2013届高三总复习（第1轮）化学（广西专版）课件：第37课时镁和铝.ppt

第 课时 第第 十一章十一章镁和铝镁和铝几种重要的金属几种重要的金属1 体验体验1 下列说法正确的是下列说法正确的是()A.所有不锈钢都只含有金属元素所有不锈钢都只含有金属元素B.我国流通的硬币材质是金属单质我国流通的硬币材质是金属单质C.广东打捞的明代沉船上存在大量铝制餐具广东打捞的明代沉船上存在大量铝制餐具D.镁合金的硬度和强度均高于纯镁镁合金的硬度和强度均高于纯镁D2 下列物质能跟镁反应并生成H2的是()A.甲酸 B.氢氧化钠溶液C.氯化铵溶液 D.碳酸钠溶液 由海水制备无水氯化镁，主要有以下步骤：在一定条件下脱水干燥；加熟石灰；加盐酸；过滤；浓缩结晶。其先后顺序正确的是()A.B.C.D.体验体验3体验体验2ACD3 取一根镁条置于坩埚内点燃，得到氧化镁和氮化镁的混合物的总质量为0.470 g,冷却后加入足量水,再将溶液蒸干并灼烧得到氧化镁为0.486 g。按要求回答：氮化镁的电子式Mg2+N3-Mg2+N3-Mg2+混合物中加水的化学方程式:Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3。燃烧产物中氧化镁的质量分数为83%。镁燃烧生成氧化镁和氮化镁时，共转移电子：2.4310-2mol。4 相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应，至体系中均无固体物质，消耗碱量最多的是()A.Al2O3B.Al(OH)3C.AlCl3 D.AlD5 下列有关金属铝及其化合物的叙述正确的是()A.铝在常温下不能与氧气反应B.铝不能与氯气反应C.铝既能溶于酸，又能溶于碱D.氧化铝只能与酸反应，不能与碱反应C6 将100 mL 3 molL-1NaOH(aq)与100 mL 3 molL-1的AlCl3溶液按下列两种方法混合；(1)将NaOH逐滴滴入AlCl3溶液中;(2)将AlCl3溶液逐滴滴入NaOH溶液中。所得结论正确的是()A.现象相同，沉淀量相等B.现象相同，沉淀量不等C.现象不同，沉淀量相等D.现象不同，沉淀量不等C7镁、铝及其化合物的重要性质镁、铝及其化合物的重要性质1.镁及其重要化合物的相互转化镁及其重要化合物的相互转化8 2.铝及其化合物相互转化关系铝在强酸性溶液中，铝元素总是以Al3+形式存在：在强碱性溶液中，铝元素以AlO-2形式存在，铝及铝元素的主要化合物的关系如下图：9Al2O3、Al(OH)3具有典型的两性，其应用如下：(1)“铝三角”关系Al(OH)3+3H+=Al3+3H2OAl3+3OH-=Al(OH)3Al(OH)3+OH-=AlO-2+2H2OAlO-2+H+H2O=Al(OH)3AlO-2+4H+=Al3+2H2OAl3+4OH-=AlO-2+2H2OAl3+3AlO-2+6H2O=4Al(OH)310(2)制取Al(OH)3Al3+3NH3H2O=Al(OH)3+3NH+4AlO-2+CO2+2H2O=Al(OH)3+HCO-3Al3+3AlO-2+6H2O=4Al(OH)3(3)离子共存问题与Al3+不能大量共存的离子有OH-、S2-、AlO-2、HCO-3、ClO-、CO2-3等。例如：Al3+3ClO-+3H2O=Al(OH)3+3HClOAl3+3HCO-=3Al(OH)3+3CO211例如：AlO-2+NH+4+H2O=Al(OH)3+NH33AlO-2+Fe3+6H2O=3Al(OH)3+Fe(OH)3AlO-2+HCO-3+H2O=Al(OH)3+CO2-3与与AlO-2不能大量共存的离子有不能大量共存的离子有H+、NH+4、Al3+、Fe3+、HCO-3、HSO-3等。等。12(4)中学阶段常见的既能与强酸反应，又能与强碱反应的物质主要有：两性氧化物，如Al2O3；两性氢氧化物，如Al(OH)3；某些单质，如Al；弱酸的铵盐，如(NH4)2SO4、(NH4)2S、CH3COONH4等；多元弱酸的酸式盐，如NaHCO3、NaHSO3等；某些还原性酸，如H2SO3、H2S等；氨基酸、蛋白质。13【例1】某学习小组用下图装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。14(1)A中试剂为 。(2)实验前，先将铝镁合金在稀硝酸中浸泡片刻，其目的是 。NaOH溶液溶液除去铝镁合金表面的氧化膜除去铝镁合金表面的氧化膜15(3)检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，需进行的操作还有：记录C的液面位置；将B中剩余固体过滤、洗涤、干燥，称重；待B中不再有气体产生并恢复至室温后，记录C的液面位置；由A向B中滴加足量试剂；检查气密性。上述操作的顺序是 (填序号)；记录C的液面位置时，除视线平视外，还应 。使使D与与C的液面相平的液面相平16(6)实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得铝的质量分数 (填“偏大”、“偏小”或“不受影响”)。