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1、解题技巧与应试策略系列 12 策略 12 镁铝方面试题的解题方法与技巧 金点子：镁，铝是重要轻金属，具有较强还原性。镁，铝及其化合物在工业及生活中有着重要而广泛的用途，特别是铝及其化合物的两性，在题目中的计算形式方法性和技巧性均较强，是金属及其化合物知识的重点与难点。代表题型有；天平平衡判断题，镁的强还原性，铝盐与强碱反应产物的讨论，含铝化合物沉淀图像题等。解题关键是：（1）熟悉镁及其化合物的转化关系。（2）将铝及其化合物的两性与过量计算相结合。（3）结合图像综合分析。(4)充分利用守恒关系。经典题：例题 1：（1996 年上海高考）0.1 mol 镁粉分别在足量的 O2、CO2、N2 中燃烧
2、,生成固体的质量依次为 W1、W2、W3。下列关系式正确的是 ()AW2W1W3 BW1=W2W3 CW1=W2=W3 DW3W2W1 方法：将方程式比较后分析。捷径：反应式依次为 2Mg+O2 2MgO，2Mg+2CO2 2MgO+C，3Mg+N2 Mg3N2，根据计算式可求出答案为 A。总结：W2 中还有碳生成，是固体。如果疏忽这一点就误选 B。例题 2：（2000 年全国高考）某些化学试剂可用于净水。水处理中使用的一种无机高分子混凝剂的化学式可表示为Al2(OH)nClmyH2O，式中 m 等于 （）A3-n B6-n C6+n D3+n 方法：电荷守恒(化合价代数和为 0)。捷径：根据
3、化合价的代数等于 0 得，23=n+m，所以 m。答案为 B。总结：此题为一易题，如不能运用电荷守恒，也很难获解。例题 3：（1996 年上海高考）将等物质的量的镁和铝相混合,取等质量该混合物四份,分别加到足量的下列溶液中,充分反应后,放出氢气最多的是 ()A3 molL1 HCl B4 molL1 HNO3 C8 molL1 NaOH D18 molL1 H2SO4 方法：从反应判断。捷径：在镁、铝混合物中加入 HNO3 和浓 H2SO4 都不能产生 H2，加入 NaOH 溶液只有 Al与 NaOH 溶液反应生成 H2，而镁不反应。而加入 HCl，镁与铝都与盐酸反应生成 H2，所以H2 量最
4、多。选 A。总结：该题中溶液的浓度不是计算的数据，而是判断溶液属于：“浓”或是“稀”。8mol L1以上的 HCl、H2SO4、HNO3 通常认为是浓酸。例题 4：（1998 年全国高考）由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混和物 10 g，与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为 11.2 L，则混和物中一定含有的金属是()A锌 B铁 C铝 D镁 方法：等量转换法(将 Al 的价态转换成+2 价分析)。捷径：设四种金属的化合价均为+2 价，则它们的平均原子量为 10m=11.222.4，所以 m=20，其中至少有一种金属的原子量小于 20，因为锌、铁、镁原子量均大于 20，当铝作为+2 价
5、时，原子量可算作 272/3=18。所以选 C。总结：类似的问题都作这样转换，即先认为化合价为+2 价，这样可计算出平均原子量，然后调整不是+2 价原子的原子量，如铝为 18，钠为 46 等，这样转换后题目就变得很简单了。例题 5：（1995 年全国高考）在一定条件下可实现下图所示物质之间的变化：请填写以下空白：(1)孔雀石的主要成分是 CuCO3Cu(OH)2(碱式碳酸铜),受热易分解。上图中的 F是 。(2)写出明矾溶液与过量 NaOH 溶液反应的离子方程式:.(3)图中所得 G 和 D 都为固体,混和后在高温下可发生反应,写出该反应的化学方程式:.(4)每生成 1 mol D,同时生成
