高考化学 第3章 金属及其化合物 第2讲 镁、铝及其化合物

第第2 2讲讲 镁、铝及其化合物镁、铝及其化合物 【最新考纲最新考纲】1.了解镁、铝的主要性质及其应用。了解镁、铝的主要性质及其应用。2.了解镁、铝的重要化合物的主要性质及其应用。了解镁、铝的重要化合物的主要性质及其应用。考点一镁及其重要化合物的主要性质及应用考点一镁及其重要化合物的主要性质及应用1镁的性质镁的性质(1)物理性质。物理性质。具有银白色金属光泽的固体，密度、硬度均较小，具有银白色金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电、传热和延展性。熔点较低，有良好的导电、传热和延展性。(2)化学性质。化学性质。2海水提镁海水提镁3用途用途生产合金，冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。生产合金，冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。4镁的重要化合物镁的重要化合物【典例典例1】(2014新课标新课标卷卷)将海水淡化与浓海水资将海水淡化与浓海水资源化结合起来是综合利用海水的重要途径之一。一般源化结合起来是综合利用海水的重要途径之一。一般是先将海水淡化获得淡水，再从剩余的浓海水中通过是先将海水淡化获得淡水，再从剩余的浓海水中通过一系列工艺流程提取其他产品。一系列工艺流程提取其他产品。回答下列问题：回答下列问题：(1)下列改进和优化海水综合利用工艺的设想和做法可下列改进和优化海水综合利用工艺的设想和做法可行的是行的是_(填序号填序号)。用混凝法获取淡水用混凝法获取淡水提高部分产品的质量提高部分产品的质量优化提取产品的品种优化提取产品的品种改进钾、溴、镁等的提取改进钾、溴、镁等的提取工艺工艺 (2)海水提镁的一段工艺流程如下图：海水提镁的一段工艺流程如下图：浓海水的主要成分如下：浓海水的主要成分如下：该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为_，产品，产品2的化学式为的化学式为_，1 L浓海水浓海水最多可得到产品最多可得到产品2的质量为的质量为_g。(3)采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为发生反应的化学方程式为_；电解；电解时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出有关时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出有关反应的化学方程式反应的化学方程式_。镁及其化合物的转化关系图镁及其化合物的转化关系图题组一镁及其化合物的转化关系题组一镁及其化合物的转化关系1(高考经典题高考经典题)某同学通过系列实验探讨某同学通过系列实验探讨Mg及其化及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是合物的性质，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，置镁片于其中探将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁片于其中探讨讨Mg的活泼性的活泼性B将将NaOH溶液缓慢滴入溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，观察溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成沉淀的生成C将将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀中过滤，洗涤并收集沉淀D将将Mg(OH)2沉淀转入表面皿中，加足量稀盐沉淀转入表面皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水酸，加热蒸干得无水MgCl2固体固体解析：解析：本题考查镁及其化合物的性质、常见的基本本题考查镁及其化合物的性质、常见的基本实验操作。稀释浓硫酸时实验操作。稀释浓硫酸时，应将浓硫酸沿着器壁或应将浓硫酸沿着器壁或玻璃棒慢慢加入水中玻璃棒慢慢加入水中，并及时搅拌并及时搅拌，A是错误的；是错误的；过滤时需要用玻璃棒引流过滤时需要用玻璃棒引流，因此因此C不正确；蒸发溶不正确；蒸发溶液时应该用蒸发皿而不是表面皿液时应该用蒸发皿而不是表面皿，由于由于MgCl2会发会发生水解生水解，所以加热时必需在所以加热时必需在HCl的气氛中加热才能的气氛中加热才能得到得到MgCl2固体固体，所以所以D不正确。不正确。答案：答案：B2镁、铝单质的化学性质以相似性为主，但也存镁、铝单质的化学性质以相似性为主，但也存在某些重大差异性，下列物质能用于证明二者存在在某些重大差异性，下列物质能用于证明二者存在较大差异性的是较大差异性的是()CO2盐酸盐酸NaOH溶液溶液CuSO4溶液溶液A BC D解析：解析：镁能与镁能与CO2反应而铝不能反应而铝不能，铝能与铝能与NaOH溶液反应而镁不能。溶液反应而镁不能。