2013高考化學(xué) 必備經(jīng)典例題 （易錯(cuò)指津+典型例題評析） 鎂和鋁

2013高考化學(xué) 必備經(jīng)典例題 （易錯(cuò)指津+典型例題評析） 鎂和鋁H+、Cu2+OH-H2OAlH+Al3+OH-、NH3.H2O、CO32-、HCO3-、S2-、AlO2-OH-酸(H+,弱酸)氣體(CO2,SO2) 鹽(NH4+,Al3+,Fe3+,Mg2+)HCO3-AlO2-Al(OH)3Al2O3OH-H+【知識網(wǎng)絡(luò)】【易錯(cuò)指津】 1鎂是活潑金屬，雖不跟堿性溶液反應(yīng)，但能置換出酸中的氫，也能與水解呈酸性的鹽溶液反應(yīng)產(chǎn)生H2。 2注意對Al2O3、Al(OH)3兩性的理解，以及對Al3+、AlO2-存在條件的認(rèn)識。Al2O3、Al(OH)3僅能溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿溶液中（如在氨水和碳酸中均不溶），Al3+、AlO2-只能分別存在于酸性與堿性溶液中。Al3+與下列離子不能大量共存：OH-、CO32-、HCO3-、SO32-、S2-、AlO2-，其中OH-是因?yàn)橹苯臃磻?yīng)，其余均是“雙水解”。AlO2-與下列離子不能大量共存：H+、HCO3-、NH4+、Al3+、Mg2+、Cu2+。其中H+和HCO3-是因?yàn)橹苯臃磻?yīng)（AlO2-+ HCO3-+H2O=Al(OH)3+CO32-），其余也是“雙水解”。3注意正確理解圖象的涵義。圖示中每個(gè)曲線或每條曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)（拐點(diǎn)），都反映了特定的反應(yīng)，若沒有找對，或?qū)ι沙恋砗统恋砣芙馑杓尤耄ɑ蛲ㄈ耄┤芤海ɑ驓怏w）的量之比沒搞清，易導(dǎo)致錯(cuò)誤。注意研究以下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及產(chǎn)生沉淀的量與加入物質(zhì)的量的數(shù)量關(guān)系的圖象：向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至過量；向AlCl3和MgCl2混合中逐滴加入NaOH溶液直至過量；向HCl、MgCl2、AlCl3混合液中逐滴加入NaOH溶液直至過量；向NaAlO2溶液中逐滴加入HCl溶液直至過量；向HCl溶液中逐滴加入NaAlO2溶液直至過量。 這些是以化學(xué)知識為載體考查學(xué)生的綜合能力的重要的命題內(nèi)容，認(rèn)真研究一定會有益處。 4Mg(OH)2的溶解度小于MgCO3。所以在堿性溶液中Mg2+總是轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀，產(chǎn)生的MgCO3也會在加熱的條件下逐漸轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2MgCO3+H2O(沸水)=Mg(OH)2+CO2?！镜湫屠}評析】例1 在下列各物質(zhì)中，加入過量鹽酸后，最終不產(chǎn)生沉淀或渾濁的是A.偏鋁酸鈉溶液 B.苯酚鈉溶液 C.硅酸鈉溶液 D.硫代硫酸鈉溶液思路分析：各選項(xiàng)中產(chǎn)物依次為Al(OH)3、C6H5OH、H2SiO3、S。但Al(OH)3是兩性氫氧化物，能溶于過量的鹽酸中。答案：A方法要領(lǐng)：注意鹽酸的量，氫氧化鋁溶于強(qiáng)酸；苯酚微溶于水，通常呈渾濁，而不是沉淀，常用分液法分離。復(fù)習(xí)中注意歸納物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，搞清反應(yīng)物用量不同時(shí)的有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。例2 將等物質(zhì)的量的鎂和鋁相混合,取等質(zhì)量該混合物四份,分別加到足量的下列溶液中,充分反應(yīng)后,放出氫氣最多的是A.3mol/LHCl B.4mol/LHNO3 C.8mol/LNaOH D.18mol/LH2SO4思路分析：在鎂、鋁混合物中加入HNO3和濃H2SO4（兩物質(zhì)均具有強(qiáng)氧化性）都不能產(chǎn)生H2，加入NaOH溶液只有Al與NaOH溶液反應(yīng)生成H2而與Mg不反應(yīng)。而加入HCl，Mg和Al都與鹽酸反應(yīng)生成H2，所以H2量最多。