6、mol E。方法：试探法(从已知的物质着手，试探其它物质)。捷径：试探分析，A 是 NaAlO2，反应式 Al3+4OH=AlO2+2H2O。孔雀石受热分解的反应式 CuCO3Cu（OH）2 2CuO+CO2+H2O，因能与 NaAlO2 反应，得 F 是 CO2，G是 CuO。A、F 发生的反应式是：CO2+AlO2+2H2O=Al（OH）3+HCO3，沉淀是 Al（OH）3，受热分解后生成 Al2O3（B）和水。Al 和 CuO 的反应，类似于铝热反应。第四问可根据 2Al2O3 4Al+3O2计算得 0.75mol。总结：如果框图中的物质均没有给出，这时便要通过关系或一些现象先寻找突破口
7、，再推断出其它物质。例题 6：（1999 年全国高考）取一根镁条置于坩埚内点燃，得到氧化镁和氮化镁混合物的总质量为 0.470 g 冷却后加入足量水，将反应产物加热蒸于并灼烧，得到的氧化镁质量为0486 g。(1)写出氮化镁与水反应生成氢氧化镁和氨的化学方程式。(2)计算燃烧所得混合物中氮化镁的质量分数。方法：通过守恒法或差量法求解。捷径：（1）化学方程式为：Mg3N2+6H2O=2NH3+3Mg(OH)2。（2）解法一：设原混合物中 Mg3N2 的质量为 x，由 Mg3N2 和水反应生成的 MgO 的质量为 y。根据 Mg 原子个数守恒得：Mg3N23MgO，y=x。以此，(0.470g-x
8、)+x=0.486g ，x=0.080g，=17%解法二：根据差量关系可得：m(Mg3N2)=0.080g，=17%。总结：解法一思路清晰，不必再述。解法二是利用 Mg3N2 3MgO 质量差的方法解出。当一题有多种解法时，则尽可能用守恒法求解。金钥匙：例题 1：已知 MgCl2 的熔点较 MgO 低，则从海水中提取镁的主要流程应为（）A海水 Mg（OH）2 MgCl2 Mg B海水 MgCl2 Mg C海水 Mg（OH）2 Mg D海水 MgCl2 Mg 方法：流程分析法。捷径：选项 A 中的石灰乳原料来自 CaCO3 分解产物 CaO 加水反应的产物，此原料易得且成本低，Mg（OH）2 易
9、从混合体系中分离，MgCl2 的熔点较 MgO 低，所以选项 A 最合理。答案为 A。总结：该题易误选 C。因 NaOH 成本高，Mg（OH）2 高温分解成 MgO，且 MgO 熔点高，不能选 C。B、D 不能将 MgCl2 从海水中分离出来。例题 2：铝粉投入某无色澄清溶液中产生 H2，则下列离子组合中，正确的是 （）AH+、Mg2+、Al3+、NO3 BNa+、Al3+、Cl、Ba2+COH、Al3+、Cl、NO3 DOH、Ba2+、Cl、NO3 方法：依据题设条件，逐项分析。捷径：该溶液中加入铝粉产生 H2，说明该溶液可能含有大量的 H+或 OH。选项 A 中由于 NO3的存在，可能放出
10、的气体主要为氮的化合物；选项 B 中既无 H+又无 OH；选项C 中 OH和 Al3+不可能大量共存。只有选项 D 符合。总结：本题解答错误主要有以下两点：一是忽略碱性环境中 Al 也能放出 H2，二是题意把握不准，本题意指可能共存，也就是酸性、碱性环境任一情况均可以。其解答的关键在于明确与 Al 反应放出 H2 的溶液有可能是强酸性环境，也有可能是强碱环境。例题 3：由 Na，Mg，Al，Fe 中两种元素组成的合金 13g，与足量稀 H2SO4 反应，收集到H2 0.5g，则该合金中一定含有的金属是（）ANa BMg CAl DFe 方法：此类习题若均为二价金属，如 Mg，Fe，Zn 或 C
11、u，可考虑用平均组成法解题为佳。但此处 Na 为一价金属，Al 为三价金属，直接用平均值法则不很恰当。解答该题也可通过设一法，即将四种金属转换成一价量，与稀硫酸反应，各金属的一价量分别为：Na23、Mg12、Al9、Fe28。捷径：合金与足量稀 H2SO4 反应生成 H2 0.5g(即 0.25mol)，而 1mol 一价金属与盐酸反应生成的 H2 0.5mol，故此合金相当于一价金属 0.5mol。现金属质量为 13g，得一价量为 26，以此要求合金中两种金属的一价量，一种大于 26，一种小于 26。而 Na、Mg、Al 三种金属的一价量均小于 26，一价量大于 26 的只有 Fe，故该合金
