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第2节镁、铝及其重要化合物,考纲要求:1.了解镁、铝及其重要化合物的制备方法。(宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想) 2.掌握镁、铝单质及其重要化合物的主要性质及其应用。(科学探究与创新意识、科学态度与社会责任),考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,镁及其重要化合物 1.镁的原子结构和存在 镁位于元素周期表,原子结构示意图为,镁性质活泼,在自然界中的镁全部以态存在。,第3周期第A族,化合,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,2.镁单质的性质 (1)物理性质: 镁是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、导热性和延展性。 (2)化学性质: 与非金属反应,如与N2、Cl2、O2的反应: 、 、 。 与CO2反应:。 与H2O反应:Mg+2H2O Mg(OH)2+H2。 与强酸反应:。,银白色,Mg+2H+=Mg2+H2,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,3.镁的重要化合物,MgO+2H+=Mg2+H2O,Mg(OH)2+2H+=Mg2+2H2O,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,4.镁及其化合物的用途 镁应用于生产合金,冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。MgO熔点很高,可作材料。,耐火,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,自主练习 1.工业上冶炼镁为什么电解熔融氯化镁而不是电解熔融氧化镁?,提示 氧化镁熔点比氯化镁熔点高得多,电解氯化镁可节省大量能源。,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,2.下列关于镁的性质叙述正确的是() A.能在空气中燃烧,但不能在二氧化碳中燃烧 B.不能与氮气发生反应 C.不与冷水反应,但与热水反应 D.可用电解氯化镁溶液的方法来制取金属镁,解析镁能在空气中燃烧生成氧化镁,能在二氧化碳中燃烧生成氧化镁和碳,故A项错误;镁和氮气反应生成氮化镁,故B项错误;镁较活泼,不与冷水反应,但与热水反应生成氢氧化镁和氢气,故C项正确;镁是活泼金属,工业是采用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁,故D项错误。,C,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,3.(2019四川成都调研)镁粉是焰火、闪光粉、信号弹中不可缺少的原料。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:空气、CO2、Ar、H2、N2,其中可作为冷却气体的是() A.和B.和C.和D.和,C,解析加热时O2、N2、CO2等都能与镁发生反应,因此可用还原性气体或稀有气体冷却镁的蒸气,C项正确。,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,考向1镁及其重要化合物的性质及应用 例1(2019安徽安庆月考)下列有关金属镁的说法不正确的是() A.Mg在CO2中燃烧生成MgO和C,是放热反应 B.工业上通过电解MgCl2溶液制取金属镁 C.Mg和稀硫酸反应时,滴加少量硫酸铜溶液,能加快反应速率 D.镁可以用来制造信号弹和焰火,MgO可用作耐高温材料,解析金属Mg可以在CO2中燃烧生成MgO和C,同时放出大量的热,A正确;工业上通过电解熔融MgCl2来制取金属镁,B错误;Mg和稀硫酸反应时,滴加少量硫酸铜溶液,Mg能置换出Cu,Mg和Cu形成原电池,化学反应速率加快,C正确;Mg在空气中燃烧发出耀眼的白光,常用来制造信号弹和焰火,MgO的熔点很高,常用作耐高温材料,D正确。,B,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,归纳总结镁及其化合物的转化关系,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,对点演练 某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质,下列操作正确且能达到目的的是() A.将水加入浓硫酸中得到稀硫酸,置镁片于其中探讨Mg的活泼性 B.将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中,观察Mg(OH)2沉淀的生成 C.将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤,洗涤并收集沉淀 D.将Mg(OH)2沉淀转入蒸发皿中,加足量稀盐酸,加热蒸干得无水MgCl2固体,答案,解析,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,考向2海水提镁 例2(2019广西桂林月考)从海水中提取镁的工艺流程如图所示: 下列说法错误的是() A.用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富 B.