第三章第二节镁铝化合物

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教学课题
第二节 镁铝及其化合物
考纲定标
1、了解铝﹑镁及其重要化合物的主要性质和应用。

热点定位

课 时

课 型
复习课
教 学 过 程
核心要点
铝及其化合物间相互转化、铝三角及相关图象


基础回顾

1.铝的结构和存在
铝位于元素周期表第三周期ⅢA族，原子结构示意图为。铝是地壳中含量最多的金属元素。自然界中的铝全部以化合态的形式存在。
2.金属铝的物理性质
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。
3.金属铝的化学性质
①与非金属反应
与O2反应 常温下，形成致密的氧化膜。
点燃，4Al＋3O2 2Al2O3
铝在燃烧时，在酒精灯上加热至其熔化，会看到铝箔熔化，失去光泽，但熔化的铝并不滴落。原因是铝箔加热时与O2发生反应生成熔点很高的Al2O3薄膜，使内部的铝被Al2O3包裹着，所以熔化的铝不易滴下。
与Cl2反应 2Al＋3Cl22AlCl3
②与水反应困难
③与酸反应
氧化性的酸：遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化。
非氧化性的酸：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
④与碱反应
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 还原剂：Al 氧化剂：H2O
实质：2Al＋6H2O=== 2Al(OH)3↓＋3H2↑
2Al(OH)3↓＋2NaOH===2NaAlO2＋4H2O
⑤铝热反应：
2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe
是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法。

4.对比记忆镁的化学性质
项目
Mg
Al
与非金属反应
O2
方程式
2Mg+O22MgO
4Al+3O22Al2O3
现象
剧烈反应、耀眼白光、放出大量热
S
Mg+SMgS
2Al+3SAl2S3
N2
3Mg+N2Mg3N2

与H2O
方程式
Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑
2Al+6H2O＝2Al(OH)3↓+3H2↑
现象
冷水慢，沸水快
一般不反应，只有氧化膜被破坏后反应
与酸反应
Mg+2H+=Mg2++H2↑
2Al+6H+＝2Al3++3H2↑(常温下，在浓H2SO4、浓HNO3中钝化)
与NaOH溶液

2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑
与某些氧化物
2Mg+CO22MgO+C
2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
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
工业制备
MgCl2 Mg+Cl2↑
2Al2O3 4Al+3O2↑

5. 铝的制备及用途
冰晶石—氧化铝融盐电解法电：2Al2O34Al＋3O2↑。
注：冰晶石：六氟铝酸钠（Na3AlF6）
纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。
6.典型题
铝与酸、碱反应生成H2的量的关系
铝与酸、碱反应的化学方程式分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。从化学方程式可以看出Al与酸、碱反应时生成H2的实质都是AlAl3＋，所以无论与酸还是与碱反应，Al与H2的关系都是2Al～3H2。
(1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气体积比＝。
(2)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比＝。
2.铝的这种既能与酸(非氧化性酸)又能与强碱反应产生H2的性质常作为推断题的“题眼”。


例题
1．某同学通过系统实验探究铝及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是(　　)
A．向氯化铝溶液中滴加过量氨水，最终得到澄清溶液
B．等质量的铝粉分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应制得等质量的氢气
C．常温下铝与浓硝酸反应制得大量的NO2
D．AlCl3溶液加热蒸干得到无水氯化铝晶体
2．某同学通过系列实验探究铝及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是( )
A．将浓氨水缓慢滴入Al2(SO4)3溶液中，观察Al(OH)3沉淀的生成和溶解
B．将Al(OH)3浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀
C．将Al(OH)3沉淀转入蒸发皿中，加热至无水蒸气逸出，得氧化铝固体
D．向Al(OH)3沉淀中分别加入稀硫酸和NaOH溶液探究Al(OH)3的两性
3．下表中各组物质不能实现如图转化的是( )

