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第2讲镁、铝及其重要化合物复习目标知识建构1.结合真实情景中的应用实例或通过实验探究，了解镁、铝及其重要化合物的主要性质，了解其在生产、生活中的应用。
2.结合实例认识金属性质的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质的转化，认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要作用。
一、镁、铝1.原子结构和存在(1)原子结构：镁、铝原子结构示意图分别为和，分别位于元素周期表的第三周期ⅡA族和ⅢA族。
(2)存在：在自然界中均以化合态的形式存在，铝是地壳中含量最多的金属元素。
2.单质的物理性质(1)相同点：均为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、硬度均较小。
(2)不同点：铝的熔点比镁高，硬度比镁大。
3.单质的化学性质镁铝4.镁、铝的冶炼(1)Mg ：化学方程式 MgCl 2(熔融)=====电解Mg ＋Cl 2↑； (2)Al ：化学方程式2Al 2O 3(熔融)=====电解冰晶石4Al ＋3O 2↑。
【判一判】 判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)工业上制造镁粉时，可将镁蒸气在N 2中冷却( )(2)相同质量的镁条分别在足量的CO 2和O 2中完全燃烧，所得固体的质量相同( )(3)冶炼铝时常用焦炭作还原剂()(4)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()(5)铝制餐具可长时间存放酸性或碱性食物()(6)镁在空气中燃烧的产物固体只有MgO()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×二、镁、铝的重要化合物1.MgO与Al2O32.Mg(OH)2与Al(OH)33.明矾(1)化学式为KAl(SO4)2·12H2O，它是无色晶体，可溶于水。
(2)明矾净水的原理电离方程式为KAl(SO4)2===K＋＋Al＋＋2SO－4，其中Al3＋发生水解反应，产生Al(OH)3胶体，能吸附水中悬浮物形成沉淀，使水澄清。
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，都具有自我抗腐蚀能力铝合金汽车、船舶、飞机制造、防锈油漆、导线、电缆等易错点：(1)常温下，能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生“钝化”，而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。
(2)铝不但能与酸(H ＋)反应，还能够与碱溶液反应，表现为特殊性。
2Al ＋2OH －＋2H 2O===2AlO －2＋3H 2↑。
其反应机理应为：铝先与强碱溶液中的水反应生成H 2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH 反应生成H 2O 和NaAlO 2，反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH 无电子得失。
(3)铝热反应是在高温干态下进行的置换反应，铝只能与排在金属活动性顺序其后的金属氧化物反应。
铝不能与MgO 反应，铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。
(4)Mg 在CO 2中能够燃烧，所以活泼金属镁着火不能用干粉灭火器和泡沫灭火器灭火。
同时镁与氮气反应生成Mg 3N 2。
二、铝的重要化合物1．氧化铝(1)物理性质 色态： ；硬度： ；熔点： 。
(2)化学性质①属于两性氧化物，写出有关反应的离子方程式：，②电解 化学方程式为 2Al 2O 3(熔融)=====电解4Al ＋3O 2↑。
(3)用途熔点很高，是一种较好的耐火材料，天然产刚玉的成分是Al 2O 3，还可制作各种宝石。
2．氢氧化铝 (1)物理性质Al(OH)3是一种难溶于水的白色胶状物质，具有较强的吸附能力。
(2)化学性质 ①两性Al(OH)3的电离方程式为Al(OH)3既能溶于强酸又能溶于强碱，且都生成盐和水。
与强酸反应： ， 与强碱溶液反应： 。
②不稳定性Al(OH)3受热分解： 。
