镁铝及其重要化合物 高三一轮复习

②2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+ 3H2↑
2NaAlO2+ H2SO4+2H2O =2Al(OH)3↓+ Na2SO4 （1）上述哪一种方法比较节约试剂？（提示：试从每生 产2 mol Al(OH)3所消耗的试剂用量予以说明） （2）原料相同，请设计一种更为节约试剂的方法
（用化学方程式表示，并说明其可以最节约试剂的根据）
⑵填写当反应分别进行到A 、B、C、D各点时的有关 内容(计算结果保留3位有效 数字)。
H++OH—=H2O
Al3+ + 3OH—(少量) = Al(OH)3↓ Al(OH)3 + OH— = AlO2—+2H2O
n(NaOH) n[Al(OH)3]
④向含Mg2+、Al3+的混合溶液中滴加NaOH溶液直至过量
Mg2+ + 2OH—
= Mg (OH)2↓
Al(OH)3、 Mg(OH)2 Mg(OH)2
n[Al(OH)3]
Al3++4OH—(过量) = AlO2—+2H2O 3mol 3mol Al3＋＋3AlO2－＋6H2O＝4Al(OH)3↓ 1mol
0 1 2 3 4 n(AlCl3)
②向NaAlO2溶液中滴加HCl溶液直至过量
AlO2—+H2O+H+(少量)= Al(OH)3↓ 1mol Al(OH)3 +3H+ = Al3++3H2O 3mol 0 1 2 3 4 n(HCl)
x
1
2
x
解析：
n
2.5
m
466 427.5
2 1 1 1.5 2
nBa(O H )2
1 1.5 2
nBa(O H )2
【例】在20.0mL 0.500mol/L的明矾 溶液中，逐滴加入0.1mol/L的 Ba(OH)2溶液的体积(X轴)与生成的沉 淀的质量(Y轴)的关系如图中实线所示。 当生成的沉淀质量达以最大量B点时停 止加入Ba(OH)2溶液，改为逐滴加入 0.200mol/L的盐酸，加入盐酸的体积 (X轴)和生成沉淀质量(Y轴)的关系如图 中虚线所示。 ⑴写出各阶段反应的离子方程式 = OA 2Al3++3SO42—+3Ba2+ +6OH— ；3BaSO4↓+2Al(OH)3↓ AB SO42—+Ba2++2OH—+2Al(OH)3=BaSO4↓+2AlO2—+4H2O ； BC AlO2—+H++H2O=Al(OH)3↓ ； CD Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O 。
（4）制取Al(OH)3的可能途径有那些？
解析：(1) 铝盐与碱液反应 ① Al3＋
OH－ 适量 NH3 · 2O H 足量
Al(OH)3 Al(OH)3
OH－ 过量 NH3 · 2O H 过量
AlO2－
法②优于法①
② Al3＋
不溶解
(2)偏铝酸盐与酸反应：
① AlO2
－ H+
适量
CO2 适量
第二章 金属元素及其化合物
第二节 镁铝及其重要化合物
一、知识点排查 1、镁和铝的物理性质比较
镁 颜色状态 熔点（℃） 密度（g/cm3） 银白色固体 铝 银白色固体 660.4 2.7 2.9
648.8
1.74 2.1
硬度
镁和铝都是 银白 色的 轻 （填“轻”或“重”）金属， 有较强的 韧性、延展性 、和良好的 导电 、 导热 性
据此判断 Al2O3 （1）固体B所含物质的化学式为_____________________。 （NH4）2SO4、K2SO4 （2）固体E所含物质的化学式为__________________ __。 （3）反应①的离子方程式为________________________。 AlO2—+2H2O+CO2 （过量） = Al(OH)3↓ +HCO3— 或： 2AlO2—+3H2O+CO2 （不足） = 2Al(OH)3↓ +CO32—
化钠溶液反应，产生的氢气前者多。
C．合金的熔点一般比组成它的各成分的熔点都低。 D．工业上常利用铝热反应冶炼难熔金属，如钒、铬、锰
【例】将相同质量的镁条分别在①氧气中②空气中
③氮气中④二氧化碳中完全燃烧，燃烧后所得固体
产物的质量由小到大的顺序是
A．②＜①＜③＜④ C．③＜②＜①＜④
（ C）
B．④＝①＝②＝③ D．③＜①＜②＜④
