高考化学一轮复习专题十四镁、铝及其化合物考点二镁、铝化合物的性质及应用教学案
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1 考点二 镁、铝化合物的性质及应用
1 镁的重要化合物
氧化镁 碱性氧化物 MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O
氢氧
化镁 中强碱 Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O
难溶于水 Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
溶解度小于碳酸镁 MgCO3＋H2O===Mg(OH)2＋CO2↑
热稳定性 Mg(OH)2=====△MgO＋H2O
氯化镁 用于冶炼金属镁 MgCl2=====通电熔融Mg＋Cl2↑
2 铝的主要化合物
(1)氧化铝和氢氧化铝 2
(2)复盐——硫酸铝钾
①复盐定义：由两种不同的金属离子(或NH＋4)与一种酸根离子组成的盐叫复盐。
②明矾
明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，可溶于水，电离方程式为KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO2－4。水溶液的pH<7(填“>”“<”或“＝”)，原因是Al3＋＋3H23＋3H＋。
明矾可用于净水，其原因是Al3＋水解产生Al(OH)3胶体，Al(OH)3胶体可以和悬浮于水中的泥沙形成絮状不溶物而沉降下来，使水澄清。
学霸巧学卡 对镁、铝化合物的深层解析
(1)由于Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小，故水垢的主要成分中是Mg(OH)2，而非MgCO3。
(2)Al2O3、Al(OH)3只与强酸、强碱溶液反应，与氨水和碳酸溶液不反应。
(3)Al3＋只能存在于酸性溶液中，AlO－2只能存在于碱性溶液中。若将分别含Al3＋和AlO－2的盐溶液混合，发生反应：Al3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓。
(4)Al2O3、Al(OH)3是中学阶段接触的唯一与碱反应的金属氧化物和氢氧化物，经常应用到除杂、计算题中，所以一定要熟记这两个反应的离子方程式。
(5)明矾净水只能除去水中的悬浮杂质，不能杀菌消毒，与氯气消毒原理不同。 3
1.思维辨析
(1)在加热情况下利用氢气还原氧化铝的方法得到金属铝。( )
(2)将Al(OH)3沉淀转入蒸发皿中，加足量稀硫酸，加热蒸干得无水Al2(SO4)3固体。( )
(3)将NaOH溶液缓慢滴入Al2(SO4)3溶液中至过量，最终观察到有沉淀生成。( )
(4)日用铝制品表面覆盖着氧化膜对内部金属起保护作用。( )
(5)Al2O3的熔点很高，可用作耐高温材料。( )
(6)明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中的悬浮物，可用于对水的杀菌、消毒。( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√ (6)×
2．将等体积的AlCl3溶液和NaOH溶液混合后，沉淀物中含铝元素的物质的量与溶液中含铝元素的物质的量相等，则原AlCl3溶液与NaOH溶液的物质的量浓度之比是 ( )
A．1∶3 B．2∶5
C．1∶4 D．2∶7
答案 D
解析 设AlCl3和NaOH的物质的量分别为a、b。当NaOH少量时，铝元素以Al3＋和Al(OH)3形式存在，a2×3＝b，a∶b＝2∶3；当NaOH过量时，铝元素以Al(OH)3和AlO－2形式存在，a2×3＋a2×4＝b，a∶b＝2∶7。
[考法综述] 铝的化合物是高考命题的热点，主要是“铝三角”的转化关系及应用，涉及内容较多，如书写离子方程式，离子共存的判断，实验操作中的鉴别、分离、提纯，结合图象的分析或计算等，综合性较强，属较难题。
命题法1 常见的两性物质
典例1 下列物质既能跟盐酸反应，又能跟NaOH溶液反应的是( )
①SiO2 ②Al ③Al2O3 ④Al(OH)3 ⑤Na2CO3溶液 ⑥Ca(HCO3)2溶液 ⑦NH4HCO3溶液
⑧KHSO4溶液
A．④⑥⑦⑧ B．②③④⑥⑦
C．①②③④⑦ D．②③④⑤⑧
[解析] SiO2只能与NaOH溶液反应，与盐酸不反应；Al、Al2O3、Al(OH)3、Ca(HCO3)2、NH4HCO3既能跟盐酸反应，又能跟NaOH溶液反应；Na2CO3只能与盐酸反应，与NaOH溶液不反应；KHSO4只能与NaOH溶液反应，与盐酸不反应。
[答案]
B
【解题法】 常见的两性物质归纳总结
(1)中学学习阶段接触到的既能与酸反应又能与碱反应的物质有：①金属单质：Al等；②两性氧化物：Al2O3等；③两性氢氧化物：Al(OH)3等；④弱酸的铵盐：(NH4)2CO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；⑤弱酸的酸式盐：NaHCO3、KHS、NaHSO3等；⑥氨基酸等。 4 (2)两性物质：是指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物，上述物质中只有Al2O3、Al(OH)3、氨基酸是两性物质。
命题法2 “铝三角”转化关系
典例2 下列各组物质，不能按 (“―→”表示反应一步完成)关系转化的是( )
选项 a b c
A Al2O3 NaAlO2 Al(OH)3
B AlCl3 Al(OH)3 NaAlO2
C Al Al(OH)3 Al2O3
D
MgCl2 Mg(OH)2 MgO
[解析] 各选项中物质间的转化为：A项，Al2O3――→NaOHNaAlO2――→CO2Al(OH)3――→△Al2O3；B项，AlCl3――→NH3·H2OAl(OH)3――→NaOHNaAlO2――→HClAlCl3；D项，MgCl2――→NaOHMg(OH)2――→△MgO――→HClMgCl2；C项中，Al不能一步转化成Al(OH)3。
