1、第 2 讲 镁、铝及其重要化合物最新考纲要求核心素养脉络1.了解铝、镁的制备方法，掌握其主要性质及其应用。2了解铝、镁的重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。1.宏观辨识与微观探析：认识铝及其化合物的两性，能从铝化合物的多样性，理解铝及其化合物的性质。2变化观念与平衡思想：铝及其化合物发生化学变化需要一定的条件，并遵循一定规律。3科学探究与创新意识：能发现和提出有探究价值的有关铝及其化合物性质的探究方案，进行实验探究。4科学态度与社会责任：具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与铝性质有关的社会热点问题做出正确的价值判断。考点 镁、铝的化学性质及应用 一、Mg、Al 的性质1铝的原子结
2、构与物理性质2铝的化学性质(写出化学方程式)3铝的制备及用途对比记忆铝、镁的化学性质铝镁与非金属反应能被 Cl2、O2 氧化2MgO2=点燃 2MgO3MgN2=点燃 Mg3N2与 CO2 反应2MgCO2=点燃 2MgOC与水反应反应很困难能 与 沸 水 反 应Mg 2H2O=Mg(OH)2H2与碱反应能溶于强碱溶液不反应思维诊断 1 判断下列说法是否正确，正确的打“”，错误的打“”。(1)铝在空气中耐腐蚀，所以铝是不活泼金属()(2)铝箔插入稀硝酸中无现象，说明铝箔表面被 HNO3 氧化，形成致密的氧化膜 ()(3)1 mol Al 与足量的硫酸或足量的氢氧化钠溶液反应转移电子数相同()(
3、4)铝与盐酸反应时，盐酸作氧化剂，铝与氢氧化钠溶液反应时，氢氧化钠作氧化剂()(5)铝与少量 NaOH 溶液反应得到铝盐，与足量 NaOH 溶液反应生成偏铝酸盐()(6)工业上电解熔融状态的 Al2O3 制备 Al()(7)冶炼铝时常用焦炭作还原剂()(8)MgO 与 Al 粉的混合物也可称为铝热剂()二、铝的重要化合物1氧化铝(1)物理性质：色固体，溶于水，有很高的。(2)化学性质：写出图中有关反应的离子方程式：_ _白难熔点Al2O36H=2Al33H2O；Al2O32OH=2AlO2 H2O。2氢氧化铝(1)物理性质。色胶状不溶于水的固体，有较强的性。(2)化学性质(用化学方程式表示)。
4、Al(OH)3 的电离方程式为_。吸附白写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：_ _ _ 注意(1)Al(OH)3 具有两性，能溶于强酸(如盐酸)、强碱溶液(如 NaOH 溶液)，但不溶于弱酸(如 H2CO3)、弱碱溶液(如氨水)。(2)既能与盐酸反应，又能与 NaOH 溶液反应的物质有：Al、Al2O3、Al(OH)3，多元弱酸的酸式盐(如 NaHCO3、NaHSO3、NaH2PO4 等)，弱酸的铵盐(如 CH3COONH4)和蛋白质等。Al(OH)33H=Al33H2O；Al(OH)3OH=AlO2 2H2O；2Al(OH)3=Al2O33H2O。(3)制备。向铝盐中加入氨水：_ 向
5、NaAlO2 溶液中通入足量 CO2：_ NaAlO2 溶液与 AlCl3 溶液混合：_Al33NH3H2O=Al(OH)33NH4。AlO2 CO22H2O=Al(OH)3HCO3。3AlO2 Al36H2O=4Al(OH)3。3常见的铝盐(1)硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。(2)明矾的化学式为，它是色晶体，_溶于水，水溶液 pH7(填“”或“”)。明矾可以净水，其净水的原理是_，Al(OH)3 胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。KAl(SO4)212H2O无可Mg2、Al3NH4Al(OH)3。(2)结合 H的能力：OHSiO23、AlO2 CO23 Al(OH)3