选项
甲
乙
丙
A
AlCl3
Al
Al(OH)3
B
AlCl3
Al(OH)3
NaAlO2
C
CO2
NaHCO3
Na2CO3
D
CO2
(NH4)2CO3
NH3
4．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
5．用含有少量Mg的Al片制取纯净的Al(OH)3，下列操作中最恰当的组合是(　　)
①加盐酸溶解　②加NaOH溶液　③过滤　④通入过量CO2生成Al(OH)3　⑤加盐酸生成Al(OH)3　⑥加过量氨水生成Al(OH)3
A．①⑥③ B．①③⑥③ C．②③④③ D．②③⑤③


6．工业上用铝土矿(主要成分是氧化铝，含氧化铁杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：

下列叙述正确的是(　　)
A.反应①中试剂X是氢氧化钠溶液
B．试剂Y是HCl，它与AlO反应生成氢氧化铝
C．图中所示转化反应中包含2个氧化还原反应
D．将X与Y试剂进行对换，最终可以达到相同结果

7．某无色溶液X，由Na＋、Ag＋、Ba2＋、Al3＋、[Al(OH)4]－、MnO、CO、SO中的若干种离子组成，取溶液进行如下连续实验：

(1)气体A的成分是(填化学式，下同)______________________，
气体B的成分是________。
(2)X溶液中一定存在的离子是__________________。
(3)写出步骤①发生所有反应的离子方程式_____________________________。
(4)写出步骤②形成白色沉淀甲的离子方程式______________________。
(5)通过上述实验，溶液X中还有未完全确定的离子是
________；只要设计一个简单的后续实验就可以确定该离子是否存在，该方法是______________________________________________________________。
8．铝是一种重要的金属，在生产、生活中具有许多重要的用途，下图是从铝土矿中制备铝的工艺流程：

已知：
(1)铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质；
(2)溶液中的硅酸钠与四羟基合铝酸钠反应，能生成硅铝酸盐沉淀，化学反应方程式为：2Na2SiO3＋2Na[Al(OH)4]===Na2Al2Si2O8↓＋4NaOH＋2H2O
回答下列问题：
(1)写出向铝土矿中加入足量氢氧化钠溶液操作中发生反应的离子方程式：_____________________________________________________________________________________。
(2)滤渣A的主要成分为____________；滤渣A的用途是________(只写一种)；实验室过滤时使用玻璃棒，其作用是________________。
(3)在工艺流程第三步中，选用二氧化碳作酸化剂的原因是
_____________________________________________________________________________________。
(4)若将铝溶解，下列试剂中最好选用________(填编号)。理由是_____________________________________________________________________________________。
A．浓硫酸　　　B．稀硫酸　　　C．稀硝酸
一．镁和铝氧化物的对比
氧化物
MgO
Al2O3
属类
碱性氧化物
两性氧化物
色态
白色粉末、熔点高
白色粉末、熔点高
化学
性质
H2O
MgO+H2O＝Mg(OH)2↓(反应缓慢进行)
不溶解也不反应
酸液
MgO+2H+＝Mg2++H2O
Al2O3+6H+＝ 2Al3++3H2O
NaOH溶液
不溶解也不反应
Al2O3+2NaOH＝2NaAlO2+H2O
重要用途
制造耐火、耐高温材料
制造耐火、耐高温器材，冶炼铝

　　
二．镁和铝的氢氧化物
氢氧化物
Mg(OH)2
Al(OH)3
属类
碱
两性氢氧化物
色态
白色固体
白色固体
溶解性
难溶
难溶
电离方程式
Mg(OH)2Mg2++2OH－
H2O+AlO2－+H+Al(OH)3Al3++3OH－
与HCl等酸溶液
Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O
(可溶于NH4Cl等强酸弱碱盐)
Al(OH)3+3HCl = AlCl3+3H2O
与NaOH溶液
不反应
Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O
热不稳定性
Mg(OH)2 MgO+H2O
2Al(OH)3Al2O3+3H2O
实验室制法
可溶性镁盐加NaOH溶液　 Mg2++2OH- ＝ Mg(OH)2↓
可溶性铝盐加氨水
Al3++3NH3·H2O＝Al(OH)3↓+3NH+4

