镁、铝及其化合物(三)

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年级高一学科化学内容标题镁、铝及其化合物（三）编稿老师于骏【本讲教育信息】一、教学内容镁、铝及其化合物（三）二、考点清单1、理解铝的重要性质，如与酸、碱的反应，钝化现象等。2、了解铝与其它金属的性质差异。3、了解铝及其重要化合物之间的转化关系三、全面突破知识点1：铝的重要性质（1）铝在常温下能很快被氧化，形成致密的氧化膜，因而具有一定的抗腐蚀性。（2）跟酸的反应非氧化性酸：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑强氧化性酸：常温下铝遇浓硫酸或浓硝酸，会在铝表面生成致密的氧化膜而发生钝化。（3）跟碱的反应铝能和强碱溶液反应。该反应可理解为铝先和强碱溶液中的水反应生成氢氧化铝，氢氧化铝再和强碱反应生成偏铝酸盐：2Al+6H2O=2Al（OH）3+3H2↑Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O简写为：2Al+2H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2↑（4）与氧化物的反应：铝热反应：2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr特点：放出大量的热，使生成的金属呈液态。本质：铝从金属氧化物中夺取氧，表现出很强的还原性。应用：焊接钢轨和冶炼某些难熔金属（如V、Cr、Mn等）。【典型例题】例1.下列有关金属铝及其化合物的叙述正确的是（）A.铝在常温下不能与氧气反应B.铝不能与氯气反应C.铝既能溶于酸，又能溶于碱D.氧化铝只能与酸反应，不能与碱反应【解析】铝在常温下能被氧气氧化，表面形成一层致密的氧化膜；在点燃或高温条件下能与氯气反应；氧化铝是两性氧化物，与酸、碱均能反应。【答案】C例2.用铝箔包装0.1mol金属钠，用针扎出一些小孔，放入水中，用排水集气法收集产生的气体，完全反应后，则收集到的气体为（标准状况）（）A.O2和H2的混合气体B.1.12LH2C.大于1.12LH2D.小于1.12LH2第10页版权所有不得复制 【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的总和，显然比Na单独反应产生的H2多。2Na+2H2O2NaOH+H2↑0.1mol0.1mol0.05mol【答案】C例3.甲、乙两烧杯中各盛有100mL的盐酸和氢氧化钠溶液，向两烧杯中加入等质量的铝粉，反应结束后生成气体的体积比为甲：乙=1：2，则加入铝粉的质量为（）A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.1.8g【解析】铝和盐酸的反应方程式为；铝与NaOH溶液的反应方程式为，若在等物质的量的盐酸和NaOH溶液中分别投入足量的铝粉，则产生的H2的体积比为1：3。现在产生的气体体积比为1：2，说明铝粉的量对盐酸来说是过量的，而对NaOH是不足量的，与盐酸反应的铝粉是2.7g，与NaOH反应的铝粉应是盐酸的2倍，所以投入铝粉的质量应为5.4g。答案为A项。例4.把一小块镁铝合金溶于100mL盐酸中，然后向其中滴入溶液，生成沉淀的质量和加入NaOH溶液的体积如下图所示。求：（1）镁铝合金的质量组成。（2）盐酸的物质的量浓度。（3）B点沉淀的质量。【解析】由关系式：Al—3H+—Al3+—3OH－—Al（OH）3—OH－—AlO2－：（1）（2）因溶解Mg、Al消耗的与完全沉淀消耗的的物质的量相同，故：（3）B点处，m（沉淀）知识点2：铝的化合物的相互转化1.铝三角第10页版权所有不得复制 有关的离子方程式①Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O②Al3++3OH－=Al（OH）3↓③Al（OH）3+OH－=AlO2－+2H2O④AlO2－+H++H2O=Al（OH）3↓⑤Al3++4OH－=AlO2－+2H2O⑥AlO2－+4H+=Al3++2H2O2.