资料简介
考点15镁、铝及其重要化合物一、镁和铝的性质金属项目镁(Mg)铝(Al)原子结构原子最外层2个电子原子最外层3个电子原子半径1.60×10−10m1.43×10−10m化合价+2+3单质性质物理性质镁和铝都是密度较小、熔点较低、硬度较小的银白色金属，但镁和铝相比较，铝的硬度比镁的稍大，熔点和沸点都是铝比镁的高活泼性较活泼较活泼抗腐蚀性在空气中都能跟氧气反应，表面覆盖一层致密而坚硬的氧化物薄膜，都具有高腐蚀性能与O2反应2Mg+O22MgO4Al+3O22Al2O3与卤素单质、硫等反应Mg+Cl2MgCl2Mg+SMgS2Al+3Cl22AlCl32Al+3SAl2S3与酸反应Mg+2H+Mg2++H2↑2Al+6H+2Al3++3H2↑与水反应Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑不反应与碱反应不反应2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑与氧化物反应2Mg+CO22MgO+C2Al+Fe2O32Fe+Al2O3结论镁、铝均为较活泼的金属，但镁的金属性强于铝解释核电荷数镁小于铝，而原子半径镁大于铝，故核对最外层的电子引力镁小于铝，即Al比Mg难失电子，金属性弱于Mg
主要用途镁合金汽车、飞机制造、照明弹等铝合金汽车、船舶、飞机制造、防锈油漆、导线、电缆等铝热反应2Al+Fe2O32Fe+Al2O34Al+3MnO23Mn+2Al2O3在实验室按如图所示装置进行铝热反应，实验现象是当外露部分镁条刚刚燃烧完毕时，纸漏斗内混合物立即剧烈反应，发出耀眼的光芒，产生大量的烟。纸漏斗被烧破，有红热状的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体(落下的是铁珠)。铝热反应是指工业上用铝粉来还原一些金属氧化物，得到Fe、V、Cr、Mn等难溶金属的一类反应。铝热反应的实质是铝在高温条件下将活动性比铝弱的金属从其氧化物中置换出来。二、氧化铝和氢氧化铝两性氧化物：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物。两性氢氧化物：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物。名称氧化铝氢氧化铝化学式Al2O3Al(OH)3类别两性氧化物两性氢氧化物物理性质高熔点，高沸点，高硬度，不溶于水的白色固体不溶于水的白色胶状固体，具有吸附性化学性质①与强酸反应：Al2O3+6H+2Al3++3H2O②与强碱反应：Al2O3+2OH-2+H2O①两性：Al(OH)3+3H+Al3++3H2OAl(OH)3+OH-+2H2O②热稳定性：
2Al(OH)3Al2O3+3H2O用途炼铝原料、制作耐火材料可用作吸附剂、媒染剂和净水剂；治疗胃酸；可作为制造瓷釉、耐火材料、防水织物的原料三、“铝三角”及其应用1．具体反应Al(OH)3+OH−+2H2OAl(OH)3+3H+Al3++3H2OAl3++3OH−Al(OH)3↓+H++H2OAl(OH)3↓+4H+Al3++2H2OAl3++4OH−+2H2OAl3++3+6H2O4Al(OH)3↓2．应用（1）判断离子共存问题Al3+与OH−及、、S2−等弱酸根阴离子或与H+、以及弱碱阳离子Al3+、Fe3+等因生成沉淀或发生水解相互促进反应而不能大量共存。（2）鉴别(利用滴加顺序不同，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。（3）分离提纯①利用Al能溶于强碱溶液，分离Al与其他金属的混合物。
②利用Al2O3，能与强碱溶液反应，分离Al2O3与其他金属氧化物。③利用Al(OH)3能与强碱溶液反应，分离Al3+与其他金属阳离子。四、硫酸铝钾——KAl(SO4)2（1）硫酸铝钾在水溶液中的电离方程式为KAl(SO4)2===K++Al3++2。（2）带有十二个结晶水的硫酸铝钾称为十二水合硫酸铝钾，俗称明矾，化形式为KAl(SO4)2·12H2O，它是无色晶体，可溶于水。由于Al3+能水解生成具有强吸附性的胶体：Al3++3H2O===3H++Al(OH)3，故明矾是一种常用的净水剂。明矾中含有Al3+和，向明矾溶液中滴入Ba(OH)2溶液，当Al3+恰好完全沉淀时，离子方程式为2Al3++3+3Ba2++6OH−===2Al(OH)3↓+3BaSO4↓，此时只沉淀了总量的四分之三，总的沉淀的物质的量达到最大；当完全沉淀时，离子方程式为Al3++2+2Ba2++4OH−===2BaSO4↓++2H2O，此时Al3+恰好完全转化为，总的沉淀的质量达到最大。考向一铝及其化合物的转化典例1工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图所示：下列叙述正确的是A．试剂X可以是NaOH溶液，也可以是盐酸B．反应①过滤后所得沉淀为Fe(OH)3C．图中所有转化反应都不是氧化还原反应D．反应②的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3【解析】根据流程图可知，X一定是NaOH，Y一定是CO2，加X后得到的沉淀为Fe2O3。【答案】D