(3)制备①向铝盐中加入氨水，离子方程式为 。
②NaAlO 2溶液中通入足量CO 2，离子方程式为 。
③NaAlO 2溶液与AlCl 3溶液混合：离子方程式为 。
镁、铝化合物的性质及应用1．某化合物由两种单质直接反应生成，将其加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生。
下列化合物中符合上述条件的是( )A．AlCl3B．Na2OC．FeCl2D．SiO2答案 A解析FeCl2不能由Fe和Cl2直接反应生成，C项错误；SiO2不溶于水，也不能与Ba(HCO3)2溶液反应，D项错误；Na2O可由Na和O2直接反应生成，Na2O＋H2O===2NaOH,2NaOH＋Ba(HCO3)2===BaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，反应中无气体生成，B项错误；AlCl3可由Al与Cl2直接反应生成，将AlCl3加入Ba(HCO3)2溶液中，Al3＋＋3HCO－3===Al(OH)3↓＋3CO2↑，发生强烈双水解反应，生成Al(OH)3沉淀和CO2气体，A项正确。
2．用如图所示装置进行下列实验：将①中溶液滴入②中，预测的现象与实际相符的是( )解析稀盐酸滴入Na2CO3和NaOH的混合溶液中，先发生酸碱中和反应，开始没有气泡产生，A项错误；浓硝酸与Al发生钝化，无红棕色的NO2生成，B项错误；将AlCl3溶液滴入NaOH溶液中，开始无大量白色沉淀，C项错误；草酸与酸性KMnO4溶液发生氧化还原反应，KMnO4溶液的紫红色褪去，D项正确。
3．化学与生活密切相关。
下列说法不正确的是( )A．乙烯可作水果的催熟剂B．硅胶可作袋装食品的干燥剂C．福尔马林可作食品的保鲜剂D．氢氧化铝可作胃酸的中和剂答案 C解析乙烯是一种植物生长调节剂，可以催熟果实，A正确；硅胶无毒，可用作食品的干燥剂，B正确；福尔马林是35%～40%的甲醛水溶液，有毒，C错误；氢氧化铝可以中和盐酸，可作胃酸的中和剂，D正确。
4．常温下，下列各组物质中，Y既能与X反应又能与Z反应的是( )A.①③C．②④ D．②③答案 B解析本题考查常见物质的性质，意在考查考生利用所学知识分析问题的能力。
Al(OH)3显两性，既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水，①正确；SiO2与盐酸不反应，②错误；N2与O2在放电条件下反应生成NO，N2在高温、高压及催化剂存在条件下与H2反应生成NH3，但在常温时N2与O2、H2均不反应，③错误；根据方程式：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2、Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O可知，④正确。
镁、铝及其重要化合物考点一 镁、铝单质的性质与应用[知识梳理]一、镁及其重要化合物的性质与应用1．镁的性质(1)物理性质：银白色、具有金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电性、导热性和延展性。
(2)化学性质①与N 2反应：3Mg ＋N 2=====点燃Mg 3N 2；②与CO 2反应：2Mg ＋CO 2=====点燃2MgO ＋C ； ③与热水反应：Mg ＋2H 2O=====△Mg(OH)2＋H 2↑；④与稀硫酸反应：Mg ＋H 2SO 4===MgSO 4＋H 2↑。
Mg 在CO 2中能燃烧，所以Mg 着火时不能用二氧化碳灭火器和泡沫灭火器灭火。
2．海水提镁从MgCl 2溶液中得到无水MgCl 2固体需要两步。
第一步：将MgCl 2溶液用浓盐酸酸化，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到MgCl 2·6H 2O ； 第二步：在干燥的HCl 气流中加热MgCl 2·6H 2O 晶体使其脱水得到无水MgCl 2。
3．镁的用途生产合金，冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。
