1、第9讲铝、镁及其重要化合物课时集训测控导航表知识点基础能力挑战镁、铝的性质及用途1,2,56铝的重要化合物的性质37,912铝三角及图像分析48,10111.(2019山东临沂月考)近年来,科学家正在探索利用铝粉作为新能源的可能性,以期铝能成为一种石油的取代物。假如铝作为一种普遍使用的新型能源开发利用,关于其有利因素的说法错误的是(D)A.铝质轻,便于运输、贮存,且安全B.铝燃烧时放出的热量大,且燃烧后产物对环境的污染容易得到有效的控制C.在地球上,铝矿资源比较丰富D.现代电冶铝的工业技术已为铝作为新能源奠定了重要基础解析:作为新能源,要求含量丰富(铝元素在地壳中含量占第三位),便于运输、贮存
2、,且安全,燃烧放出能量高,能重复使用,对环境污染小,因此A、B、C说法正确,电解铝消耗大量的电能,故选项D说法错误。2.(2019山东临沂月考)镁粉是焰火、闪光粉、鞭炮中不可缺少的原料。工业上制造镁粉是将镁蒸气在某种气体中冷却,有下列气体:空气、CO2、Ar、H2、N2,其中可作为冷却气体的是(C)A.和B.和C.和D.和解析:点燃或高温条件下Mg与O2、CO2、N2均反应,故不能在这些气体中冷却,故选C。3.下列有关说法中不正确的是(C)A.Al(OH)3在用于治疗胃酸过多类疾病时表现出弱碱性B.明矾溶于水后可得到少量的有强吸附性的Al(OH)3,故明矾可作净水剂C.Al(OH)3可用于中和
3、馒头制作过程(如发酵阶段)中产生的酸D.Al2O3可用于制作耐火材料而Al(OH)3不能解析:治疗胃酸过多时要消耗胃中的酸,因此Al(OH)3表现弱碱性,A项正确;Al(OH)3有强吸附性,能吸附水中悬浮的杂质并最终转化为沉淀而使水变澄清,B项正确;馒头制作过程中加小苏打用于发泡和中和酸,不用Al(OH)3,C项不正确;耐火材料本身应对热稳定且熔点很高,而Al(OH)3受热易分解,D项正确。4.(2018黑龙江、吉林两省六校联考)把一块镁铝合金投入20 mL 1 mol/L的盐酸中,待合金完全溶解后,向溶液中加入1 mol/L的NaOH溶液,生成沉淀的物质的量随加入NaOH溶液体积(mL)变化
4、的关系如图所示。下列说法中正确的是(B)A.镁铝合金具有很强的抗腐蚀能力,它不能溶解在任何酸、碱或盐中B.c值越大,合金中Al的含量越高C.b值越大,合金中Mg的含量越高D.假设c=25,整个实验过程中,只发生了4个离子反应解析:镁铝合金表面因形成致密的氧化膜而具有很强的抗腐蚀能力,但MgO、Al2O3、Mg、Al都可与H2SO4等反应,Al、Al2O3也能溶解在NaOH溶液中,A项错误;根据图示,c值越大,溶解Al(OH)3消耗的NaOH越多,说明合金中Al的含量越高,B项正确;b点对应的沉淀为Al(OH)3和Mg(OH)2的混合物,溶液中溶质只有氯化钠,故b为固定值20,因而无法根据b值判
5、断合金中Mg的含量,C项错误;根据图示,当c=25时,整个反应过程中包含Mg、Al分别与盐酸的反应,H+与OH-的反应,Mg2+、Al3+分别与OH-的反应,Al(OH)3与OH-的反应,有6个离子反应,D项 错误。5.(2018贵州四中模拟)某课外活动小组根据镁与CO2的反应设计实验探究镁与NO2的反应。甲同学推测产物是MgO和N2;乙同学推测产物除了MgO和N2外,固体中还可能含有Y。该小组同学设计了以下装置探究镁与NO2反应的固体产物,并测定其组成。(1)实验开始时,先关闭止水夹后打开弹簧夹,再打开分液漏斗活塞,当硬质玻璃管充满红棕色气体后,打开止水夹,关闭弹簧夹,最后点燃酒精灯。这样做
6、的目的是 。(2)装置B中的试剂可以选用 。A.浓硫酸 B.无水氯化钙C.五氧化二磷 D.碱石灰(3)装置C中盛装氢氧化钠溶液的作用是 。(4)为保证生成气体体积的准确性,读取量筒刻度时应注意的问题是气体恢复至室温再读数; ; 。(5)实验结束后,同学们将固体产物取出与水反应,发现有刺激性气味的气体产生,该气体能使湿润的石蕊试纸变蓝。说明乙组同学推测正确,请写出Y与水反应的化学方程式: 。(6)若初始加入镁粉质量为3.6 g,在足量的NO2中充分反应后,收集到N2体积为448 mL(标准状况),则产物中MgO的质量是 。解析:(1)实验开始时,先关闭止水夹后打开弹簧夹,再打开分液漏斗活塞,当硬
