2019新优化高考化学一轮(全国通用版)精致讲义：镁、铝及其重要化合物Word版含答案

第二讲镁、铝及其重要化合物1．了解镁、铝及其重要化合物的制备方法。2．掌握镁、铝及其重要化合物的主要性质及其应用。镁、铝的性质及应用[知识梳理]一、镁的性质及应用1．镁的性质(1)物理性质：银白色、具有金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电性、导热性和延展性。(2)化学性质①与N2反应：3Mg＋N2=====点燃Mg3N2②与CO2反应：2Mg＋CO2=====点燃2MgO＋C③与热水反应：Mg＋2H2O=====△Mg(OH)2＋H2↑Mg在CO2中能燃烧，所以Mg着火时不能用二氧化碳灭火器和泡沫灭火器灭火。2．海水提镁沉淀Mg2＋―→Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓↓制MgCl2―→Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O↓电解得Mg―→MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑3．镁的用途生产合金，冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。4．镁的重要化合物物质主要性质及反应方程式氧化镁碱性氧化物MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O氢氧化镁中强碱Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O难溶于水Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓溶解度小于碳酸镁MgCO3＋H2O=====△Mg(OH)2＋CO2↑二、铝的性质及应用1．铝的结构和存在形式：铝位于元素周期表的第三周期ⅢA族，原子结构示意图为。铝是地壳中含量最多的金属元素，自然界中的铝全部以化合态的形式存在。2.铝的物理性质,铝是银白色、具有金属光泽的固体，硬度较小，具有良好的导电性、导热性和延展性。3.铝的化学性质根据上图写出以下序号对应的有关反应的方程式(能写离子方程式的写离子方程式)：①③④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑⑤2Al＋Fe2O3=====高温Al2O3＋2Fe(铝热反应)4.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。[自我检测]1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)(2017·高考海南卷)铝箔在氯气中燃烧可制备无水三氯化铝。()(2)铝在自然界中有游离态和化合态两种形式。()(3)MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂。()(4)Mg粉与浓NH4Cl溶液反应放出H2和NH3。()(5)冶炼铝时常用焦炭作还原剂。()(6)1molAl与足量的硫酸或足量的氢氧化钠溶液反应转移电子数相同。()(7)铝与少量NaOH溶液反应得到铝盐，与足量NaOH溶液反应生成偏铝酸盐。()答案：(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×(6)√(7)×2.镁、铝单质的化学性质以相似性为主，但也存在某些较大差异性，下列物质能用于证明二者存在较大差异性的是()①CO2②盐酸③NaOH溶液④CuSO4溶液A.①④B.②③C.①③D.②③④解析：选C。镁能与CO2反应而铝不能，铝能与NaOH溶液反应而镁不能。(1)Mg、Al在常温下均易在其表面形成致密的氧化膜。(2)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。(3)铝与稀硝酸反应时生成的气体是NO而不是H2。(4)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。(5)铝热剂(发生铝热反应),铝热剂是铝与金属氧化物的混合物，铝热反应本质上是金属之间的置换反应，所以要遵循金属活动性顺序。例如：CuO与Al能发生铝热反应，而Al与MgO不能发生铝热反应。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。(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[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。(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的物质的量相等时，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。2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑6mol3mol3mol·L－1×0.1L0.15mol则Al与NaOH反应生成的H2为0.15mol×2＝0.3mol。2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑2×27g3mol5.4g0.3mol即投入的铝粉为5.4g。[答案](1)1∶1(2)1∶3(3)3∶1(4)AAl既能溶于强酸，又能溶于强碱，所以说“Al既有金属性，又有非金属性”。你认为这种说法是否恰当？为什么？答案：不恰当。金属性是指元素的原子失电子的能力，非金属性是指元素的原子得电子的能力。铝不论是与酸反应还是与碱反应，都是失去3e－，化合价升高为＋3价，均作还原剂，因而铝具有较强的金属性。铝与酸、碱反应的定量关系铝分别与盐酸、NaOH溶液反应的原理：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。