搜索
返回导航第二节镁、铝及其化合物[考纲展示]1．掌握金属镁、铝的主要性质及其应用。2.掌握Mg、Al的重要化合物的主要性质及其应用。3.“铝三角”和铝热反应。返回导航考点一镁、铝的性质及应用一、铝的结构和存在形式铝位于元素周期表第三周期ⅢA族，原子结构示意图为。铝元素在地壳中含量丰富，仅次于硅。自然界中的铝全部以化合态存在。返回导航二、金属铝的物理性质银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和传热性等，密度较小，质地柔软。返回导航三、金属铝的化学性质返回导航1．与非金属单质反应(O2、Cl2、S)②2Al＋3Cl2=====△2AlCl32Al＋3S=====△Al2S3(水溶液不存在)返回导航2．与酸反应3．与碱反应(如NaOH)2Al＋2OH－＋2H2O===2NaAlO－2＋3H2↑返回导航4．与盐反应Al＋3Ag＋===Al3＋＋3Ag5．与氧化物反应(铝热反应)2Al＋Fe2O3=====高温2Fe＋Al2O34Al＋3MnO2=====高温3Mn＋2Al2O3Cr2O3＋2Al=====高温2Cr＋Al2O3返回导航6．冶炼工业炼铝：2Al2O3=====通电熔融4Al＋3O2↑四、铝的用途纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。返回导航(1)常温下，能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生“钝化”，而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。(2)铝与稀硝酸反应时生成的气体是NO而不是H2。(3)用铝箔包裹的钠与水反应时既考虑Na与水的反应，又考虑Al与NaOH溶液的反应。返回导航题组一镁、铝性质的比较1．镁粉是焰火、闪光粉、鞭炮中不可少的原料。工业上制造镁粉是将镁蒸气在某种气体中冷却，有下列气体：①空气、②CO2、③Ar、④H2、⑤N2，其中可作为冷却气体的是()A．①和②B．②和③C．③和④D．④和⑤解析：选C。加热时O2、N2、CO2等都能与镁反应。返回导航2．将5.1g镁铝合金，投入到500mL2.0mol/L的盐酸中，金属完全溶解，再加入4.0mol/LNaOH溶液，若要生成的沉淀最多，则NaOH溶液的体积是()A．200mLB．250mlC．425mLD．560mL答案：B返回导航解析：要生成的沉淀最多，则溶液中的溶质恰好是氯化钠，根据氯离子守恒可知需要氢氧化钠的物质的量是0.5L×2.0mol/L＝1mol，因此需要氢氧化钠溶液的体积是1mol÷4mol/L＝0.25L＝250mL，答案选B。返回导航3．(2018·安阳模拟)3g镁铝合金与100mL稀硫酸恰好完全反应，将反应后的溶液加热蒸干，得到无水硫酸盐17.4g，则原硫酸的物质的量浓度为()A．1mol·L－1B．1.5mol·L－1C．2mol·L－1D．2.5mol·L－1答案：B返回导航解析：选B。由镁铝合金到无水硫酸盐，固体增加的质量为SO2－4的质量，则n(H2SO4)＝17.4－396mol＝0.15mol，故c(H2SO4)＝0.15mol0.1L＝1.5mol·L－1，B对。返回导航题组二铝与酸、碱反应的定量分析4．等质量镁铝合金分别与下列四种过量的溶液充分反应，放出H2最多的是()A．H2SO4溶液B．NaOH溶液C．蔗糖溶液D．NaCl溶液答案：A返回导航5．(2017·洛阳高三质检)铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题：(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H2的体积之比是________。(2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中，产生H2的体积之比是______________。返回导航(3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H2相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是________。(4)甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol·L－1的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为________。A．5.4gB．3.6gC．2.7gD．1.8g答案：(1)1∶1(2)1∶3(3)3∶1(4)A返回导航解析：(1)根据化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，得Al与H2的关系式均为2Al～3H2，故只要参加反应的Al的量相等，所得H2的量必相等。(2)因为在反应中Al过量，产生的H2由HCl和NaOH的量决定。根据化学反应中的关系式：6HCl～3H2、2NaOH～3H2，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积之比为1∶3。(3)因为铝足量且产生H2相等，根据关系式n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1，又因为两溶液体积相等，故物质的量浓度c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。返回导航(4)其反应原理分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时，产生H2的体积比是1∶3，而题设条件体积比为1∶2，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于NaOH来说是不足的。返回导航2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑6mol3mol3mol·L－1×0.1L0.15mol则Al与NaOH反应生成的H2为0.15mol×2＝0.3mol2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑2×27g3mol5．4g0.3mol即投入的铝粉为5.4g返回导航6．某课外活动小组欲对铝镁合金进行研究，测定其中镁的质量分数，他们利用盐酸、氢氧化钠溶液设计了三种不同的实验方案：方案一：铝镁合金――→NaOH溶液测定生成气体的体积方案二：铝镁合金――→盐酸测定生成气体的体积方案三：铝镁合金――→盐酸溶液――→过量NaOH溶液――→过滤、洗涤、烧灼、冷却称量灼烧产物的质量。返回导航(1)写出方案一中发生反应的离子方程式_____________。