高考一轮复习第六课第1节：镁、铝单质学案

这是一份高考一轮复习第六课第1节：镁、铝单质学案，共14页。学案主要包含了镁和铝的性质，铝与氢氧化钠溶液的反应，铝与盐酸等内容，欢迎下载使用。
一、镁和铝的性质
铝热反应
2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
4Al+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、铝与氢氧化钠溶液的反应
【答案】一、有气泡冒出 慢慢溶解 爆鸣 有气泡冒出 慢慢溶解 爆鸣 2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑ 2Al+6H+===2Al3++3H2↑ 2Al +2NaOH+2H2O ===2NaAlO2+3H2↑ 2Al +2OH−+2H2O===2 QUOTE +3H2↑
三、物质的量在化学方程式计算中的应用
1．根据化学方程式进行计算的原理
化学方程式是表示物质间发生化学反应的式子，它必须遵循质量守恒定律，即在反应前后质量守恒、原子种类和数目守恒。在化学方程式中，可反映出物质的质量关系、粒子数目关系、物质的量关系等。
2．根据化学方程式进行计算的基本步骤
(1)设：设所求物质的物质的量为n(B)[或质量为m(B)，或气体在标准状况下的体积为V(B)等]。
(2)写：写出相关的化学方程式。
(3)标：在有关物质的化学式下面标出已知量和未知量。
(4)列：列出所求物质的数学表达式。
(5)解：根据比例式求解。
(6)答：简明地写出答案。
四、铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的深度理解
1．反应原理
①铝与盐酸反应：2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑，Al是还原剂，HCl是氧化剂。
②铝跟氢氧化钠溶液的反应是分步进行的：
a．2Al+6H2O===2Al(OH)3+3H2↑；
b．Al(OH)3+NaOH===NaAlO2+2H2O；
总反应为2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑，Al是还原剂，H2O是氧化剂。
2．“量”的关系
①等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，消耗HCl和NaOH的物质的量之比为3∶1。
②等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为1∶1。
③足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为1∶3。
五、物质的量在化学方程式计算中的方法
1．物质的量在化学方程式计算中应用的注意事项
(1)书写格式规范化：在计算过程中应注意表达格式的规范化：各物理量、物质的名称、公式等尽量用符号表示，且数据的运算要公式化并带单位。
(2)单位运用对应化：一般来说，在一个题目中如果都用统一的单位，不会出现错误，但如果题目所给的两个量单位不一致，若换算成同一个单位，有时显得很繁琐，这时只要做到两个量的单位“上下一致，左右相当”即可。
(3)各种符号的书写要规范，大写字母与小写字母的含义各不相同。如“M”表示摩尔质量，“m”表示质量，“N”表示微粒数目，而“n”表示物质的量。
2．常用计算方法
(1)关系式法
关系式法就是根据化学式、化学方程式和溶质质量分数等概念所包含的各种比例关系，找出已知量与未知量之间的比例关系式直接列比例式进行计算的方法。关系式法抓住已知量与未知量之间的内在关系，建立关系式，化繁为简，减少计算误差，是化学计算常用方法之一。关系式法有如下两种类型：
①纵向关系式
经过多步的连续反应，即后一反应的反应物为前一反应的生成物，采用“加合”，将多步运算转化为一步计算
②横向关系式
几种不同物质中含相同的量，根据该量将几种不同物质直接联系起来进行运算。有多个平行的化学反应即多个反应的生成物有一种相同，根据这一相同的生成物，找出有关物质的关系式，依此关系式进行计算可简化运算过程。
(2)守恒法
利用化学反应前后某些量之间的等量关系，推理得出正确答案的方法称为守恒法。仔细挖题目中隐含的等量关系是守恒法解题的关键。
①质量守恒法
宏观特征：反应前后质量守恒；
微观特征：反应前后各元素的原子个数守恒。
②电荷守恒法
溶液中阴、阳离子个数不一定相等，但正负电荷总数相等。离子方程式中，反应物所带电荷总数与生成物所带电荷总数相同且电性相同。
③得失电子守恒