答案：答案：C题组二镁的提取工艺及其原理题组二镁的提取工艺及其原理3海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如图所海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如图所示：示：(1)若在空气中加热若在空气中加热MgCl26H2O，生成的是，生成的是Mg(OH)Cl或或MgO，写出相应反应的化学方程式：，写出相应反应的化学方程式：_。用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在干燥用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在干燥的的HCl气流中加热气流中加热MgCl26H2O时，能得到无水时，能得到无水MgCl2，其原因是，其原因是_。(2)Mg(OH)2沉淀中混有的沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去？写应怎样除去？写出实验步骤：出实验步骤：_。(3)实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的。说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的。溶解时：溶解时：_；过滤时：过滤时：_；蒸发时：蒸发时：_。解析：解析：(1)根据根据Cl、H、O三种元素守恒可知三种元素守恒可知，在空气，在空气中加热中加热MgCl26H2O，除生成除生成Mg(OH)Cl或或MgO外外，还有还有HCl和和H2O生成。生成。(2)为防止引入新杂质为防止引入新杂质，可用可用MgCl2溶液或溶液或Mg(NO3)2溶液将溶液将Ca(OH)2转化为转化为Mg(OH)2，然后过滤、洗涤。然后过滤、洗涤。(3)溶解固体时使用玻璃棒是为了加速溶质的扩散溶解固体时使用玻璃棒是为了加速溶质的扩散，提高溶解速率；在过滤时使用玻璃棒是为了引流液体提高溶解速率；在过滤时使用玻璃棒是为了引流液体，防止外洒；蒸发结晶过程中使用玻璃棒是为了防止因防止外洒；蒸发结晶过程中使用玻璃棒是为了防止因局部过热而使液滴或晶体飞溅。局部过热而使液滴或晶体飞溅。考点二铝的性质考点二铝的性质2金属铝的物理性质金属铝的物理性质 银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导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，密度较小，质地柔软。电性和导热性等，密度较小，质地柔软。3金属铝的化学性质金属铝的化学性质写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：4制备制备2Al2O3(熔融熔融) 4Al3O25铝的用途铝的用途纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。用品等。【典例典例2】(2015哈尔滨高三模拟哈尔滨高三模拟)下列有关铝及其下列有关铝及其化合物的叙述正确的是化合物的叙述正确的是()A铝粉与氧化镁共热可制取金属镁铝粉与氧化镁共热可制取金属镁B足量铝分别与含足量铝分别与含1 mol HCl、1 mol NaOH的溶液的溶液反应，产生相同量的氢气反应，产生相同量的氢气C工业上用电解熔融工业上用电解熔融Al2O3的方法冶炼铝的方法冶炼铝D在浓硝酸中加入等体积的浓硫酸后，立即加入铝在浓硝酸中加入等体积的浓硫酸后，立即加入铝片，铝片表面发生钝化片，铝片表面发生钝化解析：解析：镁比铝活泼镁比铝活泼，不能用铝粉制取镁不能用铝粉制取镁，A错误；错误；根据关系式根据关系式2Al6HCl3H2，2Al2NaOH3H2，当铝足量时当铝足量时，等量的等量的HCl和和NaOH产生产生H2的体积比的体积比为为13，B错误；浓错误；浓H2SO4可吸收浓可吸收浓HNO3中的水分中的水分，并放出大量热并放出大量热，促进促进HNO3挥发挥发，使两种酸的浓度使两种酸的浓度减小减小，铝片不再钝化铝片不再钝化，D错误。错误。答案：答案：C题组一铝的性质及用途题组一铝的性质及用途1下列关于铝的叙述中正确的是下列关于铝的叙述中正确的是()A由于铝在空气中不会锈蚀，所以铝制品的使用由于铝在空气中不会锈蚀，所以铝制品的使用寿命都很长寿命都很长B由于铝具有强还原性，所以常用铝来冶炼某些由于铝具有强还原性，所以常用铝来冶炼某些高熔点金属高熔点金属C常温下，铝被浓硫酸钝化，所以可用浓硫酸除常温下，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，所以常用铝制造电由于铝的导电性能比铜强，所以常用铝制造电线、电缆线、电缆解析：解析：铝在空气中与铝在空气中与O2反应反应，生成致密的氧化物薄生成致密的氧化物薄膜膜，本身就易于锈蚀本身就易于锈蚀，A错误；铜与浓硫酸常温下不错误；铜与浓硫酸常温下不反应反应，C错误；铝的导电性能虽然比铜差但价格相对错误；铝的导电性能虽然比铜差但价格相对低廉且密度较小低廉且密度较小，故常用铝制造电线、电缆故常用铝制造电线、电缆，D错误；错误；由于铝具有强还原性由于铝具有强还原性，可利用铝热反应来冶炼难熔可利用铝热反应来冶炼难熔金属金属，B正确。正确。