答案：A方法要領(lǐng)：該題溶液的濃度不是計(jì)算的數(shù)據(jù)，而是判斷溶液屬于“濃”或是“稀”。8mol/L以上的HCl、H2SO4、HNO3通常認(rèn)為是濃酸。解答時(shí)要注意：等物質(zhì)的量的鋁和足量酸（非氧化性的酸）和堿反應(yīng)放出的氣體相同；鎂、鋁與硝酸反應(yīng)不能生成氫氣；鎂與濃硫酸（18mol/LH2SO4）反應(yīng)生成SO2氣體，鋁與濃硫酸發(fā)生鈍化（常溫）；鎂與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，與NaOH溶液不發(fā)生反應(yīng)。記住Al與H+反應(yīng)產(chǎn)生H2之間的物質(zhì)的量的關(guān)系：n(Al)3n(H+)n(OH-)3/2n(H2)例3 下列物質(zhì)能跟鎂反應(yīng)并生成氫氣的是A.甲酸溶液 B.氫氧化鈉溶液 C.氯化銨溶液 D.碳酸鈉溶液思路分析：鎂為金屬與H+反應(yīng)而產(chǎn)生氫氣：Mg+2H+=Mg2+H2。答案：A、C方法要領(lǐng)：酸中的有機(jī)酸也可與較活潑金屬反應(yīng)。解題中防漏選C，氯化銨水解其溶液呈酸性，產(chǎn)生的H+可與Mg反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。例4 甲、乙兩燒杯中各盛有100mL3mol/L的鹽酸和氫氧化鈉溶液，向兩燒杯中分別加入等質(zhì)量的鋁粉，反應(yīng)結(jié)束后測得生成的氣體體積比為甲:乙=1:2，則加入鋁粉的質(zhì)量為A.5.4g B.3.6g C.2.7g D.1.6g思路分析：根據(jù)鋁與鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)的方程式判斷，若在含等物質(zhì)的量的HCl和NaOH溶液中分別加入足量的鋁粉，產(chǎn)生的H2之比為1:3。而題中為1:2，說明鋁粉的量相對鹽酸是過量的，而對NaOH是不足的。與前者反應(yīng)的鋁粉是2.7g，則與后者反應(yīng)的鋁粉應(yīng)為5.4g。答案：A一題多解：解題關(guān)鍵是判斷Al在哪種溶液中是完全反應(yīng)的，并以它作為計(jì)算的依據(jù)。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2 2Al+2H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2可見相同質(zhì)量的鋁分別與足量鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生氫氣的量相同；但相同質(zhì)量的鋁分別與不足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生氫氣的量不相同，需要鹽酸的物質(zhì)的量比氫氧化鈉多?，F(xiàn)產(chǎn)生H2的質(zhì)量比為1:2，說明鹽酸的量不足，于是根據(jù)0.3mol鹽酸產(chǎn)生H2為0.15mol，可知與NaOH反應(yīng)產(chǎn)生的H2為0.3mol，再推得放入相同質(zhì)量的鋁片應(yīng)為0.2mol，即5.4g。例5 若在加入鋁粉能放出氫氣的溶液中，分別加入下列各組離子，可能共存的是A.NH4+ NO3- CO32- Na+ B.Na+ Ba2+ Mg2+ HCO3-C.NO3- Ca2+ K+ Cl- D.NO3- K+ AlO2- OH-思路分析：鋁粉加入酸溶液或強(qiáng)堿溶液中均可放出H2，A中NH4+與OH-不能大量共存，CO32-不能與H+大量共存；B中HCO3-既能與H+反應(yīng)又能與OH-反應(yīng)；C、D在強(qiáng)堿條件下可以共存。答案：C、D方法要領(lǐng)：解該題要把題干中“加入鋁粉能放出氫氣的溶液中”的題設(shè)要求遷移為在酸性溶液或強(qiáng)堿溶液中，這樣就變成了一般的離子共存問題了。X物質(zhì)的量沉淀量例6 將溶液（或氣體）X，逐漸加入（或通入）到一定量的Y溶液中，產(chǎn)生沉淀的量與加入X物質(zhì)的量的關(guān)系如圖，符合圖中情況的一組物質(zhì)是ABCDXH2SHClNH3NH3.H2OYNa2SO3NaAlO2AlCl3AgNO3思路分析：由圖可知，B中加入試劑1份，沉淀完全，再加入3份，沉淀全溶解。