新高考化学复习讲义+练习 第09讲 镁、铝及其重要化合物（讲义+练习）（原卷版）

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考情分析
网络构建
考点一 镁及其化合物
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点1 镁的性质
知识点2 镁的氧化物MgO
知识点3 镁的氢氧化物Mg(OH)2
知识点4 镁的其他化合物
【提升·必考题型归纳】
考向1 考查镁及其化合物的结构、性质及应用
考向2 考查镁及其化合物制备的工艺流程
考点二 铝及其化合物
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点1 铝的性质
知识点2 氧化铝
知识点3 氢氧化铝
知识4 常见的铝盐
知识5 数形结合与“铝三角”
【提升·必考题型归纳】
考向1 考查铝及其化合物的结构、性质及其应用
考向2 考查铝热反应及其应用
考向3 考查铝及其化合物制备的工艺流程
考向4 考查铝及其化合物与强酸、强碱反应有关计算
真题感悟
考点一 镁及其化合物
知识点1 镁的性质
1．镁的原子结构及存在
（1）镁的原子结构：镁元素在元素周期表中位于第______周期第______族，原子结构示意图为______。镁是较活泼的金属，在金属活动性顺序中位于铝、锌、铁的前面。镁在化学反应中，能表现出较强的金属性，即______电子的能力强，是常用的还原剂。
（2）镁的存在：镁蕴藏量丰富，在宇宙中含量第八，在地壳中含量丰度2%。含镁矿物主要来自白云岩[CaMg(CO3)2]、菱镁矿（MgCO3）、水镁矿[Mg(OH)2]、光卤石（KCl·MgCl2·6H2O）和橄榄石[(Mg,Fe)2SiO4]等。海水、天然盐湖水也是含镁丰富的资源。
2.镁的物理性质
具有______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。
3.镁的化学性质
①与非金属反应
A.镁条在O2中燃烧，发出____________，生成______色固体物质，反应的化学方程式为2Mg＋O22MgO
B.镁条能与N2反应，化学方程式为____________________________________
【易错提醒】Mg3N2能与水剧烈反应生成Mg(OH)2沉淀，放出氨气，所以只能在干态下制取。
C.镁条能与Cl2反应，化学方程式为Mg＋Cl2MgCl2
②与CO2反应：2Mg＋CO22MgO＋C
③与H2O反应：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑
④与H＋反应：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
4.镁的用途
①制造信号弹和焰火；
②镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件；
③氧化镁用于制耐高温材料；
④冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。
5.镁的工业制备——海水提镁
【易错提醒】①由MgCl2·6H2O到无水MgCl2，必须在HCl气流中加热，以防MgCl2水解。
②因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应，故工业电解MgCl2得到的镁，应在H2氛围中冷却。
知识点2 镁的氧化物MgO
知识点3 镁的氢氧化物Mg(OH)2
【易错提醒】碳酸镁水解生成氢氧化镁，反应的化学方程式：MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑，镁元素在水垢中的存在形式是Mg(OH)2。
知识点4 镁的其他化合物
1．氯化镁：MgCl2可发生水解，由MgCl2·6H2O制备MgCl2时，要在HCl的气氛中脱水，MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O。
2．氮化镁：在水中剧烈水解，其反应的化学方程式为Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑，与酸反应生成两种盐：Mg3N2＋8HCl===3MgCl2＋2NH4Cl。
考向1 考查镁及其化合物的结构、性质及应用
例1．（2022·浙江舟山·舟山中学统考三模）关于镁的性质，下列说法错误的是
A．金属镁着火，可以用CO2灭火B．镁是一种具有银白色光泽的金属
C．镁可以与热水反应生成氢气D．镁可以与盐酸剧烈反应生成氢气
【变式训练】（2023·全国·高三专题练习）下列关于镁的叙述正确的是（ ）
A．镁在氮气中不能燃烧B．镁与水不能反应释放出氢气
C．镁在氯气中燃烧会产生白烟D．镁可在二氧化碳气体中燃烧，只生成白色固体
考向2 考查镁及其化合物制备的工艺流程
例2．（2022·浙江舟山·舟山中学校考模拟预测）菱镁矿(主要成分为，还含有少量、)制备的流程如图。下列说法正确的是
A．步骤(Ⅰ)得到的滤渣主要成分为B．步骤(Ⅱ)发生的反应有2个
C．步骤(Ⅲ)操作可在蒸发皿中进行D．滤液Y中加入足量氨水可得到白色沉淀
【变式训练】（2023·山东潍坊·统考二模）以水泥厂的废料(主要成分为，含少量等杂质)为原料制备的工艺流程如下：
已知：下列说法正确的是
A．为提高酸浸速率，可使用浓硫酸B．试剂X可以是
C．滤渣为D．操作a所得滤液经处理后可循环利用
考点二 铝及其化合物
知识点1 铝的性质
1．铝的原子结构和存在
（1）铝的原子结构：铝位于元素周期表第______周期______族，原子结构示意图为____________。
