高考化学一轮复习 专题十四 镁、铝及其化合物 考点二 镁、铝化合物的性质及应用教学案

考点二镁、铝化合物的性质及应用1 镁的重要化合物(1)氧化铝和氢氧化铝(2)复盐——硫酸铝钾①复盐定义：由两种不同的金属离子(或NH＋4)与一种酸根离子组成的盐叫复盐。

②明矾明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，可溶于水，电离方程式为KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO2－4。

水溶液的pH<7(填“>”“<”或“＝”)，原因是Al3＋＋3H23＋3H＋。

明矾可用于净水，其原因是Al3＋水解产生Al(OH)3胶体，Al(OH)3胶体可以和悬浮于水中的泥沙形成絮状不溶物而沉降下来，使水澄清。

(1)由于Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小，故水垢的主要成分中是Mg(OH)2，而非MgCO3。

(2)Al2O3、Al(OH)3只与强酸、强碱溶液反应，与氨水和碳酸溶液不反应。

(3)Al3＋只能存在于酸性溶液中，AlO－2只能存在于碱性溶液中。

若将分别含Al3＋和AlO－2的盐溶液混合，发生反应：Al3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓。

(4)Al2O3、Al(OH)3是中学阶段接触的唯一与碱反应的金属氧化物和氢氧化物，经常应用到除杂、计算题中，所以一定要熟记这两个反应的离子方程式。

(5)明矾净水只能除去水中的悬浮杂质，不能杀菌消毒，与氯气消毒原理不同。

1.思维辨析(1)在加热情况下利用氢气还原氧化铝的方法得到金属铝。

( )(2)将Al(OH)3沉淀转入蒸发皿中，加足量稀硫酸，加热蒸干得无水Al 2(SO 4)3固体。

( ) (3)将NaOH 溶液缓慢滴入Al 2(SO 4)3溶液中至过量，最终观察到有沉淀生成。

( ) (4)日用铝制品表面覆盖着氧化膜对内部金属起保护作用。

( ) (5)Al 2O 3的熔点很高，可用作耐高温材料。

( )(6)明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中的悬浮物，可用于对水的杀菌、消毒。

( ) 答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√ (6)×2．将等体积的AlCl 3溶液和NaOH 溶液混合后，沉淀物中含铝元素的物质的量与溶液中含铝元素的物质的量相等，则原AlCl 3溶液与NaOH 溶液的物质的量浓度之比是 ( )A ．1∶3B ．2∶5C ．1∶4D ．2∶7 答案 D解析 设AlCl 3和NaOH 的物质的量分别为a 、b 。

当NaOH 少量时，铝元素以Al 3＋和Al(OH)3形式存在，a2×3＝b ，a ∶b ＝2∶3；当NaOH 过量时，铝元素以Al(OH)3和AlO －2形式存在，a2×3＋a2×4＝b ，a ∶b ＝2∶7。

[考法综述] 铝的化合物是高考命题的热点，主要是“铝三角”的转化关系及应用，涉及内容较多，如书写离子方程式，离子共存的判断，实验操作中的鉴别、分离、提纯，结合图象的分析或计算等，综合性较强，属较难题。

命题法1 常见的两性物质典例1 下列物质既能跟盐酸反应，又能跟NaOH 溶液反应的是( )①SiO 2 ②Al ③Al 2O 3 ④Al(OH)3 ⑤Na 2CO 3溶液 ⑥Ca(HCO 3)2溶液 ⑦NH 4HCO 3溶液 ⑧KHSO 4溶液A ．④⑥⑦⑧B ．②③④⑥⑦C ．①②③④⑦D ．②③④⑤⑧[解析] SiO 2只能与NaOH 溶液反应，与盐酸不反应；Al 、Al 2O 3、Al(OH)3、Ca(HCO 3)2、NH 4HCO 3既能跟盐酸反应，又能跟NaOH 溶液反应；Na 2CO 3只能与盐酸反应，与NaOH 溶液不反应；KHSO 4只能与NaOH 溶液反应，与盐酸不反应。

[答案] B【解题法】 常见的两性物质归纳总结(1)中学学习阶段接触到的既能与酸反应又能与碱反应的物质有：①金属单质：Al 等；②两性氧化物：Al 2O 3等；③两性氢氧化物：Al(OH)3等；④弱酸的铵盐：(NH 4)2CO 3、CH 3COONH 4、(NH 4)2S 等；⑤弱酸的酸式盐：NaHCO 3、KHS 、NaHSO 3等；⑥氨基酸等。

(2)两性物质：是指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物，上述物质中只有Al 2O 3、Al(OH)3、氨基酸是两性物质。

命题法2 “铝三角”转化关系典例2 下列各组物质，不能按 (“―→”表示反应一步完成)关系转化的是( )[解析] 各选项中物质间的转化为：A 项，Al 2O 3――→NaAlO 2――→2Al(OH)3――→△Al 2O 3；B 项，AlCl 3――→NH 3·H 2OAl(OH)3――→NaOHNaAlO 2――→HClAlCl 3；D 项，MgCl 2――→NaOHMg(OH)2――→△MgO ――→HClMgCl 2；C 项中，Al 不能一步转化成Al(OH)3。

