2022届高考化学一轮复习3.2镁铝及其化合物学案

考试 - 1 - / 40 第 2 讲 镁、铝及其化合物 [考纲要求] 1．掌握镁、铝的主要性质及应用。 2．掌握镁、铝的重要化合物的主要性质及应用。3.了解镁、铝及其重要化合物的制备 方法。 考点一 镁、铝的性质及应用 知识梳理 1.镁、铝的结构与物理性质 镁和铝分别位于第周期的族和族。它们的原子核外均有个电子层，其原子结构示意图分 别为、；铝的熔沸点比镁的、硬度比镁的。 2．金属铝的化学性质 （5）铝热反应 考试 - 2 - / 40 ①实验原理：高温下铝将较不活泼的金属从其中还原出来。 铝粉还原氧化铁的实验装置如图所示。 ②反应方程式：。 ③实验现象：。 ④镁条、氯酸钾的作用：。 ⑤应用：在冶金工业上常用这一原理制取熔点的金属，如铬、锰等，3MnO2 ＋ 4Al=====高温 。该反应原理可以应用在生产上，如等。 3．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。 4．镁的化学性质（与铝比较） 铝 镁 与非金属 能被 Cl2、O2 氧化 2Mg＋O2=====点燃 考试 - 3 - / 40 反应 3Mg＋N2=====点燃 与水反应 反应很困难 能与沸水反应 Mg＋2H2O=====△ 与碱反应 能溶于强碱溶液 不反应 与某些氧 化物反应 能与等金属氧化物发生铝热 反应 能在 CO2 中燃烧：2Mg＋ CO2=====点燃 [判断] （正确的打“√”，错误的打“×”） （1）铝制餐具可长时间存放酸性或碱性食物（ ） （2）常温下，铝与稀硝酸反应可以制取氢气（ ） （3）铝在空气中耐腐蚀，所以铝是不活泼金属（ ） （4）1 mol Al 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（ ） （5）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（ ） （6）将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁片于其中探究 Mg 的活泼性（ ） （7）铝在自然界中有游离态和化合态两种形式（ ） （8）MgO 与 Al 粉的混合物也可称为铝热剂（ ） （9）Mg 粉与浓 NH4Cl 溶液反应放出 H2 和 NH3（ ） （10）相同质量的镁条分别在足量的 CO2 和 O2 中完全燃烧，所得固体的质量相同（ ） 考试 - 4 - / 40 （11）工业上制造镁粉时，可将镁蒸气在 N2 中冷却（ ） [提醒] 1．Mg 在 CO2 中能够燃烧，所以活泼金属镁着火不能用干粉灭火器和泡沫灭火器灭火。 同时镁与氮气反应生成 Mg3N2。 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．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。 4．铝与强碱溶液的反应中，水作氧化剂（NaOH 不是氧化剂）： 5．铝热反应是在高温干态下进行的置换反应，铝只能与排在金属活动性顺序其后的金 属氧化物反应。铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等（要考虑冶炼成本）。 对点速练 练点一 镁、铝的性质判断 1．镁、铝单质的化学性质以相似为主，但也存在某些重大差异性，下列物质能用于证 明二者存在较大差异性的是（ ） ①CO2 ②盐酸 ③NaOH 溶液 ④水 考试 - 5 - / 40 A．①④ B．②③ C．①③ D．②③④ 2．现有一块已知质量的铝镁合金，欲测定其中镁的质量分数，几位同学设计了以下三 种不同的实验方案： 实验设计①：铝镁合金 ――→盐酸 测定生成的气体在标准状况下的体积 实验设计②：铝镁合金 ――→NaOH 溶液 测定生成的气体在标准状况下的体积 实验设计③：铝镁合金 ――→盐酸 ―――――→过量 NaOH 溶液 过滤，测定得到沉淀的质量 则能测定出镁的质量分数的是（ ） A．都能 B．都不能 C．①不能，其他都能 D．②③不能，①能 练点二 镁、铝的有关计算 3．把铝粉和氧化铁粉末配成铝热剂，分成两等份。一份在高温下恰好完全反应后，再 与足量盐酸起反应；另一份放入足量的烧碱溶液中充分反应。前后两种情况下生成的气体的 质量比是（ ） A．1∶1 B．2∶3 C．3∶2 D．28∶9 4．Mg、Al 组成的混合物与足量盐酸反应，产生标准状况下的氢气 4.48 L，下列推断 中不正确的是（ ） 考试 - 6 - / 40 A．参加反应的 Mg、Al 共 0.2 mol B．参加反应的 HCl 为 0.4 mol C．Mg、Al 在反应中共提供 0.4 mol 电子 D．若与足量的稀硫酸反应能产生 0.2 mol H2 练点三 铝与酸、碱的反应 5．