12、中一定含有的金属是 Fe。答案为 D。总结：判断合金中含有某种金属的方法较多，但以一价量法方便快速。例题 4：称取由 Al(OH)3、NaHCO3、CaCO3 三者混合而成的固体混合物 5 g，溶于 0.2 L 1 mol/L 的盐酸中，完全溶解后，放出 CO2 0.784L（标准状况），把 CO2 完全驱出溶液后，再加入 1.2 mol/L 氨水 0.15L，待完全沉淀后，过滤并洗涤沉淀，洗液和滤液混合，用 0.75 mol/L 盐酸滴定，消耗了 40ml 才将剩余碱中和，求原固体混合物各物质的质量百分含量。方法：整个过程有下列反应：Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O，NaHCO
13、3+HCl=NaCl+H2O+CO2 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2，3NH3H2O+AlCl3=Al(OH)3+3NH4Cl NH3H2O+HCl=NH4Cl+H2O 此题既可根据整体关系，又可利用原子守恒求解。捷径：思路一：分析上述反应，确定整体关系如下：总耗HCl物质的量=Al(OH)3消耗HCl量+NaHCO3消耗HCl量+CaCO3消耗HCl量+剩余 NH3H2O 消耗 HCl 量。设 Al(OH)3 为 x mol，NaHCO3 为 y mol，CaCO3 为 z mol 具体找出：Al(OH)3 3HCl AlCl3 3 NH3H2O X mol 3x 3x m
14、ol CaCO3 2HCl CO2，NaHCO3 HCl CO2 Z mol 2z mol z mol y mol y mol y mol 列方程 78x+84y+100z=5 z+y=0.784/22.4 0.21+0.7540103=3x+2z+y+(0.151.23x)解之得 x=0.023，y=0.02，z=0.015。再根据摩尔质量求得各物质的质量分数为 Al(OH)3 36.4%，NaHCO3 33.6%，CaCO3 30%。思路二：分析上述反应可知最后溶液中为 NH4Cl 和 CaCl2 及 NaCl。其中 NH4+共 1.2 0.15 mol，Cl共（0.2+0.750.04）
15、mol 若所设 x、y、z 同思路一中，根据溶液电中性原则，结合原子守恒可列出如下关系：1.2 0.15 +y +2z =0.2+0.75 0.04 （NH4+结合 Cl量）（Na+结合 Cl量）（Ca2+结合 Cl量）y +z =0.784/22.4 （NaHCO3 中 C 的量）（CaCO3 中 C 的量）（CO2 中 C 的量）再与思路一中方程联立求解即可。总结：思路有简有繁，解题时若能抓住物质的来龙去脉，全面分析各个数据和物质，充分利用整体思维和守恒，便可准确获得答案。例题 5：工业上制取铝的流程如下：在用此法制取氧化铝时，分析铝土矿和赤泥（提取 Al2O3 之后的残渣）所得数据如下：
16、Al2O3 Fe2O3 Na2O 铝土矿 55%16%0%赤泥 15%48%8%试求制取 1 t Al2O3 所需铝土矿和苛性钠的量。方法：从流程图分析可知 A 为 NaOH，它使 Al2O3 变为 NaAlO2，然后通入 CO2 又转变为Al（OH）3。Fe2O3 不与 NaOH 反应，NaOH 将 Fe2O3 从铝土矿中全部转移到赤泥中去。从 Fe2O3 在铝土矿中的含量及在赤泥中的含量可知赤泥的质量为铝土矿的 1/3。捷径：设需铝土矿 x t，则：x55%1/3 x15%=1 解得 x=2，即需铝土矿 2 t。需要 NaOH 的量：因 NaOH 循环使用，因此需要补充 NaOH 的量即为
