鎂鋁及其重要化合物

鎂鋁及其重要化合物【高考考點】1．掌握鎂、鋁及其重要化合物的性質；2．運用化學平衡移動原理分析氫氧化鋁的兩性；3．掌握解圖像題的方法，培養(yǎng)學生分析圖像的能力。【知識網絡】1．鎂及其化合物2．鋁及其化合物【教學內容】一、鎂和鋁的性質：鎂鋁結構周期表位置第三周期第ⅡA族第三周期第ⅢA族金屬性Mg＞Al單質還原性Mg＞Al物理性質都是密度較小、熔點較低、硬度較小的銀白色金屬，且鎂的比鋁的均小?；瘜W性質跟O2及其它非金屬反應2Mg+O22MgO(發(fā)出耀眼白光)3Mg+N2Mg3N24Al+3O22Al2O32Al+3SAl2S3跟某些氧化物2Mg+CO22MgO+C8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe(鋁熱反應)跟水反應Mg+2H2OMg(OH)2↓+H2↑2Al+6H2O2Al(OH)3↓+3H2↑Mg+H2SO4(稀)=MgSO4+H2↑2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑跟酸的反應與濃HNO3、濃H2SO4反應，無H2生成。常溫下遇濃硝酸或濃硫酸鈍化，加熱繼續(xù)反應：2Al+6H2SO4(濃)Al2(SO4)3+3SO2↑+6H2O跟堿反應不反應。2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑與鹽溶液Mg+CuCl2=MgCl2+Cu2Al+3CuCl2=2AlCl3+3Cu用途制合金、煙火、照明彈等制合金、導線、日用品，焊接鋼軌等制法海水→Mg(OH)2→MgCl2→Mg鋁土礦→AlCl3→NaAlO2→Al(OH)3→Al2O3→Al〖例1〗某溶液中加入鋁粉有氫氣產生，該溶液中肯定可以大量存在的離子組是（D）A、Na+、NO3－、Cl－、SO42－B、Na+、K+、Ba2+、HCO3－C、Fe3+、H+、SO42－、Cl－D、Na+、K+、Cl－、SO42－二、鎂和鋁的氧化物的主要性質氧化鎂氧化鋁物質類別堿性氧化物兩性氧化物物理性質白色粉末、熔點高、難溶于水白色粉末、熔點高、不溶于水化學性質跟水反應MgO+H2O=Mg(OH)2反應緩慢，不能用于制備Mg(OH)2不與水反應跟酸的反應MgO+2H+＝Mg2++H2OAl2O3+6H+＝2Al3++3H2O跟堿反應————Al2O3+2OH－＝2AlO2－+H2O用途耐火材料①耐火材料②冶煉鋁的原料三、鎂和鋁的氫氧化物的主要性質Mg(OH)2Al(OH)3物質類別中強堿兩性氫氧化物物理性質白色粉末、難溶于水白色膠狀物、不溶于水化學性質跟酸反應Mg(OH)2+2H+＝Mg2++2H2OAl(OH)3+3H+＝Al3++3H2O跟堿反應————Al(OH)3+OH－＝AlO2－+2H2O受熱分解Mg(OH)2MgO+H2O2Al(OH)3Al2O3+3H2O制法Mg2++2OH－＝Mg(OH)2↓Mg2++2NH3·H2O＝Mg(OH)2↓+2NH4+Al3++3NH3·H2O＝Al(OH)3↓+3NH4+CO2+2AlO2－+3H2O＝2Al(OH)3↓+CO32－CO2(過量)+AlO2－+2H2O＝Al(OH)3↓+HCO3－3AlO2－+Al3++6H2O＝4Al(OH)3↓四、重要的鋁鹽和鎂鹽1．明礬：KAl(SO4)2·12H2O，是一種復鹽。KAl(SO4)2＝K++Al3++2SO42－①物理性質：無色晶體，易溶于水，②化學性質：A．Al3+水解，溶液顯酸性：Al3++3H2OAl(OH)3↓+3H+B．與AlO2－、HCO3－、CO32－、S2－等發(fā)生雙水解反應：Al3++3HCO3－＝Al(OH)3↓+3CO2↑C．與堿反應a．與強堿：Al3++3OH－（少量）＝Al(OH)3↓Al3++4OH－（過量）＝AlO2－+2H2Ob．與弱堿：Al3++3NH3·H2O＝Al(OH)3↓+3NH4+c．與Ba(OH)2反應的離子方程式向明礬溶液中加入少量Ba(OH)2：2Al3＋+3SO42－+3Ba2＋+6OH－＝2Al(OH)3↓+3BaSO4↓向明礬溶液中加入足量Ba(OH)2：Al3＋+2SO42－+2Ba2＋+4OH－＝AlO2－+2BaSO4↓+2H2O③用途：凈水劑2．從AlCl3溶液和Al2(SO4)3溶液中提取兩者的晶體方法有異。3．MgCl2：無色、苦味、易潮解（粗鹽），存在于光鹵石(KCl·MgCl2·6H2O)和海水中。