2019年高考化学大一轮复习 第三章 金属及其化合物 基础课2 镁、铝及其重要化合物课件_图文

第三章 金属及其化合物
基础课2 镁、铝及其重要化合物

明确考纲 1.
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 2. 及其应用。

理清主干

栏 目 导 航

01 基础落实·技能提升 02 真题演练·明确考向 03 课后巩固·稳基提能

01 基础落实·技能提升
考点一 镁及其化合物的性质及应用
1.镁的性质 (1) 物 理 性 质 : 具 有 银 白 色 金 属 光 泽的固体,密度、硬度均较小,熔点较 低,有良好的导电、传热和延展性。 (2)化学性质:

①与非金属反应 ???与与ON22反反应应::_2_3_M_M__g_g_+_+___O__N__22__==__==点点__==燃燃__==__==__M2__M__g__g3__NO__2_______________________?发出耀眼白光? ??与Cl2反应:M__g_+__C__l2_=_=点_=燃_=_=_M__g_C_l_2____________ ②与 CO2 反应:_2_M_g_+___C_O_2_=_=点_=_燃=_=__2_M_g_O__+__C_________________ ③与 H2O 反应:Mg+2H2O==△===Mg(OH)2+H2↑ ④与 H+反应:_M_g_+__2_H__+_=_=_=_M__g_2_+_+__H_2_↑_________
提醒:Mg3N2能与水剧烈反应生成Mg(OH)2沉淀,放出氨气,所以只能在干态 下制取。

2.海水提镁

1.为什么电解熔融的MgCl2制取单质镁,而不电解熔融的MgO? 提示:因为MgO的熔点比MgCl2高,加热熔化MgO会比MgCl2消耗更多的能 量。
2.工业电解熔融MgCl2得到的镁如何冷却?并说明原因。 提示:因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应,故工业电解MgCl2得 到的镁,应在H2氛围中冷却。

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

氧化镁

碱性氧化物

MgO+2H+===Mg2++H2O

中强碱

Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O

氢氧化镁

难溶于水

Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓

溶解度小于碳酸镁 MgCO3+H2O==△===Mg(OH)2+CO2↑

提醒:MgO 熔点很高,可作耐火材料。

题组一 镁及其化合物的性质和用途

1.(2018·百色检测)镁粉是焰火、闪光粉、鞭炮中不可缺少的原料。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、④

H2、⑤N2,其中可作为冷却气体的是( )

A.①和②

B.②和③

C.③和④

D.④和⑤

答案:C

2.(2018·杭州模拟)下列有关金属镁的说法不正确的是( ) A.Mg在CO2中燃烧生成MgO和C,是放热反应 B.工业上通过电解MgCl2溶液制取金属镁 C.Mg和稀硫酸反应时,滴加少量硫酸铜溶液,能加快反应速率 D.镁可以用来制造信号弹和焰火,MgO可以作耐高温材料 答案:B

3.“绿色化学”要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。据此,由单 质镁制硝酸镁的下列四个方案中,你认为可行而且符合“绿色化学”要求的方案是
(C ) A.Mg―H―NO→3 Mg(NO3)2 B.Mg――Cl2→MgCl2―N―aOH→Mg(OH)2―稀―硝酸→Mg(NO3)2 C.Mg――O2→MgO―稀―硝酸→Mg(NO3)2 D.Mg―浓―硫酸→MgSO4―Ba?―NO→3?2Mg(NO3)2

解析:据题意,“绿色化学”要求从经济、环保和技术三个方面设计可行的化
学反应。从经济角度考虑,B项最不合算,除Mg外还用了三种试剂;D项不合算, 用了两种较贵的试剂浓硫酸和Ba(NO3)2。从环保角度考虑,A、D两项分别产生了 污染环境的氮氧化物和SO2,B项也使用了会对环境造成污染的Cl2。从技术角度 看,D项中Ba(NO3)2溶液的加入量较难控制。综上所述,可知只有C项符合“绿色 化学”的要求。