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、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 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（填字母）。 A．5.4 g B．3.6 g C．2.7 g D．1.8 g 方法技巧 考试 - 7 - / 40 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－ Al ＋3 ，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 VHCl（H2） VNaOH（H2） ＝ 1 1 。 （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 VHCl（H2） VNaOH（H2） ＝ 1 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 1 3 < VHCl（H2） VNaOH（H2） < 1 1 ，则必定是 a.铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；b.铝与氢氧化钠反 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。 考点二 铝的重要化合物 知识梳理 1.氧化铝（Al2O3） （1）物理性质：色固体，溶于水，有很高的。 （2）化学性质（两性氧化物） ①与 HCl 反应 。 考试 - 8 - / 40 ②与 NaOH 反应 。 2．氢氧化铝[Al（OH）3] （1）物理性质 白色胶状不溶于水的固体，有较强的性。 （2）化学性质（两性氢氧化物） Al（OH）3 的电离方程式为： 3．制备 （1）向铝盐中加入氨水，离子方程式为。 （2）NaAlO2 溶液中通入足量 CO2，离子方程式为。 （3）NaAlO2 溶液与 AlCl3 溶液混合：。 4．常见的铝盐及其应用 （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盐。 （2）明矾的化学式为，它是无色晶体，可溶于水，水溶液 pH7（选填“”或“＝”）。 考试 - 9 - / 40 明 矾 可 以 净 水 ， 其 净 水 的 原 理 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 [判断] （正确的打“√”，错误的打“×”） （1）明矾用作净水剂不涉及化学变化（ ） （2）氢氧化铝具有弱碱性，可用于制胃酸中和剂（ ） （3）向 1 mol·L－1 AlCl3 溶液中加过量的 6 mol·L－1 NaOH 溶液制备 Al（OH）3 悬浊 液（ ） （4）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↓＋HC O （ ） （5）Al（OH）3 既能与稀硫酸反应又能与 NaOH 溶液反应（ ） （6）明矾的化学式为 Al2（SO4）3·12H2O（ ） （7）下列物质的转化在给定条件下能够实现： Al2O3 ―――――――→ NaOH（aq） NaAlO2（aq） ――→ CO2 Al（OH）3（ ） [提醒] 既能与酸反应，又能与碱反应的物质 （1）Al、Al2O3、Al（OH）3 考试 - 10 - / 40 （2）弱酸的铵盐，如：NH4HCO3、CH3COONH4 等 （3）弱酸的酸式盐：如 NaHCO3、KHS、NaHSO3 等 （4）氨基酸 （5）蛋白质 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、蛋白质是两性物质。 对点速练 练点一 Al2O3、Al（OH）3 的两性 1．探究氢氧化铝的两性，最适宜的试剂是（ ） A．Al、NaOH 溶液、稀盐酸 B．Al2O3、氨水、稀盐酸 C．Al2（SO4）3 溶液、NaOH 溶液、稀盐酸 D．AlCl3 溶液、氨水、稀盐酸 2．下列物质既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应的是（ ） ①Ca（OH）2 ②Al2O3 ③Ca（HCO3）2 ④Al（OH）3 ⑤NaHSO4 ⑥Al ⑦（NH4）2S 考试 - 11 - / 40 A．②④⑥ B．②③⑤⑥ C．①③④⑥ D．②③④⑥⑦ 练点二 Al（OH）3 的制备方案 3．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（ ） 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 4．