17、留在赤泥中的 NaOH的量。1/3 2t 8%80/62=0.069 t 总结：（1）考生往往没有认识到 Fe2O3 在铝土矿中的质量与在赤泥中的质量是不变的。Fe2O3的含量有铝土矿中的 16%变成赤泥中的 48%，增加了三倍，则赤泥的质量就为铝土矿质量的 1/3。（2）因 NaOH 循环使用，故实际耗 NaOH 应为留在赤泥中的 NaOH 的量。不能把与 Al2O3 反应消耗的 NaOH 算入，因为该部分 NaOH 可以再生。这是一道解决实际问题的题目，其难点在于识图、对表中数据的理性分析。Fe2O3 由于没反应，从铝土矿中转移到赤泥中，应该守恒，因而从 Fe2O3 在铝土矿中含量及在赤泥
18、中含量，得到赤泥质量为铝土矿质量的 1/3。例题 6：在 100 mL0.6 mol/L 的 HCl 中，加入 1.08 g 铝粉，在反应后再加入 0.5 mol/L 的 NaOH溶液多少毫升才能使铝粉刚好完全溶解，且得澄清溶液。方法：从反应前后的元素分析，可知其中所含 Na 元素全部来源于 NaOH，Cl 元素全部来源于 HCl，而铝元素全部来源于金属铝，以此由 NaOH、NaAlO2 的化学组成中的关系即可分析得到量量关系。捷径：铝粉刚好完全溶解，说明此时溶液中存在 NaCl 和 NaAlO2。设需 NaOH 溶液 xmL，根据：NaOH 的物质的量=HCl 的物质的量+Al 的物质的量得
19、：0.5mol/L L=0.6mol/L 0.1L+解得：x=200mL，故需 NaOH 溶液 200 mL。总结：此题如果根据反应方程式进行计算，则运算比较复杂，但如果从 NaOH 与 HCl、Al反应后的生成物 NaNO2 和 NaCl 进行分析，则变得简单明了。例题 7：托盘天平两托盘分别放有等质量的烧杯和等质量的 n mol 盐酸，天平平衡。向两托盘分别放入 ag 金属钠、bg 金属镁，反应后（设无液体溅出）天平仍平衡。（1）若盐酸均过量时，a 与 b 的关系是 （2）若盐酸均不足量，a,b 与 n 的关系是 。方法：根据题意反应后天平仍平衡，应符合，投入质量一逸出质量=投入质量一逸出
20、质量，以此为思路，讨论计算 a,b,n 的关系。捷径：（1）酸均过量，逸出的氢气均应由酸提供。不必再考虑钠与水的反应，agNa 应逸出 gH2，bgMg 应逸出 g H2。巧解时可由同物质的量的 Na 或 Mg 与过量酸反应时，剩余的溶液质量相等考虑。（即 23g 钠逸 1g，24gMg 逸 2g，余溶液等重）。即得 Na 与 Mg的物质的量相等。a：b=23：24。（2）酸不足时，还要考虑过量的 Na 与水的反应。由 Mg 提供的氢气只能由不足量盐酸提供，以此可得恒等式为：ag =bg 0.5。总结：此类试题若不涉及与水反应的 Na、K 等，则酸不足量时，投入的金属均为质量相同。（活泼性比氢
21、强的金属）因为放出的 H2 均由等量的酸提供。聚宝盆：1理解 Al、Al2O3、Al(OH)3 与酸或碱反应的关系，是解答此类试题的关键。2在解综合性试题时，要尽可能采用守恒法求解。2生产工艺流程要考虑：（1）原料易得且成本低；（2）中间产物易分离；（3）电解质熔点较低。热身赛：1将 1.2 g 金属镁中空气中点燃后生成物为氧化镁和氮化镁，将它们溶于 3mol/L50mL 的盐酸中，再用 2mol/LNaOH 溶液 20 mL 恰好将多余盐酸中和，且无气体放出。则生成氮化镁的质量是 （）A1.0 g B0.5g C0.1g D0.05g 2我国最新报道的高温超导体中，铊(T)是组成的成分之一。
22、已知铊与铝是同族元素，关于铊的性质的判断可能错误的是 ()A是银白色、质软的金属 B阳离子氧化性比铝离子强 C加热蒸干 T1Cl3 溶液可得到无水 T1Cl3 D与稀硝酸作用生成硝酸盐 3将各盛有 100mL1mol/LH2SO4 的两个烧杯放在天平的两个托盘上,天平平衡。向烧杯中加入下列物质,天平仍平衡的是 ()A左端加 0.1mol Mg,右端加 0.1mol Zn B左端加 0.1mol Mg,右端加 0.1 molZn C 左端加 5g Mg,右端加 5g Zn D左端加 10g Mg,右端加 10g Zn 4用稀 H2SO4、NaOH 溶液、Al 为原料制取 Al(OH)3，甲、乙、