溶液反应的化学方程式。 2Al+2H2O+2NaOH= 2NaAlO2+3H2↑ Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+ H2O Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O
思考：
（3）Al(OH)3为何既能与酸又能与强碱液反应？ 解析： 这是因为Al(OH)3在水中同时存在两种电离平衡：
AlO2－＋H＋＋H2O ① 酸式电离 Al(OH)3 只能存在于 中性或弱酸 性弱碱性环 境中 Al3＋＋3OH－ ② 碱式电离
主要用途 实验室 制 法
制MgO和镁盐
Mg2++2OH— = Mg(OH)2↓
2AlO2—+CO2+2H2O=2Al(OH)3↓+CO32—
AlO2—+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3— 3 AlO2—+Al3++6 H2O=4Al(OH)3↓
练习：写出Al、Al2O3、A l(OH)3分别和NaOH
2Al+6H2O = 2Al(OH)3 +3H2↑ 2Al(OH)3 + 2NaOH=2NaAlO2 +4H2O 此反应中，还原剂是 铝 2Al+6H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑+4H2O ，氧化剂是 水 。
【例】下列叙述正确的是 铝和浓硫酸、浓硝酸不反应。
（
CD ）
A．铝制槽车可用来贮运浓硫酸、浓硝酸是因为常温下 B．两份相同质量的铝粉，分别与足量的稀硫酸和氢氧
解析：（1） ②法较①法节约了酸、碱试剂。因为同样 是制备2 mol Al(OH)3， ①法需2 mol Al、3 mol H2SO4、6 mol NaOH； ②法只需2 mol Al、1 mol H2SO4、2 mol NaOH。
（2）利用Al3＋和AlO2－的双水解反应制备Al(OH)3
2Al+3H2SO4===Al2(SO4)3+ 3H2↑
铝比镁硬度稍大、熔沸点稍高（铝中金属键比镁强）
2.Mg、Al的化学性质
Mg
与 非 金 属 反 应
O2 N2 S
Cl2
点燃
Al
点燃
常温下： 空气中形成氧化物薄膜， 具有抗腐蚀的性能
Mg+ O2 ＝ 2MgO 3Mg+ N2 ＝ Mg3N2 Mg + S ＝ MgS Mg+Cl2 ＝ MgCl2
点燃 加热 点燃
2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+ 3H2↑
0.75 mol 0.25 mol
Al2(SO4)3+6NaAlO2+12H2O===8Al(OH)3↓+3Na2SO4
0.25 mol 1.5 mol 2 mol
1.5 mol
1.5 mol
相当于制备2 mol Al(OH)3 所用原料为2 mol Al、0.75 mol H2SO4、1.5 mol NaOH，确实节约了试剂。
Al(OH)3
H+
过量
CO2 过量
Al3＋
法②优于法①
② AlO2－
Al(OH)3
不溶解
(3)相互促进水解反应：
Al3＋＋3AlO2－＋6H2O＝4Al(OH)3↓
【例】今用铝、稀硫酸和氢氧化钠溶液为原料，在实验室
制备一定量的氢氧化铝。可分别采用如下化学方程式所表 示的两种方法： ①2Al+3H2SO4 = Al2(SO4)3+ H2↑ Al2(SO4)3+6NaOH=2Al(OH)3↓+3Na2SO4
【例】⑴在100mL 1 mol/L的AlCl3溶液与60mL 6mol/L 的KOH溶液混合后，生成沉淀的质量是 ⑵200mL 0.5mol/L的Al2(SO4)3
3.12 g。
溶液中加入2mol/L的NaOH溶
液，可得到7.8gAl(OH)3沉淀， 则NaOH体积为 150或350 mL。
【例】某混合物 A，含有 KAl（SO4）2、Al2O3和 Fe2O3，在一定条件下可实现下图所示的物质之间的变化，
思考：
（1）Mg粉加入至NH4Cl中可能有几种气体产生？请说 明理由
解析：将镁粉加入NH4Cl溶液中，有氢气和刺激性的氨 气生成，这是由于NH4Cl水解呈酸性，镁与水解产生的 H+反应生成氢气破坏了NH4Cl水解平衡，NH3•H2O浓度 不断增大而分解放出NH3，同时还产生Mg(OH)2白色沉 淀。反应的化学方程式可表示为：
3. Mg、Al的化合物 （1）Mg、Al的氧化物
MgO
物理性质 化 学 性 质 H2O H+
