人教版高三化学镁铝学案（高三复习） 9页

‎ ‎ ‎ ‎ 镁 铝 ‎ ‎ ‎ 一、镁、铝及其化合物 ‎ （一）金属镁、铝性质的比较 ‎ 1．周期表中的位置及化合价： ‎ ‎ 2．物理性质的比较：‎ ‎ 3．化学性质的比较：‎ ‎ 共同点： 性，能与 ‎ ‎ 反应 。‎ ‎ 不同点及其结构原因：‎ 镁的化学性质 铝的化学性质 与氧气、氯气反应 与氮气、氯气、硫等反应 与H2O反应 与氧化物反应 与H+反应 与氧化性酸反应 与盐溶液反应 与强碱溶液反应 ‎ 4．用途：‎ ‎ 注意：铝热反应 ‎ 实验药品：‎ ‎ 实验装置：‎ ‎ 实验现象：‎ ‎ 化学方程式： Fe2O3 + Al (用途： )‎ ‎ MnO2+ Al ‎ （二）镁及镁的化合物之间的转化 ‎ （三）、铝的化合物 ‎ 1．氧化铝： 氧化物 ‎ （1）与H+反应 ‎ （2）与强碱（OH-）反应 ‎ ‎ - 9 -‎ ‎ 2．氢氧化铝： 氢氧化物，不稳定： ‎ ‎ 氢氧化铝的电离方程式：‎ ‎ （1）：与H+反应 ‎ （2）与强碱（OH-）反应 ‎ 小结：Al3+、Al(OH)3、AlO2－的相互转化 ‎ Al(OH)3‎ ‎ ‎ ‎ Al AlO2‎ ‎ （3）制取 ‎ 3．氯化铝与强碱（OH-）反应及其图象：‎ ‎ ‎ ‎ 4．偏铝酸钠与强酸（H+-）反应及其图象：‎ ‎ 5．硫酸铝钾 ‎ （1）电离方程式：‎ ‎ ‎ ‎ （2）与强碱（NaOH）反应 ‎ 强碱（NaOH）量少：‎ ‎ 强碱（NaOH）量多：‎ ‎ （3）与强碱Ba(OH)2反应 强碱Ba(OH)2量少：‎ ‎ 强碱Ba(OH)2量多：‎ ‎ （4）明矾 用途： 。‎ ‎ （三）铝及铝的化合物之间的转化 ‎ 一、典型例题：‎ ‎ 例1 在硝酸铝和硝酸镁的混合溶液中，逐滴加入稀氢氧化钠溶液，直至过量。下列表示氢氧化钠加入量（X）与溶液中沉淀物的量（Y）的关系示意图中正确的是（C）‎ X X X X A． B． C． D．‎ ‎ 例2：向50mL bmol/L的AlCl3溶液中加入50mL a mol/L的NaOH溶液。‎ ‎ - 9 -‎ ‎⑴当a、b关系不同时，反应所生成沉淀的质量不同。填写下表：‎ a与b的关系 生成沉淀的质量（g）‎ ‎⑵若b=1 mol/L时，要生成沉淀3.12g，则a值等于多少？‎ ‎（⑴a≤3b，1.3a；3b＜a＜4b，3.9（4b－a）；a≥4b，0。‎ ‎ 　⑵a值为2.4 mol·L－1或3.2 mol·L－1）‎ 沉淀 质 量 O a b V(NaOH)‎ ‎ 例3 向含amoLAl2(SO4)3的溶液中加入含bmolBa(OH)2溶液，试求：‎ ‎ （1）若b=3a，则所得沉淀的物质的量 为____________________mol ‎ （2）若b=4a，则所得沉淀的物质的 ‎ 量为____________________mol ‎（3）若3a＜b＜4a，则所得的沉淀 ‎ ‎ 的物质的量为__________mol ‎ 例4：将镁铝的混合物0.2 mol溶于100 mL 4 mol/L硫酸溶液中，然后再滴加2 mol/L 氢氧化钠溶液。请回答：‎ ‎ （1）滴加氢氧化钠溶液的过程中，沉淀质量随加入氢氧化钠溶液的体积V变化如图所示。当a=160 mL时，则金属粉末中镁的物质的量为 mol，b= mL。‎ ‎ （2）在滴加氢氧化钠溶液的过程中，Mg2+、Al3+正好完全沉淀时加入的氢氧化钠溶液的体积为 mL。‎ ‎ （3）若上述混合物中镁的物质的量分数（以镁的物质的量除以混合物的总物质的量）为x，在加入100 mL 4 mol/L硫酸溶液溶解后，然后又加入了2 mol/L 氢氧化钠溶液450 mL，所得沉淀中无Al(OH)3。满足此条件的x的取值范围是 。‎ ‎ 例5现有AlCl3和FeCl3的混和溶液,其中Al3+和Fe3+的物质的量之和为0.1mol。在此溶液中加入90mL4mol/L的NaOH溶液,使其充分反应;设Al3+的物质的量与总物质的量的比值为x;‎ ‎ (1)根据反应的化学方程式计算x=0.4时,溶液中产生的沉淀是什么?物质的量是多少?‎ ‎ (2)计算沉淀中只有Fe(OH)3时的x的取值范围．