6、。5(2018广东汕头三模)向物质的量相等的 Al2(SO4)3 和(NH4)2SO4 的混合溶液中逐滴加入 NaOH 溶液直至过量。下列表示加入 NaOH 溶液的体积(V)与溶液中沉淀的物质的量(n)的关系正确的是 ()A 解析：选 A。把 NaOH 溶液逐滴加入物质的量相等的Al2(SO4)3 和(NH4)2SO4 的混合溶液中，开始生成 Al(OH)3 沉淀，当 Al3沉淀完全时，OH与 NH4 反应生成 NH3H2O，继续滴加NaOH 溶液，Al(OH)3 开始溶解，直至完全消失，各步反应中消耗 NaOH 溶液的体积比为 311，A 正确。6将一定质量的镁铝混合物投入 200 mL 硫
7、酸中，固体全部溶解后，向所得溶液中加入 5 mol/L 的 NaOH 溶液，生成沉淀的物质的量 n 与加入 NaOH 溶液的体积 V 的变化如图所示：则下列说法不正确的是 ()A镁和铝的总质量为 9 gB最初 20 mL NaOH 溶液用于中和过量的硫酸C硫酸的物质的量浓度为 2.5 mol/LD生成的氢气在标准状况下的体积为 11.2 LD 解析：选 D。由图像知，nMg(OH)20.15 mol，nAl(OH)30.2 mol，则 m(Mg)3.6 g，m(Al)5.4 g，所以镁和铝的总质量为 9 g，A 项正确；由图像知，最初 20 mL NaOH 溶液用于中和过量的硫酸，B 项正确；
8、当沉淀达到最大值时，溶液中的溶质只有 Na2SO4，则有 n(Na)2n(SO24)，即 n(NaOH)2n(H2SO4)，所以，硫酸的物质的量浓度为 2.5 mol/L，C 项正确；0.15 mol 的 Mg 生成的氢气在标准状况下的体积为 3.36 L,0.2 mol 的 Al 生成的氢气在标准状况下的体积为 6.72 L，所以镁和铝混合物生成的氢气在标准状况下的体积为 10.08 L，D项不正确。化工生产中镁、铝冶炼流程分析例题精析 日常生活中使用的铝合金中的铝来自于电解氧化铝。工业上电解氧化铝要求其纯度不得低于 98.2%，而天然铝土矿的氧化铝含量为 50%70%，杂质主要为 SiO2
9、、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O 等。工业上生产铝锭的工艺流程示意图如下：一些氢氧化物沉淀的 pH 如下表：沉淀物Al(OH)3 Fe(OH)3 Mg(OH)2开始沉淀的 pH(离子初始浓度0.01 molL1)42.310.4完全沉淀的 pH(离子浓度105molL1)5.24.112.4请回答下列问题：(1)步骤中的操作名称为_。(2)固体 A 的化学式为_，物质 C 为_。(3)步骤中调节溶液 pH 的范围为_。(4)步骤反应的化学方程式为_。【解析】SiO2 是酸性氧化物，不能与盐酸反应，进行过滤操作(步骤)，得到的固体 A 是 SiO2；步骤为加入 NaOH溶液调节溶液 B 的
10、 pH 使 Fe3沉淀，步骤是调节溶液 D 的pH 使 Al3沉淀，并过滤得到氢氧化铝沉淀；步骤为使 Al3完全沉淀，而 Mg2不能产生沉淀，应调节溶液的 pH 在 5.210.4 之间。【答案】(1)过滤(2)SiO2 NaOH 溶液(答案合理即可)(3)5.2pH10.4(4)2Al2O3(熔融)=电解冰晶石4Al3O2方法能力素养将流程图与化学计算、实验联系起来进行考查是高考命题的热点，是每年必考的题型，因为它最能发挥化学学科核心素养中的“科学探究与创新意识”这个维度，此类问题的解决可以充分展示个人的学科素养。1从海水中提取镁的流程分析(1)流程：(2)主要化学反应：制石灰乳：CaCO3