4．镁的重要化合物物质主要性质及反应方程式氧化镁碱性氧化物MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O氢氧化镁中强碱Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O溶解度小于碳酸镁MgCO3＋H2O=====△Mg(OH)2＋CO2↑氮化镁盐Mg3N2＋6H2O=== 3Mg(OH)2＋2NH3↑二、铝单质的性质与应用1．铝的结构和存在形式(1)铝位于元素周期表的第三周期ⅢA族，原子结构示意图为（2）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.铝的物理性质铝是银白色、具有金属光泽的固体，硬度较小，具有良好的导电性、导热性和延展性。
3.铝的化学性质根据上图写出以下序号对应的有关反应的方程式（能写离子方程式的写离子方程式）：4.铝的用途纯铝可用作导线，铝合金可用于制造汽车、飞机、生活用品等。
[自主检测]1.判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
第14讲铝、镁及其化合物[复习目标] 1.了解铝、镁及其重要化合物的存在、性质和用途。
2.掌握工业提取铝、镁的一般方法。
考点一铝及其化合物1．铝元素的存在铝是地壳中含量________的金属元素，全部以________的形式存在。
2．铝单质(1)物理性质铝单质是________色、有金属光泽的固体，硬度、密度较____，具有良好的________________________________________________________________________。
(2)化学性质写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：①②________________________________________________________________________；③④________________________________________________________________________；⑤___________________________________________________________________(铝热反应)。
3．氧化铝——两性氧化物4．氢氧化铝(1)物理性质：白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。
(2)化学性质写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________。
(3)Al(OH)3的制备写出下列反应的离子方程式：①Al3＋与氨水反应：_____________________________________________________________。
考点二镁、铝化合物的性质及应用1 镁的重要化合物(1)氧化铝和氢氧化铝(2)复盐——硫酸铝钾①复盐定义：由两种不同的金属离子(或NH＋4)与一种酸根离子组成的盐叫复盐。
②明矾明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，可溶于水，电离方程式为KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO2－4。
水溶液的pH<7(填“>”“<”或“＝”)，原因是Al3＋＋3H23＋3H＋。
明矾可用于净水，其原因是Al3＋水解产生Al(OH)3胶体，Al(OH)3胶体可以和悬浮于水中的泥沙形成絮状不溶物而沉降下来，使水澄清。
(1)由于Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小，故水垢的主要成分中是Mg(OH)2，而非MgCO3。
(2)Al2O3、Al(OH)3只与强酸、强碱溶液反应，与氨水和碳酸溶液不反应。
(3)Al3＋只能存在于酸性溶液中，AlO－2只能存在于碱性溶液中。
若将分别含Al3＋和AlO－2的盐溶液混合，发生反应：Al3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓。
(4)Al2O3、Al(OH)3是中学阶段接触的唯一与碱反应的金属氧化物和氢氧化物，经常应用到除杂、计算题中，所以一定要熟记这两个反应的离子方程式。
(5)明矾净水只能除去水中的悬浮杂质，不能杀菌消毒，与氯气消毒原理不同。
1.思维辨析(1)在加热情况下利用氢气还原氧化铝的方法得到金属铝。
( )(2)将Al(OH)3沉淀转入蒸发皿中，加足量稀硫酸，加热蒸干得无水Al 2(SO 4)3固体。
( ) (3)将NaOH 溶液缓慢滴入Al 2(SO 4)3溶液中至过量，最终观察到有沉淀生成。