（2）铝的存在：自然界中的铝全部以______态的形式存在，地壳中铝含量位列金属第______位，以铝土矿的形式存在，主要成分是Al2O3，含少量Fe2O3和SiO2。
2．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、导电性和导热性等，密度较小，质地柔软。
3．金属铝的化学性质
①常温下，铝与氧气形成致密氧化膜，加热发生：4Al＋3O22Al2O3
②2Al＋3Cl2eq \(=====,\s\up7(点燃))2AlCl3
③常温铝遇氧化性酸——浓硫酸、浓硝酸钝化，与非氧化酸发生反应生成氢气：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
④2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑或2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑
⑤2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3
4．铝热反应
5.铝的制备和用途
(1)制备原理：铝土矿eq \(――→,\s\up7(提纯))Al2O3eq \(――→,\s\up7(电解))Al，电解熔融Al2O3：2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解),\s\d7(冰晶石))4Al＋3O2↑。
【特别提醒】工业上冶炼Al用电解熔融Al2O3而不用AlCl3的原因：AlCl3是共价化合物，熔融态不导电。
(2)铝的用途：纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等，铝还用作还原剂。
6.铝与酸或碱反应生成H2的量的关系
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
(1)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：
①产生H2的物质的量相等。
②消耗H＋、OH－的物质的量之比为n(H＋)∶n(OH－)＝3∶1。
(2)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。
(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应：
若产生氢气的体积比为eq \f(1,3)＜eq \f(VHClH2,VNaOHH2)＜1，则必定
①铝与盐酸反应时，铝过量而HCl不足。
②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而NaOH过量。
【易错警示】(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)铝与稀硝酸反应时生成的气体是NO而不是H2。
(3)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－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑。其反应机理应为：铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2，反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH无电子得失。
(4)铝热反应是在高温状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)。
(5)Mg在CO2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Mg3N2。
知识点2 氧化铝
1.物理性质：______色固体，______溶于水，熔点很______。
2.化学性质——两性氧化物
①与酸反应：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
②与碱反应：Al2O3＋2OH－===2AlOeq \\al(－,2)＋H2O
【易错警示】这里的酸碱是指强酸、强碱。
3.用途：①作耐火材料②冶炼铝的原料
4.制备：Al(OH)3加热分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
知识点3 氢氧化铝
1.物理性质：______色______状______溶于水的固体，有较强的吸附性。
2.化学性质——两性氢氧化物
Al(OH)3的电离方程式为
（酸式电离）AlOeq \\al(－,2)＋H＋＋H2OAl(OH)3Al3＋＋3OH－（碱式电离）
①与酸反应：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
②与碱反应：Al(OH)3＋OH－===AlOeq \\al(－,2)＋2H2O
③受热分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
【总结归纳】既能与酸反应又能与碱反应的物质：①弱酸的铵盐，如：NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；②弱酸的酸式盐，如：NaHCO3、KHS、NaHSO3等；③氨基酸；④铝及铝的氧化物、氢氧化物。
3.用途①制药 ②净水作用
4.制备Al(OH)3的三种方法
①向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq \\al(＋,4)。
②NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为AlOeq \\al(－,2)＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCOeq \\al(－,3)。
③可溶性铝盐和偏铝酸盐水溶液中混合：3AlOeq \\al(－,2)＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓。
知识4 常见的铝盐
1.明矾
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KAl(SO4)2·12H2O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH______7。
3）明矾净水的原理：明矾可以净水，其净水的原理是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中的杂质形成沉淀而净水，使水澄清。
【易错警示】(1)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。
(2)Al(OH)3具有两性，能溶于强酸(如盐酸)、强碱(如NaOH溶液)，但不溶于弱酸(如H2CO3)、弱碱溶液(如氨水)。
(3)由Al(OH)3的两式电离以及与酸和碱反应的离子方程式可知：与酸反应时相当于三元碱，与碱反应时相当于一元酸。
(4)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。
2.AlCl3的结构与性质
1）AlCl3熔点、沸点都很低，且会升华，易溶于乙醚等有机溶剂，因为它是一种共价型化合物。熔化的AlCl3不易导电，AlCl3晶体属于______晶体，故制备铝时不用AlCl3电解。
2） AlCl3的蒸汽或处于熔融状态时，都以AlCl3二聚分子形式存在。AlCl3二聚分子的形成原因是铝原子的缺电子结构。AlCl3二聚分子结构示意图如图，其中每个铝原子均为sp3杂化，各有1条空的轨道，氯原子处于以铝原子为中心的四面体的4个顶点位置。分子中有桥式氯原子存在，桥式氯原子在与其中一个铝原子成σ键的同时，与另一个铝原子的空轨道发生配位，形成σ配位键。
3）AlCl3能与Cl－生成AlCl4-：AlCl3（aq）＋ Cl－（aq）=AlCl4-（aq）
4）与Al2Cl6类似，AlCl4-、Na3AlF6、Al(OH)4-中均存在配位键。
知识5 数形结合与“铝三角”
1．Al3＋、Al(OH)3、[Al(OH)4]－之间的转化关系
(1)①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq \\al(＋,4)②Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
(2)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
(3)Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－
(4)[Al(OH)4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O
(5)①[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCOeq \\al(－,3)
②[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O
(6)Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－
2．与Al(OH)3沉淀生成有关的图像分析
(1)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像(从上述转化关系中选择符合图像变化的离子方程式，下同)
(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像
(3)突破Al(OH)3沉淀图像三个秘诀
①明晰横、纵坐标含义，然后通过曲线变化特点分析反应原理。
②掌握Al3＋、Al(OH)3、AlOeq \\al(－,2)三者之间的转化比例：
③明晰Al3＋溶液中加碱(OH－)的几种常见变形图像，如：
图A中，n(H＋)∶n(Al3＋)＝2∶1。
图B中，若已知原溶液中含有Mg2＋。则可推出：
n(Mg2＋)∶n(Al3＋)＝1∶1。
图C中，若已知原溶液中含有H＋和Mg2＋，则可推导出：n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝2∶1∶1。
3.铝三角的应用
(1)选择制备Al(OH)3的最佳途径
①由Al3＋制备Al(OH)3，宜用Al3＋与氨水反应：
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq \\al(＋,4)
②由NaAlO2制备Al(OH)3宜用CO2与AlOeq \\al(－,2)反应：
2H2O＋AlOeq \\al(－,2)＋CO2===Al(OH)3↓＋HCOeq \\al(－,3)
③从节约原料角度，由Al制备Al(OH)3，宜用eq \f(1,4)Al制备Al3＋，eq \f(3,4)Al制备AlOeq \\al(－,2)，然后将二者混合：
Al3＋＋3AlOeq \\al(－,2)＋6H2O===4Al(OH)3↓
(2)有关离子共存问题
①与Al3＋不能大量共存的(阴)离子有：OH－、AlOeq \\al(－,2)、HS－、SiOeq \\al(2－,3)、COeq \\al(2－,3)、HCOeq \\al(－,3)、SOeq \\al(2－,3)等。
