2022高考化学一轮复习第3章金属及其重要化合物第11讲镁铝铜及其重要化合物金属冶炼学案新人教版.pdf
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1、 1 高考化学一轮复习:第 11 讲 镁、铝、铜及其重要化合物 金属冶炼 考点一 镁、铝及其重要化合物 一、镁、铝单质的性质 1镁、铝的结构和存在形式 镁、铝元素分别位于元素周期表的第三周期A 族和A 族,原子结构示意图分别为和,它们都是活泼金属,在自然界中全部以化合态的形式存在。铝是地壳中含量最多的金属元素。2金属铝的物理性质 铝是银白色有金属光泽的固体,有良好的延展性、导电性和导热性等,密度较小,质地柔软。铝的熔点比镁高,硬度比镁大。3对比掌握镁、铝的化学性质 铝 镁 与非金属 单质反应 能被 Cl2、O2氧化 2MgO2=点燃2MgO 3MgN2=点燃Mg3N2 与水反应 反应很困难 能
2、与沸水反应:Mg2H2O=Mg(OH)2H2 与酸(H)反应 能与 H反应产生 H2 反应速率比 Al 快:Mg2H=Mg2H2 与碱反应 能溶于强碱溶液产生 H2 不反应 与某些氧 化物反应 能与 Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应 能在 CO2中燃烧:2MgCO2=点燃2MgO C 2 4.铝的制备(1)铝土矿 提纯Al2O3。(2)电解熔融 Al2O3:2Al2O3(熔融)=电解冰晶石4Al3O2(填化学方程式)。二、铝的重要化合物 1氧化铝和氢氧化铝(两性)名称 氧化铝(Al2O3)氢氧化铝Al(OH)3 物理性质 白色固体,熔点很高 白色胶状物质,难溶于水 化学
3、 性质 与酸反应 Al2O36H=2Al33H2O Al(OH)33H=Al33H2O 与碱反应 Al2O32OH=2AlO2H2O Al(OH)3OH=AlO22H2O 加热 不分解 2Al(OH)3=Al2O33H2O 制备方法 Al(OH)3加热分解 Al3与足量氨水反应 AlO2溶液中通入足量 CO2 可溶性铝盐和偏铝酸盐混合 主要用途 做耐火材料 冶炼铝的原料 制药 净水作用 2.常见的铝盐明矾(1)明矾的化学式为 KAl(SO4)212H2O,属于复盐。(2)明矾净水的原理 明矾溶于水时发生电离,电离方程式为 KAl(SO4)2=KAl32SO24_,其中 Al3发生水解反应,产生
4、 Al(OH)3(胶体),其吸附能力很强,可以吸附水中的悬浮杂质并形成沉淀,使水变得澄清。三、镁的重要化合物 物质 主要性质及反应方程式 氧化镁 碱性氧化物 MgO2H=Mg2H2O 氢氧 化镁 中强碱 Mg(OH)22H=Mg22H2O 溶解度小于碳酸镁 MgCO3H2O=Mg(OH)2CO2 氮化镁 盐 Mg3N26H2O=3Mg(OH)22NH3 1判断正误(正确的打“”,错误的打“”)。(1)(2020浙江 7 月选考)Mg 加入过量 FeCl3溶液中可得 Fe。()(2)(2019高考全国卷,10B)将镁条点燃后迅速伸入集满 CO2的集气瓶,集气瓶中产生浓烟并有黑色颗粒产生。()3(
5、3)(2019高考天津卷)铝中添加适量锂,制得低密度、高强度的铝合金,可用于航空工业。()(4)将 MgCl2溶液加热蒸干可制备无水 MgCl2。()(5)MgO 与 Al 粉的混合物也可称为铝热剂。()(6)冶炼铝时常用焦炭做还原剂。()(7)相同质量的镁条分别在足量的 CO2和 O2中完全燃烧,所得固体的质量相同。()(8)工业上制造镁粉时,可将镁蒸气在 N2中冷却。()(9)Al2O3的熔点高,可做耐高温材料,实验室可用氧化铝坩埚熔化 NaOH、Na2CO3固体等。()(10)明矾可做净水剂,起到杀菌消毒的作用。()(11)AlO2、HCO3在水溶液中因发生相互促进的水解反应而不能大量共
6、存。()答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)2铝的化学性质可用以下转化关系表示:写出图中有关反应的方程式(能写离子方程式的写离子方程式):4Al3O2=2Al2O3;2AlFe2O3=高温2FeAl2O3;2Al6H=2Al33H2;2Al2OH2H2O=2AlO23H2。演练一 镁、铝单质的性质及应用 1镁是一种活泼的金属单质,下列关于金属镁的说法中正确的是()A镁能与 NaOH 溶液反应生成 Mg(OH)2沉淀 B大量镁条燃烧引起的火灾不能用干冰灭火器灭火 C镁在任何条件下都不能与水反应 D镁能在 N2中燃烧,且生成 MgN 解析:选 B。镁不是两性