(2)实验小组根据方案二设计了两个实验装置，如下图(图中的铁架台已省略)。返回导航你认为选择____________(选填甲或乙)装置进行实验更合理，误差更小。(3)用方案三进行实验时，除了称量灼烧产物质量外，还需称量的是________________。返回导航(4)拓展研究：在向铝镁合金溶于盐酸后的溶液中加入过量NaOH溶液时，生成沉淀的质量与加入NaOH溶液体积的关系可用数轴关系表示：请你判断，根据上图数轴中的数据能否求出合金中镁的质量分数？__________(选填“能”或“不能”)返回导航下列①②两题选一题作答。①若不能求出合金中镁的质量分数，请说明理由_______________。②若能求出合金中镁的质量分数，则镁的质量分数为_______________。答案：(1)2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlO－2＋3H2↑(2)乙(3)合金样品的质量(4)能；30.8%返回导航解析：(1)镁和氢氧化钠溶液不反应，但铝是可以的，反应的离子方程式是2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlO－2＋3H2↑，故答案为：2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlO－2＋3H2↑；(2)根据装置构造特点可知，乙装置中可以能使盐酸与合金的反应随时停止，操作简单，所以实验更合理，误差更小，故答案为：乙；(3)灼烧得到的是氧化镁，所以要计算合金中镁的质量分数，还需要称量合金样品的质量，故答案为：合金样品的质量；返回导航(4)根据数轴可知，溶解氢氧化铝消耗的氢氧化钠溶液是60ml－50ml＝10ml，则生成氢氧化铝消耗的氢氧化钠溶液体积应该是30ml，所以生成氢氧化镁消耗的氢氧化钠溶液体积是50ml－10ml－30ml＝10ml，则根据方程式Mg2＋＋2OH－＝Mg(OH)2↓、Al3＋＋3OH－＝Al(OH)3↓可知Al和Mg的物质的量之比是2：1的，则镁的质量分数是2424＋2×27×100%＝30.8%，故答案为：能；30.8%。返回导航【规律总结】对比记忆铝、镁的化学性质铝镁与非金属反应能被Cl2、O2氧化2Mg＋O2=====点燃2MgO3Mg＋N2=====点燃Mg3N2返回导航与水反应反应很困难能与沸水反应Mg＋2H2O=====△Mg(OH)2＋H2↑与碱反应能溶于强碱溶液不反应与某些氧化物反应能与Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应能在CO2中燃烧：2Mg＋CO2=====点燃2MgO＋C返回导航注意：①Al与MgO不能发生铝热反应。②Mg在CO2中能够燃烧，所以活泼金属着火不能用二氧化碳灭火器和泡沫灭火器。返回导航考点二铝的重要化合物一、氧化铝1．物理性质：白色固体，难溶于水，有很高的熔点。2．化学性质两性氧化物：与盐酸反应Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O与氢氧化钠溶液反应：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O。返回导航二、氢氧化铝1．物理性质白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。2．化学性质(用化学方程式表示)Al(OH)3的电离方程式为返回导航①两性氢氧化物：与盐酸反应：Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O与氢氧化钠溶液反应：Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O。②受热分解：2Al(OH)3=====△Al2O3＋3H2O。返回导航3．制备①向可溶性铝盐中加入氨水，离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4。②向NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为AlO－2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3。③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：3AlO－2＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓。返回导航三、常见的铝盐1．硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。2．明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH＜7(填“”、“”或“＝”)。明矾可以净水，其净水的原理是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。返回导航(1)Al(OH)3是一种不溶于水的白色胶状物，能作净水剂，能中和胃酸，也是一种阻燃材料。(2)Al(OH)3具有两性，能溶于强酸、强碱，但不溶于弱酸(如H2CO3)、弱碱(如氨水)。因此，制备Al(OH)3是用可溶性铝盐与过量氨水反应而不是过量NaOH溶液。(3)中学化学中常见的既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的物质有①Al、②Al2O3、③Al(OH)3、④多元弱酸的酸式盐(如NaHCO3)、⑤弱酸的铵盐[如(NH4)2CO3]。返回导航题组一Al2O3和Al(OH)3的两性1．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B．稀盐酸C．硝酸铜D．氢氧化钠答案：C返回导航解析：选C。钝化的实质是Fe、Al在浓H2SO4或浓HNO3作用下其表面被氧化成一层致密的氧化物保护膜。由于铝的氧化物Al2O3是一种两性氧化物，既可与强酸反应，又可与强碱反应，故A、B、D三项皆不符合题意，只有C选项中的Cu(NO3)2不与Al2O3反应，故不可能与钝化的铝条发生反应。返回导航2．(2018·南昌模拟)Al(OH)3和Ga(OH)3均为两性氢氧化物，已知酸性：H2CO3Ga(OH)3Al(OH)3。若把过量的CO2气体通入含等物质的量的NaAlO2和NaGaO2的混合溶液中，下列说法正确的是()A．无任何明显现象B．先生成两种沉淀，后沉淀又逐渐溶解C．先出现Al(OH)3沉淀，后出现Ga(OH)3沉淀，沉淀不溶解D．先出现Ga(OH)3沉淀，后出现Al(OH)3沉淀，沉淀不溶解答案：C返回导航解析：选C。根据“强酸制弱酸”规律，将过量的CO2气体通入含AlO－2和GaO－2的混合溶液中