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第14讲铝、镁及其化合物第三单元元素及化合物2011考纲展示2012高考导视掌握金属铝、镁及其重要化合物的主要性质，了解金属铝、镁及其化合物的应用。1.铝能与碱反应而其他金属一般不能；氧化铝、氢氧化铝作为中学化学中两种两性化合物，在离子方程式书写、离子共存及实验除杂等方面的应用已成为高考的热点。2．虽然镁在必修课本上没有研究，但海水中制取镁的实验探究是高考的热点之一。考点1铝三ⅢA氧化膜4Al+3O22Al2O3基础知识2Al+6H+2Al3++3H2↑钝化2Al+2OH-+2H2O2AlO-2+3H2↑2Al+Fe2O32Fe+Al2O31．Al既能与强酸反应，又能与强碱溶液反应，等物质的量的铝与足量强酸、强碱反应，所生成氢气的物质的量比为________。答：1∶12．Al与氢氧化钠溶液反应的氧化剂、还原剂是什么？答：氧化剂是H2O，还原剂是Al。3．铝热反应是否能冶炼出所有金属？答：不能，只能冶炼比铝不活泼的金属的氧化物(例如Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)。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：铝在常温下可和O2反应，A错误；铝与氯气反应，B错误；氧化铝是两性氧化物，既能与酸反应又能与强碱反应，D错误。答案：C2．向pH＝1的某酸溶液和pH＝13的氢氧化钠溶液中，加入足量的铝片，放出H2的物质的量之比为3∶1其原因可能是()A．两溶液的体积相同，酸是多元强酸B．若酸为一元强酸，酸溶液的体积是碱溶液体积的3倍C．两溶液的体积相同，酸是弱酸D.酸是强酸，且酸溶液的浓度比NaOH溶液浓度大解析：由图象可知，两个反应中生成的氢气一样多，说明两种金属提供的电子数目一样多，则镁、铝的物质的量之比为3∶2，质量之比为4∶3，故A项正确，B错误；镁、铝的摩尔质量之比为8∶9，C错误；由图象镁、铝与硫酸反应需要的时间之比为2∶3，则二者的速率之比为3∶2，D错误。答案：A考点2铝的氧化物与氢氧化物1．天然的Al2O3俗名是什么？答：天然产Al2O3称为刚玉(也是红宝石、蓝宝石的成分)。2．Al(OH)3有哪些制备方法？②可溶性偏铝酸盐与二氧化碳：③可溶性铝盐与可溶性偏铝酸盐双水解Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4；CO2＋2AlO－2＋4H2O===2Al(OH)3↓＋CO2－3＋H2O或CO2＋2AlO－2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3；3AlO－2＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓。答：①可溶性铝盐与氨水：3．将表面已完全钝化的铝条，插入下列溶液中，不会发生反应的是()A．稀硝酸C．硝酸铜B．稀盐酸D．氢氧化钠解析：铝被钝化后生成物为Al2O3，Al2O3与酸碱均反应，与Cu(NO3)2不反应。答案：C解析：根据化学反应物质的量关系，A：1molAl～1molNaOH，B：1molAl(OH)3～1molNaOH，C：1molAlCl3～4molNaOH，D：1molAl2O3～2molNaOH。若消耗4molNaOH，需要m(Al)＝4mol×27g·mol－1＝108g，需要m[Al(OH)3]＝78g·mol－1×4mol＝312g，需要m(AlCl3)＝1mol×133.5g·mol－1＝133.5g，需要m(Al2O3)＝2mol×102g·mol－1＝204g。由以上判断可知，相同质量时Al消耗NaOH最多。答案：A至体系中均无固体物质，消耗碱量最多的是()A．AlB．Al(OH)3C．AlCl3D．Al2O34．相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应，明矾与偏铝酸盐Al(OH)3(胶体)＋3H+考点31．明矾[KAl(SO4)2·12H2O]俗称明矾，是无色晶体，易溶于水，常用作净水剂、吸附剂等。用于净水时，反应的离子方程式：____________________________________________________________________。