高考化学第一轮复习全套资料策略12镁铝方面试题的解题方法与技巧 8页

策略12　.‎ 镁铝方面试题的解题方法与技巧 金点子： ‎ 镁，铝是重要轻金属，具有较强还原性。镁，铝及其化合物在工业及生活中有着重要而广泛的用途，特别是铝及其化合物的两性，在题目中的计算形式方法性和技巧性均较强，是金属及其化合物知识的重点与难点。代表题型有；天平平衡判断题，镁的强还原性，铝盐与强碱反应产物的讨论，含铝化合物沉淀图像题等。‎ 解题关键是：（1）熟悉镁及其化合物的转化关系。（2）将铝及其化合物的两性与过量计算相结合。（3）结合图像综合分析。(4)充分利用守恒关系。‎ 经典题： ‎ 例题1 ：（1996年上海高考）0.1 mol 镁粉分别在足量的O2、CO2、N2中燃烧, 生成固体的质量依次为W1、W2、W3。下列关系式正确的是 ( )‎ A．W2>W1>W3 B．W1=W2>W3 C．W1=W2=W3 D．W3>W2>W1‎ 方法： 将方程式比较后分析。‎ 捷径：反应式依次为2Mg+O2 2MgO，2Mg+2CO2 2MgO+C，3Mg+N2‎ ‎ Mg3N2，根据计算式可求出答案为A。‎ 总结： W2中还有碳生成，是固体。如果疏忽这一点就误选B。‎ 例题2 ：（2000年全国高考）某些化学试剂可用于净水。水处理中使用的一种无机高分子混凝剂的化学式可表示为[Al2(OH)nClm·yH2O]，式中m等于 （ ） 　　A．3-n 　　　 　B．6-n　　　 　 C．6+n 　 　 　　D．3+n 　　方法：电荷守恒(化合价代数和为0)。‎ 捷径：根据化合价的代数等于0得，2×3=n+m，所以m＝６—ｎ。答案为B。‎ 总结：此题为一易题，如不能运用电荷守恒，也很难获解。‎ 例题3 ：（1996年上海高考）将等物质的量的镁和铝相混合, 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 B．4 mol·L—1 HNO3 ‎ C．8 mol·L—1 NaOH D．18 mol·L—1 H2SO4‎ 方法：从反应判断。‎ 捷径：在镁、铝混合物中加入HNO3和浓H2SO4都不能产生H2，加入NaOH溶液只有Al与NaOH溶液反应生成H2，而镁不反应。而加入HCl，镁与铝都与盐酸反应生成H2，所以H2量最多。选A。‎ 总结： 该题中溶液的浓度不是计算的数据，而是判断溶液属于：“浓”或是“稀”。8mol· L—1以上的HCl、H2SO4、HNO3通常认为是浓酸。‎ 例题4 ：（1998年全国高考）由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混和物10 g ，与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2 L，则混和物中一定含有的金属是( )‎ A．锌 B．铁 C．铝 D．镁 方法：等量转换法 (将Al的价态转换成+2价分析)。‎ 捷径：设四种金属的化合价均为+2价，则它们的平均原子量为10÷m=11.2÷22.4‎ ‎ ，所以m=20，其中至少有一种金属的原子量小于20，因为锌、铁、镁原子量均大于20，当铝作为+2价时，原子量可算作27×2/3=18。所以选C。‎ 总结：类似的问题都作这样转换，即先认为化合价为+2价，这样可计算出平均原子量，然后调整不是+2价原子的原子量，如铝为18，钠为46等，这样转换后题目就变得很简单了。‎ 例题5 ：（1995年全国高考）在一定条件下可实现下图所示物质之间的变化：‎ 请填写以下空白：‎ ‎(1)孔雀石的主要成分是CuCO3·Cu(OH)2(碱式碳酸铜), 受热易分解。上图中的F是 。‎ ‎(2)写出明矾溶液与过量NaOH溶液反应的离子方程式: .‎ ‎(3)图中所得G和D都为固体,混和后在高温下可发生反应,写出该反应的化学方程式: .‎ ‎(4)每生成1 mol D,同时生成 mol E。‎ 方法：试探法 ( 从已知的物质着手，试探其它物质 ) 。‎ 捷径：试探分析，A是NaAlO2，反应式Al3++4OH—=AlO2—+2H2O。孔雀石受热分解的反应式CuCO3·Cu（OH）2 2CuO+CO2+H2O，因能与NaAlO2反应，得F是CO2，G是CuO。