题组二 海水中提镁 4.海水的综合利用可以制备金属镁,其流程如图所示:
(1)若在空气中加热MgCl2·6H2O,生成的是Mg(OH)Cl或MgO,写出相应反应 的化学方程式:_M__g_C__l2_·6_H__2O__=_△=_=_M__g_(_O_H__)_C_l_+__H_C__l↑__+__5_H__2O__↑__,__M__g_C_l_2·_6_H__2O__=_△=_=__ _M__g_O_+__2_H__C_l_↑__+__5_H_2_O_↑ ___或__M__g_(_O_H__)C__l=_△=__=_M__g_O_+__H__C_l_↑_____。

用 电 解 法 制 取 金 属 镁 时 , 需 要 无 水 氯 化 镁 。 在 干 燥 的 HCl 气 流 中 加 热 MgCl2·6H2O时,能得到无水MgCl2,其原因是_在__干__燥__的__H_C__l气__流__中__,__抑__制__了__M__g_C__l2 _水__解__,__且__带__走__M__g_C__l2_·6_H__2_O_受__热__产__生__的__水__汽__,__能__得__到__无__水__M__g_C__l2_。
(2)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去?写出实验步骤: _加__入__M__g_C_l_2溶__液___或__M_g_(_N__O_3_)2_溶__液__,__充__分__搅__拌__、__过__滤__,__沉__淀__用__蒸__馏__水__洗__涤___。
(3)实验室里将粗盐制成精盐的过程中,在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中
都要用到玻璃棒,分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的。 溶解时:_搅__拌__,__加__速__溶__解___; 过滤时:_引__流__,__使__浊__液__沿__玻__璃__棒__注__入__漏__斗__,__防__止__外__洒___; 蒸发时:_搅__拌__,__防__止__因__局__部__过__热__液__滴__或__晶__体__飞__溅___。

解析:(1)根据Cl、H、O三种元素守恒可知,在空气中加热MgCl2·6H2O,除 生 成 Mg(OH)Cl 或 MgO 外 , 还 有 HCl 和 H2O 生 成 。 (2) 为 防 止 引 入 新 杂 质 , 可 用 MgCl2 溶 液 或 Mg(NO3)2 溶 液 将 Ca(OH)2 转 化 为 Mg(OH)2 , 然 后 过 滤 、 洗 涤 Mg(OH)2。(3)溶解固体时使用玻璃棒是为了加速溶质的扩散,提高溶解速率;在过 滤时使用玻璃棒是为了引流液体,防止外洒;蒸发结晶过程中使用玻璃棒是为了防
止因局部过热而使液滴或晶体飞溅。

考点二 铝的性质及应用

1.铝的结构和存在 铝位于元素周期表__第__三__周__期__Ⅲ__A_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。 2.铝的物理性质

颜色

导电、导热性

密度

硬度

___银__白_____色,有金属光泽 导电、导热性___良___好____ 较小 质地___柔__软_____

3.铝的化学性质 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式:

②_2_A_l_+__3_C_l_2_=_=点_=燃_=_=_2_A_l_C_l_3__________
④__2_A_l_+__2_N_a_O__H_+__2_H__2O__=_=_=_2_N__a_A_l_O_2_+__3_H__2↑__ ⑤__2_A_l_+__F_e_2O__3_=_=高_=温_=_=_A_l_2_O_3_+__2_F_e___(铝热反应)

提醒: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能与铝反应产生氢气的溶液可能呈强酸性也可能呈强碱性。

1 . Al 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?
提示: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,均是还原剂,因而铝具有较强的金属性。
2.铝与酸、碱反应的实质是什么?氧化剂是什么? 提示:铝与酸、碱反应的实质都是A0 l―失―3e→- Al3+,2H+―得―2e→- H2,只不过碱中的 H+来源于水的电离。氧化剂分别为酸和水。