11、=高温 CaOCO2、CaOH2O=Ca(OH)2；沉淀 Mg2：Mg2Ca(OH)2=Mg(OH)2Ca2；制备 MgCl2：Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O；电解 MgCl2：MgCl2(熔融)电解,MgCl2。2从铝土矿中冶炼铝的两个流程流程一：碱溶法(1)写出、两步骤中可能发生反应的离子方程式。Al2O32OH=2AlO2 H2O，SiO22OH=SiO23H2O；AlO2 CO22H2O=Al(OH)3HCO3，SiO 23 2CO22H2O=H2SiO32HCO3。(2)步骤中不用盐酸(或 H2SO4)酸化的理由是因为 AlO2与酸反应生成的 Al(OH)3 具有两性，可
12、溶于强酸，不易控制酸的量；CO2 廉价而且生成的副产物 NaHCO3 用途广泛，经济效益好。(3)步骤中得到较纯的 Al2O3，可能含有 SiO2 杂质，在电解时它不会影响铝的纯度的原因：由于 SiO2 的熔点很高，在加热到 1 000 左右时不会熔化，因而不影响铝的纯度。流程二：酸溶法(1)写出、中可能发生反应的离子方程式。Al2O36H=2Al33H2O，Fe2O36H=2Fe33H2O；Al3 4OH=AlO2 2H2O，Fe3 3OH=Fe(OH)3。(2)步骤中不用氨水沉淀 Fe3的原因：Al(OH)3 只能溶于强碱，不能溶于氨水，用氨水不能将 Fe(OH)3 和 Al(OH)3 分
13、离。强化提升一、镁的冶炼1海洋资源丰富，海水水资源的利用和海水化学资源(主要为 NaCl 和 MgSO4 及 K、Br 等元素)的利用具有非常广阔的前景。回答下列问题：(1)写出步骤中反应的总化学方程式_。(2)已知 MgCl2 溶液受热时易水解生成 Mg(OH)Cl 和 HCl，写出该过程的化学方程式：_。(3)为得到无水 MgCl2，步骤的操作应为_。(4)步骤中，电解熔融 MgCl2 得到的镁需要在保护气中进行冷却，下列气体可以作为保护气的是_(填标号)。AN2 BH2CCO2D空气解析：(1)根据流程图中物质的转化可知，步骤的反应为电解氯化钠溶液，在阳极生成氯酸钠，在阴极生成氢气，反应
14、的化学方程式为 NaCl3H2O=通电 NaClO33H2。(2)由题给条件知，MgCl2 溶液受热时易水解生成 Mg(OH)Cl 和 HCl，反应的化学方程式为 MgCl2H2O=Mg(OH)ClHCl。(3)为防止 MgCl2 发生水解，应通入氯化氢气体，在氯化氢气氛中蒸发浓缩、冷却结晶得到无水 MgCl2。(4)Mg 是活泼金属，与 N2、CO2 和空气中氧气都能反应，因此电解熔融 MgCl2 得到的镁需要在保护气(H2)中冷却，防止金属镁被氧化，故选 B。答案：(1)NaCl3H2O=通电 NaClO33H2(2)MgCl2H2O=Mg(OH)ClHCl(3)通入氯化氢气体，蒸发浓缩、
15、冷却结晶(4)B2目前世界上 60%的镁是从海水中提取的。已知海水提取镁的主要步骤如下：(1)关于加入试剂作沉淀剂，有以下几种不同方法，请完成下列问题。方法是否正确简述理由方法 1：直接往海水中加入沉淀剂不正确(一)方法 2：高温加热蒸发海水后，再加入沉淀剂(二)(三)你认为最合理的其他方法是：(四)(一)_；(二)_；(三)_；(四)_。(2)框图中加入的试剂应该是_(填化学式)；加入的试剂是_(填化学式)；工业上由无水MgCl2 制取镁的化学方程式为_。解析：(1)根据海水中镁离子的浓度以及海水处理的成本进行对比分析，可得出结论；方法 1 与其他方法相比，海水中镁离子浓度小，使用的沉淀剂的