23、丙 3 个学生分别用 3 种不同途径：制得等量 Al(OH)3，下列结论正确的是（）A甲用原料最少 B乙用原料最少 C丙用原料最少 D三人用原料的量相同 5将镁、铝、硅的混合物分为等质量的两份，一份跟足量的 NaOH 溶液反应，另一份跟足量的盐酸反应，最终产生的 H2 一样多，则镁与硅物质的量之比为 ()A21 B41 C11 D31 6在含有 1 mol Fe3+和 1 mol Al3+的混合溶液中，现按横坐标依次加入 NaOH 溶液、盐酸，再通 CO2 气体。纵坐标为混合沉淀物的物质的量，请在下图中画出沉淀量随反应变化的曲线。写出通入 CO2 后的有关的离子方程式：_。7往一金属易拉罐内（
24、内空）放入一满角匙的某白色晶体，摇动几下后，立即向罐内注入6mol/L NaOH 50mL，用胶布严封罐口，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。要实现上述现象，则做易拉罐的金属是_往罐内加入的白色晶体是_，罐壁凹而瘪的原因_反应式是_再鼓起原因_反应方程式是_。8拉曼光谱证明，溶液中不存在 AlO2却存在Al(OH)4，请写出 AlCl3 与过量氢氧化钠反应的化学方程式（不允许用偏铝酸盐表示）_ 9某溶液中可能含有 Fe2+、Mg2+、Cu2+、NH4+、Al3+。当加入 1 种淡黄色固体并加热时，有刺激性气体放出和白色沉淀生成，加入淡黄色固体的物质的量（横坐标）与
25、析出的沉淀和产生气体的物质的量（纵坐标）的关系如图所示。可知溶液中含有的离子是 ，所含离子的物质的量浓度之比为 ，所加的淡黄色固体是 。10有 A，B，C，D，E 5 种化合物，其中 A，B，C，D 是铝元素的化合物。F 是一种气体，标准状况下对空气的相对密度为 1.103。有下列反应：A+NaOHD+H2O；B A+H2O；C+NaOH（适量）B+NaCl；E+H2ONaOH+F；C+D+H2OB。则 A，B，C，D 的分子式分别为 A_，B_，C_，D_。4mol C 和 6mol E 在水溶液中发生反应的化学方程式为_。11将一铁粉和铝粉混合物分成等质量的两份，再分别和过量的盐酸和氢氧化
26、钠溶液反应，所生成的气体在同温同压下的体积比为 21。向混合物与盐酸反应所得溶液中通入标准状况下 1.344L 氯气。可使溶液中的 40%Fe2+离子氧化。试求原混合物中两金属各是多少克？12将一定量的 Al 和 Na2O2 的混合物，投入盛有 20mL 蒸馏水的烧杯中，反应停止时得一澄清溶液，经称量之所得溶液的质量比反应前轻 3.5g，向所得溶液中滴加 3.5mol/L 盐酸至滴定过程中所产生的沉淀刚好完全溶解时，耗用盐酸 200mL，问原混合物中 Al 和 Na2O2各多少克？大检阅：1B 2B 3BD 4C 5A 6 CO2+2AlO2-+3H2O=2Al(OH)3+CO32-CO2+CO32-+H2O=2HCO3-7Al 干冰 干冰气化时排出了空气，加入 NaOH 溶液后吸收了 CO2 压强减小 CO22NaOH=Na2CO3H2O 过量 NaOH 溶液与 Al 反应放出 H2 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 8AlCl34NaOH=NaAl(OH)43NaCl 9Mg2+、Al3+、NH4+；113；Na2O2 10Al2O3，Al(OH)3，AlCl3，NaAlO2；4AlCl3+6Na2O2+6H2O=4Al(OH)3+3O2+12NaCl。11Fe：33.6g，Al：10.8g 12 Al：2.7g，Na2O2：15.6g