4.制备 _2_A_l_2O__3_(熔__融__)_=_冰=通_晶=_电=石_=_4_A__l+__3_O__2_↑__
3.Al2O3的熔点比AlCl3的高,为什么电解熔融的Al2O3而不电解熔融的AlCl3? 提示:因为Al2O3是离子化合物,熔融时能够发生电离:Al2O3(熔融)===2Al3+ +3O2-,而AlCl3是共价化合物,熔融时不能发生电离,不导电。 5.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。

题组一 铝的性质及应用 1.下列关于铝单质的叙述中正确的是( ) A.由于铝在空气中不会锈蚀,所以铝制品的使用寿命都很长 B.由于铝具有强还原性,所以常用铝来冶炼某些高熔点金属 C.常温下,铝被浓硫酸钝化,所以可用浓硫酸除去铝表面的铜镀层 D.由于铝的导电性能比铜强,所以常用铝制造电线、电缆 答案:B

2.(2018·保定统考)下列关于镁、铝的说法正确的是( ) A.铝制品在空气中能稳定存在是因为铝不活泼 B.浓HNO3、浓H2SO4能用铝制器皿盛装是因为铝与浓HNO3、浓H2SO4不反 应
C.镁、铝均能与NaOH溶液反应 D铝与Fe2O3发生铝热反应是利用了Al的还原性比Fe强 答案:D

题组二 铝与酸、碱反应的定量分析

3.(2018·衡水模拟)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.3 mol·L-1 HCl C.8 mol·L-1 NaOH 答案:A

B.4 mol·L-1 HNO3 D.18 mol·L-1 H2SO4

4.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1_∶__1_____。
(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__1_∶__3_。
(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___3_∶__1__。

(4)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·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____。

A.5.4 g

B.3.6 g

C.2.7 g

D.1.8 g

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。

2Al+6HCl === 2AlCl3+3H2↑

6 mol 3 mol·L-1×0.1 L

3 mol 0.15 mol

则 Al 与 NaOH 反应生成的 H2 为 0.15 mol×2=0.3 mol。

2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑

2×27 g

3 mol

5.4 g

0.3 mol

即投入的铝粉为 5.4 g。

铝与酸、碱反应生成 H2 的量的关系 铝与酸、碱反应的化学方程式分别为 2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑、2Al+ 2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑。从化学方程式可以看出 Al 与酸、碱反应时生 成 H2 的实质都是 Al―失―3e→- Al3+,所以无论与酸还是与碱反应,Al 与 H2 的关系都是 2Al~3H2。

(1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生氢气体积比VV??HH22??NHaOClH=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 V?H2?HCl =1。 V?H2?NaOH 3 (3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生氢气的体积比31 <VV??HH22??NHaOClH<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。解题时应充分利用上述过量关系。

考点三 铝的重要化合物的主要性质及应用
1.氧化铝 (1)物理性质:白色固体,__难___溶于水,熔、沸点___高__。 (2)化学性质:Al2O3属于__两__性___氧化物,写出下列反应的离子方程式:
(3)用途:熔点很高,是一种较好的___耐__火___材料,天然刚玉的成分是Al2O3, 还可制作各种宝石。

1.在做铝的燃烧实验时,用坩埚钳夹住一小块铝箔,在酒精灯上加热至其熔 化,会看到的现象是铝箔熔化,失去光泽,但熔化的铝并不滴落。原因是 _________________________。
提示:铝箔加热时与O2发生反应生成熔点很高的Al2O3薄膜,使内部的铝被 Al2O3包裹着,所以熔化的铝不易滴下

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

写出图中有关反应的化学(或离子)方程式: ①_A_l_(_O_H__)3_+__3_H__+_=_=_=_A_l_3_+_+__3_H_2_O____; ②_A_l_(_O_H__)3_+__O__H_-_=_=_=__A_l_O_2-_+__2_H__2O___; ③_2_A__l(_O_H__)_3=_=_△=_=_=__A_l_2O__3+__3_H__2_O_____。
(3)制备:
①向可溶性铝盐中滴加氨水,离子方程式为 _A__l3_+_+__3_N_H__3·_H_2_O__=_=_=_A_l_(_O_H__)3_↓__+__3_N_H__4+__;
② 向 可 溶 性 偏 铝 酸 盐 中 通 入 足 量 CO2 , 离 子 方 程 式 为 A__lO__- 2_+__C_O__2_+__2_H_2_O_=_=__=_A_l_(O__H_)_3_↓__+__H_C__O_3-_;
③NaAlO2 溶 液 与 AlCl3 溶 液 混 合 : 离 子 方 程 式 为 3_A__lO__- 2_+__A_l_3_+_+__6_H_2_O_=_=__=_4_A_l_(O__H_)_3_↓___。