NaAlO2+HCl+H2O=Al(OH)3+NaCl Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2OA中二者反應(yīng)生成S，繼續(xù)通入不溶解；C中通入NH3生成沉淀，繼續(xù)通入也不溶；而D中AgNO3AgOHAg(NH3)2+OH-。答案：B方法要領(lǐng)：有關(guān)圖像的問題，通常的解法是“三看”：一看起點(diǎn)：即加入極少量X物質(zhì)時(shí)，看能否產(chǎn)生沉淀。二看終點(diǎn)：即加入過量的X物質(zhì)時(shí)，看所生成的沉淀能否全部消失。A組中生成的沉淀S，不溶于過量的H2S，C組中生成的Al(OH)3沉淀不溶于過量的NH3.H2O中。三看“拐點(diǎn)”：即圖像中拐彎的點(diǎn)在X軸上的坐標(biāo)。也就是生成最大量沉淀所需X的量與完全溶解這些沉淀所需X量的比值。在B組中拐點(diǎn)前后比為1:3，在D組中，拐點(diǎn)前后比為1:2。前二“看”直觀，難度較小，所以應(yīng)先考慮。第三“看“難度大些，要求正確書寫出變化過程中的反應(yīng)方程式，尤其是方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)。例7 怎樣將氯化鋁和氯化鐵的混合溶液分離成氯化鋁和氯化鐵兩種溶液？（寫出實(shí)驗(yàn)操作步驟和有關(guān)離子方程式）思路分析：本題屬于物質(zhì)的分離題，題中文字雖少，但它考查的知識面卻比較廣，要答好這道題，必須對Al3+、Fe3+性質(zhì)的差異及各自相互轉(zhuǎn)化條件和關(guān)系有清楚的認(rèn)識。答好這類題要注意當(dāng)步驟較多時(shí)，應(yīng)考慮周全、條理清晰、分步列答。答案：（1）向混合液中加過量NaOH溶液，過濾。Al3+4OH-=AlO2-+2H2O，F(xiàn)e3+3OH-=Fe(OH)3(2)把Fe(OH)3沉淀洗滌后加入鹽酸到沉淀完全溶解得FeCl3溶液。Fe(OH)3+3H+=Fe3+3H2O(3)取步驟（1）所得濾液，加入適量鹽酸（或通入足量CO2）至完全沉淀為止。AlO2-+H+H2O=Al(OH)3(或AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3+HCO3-)(4)再過濾，沉淀經(jīng)洗滌后，再用鹽酸溶解，得AlCl3溶液：Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O方法要領(lǐng)：一、為使Al3+、Fe3+完全分離，步驟（1）所加NaOH溶液必須過量，這是答題時(shí)考慮的；二、在（2）、（4）兩步中，洗滌沉淀的目的是洗去沉淀里吸附的可溶性雜質(zhì)離子，這屬較高層次要求，答題時(shí)洗滌操作不寫會扣分；三、在（3）步中，若加入過量鹽酸，直接得到AlCl3溶液，因混有Na+使制得AlCl3溶液不純，因此在步驟中要注意不要犯這種錯(cuò)誤。例8 四種化合物NaHCO3，Al(OH)3，(NH4)2S，CH2-COOH中，跟鹽酸和氫氧化鈉溶液NH2都能反應(yīng)的是A.只有 B.只有 C.只有 D.思路分析：該題在于考查對氨基酸中羧基和氨基的酸堿性的認(rèn)識，并聯(lián)系無機(jī)化學(xué)中的有關(guān)物質(zhì)，歸納“既能與酸反應(yīng)，又能和堿反應(yīng)”的物質(zhì)類別。題中Al(OH)3和NH2CH2-COOH均是兩性化合物，它們既能跟酸反應(yīng)，又能跟堿反應(yīng)。氨基酸反應(yīng)方程式為：CH2-COOH+HClCH2-COOH CH2-COOH+NaOHCH2-COONa+H2ONH2 NH3+Cl- NH2 NH2NaHCO3是弱酸酸式鹽，HCO3-能跟H+結(jié)合生成H2O和CO2，又能跟OH-結(jié)合生成H2O和CO32-，(NH4)2S是弱酸弱堿鹽，其中S2-遇H+生成H2S，NH4+遇OH-生成NH3和H2O。綜上所述，題中的四種化合物都能與鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)。答案：D 引申發(fā)散：既能與強(qiáng)酸反應(yīng)又能與強(qiáng)堿反應(yīng)的物質(zhì)有：Al、Be，Al2O3、BeO，Al(OH)3、Be(OH)2，弱酸的酸式鹽，如：HCO3-、HSO3-、HS-、HPO42-、H2PO4-，弱酸的銨鹽，如(NH4)2S、(NH4)2CO3有機(jī)物：氨基酸、蛋白質(zhì)。