铝的化合物的有关图像（1）向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量有关反应：Al3++3OH－=Al（OH）3↓Al（OH）3+OH－=AlO2－+2H2O现象：首先产生白色沉淀，然后沉淀逐渐消失（2）向AlCl3溶液中逐滴加入氨水溶液直至过量有关反应：Al3++3NH3·H2O=Al（OH）3↓+3NH4+现象：首先产生白色沉淀，继续滴加沉淀不消失（3）向NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液直至过量有关反应：Al3++4OH－=AlO2－+2H2OAl3++3AlO2－+6H2O=4Al（OH）3↓现象：首先不产生白色沉淀，一段时间后产生沉淀，继续滴加，沉淀不消失。（4）向AlCl3溶液中逐滴加入NaAlO2溶液直至过量有关反应：Al3++3AlO2－+6H2O=4Al（OH）3↓第10页版权所有不得复制 现象：首先产生白色沉淀，继续滴加沉淀不消失（5）向NaAlO2溶液中逐滴加入AlCl3溶液直至过量有关反应：Al3++3AlO2－+6H2O=4Al（OH）3↓现象：产生白色沉淀，继续滴加沉淀不消失（6）向NaAlO2溶液中逐滴加入盐酸直至过量有关反应：AlO2－+H++H2O=Al（OH）3↓Al（OH）3＋3H+=Al3++3H2O现象：产生白色沉淀，继续滴加，沉淀消失（7）向盐酸中逐滴加入NaAlO2溶液直至过量有关反应：AlO2－+4H+=Al3++2H2OAl3++3AlO2－+6H2O=4Al（OH）3↓现象：首先溶液中无白色沉淀产生，一段时间后产生白色沉淀继续滴加，沉淀不消失。（8）向NaAlO2溶液中通入过量的CO2有关反应：2AlO2－+CO2+3H2O=2Al（OH）3↓+CO32－CO32－+CO2+H2O=2HCO3－现象：产生白色沉淀，继续通入CO2，沉淀不消失第10页版权所有不得复制 （9）向MgCl2、AlCl3和盐酸的混合溶液中滴加NaOH直至过量有关反应：H++OH－=H2OMg2++2OH－=Mg（OH）2↓Al3++3OH－=Al（OH）3↓Al（OH）3+OH－=AlO2－+2H2O现象：开始时无沉淀产生，一段时间后有白色沉淀产生，继续滴加NaOH溶液，沉淀部分溶解【典型例题】例1.将氨水逐渐加入到物质的量浓度相等的AlCl3和MgCl2的混合溶液中至过量，生成沉淀的物质的量和所加氨水的体积的关系如下图，其中，正确的是【解析】生成的Mg（OH）2、Al（OH）3沉淀均不能溶于氨水。【答案】A例2.已知Ba（AlO2）2可溶于水。下图表示的是向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与加入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+多第10页版权所有不得复制 C.a—d时沉淀的物质的量：BaSO4可能小于A1（OH）3D.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－=+2H2O，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，因此在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，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例3.向含有1molKAl（SO4）2的溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液，充分反应。下列说法不正确的是A.当Al3+恰好完全沉淀时，消耗氢氧化钡1.5molB.当SO42-恰好完全沉淀时，Al3+全部转化为Al（OH）3C.当向溶液中加入1.5mol氢氧化钡时，反应可用下列离子方程式表示：2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-2Al（OH）3↓+3BaSO4↓D.随加入的氢氧化钡的物质的量不断增大，沉淀的物质的量不断增大【解析】1molKAl（SO4）2溶液中含Al3+1mol、SO42-2mol，逐滴加入氢氧化钡溶液，开始有Al（OH）3和BaSO4沉淀，当加入1.5mol氢氧化钡时，Al3+沉淀完全，SO42-有剩余，继续滴加氢氧化钡溶液，Al（OH）3转化为AlO2－，剩余的SO42-继续沉淀，至SO42-沉淀完全，Al3+全部转化为AlO2－。【答案】BD例4.将0.1mol的镁、铝混合物溶于100mL2mol/LH2SO4溶液中，然后再滴加1mol/LNaOH溶液。