1.氢氧化铝
(1)物理性质：白色胶状沉淀，有较强的吸附性。
(2)化学性质：
① Al(OH)3的电离方程式为

与盐酸反应：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
与NaOH溶液反应：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
②受热分解的化学方程式：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
(3) 制备
①向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
②NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓
3.常见的铝盐
明矾：KAl(SO4)2·12H2O
无色晶体，可溶于水，KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO，溶液因Al3＋水解而显酸性。
明矾可以净水，原理是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。
明矾在油条中的作用：明矾和碱反应产生二氧化碳，让面食更蓬松可口。Al3+ + 3HCO3- = Al(OH)3 ↓+ 3CO2↑
4. 典型题
a.除杂问题
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，如：
(1)Mg(Al)：加足量NaOH溶液；
(2)Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液；
(3)Mg(OH)2[Al(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。
b.离子共存问题
(1)Al3＋水解呈酸性，与OH－、AlO、CO(HCO)、S2－等不能大量共存。
(2)AlO水解呈碱性，与H＋、HCO、Al3＋、Fe3＋等不能大量共存。
如：Al3＋＋3H2OAl(OH)3↓＋H＋
Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
2Al3＋＋3CO＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3CO2↑
Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑
2Al3＋+3S2－+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2S↑
如：AlO＋2H2OAl(OH)3↓＋OH-
AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
AlO＋HCO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO
Al3＋+ 3AlO + 6H2O ═ 4Al(OH)3↓
3AlO＋Fe3＋＋6H2O===3Al(OH)3↓＋Fe(OH)3↓
c.含Al3＋的溶液与碱反应的先后顺序
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、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反应，最后才溶解Al(OH)3沉淀。
d.明矾溶液与Ba(OH)2溶液反应分析
(1)沉淀的物质的量最大(此时Al3＋完全沉淀)
2Al3＋＋3SO＋3Ba2＋＋6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓。
(2)沉淀的质量最大(此时SO完全沉淀)
Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===AlO＋2BaSO4↓＋2H2O。
e.既能跟酸反应又能跟碱反应的
①弱酸弱碱盐②弱酸的酸式盐③氨基酸④两性氧化物等

测试;
1. 小苏打和苏打分别和同浓度的盐酸反应，下列说法正确的是
A. Na2CO3与盐酸反应，要比NaHCO3的反应剧烈得多
B. 实验室制取CO2通常用NaHCO3和盐酸反应
C. 相同物质的量Na2CO3和NaHCO3与盐酸完全反应，产生的CO2一样多
D. 相同物质的量的Na2CO3和NaHCO3与盐酸反应完全，耗去盐酸的量一样多
2.下列离子方程式正确的是
A．钠与水反应2Na+2H2O=2Na++2OH－+H2↑
B．氧化钠与盐酸反应 O2－+2H+ =H2O
C．碳酸氢钠与稀硫酸反应：CO32－+2H+=CO2↑+H2O
D．NaOH溶液与小苏打溶液反应 HCO3－+OH－=CO32－+H2O
3、在强酸性溶液中能大量共存且溶液为无色透明的离子组是（ ）
A、Ca2+ Na+ NO3－ SO42－ B、Mg2+ Cl－ Al3+ SO42－
C、K+ Cl－ HCO3－ NO3－ D、Ca2+ Fe3+ Na+ NO3－
4、将相同质量的镁条分别放在①O2 ②N2 ③空气 ④CO2中燃烧，将燃烧后所得的固体产物按质量由小到大的顺序排列的是 （ ）
A、②①③④ B、③②①④ C、④③②① D、②③①④
5、下列离子方程式中正确的是（ ）
A、 过量的NaHSO4与Ba(OH)2溶液反应：Ba2＋＋2OH－＋2H＋＋SO42－＝BaSO4↓＋2H2O
B、NH4HCO3溶液与过量NaOH溶液反应：NH4＋＋OH－＝NH3↑＋H2O
C、碳酸钠溶液中通入少量CO2：CO32－＋CO2＋H2O＝2HCO3－
D、FeCl2溶液中通入过量Cl2：Fe2＋Cl2＝Fe3＋＋2Cl－
6. 下列应用不涉及氧化还原反应的是
A Na2O2用作呼吸面具的供氧剂 B 工业上电解熔融状态Al2O3制备Al
C 工业上利用合成氨实现人工固氮 D 实验室用NH4Cl 和Ca(OH)2制备NH3