(4)B中发生反应的化学方程式为中发生反应的化学方程式为 。(5)若若实实验验用用铝铝镁镁合合金金的的质质量量为为a g，测测得得氢氢气气体体积积为为b mL(已已换换算算为为标标准准状状况况)，B中剩余固体质量为中剩余固体质量为c g，则铝的相对原子质量，则铝的相对原子质量为为 。2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2偏小偏小17【变式1】(2010高考上海)甲、乙两烧杯中分别装有相同体积、相同pH的氨水和NaOH溶液，各加入10 mL 0.1 molL-1 AlCl3溶液，两烧杯中都有沉淀生成。下列判断正确的是(双选)()A甲中沉淀一定比乙中的多 B甲中沉淀可能比乙中的多 C甲中沉淀一定比乙中的少 D甲中和乙中的沉淀可能一样多18【解析】两烧杯中生成的都是氢氧化铝沉淀，根据氢氧化铝的性质，其能溶于氢氧化钠但不溶于氨水，相同体积相同pH的两溶液中的溶质氨水大于氢氧化钠，当两者均不足量时，生成的沉淀氨水多；氨水过量，氢氧化钠不足量时，生成的沉淀氨水多；氨水过量，氢氧化钠恰好时，生成的沉淀一样多；氨水和氢氧化钠都过量时，生成的沉淀氨水多；可知BD正确。19 图象计算题解题方法一、镁、铝氢氧化物沉淀的图象分析1.氢氧化铝沉淀量图象大致可分为如下图所示6种情况。图中纵坐标均为Al(OH)3沉淀量，横坐标为加入试剂的体积20图向AlCl3溶液中滴入NaOH溶液AB:AlCl3+3NaOH=Al(OH)3+3NaClBC:Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O图向NaOH溶液中滴入AlCl3溶液AB：AlCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2OBC：3NaAlO2+AlCl3+6H2O=4Al(OH)3+3NaCl21图向盐酸酸化的AlCl3溶液中滴入NaOH溶液AB:NaOH+HCl=NaCl+H2OBC:AlCl3+3NaOH=Al(OH)3+3NaClCD:Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O图向盐酸中加入NaAlO2溶液AB:NaAlO2+4HCl=NaCl+AlCl3+2H2OBC:AlCl3+3NaAlO2+6H2O=4Al(OH)3+3NaCl22图向NaAlO2溶液中加入盐酸AB：NaAlO2+HCl+H2O=Al(OH)3+NaClBC：Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O图向AlCl3溶液中滴入NaAlO2溶液AB：3NaAlO2+AlCl3+6H2O=4Al(OH)3+3NaCl232.当Mg2+与Al3+按等物质的量混合，加入NaOH溶液，生成的沉淀和加入NaOH溶液体积的关系如下图所示：其中AB：Al3+3OH-=Al(OH)3Mg2+2OH-=Mg(OH)2BC：Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O24【例2】若有含1 mol Mg2+和1 mol Al3+的混合溶液，现按横坐标依次加入NaOH溶液、盐酸，通入CO2气体，如下图所示纵坐标为混合沉淀物的物质的量。请画出沉淀的量随反应的变化曲线，并写出各步反应的离子方程式。25 加加入入NaOH溶溶液液必必然然产产生生混混合合沉沉淀淀，当当NaOH过过量量时时，混混合合沉沉淀淀中中Al(OH)3又又溶溶解解了了，继继续续加加入入NaOH时时沉沉淀淀量量不不变变；加加入入盐盐酸酸时时，和和NaOH先先反反应应，若若通通入入CO2，必然产生，必然产生Al(OH)3沉淀。沉淀。【答案答案】(1)图象如下图所示：图象如下图所示：解析解析26(2)反应的离子方程式分阶段书写为：OA段：Mg2+2OH-=Mg(OH)2，Al3+3OH-=Al(OH)3AB段：Al(OH)3+OH-=AlO-2+2H2OCD段：H+OH-=H2ODE段：2AlO-2+CO2+3H2O=2Al(OH)3+CO2-3EF段：CO2-3+CO2+H2O=2HCO-327二、可溶性铝盐与强碱溶液反应的计算规律因为二者反应产物Al(OH)3能和强碱继续反应，故计算方法类似于CO2与澄清石灰水的反应，其计算规律如下：1.求产物Al(OH)3的物质的量当n(OH-)3n(Al3+)时,nAl(OH)3=1/3n(OH-)当3n(Al3+)n(OH-)4n(Al3+)时，nAl(OH)3=4n(Al3+)n(OH-)当n(OH-)4n(Al3+)时，nAl(OH)3=0，无沉淀282.求反应物强碱的物质的量若碱不足:n(OH-)=3nAl(OH)3若碱过量:n(OH-)=4n(Al3+)nAl(OH)3【例3】在50 mL b molL-1的AlCl3溶液中加入50 mL a molL-1NaOH溶液。