A、F发生的反应式是：CO2+AlO2—+2H2O = Al（OH）3↓+HCO3—，沉淀是Al（OH）3，受热分解后生成Al2O3（B）和水。Al和CuO的反应，类似于铝热反应。‎ 第四问可根据2Al2O3 4Al+3O2↑计算得0.75mol。‎ 总结：如果框图中的物质均没有给出，这时便要通过关系或一些现象先寻找突破口，再推断出其它物质。‎ 例题6 ：（1999年全国高考）取一根镁条置于坩埚内点燃，得到氧化镁和氮化镁混合物的总质量为0.470 g冷却后加入足量水，将反应产物加热蒸于并灼烧，得到的氧化镁质量为0．486 g。 　　(1)写出氮化镁与水反应生成氢氧化镁和氨的化学方程式。 　　(2)计算燃烧所得混合物中氮化镁的质量分数。　‎ 方法：通过守恒法或差量法求解。‎ 捷径：（1）化学方程式为：Mg3N2+6H2O=2NH3↑+3Mg(OH)2 。 　（2）解法一：设原混合物中Mg3N2的质量为x，由Mg3N2和水反应生成的MgO的质量为y。　根据Mg原子个数守恒得：Mg3N2→3MgO ， y= x 。 ‎ 以此，(0.470g-x)+ x=0.486g ，x=0.080g ， =17% 解法二：根据差量关系可得：‎ m(Mg3N2) = 0.080g ，　　 =17% 。 ‎ 总结：解法一思路清晰，不必再述。解法二是利用Mg3N2 → 3MgO质量差的方法解出。当一题有多种解法时，则尽可能用守恒法求解。‎ ‎ ‎ 金钥匙： ‎ 例题1 ：已知MgCl2的熔点较MgO低，则从海水中提取镁的主要流程应为 （ ）‎ 电解 HCl 石灰乳 A．海水 → Mg（OH）2 → MgCl2 → Mg ‎ 电解 HCl B．海水 → MgCl2 → Mg 电解 NaOH C．海水 → Mg（OH）2 → Mg 电解 Cl2‎ D．海水 → MgCl2 → Mg 方法： 流程分析法。‎ 捷径：选项A中的石灰乳原料来自CaCO3分解产物CaO加水反应的产物，此原料易得且成本低，Mg（OH）2易从混合体系中分离，MgCl2的熔点较MgO低，所以选项A最合理。答案为A。‎ 总结：该题易误选C。因NaOH成本高，Mg（OH）2高温分解成MgO，且MgO熔点高，不能选C。B、D不能将MgCl2从海水中分离出来。‎ 例题2 ：铝粉投入某无色澄清溶液中产生H2，则下列离子组合中，正确的是 （ ）‎ A．H+、Mg2+、Al3+、NO3— B．Na+、Al3+、Cl—、Ba2+‎ C．OH—、Al3+、Cl—、NO3— D．OH—、Ba2+、Cl—、NO3— ‎ 方法： 依据题设条件，逐项分析。‎ 捷径：该溶液中加入铝粉产生H2 ，说明该溶液可能含有大量的H+或OH—。选项A中由于NO3—的存在，可能放出的气体主要为氮的化合物；选项B中既无H+又无OH—；选项C中OH—和Al3+不可能大量共存。只有选项D符合。‎ 总结：本题解答错误主要有以下两点：一是忽略碱性环境中Al也能放出H2，二是题意把握不准，本题意指可能共存，也就是酸性、碱性环境任一情况均可以。其解答的关键在于明确与Al反应放出H2的溶液有可能是强酸性环境，也有可能是强碱环境。‎ 例题3 ：由Na，Mg，Al，Fe中两种元素组成的合金13g，与足量稀H2SO4反应，收集到H2 0.5g，则该合金中一定含有的金属是（ ）‎ A．Na B．Mg C．Al D．Fe ‎ 方法：此类习题若均为二价金属，如Mg，Fe，Zn或Cu，可考虑用平均组成法解题为佳。但此处Na为一价金属，Al为三价金属，直接用平均值法则不很恰当。解答该题也可通过设一法，即将四种金属转换成一价量，与稀硫酸反应，各金属的一价量分别为：Na——23、Mg——12、Al——9、Fe——28。‎ 捷径：合金与足量稀H2SO4反应生成H2 0.5g(即0.25mol)，而1mol一价金属与盐酸反应生成的H2 0.5mol，故此合金相当于一价金属0.5mol。现金属质量为13g，得一价量为26，以此要求合金中两种金属的一价量，一种大于26，一种小于26。而Na、Mg、Al三种金属的一价量均小于26，一价量大于26的只有Fe，故该合金中一定含有的金属是Fe。答案为D。‎ 总结：判断合金中含有某种金属的方法较多，但以一价量法方便快速。