中職有機(jī)化學(xué)課件-第7講 鋁、鎂及其化合物

第7講鋁、鎂及其化合物考綱定位選項(xiàng)示例1.理解Mg、Al的化學(xué)性質(zhì)。2.了解Mg、Al的重要化合物的主要性質(zhì)和用途。1.將NaOH溶液緩慢滴入MgSO4溶液中，觀察Mg(OH)2沉淀的生成。(2011年廣東高考T10—B)2.明礬能水解生成Al(OH)3膠體，可用作凈水劑。(2012年江蘇高考T5—A)3.Mg和Al都可以用電解法冶煉得到。(2011年廣東廣州調(diào)研T9—A)一、鋁三ⅢA氧和硅化合

1．鋁的結(jié)構(gòu)和存在 鋁位于周期表中第______周期第______族，原子結(jié)構(gòu)示意圖為__________。鋁元素在地殼中含量豐富，僅次于________。自然界中的鋁全部以__________態(tài)存在。2．物理性質(zhì)銀白低小小良好良好

鋁是一種_____色金屬，熔點(diǎn)較____，密度___，硬度較___，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性______，延展性______。3．化學(xué)性質(zhì)4Al＋3O2化學(xué)性質(zhì)化學(xué)方程式備注①暴露在空氣中(與O2反應(yīng))___________________金屬鋁的熔點(diǎn)低，但其在空氣中易被氧化生成致密的且熔點(diǎn)高的__________，故在生活中可用鋁制器皿來(lái)烹制或盛放食物②燃燒(與O2反應(yīng))

2Al2O3—③與酸反應(yīng)(與HCl反應(yīng))______________________________________當(dāng)金屬鋁與冷濃硫酸接觸時(shí)會(huì)發(fā)生_______，表面形成致密的________，故可用鋁制容器來(lái)盛放冷濃硫酸4Al＋3O2===2Al2O3

氧化膜2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑鈍化氧化膜化學(xué)性質(zhì)化學(xué)方程式備注④與堿反應(yīng)(與NaOH反應(yīng))________________________________________________—⑤鋁熱反應(yīng)________________________—⑥鋁的工業(yè) 制備

電解2Al2O3(熔融)===== 冰晶石

—(續(xù)表)4Al＋3O2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑二、鋁的氧化物與氫氧化物2Al(OH)3化學(xué)式Al2O3Al(OH)3①類別________氧化物________氫氧化物②顏色狀態(tài)白色固體白色粉末③溶解性______溶于水______溶于水④熱穩(wěn)定性穩(wěn)定_______________⑤與強(qiáng)酸反應(yīng)(離子方程式)____________________________________________________________________________兩性兩性難難Al2O3＋3H2OAl2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O(續(xù)表)化學(xué)式Al2O3Al(OH)3⑥與強(qiáng)堿反應(yīng)(離子方程式)__________________________________________________________________________⑦制備方法(化學(xué)方程式)—AlCl3＋3NH3·H2O===______________________用途耐火材料凈水劑、胃酸中和劑Al(OH)3↓＋3NH4Cl三、明礬與偏鋁酸鹽1．明礬[KAl(SO4)2·12H2O]

KAl(SO4)2·12H2O俗稱明礬，是無(wú)色晶體，易溶于水，常用作凈水劑、吸附劑。用于凈水時(shí)，反應(yīng)的離子方程式：Al3＋＋3H2O===____________________。Al(OH)3(膠體)＋3H＋2．偏鋁酸鈉

偏鋁酸鈉的化學(xué)式為____________，加入同一種酸的量不同，生成物也不同。試寫出偏鋁酸鈉與下列物質(zhì)反應(yīng)的離子方程式：(1)少量鹽酸：____________________________________。(2)過(guò)量鹽酸：_____________________________________。(3)少量CO2：_____________________________________。(4)過(guò)量CO2：______________________________________。NaAlO2四、鎂及其化合物1．鎂發(fā)出耀眼的白光