[答案] C【解题法】 “铝三角”间的转化关系相互转化的离子方程式如下： (1)Al 3＋＋3OH －===Al(OH)3↓或Al 3＋＋3NH 3·H 2O===Al(OH)3↓＋3NH ＋4 (2)Al(OH)3＋OH －===AlO －2＋2H 2O (3)Al 3＋＋4OH －===AlO －2＋2H 2O (4)AlO －2＋H ＋＋H 2O===Al(OH)3↓ 或AlO －2＋CO 2＋2H 2O===Al(OH)3↓＋HCO －3 (5)Al(OH)3＋3H ＋===Al 3＋＋3H 2O(6)AlO－2＋4H＋===Al3＋＋2H2O相互关系：①＋②＝③，④＋⑤＝⑥，注意，Al(OH)3只溶于强酸强碱。

命题法3 含Al3＋的混合溶液中滴加NaOH的图象题典例3 某溶液中可能含有H＋、Na＋、NH＋4、Mg2＋、Fe3＋、Al3＋、SO2－4、CO2－3等。

当向该溶液中加入一定物质的量浓度的NaOH溶液时，发现生成沉淀的物质的量随NaOH溶液的体积变化的图象如图所示。

下列说法正确的是( )A．原溶液中含有的阳离子是H＋、NH＋4、Mg2＋、Al3＋B．原溶液中一定含有SO2－4和Na＋C．原溶液中含有的Fe3＋和Al3＋的物质的量之比为1∶1D．反应最后形成的溶液中含有的溶质为Na2SO4[解析] 从题中图象可知，滴入氢氧化钠溶液的过程中发生了四种反应：开始一个单位是中和反应，接下来六个单位是沉淀反应，再接下来的两个单位是铵根离子与氢氧根离子的反应，最后一个单位为氢氧化铝的溶解，由此确定生成氢氧化铝需要的氢氧化钠为三个单位，另外三个单位的氢氧化钠生成的是氢氧化铁沉淀；有铝离子则没有碳酸根离子。

因此可以确定有H＋、NH＋4、Fe3＋、Al3＋、SO2－4，不能确定是否有Na＋，可以确定没有Mg2＋、CO2－3。

[答案] C【解题法】含Al3＋的混合溶液与OH－反应的先后顺序当溶液中有多种离子时，要考虑离子之间的反应顺序，如向含有H＋、NH＋4、Mg2＋、Al3＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，NaOH先与H＋反应，再与Mg2＋、Al3＋反应生成沉淀，再与NH＋4反应，最后才溶解Al(OH)3沉淀。

即“先结合，后溶解”。

若不清楚结合的先后顺序，则可以采用“假设法”，如假设NH＋4先与OH－结合，则会发生NH＋4＋OH－===NH3·H2O，但溶液中的Al3＋、Mg2＋会与NH3·H2O 反应又生成NH＋4，所以NH＋4不能优先于Al3＋和Mg2＋与OH－结合。

若要正确排出结合的先后顺序，需熟练掌握离子间的反应原理。

命题法4 “铝三角”的主要应用典例4 Al(OH)3的制备若甲、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 gAl(OH)3乙：铝→加H 2SO 4溶液→加NaOH 溶液→W 2 gAl(OH)3 丙：⎭⎪⎬⎪⎫铝→加H 2SO 4溶液铝→加NaOH 溶液→W 3 gAl(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，W 1、W 2、W 3其质量由大到小的顺序是____________________________________。

[解析] n (NaOH)＝240 g 40 g·mol －1＝6 mol ，n (H 2SO 4)＝350 g×70%98 g·mol －1＝2.5 mol ，甲方案：2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑ 6 mol ⇒ 6 mol AlO －2＋ H ＋＋H 2O===Al(OH)3↓ 过量 2.5×2 m ol ⇒ 5 mol 因此，甲方案最多制得5 mol Al(OH)3。

乙方案：2Al ＋3H 2SO 4===Al 2(SO 4)3＋3H 2↑ 2.5 mol ⇒13×2.5 molAl 2(SO 4)3＋ 6NaOH===2Al(OH)3↓＋Na 2SO 4 13×2.5 mol 过量 ⇒23×2.5 mol 因此，乙方案最多制得53 mol Al(OH)3。

丙方案：2Al ＋6H ＋===2Al 3＋＋3H 2↑ 5 mol ⇒53 mol2Al ＋2OH －＋2H 2O===2AlO －2＋3H 2↑ 6 mol ⇒ 6 mol Al 3＋＋3AlO －2＋6H 2O===4Al(OH)3↓ 53 mol 过量 ⇒ 203 mol 因此，丙方案最多制得 203 mol Al(OH)3。

故W 3>W 1>W 2。

[答案] (1)丙 (2)W 3>W 1>W 2典例5 与铝元素有关的物质的分离、提纯 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 ．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 [解析] Al(OH)3不溶于氨水，故向含少量Al3＋的Fe3＋溶液中加入过量氨水时，Fe3＋、Al3＋均转化为氢氧化物沉淀，达不到除杂的目的。

[答案] B典例6 利用“铝三角”转化关系进行物质鉴别下列各组物质的无色溶液，不用其他试剂即可鉴别的是( )①KOH Na2SO4AlCl3②NaHCO3Ba(OH)2H2SO4③HCl NaAlO2NaHSO4④Ca(OH)2Na2CO3BaCl2A．①② B．②③C．①③④ D．①②④[解析] 不用其他试剂鉴别，即用物质间相互滴加现象不同来鉴别。