2.中学学习阶段接触到许多既能与酸反应又能与碱反应的物质,除了Al及其 重要化合物外,你还知道哪些?
提 示 : ① 弱 酸 的 铵 盐 , 如 : CH3COONH4 、 (NH4)2S 等 ; ② 弱 酸 的 酸 式 盐 , 如:NaHCO3、KHS、NaHSO3;③氨基酸,蛋白质等。

归纳:两性物质是指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物,上述物 质中只有Al2O3、Al(OH)3、氨基酸是两性物质。
3.明矾——KAl(SO4)2·12H2O (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)电离方程式:KAl(SO4)2===K++Al3++2SO24- (3)应用:净水原理(用离子方程式表示) _A__l3_+_+__3_H__2O_____A_l_(_O_H__)3_(_胶__体__)+__3_H__+__。

明矾溶液与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式: ①Al3+恰好完全沉淀 ________________________________________________________________。 ②SO恰好完全沉淀 ________________________________________________________________。
提示:①2Al3++3SO24-+3Ba2++6OH-===2Al(OH)3↓+3BaSO4↓ ②Al3++2SO24-+2Ba2++4OH-===AlO2-+2BaSO4↓+2H2O

3.明矾的净水作用与液氯对自来水的消毒作用原理是否相同?
提示:不同。明矾净水是利用其水解形成的Al(OH)3胶体吸附水中的悬浮杂 质,不能杀菌消毒,而液氯是利用Cl2与H2O反应生成的HClO的强氧化性杀菌消 毒,不能沉淀悬浮的杂质。

题组一 铝的重要化合物的性质及应用

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( C)

A.稀硝酸

B.稀盐酸

C.硝酸铜

D.氢氧化钠

解析: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。

2.下列有关说法中不正确的是( C ) A.Al(OH)3在用于治疗胃酸过多类疾病时表现出弱碱性 B.明矾溶于水后可得到少量的有强吸附性的Al(OH)3,故明矾可作净水剂 C.Al(OH)3可用于中和馒头制作过程(如发酵阶段)中产生的酸 D.Al2O3可用于制作耐火材料而Al(OH)3不能
解析:治疗胃酸过多时要消耗胃中的酸,因此Al(OH)3表现出碱性,A项正确; Al(OH)3有强吸附性,能吸附水中悬浮的杂质并最终转化为沉淀而使水变澄清,B项 正确;馒头制作过程中加小苏打是用于发泡和中和酸的,不用Al(OH)3,因其不能 与弱酸反应,C项错误;耐火材料本身应对热稳定且熔点很高,而Al(OH)3受热易分 解,D项正确。

3.(2018·马鞍山中学测试)下列除去杂质的方法不正确的是( B ) 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
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。

含铝杂质的提纯方法归类
利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于强碱的特性,可除去许多物质中的含铝杂质, 如:
(1)Mg(Al):加足量NaOH溶液。 (2)Fe2O3(Al2O3):加足量NaOH溶液。 (3)Mg(OH)2[Al(OH)3]:加足量NaOH溶液。 (4)Mg2+(Al3+):加过量NaOH溶液,过滤,再加酸充分溶解。

题组二 制备Al(OH)3的最佳途径 4.(2018·杭州质检)用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝,下列操作步骤

中最恰当的组合是( B )