(1)当a3b时，生成Al(OH)3沉淀的物质的量为 。(2)当a、b满足 条件时，无沉淀产生。(3)当a、b满足 条件时，先有沉淀生成，后又有部分沉淀溶解，此时Al(OH)3的质量为 g。mola4b3ba4b3.9(4b-a)29 (1)依题意知，在AlCl3溶液中加入NaOH溶液有如下两反应发生：AlCl3+3NaOH=Al(OH)3+3NaCl AlCl3+4NaOH =NaAlO2+3NaCl+2H2O根据以上两反应可以看出：当 a3b时 只 发 生 第 一 个 反 应，此 时NaOH不足量，产生沉淀的量取决于NaOH。nAl(OH)3=n(NaOH)。所 以 答 案为为 .mol。解析解析30(2)如果无沉淀生成,Al元素全部以AlO-2形式存在。n(AlCl3)n(NaOH)14，即ab41，所以答案为：a4b。(3)此种情况应当在两个反应均发生，铝元素以Al(OH)3和AlO-2两种形式存在。符合关系：符合关系：，即：，即：,整理：整理：3ba4b或或 。求沉淀的量的方法很多。求沉淀的量的方法很多。31解法一：联立方程法。设反应中，AlCl3物质的量为x，则Al(OH)3物质的量为x，NaOH物质的量为3x。反应中AlCl3物质的量为y，NaOH为4y。x+y=0.05b mol3x+4y=0.05a mol解得x=(0.2b-0.05a)mol=0.05(4b-a)molmAl(OH)3=78gmol-10.05(4b-a)mol=3.9(4b-a)g32解法二：守恒法。此种条件下，溶液中的离子有Na+、Cl-、AlO-2。n(AlO-2)=n(Na+)n(Cl-)=0.05a mol0.053b molnAl(OH)3=n(Al3+)总n(AlO-2)=0.05b mol-(0.05a mol-0.15b mol)=(0.2b-0.05a)mol=0.05(4b-a)molmAl(OH)3=78 gmol-10.05(4b-a)mol=3.9(4b-a)g33【变式2】将0.1 mol镁铝混合物粉末溶于100 mL 2 molL-1H2SO4溶液中，然后再滴加1 molL-1的NaOH溶液，试回答下列问题：(1)滴加NaOH溶液时，生成沉淀量的变化如下图。当V1=160 mL时，金属粉末中n(Mg)=.4 mol，V2=mL。0.0644034(2)滴加NaOH溶液时，若欲Mg2+、Al3+刚好沉淀完全，则滴入的V(NaOH)=mL。(3)若混合物仍为0.1 mol，其中镁粉的物质的量分数为a，现用100 mL 2 molL-1H2SO4溶解此混合物，再加入450 mL 1 molL-1NaOH溶液，使所得沉淀中无氢氧化铝。则满足此条件的a的取值范围是 。0.5a140035 氢氧化铝的制备及评价以铝、稀硫酸和NaOH溶液为原料，在实验室制备一定量的氢氧化铝，可用如下两种方案进行操作：方案：2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2Al2(SO4)3+6NaOH=2Al(OH)3+3Na2SO4方案：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H22NaAlO2+H2SO4+2H2O=2Al(OH)3+Na2SO436试分析：(1)上述哪种方法比较节约试剂？(2)若使用的原料相同，请设计一种更为节约试剂的方法。关于第(1)小题，先用酸或碱都是可行的，但消耗酸、碱的量却不同。由方案可得关系式：2Al3H2SO46NaOH2Al(OH)3由方案可得关系式：2Al2NaOHH2SO42Al(OH)337可见，同样的制备1 mol Al(OH)3，方案需1 mol Al、1.5 mol H2SO4、3 mol NaOH；方案需1 mol Al、0.5 mol H2SO4、1 mol NaOH，可见第种方案比较节约试剂。上述两种实验方案，都是理想化的，实际操作过程中，向Al2(SO4)3溶液中滴加NaOH溶液或向NaAlO2溶液中加稀硫酸时，NaOH溶液和稀硫酸的量较小，则沉淀偏少(沉淀不完全)，加多了沉淀也偏少(沉淀溶解)。38由于以上两种方法都有明显的不足，因此我们可以使用第三方案：先用铝分别与稀硫酸和NaOH溶液反应制得Al2(SO4)3和NaAlO2，然后将两者混合反应制得Al(OH)3。方案：2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H22Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2Al2(SO4)3+6NaAlO2+12H2O=8Al(OH)3+3Na2SO439可得关系式：8Al3H2SO46NaOH8Al(OH)3由关系式可以看出，方案制备1 mol Al(OH)3，所需试剂的用量为1 mol Al、0.375 mol H2SO4、0.75 mol NaOH，其酸和碱用量最小。注：该方案中要注意Al的量分成四等份，一份跟稀硫酸反应，另外三份跟NaOH溶液反应。40