4．鎂與NH4Cl溶液反應的現(xiàn)象有氣泡產生，離子方程式Mg+2NH4+＝Mg2++2NH3↑＋H2↑。5．離子共存問題：⑴Al3+與下列離子不能大量共存：OH－、CO32－、HCO3－、SO32－、S2－、AlO2－等。⑵AlO2－與下列離子不能大量共存：H+、HCO3－、NH4+、Al3+、Mg2+等。6．關注Fe2＋、Fe3+、Mg2+、Al3+與NaOH溶液或氨水反應的離子方程式。Fe2++2OH－＝Fe(OH)2↓Fe2++2NH3·H2O＝Fe(OH)2↓+2NH4+Fe3++3OH－＝Fe(OH)3↓Fe3++3NH3·H2O＝Fe(OH)3↓+3NH4+Mg2++2OH－＝Mg(OH)2↓Mg2++2NH3·H2O＝Mg(OH)2↓+2NH4+Al3++3OH－（少量）＝Al(OH)3↓Al3++4OH－（過量）＝AlO2－+2H2OAl3++3NH3·H2O＝Al(OH)3↓+3NH4+五、Al3+、Al(OH)3、AlO2－的相互轉化（見右）1．向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液①現(xiàn)象：白色沉淀沉淀增加減少消失②有關反應：Al3++3OH－=Al(OH)3↓Al(OH)3+OH－=AlO2－+2H2O③有關圖像（見右）：2．向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液①現(xiàn)象：無沉淀沉淀沉淀增加沉淀量不變②有關反應：Al3++4OH－=AlO2－+2H2OAl3++3AlO2－+6H2O=4Al(OH)3↓③有關圖像（見右）：3．向NaAlO2溶液中滴加HCl溶液①現(xiàn)象：白色沉淀沉淀增加減少消失②有關反應：AlO2－＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓Al(OH)3+3H＋=Al3＋+3H2O③有關圖像（見右）：4．向HCl溶液中滴加NaAlO2溶液①現(xiàn)象：無沉淀沉淀沉淀增加沉淀量不變②有關反應：AlO2－+4H＋=Al3++2H2OAl3++3AlO2－+6H2O=4Al(OH)3↓③有關圖像（見右）：〖例2〗下列曲線圖(縱坐標為沉淀的量，橫坐標為加入物的量)不正確的是（D）A．向1L濃度均為L的Ba(OH)2、NaAlO2混合液加入mol/L稀H2SO4B．向含有mol/LAlCl3和LNH4Cl的混合液1L中加入LNaOH溶液C．向燒堿溶液滴加明礬溶液D．向AlCl3溶液滴加過量氨水ABCD〖例3〗準確稱取6g鋁土礦（含Al2O3、Fe2O3、SiO2）樣品放入盛100mL硫酸的燒杯中，充分反應后過濾，向濾液中加入10mol/LNaOH溶液，則產生沉淀的質量（g）與所加NaOH溶液的體積（mL）的關系如下圖：求：⑴硫酸溶液的物質的量濃度。⑵b＝，則鋁土礦中各組成成分的質量分數(shù)？〖解析〗⑴當生成沉淀質量最大時，濾液中的SO42－完全轉化成Na2SO4。則H2SO4溶液的物質的量濃度為：c(H2SO4)＝(10mol/L×0.035L÷2)÷0.100L＝L⑵在溶液體積從35增大到45時，沉淀質量減小的原因是因為發(fā)生如下反應：Al(OH)3+NaOH＝NaAlO2+2H2O，由此時消耗NaOH的物質的量＝10mol/L×(0.045L－0.035L)＝，即Al3+的物質的量是。當b＝時，當沉淀質量增大到最大時，用于Al3+、Fe3+沉淀共消耗n(NaOH)＝10mol/L×(0.035L－0.00275L)＝，由Al3++3OH－＝Al(OH)3↓，則單獨用于沉淀Fe3+消耗n(NaOH)＝－×3＝，所以n(Fe3+)＝÷3＝，即m(Al2O3)＝×1/2×102g/mol＝5.1g，m(Fe2O3)＝×1/2×160g/mol＝0.6g，m(SiO2)＝6g―5.1g―0.6g＝0.3g，ω(Al2O3)＝5.1g/6g×100%＝85%，ω(Fe2O3)＝0.6g/6g×100%＝10%，ω(SiO2〖例4〗將一定質量的鎂、鋁合金投入100mL一定物質的量濃度HCl中，合金全部溶解，向所得的溶液中滴加5mol/LNaOH溶液到過量，生成沉淀的質量與加入的NaOH溶液體積關系如圖：求：⑴原合金中質量組成：Mg克，Al克。⑵鹽酸的物質的量濃度。