Al3+＋3H2ONaAlO22．偏铝酸钠偏铝酸钠的化学式为_________，加入同一种酸的量不同，生成物也不同，试写出与下列物质反应的离子方程式：(1)少量盐酸：_____________________________________。(2)过量盐酸：______________________________________。(3)少量CO2：______________________________________。(4)过量CO2：______________________________________。AlO2＋H+＋H2O===Al(OH)3↓－CO2＋2AlO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO32-－AlO2＋4H+===Al3++2H2O－CO2＋AlO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO3－－2．明矾与Ba(OH)2溶液反应，若硫酸根离子完全沉淀，Al元素的存在形式是什么？答：净水的原理为Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，生成的Al(OH)3胶体吸附杂质。这个过程包括了物理变化和化学变化。答：2Ba2＋＋4OH－＋Al3＋＋2SO2－4===2BaSO4↓＋AlO－2＋2H2O，所以此时Al元素以AlO－2形式存在。(物理、化学)?1．明矾作净水剂的原理什么？净水过程包括什么变化过程A．明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化B．在海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀速率C．MgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料D．电解MgCl2饱和溶液，可制得金属镁解析：船体材料一般为铁，锌比铁活泼，故形成原电池时锌被腐蚀，从而保护船体；MgO熔点高，且高温下化学性质稳定，可作为耐高温材料；电解MgCl2溶液无法制取单质镁。答案：D正确的是()5.化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法不6．在下列各物质中，加入过量盐酸后，最终不产生沉淀或浑浊的是()A．偏铝酸钠溶液B．苯酚钠溶液C．硅酸钠溶液D．硫代硫酸钠溶液解析：加入适量盐酸后，各选项产物依次为Al(OH)3、C6H5OH、H2SiO3、S，因Al(OH)3是两性氢氧化物，能溶于过量的盐酸中，故选A。答案：A考点4镁及其化合物1．镁物质MgOMg(OH)2类别碱性氧化物中强碱与水反应MgO＋H2O===Mg(OH)2(缓慢化合)不反应与盐酸反应Mg(OH)2＋2H+===Mg2+＋2H2O2.氧化镁和氢氧化镁MgO+2H+===Mg2++H2O1．镁也能与一些酸性的盐溶液反应产生氢气，如NH4Cl溶液中撒入镁粉有气泡放出，写出反应的方程式。答：Mg＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2↑2．从海水中提取镁的一般流程图3－14－1回答问题：(1)为什么选择消石灰作沉淀剂？(2)从MgCl2溶液中得到MgCl2·6H2O晶体需要哪几个实验步骤？(3)MgCl2·6H2O脱水过程要采取什么措施？目的是什么？答：(1)原料易得，价廉。(2)加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤四个步骤。(3)在HCl气体中加热脱水，目的防止MgCl2水解。7．(双选)从海水中提取镁，可按如下步骤进行：①把贝壳制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳，沉降、过滤、洗涤沉淀物；③将沉淀物与盐酸反应，结晶过滤、在HCl气体氛围中干燥产物；④将得到的产物熔融电解得到镁。下列说法不正确的是()A．此法的优点之一是原料来源丰富B．第④步电解时阴极产生氯气C．①②③步骤的目的是从海水中提取MgCl2D．以上提取镁的过程中涉及化合、分解、置换和复分解反应解析：因为是从海水中提取镁，所以来源丰富，A正确；阴极产生镁，阳极产生氯气，B错误；①②③步骤是使镁离子提取出来，C正确；整个过程中没有出现单质与化合物反应生成新的单质与新的化合物，所以没有置换反应，D错误。