Mg3N2

2MgO＋CMg(OH)2＋H2↑Mg2＋＋H2↑2.氧化鎂和氫氧化鎂物質(zhì)MgOMg(OH)2類別________氧化物中強(qiáng)堿與水反應(yīng)MgO＋H2O===Mg(OH)2(緩慢化合)不反應(yīng)與鹽酸反應(yīng)(離子方程式)____________________________________________________________________堿性MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2OMg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O考點(diǎn)1“鋁三角”的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系及圖像分析1．“鋁三角” 圖2-7-12．圖像分析(續(xù)表)（續(xù)表）

【例1】將一定質(zhì)量的鎂、鋁合金投入一定濃度的100mL鹽酸中，使合金全部溶解，向所得溶液中滴加5.00mol·L－1

的NaOH溶液至過(guò)量，生成沉淀的質(zhì)量與加入NaOH溶液的體積圖2-7-2的關(guān)系如圖2-7-2所示。 試求：(1)原合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

(2)鹽酸的物質(zhì)的量濃度。

思路指導(dǎo)：本題生成的沉淀有Mg(OH)2

和Al(OH)3，生成沉淀達(dá)到最大量后，減少的質(zhì)量為Al(OH)3

的質(zhì)量，由消耗的NaOH的量通過(guò)計(jì)算可分別求出合金中鎂、鋁的質(zhì)量。而鹽酸的物質(zhì)的量濃度可由生成沉淀達(dá)到最大量時(shí)所消耗的NaOH的量求取。

解析：觀察圖像可知：①鎂、鋁溶于鹽酸后，鹽酸過(guò)量，中和過(guò)量的鹽酸消耗NaOH溶液20mL。②當(dāng)沉淀質(zhì)量不變時(shí)，此時(shí)沉淀(11.6g)只有Mg(OH)2，則沉淀達(dá)到最大量時(shí)，Al(OH)3的質(zhì)量為(19.4－11.6)g，沉淀減少的過(guò)程中，消耗的NaOH溶液用于溶解Al(OH)3。則c(HCl)＝—＝

(2)由圖像可知，完全沉淀時(shí)消耗NaOH溶液的物質(zhì)的量，相當(dāng)于中和剩余的鹽酸和溶解Mg、Al所消耗鹽酸的總量，即n(HCl)＝0.16L×5.00mol·L－1＝0.80mol。

nV0.80mol 0.10L＝8.00mol·L－1答：略。

【例2】(2013年江蘇南京模擬)在硝酸鋁和硝酸鎂的混合溶液中，逐滴加入稀氫氧化鈉溶液，直至過(guò)量。下列表示氫氧化鈉加入量(x)與溶液中沉淀的量(y)的關(guān)系示意圖中正確的是()。

解析：向混合溶液中加入NaOH溶液的過(guò)程中，Mg(NO3)2會(huì)生成難溶物Mg(OH)2，Al(NO3)3

會(huì)生成難溶物Al(OH)3，隨著NaOH溶液的加入，Al(OH)3

逐漸溶解，而Mg(OH)2

不能溶解。答案：C考點(diǎn)2利用滴加順序不同的方法鑒別物質(zhì)2．NaAlO2

和鹽酸：向NaAlO2

溶液中逐滴滴加鹽酸，先出現(xiàn)白色沉淀，后沉淀消失：【例3】下列各組溶液，只要用試管和膠頭滴管，不用任何試劑就可以鑒別的是()。

思路指導(dǎo)：做題時(shí)，要認(rèn)真閱讀題干信息，由“不用任何試劑”“只用試管和膠頭滴管”可知，只能通過(guò)物理性質(zhì)(如顏色、狀態(tài)等)或滴加順序不同出現(xiàn)的現(xiàn)象不同而進(jìn)行鑒別。A．KOH和Al2(SO4)3