实验室可用铝屑、氨水、氢氧化钠溶液、稀硫酸等来制备氢氧化铝，某同学设计了 三种实验方案： 方案① Al→Al3＋→Al（OH）3 方案② Al→AlO－ 2 →Al（OH）3 方案③ Al → Al + Al → AlO2 − } →Al（OH）3 （1）用方案①制备 Al（OH）3 时使用的药品最好是铝屑、稀硫酸和氨水，不用氢氧化 钠代替氨水的原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 考试 - 12 - / 40 写出该方案中有关的离子方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 （2）用方案②来制备 Al（OH）3 时，必须注意的用量，以防止生成的 Al（OH）3 溶解。 （3）三种方案中，你认为最好的是（填序号），原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 方法总结 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↓＋3N H + 方法二：向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量 CO2 反应原理：Al O2 ＋2H2O＋CO2===Al（OH）3↓＋HC O 方法三：相互促进水解法 考试 - 13 - / 40 练点三 化工流程中的“铝” 5．工业上用某种氧化铝矿石（含 Fe2O3 杂质）为原料冶炼铝的工艺流程如下： 对上述流程中的判断正确的是（ ） A．试剂 X 可以为氨水，沉淀中含有铁的化合物 B．CO2 可以用 H2SO4 溶液或稀盐酸代替 C．反应Ⅱ中的离子方程式为 CO2＋Al O2 ＋2H2O===Al（OH）3↓＋HC O D．工业上还可采用 Fe 还原 Al2O3 的方法制 Al，成本更低 6．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。 考试 - 14 - / 40 （1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为。 （2）向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入 NaHCO3 溶液，溶液的 pH（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 ________________________________________________________________________。 （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 ________________________________________________________________________。 方法总结 从铝土矿中提取氧化铝的两种方法 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。 方法一 酸溶法 考试 - 15 - / 40 方法二 碱溶法 微专题·大素养 “铝三角”中的图像题 【知识基础】 一、Al3＋、Al（OH）3、 AlO2 之间的转化关系——“铝三角” 1.写出上述转化的离子方程式： （1）①___________________________________________________________________。 ②________________________________________________________________________。 ③________________________________________________________________________。 考试 - 16 - / 40 （2）________________________________________________________________________。 （3）________________________________________________________________________。 （4）________________________________________________________________________。 （5）①___________________________________________________________________。 ②________________________________________________________________________。 （6）______________________________________________________________________。 2.