二、用数形结合思想理解“铝三角”
1.Al3＋、Al(OH)3、AlO之间的转化关系

(1)Al3＋―→Al(OH)3 ①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
②Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
(2)Al(OH)3―→Al3＋ Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
(3)Al3＋―→AlO Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
(4)AlO―→Al3＋ AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O
(5)AlO―→Al(OH)3 ①通少量CO2：2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO
通入足量CO2：AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
②AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
(6)Al(OH)3―→AlO Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O




实验操作
实验现象
图象
离子方程式
①向可溶性铝盐溶液中滴加NaOH溶液至过量
先生成沉淀又溶解

Al3++3OH-＝Al(OH)3↓；Al(OH)3＋OH-＝AlO2-＋2H2O
②向可溶性铝盐溶液中滴加稀氨水至过量
出现白色沉淀

Al3++3NH3·H2O＝Al(OH)3↓+3NH4＋
③向NaOH溶液中滴加可溶性铝盐溶液至过量
开始无明显变化，一段时间后出现沉淀

Al3++4OH-=AlO2-+2H2O；
3AlO2-+Al3++6H2O＝4Al(OH)3↓
④向可溶性偏铝酸盐溶液中滴加盐酸至过量
先沉淀又溶解

H++AlO2-+H2O = Al(OH)3↓；
Al(OH)3 +3H+=Al3++3H2O
⑤向可溶性偏铝酸盐溶液中逐渐通入CO2气体至过量
先无明显变化，后出现沉淀

AlO-2+2H2O+CO2(过量) =Al(OH)3↓+HCO-3
2AlO2-+3H2O+CO2(少量) =Al(OH)3↓+CO2-3
⑥向盐酸中滴加可溶性偏铝酸盐溶液至过量
出现白色沉淀

4 H++AlO2-=Al3+＋2H2O；
3AlO2-+Al3++6H2O＝4Al(OH)3 ↓

(1)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像
操作
可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量
NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量
现象
立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失
无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失
图像


方程式
序号
AB： Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
BD：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
AB：Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
BC：Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓

(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像
操作
偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量
稀盐酸中逐滴加入偏铝酸盐溶液至过量
现象
立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失
无沉淀→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失
图像




方程式
序号
AB：AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
BC：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
AB：AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O
BC：Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓


(3)向Mg2＋与Al3＋的酸性溶液中逐滴加入强碱溶液

现象：无明显现象→出现沉淀→渐多→最多→减少→不变
H＋＋OH－===H2O
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
结论：
(1)不宜用Al3＋和强碱溶液、AlO和强酸溶液反应来制备Al(OH) 3。
(2)Al3＋只存在于酸性溶液中，AlO只存在于碱性溶液中，所以Al3＋和AlO不能共存于同一溶液中。(3)Al(OH)3只能溶于强酸或强碱溶液，不能溶于弱酸或弱碱溶液。[来
b.可溶性铝盐与强碱反应的计算规律
考点巩固

1、有一镁、铝合金，用适量稀硫酸完全溶解，再加入氢氧化钠溶液，析出沉淀的质量随氢氧化钠的体积关系如图所示，原合金中镁、铝质量比为( )。

A.4∶3 B.4∶9 C.8∶9 D.20∶27


2、把NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量的水后，产生1.16 g白色沉淀，再向所得浊液中滴加入1.00 mol·L－1 HCl溶液，加入HCl溶液的体积与生成沉淀的关系如下图所示。

试回答：
(1)A点的沉淀物的化学式为_________理由_________________________________________。
(2)写出A点至B点发生反应的离子方程式：________________________________________
(3)原混合物中MgCl2的质量是_________g。 AlCl3的质量是_______g，NaOH的质量是____g。
(4)C点HCl溶液的体积为______________mL。