(1)等量的铝与足量盐酸和足量氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为VHCl(H2)VNaOH(H2)＝11。(2)足量铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为VHCl(H2)VNaOH(H2)＝13。(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和NaOH溶液反应，若产生H2的体积比为13VHCl(H2)VNaOH(H2)11，则必定是铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；铝与NaOH溶液反应时，铝不足而NaOH溶液过量。题组一镁、铝的性质1.下列金属中，表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化的是()A.KB.NaC.FeD.Mg解析：选D。钾属于活泼金属，与氧气发生剧烈反应，A项错误；钠属于活泼金属，与空气中的氧气发生反应生成氧化钠，氧化钠不能保护内层金属钠，B项错误；铁表面生成的Fe2O3不能保护内层金属铁，C项错误；在空气中金属Mg表面形成致密的MgO保护层，保护内层金属不被氧化，D项正确。2.(2016·高考上海卷)已知NaOH＋Al(OH)3===NaAlO2＋2H2O。向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液，立即封闭罐口，易拉罐渐渐凹瘪；再过一段时间，罐壁又重新凸起。上述实验过程中没有发生的离子反应是()A.CO2＋2OH－===CO2－3＋H2OB.Al2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2OC.2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑D.Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2O解析：选D。向集满CO2的铝罐中加入过量氢氧化钠浓溶液，首先CO2与氢氧化钠反应，表现为铝罐变瘪，接着过量的氢氧化钠再与铝罐反应，铝罐表面有氧化膜Al2O3，故可发生A、B、C的反应。题组二镁、铝与酸或碱反应的计算3.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解析：选A。在镁、铝混合物中加入HNO3和浓H2SO4都不产生H2；加入NaOH溶液，只有Al与之反应生成H2，而镁不反应；加入盐酸，镁、铝都与盐酸反应生成H2，所以放出H2的量最多。4.(2018·兰州模拟)将等物质的量的金属Na、Mg、Al分别与100mL2mol·L－1的盐酸反应，实验测得生成气体的体积V(已折合为标准状况)与时间t的关系如图所示，则下列说法错误的是()A.x＝2.24B.钠的物质的量为0.2molC.反应时，Na、Mg、Al均过量D.曲线b为Mg与盐酸反应的图像解析：选C。由图像可以看出，生成气体的体积相等，则盐酸完全反应，x＝2.24，A正确。根据生成的H2为2.24L，可知Na失去0.2mol电子，则钠的物质的量为0.2mol，B正确。反应时如果钠过量，则钠会继续与水反应，生成的气体必多于2.24L，C错误。根据反应速率可知曲线a、b、c依次是Na、Mg、Al与盐酸反应的图像，D正确。铝的重要化合物[知识梳理]1.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(用化学方程式表示)2．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①②受热分解：2Al(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，离子方程式为3AlO－2＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓。3．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，其水溶液pH7。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。[自我检测]1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)明矾用作净水剂不涉及化学变化。()(2)向NaAlO2溶液中通入过量CO2制Al(OH)3的离子方程式：CO2＋AlO－2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3。()(3)Al(OH)3既能与稀硫酸反应又能与NaOH溶液反应。()(4)明矾溶于水产生Al(OH)3胶体的离子方程式：Al3＋＋3H2O===Al(OH)3↓＋3H＋。()答案：(1)×(2)√(3)√(4)×2．下列有关铝及其重要化合物的叙述正确的是()A．(2015·高考江苏卷)制备Al(OH)3悬浊液：向1mol·L－1AlCl3溶液中加过量的6mol·L－1NaOH溶液B．(2015·高考山东卷)向Al2(SO4)3溶液中加入过量NH3·H2O：Al3＋＋4NH3·H2O===AlO－2＋2H2O＋4NH＋4C．(2015·高考全国卷Ⅰ，10C)用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，现象是熔化后的液态铝滴落下来，结论是金属铝的熔点较低D．(2015·高考山东卷改编)将AlCl3加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生解析：选D。A项，Al(OH)3是两性氢氧化物，可以和过量氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，故不能制备氢氧化铝悬浊液；B项，Al(OH)3只能溶于强碱，不能溶于氨水；C项，铝在空气中加热生成的氧化铝的熔点较高，所以内部熔化的铝不会滴落；D项，Al3＋与HCO－3发生水解相互促进的反应，生成Al(OH)3沉淀和CO2气体