步骤电解MgCl2时阴极产生氯气 C.步骤可将晶体置于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,答案,解析,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,归纳总结海水中提取镁 1.工艺流程:,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,2.基本步骤及主要反应:,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,对点演练 某工厂用提取粗盐后的盐卤(主要成分为MgCl2)制备金属镁,其工艺流程如下。,下列说法错误的是() A.在实验室实施操作需要的玻璃仪器是漏斗、烧杯、玻璃棒 B.Mg(OH)2MgCl2的离子方程式为Mg(OH)2+2H+=Mg2+2H2O C.操作是将MgCl2溶液蒸干后冷却结晶 D.操作阴极和阳极产物的质量比是2471,答案,解析,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,铝单质的性质及制备 1.铝的原子结构和在自然界中的存在 铝的原子结构示意图为。铝位于元素周期表,自然界中的铝全部以态存在。 2.金属铝的物理性质 铝是色、具有金属光泽的固体,硬度,具有良好的、导热性和延展性。,第3周期第A族,化合,银白,较小,导电性,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,3.铝的化学性质,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式: Al形成致密的氧化膜, 离子方程式: ,4Al+3O2=2Al2O3,2Al+6H+=2Al3+3H2,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,4.铝的制备 工业上利用电解熔融氧化铝的方法制备铝单质: (写化学方程式)。 5.铝热反应 实验原理:高温下铝能将较不活泼的金属从其氧化物中还原出来。 实验装置:铝粉还原氧化铁的实验装置如图所示。,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,引燃剂和铝热剂: a.引燃剂:镁条、氯酸钾。 b.铝热剂:铝粉和某些金属氧化物(Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物。 铝热反应的应用: a.该反应为放热反应,铝在高温下还原出了金属单质。在冶金工业上常用铝热反应制取熔点较高的金属,如铬、锰等,3MnO2+4Al 2Al2O3+3Mn。 b.该反应原理可以应用在生产上,如焊接钢轨等。,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,自主练习 1.在做铝的燃烧实验时,用坩埚钳夹住一小块铝箔,在酒精灯上加热至熔化,会看到的现象是铝箔熔化,失去光泽,但熔化的铝并不滴落。原因是什么?,提示 铝箔加热时与O2发生反应生成熔点很高的Al2O3薄膜,使内部的铝被Al2O3包裹着,所以熔化的铝不易滴下。,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点三,2.下列关于铝单质的叙述正确的是() A.由于铝在空气中不会锈蚀,所以铝制品的使用寿命都很长 B.由于铝具有强还原性,所以常用铝来冶炼某些高熔点金属 C.常温下,铝被浓硫酸钝化,所以可用浓硫酸除去铝表面的铜镀层 D.由于铝的导电性能比铜强,所以常用铝制造电线、电缆,解析铜在加热的条件下才能与浓硫酸反应,加热条件下浓硫酸能与氧化铝反应;铜的导电性能比铝强。,B,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,考向铝的性质及用途 例(2019河北唐山月考)下列有关铝的实验现象、用途解释正确的是(),答案,解析,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,易错警示(1)能与铝反应生成H2的溶液,可能是酸性溶液,也可能是碱性溶液。 (2)等质量的铝与足量的酸或碱溶液反应,生成H2的量相同。 (3)等物质的量的酸和碱与足量的铝反应,生成H2的量由酸和碱的物质的量决定。,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,对点演练 铝是一种既能与酸反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属,就铝的这一特殊性质回答下列问题: (1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应,所得H2的体积之比是。 (2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中,产生H2的体积之比是。 (3)足量的两份铝分别投入到等体积的HCl、NaOH溶液中,二者产生H2的物质的量相等,则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是。 (4)甲、乙两烧杯中分别盛有100 mL 3 molL-1的盐酸和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)=12,则加入铝粉的质量为。 