镁和铝及其化合物(三课时)

高中化学总复习镁铝及其化合物第一部分镁铝【思考1】Mg粉加入NH4Cl溶液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+反应生成氢气而破坏了NH4Cl的水解平衡，NH3•H2O浓度不断增大而分解放出NH3.反应的化学方程式可表示为：Mg+2NH4Cl===2NH3↑+MgCl2+H2↑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。2Al+6H2O===2Al(OH)3+3H2↑2Al(OH)3+2NaOH===2NaAlO2+4H2O2Al+6H2O+2NaOH===2NaAlO2+3H2↑+4H2O此反应中，还原剂是，氧化剂是铝水【思考2】6e-6e-【例1】下列叙述正确的是（）A．铝制槽车可用来贮运浓硫酸、浓硝酸是因为常温下铝和浓硫酸、浓硝酸不反应。B．两份相同质量的铝粉，分别与足量的稀硫酸和氢氧化钠溶液反应，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。CD例题剖析【例2】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（）A．②＜①＜③＜④B．④＝①＝②＝③C．③＜②＜①＜④D．③＜①＜②＜④C【例题3】锌和铝都是活泼金属，其氢氧化物既能溶于强酸，又能溶于强碱。但是氢氧化铝不溶于氨水，而氢氧化锌能溶于氨水，生成。04天津理综Zn(NH3)42+回答下列问题：（1）单质铝溶于氢氧化钠溶液后，溶液中铝元素的存在形式为（用化学式表示）。（2）写出锌和氢氧化钠溶液反应的化学方程式（3）下列各组中的两种溶液，用相互滴加的实验方法即可鉴别的是。①硫酸铝和氢氧化钠②硫酸铝和氨水③硫酸锌和氢氧化钠④硫酸锌和氨水（4）写出可溶性铝盐与氨水反应的离子方程式试解释在实验室不适宜用可溶性锌盐与氨水反应制备氢氧化锌的原因____________________________________。Zn＋2NaOH＝Na2ZnO2＋H2①③④Al3+＋3NH3·H2O＝3NH4+＋AlOH3可溶性锌盐与氨水反应产生的ZnOH2可溶于过量氨水中，生成，氨水的用量不易控制AlO2-某学生用铝片分别与c(H+)均为3mol/L的稀盐酸和稀硫酸反应,其实验过程：往装有相同铝片的2支试管中分别加入等体积，且c(H+)=3.0mol/L的盐酸和硫酸，观察反应进行到1、2、5、15、20min时铝片与酸反应的情况。实验结果如下表：通过上述实验可知，铝片与盐酸和硫酸反应存在较大的差异。这和课本中“铝能与稀盐酸和稀硫酸反应生成氢气”的说法不一致。假如你将开展实验探究铝片与稀盐酸和稀硫酸反应差异的原因，为设计实验，你将对差异的原因作出哪些假设或猜想（填2种即可）？假设（猜想）一：____________________________假设（猜想）二：____________________________24假设一：Cl－能够促进金属铝与H+反应；假设二：SO42—对H+与金属铝的反应起阻碍作用。【例题4】反应进程(min)1251520盐酸少量气泡较多气泡大量气泡反应剧烈铝片耗尽硫酸均无明显现象(无气泡产生)（1）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的现象。两极反应式为：正极；负极。该装置将能转化为能。（2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，则负极为，总反应方程为。镁逐渐溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指针发生偏转；2H++2eˉ=H2↑Mg－2eˉ=Mg2+化学能电能Al2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑【例题5】如图第二部分镁铝化合物AlO2－＋H＋＋H2OAl(OH)3Al3＋＋3OH－①酸式电离②碱式电离只能存在于中性或弱酸性或弱碱性环境中【思考】（1）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：（2）制取Al(OH)3的可能途径有那些？［解析］(1)铝盐与碱液反应法②优于法①①Al3＋Al(OH)3AlO2－OH－适量OH－过量②Al3＋Al(OH)3不溶解NH3·H2O足量NH3·H2O过量(2)偏铝酸盐与酸反应：(3)互相促进水解反应：法②优于法①①AlO2－Al(OH)3Al3＋H+过量H+适量②AlO2－Al(OH)3不溶解CO2适量CO2过量Al3＋＋3AlO2－＋6H2O＝4Al(OH)3↓Al3+AlO2-Al（OH）3铝三角［思考］试作出下列反应图像，并写出各阶段离子方程式。01234n(NaOH)n[Al(OH)3]①向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液直至过量01234n(AlCl3)n[Al(OH)3]Al3++3OHˉ(少量)=Al(OH)3↓Al(OH)3+OHˉ=AlO2ˉ+2H2OAl3++4OHˉ(过量)=AlO2ˉ+2H2OAl3＋＋3AlO2ˉ＋6H2O＝4Al(OH)3↓3mol3mol1mol3mol1mol3mol01234n[Al(OH)3]n(HCl)②向NaAlO2溶液中滴加HCl溶液直至过量向HCl溶液中滴加NaAlO2溶液直至过量01234n(NaAlO2)n[Al(OH)3]AlO2ˉ+H2O+H+(少量)=Al(OH)3↓Al(OH)3+3H+=Al3++3H2OAlO2ˉ+4H+(过量)=Al3++2H2OAl3＋＋3AlO2ˉ＋6H2O＝4Al(OH)3↓1mol3mol1mol3moln(NaOH)n[Al(OH)3]③向HCl酸化的AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量④向含Mg2+、Al3+的混合溶液中滴加NaOH溶液直至过量Al(OH)3、Mg(OH)2Mg(OH)2n(NaOH)H++OHˉ=H2OAl3++3OHˉ(少量)=Al(OH)3↓Al(OH)3+OHˉ=AlO2ˉ+2H2OAl3++3OHˉ(少量)=Al(OH)3↓Al(OH)3+OHˉ=AlO2ˉ+2H2OMg2++2OHˉ=Mg(OH)2↓【例1】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+3H2↑Al2(SO4)3+6NaOH===2Al(OH)3↓+3Na2SO4②2Al+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2molAl(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）［解析］（1）②法较①法节约了酸、碱试剂。因为同样是制备2molAl(OH)3，①法需2molAl、3molH2SO4、6molNaOH；②法只需2molAl、1molH2SO4、2molNaOH。（2）利用Al3＋和AlO2－的互相促进水解反应制备Al(OH)32Al+3H2SO4====Al2(SO4)3+H2↑2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑Al2(SO4)3+6NaAlO2+12H2O===8Al(OH)3↓+3Na2SO42mol1.5mol0.25mol1.5mol1.5mol0.25mol0.75mol制备2molAl(OH)3所用原料为2molAl、0.75molH2SO4、1.5molNaOH，比①②试剂用量少。【例2】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：据此判断（1）固体B所含物质的化学式为___________。（2）固体E所含物质的化学式为____________________。（3）反应①的离子方程式为:Al2O3（NH4）2SO4、K2SO4AlO2ˉ+2H2O+CO2（过量）=Al(OH)3↓+HCO3ˉ或：2AlO2ˉ+3H2O+CO2（不足）=2Al(OH)3↓+CO32ˉ【例3】如图，A、C、E、H是常见单质，B、F是常见氧化物，D是无色液体，I的焰色反应呈黄色。它们之间的转化关系如下图所示：试回答：（1）写出化学式：B、C。（2）写出反应①②的化学方程式：①；②；（3）A与G溶液反应的离子方程式：Fe3O4高温8Al+3Fe3O49Fe+4Al2O3Na高温3Fe+4H2OFe3O4+4H2↑2Al+2OH－+2H2O===2AlO2－+3H2↑[分析]①单质A与氧化物B在高温下反应生成单质E和氧化物F，联系中学学习内容，最典型的为Al与铁的氧化物反应，若A为Al，则B为Fe3O4，E为Fe，F为Al2O3。②由框图可知D为水，则H为H2。③I中含有Na+，故G为NaOH，结合H为H2，则C为Na。【例题4】．已知黑色固体X可溶于盐酸，白色固体Y既可溶于盐酸，又可溶于NaOH溶液，C为棕红色，E是金属，如下所示，它们之间有下列变化（其反应条件均略去）：（1）写出化学式：X__________；D__________；（2）写出Y溶于NaOH溶液的离子方程式：（3）写出B与C反应的化学方程式：FeSSO2Al2O3+2OHˉ=2AlO2ˉ+H2OFe2O3+2Al=Al2O3+2Fe点燃[点拨]解答本题的突破口:C为棕红色,C是Fe2O3,白色固体Y既可溶于盐酸，又可溶于NaOH溶液，Y是Al2O3或Al(OH)3,由题知Y是Al2O3.第三部分镁铝热点追踪【例1】两个烧杯中各加入相同体积的3mol的硫酸，置于天平的左右两个托盘上，调节天平使达到平衡。向一个烧杯中加入10.8gAl，向另一个烧杯中加入10.8gMg，问反应完毕后，天平可能会发生怎样的变化?试根据计算进行分析。［解析］本题属于天平平衡的有关计算，是一个重要考点。此类计算宜用差量法。关键是：放入烧杯中的物质的质量可以不等，从烧杯中逸出的物质的质量也可以不等，但留在烧杯中的物质质量(即质量差)必须相等，天平才能保持平衡。在本例题中，由于H2SO4的体积没有给定，因此需讨论H2SO4的相对用量。［解答］设一个烧杯中所加入的硫酸的体积为VL，跟10.8g铝和10.8g镁完全反应分别需H2SO4为xmol、ymol，据2Al+3H2SO4＝Al2(SO4)3+3H2↑,得x=0.6mol，需3molH2SO4的体积为＝0.2L;据Mg+H2SO4＝MgSO4+H2↑得y=0.45mol，需3molH2SO4的体积为=0.15L。[讨论](1)当V≤0.15L时，两烧杯中的H2SO4都全部参加反应，两端消耗H2SO4的量相等，所以逸出H2的量相等，天平仍保持平衡。(2)当V＞0.15L时，跟镁反应消耗的H2SO4恒为0.45mol，而跟铝反应消耗H2SO4的量多于0.45mol，所以铝置换出的H2多于镁，天平发生倾斜，放入铝的一端托盘上升。【例2】将100mLamol/L的NaOH溶液滴加到100mLbmol/L的AlCl3溶液中，试推导a与b的关系，并计算能得到Al(OH)3的物质的量。［解析］1.此时必须注意整个反应过程中的现象：将NaOH溶液滴入AlCl3溶液中，开始时有沉淀生成，反应为Al3++3OHˉ=Al(OH)3↓；当溶液中Al3+全部转变为Al(OH)3沉淀后，继续加入NaOH，沉淀将溶解，其反应为Al(OH)3+OHˉ=AlO2ˉ+2H2O。2.当n(OHˉ)=3n(Al3+)时，Al3+恰好完全转变为Al(OH)3沉淀，沉淀达到最大值。3.当n(OHˉ)＜3n(Al3+)时，Al3+尚未转变为Al(OH)3沉淀。4.当n(OHˉ)≥4n(Al3+)时，Al3+完全转变为AlO2ˉ，无沉淀。5.当3n(Al3+)＜n(OH