答案：BD分析以上数据，下列有关叙述错误的是()A．MgO的干燥性能比CaO好B．干燥效率可能与干燥剂的阴、阳离子的半径大小有关C．MgCl2可能是比CaCl2更好的干燥剂D．上述干燥剂中阳离子对干燥性能的影响比阴离子小解析：根据题中信息，分析给出的数据，MgO和CaO阳离子不同阴离子相同，干燥性能相差极大，而ZnCl2和ZnBr2阳离子相同阴离子不同，干燥性能差异不大，所以阳离子对干燥性能影响大于阴离子，据此可以判断ABC正确，而D错误。答案：D物质MgOCaOZnCl2ZnBr2干燥效率0.0080.20.81.18．干燥剂的干燥性能可用干燥效率(1m3空气中实际余留水蒸气的质量)来衡量。某些干燥剂的干燥效率数据如下：热点1“铝三角”相互转化关系及图像分析1．“铝三角”图3－14－2①发生的反应为Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O(1)向AlCl3溶液中加入NaOH溶液至过量②计算时要分三种情况讨论：设溶液中含amolAl3＋，加入的NaOH为bmol，则有(i)当b＝3a时，生成沉淀量最大，产物为Al(OH)3，m＝78ag或m＝26bg；(ii)当b≥4a时，沉淀全部溶解，产物为AlO－2，m＝0；(iii)当3a＜b＜4a时，沉淀部分溶解，产物为Al(OH)3和AlO－2，m＝(4a－b)×78g。(2)向NaOH溶液中加入AlCl3溶液至过量①发生的反应：Al3＋＋4OH—===AlO－2＋2H2OAl3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓②计算时也要分三种情况讨论：设溶液中NaOH为bmol，加入的Al3＋为amol，则有：(i)当a≤b/4时，无沉淀存在，产物为AlO－2，m＝0；(ii)a＞b/4时，开始有沉淀出现，产物为Al(OH)3和AlO－2，m＝(312a－78b)g。2．图像分析上面四种基本图像可衍生出四种相应的情况：()A．1∶3B．3∶2C．1∶4D．2∶7以上四种情况因两种离子的物质的量关系不同，图像会发生相应的变化，要具体问题具体分析。【典例1】将氯化铝溶液和氢氧化钠溶液等体积混合，得到的沉淀物中铝元素的质量与溶液中所含铝元素的质量相等，则原氯化铝溶液和氢氧化钠溶液的物质的量浓度之比可能是①向含有Mg2＋、Al3＋的混合溶液中滴加强碱；②向含有AlO－2、OH－的混合溶液中滴加强酸；③向含有Al3＋、H＋的混合溶液中滴加弱碱；④向含有AlO－2、OH－的混合溶液中通入CO2。解析：本题应对两种情况进行讨论：①若AlCl3过量,NaOH的量不足,溶液中铝元素的存在形1mol3mol1molc(AlCl3)∶c(NaOH)＝(1＋1)mol∶3mol＝2∶3。②NaOH量稍多，AlCl3完全反应，溶液中铝元素的存在形AlCl31molAlCl3～～3NaOH3mol4NaOH～～Al(OH)31molNaAlO2AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl式为Al3+。依题意，若溶液中剩余1molAl3+，则式为AlO2-，设有2molAl3+反应，依据题意有关系式：1mol4mol1mol则c(AlCl3)∶c(NaOH)＝(1＋1)mol∶(3＋4)mol＝2∶7。答案：D错误的是()图3－14－31．(双选)图3－14－3中横坐标为加入反应物的物质的量，纵坐标为产生沉淀的物质的量。下列选项序号对应的曲线编号A．向澄清石灰水中通入CO2至过量B．向NaAlO2溶液中滴入HCl至过量C．向含有盐酸的AlCl3溶液中滴入NaOH溶液至过量D．向含有等物质的量的Ca(OH)2、KOH的混合溶液中通入CO2至沉淀消失解析：要注意反应物量的关系，CO2与澄清石灰水是先沉淀后溶解，前后消耗CO2的物质的量的比例1∶1；NaAlO2溶液例为1∶3。答案：AB中滴入HCl至过量，反应为AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓、Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，前后消耗盐酸的物质的量的比热点2利用滴