A.5.4 gB.3.6 gC.2.7 gD.1.8 g 答案 (1)11(2)13(3)31(4)A,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,解析 (1)根据化学方程式:2Al+6HCl=2AlCl3+3H2、2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2,可得出Al与H2的关系式均为2Al3H2,故只要参加反应的Al的质量相等,所得H2的量必相等。(2)因为在反应中Al过量,产生的H2由HCl和NaOH的物质的量决定。根据化学反应中的关系式:6HCl3H2、2NaOH3H2,故当HCl和NaOH的物质的量相等时,二者产生H2的体积比为13。(3)因为铝足量且产生H2的物质的量相等,根据关系式n(HCl)n(NaOH)= 31,又因为两溶液体积相等,故物质的量浓度c(HCl)c(NaOH)= n(HCl)n(NaOH)=31。(4)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13,而题设条件体积比为12,说明此时投入的铝粉对盐酸来说是过量的,而对于NaOH来说是不足的。,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,2Al+6HCl=2AlCl3+3H2 6 mol3 mol 3 molL-10.1 L0.15 mol 则Al与NaOH溶液反应生成H2的物质的量为0.15 mol2=0.3 mol。 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 227 g3 mol 5.4 g0.3 mol 即投入的铝粉质量为5.4 g。,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,铝的重要化合物 1.Al2O3 (1)物理性质:Al2O3是高熔点的氧化物,常作为 材料及冶炼的原料。 (2)化学性质(用离子方程式表示):,耐火,金属铝,Al2O3+6H+=2Al3+3H2O,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,2.Al(OH)3 (1)物理性质:Al(OH)3是难溶于水的白色胶状沉淀,它能吸附水中的,常用于水的净化,并能色素。 (2)化学性质。,受热分解:化学方程式为。,悬浮物,吸附,Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,(3)制备(用离子方程式表示)。,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,3.明矾净水原理 明矾的化学式为,其净水原理涉及的离子方程式为。,KAl(SO4)212H2O,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,4.Al3+、Al(OH)3、 之间的转化关系 写出上述转化的离子方程式: (1); ; 。 (2)。 (3)。 (4)。 (5); 。 (6)。,Al3+3OH-=Al(OH)3,Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,自主练习 1.中学学习阶段接触到的既能与强酸反应又能与强碱反应的物质有哪些?,提示 金属单质:Al;两性氧化物:Al2O3;两性氢氧化物:Al(OH)3;弱酸的铵盐:(NH4)2CO3、CH3COONH4、(NH4)2S等;弱酸的酸式盐:NaHCO3、KHS、NaHSO3等;氨基酸等。,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,2.(2019贵州贵阳月考)下列各组物质能相互反应得到Al(OH)3的是() A.Al跟NaOH溶液共热 B.Al(NO3)3跟过量的NaOH溶液反应 C.Al2O3和水共热 D.Al2(SO4)3溶液和过量的氨水反应,解析Al跟NaOH溶液共热生成NaAlO2,得不到氢氧化铝,故A错误;氢氧化铝是两性氢氧化物,能溶于强酸和强碱,Al(NO3)3跟过量的NaOH溶液反应生成NaAlO2,故B错误;氧化铝不溶于水,不能与水反应生成氢氧化铝,故C错误;Al2(SO4)3溶液和过量的氨水反应可以得到氢氧化铝,氢氧化铝不溶于弱碱溶液,故D正确。,D,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,3.下列有关说法不正确的是() A.Al(OH)3在用于治疗胃酸过多类疾病时表现出弱碱性 B.明矾溶于水后可得到少量的有强吸附性的Al(OH)3胶体,故明矾可作净水剂 C.Al(OH)3可用于中和馒头制作过程(如发酵阶段)中产生的酸 D.Al2O3可用于制作耐火材料而Al(OH)3不能,C,解析治疗胃酸过多时要消耗胃中的酸,因此Al(OH)3表现出弱碱性,A项正确;Al(OH)3胶体有强吸附性,能吸附水中悬浮的杂质并最终转化为沉淀而使水变澄清,B项正确;馒头制作过程中加小苏打可用于发泡和中和发酵过程中产生的酸,不用Al(OH)3,C项错误;耐火材料要求对热稳定性强且熔点很高,而Al(OH)3受热易分解,D项正确。,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考向1铝的重要化合物的性质和用途 例1(2019湖南株洲调研测试)下列说法不正确的是 (),答案,解析,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,3.