B．稀H2SO4和NaHCO3C．CaCl2和Na2CO3

D．Ba(OH)2和NaHSO4

解析：向Al2(SO4)3

溶液中逐滴滴加KOH溶液，先出現(xiàn)白色沉淀后，沉淀消失；向KOH溶液中逐滴滴加Al2(SO4)3

溶液，開始無(wú)現(xiàn)象，后出現(xiàn)白色沉淀。答案：A【例4】(2012年遼寧錦州模擬)只用試管和膠頭滴管就可以鑒別的下列各組溶液是()。

①AlCl3

溶液和NaOH溶液；②Ca(HCO3)2

溶液和NaOH溶液；③NaAlO2

溶液和鹽酸；④Al2(SO4)3

溶液和氨水。A．①③C．②③④B．①②③D．③④

解析：①向AlCl3

溶液中滴加NaOH溶液，隨加入量依次觀察到的現(xiàn)象為出現(xiàn)白色沉淀，沉淀后溶解，向NaOH溶液中滴加AlCl3

溶液，產(chǎn)生沉淀，沉淀立刻消失，繼續(xù)滴加至AlCl3溶液過(guò)量，白色沉淀不溶解；②只有白色沉淀；③向NaAlO2溶液中滴加鹽酸，先出現(xiàn)白色沉淀，后沉淀溶解，向稀鹽酸中滴加NaAlO2

溶液，產(chǎn)生白色沉淀，但沉淀立刻消失，繼續(xù)滴加至NaAlO2

溶液過(guò)量，白色沉淀不溶解；④只有Al(OH)3

白色沉淀。答案：A規(guī)律方法有關(guān)鋁及其化合物的定量計(jì)算1．酸堿抵消法在計(jì)算中的應(yīng)用一般格式： 當(dāng)沉淀量達(dá)最大值時(shí)，n(H＋)＝n(OH－)。原金屬質(zhì)量＋結(jié)合的OH質(zhì)量。金屬溶于酸，再加堿生成沉淀的質(zhì)量的求法：所以金屬失去nmol電子，就結(jié)合nmolOH－，沉淀質(zhì)量＝－

【例5】Al和Al2O3

的混合物15g，加入稀硫酸150mL，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出氫氣1.68L，Al和Al2O3

均不剩余，為中和過(guò)量的硫酸，并使溶液中的Al3＋恰好完全轉(zhuǎn)化為Al(OH)3

沉淀，需要消耗3mol·L－1的NaOH溶液200mL，則該稀硫酸的物質(zhì)的量濃度為()。A．2.25mol·L－1C．0.3mol·L－1B．2mol·LL－1D．0.6mol·L－1解析：根據(jù)最終溶液中電荷守恒和化學(xué)反應(yīng)中質(zhì)量守恒可得：答案：B2．鋁及其化合物常見題型的計(jì)算

圖2-7-3①n(Al3＋)＝(b－a)mol；②n(Mg2＋)＝4a－3b 2mol。

【例6】(2013年遼寧模擬)將一定量的鈉鋁合金置于水中，合金全部溶解，得到20mLpH＝14的溶液，然后用1mol·L－1的鹽酸滴定，沉淀質(zhì)量與消耗鹽酸的體積關(guān)系如圖2-7-4所示，則下列選項(xiàng)正確的是()。圖2-7-4

A．原合金質(zhì)量為0.92g B．標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生氫氣896mL C．圖中m值為1.56g D．圖中V2

為60mL解。當(dāng)沉淀量最大時(shí)溶液中只有氯化鈉，n(Na＋)＝n(Cl－)＝

解析：據(jù)分析可知反應(yīng)過(guò)程為鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉，鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，因溶液pH為14，則說(shuō)明氫氧化鈉過(guò)量，滴加鹽酸后先與氫氧化鈉反應(yīng)，再與偏鋁酸鈉反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，繼續(xù)滴加鹽酸，則氫氧化鋁沉淀溶1mol·L－1×0.04L＝0.04mol，即合金中鈉的物質(zhì)的量為0.04mol，與水反應(yīng)生成0.04molNaOH，由合金全部溶解后的溶液為20mL，pH＝14，可知鋁與氫氧化鈉反應(yīng)后過(guò)量的氫氧化鈉為0.02mol，則反應(yīng)的氫氧化鈉為0.02mol，鋁的物質(zhì)的量也是C正確。0.02mol氫氧化鋁完全溶解需1mol·L－1的HCl60mL，0.02mol，所以原合金的質(zhì)量為0.92g＋0.54g＝1.46g。0.04mol鈉與水反應(yīng)生成0.02mol氫氣，0.02mol鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成0.03mol氫氣，故標(biāo)況下體積為1120mL，B錯(cuò)誤。沉淀量最大時(shí)生成氫氧化鋁的質(zhì)量為0.02mol×78g·mol－1＝1.56g，則V2＝100mL，D錯(cuò)誤。答案：C實(shí)驗(yàn)探究鋁及其化合物的探究實(shí)驗(yàn)