16、量较大，且不利于收集氢氧化镁，因此方法 1 不正确。方法 2 与其他方法相比，高温蒸发海水，消耗的能源多，成本太高，因此方法 2 的方法不正确。(2)在晒盐浓缩后的苦卤水中加入碱可生成氢氧化镁，然后加入盐酸生成氯化镁，电解熔融的氯化镁可得到镁。氯化镁生成氢氧化镁，应加入 Ca(OH)2 或 CaO；要使氢氧化镁转化为氯化镁，则需要加入盐酸反应；工业上由无水 MgCl2 制取镁，常用电解的方法。答案：(1)(一)海水中镁离子浓度小，沉淀剂用量大，不经济(二)不正确(三)能源消耗大，不经济(四)海滩晒盐后得到的苦卤水中，加入沉淀剂(2)Ca(OH)2 HCl MgCl2(熔融)=电解 MgCl2二
17、、铝的冶炼3工业上用铝土矿(主要成分为 Al2O3xH2O、Fe2O3、SiO2等)提取纯 Al2O3 作冶炼铝的原料，提取时操作过程如图，指出图中操作错误的是()A.BCDA 解析：选 A。由流程图可知，操作得到的滤液为 NaAlO2溶液，加入过量盐酸后得到 AlCl3 而不是 Al(OH)3 沉淀，应通入过量 CO2，操作错误；Al(OH)3 在常温干燥条件下并不发生分解，故操作需要灼烧，错误。4实验室中以铝土矿(主要成分是 Al2O3，含少量的 SiO2和Fe2O3 杂 质)为 原 料 制 取Al2(SO4)3 和 铵 明 矾 晶 体NH4Al(SO4)212H2O的工艺流程如下：试回答
18、下列问题：(1)固体 a 的化学式为_，中通入过量 CO2 气体的离子方程式为_。(2)由 V 制取铵明矾溶液的化学方程式为_，从 铵 明 矾 溶 液 中 获 得 铵 明 矾 晶 体 的 实 验 操 作 依 次 为_、冷却结晶、过滤洗涤。(3)以 1 000 kg 含氧化铝 36%的铝土矿为原料制取Al2(SO4)3，需 消 耗 质 量 分 数 98%的 硫 酸(密 度 为 1.84 g/cm3)_L(保留一位小数)。(4)若同时制取铵明矾和硫酸铝，通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为 11，则投料时铝土矿中 Al2O3 和 H2SO4 的物质的量之
19、比为_。解析：铝土矿中含有 Al2O3、SiO2 和 Fe2O3，当加入过量盐酸时，SiO2 不与盐酸反应，反应后经过滤得到的固体 a 为 SiO2；再向滤液中加入过量烧碱时，FeCl3 与氢氧化钠反应生成氢氧化铁红褐色沉淀，而 AlCl3 则与过量的氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠溶液；再过滤后得到的固体 b 为氢氧化铁；向滤液中通入足量的CO2气体，偏铝酸钠会与CO2反应生成氢氧化铝沉淀，氢氧化铝加热分解生成氧化铝，向氧化铝中加入足量的硫酸会生成硫酸铝溶液，再通入足量的氨气，则生成铵明矾溶液，再经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤即可得晶体。(3)1 000 kg含氧化铝 36%的铝土矿中氧化铝的
20、质量为 360 kg，即氧化铝的物质的量为 360 000 g102 gmol13.53103 mol；由 Al2(SO4)3 的化学式可知，硫酸根离子与铝离子的物质的量之比为 32，进而可求得 需 要 消 耗 质 量 分 数 为98%的 硫 酸 的 体 积 为23.53103 mol3298 gmol198%1.84 gmL103 L/mL575.5 L。(4)设制得的 Al2(SO4)3 和 NH4Al(SO4)2 都是 1 mol，则需要 Al3共 3 mol，SO24 共 5 mol，故加入的 Al2O3 和 H2SO4 的物质的量之比为325310。答案：(1)SiO2 AlO2 C