氧化还原反应中，氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等。
(3)差量法(差值法)
化学反应都必须遵循质量守恒定律，此定律是根据化学方程式进行计算的依据。但有的化学反应在遵循质量守恒定律的同时，会出现固体、液体、气体质量在化学反应前后有所改变的现象，根据该变化的差值与化学方程式中反应物、生成物的质量成正比，可求出化学反应中反应物或生成物的质量，这一方法叫差量法。此法解题的关键是分析物质变化的原因及规律，建立差量与所求量之间的对应关系。
探究讨论
1. 在杠杆的两端分别挂着质量相同的铝球和铁球，此时杠杆平衡。然后将两球分别浸没在溶液质量相等的稀烧碱溶液和硫酸铜溶液中一段时间，如图所示。下列说法正确的是
A．铝球表面有气泡产生，且有白色沉淀生成，杠杆不平衡
B．铝球表面有气泡产生，溶液澄清；铁球表面有红色物质析出，溶液蓝色变浅，杠杆右边下沉
C．反应后去掉两烧杯，杠杆仍平衡
D．右边球上出现红色，左边溶液的碱性增强
【答案】B
【解析】左边Al球与NaOH溶液反应，产生H2，但没有白色沉淀生成，A项错误；铁球与CuSO4反应，在铁球表面生成红色Cu，由于右边烧杯总质量不变，左边总质量减小，所以杠杆右边下沉，B项正确，C项错误；由于NaOH消耗，左边碱性减弱，D项错误。
2. 向含有1 ml KAl(SO4)2的溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液，充分反应。下列说法不正确的是
A．当Al3+恰好完全沉淀时，消耗氢氧化钡1.5 ml
B．当恰好完全沉淀时，铝元素全部以偏铝酸根离子的形式存在
C．当向溶液中加入1.5 ml氢氧化钡时，反应可用下列离子方程式表示：2Al3++3+3Ba2++6OH−
===2Al(OH)3↓+3BaSO4↓
D．随加入的氢氧化钡的物质的量不断增大，沉淀的物质的量不断增大
【答案】D
【解析】1 ml KAl(SO4)2溶液中含1 ml Al3+、2 ml ，逐滴加入氢氧化钡溶液，开始有Al(OH)3和BaSO4沉淀，当加入1.5 ml氢氧化钡时，Al3+沉淀完全，有剩余；继续滴加氢氧化钡溶液，Al(OH)3转化为偏铝酸根离子，剩余的继续沉淀，至沉淀完全，铝元素全部以偏铝酸根离子的形式存在。
3.将一定质量的Mg和Al混合物投入到200mL稀硫酸中，固体全部溶解后，向所得溶液中滴加NaOH溶液至过量，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示。则下列说法不正确的是
A．生成的氢气在标准状况下的体积为11.2 L
B．最初20 mLNaOH溶液用于中和过量的稀硫酸
C．NaOH溶液物质的量浓度为5 ml·L−1
D．Mg和Al的总质量为9 g
【答案】A
【解析】A、根据图像，Al(OH)3的物质的量为(0.35−0.15) ml=0.2 ml，氢氧化镁的物质的量为0.15 ml，根据元素守恒，合金中n(Al)=0.2 ml，n(Mg)=0.15 ml，合金与硫酸反应，产生氢气的物质的量为(0.2×3+0.15×2)/2 ml=0.45 ml，氢气的体积为0.45×22.4 L=10.08 L，故A说法错误；B、0~20 mL没有沉淀产生，发生的反应是H++OH−===H2O，因此最初20 mL NaOH溶液用于中和过量的稀硫酸，故B说法正确；C、200~240 mL发生的反应Al(OH)3+OH−===AlO2−+2H2O，消耗NaOH的物质的量为0.2 ml，即c(NaOH)=0.2/40×10−3 ml·L−1=5 ml·L−1，故C说法正确；D、根据A选项分析，合金的质量为(0.2×27+0.15×24) g=9 g，故D说法正确。
好题精做
1.下列叙述Ⅰ和Ⅱ均正确并且有因果关系的是( )
2．有关Al与NaOH溶液反应的说法中，正确的是
A．铝是还原剂，其氧化产物是H2
B．NaOH是氧化剂，其还原产物是H2
C．铝是还原剂，H2O和NaOH都是氧化剂
D．H2O是氧化剂，Al被氧化
3．将铝投入到一定量的NaOH溶液中，充分反应后，有2 ml的电子发生转移，则参加反应的铝的物质的量为
A． ml B． 1 ml C． 2 ml D． QUOTE ml
4．标准状况下，3.25 g锌与足量的盐酸反应生成x L氢气，下列比例式正确的是
A．Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
1 ml 1 ml
3.25 g x L
B．Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