请在图中画出沉淀总量(mol)随x(0®1)变化的曲线．‎ ‎ ‎ ‎ (3)若Al3+和Fe3+的物质的量之和为Amol(A为合理数值),其它条件不变时,求沉淀中同时有Al(OH)3、Fe(OH)3时的x取值范围和各沉淀的物质的量(用含有A、x的式子表示)‎ ‎（(1)按反应 ‎ Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3↓‎ ‎ - 9 -‎ ‎0.1 mol -0.4×0.1 mol 3×0.06‎ ‎=0.06mol =0.18mol 0.06mol Al3+ +4OH- = AlO2-+2H2O ‎0.4×0.1 4×0.04‎ ‎ 剩余n(OH-)=0.09L×4mol/L-0.18mol-0.16mol=0.02mol>0‎ 因此有0．06molFe(OH)3沉淀。‎ ‎ ⑵要使沉淀中无Al(OH)3，至少需n(OH-)=4×0.1mol×x ‎ x的最大取值为:0.1mol(1-x)×3+0.4molx=0.09×4mol,x=0．6‎ ‎ 因此，在0≤x≤0.6时,沉淀只有Fe(OH)3;‎ ‎ x=0时, Fe(OH)3沉淀量为0.1mol,‎ ‎ x=0.4时, Fe(OH)3沉淀量为0.06mol,‎ ‎ x=0.6时, Fe(OH)3沉淀量为0.04mol,‎ ‎ 在0．6≤x≤1内,总沉淀量:‎ ‎ n(总)=0.1mol(1-x)+0.1molx=0.04mol）‎ ‎ 例6：在标准状况下进行下列实验：甲、乙、丙各取30 mL同浓度的盐酸，加入同一镁铝合金产生气体。有关数据列表如下：‎ 实验序号 甲 乙 丙 合金质量（mg）‎ ‎255‎ ‎385‎ ‎459‎ 气体体积（mL）‎ ‎280‎ ‎336‎ ‎336‎ ‎⑴盐酸的物质的量浓度为 mol·L－1，表中可作为计算依据的是 。（填序号）‎ ‎⑵据表中 （填序号）的数据，可计算出此镁与铝合金中镁与铝的物质的量之比 为 。‎ ‎⑶在丙实验之后，向容器中加入一定量的1.00 mol·L－1的NaOH溶液能使合金的Al粉恰好溶解，再过滤出不溶性固体，请填下表：‎ 溶液中的溶质（填化学式）‎ 溶液中对应溶质的物质的量 所加入NaOH溶液的体积 ‎ ⑴1 mol·L－1，乙、丙。‎ ‎ ⑵甲，1∶1。 ‎ ‎ ⑶溶液中的溶质为NaCl 0.03 mol，NaAlO2 0.009 mol，所加入NaOH溶液的体积为39 mL。）‎ ‎ 例7：将Na2O2溶于足量水完全反应后，再加入铝粉反应后溶液中无固体残留，先后共收集到气体1.008L（标准），这些气体置于密闭容器中用电火花引爆恰好完全反应。求：‎ ‎⑴加入的Na2O2和铝粉的物质的量。‎ ‎⑵上述反应后的溶液中需加入1mol/L的盐酸多少亳升，理论上才能析出最多的沉淀物。‎ ‎ - 9 -‎ ‎（解析：⑴由题意知：生成的气体为H2和O2，且两气体的体积比为2∶1，则 ‎ n(H2) =×=0.03mol n(O2) =×=0.015mol ‎ 2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH + O2↑‎ ‎ 2mol 4mol 1mol ‎ n(Na2O2) n(NaOH) 0.015mol 可得:原固体中Na2O2的物质的量为：n(Na2O2)=0.03mol，‎ 同时反应生成NaOH的物质的量为：n(NaOH)=0.06mol。‎ ‎2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑‎ ‎ 2mol 2mol 2mol 3mol ‎ n(Al) n(NaOH) n(NaAlO2) 0.03mol ‎ 可得：消耗Al的物质的量为：n(Al)=0.02mol ‎ 消耗NaOH的物质的量为：n(NaOH)=0.02mol ‎ 生成NaAlO2的物质的量为：n(NaAlO2)=0.02mol ‎ 因此原混合固体中Na2O2和Al的物质的量分别为0.03mol、0.02mol。‎ ‎ ⑵由上述可知，反应后的混合液中含有NaOH和NaAlO2。