（該問一定要有計算過程）【解析】由圖可知，11.6g是Mg(OH)2的質量，（－）＝7.8g是Al(OH)3的質量。VNaoH由0～20是中和HCl（因無沉淀）∴①Mg～Mg(OH)2Al～Al(OH)324582778xyx=4.8gy=2.7g②又Mg～2HClAl～3HClNaOH～HCl24a27b×5ca=b=c=∴鹽酸的物質的量濃度：(a+b+c)÷＝8(mol/L)【鞏固訓練】1、(2022·深圳模擬)2022年4月，廣、深兩地連發(fā)化學品爆炸事故。廣州化工廠倉庫著火是在搬運桶裝亞氯酸鈉的過程中引起的；深圳化工廠的爆炸事件是由于倉庫滲水，金屬鎂粉接觸水后起火，并隨后引燃廢料房內的廢油引發(fā)的。據(jù)此，下列說法正確的是 （A） A．亞氯酸鈉屬于易燃易爆的物質，搬運時應輕裝輕卸，切勿猛烈撞擊 B．上述兩起火災都可以用水或沙土撲滅 C．金屬鎂粉活性很強，其還原性比鎂條強 D．由于鎂粉與石油不能直接反應，故可以放在一起保存【解析】選A。金屬鎂著火不能用水來滅，因為反應可生成氫氣，B項錯誤；鎂粉與鎂條的成分相同，所以還原性相同，但鎂粉與物質反應時由于接觸面積大而劇烈，C項錯誤；保存鎂時不能與易燃物放在一起，D項錯誤。2、（2022·鄭州模擬）Al、Mg混合物與適量的稀硫酸恰好完全反應，將反應后的溶液蒸干，所得固體質量比原固體增加了4.8g，則該混合物的物質的量可能為(A)A． B． C． D．【解析】選A。由題意知所得的固體為Al2(SO4)3、MgSO4，SO42-的物質的量為96＝，若固體全部是MgSO4則固體的物質的量為，若固體全部是Al2(SO4)3則固體的物質的量為。故混合物的物質的量在和之間，選A。3、（2022·濟南模擬）將等物質的量的鎂和鋁均勻混合，取等質量該混合物四份，分別加到足量的下列溶液中，充分反應后，放出氫氣最多的是（A）A．3mol·LHCl溶液B．4mol·LHNO3溶液C．5mol·LNaOH溶液D．mol·LH2SO4溶液【解析】選A。本題考查金屬的性質，較易題。B項中硝酸和D項中濃硫酸與金屬反應不產生氫氣；C項中NaOH溶液只與鋁反應而不與鎂反應，而A項中HCl溶液與鎂和鋁均能反應，A項正確。4、（2022·南開中學模擬）下列敘述正確的有（D）A、等物質的量IO3－、MnO4－中加入足量KI，二者產生I2一樣多（已知：MnO4－→Mn2+）B、常溫下，c(OH－)=10－12mol/L的溶液是堿性溶液C、加入Al，產生H2的溶液，可以大量存在K+、Na+、SO42－、NO3－D、等體積、等物質的量濃度AlCl3與NaOH溶液混合的離子方程式：Al3++3OH－＝Al(OH)3↓【解析】選D。IO3－中加入足量KI后生成的I2要比MnO4－中加入足量KI生成的I2多，A項錯誤；常溫下，C(OH－)=10－12mol/L的溶液是酸性溶液，B項錯誤；加入Al，產生H2的溶液可能是酸性溶液，也可能是堿性溶液，如果是酸性溶液，溶液中不可能存在NO3－，C項錯誤。5、（2022·湖南師大附中模擬）等質量的下列物質分別與等濃度的NaOH溶液反應至完全溶解，消耗堿量最多的是(A)A．Al B．Al(OH)3 C．AlCl3 D．Al2O6、（2022·南通模擬）某溶液中可能含有H+、Na+、NH4+、Mg2+、Fe3+、Al3+、SO42－、CO32－等離子。當向該溶液中加入一定物質的量濃度的NaOH溶液時，發(fā)現(xiàn)生成沉淀的物質的量隨NaOH溶液的體積變化的圖像如圖所示，下列說法正確的是（C）A.原溶液中含有的陽離子一定是H+、NH4+、Mg2+、Al3+B.原溶液中一定含有SO42-和Na+C.原溶液中可能含有的Fe3+和Al3+的物質的量之比為1：1D.反應最后形成的溶液中含有的溶質為Na2SO4【解析】選C。由圖像可得原溶液中含有的陽離子有H+、NH4+、Fe3+、Al3+，A項錯誤；原溶液中一定含有SO42-不一定含有Na+，B項錯誤；反應最后形成的溶液中含有的溶質為Na2SO4和NaAlO2，D項錯誤。7、（2022·河北衡水模擬）室溫時，向體積均為1L、pH＝2的鹽酸中分別加入金屬M，反應完畢后再分別加入金屬N，則兩次加入金屬的全過程中，放出氣體最多的是(C)ABCD第一次加入MZnNaKMg第二次加入NAlMgAlNa8、（2022·通化模擬）有200mL氯化鎂和氯化鋁混合液，其中c（Mg2＋）為L,c（Cl－）為L。要使Mg2＋全部轉化為沉淀分離出來，至少需加4mol·L－1NaOH溶液