7、金属,不能与 NaOH 溶液反应,故 A 错误;镁能在 CO2中燃烧,故 B 正确;镁在加热条件下能与水反应生成氢氧化镁和氢气,故 C 错误;镁能在 N2中燃烧,4 且生成 Mg3N2,故 D 错误。2(教材改编题)下列关于铝单质的叙述中,正确的是()A不能用铝制器皿来盛放酸梅汤或碱水是因为铝会和酸或碱反应 B铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性是因为铝的化学性质很稳定 C铝和 NaOH 溶液反应:Al2OH=AlO22H2 D用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热,由于金属铝的熔点较低,熔化后的液态铝会滴落下来 解析:选 A。A 项,无论是铝还是其氧化物都能与酸或碱反应,正确;B
8、项,铝在空气中表面形成致密的氧化膜,因此有很强的抗腐蚀性,错误;C 项,原子、电荷、得失电子均不守恒,正确的离子方程式为 2Al2OH2H2O=2AlO23H2,错误;D 项,打磨后的铝箔在酒精灯上灼烧,表面生成 Al2O3,高熔点的 Al2O3兜住了熔融的液态铝,不会滴落下来,错误。3 铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出 H2的金属,就铝的这一特殊性质回答下列问题:(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应,所得 H2的体积之比是_。(2)足量的两份铝分别投入等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中,产生 H2的体积之比是_。(3)
9、足量的两份铝分别投入等体积、一定物质的量浓度的 HCl、NaOH 溶液中,二者产生的 H2体积相等,则 HCl 和 NaOH 的物质的量浓度之比是_。(4)甲、乙两烧杯中各盛有 100 mL 3 molL1的盐酸和 NaOH 溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后,测得生成的气体体积之比为V(甲)V(乙)12,则加入铝粉的质量为_(填字母)。A5.4 g B3.6 g C2.7 g D1.8 g 解析:(1)根据化学方程式 2Al6HCl=2AlCl33H2和 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2,得 Al 与 H2的关系式均为 2Al3H2,酸、碱均足量,故只要参加反应的
10、 Al 的量相等,所得 H2的量必相等。(2)因为在反应中 Al 足量,产生的 H2由 HCl 和 NaOH 的量决定。根据化学反应中的关系式:6HCl3H2、2NaOH3H2可知,当 HCl、NaOH 的物质的量相等时,二者产生 H2的体积之比为 13。(3)因为铝足量且产生 H2的量相等,根据关系式可得n(HCl)n(NaOH)31,又因为两溶液体积相等,故物质的量浓度c(HCl)c(NaOH)n(HCl)n(NaOH)31。(4)其反应原理分别为 2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 5。由此可见,当参加反应的 HCl 和 NaOH 的物质的
11、量相同时,产生 H2的体积之比是 13,而题设条件体积之比为 12,说明加入的铝粉对盐酸来说是过量的,而对 NaOH 来说是不足的。2Al6HCl=2AlCl3 3H2 6 mol 3 mol 3 molL10.1 L 0.15 mol 则 Al 与 NaOH 反应生成的 H2为 0.15 mol20.3 mol。2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 227 g 3 mol 5.4 g 0.3 mol 即加入的铝粉为 5.4 g。答案:(1)11(2)13(3)31(4)A 铝与酸、碱反应生成 H2的定量关系 铝分别与盐酸、NaOH 溶液反应的原理:2Al6HCl=2AlCl33H2
12、;2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。(1)等量的铝分别与足量盐酸和足量氢氧化钠溶液反应,产生H2的体积之比为VHCl(H2)VNaOH(H2)11。(2)足量的铝分别与等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生 H2的体积之比为VHCl(H2)VNaOH(H2)13。(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和 NaOH 溶液反应,若产生 H2的体积之比满足13VHCl(H2)VNaOH(H2)11,则铝与盐酸反应时,铝过量而盐酸不足;铝与 NaOH 溶液反应时,铝不足而NaOH 溶液过量。演练二 氧化铝、氢氧化铝的特性及应用 4中学化学学习阶段接触到许多既能与强酸反应又能与强