且：‎ ‎ n(NaOH)=0.06mol-0.02mol=0.04mol，n(NaAlO2)=0.02mol。‎ ‎ 欲使生成沉淀量最多，所加入的盐酸不仅先要中和余下的NaOH，还要刚与NaAlO2反应生成Al(OH)3沉淀。则：‎ ‎ AlO2- + H+ + H2O =Al(OH)3↓‎ ‎ 1mol 1mol ‎ 0.02mol n(H+)‎ ‎ n(H+)=0.02mol ‎ 则消耗盐酸的物质的量为n(HCl)=0.04mol+0.02mol=0.06mol,‎ V(HCl)==0.06L=60mL。‎ 课 后 练 习 请将选择题的答案填写在下列表格内:‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ ‎10‎ ‎ - 9 -‎ ‎11‎ ‎12‎ ‎13‎ ‎14‎ ‎15‎ ‎16‎ ‎17‎ ‎18‎ ‎19‎ ‎20‎ 一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)‎ ‎1．下列物质中和镁反应不产生氢气的是 （ ）‎ ‎ A． 饱和NH4Cl 溶液 B． 醋酸溶液 ‎ C． 氢氧化钠溶液 D． 稀硫酸溶液 ‎2．将等物质的量的镁分别在: ① 纯氧气中 ② 空气中 ③ 二氧化碳气体中完全燃烧, 得到的固体物质的质量分别为 W1、W2、W3, 则三者的大小关系为 （ ）‎ ‎ A． W1 > W2 > W3 B． W3 > W1 > W2 C． W1 = W2 = W3 D． W3 > W2 > W1‎ ‎3．等物质的量的镁和铝相混合, 取等质量的该混合物四份, 分别加到足量的下列溶液中, 充分反应后, 产生氢气的量最多的是 （ ）‎ ‎ A． 3 mol/L HCl B． 4 mol/L HNO3 C． 8 mol/L NaOH D． 18 mol/L H2SO4‎ ‎4．将 0.1mol 金属钠用刺有许多小孔的铝箔包好后, 置于 5cm3 水中获得氢气的物质的量为: ‎ ‎ （ ）‎ ‎ A． 0.05mol B． 0.1mol ‎ C． 0.2mol D． 大于0.05mol 而小于 0.2mol 的某一不确定值 ‎5．Al和NaOH 水溶液反应中, 氧化剂与还原剂的物质的量之比为 （ ）‎ ‎ A． 1 : 1 B． 2 : 1 C． 3 : 1 D． 4 : 1‎ ‎6．在一定的硫酸酸化的硫酸铝溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液, 用所加入氢氧化钡的溶液的体积(毫升)为横坐标, 以生成沉淀的量(克)为纵坐标, 下列图中正确的是 （ ）‎ ‎ ‎ ‎7．在常温下将钠、镁、铝各一小块分别投入到 1mol/L 的氢氧化钠溶液中, 化学反应速度由大到小的顺序为 （ ）‎ ‎ A． B． ‎ ‎ C． D． ‎ ‎8．现代建筑的门窗框架, 常用电解加工成古铜色的硬铝制造, 硬铝是 （ ）‎ ‎ A． Al-Si 合金 B． Al-Cu-Mn-Si 合金 ‎ C． Al-Mg 合金 D． 表面有氧化铝膜的纯铝 ‎9．铝硅合金(含有硅 13.5%), 它在凝固时收缩率很小, 因而这种合金适用于铸造. 在下列三种晶体: ① 铝 ② 硅 ③ 铝硅合金, 它们的熔点由低到高的顺序是 （ ）‎ ‎ A． ①③② B． ②①③ C． ③②① D． ③①②‎ ‎10．纯净的碳酸氢钙试样在高温下分解, 当剩余的固体质量为原试样质量的一半时, 碳酸氢钙的分解率为 （ ）‎ ‎ A． 50% B． 75% C． 92.7% D． 100%‎ ‎ - 9 -‎ ‎11．将镁铝合金粉末 10.2g 溶解于 4mol/L 的盐酸溶液 500mL 中, 若加入 2mol/L的氢氧化钠溶液, 当沉淀的质量达到最大值时, 则需要加入氢氧化钠溶液的体积为 （ ）‎ ‎ A． 1000mL B． 500mL C． 100mL D． 1500mL ‎12．为了除去氯化镁酸性溶液中的 Fe3+, 可以在加热搅拌的条件下加入一种试剂, 过滤后再加入适量的稀盐酸溶液, 这种试剂为 （ ）‎ ‎ A． 