OH—
白色粉末，难熔
Al2O3
白色粉末，难熔，不溶于水
MgO+H2O= Mg(OH)2 （缓慢） MgO+2H+=Mg2++H2O Al2O3+6H+=2Al3++3H2O Al2O3+2OH—=2AlO2—+ H2O
n[Al(OH)3]
向HCl溶液中滴加NaAlO2 溶液直至过量
AlO2
—+4H+ (过量)=
Al3++2H2O
n[Al(OH)3]
1mol
Al3＋＋3AlO2－＋6H2O＝4Al(OH)3↓ 3mol
0 1 2 3 4 n(NaAlO2 )
③向HCl酸化的AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量
4Al + 3O2 ＝ 2Al2O3
2Al+ 3S ＝ Al2S3 2Al +
点燃 3Cl2 ＝
加热
2AlCl3
与 氧 化 物 反 应
与 酸 反 应
H 2O CO2
Mg+2H2O
△Mg(OH) +H ↑
2 2
2Mg+ CO2 点燃 2MgO+C
除氧化膜后可与水微弱反应 铝热反应 用途、引发
Fe2 O3 氧化 性酸
4．“铝三角”关系及其应用
Al(OH)3
1 5 6 2 4
Al3+
3
Hale Waihona Puke Baidu
AlO2—
5. 镁及其重要化合物之间的转化
⑤ ①
Mg
MgO
⑥
②
MgSO4
③ ④
Mg(OH)2
写出上述转化的化学方程式： ⑦
思考(5)
试作出下列反应图像，并写出各阶段离子方程式。
①向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量 n[Al(OH)3] Al3+ + 3OH—(少量) = Al(OH)3↓ 3mol Al(OH)3 + OH— = AlO2—+2H2O 0 1 2 3 4 n(NaOH) 1mol 向NaOH溶液中滴加AlCl3 溶液直至过量
Al3+ + 3OH—(少量) = Al(OH)3↓ Al(OH)3 + OH— = AlO2—+2H2O
n(NaOH)
【例】 向含1molKAl(SO4)2的溶液中，滴加Ba(OH)2溶液。 请分别以沉淀物质的量n(mol)、沉淀质量m(g)对Ba(OH)2 的物质的量x(mol)作图．
n
m
1
2
光卤石
铝土矿
(Al2O3、Fe2O3、SiO2等)
存 在
(KCl· MgCl2· 2O) 6H
菱镁矿 (MgCO3) 海水 石灰乳 Mg(OH)2
HCl
冶 炼
铝土矿
Al(OH)3
电解
△
MgCl2
电解
Al2O3
Al
Mg
用 途
制合金、飞机、汽 车部件、烟火、照 明弹等
制合金、飞机、汽车、 轮船部件、导线、日用 品
类别 主要用途 工业制法
碱性氧化物
耐火材料，制备镁盐
两性氧化物
耐火材料，冶炼原料，制备铝盐， 制备偏铝酸盐，刚玉为耐磨材料
煅烧MgCO3
从铝土矿中提取
（2）Mg、Al的氢氧化物 Mg(OH)2 物理性质 白色，不溶于水
化 学 性 质 热稳 定性
Mg(OH)2
Al(OH)3
白色胶状，不溶于水、 有很强的吸附性
Mg + 2NH4Cl == 2NH3↑+MgCl2 +H2↑ （ Mg2+ + 2OH— == Mg(OH)2↓ ）
（2）试分析铝与强碱溶液反应的实质，该反应还原剂、 氧化剂分别是何物质？ 解析：铝和强碱溶液反应，通常认为是铝先和强碱溶液 中的水反应生成氢氧化铝，然后氢氧化铝再和强碱反应
生成偏铝酸盐。
△
MgO+H2O
2Al(OH)3 △ Al2O3+3H2O
Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O
H+ Mg(OH)2+2H+= Mg2++H2O OH— 类别 中强碱（溶解部分电离出的
OH—可使酚酞变红）
两性氢氧化物 制备Al2O3和净水剂
Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+
H+
2Al+ Fe2O3
反应，无氢气生成 Mg+2H+=Mg2++H2↑
高温
2Fe+ Al2O3
在冷浓硝酸、浓硫酸中“钝 化”，加热时反应，无氢气生 成
2Al+6H+=2Al3++3H2↑
2Al+2H2O+2OH— = 2AlO2—+3H2↑
与碱反应 与盐反应 Mg+Cu2+ = Mg2++Cu
2Al+3Cu2+ = 2Al3++3Cu