请回答：（1）若在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀质量m随加入NaOH溶液的体积V变化如下图所示。当V1＝160mL时，则金属粉末中n（Mg）＝mol，V2＝mL。（2）若在滴加NaOH溶液过程中，欲使Mg2＋、Al3＋刚好沉淀完全，则滴入NaOH溶液的体积V（NaOH）=mL。（3）若混合物仍为0.1mol，其中镁粉的物质的量分数为a，用100mL2mol/L的硫酸溶解此混合物后，再加入450mL1mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中无Al（OH）3。满足此条件的a的取值范围是。【解析】（1）由图像可知：V1mL的NaOH溶液是与过量H2SO4反应的，则与Mg、Al反应的为H2SO4：第10页版权所有不得复制 0.2mol－0.16mol×＝0.12mol。假设n（Mg）＝xmol，n（Al）＝ymol，则有方程组：，解得：x＝0.06mol，y＝0.04mol。当加入V2mLNaOH溶液时，得到Mg（OH）2↓和NaAlO2，关系式为：Mg2+～2OH－，Al3＋～4OH－，∴V2＝160mL＋＝440mL。（2）当Mg2+、Al3＋刚好沉淀完全时，溶液中只有Na2SO4，关系式为2NaOH～H2SO4，∴V（NaOH）＝＝400mL。（3）当所得沉淀中无Al（OH）3时，NaOH溶液过量，反应后生成的溶质为：Na2SO4、NaAlO2。则根据Na元素守恒：n（NaOH）＝0.45L×1mol/L≥0.1L×2mol/L×2＋0.1×（1－a）mol。解得a≥，则满足此条件的a的取值范围是≤a＜1。【答案】（1）0.06，440（2）400（3）≤a＜1四、应考锦囊铝及其化合物在工业及生活中有着重要而广泛的用途，特别是铝及其化合物的两性，在题目中的计算形式方法性和技巧性均较强，是金属及其化合物知识的重点与难点。代表题型有：铝盐与强碱反应产物的讨论，含铝化合物沉淀图像题等。解题关键是：（1）熟悉铝及其化合物的转化关系。（2）将铝及其化合物的两性与过量计算相结合。（3）结合图像综合分析。（4）充分利用守恒关系。五、本讲小结：1.铝单质（从金属单质通性角度学习）a.Al分别与（O2、S、Cl2）反应Al+3O2（纯氧）2Al2O32Al+3SAl2S32Al+3Cl22AlCl3b.铝与非氧化性酸反应生成氢气2Al+3H2SO4＝Al2（SO4）3+3H2↑c.铝与浓氢氧化钠溶液反应的离子方程式2NaOH+2Al+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑d.铝热反应：4Al+3MnO22Al2O3+3Mn2Al+Cr2O3Al2O3+2Cr2.氧化铝（两性氧化物角度学习）a.与酸反应Al2O3+6H+==2Al3++3H2Ob.与强碱反应2NaOH+Al2O3＝2NaAlO2+H2O3.氢氧化铝（两性氢氧化物角度学习）a.与强酸反应Al（OH）3+3H+==Al3++3H2Ob.与强碱反应Al（OH）3+OH－==AlO2－+2H2O4.铝盐（从盐的通性角度学习）氯化铝与碱的反应Al3++3OH－（不足）==Al（OH）3↓第10页版权所有不得复制 Al3++4OH－（过量）==AlO2－+2H2OAl3++3NH3·H2O==Al（OH）3↓+3NH4+【模拟试题】（答题时间：60分钟）一、选择题：（每小题只有一个答案符合题意，共60分）1.电解法炼铝时，冰晶石的作用是A.助熔剂B.催化剂C.还原剂D.氧化剂2.下列有关铝及铝合金说法错误的是A.氧化铝是一种高硬度、高熔沸点的化合物。B.铝是活泼的金属，其合金抗腐蚀能力差。C.铝合金具有密度小、高强度及较好的可塑性。D.铝合金可用于制飞机骨架等。3.在MgO中混有少量的Al2O3杂质，欲将杂质除去可选用的试剂是A.稀硫酸B.浓氨水C.稀盐酸D.氢氧化钠溶液4.铝硅合金（含Si13.5%）在凝固时收缩率很小，因而这种合金适合铸造。有下列三种物质：①铝②硅③铝硅合金，它们的熔点由低到高的顺序是A.①③②B.②①③C.③②①D.③①②5.从铝土矿制备铝所涉及的下列有关反应中，属于氧化还原反应的是A.铝土矿溶于NaOH溶液中B.偏铝酸钠溶液的酸化C.灼烧氢氧化铝固体D.电解熔融的氧化铝6.1989年世界卫生组织把铝确定为食品污染源之一，而加以控制使用.铝在下列应用时应加以控制的是①制铝合金②制电线③制炊具④银色漆颜料⑤明矾净水⑥明矾与苏打制食品膨松剂⑦易拉罐⑧用Al（OH）3凝胶制胃舒平药片⑨包装糖果和小食品A.