掌握 Al3＋、Al（OH）3、 AlO2 三者之间的转化比例： 二、四个基本图像 1.可溶性铝盐溶液与 NaOH 溶液反应的图像： 操作 向可溶性铝盐溶液中逐滴加入 NaOH 溶液至过量 向NaOH溶液中逐滴加入可溶 性铝盐溶液至过量 现象 立即产生白色沉淀→渐多→最 多→渐少→消失 无沉淀（有但即溶）→出现沉 淀→渐多→最多→沉淀不消失 考试 - 17 - / 40 图像 离子 方程 式 Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓ Al（OH）3＋OH－===Al O2 ＋2H2O Al3＋＋4OH－===Al O2 ＋ 2H2O 3Al O2 ＋Al3＋＋6H2O===4Al （OH）3↓ 2.偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像： 操作 向偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀 盐酸至过量 向稀盐酸中逐滴加入偏铝酸盐 溶液至过量 现象 立即产生白色沉淀→渐多→最 多→渐少→消失 无沉淀（有但即溶）→出现沉 淀→渐多→最多→沉淀不消失 图像 离子 方程 式 Al O2 ＋H＋＋H2O===Al（OH） 3↓ Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋ 3H2O Al O2 ＋4H＋===Al3＋＋2H2O Al3＋＋3Al O2 ＋6H2O=== 4Al（OH）3↓ 考试 - 18 - / 40 三、三个拓展图像 1.向 AlCl3 溶液中逐滴加入氨水或 NaAlO2 溶液至过量，图像如图 1 所示。 2.向 NaAlO2 溶液中逐滴加入 AlCl3 溶液或通入 CO2 至过量，图像如图 2 所示。 3.向含 MgCl2、AlCl3、盐酸、NH4Cl 的混合溶液中，逐滴加入 NaOH 溶液至过量，沉 淀图像如图 3 所示，反应的先后顺序与图像关系为 （1）H＋ ――→ OH－ H2O （2）Mg2＋、Al3＋ ――→ OH－ Mg（OH）2、Al（OH）3 （3）NH＋ 4 ――→ OH－ NH3·H2O （4）Al（OH）3 ――→ OH－ AlO－ 2 【素养专练】 一、单一图像的判断计算 考试 - 19 - / 40 1.向物质的量浓度均为 1 mol·L－1 的 AlCl3 和盐酸的混合溶液中逐滴滴入 NaOH 溶液， 下图[n 表示 Al（OH）3 的物质的量，V 表示 NaOH 溶液的体积]能正确表示这个反应过程的 是（ ） 二、复合图像的判断计算 2.[Al3＋、Al O2 形成 Al（OH）3 图像的综合分析]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（ ） 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 Al O2 的物质的量的变化 3.某 Na2CO3、NaAlO2 的混合溶液中逐滴加入 1 mol·L－1 的盐酸，测得溶液中的 HC O 、 C O 2 、Al O2 、Al3＋的物质的量与加入盐酸的体积变化关系如图所示，则下列说法正确的是 （ ） 考试 - 20 - / 40 A．原混合溶液中的 C O 2 与 Al O2 的物质的量之比为 1∶2 B．V1∶V2＝1∶5 C．M 点时生成的 CO2 为 0.05 mol D．e 曲线表示的离子方程式为 Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O 4.向盛有 10 mL 1 mol·L－1 NH4Al（SO4）2 溶液的烧杯中滴加 1 mol·L－1NaOH 溶液， 沉淀物质的量随 NaOH 溶液体积的变化示意图如图： （1）写出 m 点反应的离子方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 （2）若在 NH4Al（SO4）2 溶液中改加 20 mL 1.2 mol·L－1Ba（OH）2 溶液，充分反应 后，溶液中产生沉淀的物质的量为 mol。 三、不规则图像的分析 考试 - 21 - / 40 5.某研究性学习小组拟探究在含 Mg2＋、Al3＋的混合溶液中滴加 NaOH 溶液时，生成氢 氧化物沉淀的过程。 【实验】 在 0.1 mol·L－1 MgSO4、0.05 mol·L－1Al2（SO4）3 的混合溶液中滴加 0.5 mol·L －1 NaOH 溶液，借助氢离子传感器和相应分析软件，测得溶液的 pH 随 NaOH 溶液的加入变 化情况如图所示。 （1）为精确控制加入 NaOH 溶液的体积，可将 NaOH 溶液置于（填仪器名称）中滴 加。 （2）图中有三个 pH 增加缓慢的阶段，第一阶段（a 点前）对应的实验现象是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 （3）对第二阶段（b 点～c 点）溶液 pH 变化缓慢的本质，小组同学作出如下推测，请 补充推测 2 和 3： 推测 1：生成 Mg（OH）2 沉淀，消耗 OH－； 推测 2：_______________________________________________________； 推测 3：_______________________________________________________。 考试 - 22 - / 40 若推测 1 符合实际情况，则 a 点之前反应的离子方程式为，请据此描述 Mg（OH）2、 Al （ OH ） 3 两 种 物 质 在 水 溶 液 中 溶 解 性 的 差 异 ____________________________________________________。 （4）请分析 e 点后溶液中较大量存在的含金属元素的离子并设计实验检验（可不填满）： 较大量存在的含金属元素的离子 检验方法 6.生产上用过量烧碱溶液处理某矿物（含 Al2O3、MgO），过滤后得到的滤液用 NaHCO3 溶液处理，测得溶液 pH 和 Al（OH）3 生成的量随加入 NaHCO3 溶液体积的变化情况如图所 示。下列说法不正确的是（ ） A．NaHCO3 溶液的物质的量浓度为 0.8 mol·L－1 B．b 点与 c 点溶液所含粒子种类相同 C．a 点溶液中存在的离子是 Na＋、Al O2 、OH－、H＋ D．生成沉淀的离子方程式为 HC O ＋Al O2 ＋H2O===Al（OH）3↓＋C O 2 考试 - 23 - / 40 本讲真题研练 1.[2020·某某卷，9]以菱镁矿（主要成分为 MgCO3，含少量 SiO2、Fe2O3 和 Al2O3）为 原料制备高纯镁砂的工艺流程如下： 已知浸出时产生的废渣中有 SiO2、Fe（OH）3 和 Al（OH）3。下列说法错误的是（ ） A.浸出镁的反应为 MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2O B.浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行 C.流程中可循环使用的物质有 NH3、NH4Cl D.分离 Mg2＋与 Al3＋、Fe3＋是利用了它们氢氧化物 Ksp 的不同 2.[2020·某某卷，3]下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是（ ） A.铝的金属活泼性强，可用于制作铝金属制品 B.氧化铝熔点高，可用作电解冶炼铝的原料 C.氢氧化铝受热分解，可用于中和过多的胃酸 D.明矾溶于水并水解形成胶体，可用于净水 3.[2020·某某 1 月，12]下列关于铝及其化合物的说法，不正确的是（ ） 考试 - 24 - / 40 A.明矾可用作净水剂和消毒剂 B.利用铝热反应可冶炼高熔点金属 C.铝可用作包装材料和建筑材料 D.氢氧化铝可用作治疗胃酸过多的药物 4.[2019·全国卷Ⅰ，26]硼酸（H3BO3）是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、 肥料等工业。一种以硼镁矿（含 Mg2B2O5·H2O、SiO2 及少量 Fe2O3、Al2O3）为原料生产硼 酸及轻质氧化镁的工艺流程如下： 回答下列问题： （1）在 95 ℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为。 （2）“滤渣 1”的主要成分有。为检验“过滤 1”后的滤液中是否含有 Fe3＋离子，可选 用的化学试剂是。 （3）根据 H3BO3 的解离反应：H3BO3＋H2O⇌H＋＋ B （ OH ） ，Ka＝5.81×10－10，可 判断 H3BO3 是酸；在“过滤 2”前，将溶液 pH 调节至 3.5，目的是。 （4）在“沉镁”中生成 Mg（OH）2·MgCO3 沉淀的离子方程式为，母液经加热后可返 回工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是。 5.[2018·某某卷]以高硫铝土矿（主要成分为 Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量 FeS2 和金属硫 考试 - 25 - / 40 酸盐）为原料，生产氧化铝并获得 Fe3O4 的部分工艺流程如下： （1）焙烧过程均会产生 SO2，用 NaOH 溶液吸收过量 SO2 的离子方程式为。 （2）添加 1% CaO 和不添加 CaO 的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如下图所 示。 