专题32镁铝及其化合物教案2020年高考化学一轮复习全突破解析版

1第二讲镁、铝及其化合物考纲要求：1.了解铝的主要性质及应用。2.了解铝的重要化合物的主要性质及应用。3.了解镁的主要性质及应用。考点一含量丰富的金属单质——铝[教材知识层面]1．铝的原子结构铝位于元素周期表中第三周期ⅢA族，原子结构示意图为，最外层有3个电子，在化学反应中易失去电子而表现为＋3价，铝在地壳中含量丰富，仅次于氧，自然界中的铝全部以化合态形式存在。2．铝的性质(1)物理性质：状态色泽密度熔点硬度导电、导热性延展性固态银白色2.7g·cm－3660.4℃较小很好良好(2)化学性质：写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：①②2Al＋3Cl2=====△2AlCl3③④2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑2⑤2Al＋Fe2O3=====高温2Fe＋Al2O33．铝的应用(1)制备：电解熔融Al2O3：2Al2O3=====电解4Al＋3O2↑。(2)用途：①纯铝用作导线。②铝合金制备汽车、飞机、生活用品等。[高考考查层面]命题点铝与酸、碱的反应及计算铝分别与盐酸、NaOH溶液反应的化学方程式为：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑从化学方程式可以看出，Al与酸、碱反应时生成H2的实质是：Al0―――→失3e－Al＋3，所以不论是Al与酸还是与碱反应，Al与产生H2的关系均是：2Al～3H2。(1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为VHCl2VNaOH2＝11。(2)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为VHCl2VNaOH2＝13。(3)一定量的铝分别和一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，若产生氢气的体积比为13＜VHCl2VNaOH2＜11，则必定是：①铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。[典题示例]1．将等物质的量的镁和铝混合，取等质量该混合物四份，分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是()A．3mol·L－1HClB．4mol·L－1HNO3C．8mol·L－1NaOHD．18mol·L－1H2SO4【答案】A【解析】18mol·L－1H2SO4为浓H2SO4与Mg、Al反应不产生H2；Mg、Al与稀HNO3反应生成NO而不是H2；Mg与盐酸反应产生H2，而Mg与NaOH不反应，等质量的Al分别与足量的HCl和NaOH溶液反应，产生H2的量相等。故A项产生H2的量最多。32．等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为5∶6(相同条件下)，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能是()A．甲、乙中都是铝过量B．甲中铝过量、乙中碱过量C．甲中酸过量、乙中铝过量D．甲中酸过量，乙中碱过量【答案】B【解析】若酸、碱过量，生成H2的体积比为1∶1，若铝均过量，生成H2的体积比为2∶3，可知反应情况甲中铝过量，乙中碱过量。[考点达标层面]1．判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)铝罐可久盛食醋。()(2)Al、盐酸、NaOH溶液三者之间两两均能发生反应。()(3)Al溶于NaOH溶液中产生气体的离子方程式为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑。()(4)铝与Fe2O3发生铝热反应后固体物质增重。()(5)常温下，相同的铝片中分别加入足量的浓、稀硝酸，浓硝酸中铝片先溶解完。()(6)工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al。()(7)铝制品在空气中能稳定存在是因为铝不活泼。()(8)铝箔插入稀硝酸中无现象，说明铝箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜。()【答案】(1)×(2)√(3)√(4)×(5)×(6)√(7)×(8)×2．将5.4gAl投入200.0mL2.0mol·L－1的某溶液中有氢气产生，充分反应后有金属剩余。该溶液可能是()A．HNO3溶液B．Ba(OH)2溶液C．H2SO4溶液D．HCl溶液【答案】D【解析】首先换算成物质的量，Al为0.2mol，溶液中的溶质为0.4mol。A选项中硝酸与铝反应不生成氢气；B选项中n(OH－)＝0.8mol，与铝反应剩余OH－；C、D选项中n(H＋)分别为0.8mol、0.4mol，根据反应2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑可知C选项中H＋有剩余，D选项中铝有剩余。考点二铝的重要化合物——氧化铝、氢氧化铝[教材知识层面]1．氧化铝(1)化学性质：属于两性氧化物，写出下列反应的离子方程式：4(2)用途：熔点很高，是一种较好的耐火材料，天然产刚玉的成分是Al2O3，还可制作各种宝石。2．氢氧化铝(1)白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。(2)化学性质：反应的化学方程式分别为：①Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；②Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－；③2Al(OH)3=====△Al2O3＋3H2O。(3)制备：①向铝盐溶液中加入氨水，离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4。②向四羟基合铝酸盐溶液中通入足量CO2，离子方程式为[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO－3。3．明矾净水原理明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，其净水的原理涉及的离子方程式表示为Al3＋＋3H23(胶体)＋3H＋。[高考考查层面]命题点1从铝土矿中提取Al2O3的方法铝土矿的主要成分是Al2O3，含有的杂质是Fe2O3和SiO2，由于Al2O3具有两性，而杂质SiO2是酸性氧化物，Fe2O3是碱性氧化物。因而可设计出两种提纯氧化铝的方案。方案一：碱溶法5方案二：酸溶法[典题示例]1．工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：下列叙述正确的是()A．试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸B．