答案：答案：B题组二铝与酸或碱反应的定量分析题组二铝与酸或碱反应的定量分析3足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是消耗溶质物质的量最少的是()A氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液 B稀硫酸稀硫酸C盐酸盐酸 D稀硝酸稀硝酸解析：解析：A项项，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，1 mol Al消耗消耗1 mol NaOH；B项项，2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H2，1 mol Al消耗消耗1.5 mol H2SO4；C项项，2Al6HCl=2AlCl33H2，1 mol Al消耗消耗3 mol HCl；D项项，Al和稀硝酸反应不产生和稀硝酸反应不产生H2。综上所述综上所述，符合题意的是符合题意的是A项。项。答案：答案：A4将等物质的量的镁和铝混合，取等质量该混合将等物质的量的镁和铝混合，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，物四份，分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是放出氢气最多的是()A3 molL1 HCl B4 molL1 HNO3C8 molL1 NaOH D18 molL1 H2SO4解析：解析：在镁、铝混合物中加入在镁、铝混合物中加入HNO3和浓和浓H2SO4都不都不产生产生H2；加入；加入NaOH溶液溶液，只有只有Al与之反应生成与之反应生成H2，而镁不反应；加入盐酸而镁不反应；加入盐酸，镁、铝都与盐酸反应生成镁、铝都与盐酸反应生成H2，所以放出所以放出H2的量最多。的量最多。答案：答案：A考点三铝的化合物的性质与应用考点三铝的化合物的性质与应用1氧化铝氧化铝(1)物理性质：白色固体，难溶于水，有很高的熔点。物理性质：白色固体，难溶于水，有很高的熔点。(2)化学性质。化学性质。2氢氧化铝氢氧化铝(1)物理性质。物理性质。白色胶状不溶于水的固体，有较强的白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附吸附性。性。(2)化学性质化学性质(用化学方程式表示用化学方程式表示)。Al(OH)3的电离方程式为：的电离方程式为：3常见的铝盐常见的铝盐(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。子组成的复盐。(2)明矾的化学式为明矾的化学式为KAl(SO4)212H2O，它是无色晶体，它是无色晶体，可溶于水，水溶液可溶于水，水溶液pH7(填填“”或或“”)。明矾。明矾可 以 净 水 ， 其 净 水 的 原 理 是可 以 净 水 ， 其 净 水 的 原 理 是 A l3 3H2O=Al(OH)3(胶体胶体)3H，Al(OH)3胶体吸附水胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。中杂质形成沉淀而净水。(1)Al(OH)3是一种不溶于水的白色胶状物是一种不溶于水的白色胶状物，能作净水剂能作净水剂，能中和胃酸能中和胃酸，也是一种阻燃材料。也是一种阻燃材料。(2)Al(OH)3具有两性具有两性，能溶于强酸、强碱能溶于强酸、强碱，但不溶于弱但不溶于弱酸酸(如如H2CO3)、弱碱、弱碱(如氨水如氨水)。因此。因此，制备制备Al(OH)3是用是用可溶性铝盐与过量氨水反应而不是过量可溶性铝盐与过量氨水反应而不是过量NaOH溶液。溶液。(3)中学化学中常见的既能与盐酸反应中学化学中常见的既能与盐酸反应，又能与又能与NaOH溶溶液反应的物质有液反应的物质有Al、Al2O3、Al(OH)3、多元弱多元弱酸的酸式盐酸的酸式盐(如如NaHCO3)、弱酸的铵盐弱酸的铵盐如如(NH4)2CO3。【典例典例3】铝是一种应用广泛的金属，工业上用铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3和冰晶石和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融电解制得。铝土矿的混合熔融电解制得。铝土矿的主要成分是主要成分是Al2O3和和SiO2等。从铝土矿中提炼等。从铝土矿中提炼Al2O3的流的流程如下：程如下：回答下列问题：回答下列问题：(1)写出反应写出反应1的化学方程式：的化学方程式：_；(2)滤液滤液中加入中加入CaO生成的沉淀是生成的沉淀是_，反应，反应2的离子方程式为的离子方程式为_；(3)电解制铝的化学方程式是电解制铝的化学方程式是_，以石墨，以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是为电极，阳极产生的混合气体的成分是_。解析：解析：本题是常考的经典本题是常考的经典Al的制备实验的制备实验，由流程图由流程图可知反应可知反应1用于溶解二氧化硅和氧化铝用于溶解二氧化硅和氧化铝，Fe不与碱不与碱反应反应，利用过滤除去利用过滤除去Fe，所以滤液中的成分为硅酸所以滤液中的成分为硅酸钠和偏铝酸钠钠和偏铝酸钠，加入氧化钙后硅酸钠转化为硅酸钙加入氧化钙后硅酸钠转化为硅酸钙沉淀沉淀，偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体后转变为偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体后转变为氢氧化铝氢氧化铝，加热后生成氧化铝。