例9 在一定條件下可實(shí)現(xiàn)下圖所示物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化： 請?zhí)顚懸韵驴瞻祝哼^量NaOH溶液明礬A孔雀石電鍍GDFBEH2O沉淀C溶液H2O（1）孔雀石的主要成分是CuCO3.Cu(OH)2(堿式碳酸銅)，受熱易分解。下圖中的F是_。（2）寫出明礬溶液與過量NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式：_。（3）圖中所得G和D都為固體，混和后在高溫下可發(fā)生反應(yīng)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。（4）每生成1molD，同時(shí)生成_molE。 思路分析：A為NaAlO2，反應(yīng)式Al3+4OH-=AlO2-+2H2O?？资纸獾姆磻?yīng)式：CuCO3.Cu(OH)2=2CuO+CO2+H2O F是CO2，A、F發(fā)生的反應(yīng)式是CO2+AlO2-+2H2O=Al(OH)3+HCO3-，沉淀C是Al(OH)3，受熱分解后生成Al2O3（B）和水。 Al和CuO的反應(yīng)，類似于鋁熱反應(yīng)。高溫 第四問可根據(jù)2Al2O34Al+3O2求解。 答案：（1）CO2（或二氧化碳） （2）Al3+4OH-=AlO2-+2H2O （3）3CuO+2Al=Al2O3+3Cu （4）3/4 方法要領(lǐng)：本題難度不大，著重考查基礎(chǔ)知識。此框圖題已給出的起始物質(zhì)，可順向推導(dǎo)。例10 我國規(guī)定飲用水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)必須符合下列要求： pH 6.56.8Ca2+、Mg2+總濃度 <0.0045mol/L細(xì)菌總數(shù) <100個(gè)/L以下是源水處理成自來水的工藝流程示意圖：通入氣體A加入凝聚劑通入CO2加入石灰源水曝氣池 一級沉降池 二級沉降池 過濾池自來水(1)源水中含Ca2+ 、Mg2+、HCO3-、Cl-等,加入石灰后生成Ca(OH)2 ，進(jìn)而發(fā)生若干復(fù)分解反應(yīng)，寫出其中一個(gè)離子方程式 。(2)凝聚劑除去懸浮固體顆粒的過程 (填寫編號，多選倒扣分)只是物理過程 只是化學(xué)過程 是物理和化學(xué)過程FeSO4.7H2O是常用的凝聚劑，它在水中最終生成 沉淀。 (3)通入二氧化碳的目的是 和 。(4)氣體A的作用是 。這種作用是基于氣體A和水反應(yīng)的產(chǎn)物具有 性.(5)下列物質(zhì)中， 可以作為氣體A的代用品。(填寫編號,多選倒扣分)Ca(ClO)2 NH3 (液) K2FeO4 SO2思路分析：自來水的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)從酸度、硬度、細(xì)菌總數(shù)等方面來衡量。降低水的硬度是用石灰，降低Mg2+濃度，減少HCO3-和CO32-的含量；再通入CO2氣體降低Ca2+的濃度，從而降低水的硬度，同時(shí)調(diào)pH。降低細(xì)菌總數(shù)：靠強(qiáng)氧化劑的氧化性殺死細(xì)菌；常用Cl2，但近年改用Ca(ClO)2、K2FeO4、ClO2等。除去固體懸浮物：金屬離子水解形成膠體，膠粒表面積大吸附性強(qiáng)，而吸附懸浮物沉降，達(dá)到凈水的目的。常用的凈水劑：明礬：Al3+3H2O Al(OH)3(膠體)+3H+；因Al3+在人體內(nèi)聚集過多會造成老年性癡呆，故改用FeSO4.7H2O；Fe2+H2O Fe(OH)2+2H+，且4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；Fe(OH)3膠體吸附懸浮物沉降，凈水效果好。（1）由題給信息，水中含有暫時(shí)硬度和永久硬度，加石灰后分發(fā)生如下離子反應(yīng)：Mg2+2OH-=Mg(OH)2；HCO3-+OH-=CO32-+H2O；Ca2+HCO3-+OH-=CaCO3+H2O；（2）凝聚劑既有水解反應(yīng)，又有膠體的凝聚作用，屬于物理化學(xué)過程。例如FeSO4在水中發(fā)生水解：Fe2+2H2O Fe(OH)2+2H+，F(xiàn)e(OH)2極易被氧化成Fe(OH)3，F(xiàn)e(OH)3能將懸浮顆粒凝聚而除去。