含铝化合物转化关系的应用 (1)判断离子共存问题:,(2)鉴别物质(利用滴加试剂顺序不同,现象不同): 向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液,先产生白色沉淀,后沉淀溶解。 向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液,开始无明显现象,后产生白色沉淀,沉淀不溶解。,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,4.含铝元素杂质的除杂方法归类 利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于强碱溶液的特性,可除去许多物质中的含铝杂质,如(括号中物质为杂质): (1)Mg(Al):加足量NaOH溶液,过滤; (2)Fe2O3(Al2O3):加足量NaOH溶液,过滤; (3)Mg(OH)2Al(OH)3:加足量NaOH溶液,过滤; (4)Mg2+(Al3+):加过量NaOH溶液,过滤,再加酸充分溶解得到的沉淀。,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,对点演练 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Fe3+溶液中的少量Al3+ 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CO2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,解析氨水与Fe3+和Al3+均能反应生成氢氧化物沉淀,B项不符合除杂的要求。,B,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考向2有关Al(OH)3的制备及沉淀量计算 例230 mL 1 molL-1的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4 molL-1的NaOH溶液,若产生1.56 g白色沉淀,则加入NaOH溶液的体积可能为() A.3 mLB.7.5 mL C.15 mLD.17.5 mL,答案,解析,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,归纳总结Al3+与强碱溶液反应的计算规律 (1)求产物Al(OH)3的量。 当n(OH-)3n(Al3+)时, nAl(OH)3= n(OH-); 当3n(Al3+)n(OH-)4n(Al3+)时,nAl(OH)3=4n(Al3+)-n(OH-); 当n(OH-)4n(Al3+)时,nAl(OH)3=0,无沉淀。 (2)求反应物碱的量。 若碱不足(Al3+未完全沉淀), n(OH-)=3nAl(OH)3; 若碱使生成的Al(OH)3部分溶解, n(OH-)=4n(Al3+)-nAl(OH)3。,考点一,考点二,考点三,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,对点演练 (2019重庆一中周测)向明矾溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液,当硫酸根离子恰好沉淀完全时,铝元素的主要存在形式是(),D,解析若1 mol明矾KAl(SO4)212H2O和氢氧化钡溶液反应,当硫酸根离子恰好沉淀完全时,需要2 mol氢氧化钡,OH-的物质的量是4 mol,铝离子的物质的量是1 mol,此时二者恰好完全反应生成 ,故D项正确。,2,3,1,1,2,3,1.(2019山西范亭中学第二次月考)在Al2(SO4)3和MgSO4的混合溶液中,滴加NaOH溶液,生成沉淀的量与滴入NaOH溶液的体积关系如图所示,则原混合液中Al2(SO4)3与MgSO4的物质的量浓度之比为() A.61B.11 C.21D.12,答案,解析,1,2,3,2.(2019江苏徐州高三诊断)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所示,图中操作错误的是 () A.B.C.D.,答案,解析,1,2,3,3.卤水中含有丰富的镁离子,可制取多种含镁产品。请回答下列问题: (1)向卤水中加入Ca(OH)2可制取Mg(OH)2,其离子方程式是。 (2)Mg(OH)2可用来制取MgO,进而制取金属镁。 灼烧Mg(OH)2得到MgO的化学方程式是。 1 200 时,真空条件下用硅铁(硅的质量分数为95%99%)将MgO还原为镁蒸气(铁不参与反应),用化学方程式表示其原理: 。 (3)Mg(OH)2也可用来制取无水MgCl2。 从MgCl2溶液得到MgCl26H2O的操作是。 MgCl26H2O与SOCl2混合后加热,可获得无水MgCl2(已知SOCl2与水接触时迅速形成白雾,生成SO2)。则得到无水MgCl2的化学方程式为。,1,2,3,解析 (1)Mg2+与Ca(OH)2发生反应生成Mg(OH)2。 (2)Mg(OH)2受热分解生成MgO和H2O。1 200 时、真空条件下,Si将MgO还原为镁蒸气,同时生成SiO2。(3)MgCl2的溶解度随温度变化较小,且Mg2+易水解,故可使MgCl2溶液在氯化氢氛围中蒸发、结晶得到MgCl26H2O。根据题中信息可知,SOCl2与MgCl26H2O反应生成SO2、HCl和MgCl2。,
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