7、质玻璃管充满红棕色气体后,打开止水夹,关闭弹簧夹,最后点燃酒精灯。这样做可以排出装置中空气,避免空气干扰。(2)装置A中浓硝酸与铜反应生成二氧化氮,生成的二氧化氮中混有水蒸气,装置B中的试剂需要除去其中的水蒸气,可以选用无水氯化钙和五氧化二磷等酸性固体干燥。(3)二氧化氮能够污染空气,并且与水反应生成一氧化氮,影响氮气的体积的测定,装置C中盛装氢氧化钠溶液可以吸收未反应的NO2。(4)为保证生成气体体积的准确性,读取量筒刻度时应注意的问题是:气体恢复至室温再读数;调整量筒中液面与D中水平;视线与液体凹液面最低处相切。(5)实验结束后,同学们将固体产物取出与水反应,发现有刺激性气味的气体产生,该
8、气体能使湿润的石蕊试纸变蓝,说明生成的气体为氨气,则固体产物中含有氮元素,根据参与反应的物质为镁和二氧化氮,可以判断固体产物为Mg3N2,Mg3N2与水反应的化学方程式为Mg3N2+ 6H2O3Mg(OH)2+2NH3。(6)镁的物质的量=0.15 mol,反应生成氧化镁或氮化镁,失去电子0.3 mol,标准状况下,N2体积为448 mL,物质的量=0.02 mol,得到电子 0.02 mol8=0.16 mol,根据得失电子守恒,生成Mg3N2 mol=0.01 mol,根据镁原子守恒,生成的氧化镁为 mol= 0.12 mol,质量为0.12 mol40 g/mol=4.8 g。答案:(1
9、)排出装置中空气,避免空气干扰(2)BC(3)吸收剩余NO2(4)调整量筒中液面与D中水平视线与液体凹液面最低处相切(5)Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2+2NH3(6)4.8 g6.(2018河北保定统考)下列关于镁、铝的说法正确的是(D)A.铝制品在空气中能稳定存在是因为铝不活泼B.浓HNO3、浓H2SO4能用铝制器皿盛装是因为铝与浓HNO3、浓H2SO4不反应C.镁、铝均能与NaOH溶液反应D.铝与Fe2O3发生铝热反应是利用了Al的还原性比Fe强7.(2018安徽马鞍山中学测试)下列除去杂质的方法不正确的是(B)A.镁粉中混有少量铝粉:加入过量烧碱溶液充分反应,过滤、洗涤、 干燥B
10、.用过量氨水除去Fe3+溶液中的少量Al3+C.Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2:加入足量烧碱溶液,充分反应,过滤,向滤液中通入过量CO2后过滤D.MgO中混有少量Al2O3:加入足量烧碱溶液,充分反应,过滤、洗涤、干燥得到MgO解析:Al(OH)3不溶于氨水,故向含少量Al3+的Fe3+溶液中加入过量氨水时,Fe3+、Al3+均转化为氢氧化物沉淀,达不到除杂的目的。8.(2018江西师范大学附属中学月考)已知室温下,Al(OH)3 的Ksp或溶解度远大于Fe(OH)3。向浓度均为0.1 molL-1的Fe(NO3)3和Al(NO3)3混合溶液中,逐滴加入NaOH溶液。下列示意图表示生成
11、Al(OH)3的物质的量与加入NaOH溶液的体积的关系,合理的是(C)解析:根据题意KspAl(OH3)KspFe(OH)3,因此向混合溶液中滴加NaOH溶液时,首先应生成Fe(OH)3沉淀,当Fe3+沉淀完全后,再生成Al(OH)3沉淀,继续滴加NaOH溶液,则发生反应:Al(OH)3+OH- Al+2H2O,Al(OH)3沉淀开始溶解。9.(2018安徽宿州联考)某烧杯中盛有含0.2 mol NH4Al(SO4)2 的溶液,向其中缓缓加入4 molL-1的NaOH溶液200 mL,使其充分反应,此时烧杯中铝元素的存在形式为(D)A.Al3+和Al(OH)3B.AlC.Al和Al(OH)3D