①加盐酸溶解 ②加烧碱溶液溶解 ③过滤 ④通入过量CO2生成Al(OH)3沉

淀 ⑤加入盐酸生成Al(OH)3沉淀 ⑥加入过量烧碱溶液

A.①⑥⑤③

B.②③④③

C.②③⑤③

D.①③⑤③

解析:镁、铝都能与酸反应,但铝可溶于强碱,所以可加入烧碱溶液溶解,过

滤后后可得到NaAlO2溶液,在反应后的溶液中加入弱酸,可通入过量CO2,生成 Al(OH)3沉淀,经过滤,洗涤可得到纯净的氢氧化铝。正确的顺序为②③④③,故 选B。

5.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: 350 g 70% H2SO4 溶液,NaOH 固体 240 g,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→W1 g Al(OH)3 乙:铝→加 H2SO4 溶液→加 NaOH 溶液→W2 g Al(OH)3 丙:?????铝铝→→加加HNa2SOOH4溶溶液液 →W3 g Al(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 ___丙_____。
(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 ___W__3_>__W_1_>__W__2 ____。
(3)制得Al(OH)3的最大质量是__5_2_0__g__。

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:向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量 CO2 反应原理:AlO2-+2H2O+CO2===Al(OH)3↓+HCO- 3 方法三:相互促进水解法

题组三 含铝化合物之间的相互转化

6.下列各组物质,不能按

(“―→”表示反应一步完成)关系转化的是

(C )

选项 a

b

c

A Al2O3 NaAlO2 Al(OH)3

B AlCl3 Al(OH)3 NaAlO2

C

Al Al(OH)3 Al2O3

D MgCl2 Mg(OH)2 MgO

解析:由Al不能一步到Al(OH)3。

7.常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是( C ) A.中性溶液中:Cl-、Mg2+、Al3+、K+ B.1.0 mol·L-1 的 NaAlO2 溶液中:Cl-、HCO3-、K+、Ca2+ C.在强碱性环境中:AlO- 2 、SiO23-、Na+、K+ D.0.1 mol·L-1 明矾溶液中:NH+ 4 、AlO- 2 、HCO- 3 、Na+ 解析:A 项,Al3+易水解,在中性溶液中水解生成 Al(OH)3 沉淀;B 项,HCO- 3 +AlO2-+H2O===Al(OH)3↓+CO23-;D 项,Al3+与 AlO2-、HCO3-因发生双水解反应 不能大量共存。

8.(2018·宿州联考)某烧杯中盛有含 0.2 mol NH4Al(SO4)2 的溶液,向其中缓缓加 入 4 mol·L-1 的 NaOH 溶液 200 mL,使其充分反应,此时烧杯中铝元素的存在形式

为( D )

A.Al3+和 Al(OH)3 C.AlO2-和 Al(OH)3

B.AlO- 2 D.Al(OH)3

解析:由 Al3++3OH-===Al(OH)3↓,NH4++OH-===NH3·H2O;及题给数据知, Al3+恰好全部转化为 Al(OH)3。

含铝化合物间的转化关系及应用 1.Al3+、AlO2-、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

3.应用 (1)判断离子共存问题: Al3+与 OH-及 AlO- 2 、CO23-、S2-等弱酸根阴离子或 AlO- 2 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。

“铝三角”的转化关系及数形结合思想的综合应用
1.Al3+、Al(OH)3、AlO2-之间的“三角”转化关系

实现上述各步转化的离子方程式为: (1)①Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH+4 ②Al3++3AlO2-+6H2O===4Al(OH)3↓ ③Al3++3OH-===Al(OH)3↓ (2)Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O (3)Al3++4OH-===AlO-2 +2H2O (4)AlO2-+4H+===Al3++2H2O (5)①AlO2-+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO-3 ②AlO2-+H++H2O===Al(OH)3↓ (6)Al(OH)3+OH-===AlO2-+2H2O

2.利用数形结合思想分析与Al(OH)3沉淀生成有关的四大图像 (1)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像(从上述转化关系中选择符合图像变 化的离子方程式,下同)

操作 现象

可 溶 性 铝 盐 溶 液 中 逐 滴 加 入 NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐

NaOH溶液至过量

溶液至过量

立即产生白色沉淀→渐多→最多 无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐

→渐少→消失

多→最多→沉淀不消失

图像 AB:(1)③
方程式序号 BD:(6)