氨水 B． 氢氧化钠 C． 碳酸钠 D． 碳酸镁 ‎13．有 100mL 3.5mol/L NaOH 溶液和 100mL 1mol/L 的 AlCl3 溶液, 按照如下两种方法进行实验: ① 将氢氧化钠溶液分多次加到三氯化铝溶液中 ② 将三氯化铝溶液分次加到氢氧化钠溶液中. 比较两次实验的结果是 （ ）‎ ‎ A． 现象相同, 沉淀量相等 B． 现象不同, 沉淀量不同 ‎ C． 现象相同, 沉淀量不同 D． 现象不同, 沉淀量相同 ‎14．下列各组中均有两瓶无标签的无色溶液, 不许使用其它试剂(包括水), 也能够鉴别出来的是: ① NaOH 和 Al2(SO4)3 ② Na2CO3 和稀盐酸 ③ Ba(OH)2 和 H3PO4, ‎ ‎ ④ HCl 和 NaAlO2 （ ）‎ ‎ A． ①②③ B． ②③④ C． ①④ D． ①②③④‎ ‎15．下列各组物质混合后能够发生化学反应, 但是反应中无明显现象的是 （ ）‎ ‎ A． 亚硫酸钠溶液和稀盐酸反应 B． 在石灰水中不断通入二氧化碳气体 ‎ C． 氢氧化钠溶液和偏铝酸钠溶液混合 D． 氢氧化钠溶液和碳酸氢钠溶液混合 ‎16．拉蔓光谱证实, 溶液中不存在 AlO2- 离子, 实际存在 [Al(OH)4]- 离子, 0.2 mol/L的 Na[Al(OH)4] 溶液 200mL 与 250mL 0.2mol/L 的硫酸溶液混合, 完全反应后, 溶液中的 Al3+ 与 SO42- 离子的物质的量之比为 （ ）‎ ‎ A． 4 : 5 B． 2 : 3 C． 2 : 5 D． 1 : 2‎ ‎17．把铝粉和Fe3O4 粉配成铝热剂, 分成两等份, 前一份在高温下恰好完全反应, 然后将生成物与足量的稀盐酸反应; 后一份直接加入足量的NaOH溶液使之充分反应, 前后两种情况下生成气体的物质的量之比为 （ ）‎ ‎ A． 1 : 1 B． 9 : 8 C． 3 : 4 D． 4 : 3‎ ‎18．由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混和物10克, 与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2升, 则混和物中一定含有的金属是 （ ）‎ ‎ A． 锌 B． 铁 C． 铝 D． 镁 ‎19．镁和铝合金共有 m g 和足量的盐酸溶液反应, 在标准状况下产生的氢气的体积为 1.12 L, 则m 的值为 （ ）‎ ‎ A． 0.85 B． 1.05 C． 1.25 D． 1.35‎ 二、填空题:‎ ‎20．写出下列反应的离子方程式:‎ ‎（1）在硬水中加入过量的 KOH 溶液: ____________________________________‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎（2）在明矾溶液中加入过量的 Ba(OH)2 溶液 ______________________________‎ ‎（3）在硫酸铝溶液中滴加偏铝酸钠溶液 ___________________________________‎ ‎ - 9 -‎ ‎（4）在偏铝酸钠溶液中通入足量的二氧化碳气体 ___________________________‎ ‎（5）镁条投入饱和氯化铵溶液中微热 ______________________________________‎ ‎（6）氯化铝溶液中加入氨水溶液 _________________________________________‎ ‎21．写出下列反应的化学方程式:‎ ‎（1）MnO2 和铝粉混合后在高温下加热 ______________________________________‎ ‎（2）镁条在SO2 气体中燃烧 ______________________________________________‎ ‎（3）镁和浓硝酸溶液反应 _________________________________________________‎ ‎（4）镁和稀硝酸反应(硝酸还原产物为N2O) __________________________________‎ ‎22．