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1第二节镁、铝及其化合物考纲定位要点网络1.掌握镁、铝的主要性质及其应用。2．掌握镁、铝的重要化合物的主要性质及其应用。3．了解镁、铝及其重要化合物的制备方法。镁及其化合物性质与海水中提取镁1．镁的性质镁是银白色固体，易导热，导电，密度小，属于轻金属。(1)与非金属(O2、Cl2、N2等)的反应①2Mg＋O2=====点燃2MgO、②Mg＋Cl2=====点燃MgCl2、③3Mg＋N2=====点燃Mg3N2。(2)与水或酸的反应①镁与水的反应：镁不易与冷水反应，能与沸水反应，反应的化学方程式为Mg＋2H2O=====△Mg(OH)2＋H2↑。②镁与酸的反应：镁是活泼金属，能与盐酸、稀硫酸反应放出H2，反应的离子方程式为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑。(3)与某些氧化物的反应镁能在CO2中燃烧，反应的化学方程式为2Mg＋CO2=====点燃2MgO＋C。现象为：剧烈燃烧，发出强烈的光，同时有白色固体和黑色固体生成。2．从海水中提取镁(1)工艺流程2(2)基本步骤及主要反应制熟石灰CaCO3=====高温CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2沉淀Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓酸化Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O蒸发结晶析出MgCl2·6H2O脱水在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁电解电解熔融氯化镁制得镁：MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑3．镁的重要化合物(1)MgO：碱性氧化物，熔点很高(可用作耐火材料)，难溶于水，与酸反应：MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O。(2)Mg(OH)2：中强碱，难溶于水，存在溶解平衡Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，溶解度小于MgCO3，故MgCO3＋H2O=====△Mg(OH)2＋CO2↑。(3)MgCO3：微溶于水的盐，受热可分解，与酸反应。(4)Mg3N2：在水中剧烈水解，其反应的化学方程式为Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑。(5)MgCl2：MgCl2可发生水解，由MgCl2·6H2O制备MgCl2时，要在HCl的气氛中脱水。[补短板](1)镁在空气中燃烧，可与空气中的O2、N2及CO2反应，所得固体产物可能是MgO、Mg3N2、C的混合物。(2)Na、Mg等活泼金属着火，不能用CO2灭火。(3)MgCl2·6H2O加热脱水制取无水氯化镁时，要在HCl的气流中进行。主要目的是防止MgCl2水解生成Mg(OH)2，Mg(OH)2加热分解得到MgO。(4)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。(5)镁、铝在空气中易形成致密的氧化膜，不用密封保存。命题点1镁及其化合物的性质1．镁粉是焰火、闪光粉、鞭炮中不可缺少的原料。工业上制造镁粉是将镁蒸气在某种气体中冷却，有下列气体：①空气；②CO2；③Ar；④H2；⑤N2，其中可作为冷却气体的是()A．①和②B．②和③3C．③和④D．④和⑤[答案]C2．如图所示的装置中，把X溶液逐滴滴下与Y物质反应，若X为浓硫酸，Y为第三周期金属元素中常温下与水难反应的单质。Z为品红溶液。实验中观察到Z褪色。则Y为()A．NaB．MgC．AlD．Mg或AlB[Na常温下与H2O反应，Al遇浓硫酸钝化。]3．在CO2中，Mg燃烧生成MgO和C。下列说法正确的是()A．元素C的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体B．Mg、MgO中镁元素粒子的半径：r(Mg2＋)r(Mg)C．在该反应条件下，Mg的还原性强于C的还原性D．该反应中化学能全部转化为热能[答案]C命题点2自然界中提取镁4．从海水中提取镁的工艺流程可表示如下：下列说法不正确的是()A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富B．③步骤反应的离子方程式为Mg2＋＋OH－===Mg(OH)2↓C．步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应B[石灰乳为浊液，写离子方程式时Ca(OH)2不可拆分。]5．如图是工业利用菱镁矿MgCO3(含杂质Al2O3、FeCO3)制取镁的工艺流程。回答有关问题：(1)菱镁矿送入酸浸池前需要粉碎，目的是________________。(2)氧化池中通入氯气的目的是氧化________，工业上不选用硝酸作氧化剂的原因是4________和________。(3)沉淀混合物为________和________(填化学式)。(4)利用熔融氯化镁制取金属镁，选用的方法是________(填字母)。A．电解法B．氧化还原法C．碳还原法D．分解法[解析]加盐酸后，溶液中有Mg2＋、Fe2＋、Al3＋、Cl－，用Cl2氧化Fe2＋生成Fe3＋，用MgO调节pH，使Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀出来。[答案](1)提高酸浸速率(2)Fe2＋(或FeCl2)会产生污染性气体NOx会引入杂质NO－3(3)Al(OH)3Fe(OH)3(4)A铝单质的性质及制备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。铝元素在地壳中含量丰富，仅次于氧、硅。自然界中的铝全部以化合态存在。2．铝单质的主要化学性质(写出有关方程式)②2Al＋3Cl2=====△2AlCl3④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑⑤Fe2O3＋2Al=====高温2Fe＋Al2O35⑥2Al＋3CuSO4===3Cu＋Al2(SO4)33．铝热反应实验探究(1)铝热反应的实验装置及试剂作用：(2)原理：利用Al的还原性较强，高温下把金属氧化物中的金属置换出来。(3)现象①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。(4)应用①冶炼难熔金属，如Cr、Mn、V、W、Cu、Fe等；②金属焊接，如野外焊接钢轨等。