反应①过滤后所得沉淀为氢氧化铁C．图中所有转化反应都不是氧化还原反应D．反应②的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3【答案】D【解析】从工艺流程图上看出，加入的试剂X能将铝土矿中的Al2O3转化为溶液，且向该溶液中通入过量Y，可得到Al(OH)3沉淀和NaHCO3，故X为NaOH溶液，Y为CO2。反应①为：Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4]。SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。故反应①过滤后得到的沉淀为Fe2O3，A、B错误；图中转化关系中由Al2O3冶炼铝属于氧化还原反应，C错误。2．工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3·xH2O、Fe2O3、SiO2等)提取纯Al2O3作冶炼铝的原料，提取时操作过程如下图，指出图中操作错误的是()A．④⑤B．③④C．②⑤D．①②【答案】A6【解析】由流程图可知，反应③得到的滤液为Na[Al(OH)4]溶液，加入过量盐酸后得到AlCl3而不是Al(OH)3沉淀，应通入过量CO2，操作④错误；Al(OH)3在常温干燥条件下并不发生分解，故操作⑤需要加热，⑤错误。命题点2氢氧化铝的制备1．用含有少量Mg的Al片制取纯净的Al(OH)3，下列操作中最恰当的组合是()①加盐酸溶解②加NaOH溶液③过滤④通入过量CO2生成Al(OH)3⑤加盐酸生成Al(OH)3⑥加过量氨水生成Al(OH)3A．①⑥③B．①③⑥③C．②③④③D．②③⑤③【答案】C【解析】2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，Mg和NaOH溶液不反应，过滤后向Na[Al(OH)4]溶液中通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀，再过滤就可得到Al(OH)3。2．若甲、乙、丙三位同学用规定的药品制备Al(OH)3。规定必用的药品如下：350g70%H2SO4溶液，NaOH固体240g，足量铝屑、水(不能用其他药品)。甲、乙、丙用各自设计的方案制得Al(OH)3的质量分别是W1、W2、W3。三种实验方案如下：甲：铝→加NaOH溶液→加H2SO4溶液→W1gAl(OH)3乙：铝→加H2SO4溶液→加NaOH溶液→W2gAl(OH)3丙：铝→加H2SO4溶液铝→加NaOH溶液→W3gAl(OH)3试回答：(1)从充分利用原料、降低成本和提高产率等因素分析，实验方案最合理的是________。(2)三位学生制得的Al(OH)3，W1、W2、W3其质量由大到小的顺序是________________________________________________________________________。【答案】(1)丙方案(2)W3＞W1＞W2【解析】n(NaOH)＝240g40g·mol－1＝6mol，n(H2SO4)＝350g×70%98g·mol－1＝2.5mol，甲方案：2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑6mol⇒6mol[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O过量2.5×2mol⇒5mol因此，甲方案最多制得5molAl(OH)3。乙方案：2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑2.5mol⇒13×2.5mol7Al2(SO4)3＋6NaOH===2Al(OH)3↓＋Na2SO413×2.5mol过量⇒23×2.5mol因此，乙方案最多制得53molAl(OH)3。丙方案：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑5mol⇒53mol2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑6mol⇒6molAl3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓53mol过量⇒203mol因此，丙方案最多制得203molAl(OH)3。故W3＞W1＞W2。[方法技巧]Al(OH)3的三种制备方法方法一：可溶性铝盐溶液与过量氨水反应反应原理：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4方法二：向可溶性四羟基合铝酸盐溶液中通入过量CO2反应原理：[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO－3方法三：相互促进水解法命题点3含铝化合物间的转化关系及应用1．Al3＋、[Al(OH)4]－、Al(OH)3的转化关系2．可溶性铝盐与强碱(如NaOH)溶液反应，铝元素的存在形式83．应用(1)判断离子共存问题：Al3＋与OH－及[Al(OH)4]－、CO2－3、S2－等弱酸根阴离子或[Al(OH)4]－与H＋、HCO－3以及弱碱阳离子Al3＋、Fe3＋等因生成沉淀或发生相互促进的水解反应而不能大量共存。(2)鉴别(利用滴加试剂顺序不同，现象不同)：①向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后沉淀溶解。②向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，开始无明显现象，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。(3)分离提纯：①利用Al能溶于强碱溶液，分离Al与其他金属的混合物。②利用Al2O3能与强碱溶液反应，分离Al2O3与其他金属氧化物。③利用Al(OH)3能与强碱溶液反应，分离Al3＋与其他金属阳离子。[典题示例]1．下列除去杂质的方法不正确的是()A．镁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥B．用过量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋C．Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO2后过滤D．MgO中混有少量Al2O3：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得到MgO【答案】B【解析】Al(OH)3不溶于氨水，故向含少量Al3＋的Fe3＋溶液中加入过量氨水时，Fe3＋、Al3＋均转化为氢氧化物沉淀，达不到除杂的目的。2．下列各组物质，不能按bca(“―→”表示反应一步完成)关系转化的是()选项abcAAl2O3Na[Al(OH)4]Al(OH)3BAlCl3Al(OH)3Na[Al(OH)4]CAlAl(OH)3Al2O3DMgCl2Mg(OH)2MgO【答案】C【解析】各选项中物质间的