺流程示意图如下：
一些氢氧化物沉淀的pH如下表：
沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Mg(OH)2
(1)加入盐酸时，氧化铝发生反应的离子方程式为_____________。

(2)实验室进行步骤②③④的操作名称为________。

(3)固体A的化学式为________，物质C的化学式为______________；溶液中的Na＋、Ca2＋、Mg2＋是在步骤________中分离出去的。

(4)步骤③调节pH的数值范围为____，步骤④调节pH的数值范围为_____。

(5)步骤⑥反应的化学方程式为____________。

〖答案〗
考点一：
例1．(1)MgCl2·6H2O==Mg(OH)Cl+HCl↑+5H2O↑、
MgCl2·6H2O===MgO + 2HCl↑ + 5H2O↑或Mg(OH)Cl==MgO+ HCl↑；
在干燥的HCl气流中，抑制了MgCl2水解，且带走MgCl26H2O受热产生的水汽，故能得到无水MgCl2
(2)加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤
(3)搅拌，加速溶解；使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗，防止外洒；防止因局部过热液滴或晶体飞溅考点二
例1．C
例2．（1）方案二较好方案一在加入NaOH溶液和方案二在加入H2SO4溶液时，均难以控制加入的量，确保Al元素全部进入沉淀
（2）将Al按1∶3分成两份，第一份与硫酸溶液反应，第二份与NaOH溶液反应，然后将所得溶液混合即可。

有关反应的化学方程式为：
2Al +3 H2SO4====Al2（SO4）3 +3H2↑
2Al +2NaOH+ 2H2O====2NaAlO2+ 3H2↑
Al2（SO4）3 +6NaAlO2+ 12H2O====8Al（OH）3↓ +3Na2SO4
例3 ． (1)0.12 440 （2）400 （3） 0.5≤a＜1
〖仿真练习〗
1.B
2.A
3.CD
4.C
5.C
6.D
7.D
8.D
9.B 10.BD
11. H＋、Al3＋、NH＋4、SO2－42∶1∶3∶4
12.解析：用NaOH溶液滴定溶解镁铝合金的盐酸时的反应为：
0～a：HCl＋NaOH===NaCl＋H2O
a～b：MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl
AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl
b～c：Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O
(1)合金中Al～NaAlO2～b～c间滴入的NaOH，即n(Al)＝n(NaOH)b～c＝1 mol·L－1×(90－80)×10－3L＝0.01 mol
m (Al)＝27 g·mol －1×0.01 mol＝0.27 g
(2)b 点时溶液中只有NaCl ，且Na ＋
来自于NaOH 溶液，Cl －
来自于原盐酸，故n (HCl)＝n (NaOH)0～
b
＝1 mol·L －1×80×10－3L ＝0.08 mol ，V 盐酸＝0.08 mol÷1 mol·L －1
＝0.08 L ，即为80 mL 。

(3)在A ～E 五个条件中，再知其中任一个条件，就能求得a 值。

答案： (1)0.27 g (2)80 mL (3)ABCDE
13. 解析：本题考查铝、硅、铁等的氧化物的性质，意在考查考生对两性氧化物、氢氧化物概念的理解，离子方程式的书写，物质的检验及离子积常数的计算能力。

(1)与HCl 反应生成Al 3＋
，应为铝土矿中Al 2O 3。

(2)SiO 2可以溶于NaOH 溶液中生成Na 2SiO 3。

(3)检验Fe 3＋
的特征反应很多，如遇KSCN 显红色，遇苯酚显紫色，遇OH －
有红褐色沉淀等。

(4)生成E 、K 时，CO 2均是过量的，故应生成NaHCO 3。

(5)Mg(OH)2的溶度积常数K sp ＝c (Mg 2＋
)·c 2
(OH －
)，c (Mg 2＋
)＝
5.6×10
－12
/(0.1)2＝5.6×10
－10
(mol/L)。

答案：(1)Al 2O 3＋6H ＋
===2Al 3＋
＋3H 2O (2)SiO 2＋2OH －
===SiO 2－
3＋H 2O
(3)硫氰化钾(或硫氰酸钾、苯酚溶液等合理答案) (4)NaHCO 3 制纯碱(或做发酵粉等合理答案) (5)5.6×10
－10 mol/L
14. 解析：②③④的操作均是分离固体和液体，该操作应是过滤；SiO 2不与盐酸发生反应，固体A 为SiO 2，加入C 调节pH 值，中和盐酸，并控制氢氧化物沉淀的pH ，保证Fe 3＋
沉淀完全，分析表格数据，步骤③应控制在4.1<pH<4.5，步骤④5.2<pH<10.4(或6<pH<10)；控制范围决定了Na ＋
、Ca
2
＋
、Mg 2＋
是在步骤④中除去的；步骤⑥为工业上电解氧化铝。

答案：(1)Al 2O 3＋6H ＋
===2Al 3＋
＋3H 2O (2)过滤
(3)SiO 2 NaOH[或Ca(OH)2] ④
(4)4.1<pH<4.5(或略大于4.1，损失一点儿Al 3＋
，保证Fe 3＋
沉淀完全) 5.2<pH<10.4(或
6<pH<10)
(5)2Al 2O 3(熔融)=====通电冰晶石4Al ＋3O 2↑。