( ) (4)日用铝制品表面覆盖着氧化膜对内部金属起保护作用。
( ) (5)Al 2O 3的熔点很高，可用作耐高温材料。
( )(6)明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中的悬浮物，可用于对水的杀菌、消毒。
( ) 答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√ (6)×2．将等体积的AlCl 3溶液和NaOH 溶液混合后，沉淀物中含铝元素的物质的量与溶液中含铝元素的物质的量相等，则原AlCl 3溶液与NaOH 溶液的物质的量浓度之比是 ( )A ．1∶3B ．2∶5C ．1∶4D ．2∶7 答案 D解析 设AlCl 3和NaOH 的物质的量分别为a 、b 。
当NaOH 少量时，铝元素以Al 3＋和Al(OH)3形式存在，a2×3＝b ，a ∶b ＝2∶3；当NaOH 过量时，铝元素以Al(OH)3和AlO －2形式存在，a2×3＋a2×4＝b ，a ∶b ＝2∶7。
[考法综述] 铝的化合物是高考命题的热点，主要是“铝三角”的转化关系及应用，涉及内容较多，如书写离子方程式，离子共存的判断，实验操作中的鉴别、分离、提纯，结合图象的分析或计算等，综合性较强，属较难题。
命题法1 常见的两性物质典例1 下列物质既能跟盐酸反应，又能跟NaOH 溶液反应的是( )①SiO 2 ②Al ③Al 2O 3 ④Al(OH)3 ⑤Na 2CO 3溶液 ⑥Ca(HCO 3)2溶液 ⑦NH 4HCO 3溶液 ⑧KHSO 4溶液A ．④⑥⑦⑧B ．②③④⑥⑦C ．①②③④⑦D ．②③④⑤⑧[解析] SiO 2只能与NaOH 溶液反应，与盐酸不反应；Al 、Al 2O 3、Al(OH)3、Ca(HCO 3)2、NH 4HCO 3既能跟盐酸反应，又能跟NaOH 溶液反应；Na 2CO 3只能与盐酸反应，与NaOH 溶液不反应；KHSO 4只能与NaOH 溶液反应，与盐酸不反应。
[答案] B【解题法】 常见的两性物质归纳总结(1)中学学习阶段接触到的既能与酸反应又能与碱反应的物质有：①金属单质：Al 等；②两性氧化物：Al 2O 3等；③两性氢氧化物：Al(OH)3等；④弱酸的铵盐：(NH 4)2CO 3、CH 3COONH 4、(NH 4)2S 等；⑤弱酸的酸式盐：NaHCO 3、KHS 、NaHSO 3等；⑥氨基酸等。
(2)两性物质：是指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物，上述物质中只有Al 2O 3、Al(OH)3、氨基酸是两性物质。
命题法2 “铝三角”转化关系典例2 下列各组物质，不能按 (“―→”表示反应一步完成)关系转化的是( )[解析] 各选项中物质间的转化为：A 项，Al 2O 3――→NaAlO 2――→2Al(OH)3――→△Al 2O 3；B 项，AlCl 3――→NH 3·H 2OAl(OH)3――→NaOHNaAlO 2――→HClAlCl 3；D 项，MgCl 2――→NaOHMg(OH)2――→△MgO ――→HClMgCl 2；C 项中，Al 不能一步转化成Al(OH)3。
[答案] C【解题法】 “铝三角”间的转化关系相互转化的离子方程式如下： (1)Al 3＋＋3OH －===Al(OH)3↓或Al 3＋＋3NH 3·H 2O===Al(OH)3↓＋3NH ＋4 (2)Al(OH)3＋OH －===AlO －2＋2H 2O (3)Al 3＋＋4OH －===AlO －2＋2H 2O (4)AlO －2＋H ＋＋H 2O===Al(OH)3↓ 或AlO －2＋CO 2＋2H 2O===Al(OH)3↓＋HCO －3 (5)Al(OH)3＋3H ＋===Al 3＋＋3H 2O(6)AlO－2＋4H＋===Al3＋＋2H2O相互关系：①＋②＝③，④＋⑤＝⑥，注意，Al(OH)3只溶于强酸强碱。
命题法3 含Al3＋的混合溶液中滴加NaOH的图象题典例3 某溶液中可能含有H＋、Na＋、NH＋4、Mg2＋、Fe3＋、Al3＋、SO2－4、CO2－3等。
当向该溶液中加入一定物质的量浓度的NaOH溶液时，发现生成沉淀的物质的量随NaOH溶液的体积变化的图象如图所示。