已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于 600 ℃ 硫去除率＝（1－ 焙烧后矿粉中硫元素总质量 焙烧前矿粉中硫元素总质量 ）×100% ①不添加 CaO 的矿粉在低于 500 ℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于。 ②700 ℃焙烧时，添加 1% CaO 的矿粉硫去除率比不添加 CaO 的矿粉硫去除率低，其 主要原因是。 （3）向“过滤”得到的滤液中通入过量 CO2，铝元素存在的形式由（填化学式）转化 为（填化学式）。 （4）“过滤”得到的滤渣中含大量的 Fe2O3。Fe2O3 与 FeS2 混合后在缺氧条件下焙烧生 成 Fe3O4 和 SO2，理论上完全反应消耗的 n（FeS2）∶n（Fe2O3）＝。 考试 - 26 - / 40 6.[2016·某某卷，27Ⅰ]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_____________________________________ ________________________________________________________________________。 （2）用离子方程式表示除去固体产物中 Al2O3 的原理 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 （3）已知 MgO 可溶于 NH4Cl 的水溶液，用化学方程式表示其原理 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 7.[2016·某某卷，14]KAl（SO4）2·12H2O（明矾）是一种复盐，在造纸等方面应用广 泛。实验室中，采用废易拉罐（主要成分为 Al，含有少量的 Fe、Mg 杂质）制备明矾的过程 如下图所示。回答下列问题： 易拉罐 ―――――→ 试剂① 微热，过滤 滤液 A ―――――→ NH4HCO3 沉淀 B ――――→ 稀 H2SO4 K2SO4 产物 （1）为尽量少引入杂质，试剂①应选用（填标号）。 a.HCl 溶液 b．H2SO4 溶液 c.氨水 d．NaOH 溶液 考试 - 27 - / 40 （2）易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 （3）沉淀 B 的化学式为 ________________________________________________________________________； 将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 （4）已知：Kw＝1.0×10－14，Al（OH）3⇌Al O2 ＋H＋＋H2O K＝2.0×10－13。Al（OH） 3 溶于 NaOH 溶液反应的平衡常数等于。 第 2 讲 镁、铝及其化合物 考点一 1 知识梳理 1．三 ⅡA ⅢA 3 Mg Al 高 大 考试 - 28 - / 40 2．（1）4Al＋3O2===== 点燃 2Al2O3 （2）2AlCl3 （3）钝化 2Al＋6HCl===2AlCl3 ＋3H2↑ （4）2NaAlO2＋3H2↑ （5）氧化物 2Al＋Fe2O3===== 高温 Al2O3＋2Fe 剧烈燃 烧，发出耀眼的白光，有液珠滴落到盛有细沙的蒸发皿中 引燃剂 较高 2Al2O3＋3Mn 焊 接钢轨 4．2MgO Mg3N2 Mg（OH）2＋H2↑ Fe2O3、MnO2、Cr2O3 2MgO＋C 判断 答案：（1）× （2）× （3）× （4）√ （5）× （6）× （7）× （8） × （9）√ （10）× （11）× 2 对点速练 1．解析：Al 能与 NaOH 溶液反应而 Mg 不能；Mg 能在 CO2 中燃烧而 Al 不能。 答案：C 2．解析：已知质量的铝镁合金，实验设计①、②中，利用金属的质量、氢气的量可计 算出镁的质量，进而求得其质量分数；实验设计③中，沉淀的质量为氢氧化镁的质量，由元 素守恒可知镁的质量，进而求得其质量分数，即三个实验方案中均可测定镁的质量分数。 答案：A 3．解析：铝粉和氧化铁粉末在高温下恰好完全反应生成铁与氧化铝，由得失电子守恒 可知生成 n（Fe）＝n（Al），然后将生成物与足量的稀盐酸反应，铁与盐酸反应生成氯化亚 铁与氢气，由电子得失守恒可知，n（H2）＝n（Fe），所以 n（H2）＝n（Al）；直接加入足 量的 NaOH 溶液使之充分反应，铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与氢气，由电子得失守恒可 考试 - 29 - / 40 知 2n′（H2）＝3n（Al），所以 n′（H2）＝ 2 （Al）。故两种情况下生成气体的物质的量之比 为 n（H2）∶n′（H2）＝n（Al）∶ 2 （Al）＝2∶3，故选 B。 答案：B 4．