‎ 例题4 ：称取由Al(OH)3、NaHCO3、CaCO3三者混合而成的固体混合物5 g ，溶于0.2 L 1 mol/ L 的盐酸中，完全溶解后，放出CO2 0.784L（标准状况），把CO2完全驱出溶液后，再加入1.2 mol /L 氨水0.15L，待完全沉淀后，过滤并洗涤沉淀，洗液和滤液混合，用0.75 mol/L 盐酸滴定，消耗了40ml才将剩余碱中和，求原固体混合物各物质的质量百分含量。 ‎ 方法：整个过程有下列反应：‎ ‎ Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O ，NaHCO3 + HCl = NaCl+ H2O + CO2↑‎ CaCO3 + 2HCl = CaCl2 +H2O + CO2↑，3NH3•H2O + AlCl3 = Al(OH)3↓+ 3NH4Cl NH3•H2O + HCl = NH4Cl + H2O 此题既可根据整体关系，又可利用原子守恒求解。‎ 捷径：思路一：分析上述反应，确定整体关系如下：‎ 总耗HCl物质的量= Al(OH)3消耗HCl量 + NaHCO3消耗HCl量 + CaCO3消耗HCl量 + 剩余NH3•H2O消耗HCl量。‎ 设Al(OH)3为x mol，NaHCO3为y mol，CaCO3为z mol具体找出：‎ ① Al(OH)3 ∽ 3HCl ∽ AlCl3 ∽ 3 NH3•H2O X mol 3x 3x mol CaCO3 ∽ 2HCl ∽ CO2 ， NaHCO3 ∽ HCl ∽ CO2‎ Z mol 2z mol z mol y mol y mol y mol 列方程 ‎78x + 84y + 100z = 5 ┉┉┉①‎ z + y = 0.784 / 22.4 ┉┉┉② ‎ ‎0.2×1+0.75×40×10—3= 3x+2z+y+(0.15×1.2—3x) ┉┉┉③ ‎ 解之得 x = 0.023，y = 0.02，z = 0.015。‎ 再根据摩尔质量求得各物质的质量分数为Al(OH)3 36.4% ，NaHCO3 33.6% ，CaCO3 30% 。‎ 思路二：分析上述反应可知最后溶液中为NH4Cl和CaCl2及NaCl 。‎ 其中NH4+共1.2 × 0.15 mol，Cl—共（0.2+0.75×0.04）mol 若所设x、y、z同思路一中，根据溶液电中性原则，结合原子守恒可列出如下关系：‎ ‎1.2 × 0.15 + y + 2z = 0.2 + 0.75 ×0.04‎ ‎↑ ↑ ↑ ‎ ‎（NH4+结合Cl—量） （Na+结合Cl—量） （Ca2+结合Cl—量）‎ y + z = 0.784 /22.4 ‎ ‎↑ ↑ ↑‎ ‎（NaHCO3中C的量） （CaCO3中C的量） （CO2中C的量）‎ 再与思路一中方程①联立求解即可。 ‎ 总结：思路有简有繁，解题时若能抓住物质的来龙去脉，全面分析各个数据和物质，充分利用整体思维和守恒，便可准确获得答案。‎ 例题5 ：工业上制取铝的流程如下：‎ 消石灰 A循环使用 C 滤液通入 B A 铝 土 矿 CO2‎ 过滤 高压，水蒸气 ‎ ‎ 铝 电解 干燥 E D ‎ ‎ 冰晶石 煅烧 在用此法制取氧化铝时，分析铝土矿和赤泥（提取Al2O3之后的残渣）所得数据如下：‎ Al2O3‎ Fe2O3‎ Na2O ‎ 铝土矿 ‎55%‎ ‎16%‎ ‎0%‎ 赤泥 ‎15%‎ ‎48%‎ ‎8%‎ 试求制取1 t Al2O3所需铝土矿和苛性钠的量。‎ 方法：从流程图分析可知A为NaOH，它使Al2O3变为NaAlO2，然后通入CO2又转变为Al（OH）3。Fe2O3不与NaOH反应，NaOH将Fe2O3从铝土矿中全部转移到赤泥中去。从Fe2O3在铝土矿中的含量及在赤泥中的含量可知赤泥的质量为铝土矿的1/3。‎ 捷径：设需铝土矿x t，则：x·55% — 1/3 x·15% = 1‎ 解得x=2，即需铝土矿2 t。‎ 需要NaOH的量：因NaOH循环使用，因此需要补充NaOH的量即为留在赤泥中的NaOH的量。1/3 × 2t × 8% × 80/62 = 0.069 t ‎ 总结：（1）考生往往没有认识到Fe2O3在铝土矿中的质量与在赤泥中的质量是不变的。