下列说法正确的是( )A．原溶液中含有的阳离子是H＋、NH＋4、Mg2＋、Al3＋B．原溶液中一定含有SO2－4和Na＋C．原溶液中含有的Fe3＋和Al3＋的物质的量之比为1∶1D．反应最后形成的溶液中含有的溶质为Na2SO4[解析] 从题中图象可知，滴入氢氧化钠溶液的过程中发生了四种反应：开始一个单位是中和反应，接下来六个单位是沉淀反应，再接下来的两个单位是铵根离子与氢氧根离子的反应，最后一个单位为氢氧化铝的溶解，由此确定生成氢氧化铝需要的氢氧化钠为三个单位，另外三个单位的氢氧化钠生成的是氢氧化铁沉淀；有铝离子则没有碳酸根离子。
因此可以确定有H＋、NH＋4、Fe3＋、Al3＋、SO2－4，不能确定是否有Na＋，可以确定没有Mg2＋、CO2－3。
[答案] C【解题法】含Al3＋的混合溶液与OH－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＋4、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＋4反应，最后才溶解Al(OH)3沉淀。
即“先结合，后溶解”。
若不清楚结合的先后顺序，则可以采用“假设法”，如假设NH＋4先与OH－结合，则会发生NH＋4＋OH－===NH3·H2O，但溶液中的Al3＋、Mg2＋会与NH3·H2O 反应又生成NH＋4，所以NH＋4不能优先于Al3＋和Mg2＋与OH－结合。
若要正确排出结合的先后顺序，需熟练掌握离子间的反应原理。
命题法4 “铝三角”的主要应用典例4 Al(OH)3的制备若甲、乙、丙三位同学用规定的药品制备Al(OH)3。
规定必用的药品如下：350 g 70% H2SO4溶液，NaOH固体240 g，足量铝屑、水(不能用其他药品)。
甲、乙、丙用各自设计的方案制得Al(OH)3的质量分别是W1、W2、W3。
三种实验方案如下：甲：铝→加NaOH溶液→加H2SO4溶液→W1 gAl(OH)3乙：铝→加H 2SO 4溶液→加NaOH 溶液→W 2 gAl(OH)3 丙：⎭⎪⎬⎪⎫铝→加H 2SO 4溶液铝→加NaOH 溶液→W 3 gAl(OH)3试回答：(1)从充分利用原料、降低成本和提高产率等因素分析，实验方案最合理的是________。
(2)三位学生制得的Al(OH)3，W 1、W 2、W 3其质量由大到小的顺序是____________________________________。
[解析] n (NaOH)＝240 g 40 g·mol －1＝6 mol ，n (H 2SO 4)＝350 g×70%98 g·mol －1＝2.5 mol ，甲方案：2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑ 6 mol ⇒ 6 mol AlO －2＋ H ＋＋H 2O===Al(OH)3↓ 过量 2.5×2 m ol ⇒ 5 mol 因此，甲方案最多制得5 mol Al(OH)3。
乙方案：2Al ＋3H 2SO 4===Al 2(SO 4)3＋3H 2↑ 2.5 mol ⇒13×2.5 molAl 2(SO 4)3＋ 6NaOH===2Al(OH)3↓＋Na 2SO 4 13×2.5 mol 过量 ⇒23×2.5 mol 因此，乙方案最多制得53 mol Al(OH)3。
丙方案：2Al ＋6H ＋===2Al 3＋＋3H 2↑ 5 mol ⇒53 mol2Al ＋2OH －＋2H 2O===2AlO －2＋3H 2↑ 6 mol ⇒ 6 mol Al 3＋＋3AlO －2＋6H 2O===4Al(OH)3↓ 53 mol 过量 ⇒ 203 mol 因此，丙方案最多制得 203 mol Al(OH)3。
故W 3>W 1>W 2。
[答案] (1)丙 (2)W 3>W 1>W 2典例5 与铝元素有关的物质的分离、提纯 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Fe 3＋溶液中的少量Al 3＋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CO 2后过滤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 [解析] Al(OH)3不溶于氨水，故向含少量Al3＋的Fe3＋溶液中加入过量氨水时，Fe3＋、Al3＋均转化为氢氧化物沉淀，达不到除杂的目的。
[答案] B典例6 利用“铝三角”转化关系进行物质鉴别下列各组物质的无色溶液，不用其他试剂即可鉴别的是( )①KOH Na2SO4AlCl3②NaHCO3Ba(OH)2H2SO4③HCl NaAlO2NaHSO4④Ca(OH)2Na2CO3BaCl2A．①② B．②③C．①③④ D．①②④[解析] 不用其他试剂鉴别，即用物质间相互滴加现象不同来鉴别。