解析：反应的实质为 Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，n （H2）＝ .8L 22.L · mol － 1 ＝0.2 mol，则参加反应的 n（HCl）＝n（H＋）＝0.4 mol。因为盐酸过量， 故产生 H2 的量取决于金属的量，所以若换成过量的稀 H2SO4，同样产生 0.2 mol H2。依据得 失电子守恒，由 2H＋→H2 得电子总数为 0.4 mol。0.2 mol Mg 在反应中提供 0.4 mol 电子， 0.2 mol Al 在反应中提供 0.6 mol 电子，0.2 mol Mg、Al 混合物提供的电子应大于 0.4 mol 而小于 0.6 mol，A 项不正确。 答案：A 5．答案：（1）1∶1 （2）1∶3 （3）3∶1 （4）A 考点二 1 知识梳理 1 ．（ 1 ） 白 难 熔 点 （ 2 ） Al2O3 ＋ 6HCl===2AlCl3 ＋ 3H2O Al2O3 ＋ 2NaOH===2NaAlO2＋2H2O 2．（1）吸附 （2）Al（OH）3＋3HCl===AlCl3＋3H2O Al（OH）3＋NaOH===NaAlO2 ＋2H2O 2Al（OH）3===== △ Al2O3＋3H2O 3．（1）Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3 NH + （2） AlO2 ＋CO2＋2H2O===Al 考试 - 30 - / 40 （OH）3↓＋ HCO （3）3 AlO2 ＋Al3＋＋6H2O===4Al（OH）3↓ 4．（1）复 （2）KAl（SO4）2·12H2O < Al3＋＋3H2O⇌Al（OH）3（胶体）＋3H ＋，Al（OH）3 胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水 判断 答案：（1）× （2）√ （3）× （4）√ （5）√ （6）× （7）√ 2 对点速练 1．解析：可溶性的铝盐 Al2（SO4）3 溶液与少量 NaOH 溶液反应生成氢氧化铝沉淀， 继续加过量的氢氧化钠，氢氧化铝沉淀会溶解，氢氧化铝沉淀中加盐酸也会溶解。 答案：C 2．解析：①Ca（OH）2 与氢氧化钠不反应；②Al2O3 是两性氧化物，既能与盐酸反应， 又能与氢氧化钠溶液反应；③Ca（HCO3）2 是弱酸的酸式盐，与盐酸反应生成氯化钙、二氧 化碳和水，与氢氧化钠反应生成碳酸钙、碳酸钠和水；④Al（OH）3 是两性氢氧化物，既能 与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应；⑤NaHSO4 与盐酸不反应；⑥Al 与盐酸反应生成氯 化铝和氢气，与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气；⑦（NH4）2S 是弱酸弱碱盐，与盐 酸反应生成硫化氢和氯化铵，与氢氧化钠溶液反应生成硫化钠和一水合氨。 答案：D 3．解析：若先加盐酸，Mg、Al 均溶解，制取 Al（OH）3 的步骤较多；从 NaAlO2 制 备 Al（OH）3，加盐酸不容易控制量的多少，故 B 项操作步骤为最佳顺序。 答案：B 4．答案：（1）若用 NaOH 溶液沉淀 Al3＋，终点不易控制，因为 Al（OH）3 会溶于过 考试 - 31 - / 40 量的 NaOH 溶液，从而影响 Al（OH）3 的生成量 2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，Al3＋＋ 3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH＋ 4 （2）稀硫酸 （3）③ 药品用量最少，操作最为简单 5．解析：A 项，试剂 X 应为强碱溶液，使 Al2O3 溶解；B 项，若用强酸代替 CO2，强 酸过量时，Al（OH）3 会溶解，不能生成 Al（OH）3 沉淀；D 项，因 Al 比 Fe 活泼，不能用 Fe 置换 Al。 答案：C 6．解析：（1）“碱溶”时，Al2O3 与 NaOH 反应生成 NaAlO2 和 H2O，注意离子方程 式。 （2）“过滤Ⅰ”所得滤液为 NaAlO2溶液，加入NaHCO3溶液，过滤Ⅱ后电解的是 Na2CO3 溶液，说明溶液的溶质由 NaAlO2 变为 Na2CO3，发生反应 AlO2 ＋ HCO ＋H2O===Al（OH） 3↓＋ CO 2 ，说明 AlO2 结合 H＋能力强于 CO 2 ，即其水解能力强，说明碱性 NaAlO2>Na2CO3， 溶液的 pH 减小。 （3）电解 Al2O3，阳极 O2－放电生成 O2，石墨（C）电极会被 O2 氧化。 （4）NH4Cl 加热时分解生成 HCl 和 NH3，HCl 可以破坏铝表面的氧化膜，有利于反应 进行。 答案：（1）Al2O3＋2OH－===2 AlO2 ＋H2O （2）减小 （3）石墨电极被阳极上产生的 O2 氧化 考试 - 32 - / 40 （4）NH4Cl 分解产生的 HCl 能够破坏 Al 表面的 Al2O3 薄膜 微专题·大素养⑥ 【知识基础】 1．