[答案] C
【解题法】 “铝三角”间的转化关系
相互转化的离子方程式如下：
(1)Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
或Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4
(2)Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O
(3)Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2O
(4)AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
或AlO－2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3
(5)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O 5 (6)AlO－2＋4H＋===Al3＋＋2H2O
相互关系：①＋②＝③，④＋⑤＝⑥，注意，Al(OH)3只溶于强酸强碱。
命题法3 含Al3＋的混合溶液中滴加NaOH的图象题
典例3 某溶液中可能含有H＋、Na＋、NH＋4、Mg2＋、Fe3＋、Al3＋、SO2－4、CO2－3等。当向该溶液中加入一定物质的量浓度的NaOH溶液时，发现生成沉淀的物质的量随NaOH溶液的体积变化的图象如图所示。下列说法正确的是(
)
A．原溶液中含有的阳离子是H＋、NH＋4、Mg2＋、Al3＋
B．原溶液中一定含有SO2－4和Na＋
C．原溶液中含有的Fe3＋和Al3＋的物质的量之比为1∶1
D．反应最后形成的溶液中含有的溶质为Na2SO4
[解析] 从题中图象可知，滴入氢氧化钠溶液的过程中发生了四种反应：开始一个单位是中和反应，接下来六个单位是沉淀反应，再接下来的两个单位是铵根离子与氢氧根离子的反应，最后一个单位为氢氧化铝的溶解，由此确定生成氢氧化铝需要的氢氧化钠为三个单位，另外三个单位的氢氧化钠生成的是氢氧化铁沉淀；有铝离子则没有碳酸根离子。因此可以确定有H＋、NH＋4、Fe3＋、Al3＋、SO2－4，不能确定是否有Na＋，可以确定没有Mg2＋、CO2－3。
[答案]
C
【解题法】 含Al3＋的混合溶液与OH－反应的先后顺序
当溶液中有多种离子时，要考虑离子之间的反应顺序，如向含有H＋、NH＋4、Mg2＋、Al3＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，NaOH先与H＋反应，再与Mg2＋、Al3＋反应生成沉淀，再与NH＋4反应，最后才溶解Al(OH)3沉
淀。即“先结合，后溶解”。若不清楚结合的先后顺序，则可以采用“假设法”，如假设NH＋4先与OH－结合，则会发生NH＋4＋OH－===NH3·H2O，但溶液中的Al3＋、Mg2＋会与NH3·H2O反应又生成NH＋4，所以NH＋4不能优先于Al3＋和Mg2＋与OH－结合。若要正确排出结合的先后顺序，需熟练掌握离子间的反应原理。
命题法4 “铝三角”的主要应用
典例4 Al(OH)3的制备
若甲、乙、丙三位同学用规定的药品制备Al(OH)3。规定必用的药品如下：350 g 70% H2SO4溶液，NaOH固体240 g，足量铝屑、水(不能用其他药品)。
甲、乙、丙用各自设计的方案制得Al(OH)3的质量分别是W1、W2、W3。三种实验方案如下：
甲：铝→加NaOH溶液→加H2SO4溶液→W1 gAl(OH)3 6 乙：铝→加H2SO4溶液→加NaOH溶液→W2 gAl(OH)3
丙： 铝→加H2SO4溶液铝→加NaOH溶液→W3 gAl(OH)3
试回答：
(1)从充分利用原料、降低成本和提高产率等因素分析，实验方案最合理的是________。
(2)三位学生制得的Al(OH)3，W1、W2、W3其质量由大到小的顺序是____________________________________。
[解析] n(NaOH)＝240 g40 g·mol－1＝6 mol，n(H2SO4)＝350 g×70%98 g·mol－1＝2.5 mol，
甲方案：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
6 mol ⇒ 6 mol
AlO－2＋ H＋ ＋H2O===Al(OH)3↓
过量 2.5×2 mol ⇒ 5 mol
因此，甲方案最多制得5 mol Al(OH)3。
乙方案：2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑
2.5 mol ⇒13×2.5 mol
Al2(SO4)3＋ 6NaOH===2Al(OH)3↓＋Na2SO4
13×2.5 mol 过量 ⇒23×2.5 mol
因此，乙方案最多制得53 mol Al(OH)3。
丙方案：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
5 mol⇒53 mol
2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑
6 mol ⇒ 6 mol
Al3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓
53 mol 过量 ⇒ 203 mol
因此，丙方案最多制得 203 mol Al(OH)3。
故W3>W1>W2。
[答案] (1)丙 (2)W3>W1>W2
典例5 与铝元素有关的物质的分离、提纯
下列除去杂质的方法不正确的是( )
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．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