Fe2O3的含量有铝土矿中的16%变成赤泥中的48%，增加了三倍，则赤泥的质量就为铝土矿质量的1/3。（2）因NaOH循环使用，故实际耗NaOH应为留在赤泥中的NaOH的量。不能把与Al2O3反应消耗的NaOH算入，因为该部分NaOH可以再生。‎ 这是一道解决实际问题的题目，其难点在于识图、对表中数据的理性分析。Fe2O3由于没反应，从铝土矿中转移到赤泥中，应该守恒，因而从Fe2O3在铝土矿中含量及在赤泥中含量，得到赤泥质量为铝土矿质量的1/3。‎ 例题6 ：在100 mL0.6 mol/L的HCl中，加入1.08 g铝粉，在反应后再加入0.5 mol/L的NaOH溶液多少毫升才能使铝粉刚好完全溶解，且得澄清溶液。‎ 方法：从反应前后的元素分析，可知其中所含Na元素全部来源于NaOH，Cl元素全部来源于HCl，而铝元素全部来源于金属铝，以此由NaOH、NaAlO2的化学组成中的关系即可分析得到量量关系。‎ 捷径：铝粉刚好完全溶解，说明此时溶液中存在NaCl和NaAlO2。‎ 设需NaOH溶液xmL，根据：NaOH的物质的量 = HCl的物质的量 + Al的物质的量得：‎ ‎0.5mol/L× L = 0.6mol/L × 0.1L +‎ 解得：x = 200mL，故需NaOH溶液200 mL。‎ 总结：此题如果根据反应方程式进行计算，则运算比较复杂，但如果从NaOH与HCl、Al反应后的生成物NaNO2和NaCl进行分析，则变得简单明了。‎ 例题7 ：托盘天平两托盘分别放有等质量的烧杯和等质量的n mol盐酸，天平平衡。向两托盘分别放入ag金属钠、bg 金属镁，反应后（设无液体溅出）天平仍平衡。‎ ‎（1）若盐酸均过量时，a与b的关系是 ‎ ‎（2）若盐酸均不足量，a,b与n的关系是 。‎ 方法：根据题意反应后天平仍平衡，应符合，投入质量一逸出质量 = 投入质量一逸出质量，以此为思路，讨论计算a,b,n的关系。‎ 捷径：（1）酸均过量，逸出的氢气均应由酸提供。不必再考虑钠与水的反应，agNa应逸出 gH2，bgMg应逸出 g H2‎ ‎。巧解时可由同物质的量的Na或Mg与过量酸反应时，剩余的溶液质量相等考虑。（即23g钠逸1g，24gMg逸2g，余溶液等重）。即得Na与Mg的物质的量相等。a：b = 23：24。‎ ‎（2）酸不足时，还要考虑过量的Na与水的反应。由Mg提供的氢气只能由不足量盐酸提供，以此可得恒等式为：ag － ｇ = bg － 0.5ｎ。‎ 总结：此类试题若不涉及与水反应的Na、K等，则酸不足量时，投入的金属均为质量相同。（活泼性比氢强的金属）因为放出的H2均由等量的酸提供。‎ 聚宝盆： ‎ ‎1．理解Al、Al2O3、Al(OH)3与酸或碱反应的关系，是解答此类试题的关键。‎ ‎2．在解综合性试题时，要尽可能采用守恒法求解。‎ ‎2．生产工艺流程要考虑：（1）原料易得且成本低；（2）中间产物易分离；（3）电解质熔点较低。‎ 热身赛： ‎ ‎1．将1.2 g金属镁中空气中点燃后生成物为氧化镁和氮化镁，将它们溶于3mol/L50mL的盐酸中，再用2mol/LNaOH溶液20 mL恰好将多余盐酸中和，且无气体放出。则生成氮化镁的质量是 （ ）‎ A．1.0 g　　 B．0.5g　　　 C．0.1g 　　　　D．0.05g ‎2．我国最新报道的高温超导体中，铊(T)是组成的成分之一。已知铊与铝是同族元素，关于铊的性质的判断可能错误的是 ( )‎ A．是银白色、质软的金属 B．阳离子氧化性比铝离子强 C．加热蒸干T1Cl3溶液可得到无水T1Cl3 D．与稀硝酸作用生成硝酸盐 ‎3．将各盛有100mL1mol/LH2SO4的两个烧杯放在天平的两个托盘上,天平平衡。向烧杯中加入下列物质,天平仍平衡的是 ( )‎ A．左端加0.1mol Mg,右端加0.1mol Zn B．左端加0.1mol Mg,右端加0.1 molZn C左端加5g Mg,右端加5g Zn D．左端加10g Mg,右端加10g Zn ‎4．用稀H2SO4、NaOH溶液、Al为原料制取Al(OH)3，甲、乙、丙3个学生分别用3种不同途径：‎ 制得等量Al(OH)3，下列结论正确的是（ ）‎ A．甲用原料最少 B．乙用原料最少 C．丙用原料最少 D．