往一金属铝的易拉罐内充满CO2, 然后往罐内注入足量的氢氧化钠溶液, 立即用胶布严封罐口, 过一段时间后, 罐壁内凹而瘪, 再过一段时间后, 瘪了的罐壁又重新鼓起, 解释下列变化的实验现象, 配以有关化学方程式:‎ ‎（1）罐壁内凹而瘪的原因 _________________________________________, 反应的化学方程式为 ________________________________________.‎ ‎（2）罐再鼓起的原因是 ____________________________________________, 反应的化学方程式为 ________________________________________.‎ ‎23．解答下列各题:‎ ‎（1）在 100mL 0.5mol/L 的AlCl3 溶液中加入 100mL NaOH 溶液, 得到0.78g 的白色沉淀, 则NaOH 溶液的物质的量浓度为 _________________.‎ ‎（2）氢氧化镁难溶解于水, 但是它所溶解的部分在溶液中完全电离. t℃时, 氢氧化镁溶液的 PH = 11, 若不考虑KW 的变化, 则该温度下氢氧化镁的溶解度为(设溶液的密度为 1g/cm3) ______________‎ ‎（3）加热碳酸镁和氧化镁的混合物 m g, 使之完全溶解, 得到剩余物为 n g, 则原混合物中氧化镁的质量分数为 _________________‎ ‎（4）为了制备MgNH4PO4, 通常是往镁盐溶液中加入 Na2HPO4 和NH3 及NH4Cl 三种溶液, 反应如下: MgCl2 + Na2HPO4 + NH3 = 2NaCl + MgNH4PO4, 由此可见, 加入铵盐的目的是 ___________________________________________________.‎ ‎（5）在硫酸铝、硫酸钾、硫酸铝钾三种物质组成的混合溶液中, SO42- 离子浓度为 0.2mol/L, 加入等体积 0.2mol/L 的氢氧化钾溶液(混合过程中溶液的体积变化忽略不计), 生成的白色沉淀恰好完全溶解, 则原混合溶液中K+ 的浓度为 ___.‎ ‎24．已知向Zn2+ 的溶液中, 滴加氨水溶液, 生成Zn(OH)2 的白色沉淀, 但是氨水过量时, 沉淀又溶解生成了 Zn(NH3)42+, 此外Zn(OH)2 既可以溶解于盐酸溶液也可以溶解于氢氧化钠溶液生成 ZnO22-, 所以 Zn(OH)2 是一种两性氢氧化物.‎ 现有四种离子, 每组有两种金属离子. 请各选用一种试剂, 将它们分开. 可以供选用的试剂有: A． 硫酸 B． 盐酸 C． 硝酸 D． 氢氧化钠 E. 氨水 离子组 选用试剂(代号)‎ 沉淀物的化学式 保留在溶液中的离子 ‎(1)Zn2+、Al3+‎ ‎(2)Zn2+、Mg2+‎ ‎(3)Zn2+、Ba2+‎ ‎ - 9 -‎ ‎(4)Fe3+、Al3+‎ 三、计算题:‎ ‎25．将镁条在空气中燃烧的全部产物(MgO和 Mg3N2)溶解在 50mL 1.8mol/L 的盐酸溶液中, 用 20mL 0.9mol/L 的NaOH 溶液中和多余的酸, 然后向此溶液中加入过量的NaOH 溶液将全部氨蒸发出来, 用足量的盐酸溶液吸收, 经过测定氨的质量为 0.102g, 计算镁条的质量.‎ ‎26．在 0℃ 和 1atm 时进行下列实验: 甲、乙、丙各取 30mL 同浓度的盐酸溶液, 加入同一镁铝合金产生气体, 有关数据如下:‎ 实验序号 甲 乙 丙 合金质量(mg)‎ ‎510‎ ‎765‎ ‎918‎ 气体体积(mL)‎ ‎560‎ ‎672‎ ‎672‎ ‎（1）盐酸的物质的量浓度为多少?‎ ‎（2）求合金中各成分的质量分数?‎ ‎ 在丙实验之后, 还需要向容器中加入 1.00mol/L 的 NaOH 溶液多少mL 才能使剩余的合金中的铝粉恰好完全溶解?(设剩余合金与原合金的成分相同)‎ ‎ - 9 -‎