1．铝及其化合物在生产、生活等方面有广泛的应用。（1）铝元素位于周期表中第__________周期__________族。硼、镓与铝位于同一主族，现有下列三种物质：①Na[Al(OH)4]、②Na[B(OH)4]、③Na[Ga(OH)4]，浓度相同的这三种物质的溶液pH由大到小的顺序为___________(用序号表示)。{Na[Al(OH)4]也可表示偏铝酸钠，硼、镓类似}（2）将20.0mL0.1mol/LBa(OH)2溶液和20.0mL0.1mol/LNH4Al(SO4)2溶液混合，所得溶液中Al3+、、、OH−、H+的浓度由大到小的顺序为_____________。（3）氮化铝(AlN)是一种新型的无机非金属材料，可用作热交换器材料。某AlN样品中仅含有Al2O3杂质，为测定AlN的含量，甲组同学设计了如下流程：已知：AlN+NaOH+H2O===NaAlO2+NH3↑。①过滤时用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和______________。②实验过程中，称得样品的质量为4.2g，最后得到的固体为5.1g，则样品中AlN的质量分数为___________。(不考虑整个过程中的损耗)考向二铝与酸、碱反应的有关计算（1）铝能与酸溶液反应生成H2和铝盐(Al3+)，但与稀HNO3反应不生成H2，且在浓HNO3、浓H2SO4中钝化。（2）铝与强碱溶液反应生成H2和偏铝酸盐()。（3）铝与酸或碱溶液反应生成H2的量的关系：有关离子方程式为：2Al+6H+2Al3++3H2↑2Al+2OH−+2H2O2+3H2↑Al与酸、碱反应的实质都是：AlAl3+，2H+H2
，故与酸或碱反应时，铝与氢气的关系均为2Al～3H2↑，利用此性质可以方便地进行有关计算。①等量Al分别与足量酸(H+)和碱(OH−)溶液反应，生成H2之比为1∶1，消耗H+和OH−之比为3∶1。②足量Al分别与所含H+和OH−物质的量相等的溶液反应，生成H2之比为1∶3。③若产生H2之比为②（2）c()>c()>c(Al3+)>c(H+)>c(OH−)（3）①玻璃棒②87.86%
【解析】（1）铝元素位于周期表中第三周期ⅢA族。同周期元素从上到下非金属性减弱，最高价含氧酸酸性减弱，Na[B(OH)4]水解程度最小、Na[Ga(OH)4]水解程度最大，浓度相同的这三种物质的溶液pH由大到小的顺序为Na[Ga(OH)4]>Na[Al(OH)4]>Na[B(OH)4]。（2）将20.0mL0.1mol/LBa(OH)2溶液和20.0mL0.1mol/LNH4Al(SO4)2溶液混合，、，反应后c()=0.1mol/L÷2=0.05mol/L；铵根水解，c()c()>c(Al3+)>c(H+)>c(OH−)。（3）①过滤时用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒；设AlN的质量为ag，根据关系式2AlN~Al2O3Δm8210220a0.9a=0.369g，AlN的质量分数为87.86%。2．【答案】A【解析】本题考查了混合物计算。标况下，11.2L氢气的物质的量为=0.5mol，假设金属都为+2价，根据电子转移守恒，金属物质的量为0.5mol，金属平均相对原子质量为=30。Fe的相对原子质量为56，Zn的相对原子质量为65，均大于30，不符合题意，故A错，选A。如Al为+2价，其相对原子质量为27×=18，Cu不与盐酸反应，相对原子质量视作无穷大，符合题意，故B正确，不选。如Al为+2价，其相对原子质量为27×=18，如Na为+2价，其相对原子质量为23×2=46，符合条件，故C正确，不选。如Al为+2价，其相对原子质量为27×=18，Fe的相对原子质量为56，符合题意，故D正确，不选。3．【答案】D【解析】向含Al2(SO4)3和AlCl3的混合溶液与Ba(OH)2溶液反应的实质是Al3+与OH−、Ba2+与之间的离子反应，如下：Ba2++===BaSO4↓，Al3++3OH−===Al(OH)3↓，Al(OH)3+OH−===+2H2O，假设1molAl2(SO4)3中完全被沉淀所需Ba(OH)2量为3mol，提供6molOH−，1molAl2(SO4)3中含有2molAl3+，由反应Al3++3OH−===Al(OH)3↓可知，2molAl3+完全沉淀，需要6molOH−
，故：从起点到A点，可以认为是硫酸铝与氢氧化钡恰好发生反应生成硫酸钡、氢氧化铝沉淀，A点时完全沉淀，A~B为氯化铝与氢氧化钡的反应，B点时溶液中Al3+完全沉淀，产生沉淀达最大值，溶液中溶质为BaCl2，B~C为氢氧化铝与氢氧化钡反应，C点时氢氧化铝完全溶解。A、C点时氢氧化铝完全溶解，转化为偏铝酸盐，故C点铝元素存在形式是，A正确；B、D点的溶液中含有Ba2+、，通入二氧化碳立即产生碳酸钡、氢氧化铝沉淀，B正确；C、前3LBa(OH)2溶液与溶液中Al2(SO4)3反应，从3L~6L为Ba(OH)2溶液与溶液中AlCl3反应，二者消耗的氢氧化钡的物质的量相等为3L×1mol/L=3mol，由生成硫酸钡可知3n[Al2(SO4)3]=n[Ba(OH)2]，故n[Al2(SO4)3]=1mol，由氯化铝与氢氧化钡生成氢氧化铝可知3n(AlCl3)=2n[Ba(OH)2]=6mol，故n(AlCl3)=2mol，故原溶液中原混合液中c[Al2(SO4)3]∶c(AlCl3)=1∶2，C正确；D、OA段实质为硫酸铝与氢氧化钡恰好发生反应生成硫酸钡、氢氧化铝沉淀，反应离子方程式为：3Ba2++2Al3++6OH−+3===3BaSO4↓+2Al(OH)3↓，D错误；答案选D。4．【答案】（1）0.06 440 （2）400mL （3）≤a
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