【例7】在一次學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，某學(xué)生用鋁片分別和稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)鋁片和稀鹽酸反應(yīng)現(xiàn)象非常明顯，而和稀硫酸幾乎不反應(yīng)。這和教材上的內(nèi)容“鋁能跟稀鹽酸或稀硫酸反應(yīng)生成氫氣”不一致。為了尋找原因，該學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，重新用濃鹽酸和濃硫酸配制了一定濃度的溶液，然后加入0.1mm×10mm×20mm、純度≥99.5%的鋁片驗(yàn)證是否確實(shí)存在上述現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表：

從上表可以看出，無(wú)論用1.5mol·L－1H2SO4還是3mol·L－1H2SO4

均無(wú)明顯現(xiàn)象，為了探究“鋁與稀鹽酸和稀硫酸反應(yīng)的差異原因”，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：反應(yīng)時(shí)間1min2min5min15min20min3mol·L－1HCl少量氣泡較多氣泡大量氣泡反應(yīng)劇烈鋁片耗盡1.5mol·L－1H2SO4均無(wú)明顯現(xiàn)象(無(wú)氣泡)3mol·L－1H2SO4均無(wú)明顯現(xiàn)象(無(wú)氣泡)實(shí)驗(yàn)步驟可能的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及可能的結(jié)論(1)請(qǐng)寫出鹽酸與鋁片反應(yīng)的離子方程式：__________________________。(3)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案對(duì)你的假設(shè)進(jìn)行論證。答案：(2)Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑(2)、(3)實(shí)驗(yàn)步驟可能的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及可能的結(jié)論取一支試管倒入1.5mol·L－1H2SO45mL，加入約0.5gNaCl晶體(約0.01mol)，然后再加入0.1mm×10mm×20mm、純度≥99.5%的鋁片；另一支試管倒入1.5mol·L－1H2SO45mL，加入約1.4gNa2SO4晶體(約0.01mol)，然后加入0.1mm×10mm×20mm、純度≥99.5%的鋁片進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)若加NaCl晶體的試管中的反應(yīng)明顯加快，而加Na2SO4晶體的試管中反應(yīng)現(xiàn)象仍不明顯，說(shuō)明假設(shè)正確。若加NaCl晶體的試管中的反應(yīng)現(xiàn)象不明顯，說(shuō)明假設(shè)錯(cuò)誤題組一鎂及其化合物

1．將相同質(zhì)量的鎂條分別在①氧氣中；②空氣中；③氮?dú)庵校虎芏趸贾型耆紵?，燃燒后所得固體產(chǎn)物的質(zhì)量由小)。到大的順序是( A．④②①③

C．③②①④B．④①②③D．④①③②答案：C解析：Mg在氧氣中燃燒：2Mg＋O2===2MgO；

Mg在空氣中燃燒：2Mg＋O2===2MgO(主)，3Mg＋N2

===Mg3N2(微量)；

Mg在氮?dú)庵腥紵?Mg＋N2===Mg3N2；

Mg在二氧化碳中燃燒：2Mg＋CO2===2MgO＋C；依元素守恒法，1molMg燃燒生成1molMgO，質(zhì)量增加16g；1molMg燃燒生成1/3molMg3N2，質(zhì)量增加28/3g；１molMg在二氧化碳中燃燒，固體產(chǎn)物分別為1/2molC和1molMgO，質(zhì)量增加6g＋16g＝22g。因此，相同質(zhì)量的鎂粉若分別在上述氣體中燃燒，所得固體產(chǎn)物的質(zhì)量是在二氧化碳中燃燒最大，應(yīng)選C。2．(2011年廣東高考)某同學(xué)通過(guò)系列實(shí)驗(yàn)探究Mg及其化合物的性質(zhì)，操作正確且能達(dá)到目的的是()。