（3）通入CO2能將Ca2+除去，同時(shí)調(diào)整溶液中的pH達(dá)到飲用水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：Ca2+2OH-+CO2=CaCO3+H2O 堿性 接近中性（4）氣體A顯然是用于消毒、殺菌的Cl2，Cl2和H2O反應(yīng)生成具有強(qiáng)氧化性的HClO。（5）作為漂白粉有效成分的Ca(ClO)2，在CO2和H2O作用下，也會產(chǎn)生HClO，可以作為A的代用品。而氧化性比KMnO4還要強(qiáng)的鐵酸鹽在水中會發(fā)生還原反應(yīng)，起消毒殺菌的作用，同時(shí)FeO42-中+6價(jià)的Fe被還原成+3價(jià)的Fe，也會水解，作為凈水劑。答案：（1）Mg2+OH-=Mg(OH)2 （2） Fe(OH)3 （3）將Ca2+除去，同時(shí)調(diào)整溶液中的pH達(dá)到飲用水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) （4）消毒殺菌 強(qiáng)氧化性 （5）和方法要領(lǐng)：此題通過飲用水的處理：水的軟化、凈水和消毒殺菌，考查考生能否應(yīng)用有關(guān)的化學(xué)原理解決實(shí)際生產(chǎn)中的問題。關(guān)于K2FeO4的作用，可根據(jù)Fe處+6價(jià)，勢必有很強(qiáng)的氧化性進(jìn)行推論，展開思維。本題以水處理為素材，切中當(dāng)今社會熱點(diǎn)問題，旨在考查學(xué)生運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)讓學(xué)生在考試過程中學(xué)習(xí)了自來水的處理，使學(xué)生眼中的化學(xué)更親近了，看得到，摸得著，學(xué)習(xí)更有意義了。用FeSO4.7H2O和Cl2進(jìn)行凝聚沉降和殺菌消毒為課本相關(guān)的基礎(chǔ)知識。主要難點(diǎn)是第（5）小題易出現(xiàn)漏選或錯(cuò)選。K2FeO4（鐵酸鉀）是一種新型凈水劑，由強(qiáng)氧化性的要求當(dāng)可推及。例11 氧化物跟熔融燒堿反應(yīng)可生成鹽。根據(jù)以下化學(xué)反應(yīng)框圖填空：(1)單質(zhì)F是_。(2)寫出由E生成G的離子反應(yīng)方程式（或化學(xué)方程式）_。(3)溶液I中所含金屬離子是_。(4)由CE+F若改用濃酸，則不能選用的濃酸是（寫分子式）_。思路分析：粗讀本題，抓住紅褐色沉淀G就是Fe(OH)3逆推，則E中含F(xiàn)e2+，單質(zhì)C為Fe，F(xiàn)是H2。由“化合物A+單質(zhì)B單質(zhì)C+化合物D”，且單質(zhì)C為Fe，從記憶中搜尋典型反應(yīng)：3Fe3O4+8Al9Fe+4Al2O3 Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3，則知單質(zhì)B為Al，化合物D為Al2O3。由B為Al，推知單質(zhì)F為H2，溶液K為含AlO2-的溶液，其反應(yīng)是：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2由K溶液中含AlO2-，逆推化合物H為NaAlO2。化合物H也可由D結(jié)合題干信息推出：Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O。由H為NaAlO2推知溶液I中含Al3+，發(fā)生的反應(yīng)是：AlO2-+4H+=Al3+2H2O。繼續(xù)往下推知沉淀J是Al(OH)3，因?yàn)椋篈l3+3NH3.H2O=Al(OH)3+3NH4+，Al(OH)3溶于強(qiáng)堿溶液生成AlO2-（K溶液），與前面推理相吻合：Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O。答案：（1）H2 （2）4Fe2+8NH3.H2O+O2+2H2O=4Fe(OH)3+8NH4+或分兩步寫出亦可：Fe2+2NH3.H2O=Fe(OH)2+2NH4+ 4Fe(OH) 2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 (3)Al3+和Na+ （4）H2SO4（或HNO3）方法要領(lǐng)：題中框圖看起來很復(fù)雜，似乎無從下手，實(shí)際上圖中有很多有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)的特征信息，如紅褐色沉淀G（是氫氧化鐵的特征），溶于強(qiáng)堿的沉淀J（是氫氧化鋁的特征）等。抓住這些特征可順利推出答案。