12、.Al(OH)3解析:由Al3+3OH-Al(OH)3,N+OH-NH3H2O及题给数据知, Al3+恰好全部转化为Al(OH)3。10.(2018黑龙江齐齐哈尔五校联考).某研究性学习小组对铝热反应实验展开研究。现行高中化学教材中对“铝热反应”的现象有这样的描述:“反应放出大量的热,并发出耀眼的光芒”“纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中”。查阅化学手册知,Al、Al2O3、Fe、Fe2O3熔点、沸点数据如下:物质AlAl2O3FeFe2O3熔点/6602 0541 5351 462沸点/2 4672 9802 750(1)某同学推测,铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是该反应放出的热
13、量使铁熔化,而铝的熔点比铁低,此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释是否合理? (填“合理”或“不合理”)。(2)设计一个简单的实验方案,证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是 ,反应的离子方程式为 。(3)实验室溶解该熔融物,下列试剂中最好的是(填序号)。A.浓硫酸 B.稀硫酸C.稀硝酸 D.氢氧化钠溶液.实验研究发现,硝酸发生氧化还原反应时,硝酸的浓度越稀,对应还原产物中氮元素的化合价越低。某同学取一定量上述的熔融物与一定量很稀的硝酸充分反应,反应过程中无气体放出。在反应结束后的溶液中,逐滴加入4 molL-1的氢氧化钠溶液,所加氢氧化钠溶液的体积(mL)与产生沉
14、淀的物质的量(mol)的关系如图所示。试回答下列 问题:(4)图中OC段没有沉淀生成,此阶段发生反应的离子方程式为。(5)在DE段,沉淀的物质的量没有变化,则此阶段发生反应的离子方程式为,该现象说明溶液中结合OH-的能力比强(填离子符号)。(6)B点对应的沉淀的物质的量为 mol,C点对应的氢氧化钠溶液的体积为 mL。解析:.(1)铝的熔点比铁低,生成铁和液态铝一起滴落到盛有沙子的容器中形成合金,所以铝热反应所得到的熔融物是铁铝合金,所以合理。(2)铝和氢氧化钠溶液反应生成气体,所以可以用NaOH检验所得的熔融物中是否含有铝,反应方程式为2Al+2OH-+2H2O2Al+ 3H2。(3)A项,
15、浓硫酸易使铁、铝钝化,不能使合金溶解,错误;B项,活泼金属与稀硫酸反应,熔融物可溶解于稀硫酸中,正确;C项,稀硝酸与金属反应生成污染性气体,不是最佳选择,错误;D项,铁不与氢氧化钠溶液反应,不能将熔融物全部溶解,错误。.(4)OC发生的反应是酸碱中和反应,离子方程式为H+OH-H2O。(5)DE一段沉淀的质量没有变化,该反应为N与OH-结合生成NH3H2O,离子方程式为N+OH-NH3H2O;上述现象说明溶液中最先结合OH-的是H+,然后为Al3+和Fe3+,最后结合OH-的是N,所以溶液中的离子结合OH的能力最强的是H+,最弱的为N。(6)由图可知,EF消耗的NaOH溶液为36-34=2(m
16、L),该阶段参加反应的NaOH的物质的量为0.002 L4 molL-1=0.008 mol,根据方程式计算,氢氧化铝的物质的量为 0.008 mol,则金属混合物中铝为0.008 mol,设铁为x mol,铝为0.008 mol,生成的硝酸铵为(34-31)0.0014 mol=0.012 mol,由于硝酸过量,铁反应生成硝酸铁,由电子守恒分析,3x+0.0083= 0.0128,解得x=0.024,即反应生成氢氧化铁的物质的量为 0.024 mol,生成沉淀的总物质的量为0.008 mol+0.024 mol=0.032 mol;滴加NaOH溶液体积为31 mL时,H+、Al3+和Fe3+