电解制备铝的过程加热后生成氧化铝。电解制备铝的过程中由于阳极生成了氧气中由于阳极生成了氧气，高温下碳会被氧气氧化为高温下碳会被氧气氧化为CO、CO2，因此阳极产生的混合气体为因此阳极产生的混合气体为O2、CO2(CO)。两种提纯氧化铝的方案两种提纯氧化铝的方案 铝是地壳中含量最多的金属元素铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界主在自然界主要以化合态形式存在于氧化铝中。铝土矿的主要成要以化合态形式存在于氧化铝中。铝土矿的主要成分是分是Al2O3，此外还含有少量此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质等杂质，冶炼金属铝很重要的一个过程是冶炼金属铝很重要的一个过程是Al2O3的提纯。由的提纯。由于于Al2O3是两性氧化物是两性氧化物，而杂质而杂质SiO2是酸性氧化物是酸性氧化物，Fe2O3是碱性氧化物是碱性氧化物，因而可设计出两种提纯氧化因而可设计出两种提纯氧化铝的方案。铝的方案。方案一碱溶法方案一碱溶法题组一从铝土矿中提取题组一从铝土矿中提取Al2O3的方法的方法1工业上用铝土矿工业上用铝土矿(主要成分为主要成分为Al2O3，含，含Fe2O3杂杂质质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：为原料冶炼铝的工艺流程如下：下列叙述正确的是下列叙述正确的是()A试剂试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸B反应反应过滤后所得沉淀为氢氧化铁过滤后所得沉淀为氢氧化铁C图中所有转化反应都不是氧化还原反应图中所有转化反应都不是氧化还原反应D反应反应的化学方程式为的化学方程式为NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3解析：解析：从工艺流程图上看出从工艺流程图上看出，加入的试剂加入的试剂X能将铝土能将铝土矿中的矿中的Al2O3转化为溶液转化为溶液，且向该溶液中通入过量且向该溶液中通入过量Y，可得到可得到Al(OH)3沉淀和沉淀和NaHCO3，故故X为为NaOH溶液溶液，Y为为CO2。反应。反应为：为：Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O。SiO22NaOH=Na2SiO3H2O。故反应。故反应过滤后得到的沉淀为过滤后得到的沉淀为Fe2O3，A、B错误；图中转化错误；图中转化关系中由关系中由Al2O3冶炼铝属于氧化还原反应冶炼铝属于氧化还原反应，C错误。错误。答案：答案：D2工业上用铝土矿工业上用铝土矿(主要成分为主要成分为Al2O3xH2O、Fe2O3、SiO2等等)提取纯提取纯Al2O3作冶炼铝的原料，提取时操作作冶炼铝的原料，提取时操作过程如下图，指出图中操作错误的是过程如下图，指出图中操作错误的是()A B C D解析：解析：由流程图可知由流程图可知，反应反应得到的滤液为得到的滤液为NaAlO2溶液溶液，加入过量盐酸后得到加入过量盐酸后得到AlCl3而不是而不是Al(OH)3沉淀沉淀，应通入过量应通入过量CO2，操作操作错误；错误；Al(OH)3在常温干燥在常温干燥条件下并不发生分解条件下并不发生分解，故操作故操作需要加热需要加热，错误。错误。答案：答案：A题组二制备题组二制备Al(OH)3的最佳途径的最佳途径3用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝，下列操用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝，下列操作步骤中最恰当的组合是作步骤中最恰当的组合是()加盐酸溶解加盐酸溶解加烧碱溶液溶解加烧碱溶液溶解过滤过滤通入通入过量过量CO2生成生成Al(OH)3沉淀沉淀加入盐酸生成加入盐酸生成Al(OH)3沉淀沉淀加入过量烧碱溶液加入过量烧碱溶液A BC D解析：解析：若先用盐酸溶解若先用盐酸溶解，Mg、Al均溶解均溶解，制取制取Al(OH)3的步骤较多；从的步骤较多；从NaAlO2制备制备Al(OH)3，若若加盐酸不容易控制量的多少。故加盐酸不容易控制量的多少。故B项操作步骤为最项操作步骤为最佳顺序。佳顺序。答案：答案：B6下列各组物质，不能按下列各组物质，不能按 (“”“”表示表示反应一步完成反应一步完成)关系转化的是关系转化的是()(2)可溶性铝盐与强碱可溶性铝盐与强碱(如如NaOH)溶液反应溶液反应，铝元素铝元素的存在形式。的存在形式。(3)分离提纯。分离提纯。利用利用Al能溶于强碱溶液能溶于强碱溶液，分离分离Al与其他金属的混合与其他金属的混合物。如物。如Mg(Al)：加足量：加足量NaOH溶液。溶液。利用利用Al2O3能与强碱溶液反应能与强碱溶液反应，分离分离Al2O3与其他金与其他金属氧化物。如属氧化物。如Fe2O3(Al2O3)：加足量：加足量NaOH溶液。溶液。利用利用Al(OH)3能与强碱溶液反应能与强碱溶液反应，分离分离Al3与其他与其他金属阳离子。如金属阳离子。如Mg2(Al3)：加过量：加过量NaOH溶液溶液，过过滤滤，再加酸充分溶解。再加酸充分溶解。