65 g 1 L
3.25 g x L
C．Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
1 ml 1 ml
0.05 ml x L
D．Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
65 g 22.4 L
3.25 g x L
5．某无色溶液放入铝片后有氢气产生，在该溶液中下列离子一定可以大量存在的是
A． B．Mg2+C．Cl− D．
6．两份铝屑，一份与过量HCl反应，另一份与过量NaOH溶液反应，产生的H2体积(同等条件下)比为1∶2，则两份铝屑的质量比为
A．1∶2 B．1∶1 C．1∶3 D．2∶1
7．在一个用铝制的易拉罐内充满CO2气体，然后往罐内注入足量的NaOH溶液，立即用胶布密封罐口。经过一段时间后，罐壁内凹而瘪，再过一段时间后，瘪了的罐壁重新鼓起来。
(1)罐壁内凹而瘪的原因是______________________，离子方程式可能为__________________________；
(2)罐再鼓起的原因是__________________________，离子方程式可能为_________________________。
8．(黑龙江省双鸭山市一中2017−2018学年高一上学期期末考试)钠、铝和铁是三种重要的金属。请回答：
(1)将一小块金属钠长期露置于空气中发生一系列变化，最终产物是______。
(2)取一小块金属钠放在滴有酚酞的水中，实验现象正确的是(填选项)_____。
①钠浮在水面迅速反应 ②钠沉在水底迅速反应 ③钠熔成小球并快速游动 ④反应中可以听到嘶嘶的响声 ⑤反应后的溶液变为红色
(3)写出这三种金属中能与氢氧化钠溶液反应的离子方程式___________________。
(4)铁、铝是常用的金属材料，在空气中铝比铁更耐腐蚀．对此合理的解释是______。
9．1.15 g金属钠与水反应，得到100 mL溶液，试计算：
(1)生成的气体在标准状况下的体积；
(2)反应后所得溶液的物质的量浓度。
10．(福建省莆田第一中学2017−2018学年高一上学期期末考试)铝和铍的性质十分相似，下列关于铍性质的推断正确的是
A．铍能与强酸强碱溶液起反应
B．氢氧化铍可溶于氨水
C．氧化铍易溶于水
D．氧化铍的化学式为Be2O3
11．某无色透明溶液，能与铝反应放出H2，此溶液中可以大量共存的离子组是
A．H+、Mg2+、、Ba2+ B．K+、H+、、
C．Ba2+、、Cl−、OH− D．Fe2+、Na+、Cl−、
12．(陕西省榆林市绥德中学2017−2018学年高一下学期期末考试)相同质量的铝分别投入足量的下列物质中反应生成氢气，消耗溶质物质的量最少的是
A．稀硫酸 B．稀盐酸
C．氢氧化钡溶液 D．氢氧化钠溶液
13．用铝箔包装0.1 ml的金属钠，用针刺一些小孔，放入水中，完全反应后，用排水集气法收集产生的气体，则收集到的气体为(标准状况)
A．O2和H2的混合气体 B．1.12 L H2
C．大于1.12 L H2 D．小于1.12 L气体
14．Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应，产生标准状况下的氢气为4.48 L。下列推断中不正确的是
A．参加反应的Mg、Al共0.2 ml
B．参加反应的HCl为0.4 ml
C．Mg、Al在反应中共失去0.4 ml电子
D．若与足量的稀硫酸反应能产生0.2 ml H2
15．向两烧杯中分别加入等量的铝与等物质的量的浓度的稀硫酸和氢氧化钠溶液反应，放出的气体体积在标准状况下相等，则所取稀硫酸和氢氧化钠溶液的体积比为
A．1∶2 B．3∶2 C．3∶1 D．6∶1
16．某溶液中可能含有大量的Mg2+、Al3+、H+、Cl−和少量OH−，向该溶液中逐滴加入0.5 ml·L−1 NaOH溶液，生成沉淀的质量和加入NaOH溶液的体积之间的关系如下图所示，则可判断原溶液中
A．有Mg2+，没有Al3+
B．有Al3+，没有Mg2+
C．有Mg2+和Al3+
D．有大量的H+、Mg2+和Al3+
17．把足量的铁粉投入到硫酸和硫酸铜的混合溶液中，充分反应后，剩余金属粉末的质量与原加入铁粉的质量相等，则原溶液中H+与的物质的量浓度之比为
A．1∶4 B．2∶7C．1∶2 D．3∶8
18．将a ml钠和a ml铝一同投入m g足量水中，所得溶液密度为d g·mL−1，则该溶液中溶质质量分数为
A．% B．%
C．% D．%