注意：引发铝热反应的操作是加少量KClO3，插上镁条并点燃。4．工业电解熔融Al2O3制备Al(1)电极反应阴极：4Al3＋＋12e－===4Al阳极：6O2－－12e－===3O2↑(2)总反应方程式2Al2O3(熔融)=====电解Na3AlF64Al＋3O2↑。注意：电解Al2O3时Na3AlF6的作用是作助熔剂。[基础判断](1)除去氧化膜的铝箔在空气中加热，铝箔熔化但不滴落，说明铝易氧化形成氧化膜保护铝。()(2)铝制容器可以用于盛装浓硫酸和浓硝酸，说明铝不与二者反应。()(3)能与Al反应生成H2的溶液一定是酸性溶液。()(4)Al在高温下与MgO发生铝热反应制备Mg。()(5)加入Al粉能产生H2的溶液中，可能存在Al3＋、NO－3。()[答案](1)√(2)×(3)×(4)×(5)×[知识应用]Al既能溶于强酸，又能溶于强碱，所以说“Al既有金属性，又有非金属性”。你认为这种说法是否恰当？为什么？[答案]不恰当。金属性是指元素的原子失电子的能力，非金属性是指元素的原子得电6子的能力。铝不论是与酸反应还是与碱反应，都是失去3e－，化合价升高为＋3价，均是还原剂，因而铝具有较强的金属性。命题点1铝的性质及应用1．镁、铝性质相似，下表中对两者的对比不正确的是()铝镁A.与非金属反应能被Cl2、O2氧化能与N2、O2反应B.与水反应能与沸水反应反应很困难C.与碱反应能溶于强碱溶液不反应D.与某些氧化物反应能与Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应能在CO2中燃烧B[铝与沸水不反应，Mg与沸水反应，B错误。]2．(2019·福州质检)科技工作者提出用铝粉处理含亚硝酸盐废水的思路：调节亚硝酸盐废水的酸碱性，使其pH12，然后加入适量的铝粉搅拌，从而达到预期目的。下列判断错误的是()A．处理废水时铝单质转化为Al3＋B．处理废水时亚硝酸盐被还原C．处理过程中，OH－参与了反应D．铝粉颗粒大小影响废水处理的速率A[pH12，溶液显碱性，则处理废水时，铝单质转化为AlO－2，A错误；铝是金属，具有还原性，因此处理废水时，亚硝酸盐被还原，B正确；处理废水时铝单质转化为AlO－2，这说明OH－参与了反应，C正确；固体反应物的表面积越大，反应速率越快，因此铝粉颗粒的大小影响废水处理的速率，D正确。]3．根据如图的转化关系判断，下列说法正确的是(反应条件已略去)()A．生成等质量H2时，①和②反应消耗n(HCl)＝n(NaOH)B．反应③中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶37C．反应③和④消耗等量的Al时，生成的n(Cu)∶n(Fe)＝3∶2D．反应⑤的离子方程式为Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓C[根据得失电子守恒，生成氢气的质量相等则消耗铝的物质的量相等，根据铝守恒，设1mol铝参加反应，则生成偏铝酸钠1mol，则需氢氧化钠1mol，铝与盐酸反应生成氯化铝1mol，则需盐酸3mol，所以①和②反应消耗n(HCl)＝3n(NaOH)，A项错误；铝与硫酸铜反应，铝是还原剂，硫酸铜是氧化剂，根据得失电子守恒，可知：硫酸铜与铝的物质的量之比为3∶2，B项错误；反应③和④消耗等量的Al时，失电子的物质的量相等，设2mol铝参加反应，由得失电子守恒可知：生成铜的物质的量为3mol，生成铁的物质的量为2mol，所以生成的n(Cu)∶n(Fe)＝3∶2，C项正确；一水合氨是弱电解质，书写离子方程式时用化学式，D项错误。]命题点2铝与酸、碱反应的有关计算4．取四等份铝，分别加入足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是()A．3mol·L－1氨水B．4mol·L－1HNO3C．8mol·L－1NaOHD．18mol·L－1H2SO4C[铝与氨水不反应，铝与HNO3反应不能放出H2，铝与18mol·L－1的浓硫酸在常温下钝化。]5．(1)足量的两份铝分别投入等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H2相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是________。(2)甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol·L－1的HCl和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则甲烧杯中剩余的反应物是________，加入铝粉质量为________g。[解析](1)因为铝足量且产生H2相等，根据关系式n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1，又因为两溶液体积相等，故物质的量浓度之比为c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。(2)其反应原理分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时，产生H2的体积比是1∶3，而题设条件体积比为1∶2，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的。故甲中生成的H2为0.15mol，乙中生成的H2为0.30mol，故n(Al)＝0.2mol，m(Al)＝5.4g。[答案](1)3∶1(2)Al5.4铝与酸、碱反应生成H2的定量关系(1)无论与酸还是与碱反应，Al与H2的关系都是2Al～3H2。(2)等质量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应①产生H2的物质的量相等。8②消耗H＋、OH－的物质的量之比为n(H＋)∶n(OH－)＝3∶1。(3)足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应①消耗Al的物质的量之比为1∶3。②生成H2的物质的量之比为1∶3。(4)一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比13VHCl2VNaOH211，则必定是铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。铝的重要化合物的性质及应用1．铝的氧化物(Al2O3)——两性氧化物(1)物理性质：白色固体，难溶于水，熔、沸点很高，可用作耐火材料。(2)化学性质(写离子方程式)(3)用途：耐火材料，工业冶炼铝。2．铝的氢氧化物[Al(OH)3]——两性氢氧化物(1)主要性质白色胶状固体，难溶于水，有较强的吸附性。写