A．將水加入濃硫酸中得到稀硫酸，置鎂片于其中探究Mg的活潑性

B．將NaOH溶液緩慢滴入MgSO4

溶液中，觀察Mg(OH)2沉淀的生成

C．將Mg(OH)2

濁液直接倒入已裝好濾紙的漏斗中過(guò)濾，洗滌并收集沉淀

D．將Mg(OH)2

沉淀轉(zhuǎn)入表面皿中，加足量稀鹽酸，加熱蒸干得無(wú)水MgCl2

固體

解析：稀釋濃硫酸時(shí)，應(yīng)將濃硫酸沿著器壁慢慢加入水中，并及時(shí)攪拌，A不正確；過(guò)濾時(shí)需要用玻璃棒引流，C不正確；蒸發(fā)溶液時(shí)應(yīng)該用蒸發(fā)皿而不是表面皿，因?yàn)镸gCl2

水解，所以加熱時(shí)必須在HCl的氣流中才能得到MgCl2

固體，D不正確。答案：BA．3mol·LB．4mol·L題組二鋁的性質(zhì)與應(yīng)用

3．將等物質(zhì)的量的鎂和鋁相混合，取等質(zhì)量的該混合物四份，分別加到足量的下列溶液中，充分反應(yīng)后，放出氫氣最多的是()。－1HCl－1HNO3C．8mol·L－1NaOHD．18mol·L－1H2SO4

解析：鎂、鋁與硝酸、濃硫酸反應(yīng)均不產(chǎn)生H2；Mg不與NaOH反應(yīng)；Mg、Al都能與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生H2。

答案：A4．(2013年黑龍江哈爾濱模擬)下列有關(guān)鋁及其化合物的敘述正確的是()。

A．鋁粉與氧化鎂共熱可制取金屬鎂

B．足量鋁分別與含1molHCl、1molNaOH的溶液反應(yīng)，產(chǎn)生相同量的氫氣

C．工業(yè)上用電解熔融Al2O3

的方法冶煉鋁

D．在濃硝酸中加入等體積的濃硫酸后，立即加入鋁片，鋁片表面發(fā)生鈍化

解析：Mg的活潑性強(qiáng)于鋁，因而A項(xiàng)反應(yīng)不能發(fā)生；B項(xiàng)后者產(chǎn)生的H2

多；D項(xiàng)不再發(fā)生鈍化，因?yàn)闈饬蛩嵯♂尯髸?huì)釋放出大量的熱，而熱的濃硝酸與鋁會(huì)發(fā)生反應(yīng)。

答案：C題組三鋁的氧化物與氫氧化物

5．向MgSO4

和Al2(SO4)3

的混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液。下列圖像中，能正確表示上述反應(yīng)的是(橫坐標(biāo)表示加入NaOH溶液的體積，縱坐標(biāo)表示反應(yīng)生成沉淀的質(zhì)量)()。

解析：MgSO4

和Al2(SO4)3

都能與NaOH溶液反應(yīng)生成沉淀，但只有Al(OH)3

能繼續(xù)與NaOH反應(yīng)生成可溶的NaAlO2，所以沉淀只會(huì)部分溶解。

答案：D6．治胃病的藥物中通常含有氫氧化鋁。某研究性學(xué)習(xí)小組根據(jù)化學(xué)原理設(shè)計(jì)了如下五種制備方案：A．鋁屑與硫酸反應(yīng)，然后再加入氫氧化鈉溶液沉淀鋁離子；B．鋁屑與硫酸反應(yīng)，然后再加氨水沉淀鋁離子；C．鋁屑與足量氫氧化鈉溶液反應(yīng)，再加入硫酸生成氫氧化鋁；D．鋁屑與足量氫氧化鈉溶液反應(yīng)，再通入二氧化碳生成氫氧化鋁；E．鋁屑先分別與硫酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng)，然后將