19．(新疆昌吉市2017-2018学年高一上学期期末考试)一定量的铝和500mLNaOH恰好完全反应，当放出6.72升(标准状况)气体时。计算消耗___克铝。原NaOH溶液的物质的量浓度为____。
20．为确定某铝热剂(含氧化铁和铝)的组成，分别进行下列实验：
(1)若取a g样品，向其中加入足量的NaOH溶液，测得生成的气体(标准状况，下同)体积为b L。
反应的化学方程式是___________________________________；样品中铝的质量为________g。
(2)另取a g样品将其点燃，恰好完全反应，该反应的化学方程式是2Al+Fe2O32Fe+Al2O3，氧化铁与铝的质量比是________。
(3)待(2)中反应产物冷却后，加入足量盐酸，测得生成的气体体积为c L，该气体与(1)中所得气体的体积比c∶b=________。
1.【解析】NH4Cl受热易分解为氨气和氯化氢气体，NaCl加热不分解，因此可用加热法除去NaCl中的NH4Cl，与NH4Cl为强酸弱碱盐无关，叙述Ⅰ、Ⅱ均正确，但无因果关系，A项错误；用KSCN溶液可以鉴别Fe3＋是因为Fe3＋与KSCN溶液反应生成的Fe(SCN)3显红色，与Fe3＋具有氧化性无关，陈述Ⅰ、Ⅱ均正确，但无因果关系，B项错误；溶解度CaCO3NaHCO3，陈述Ⅰ正确，陈述Ⅱ错误，C项错误；HF是唯一能与SiO2反应的酸，玻璃的主要成分是SiO2，则氢氟酸不能保存在玻璃瓶中，陈述Ⅰ、Ⅱ正确且有因果关系，D项正确。
2．【答案】D
【解析】Al与NaOH溶液的反应过程如下：2Al+6H2O===2Al(OH)3+3H2↑，Al(OH)3+NaOH===NaAlO2+
2H2O。H2O中的氢元素由+1价变为0价，H2O得电子，是氧化剂，H2是还原产物；Al元素的化合价由0价变为+3价，化合价升高被氧化，Al是还原剂，NaAlO2是氧化产物。
3．【答案】D
【解析】铝在参加反应时，1 ml Al可失去3 ml电子，因此当有2 ml电子转移时，需Al的物质的量为 ml。
4．【答案】D
【解析】比例式应注意单位要“上下一致，左右相当”。
5．【答案】C
【解析】该溶液能与铝反应放出氢气，说明该溶液可能呈酸性，也可能呈碱性。A项中HCOeq \\al(－,3)不能在酸性或碱性溶液中大量存在；B项中Mg2+不能在碱性溶液中大量存在；D项中不能在酸性溶液中大量存在。
6．【答案】A
【解析】铝与过量HCl反应，铝与过量NaOH溶液反应，两份铝反应产生的H2体积比为1∶2，所以两份铝产生H2的物质的量比为1∶2，根据电子转移守恒，两份铝提供电子的物质的量之比为1∶2，所以两份铝的物质的量之比为1∶2。答案选A。
7、【答案】D
【解析】A有单质O2生成。B有单质Al生成。C有单质H2和N2反应
8．【答案】(1)Na2CO3
(2)①③④⑤
(3)2Al+2H2O+2OH−===2AlO2−+3H2↑
(4)在常温下，金属铝表面可以形成一层致密的氧化膜
【解析】(1)将一小块金属钠长期露置于空气中，钠被氧化为氧化钠，氧化钠与空气中二氧化碳、水反应，最后生成稳定的Na2CO3。
(2)取一小块金属钠放在滴有酚酞的水中，实验现象正确的是①③④⑤。学科~网
(3)金属铝具有两性，则铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为：2Al+2H2O+2OH−===2AlO2−+3H2↑。
(4)铝在空气中易形成致密的氧化铝而阻止空气进一步腐蚀铝，而起到保护作用，所以，在空气中铝比铁更耐腐蚀。
9．【答案】(1)0.56 L
(2)0.5 ml·L−1
【解析】设生成标准状况下气体的体积为V，物质的量浓度为c。
2Na + 2H2O===2NaOH + H2↑
2×23 g 2 ml 22.4 L
1.15 g 0.1 L×c V
V= QUOTE =0.56 L
c= QUOTE = 0.5 m1·L−1。
10．【答案】A
11．【答案】C
【解析】A项，溶液中H+和，Ba2+和均不能大量共存；B项，H+与可发生反应：H++===H2O+CO2↑，D项，Fe2+溶液显浅绿色。
12．【答案】C
【解析】设Al均为2 ml，则：A．由2Al～3H2SO4可知，生成氢气，消耗3 ml H2SO4；B．由2Al～6HCl可知，生成氢气，消耗6 ml HCl；C．由2Al～Ba(OH)2可知，生成氢气，消耗1 ml Ba(OH)2；D．由2Al～2NaOH可知，生成氢气，消耗2 ml NaOH；所以消耗溶质的物质的量最少的是氢氧化钡溶液。答案选C。
13．【答案】C