21、O22H2O=HCO3 Al(OH)3(2)Al2(SO4)3H2SO42NH3=2NH4Al(SO4)2蒸发浓缩(3)575.5(4)310高考真题通关1(高考组合)判断下列说法是否正确，正确的打“”，错误的打“”。(1)(2018高考全国卷，8A)24 g 镁与 27 g 铝中，含有相同的质子数()(2)(2018高考全国卷，7C)氢氧化铝可用于中和过多胃酸()(3)(2017高考全国卷，9C 改编)Al 的氧化物的水化物是强碱()(4)(2016高考全国卷，13B)将 MgCl2 溶液加热蒸干制备无水 MgCl2()(5)(2016高考四川卷，4A)2.4 g Mg 在足量 O2 中燃烧
22、，转移的电子数为 0.1NA()(6)(2016高考全国卷，7A 改编)Al2(SO4)3 和小苏打反应可应用于泡沫灭火器灭火()(7)(2016高考天津卷，4B)用氢氧化钠溶液除去镁粉中的杂质铝：2Al2OH2H2O=2AlO2 3H2()2(2016高考上海卷)下列各组混合物，使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂不能分离的是()A氧化镁中混有氧化铝B氯化铝溶液中混有氯化铁C氧化铁中混有二氧化硅D氯化亚铁溶液中混有氯化铜D 解析：选 D。A 项，先加足量 NaOH 溶液，过滤、洗涤、干燥得到氧化镁，滤液中加入盐酸至沉淀量最大，过滤、洗涤、灼烧得到氧化铝，可以分离；B 项，先加适量 NaOH 溶液至
23、生成的氢氧化铝沉淀恰好溶解完全，过滤出 Fe(OH)3 沉淀，向滤液中加入适量盐酸得 Al(OH)3 沉淀，过滤，加适量盐酸得 AlCl3溶液，向 Fe(OH)3 沉淀中加入适量盐酸得 FeCl3 溶液，可以分离；C 项，先加入过量氢氧化钠溶液，过滤、洗涤、干燥得氧化铁固体，向滤液中加入适量盐酸，过滤、洗涤、灼烧固体，得到二氧化硅，可以分离；D 选项无法实现分离。3(2017高考江苏卷节选)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为 Al2O3，含 SiO2 和 Fe2O3 等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：注：SiO2 在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方
24、程式为_。(2)向“过滤”所得滤液中加入 NaHCO3 溶液，溶液的pH_(填“增大”“不变”或“减小”)。(3)“电解”是电解熔融 Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是_。(4)铝粉在 1 000 时可与 N2 反应制备 AlN。在铝粉中添加少量 NH4Cl 固体并充分混合，有利于 AlN 的制备，其主要原因是_。解析：(1)Al2O3 为两性氧化物，在 NaOH 溶液中会溶解生成 NaAlO2。(2)“过滤”所得滤液的主要成分是 NaAlO2，显强碱性，加入 NaHCO3 后，NaAlO2 可与 NaHCO3 发生反应：AlO2 HCO3 H2O=Al(OH)3CO23，溶液碱性减弱，pH减小。(3)电解 Al2O3 时生成 O2，O2 会氧化石墨。(4)NH4Cl 受热分解产生 HCl，H可以去除铝表面的氧化膜，所以加入少量的 NH4Cl 有利于 AlN 的制备。答案：(1)Al2O32OH=2AlO2 H2O(2)减小(3)石墨电极被阳极上产生的 O2 氧化(4)NH4Cl 分解产生的 HCl 能够破坏 Al 表面的 Al2O3 薄膜命题立意：试题设计新颖，以转化关系图为载体，考查考生的阅读理解能力及利用化学知识解决实际问题的能力；此外，命题者有意把选项设置得相对容易，在“新高考”到来之前，这类价值取向正确、难度相对较小的试题在化学试卷中出现的比例还会增加。