AB:(3) BC:(1)②

(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像

操作 现象

偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量 稀盐酸中逐滴加入偏铝酸盐溶液至过量

立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少 无沉淀→出现沉淀→渐多→最多→沉淀

→消失

不消失

图像

方程式 序号

AB:(5)② BC:(2)

AB:(4) BC:(1)②

1.(2018·唐山联考)在某无色溶液中缓慢地滴入NaOH溶液直至过量,产生沉 淀的质量与加入的NaOH溶液体积的关系如图所示,由此确定,原溶液中含有的阳 离子是( B )
A.Mg2+、Al3+、Fe2+ B.H+、Mg2+、Al3+ C.H+、Ba2+、Al3+ D.只有Mg2+、Al3+
解析:由于开始无沉淀生成,所以溶液中有H+,又因为生成的沉淀再继续加 入NaOH溶液后又部分溶解,所以符合题意的为Mg2+、Al3+。

2.(2018·黑龙江、吉林两省六校联考)把一块镁铝合金投入到20 mL 1 mol/L的 盐酸中,待合金完全溶解后,往溶液里加入1 mol/L的NaOH溶液,生成沉淀的物质 的量随加入NaOH溶液体积(mL)变化的关系如图所示。下列说法中正确的是( B)
A.镁铝合金具有很强的抗腐蚀能力,它不能溶解在任何酸、碱或盐中 B.c值越大,合金中Al的含量越高 C.b值越大,合金中Mg的含量越高 D.假设 c=25,整个实验过程中,只发生了 4 个离子
反应

解析:镁铝合金表面因形成致密的氧化膜而具有很强的抗腐蚀能力,但MgO、
Al2O3、Mg、Al都可与H2SO4等反应,Al、Al2O3也能溶解在NaOH溶液中,A项错 误;根据图示,c值越大,溶解Al(OH)3消耗的NaOH越多,说明合金中Al的含量越 高,B项正确;b点对应的沉淀为Al(OH)3和Mg(OH)2的混合物,溶液中溶质只有氯 化钠,故b为固定值20,因而无法根据b值判断合金中Mg的含量,C项错误;根据图
示,当c=25时,整个反应过程中包含Mg、Al分别与盐酸的反应,H+与OH-的反 应,Mg2+、Al3+分别与OH-的反应,Al(OH)3与OH-的反应,主要有6个离子反 应,D项错误。

3.(2018·郑州模拟)如图表示 AlCl3 溶液与 NaOH 溶液相互滴加过程中微粒的量 的关系曲线,下列判断错误的是( B )
A.①线表示 Al3+的物质的量的变化 B.x 表示 AlCl3 的物质的量 C.③线表示 Al(OH)3 的物质的量的变化 D.④线表示 AlO- 2 的物质的量的变化

解析:AlCl3溶液与NaOH溶液混合有两种方式:向AlCl3溶液中缓慢滴加NaOH 溶液,开始有沉淀生成后沉淀溶解,且生成沉淀与沉淀溶解消耗的NaOH的物质的 量之比为3∶1,显然符合题意,则x表示NaOH的物质的量,B项错误;另一种方式 是向NaOH溶液中缓慢滴加AlCl3溶液,开始没有沉淀,后有沉淀生成,与本题图示 情况不符。

4.(2018·福建仙游月考)在 200 mL 含 Mg2+、Al3+、NH+ 4 、H+、Cl-的溶液中, 逐滴加入 5 mol·L-1 NaOH 溶液,所加 NaOH 溶液的体积(mL)与产生沉淀的物质的 量(mol)的关系如图所示。下列叙述不正确的是( B )
A.x-y=0.01 mol B.原溶液中 c(Cl-)=0.75 mol·L-1 C.原溶液的 pH=1 D.原溶液中 n(Mg2+)∶n(Al3+)=5∶1