【解析】0.1 ml金属钠与水反应生成0.05 ml氢气，标况下体积为1.12 L ，铝与氢氧化钠反应，也生成氢气，故产生的气体的体积大于1.12 L，答案选C。学科…网
14．【答案】A
【解析】反应的实质为Mg+2H+===Mg2++H2↑，2Al+6H+===2Al3++3H2↑，n(H2)==0.2 ml，则参加反应的n(H+)=0.4 ml。若换成稀H2SO4，同样产生0.2 ml H2。依据得失电子守恒，由2H+―→H2得电子总数为0.2 ml×2=0.4 ml，故C正确。0.2 ml Mg提供0.4 ml电子，0.2 ml Al则提供0.6 ml电子，0.2 ml Mg、Al混合物提供的电子数大于0.4 ml、小于0.6 ml，A不正确。
15．【答案】B
16．【答案】C
【解析】由图可以看出，当加入NaOH溶液时，马上就有沉淀产生(由原点开始)，可确定溶液中无大量H+；产生的沉淀有部分可以溶解，可证明溶液中一定有Mg2+和Al3+。
17．【答案】A
【解析】设原溶液中H2SO4和CuSO4的物质的量分别为x、y。
Fe + H2SO4===FeSO4+H2↑ Δm(固体质量减少)
56 1 ml 56 g
x 56x
Fe + CuSO4===FeSO4+Cu Δm(固体质量增加)
56 g 1 ml 64 g 8 g
y 8y
因为固体在反应前后质量相等，所以Δm(减)=Δm(增)，56x=8y，，则。
18．【答案】C
【解析】本题既考查Na与H2O的反应，又考查Al与NaOH的反应，用关系式法来进行计算。由：[来源:学|科|网Z|X|X|K]
2Na ～ 2NaOH ～ H2↑
a ml a ml ml
2Al ～ 2NaOH ～ 2NaAlO2 ～ 3H2↑
a ml a ml a ml a ml
得溶液的质量为50a+m−(+a)×2=46a+m，所以w(NaAlO2)=×100%=%。
19．【答案】5.4g 0.4ml·L-1
【解析】铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，6.72 L氢气的物质的量是6.72 L÷22.4 L/ml=0.3ml，根据方程式2Al+2OH−+2H2O===2AlO2−+3H2↑可知消耗铝是0.2 ml，氢氧化钠是0.2 ml，所以原NaOH溶液的物质的量浓度为0.2 ml÷0.5 L=0.4 ml/L。
20．【答案】(1)2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
(2)80∶27
(3)2∶3
(2)根据反应：2Al+Fe2O32Fe+Al2O3，氧化铁与铝的质量比为m(Fe2O3)∶m(Al)=160∶54=80∶27。
(3)在铝热反应后的生成物中加入足量盐酸，Al2O3、Fe均与盐酸发生反应，但只有盐酸与Fe反应时才放出气体：Fe+2HCl===FeCl2+H2↑。
要知道放出气体的量，必须知道铁的质量或Fe2O3的质量，但题目要求的是Al与NaOH溶液、Fe与盐酸产生H2体积比，只要知道铝热剂中Al与Fe的物质的量之比即可求出。
2Al ～ Fe2O3 ～ 2Fe
3H2 2H2
b c
故b∶c=3∶2。
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
1.60×10−10 m
1.43×10−10 m
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+O22MgO
4Al+3O22Al2O3
与卤素单质、硫等反应
Mg+ Cl2MgCl2
Mg+SMgS
2Al+3Cl22AlCl3
2Al+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+C
2Al+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
实验操作
实验现象
试管中________，铝片________；点燃的木条放在试管口时发出________声
试管中________，铝片________；点燃的木条放在试管口时发出_____声
有关方程式[来源:学+科+网]
化学方程式：______________________；
离子方程式：______________________
化学方程式：_________________________
离子方程式：_________________________
选项
叙述Ⅰ
叙述Ⅱ
A
NH4Cl为强酸弱碱盐
用加热法除去 NaCl中的NH4Cl
B
Fe3＋具有氧化性
用KSCN溶液可以鉴别Fe3＋
C
溶解度：CaCO3