③⑤⑧⑨B.⑥⑧⑨C.③⑤⑨D.③⑤⑥⑦⑧⑨7.现有MgCl2、AlCl3、CuCl2、FeCl3、NH4Cl五种溶液，如果只用一种试剂就把它们鉴别开来，应选用的试剂是A.氨水B.AgNO3C.浓NaOHD.NaCl溶液8.下列离子方程式书写错误的是A.氯化铝溶液与少量NaOH溶液反应Al3＋＋3OH－Al（OH）3↓B.Al（OH）3溶于NaOH溶液中：Al（OH）3+OH－=AlO2－+2H2OC.NaAlO2溶液中通入过量的CO2：2AlO2－+CO2+3H2O=2Al（OH）3↓+CO32－D.Al2O3粉末溶于NaOH溶液中：Al2O3+2OH－=2AlO2－+H2O*9.向明矾溶液里滴加氢氧化钡溶液，当硫酸根离子恰好沉淀完全时，铝元素的存在形式是A.一部分为Al（OH）3沉淀，一部分以Al3+存在于溶液中B.一部分为Al（OH）3沉淀，一部分以AlO2－形式存在于溶液中C.全部为Al（OH）3沉淀D.几乎全部以AlO2－形式存在于溶液中10.下列各组离子能在同一溶液里大量共存的是A.Na+、Al3+、Cl－、AlO2－B.K+、H+、SO42－、AlO2－C.Na+、Al3+、NO3－、OH－D.K+、Na+、AlO2－、CO32－11.在用H2SO4酸化过的Al2（SO4）3溶液中滴加NaOH溶液，生成沉淀W（g）与所加NaOH溶液体积V的关系如图，其中正确的是第10页版权所有不得复制 12.以硫酸铝溶液为原料之一，在实验室里制取少量Al（OH）3，并且易于分离，最好向溶液中加入A.氢氧化钠溶液B.氢氧化钡溶液C.氨水溶液D.澄清的石灰水*13.下列五个图中，横坐标表示加入的物质的量，纵坐标表示生成沉淀的量从A——E中选择各题要求的序号填入表中溶液加入的物质答案序号饱和石灰水通CO2至过量AlCl3溶液通过量的NH3含少量NaOH的NaAlO2溶液通过量的CO2NaAlO2溶液滴加稀HCl至过量MgCl2、AlCl3的混和液滴加NaOH至过量14.等体积的AlCl3和NaOH两种溶液混合后，沉淀物中含铝的质量与溶液中含铝的质量相等，则AlCl3和NaOH两种溶液的物质的量浓度之比是A.1∶3B.2∶1C.1∶4D.2∶7*15.在NaAlO2溶液中，通入amolHCl气体，生成bmol沉淀后，又通入cmolHCl气体时，沉淀恰好溶解，则原NaAlO2溶液中含NaAlO2的物质的量是A.molB.molC.molD.cmol或mol二、填空题：（16分）**16.在50mlbmol/LAlCl3溶液中加入50mLamol/L的NaOH溶液（1）当a≤3b时，生成Al（OH）3沉淀的物质的量为；（2）当a，b满足条件时，无沉淀生成.（3）当a，b满足条件时，a增大，沉淀减少，此时Al（OH）3的质量为克.三、计算题：（24分）17.（8分）将质量为32.1g部分氧化的铝片放入足量的稀硫酸中，经充分反应后测得溶液质量增重29.1g，求原铝片中氧化铝的质量为多少？**18.（16分）超细氮化铝粉末被广泛应用于大规模集成电路生产等领域。其制取原理为：Al2O3＋N2＋3C2AlN＋3CO第10页版权所有不得复制 由于反应不完全，氮化铝产品中往往含有炭和氧化铝杂质。为测定该产品中有关成分的含量，进行了以下两个实验：（1）称取10.00g样品，将其加入过量的NaOH浓溶液中共热并蒸干，AlN跟NaOH溶液反应生成NaAlO2，并放出氨气3.36L（标准状况）。①上述反应的化学方程式为；②该样品中的A1N的质量分数为。（2）另取10.00g样品置于反应器中，通入2.016L（标准状况）O2，在高温下充分反应后测得气体的密度为1.34g·L－1（已折算成标准状况，AIN不跟O2反应）。该样品中含杂质炭g。【试题答案】1、A2、B3、D4、D5、D6、D7、C8、C9、D、解析：使SO42－全部转化成BaSO4沉淀，1mol的KAI（SO4）2需2mol的，即1molAl3+对应4molOH－，此时铝元素的存在形式为AlO2－10、D11、D12、C13、E；C；D；B；A14、D15、B16、（1）0.05a/3mol（2）a≥4b（3）4b＞a＞3b；15.6b－3.9a解析：与NaOH生成沉淀规律：①当时，②当时，③当时，。17、5.1g18、①AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑②61.5%③1.92g第10页版权所有不得复制