三人用原料的量相同 ‎5．将镁、铝、硅的混合物分为等质量的两份，一份跟足量的NaOH溶液反应，另一份跟足量的盐酸反应，最终产生的H2一样多，则镁与硅物质的量之比为 ( )‎ ‎ A．2∶1 B．4∶1 C．1∶1 D．3∶1‎ ‎6．在含有1 mol Fe3+和1 mol Al3+的混合溶液中，现按横坐标依次加入NaOH溶液、盐酸，再通CO2气体。纵坐标为混合沉淀物的物质的量，请在下图中画出沉淀量随反应变化的曲线。写出通入CO2后的有关的离子方程式：____。‎ ‎7．往一金属易拉罐内（内空）放入一满角匙的某白色晶体，摇动几下后，立即向罐内注入6mol/L NaOH 50mL，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，瘪了的罐壁重新鼓起。要实现上述现象，则做易拉罐的金属是__________往罐内加入的白色晶体是_________，罐壁凹而瘪的原因____________________________________反应式是________________________再鼓起原因_______________________________反应方程式是____________________________。‎ ‎8．拉曼光谱证明，溶液中不存在AlO2–却存在[Al(OH)4]–，请写出AlCl3与过量氢氧化钠反应的化学方程式（不允许用偏铝酸盐表示）________________________________‎ ‎9．某溶液中可能含有Fe2+ 、Mg2+、Cu2+、NH4+、Al3+。当加入1 种淡黄色固体并加热时，有刺激性气体放出和白色沉淀生成，加入淡黄色固体的物质的量（横坐标）与析出的沉淀和产生气体的物质的量（纵坐标）的关系如图所示。可知溶液中含有的离子是 ，所含离子的物质的量浓度之比为 ，所加的淡黄色固体是 。‎ ‎ ‎ ‎10．有A，B，C，D，E 5种化合物，其中A，B，C，D是铝元素的化合物。F是一种气体，标准状况下对空气的相对密度为1.103。有下列反应：①A+NaOH→D+H2O；②B A+H2O；③C+NaOH（适量）→B+NaCl；④E+H2O→NaOH+F；⑤C+D+H2O→B。则 ‎①A，B，C，D的分子式分别为A______，B______，C______，D______。‎ ‎②4mol C和6mol E在水溶液中发生反应的化学方程式为__________________。‎ ‎11．将一铁粉和铝粉混合物分成等质量的两份，再分别和过量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，所生成的气体在同温同压下的体积比为2∶1。向混合物与盐酸反应所得溶液中通入标准状况下1.344L氯气。可使溶液中的40%Fe2+离子氧化。试求原混合物中两金属各是多少克？‎ ‎12．将一定量的Al和Na2O2的混合物，投入盛有20mL蒸馏水的烧杯中，反应停止时得一澄清溶液，经称量之所得溶液的质量比反应前轻3.5g，向所得溶液中滴加3.5mol/L盐酸至滴定过程中所产生的沉淀刚好完全溶解时，耗用盐酸200mL，问原混合物中Al和Na2O2各多少克？‎ 大检阅：‎ ‎1．B 2．B 3．BD 4．C 5．A ‎ ‎6． ‎ CO2+2AlO2-+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-‎ CO2+CO32-+H2O=2HCO3-‎ ‎7．Al 干冰 ‎ 干冰气化时排出了空气，加入NaOH溶液后吸收了CO2压强减小 CO2＋2NaOH==Na2CO3＋H2O 过量NaOH溶液与Al反应放出H2 ‎ ‎2Al＋2NaOH＋2H2O==2NaAlO2＋3H2 ‎8．AlCl3＋4NaOH==NaAl(OH)4＋3NaCl ‎ ‎9．Mg2+、Al3+、NH4+；1∶1∶3；Na2O2‎ ‎10．①Al2O3，Al(OH)3，AlCl3，NaAlO2；‎ ‎②4AlCl3+6Na2O2+6H2O=4Al(OH)3↓+3O2↑+12NaCl。‎ ‎11．Fe：33.6g，Al：10.8g ‎12． Al：2.7g，Na2O2：15.6g