17、都反应,则C点NaOH溶液的体积为0.031-=0.007(L),即7 mL。答案:(1)合理(2)NaOH溶液2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2(3)B(4)H+OH-H2O(5)N+OH-NH3H2OH+、Al3+、Fe3+N(6)0.032711.(2018山东临沂模拟)在加热固体NH4Al(SO4)212H2O时,固体质量随温度的变化曲线如图所示。已知A点物质为NH4Al(SO4)2,B点物质为Al2(SO4)3,下列判断正确的是(B)A.0 T 的过程变化是物理变化B.C点物质是工业上冶炼铝的原料C.AB反应中生成物只有Al2(SO4)3和NH3两种D.Al2(SO4)3能够净
18、水,可用离子方程式表示为Al3+3OH-Al(OH)3解析:因为A点物质为NH4Al(SO4)2,则0 T 的过程变化是失去结晶水生成NH4Al(SO4)2,是化学变化,A错误;B点物质为硫酸铝,升温再加热分解,则在C点生成氧化铝,所以C点物质是工业上冶炼铝的原料,B正确;AB发生的反应为硫酸铝铵分解生成硫酸铝、氨气和硫酸,所以除生成的硫酸铝和氨气两种物质外,还有硫酸,故C错误;硫酸铝能够净水,其原理是铝离子水解生成氢氧化铝胶体,氢氧化铝胶体具有吸附性,可以吸附水中悬浮的杂质,故D错误。12.某冶金厂的矿渣含有较多的Al2O3、Fe2O3、MgO、SiO2,现欲进行综合利用以提取氧化铝、氧化镁
19、、氧化铁作为工业原料,其设计的工艺流程如下:已知:氧化镁与水反应生成氢氧化镁;硅酸的酸性比氢氧化铝强。饱和氯化铵溶液的pH约为5,氢氧化镁开始沉淀至沉淀完全的pH范围:9.012.0,氢氧化铁开始沉淀至沉淀完全的pH 范围:2.73.7。(1)写出过程中氧化铝发生反应的化学方程式: 。(2)过程的名称是,产品乙的俗名是 。(3)过程中所用适量的B是一种气体,B是 (填化学式),过程中所发生反应的离子方程式为。(4)残渣甲用饱和氯化铵溶液能部分溶解的原因是 (结合平衡表达式,用化学平衡理论解释)。(5)取适量溶液丙,加入过量盐酸并过滤除去沉淀,再用惰性电极电解滤液,一段时间后,在阴极区有沉淀生成
20、,最后沉淀消失。电解时生成沉淀的化学方程式为 。解析:矿渣粉碎后与纯碱混合熔融,Al2O3、SiO2分别生成偏铝酸钠、硅酸钠。产品乙是红棕色固体,应是Fe2O3。根据已知信息MgO溶于水转化为Mg(OH)2,即残渣甲是Fe2O3和Mg(OH)2的混合物。用饱和氯化铵溶液溶解,Mg(OH)2转化为氯化镁,过滤后与氢氧化钠反应生成Mg(OH)2沉淀,灼烧得到MgO,产品甲是MgO。溶液丙中含有硅酸钠和偏铝酸钠,通入适量CO2,由信息提供:硅酸的酸性比Al(OH)3强,则优先生成Al(OH)3沉淀,灼烧得到氧化铝。(1)根据以上分析可知过程中氧化铝发生的反应类似SiO2与Na2CO3的反应。(2)M
21、g(OH)2和Fe2O3不溶于水,则过程的名称是溶解、过滤;Fe2O3的俗名是铁红。(3)B是CO2,加适量CO2的原因是避免生成H2SiO3混入Al(OH)3中。(4)氢氧化镁存在溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),氯化铵电离出的N能与OH-结合,生成一水合氨,使c(OH-)降低,则平衡右移,从而溶解氢氧化镁。(5)取适量溶液丙,加入过量盐酸,硅酸钠转化为硅酸沉淀,过滤除去沉淀,溶液是氯化铝溶液,用惰性电极电解氯化铝溶液,阳极氯离子放电,阴极是氢离子放电,所以电解时生成沉淀的化学方程式为2AlCl3+ 6H2O2Al(OH)3+3H2+3Cl2。答案:(1)Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2(2)溶解、过滤铁红(3)CO2CO2+3H2O+2Al2Al(OH)3+C(4)Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),氯化铵中N能与OH-反应,c(OH-)降低,平衡右移(5)2AlCl3+6H2O2Al(OH)3+3H2+3Cl2