解析:分析图示可知 x-y 的值即为氢氧化铝的物质的量,溶解氢氧化铝消耗氢 氧化钠溶液的体积为 35 mL-33 mL=2 mL,x-y=5 mol·L-1×2×10-3 L=0.01 mol,A 不符合题意;加入 33 mL 氢氧化钠溶液时溶液中溶质为 NaCl,原溶液中 n(Cl -)=5 mol·L-1×33×10-3 L=0.165 mol,c(Cl-)=0.825 mol·L-1,B 符合题意;由图 知 0~4 mL 时发生反应 H++OH-===H2O,则 H+的物质的量为 4 mL×0.001 L×5 mol·L-1=0.02 mol,H+的物质的量浓度为0.00.22mLol=0.1 mol·L-1,则 pH=1,C 不符 合题意;由 4 mL~30 mL Mg2+、Al3+结合 OH-生成沉淀的反应知,n(OH-)=5 mol·L -1×26×10-3 L=0.13 mol,则根据 Al3++3OH-===Al(OH)3↓,与 0.01 mol Al3+反应 的 OH-的物质的量为 0.03 mol,与 Mg2+反应的 OH-的物质的量为 0.1 mol,由 Mg2 ++2OH-===Mg(OH)2↓知,n(Mg2+)=0.05 mol,则原溶液中 n(Mg2+)∶n(Al3+)= 0.05∶0.01=5∶1,D 不符合题意。

5.如图所示为一定量AlCl3溶液中加入NaOH溶液后,产生Al(OH)3白色沉淀的 质量与NaOH的物质的量之间的关系曲线。
请回答下列问题: (1)A点时已参加反应的AlCl3和NaOH的物质的量之比为__1_∶__3___。 (2)AB段曲线所表示的反应的离子方程式为_A__l(_O__H_)_3_+__O_H__-_=_=_=_A_l_O_- 2_+__2_H__2_O_。 (3)向B处生成的溶液中通入二氧化碳,可观察到的现象是__生__成__白__色__沉__淀___。

(4)向含有0.1 mol NH4Al(SO4)2溶液中逐滴加入5 mol·L-1NaOH溶液,开始发 现溶液中出现白色沉淀并逐渐增多;一段时间后有刺激性气味的气体逸出;最后白 色沉淀逐渐减少并最终消失。请在下图中画出生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶 液体积的关系示意图。

(1)分析图像或作图时不仅要注意加入的酸或碱的强弱,还要注意所加入的量和 滴加的顺序,因为滴加的顺序不同可能产生的现象不同。
(2)若产生的沉淀有多种,则应仔细分析相关量间的关系,要特别关注沉淀是否 同步生成,沉淀物是否溶于所加入的过量试剂中,同时要注意横纵坐标的意义。

02 真题演练·明确考向
1.(高考选项组合题)下列有关铝及重要化合物的叙述正确的是( ) A.蒸发铝与盐酸反应后的溶液制备无水AlCl3(2017·天津卷,4B) B . 向 Al2(SO4)3 溶 液 中 加 入 过 量 氨 水 : Al3 + + 3NH3·H2O===Al(OH)3↓ + 3NH(2016·江苏卷,5C) C.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,熔化后的 液态铝滴落下来,金属铝的熔点较低(2015·全国卷Ⅰ,10C) D.制备Al(OH)3悬浊液:向1 mol·L-1 AlCl3溶液中加过量的6 mol·L-1 NaOH 溶液(2015·江苏卷,13A) 答案:B

2.(2016·上海卷,20)已知 NaOH+Al(OH)3―→Na[Al(OH)4]。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( D )
A.CO2+2OH-―→CO23-+H2O B.Al2O3+2OH-+3H2O―→2[Al(OH)4]- C.2Al+2OH-+6H2O―→2[Al(OH)4]-+3H2↑ D.Al3++4OH-―→[Al(OH)4]-