（1）Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3 NH + Al3＋＋3 AlO2 ＋6H2O===4Al（OH） 3↓ Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓ （2）Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O （3）Al3＋＋4OH－=== AlO2 ＋2H2O （4） AlO2 ＋4H＋===Al3＋＋2H2O （5） AlO2 ＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋ HCO AlO2 ＋H＋ ＋H2O===Al（OH）3↓ （6）Al（OH）3＋OH－=== AlO2 ＋2H2O 【素养专练】 1．解析：向混合溶液中逐滴滴入 NaOH 溶液，反应情况分为三个阶段：第一阶段为 OH－＋H＋===H2O，此时无沉淀产生；第二阶段有白色沉定产生，反应的离子方程式为 Al3 ＋＋3OH－===Al（OH）3↓；第三阶段滴加 NaOH 溶液至过量，沉淀逐渐溶解最后完全消失， 反应的离子方程式为 Al（OH）3＋OH－=== AlO2 ＋2H2O，结合反应方程式及浓度关系可知 三个阶段消耗 NaOH 物质的量之比为 1∶3∶1。 答案：D 2．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。 考试 - 33 - / 40 答案：B 3．解析：向 Na2CO3、NaAlO2 的混合溶液中逐滴加入 1 mol·L－1 的盐酸，首先发生反 应： AlO2 ＋H＋＋H2O===Al（OH）3↓，a 表示 AlO2 ，根据盐酸消耗的体积可知：n（H＋）＝ n（ AlO2 ）＝n[Al（OH）3]＝1 mol·L－1×0.05 L＝0.05 mol；当 AlO2 反应完全， CO 2 反应， b 表示 CO 2 ，反应的离子方程式是： CO 2 ＋H＋=== HCO ，n（H＋）＝n（ CO 2 ）＝0.05 L× 1 mol·L－1＝0.05 mol；c、d 表示 HCO ， CO 2 反应完全，产生的 HCO 会发生反应： HCO ＋H＋===CO2↑＋H2O，n（ HCO ）＝n（H＋）＝0.05 L×1 mol·L－1＝0.05 mol；当 HCO 反应完全，Al（OH）3 发生反应：Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，e 表示 Al3＋，当 Al （OH）3 反应完全，消耗 HCl 的物质的量是 Al（OH）3 的 3 倍，n（H＋）＝3n[Al（OH）3] ＝3×0.05 mol＝0.15 mol，则该阶段加入盐酸的体积是 .1mol 1mol · L 1 ＝0.15 L＝150 mL。原混合溶 液中的 CO 2－ 3 与 AlO － 2 的物质的量之比为 0.05 mol∶0.05 mol＝1∶1，A 错误；在原混合 物中 n（ CO 2 ）＝0.05 mol，在 V1 时溶液中的 CO 2 和 HCO 的物质的量相等，都等于 0.025 mol， 根据方程式： CO 2 ＋H＋=== HCO 可知反应 0.025 mol CO 2 时消耗盐酸的物质的量是 0.025 mol，盐酸的体积为 .2mol 1mol · L 1 ＝0.025 L＝25 mL，故 V1＝50 mL＋25 mL＝75 mL，根据前面 的分析可知：V2＝150 mL＋150 mL＝300 mL，所以 V1∶V2＝75 mL∶300 mL＝1∶4，B 错误；根据前面的分析可知 M 点时溶液中 CO 2 完全转化为 HCO ，没有产生 CO2，C 错误； 根据前面的分析可知，e 曲线表示反应：Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，D 正确。 答案：D 4．解析：（1）向 NH4Al（SO4）2 溶液中加入 NaOH 溶液，由图像分析，先发生 Al3＋ ＋3OH－===Al（OH）3↓，之后是 NH + ＋OH－===NH3·H2O，最后是沉淀的溶解：Al（OH） 3＋OH－=== AlO2 ＋2H2O，故 m 点的离子反应为 NH + ＋OH－===NH3·H2O。 考试 - 34 - / 40 （2）因 NH4Al（SO4）2 的物质的量为 0.01 L×1 mol·L－1＝0.01 mol，Ba（OH）2 的 物质的量为 0.02 L×1.2 mol·L－1＝0.024 mol，产生沉淀的反应有两类。一是 SO 2 ＋Ba2＋ ===BaSO4↓，n（ SO 2 ）＝0.01 mol×2＝0.02 mol，0.02 mol