13、碱反应的物质,有_。答案:Al、Al2O3、Al(OH)3、弱酸的铵盐如 NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S 等、弱酸的酸式盐(如 NaHCO3、KHS、NaHSO3等)、氨基酸等 5(除杂问题)下列除去杂质的方法不正确的是()6 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、干燥得到镁粉 B用过量氨水除去 Fe3溶液中的少量 Al3 CAl(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后再过滤、洗涤、干燥得到 Al(OH)3 DMgO 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 Mg
14、O 解析:选 B。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。6(2020高考江苏卷)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是()A铝的金属活泼性强,可用于制作铝金属制品 B氧化铝熔点高,可用作电解冶炼铝的原料 C氢氧化铝受热分解,可用于中和过多的胃酸 D明矾溶于水并水解形成胶体,可用于净水 解析:选 D。铝具有很好的延展性,可以用于制作铝金属制品,与铝的活泼性无关,A项错误;电解氧化铝冶炼铝是因为氧化铝熔融状态下能导电,与熔点高无关,B 项错误;氢氧化铝能与胃酸的主要成分盐酸发生反应,与氢氧化铝受热分解无关
15、,C 项错误;明矾中的Al3可以水解生成氢氧化铝胶体,胶体具有很强的吸附能力,可以吸附水中的悬浮物,起到净水作用,D 项正确。7用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝,下列操作步骤中最佳组合是()加入过量盐酸溶解 加入过量烧碱溶液溶解 过滤 通入过量 CO2生成Al(OH)3沉淀 加入适量盐酸生成 Al(OH)3沉淀 加入过量烧碱溶液生成 Mg(OH)2沉淀 A B C D 解析:选 B。用含少量镁粉的铝粉制取纯净 Al(OH)3的最佳方案如下:1含铝杂质的提纯方法归类 利用 Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于强碱的特性,可除去许多物质中的含铝杂质。例如:(1)Mg(Al):加足量 NaOH
16、 溶液。(2)Fe2O3(Al2O3):加足量 NaOH 溶液。(3)Mg(OH)2Al(OH)3:加足量 NaOH 溶液。(4)Mg2(Al3):加过量 NaOH 溶液,过滤,再加酸充分溶解。2Al(OH)3的三种制备方法 方法一:可溶性铝盐溶液与过量氨水反应 7 反应原理:Al33NH3H2O=Al(OH)33NH4 方法二:向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量 CO2 反应原理:AlO22H2OCO2=Al(OH)3HCO3 方法三:相互促进水解法 考点二 铜及其重要化合物 一、铜单质 1物理性质:紫红色固体,具有良好的延展性、导热性和导电性。2化学性质 (1)常温下,铜在干燥的空气中性质稳定
17、,但在潮湿的空气里会被锈蚀,在其表面逐渐形成一层绿色的铜锈。化学方程式为 2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3。(2)写出下列反应的化学方程式。铜在空气中加热:2CuO2=2CuO;铜丝在硫蒸气中反应:2CuS=Cu2S。二、铜的重要化合物 1铜及其常见化合物的颜色 物质 颜色 物质 颜色 Cu 紫红色 CuSO4 白色 CuO 黑色 CuSO45H2O 蓝色 Cu2O 砖红色 Cu2(OH)2CO3 绿色 Cu2S 黑色 Cu(OH)2 蓝色 2.铜的重要化合物的转化关系 完成下列方程式:(1)铜的氧化物 8 CuO 高温分解得到 Cu2O,化学方程式为 4CuO=高温Cu2OO2
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