解析:向集满 CO2 的铝罐中加入过量氢氧化钠浓溶液,首先 CO2 与氢氧化钠溶 液发生反应:CO2+2OH-―→CO23-+H2O,表现为铝罐变瘪,接着过量的氢氧化钠 再与铝罐发生反应:2Al+2OH-+6H2O―→2[Al(OH)4]-+3H2↑,因铝罐表面有氧 化膜 Al2O3,可发生反应:Al2O3+2OH-+3H2O―→2[Al(OH)4]-。故选 D。

3 . (2015· 山 东 卷 , 10) 某 化 合 物 由 两 种 单 质 直 接 反 应 生 成 , 将 其 加 入

Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生。下列化合物中符合上述条件的是( A )

A.AlCl3

B.Na2O

C.FeCl2

D.SiO2

解析:A项,AlCl3可由Al与Cl2反应制得,将AlCl3加入Ba(HCO3)2溶液中生成 CO2气体和Al(OH)3沉淀,正确;B项,Na2O加入Ba(HCO3)2溶液中没有气体产生, 错误;C项,Fe与Cl2反应生成FeCl3,错误;D项,SiO2与Ba(HCO3)2不反应,错 误。

4.(2016·浙江卷,27)化合物 Mg5Al3(OH)19(H2O)4 可作环保型阻燃材料,受热时 按如下化学方程式分解:
2Mg5Al3(OH)19(H2O)4==△===27H2O↑+10MgO+3Al2O3 (1)写出该化合物作阻燃剂的两条依据_反__应__吸__热__降__低__温__度__,__固__体__氧__化___物__隔__绝__空__ _气__,__水__蒸__气__稀__释__空__气___。
(2) 用 离 子 方 程 式 表 示 除 去 固 体 产 物 中 Al2O3 的 原 理 __A_l_2O__3_+__2_O_H__-_=_=_=_2_A_l_O__2-_+__H_2_O___。
(3) 已 知 MgO 可 溶 于 NH4Cl 的 水 溶 液 , 用 化 学 方 程 式 表 示 其 原 理 _M__g_O__+__2_N_H__4C__l+__H__2_O_=_=_=__M_g_C__l2_+__2_N__H_3_·H__2_O_(_或__N__H_4_C_l_+__H__2O_____N_H__3_·H__2O__+__H_C__l、__ _M__g_O__+__2_H_C__l=_=_=__M_g_C__l2_+__H__2O__)_。

5.(2017·江苏卷16节选)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3, 含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:
注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。 (1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为__A_l_2O__3_+__2_O_H__-_=_=_=_2_A__lO__2-_+__H_2_O_。

(2) 向 “ 过 滤 Ⅰ” 所 得 滤 液 中 加 入 NaHCO3 溶 液 , 溶 液 的 pH__减__小____( 填 “ 增 大”“不变”或“减小”)。
(3)“ 电 解 Ⅰ” 是 电 解 熔 融 Al2O3 , 电 解 过 程 中 作 阳 极 的 石 墨 易 消 耗 , 原 因 是 _石__墨__电__极__被__阳__极__上__产__生__的__O_2_氧__化___。
(4)铝粉在1 000℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分 混 合 , 有 利 于 AlN 的 制 备 , 其 主 要 原 因 是 _N__H_4_C_l_分__解__产__生__的__H_C__l能__够___破__坏__A_l_表__面__的__A_l_2O__3薄__膜_____。

解析:(1)强碱条件下,Al2O3 与 OH-发生反应的离子方程式为 Al2O3+2OH- ===2AlO2-+H2O。
(2)“过滤Ⅰ”所得滤液的主要成分是 NaAlO2,显强碱性,加入 NaHCO3 后, NaAlO2 可与 NaHCO3 发生反应:AlO- 2 +HCO- 3 +H2O===Al(OH)3↓+CO23-,溶液 碱性减弱,pH 减小。
(3)石墨具有还原性,电解熔融 Al2O3,阳极 O2-被氧化为 O2,阳极上产生的 O2 会氧化石墨电极。
(4)Al 表面容易形成致密的氧化铝薄膜,NH4Cl 受热易分解产生 HCl,生成的 HCl 能够破坏 Al 表面的 Al2O3 薄膜,有利于 AlN 的制备。







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