②与AlOeq \\al(－,2)不能大量共存的(阳)离子有：H＋、Al3＋、NHeq \\al(＋,4)、Fe2＋、Fe3＋等。
③AlOeq \\al(－,2)与HCOeq \\al(－,3)因发生(相对)强酸制弱酸的反应而不能共存。
(3)分析离子反应顺序
①向含有Al3＋、NHeq \\al(＋,4)、H＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，反应顺序是：Ⅰ.H＋＋OH－===H2O；Ⅱ.Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓(若先与NHeq \\al(＋,4)反应，则生成的NH3·H2O又使Al3＋沉淀且生成NHeq \\al(＋,4))；Ⅲ.NHeq \\al(＋,4)＋OH－===NH3·H2O[若先溶解Al(OH)3，则产生的AlOeq \\al(－,2)又与NHeq \\al(＋,4)反应生成沉淀]；Ⅳ.Al(OH)3＋OH－===AlOeq \\al(－,2)＋2H2O。
②向含有AlOeq \\al(－,2)、COeq \\al(2－,3)、OH－的混合溶液中逐滴加入盐酸，反应顺序是：Ⅰ.OH－＋H＋===H2O；Ⅱ.AlOeq \\al(－,2)＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓(AlOeq \\al(－,2)比COeq \\al(2－,3)先反应)；Ⅲ.COeq \\al(2－,3)＋H＋===HCOeq \\al(－,3)；Ⅳ.HCOeq \\al(－,3)＋H＋===CO2↑＋H2O[HCOeq \\al(－,3)比Al(OH)3先反应]；Ⅴ.Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。
(4)有关Al(OH)3的计算
1)求产物Al(OH)3的量
①当n(OH－)≤3n(Al3＋)时，n[Al(OH)3]＝eq \f(1,3)n(OH－)；
②当3n(Al3＋)③当n(OH－)≥4n(Al3＋)时，n[Al(OH)3]＝0，无沉淀。
2)求反应物碱的量
①若碱不足(Al3＋未完全沉淀)：n(OH－)＝3n[Al(OH)3]；
②若碱使生成的Al(OH)3部分溶解：n(OH－)＝4n(Al3＋)－n[Al(OH)3]。
考向1 考查铝及其化合物的结构、性质及其应用
例1．（2023·上海宝山·统考一模）下列关于铝及其化合物反应的离子方程式书写正确的是
A．铝与NaOH溶液反应：
B．与NaOH溶液反应：
C．明矾净水原理：
D．与过量氨水反应：
【变式训练】（2023·江苏·统考二模）下列物质的性质和用途具有对应关系的是
A．熔点高，可用作电解制铝B．不稳定，可用于治疗胃酸过多
C．明矾水解生成胶体，可用做絮凝剂D．铝具有导热性，可用于制备铝热剂
考向2 考查铝热反应及其应用
例2．（2023·上海崇明·统考一模）工业上可用铝热反应冶炼锰、钒等金属，其原因与下列无关的是
A．铝还原性较强B．铝能形成多种合金
C．锰、钒熔点高D．反应放出大量热
【变式训练】（2022秋·上海虹口·高三上海市复兴高级中学阶段练习）用铝热反应还原下列物质，制得金属各1ml时，消耗铝最少的是
A．MnO2B．Cr2O3C．V2O5D．Fe3O4
考向3 考查铝及其化合物制备的工艺流程
例3．（2023·北京东城·统考二模）明矾可用作净水剂。某同学设计利用废铝箔(主要成分为，含少量等)制备明矾的流程如下图所示。
下列说法不正确的是
A．①中反应的离子方程式是
B．③中反应的离子方程式是
C．操作a是蒸发结晶，用到的仪器有蒸发皿、酒精灯、玻璃棒等
D．明矾净水的原理：水解生成的胶体能吸附水中的悬浮颗粒物
【变式训练】（2023·广东·广州市第二中学校联考三模）下图为铝的生产原理示意图，下列相关说法不正确的是
A．冰晶石做助熔剂
B．氧化铝属于过渡晶体
C．金属铁、铜的冶炼方法与铝类似
D．铝在工业上是一种很好的还原剂
考向4 考查铝及其化合物与强酸、强碱反应有关计算
例4.将等物质的量的金属Na、Mg、Al分别与100 mL 2 ml·L－1的盐酸反应，实验测得生成气体的体积V(已折合为标准状况)与时间t的关系如图所示，则下列说法错误的是( )
A．x＝2.24
B．钠的物质的量为0.2 ml
C．反应时，Na、Mg、Al均过量
D．曲线b为Mg与盐酸反应的图像
【变式训练】将一定质量的镁铝合金投入100 mL一定浓度的盐酸中，合金完全溶解。向所得溶液中滴加浓度为5 ml/L的NaOH溶液，生成的沉淀跟加入的NaOH溶液的体积关系如图。（横坐标体积单位是mL，纵坐标质量单位是g）求：

(1)合金中Mg的质量__________________
(2)所用HCl的物质的量浓度__________________
1．（2023·浙江·统考高考真题）物质的性质决定用途，下列两者对应关系不正确的是
A．铝有强还原性，可用于制作门窗框架
B．氧化钙易吸水，可用作干燥剂
C．维生素C具有还原性，可用作食品抗氧化剂
D．过氧化钠能与二氧化碳反应生成氧气，可作潜水艇中的供氧剂
2．（2021·浙江·统考高考真题）下列说法不正确的是
A．铁粉与氧化铝发生的铝热反应可用于焊接铁轨
B．镁燃烧会发出耀眼的白光，可用于制造信号弹和焰火
C．熟石膏与水混合成糊状后能很快凝固，常用于制作模型和医疗石膏绷带
D．工业上可用氨水消除燃煤烟气中的二氧化硫
3．（2023·全国·统考高考真题）下列应用中涉及到氧化还原反应的是
A．使用明矾对水进行净化B．雪天道路上撒盐融雪
C．暖贴中的铁粉遇空气放热D．荧光指示牌被照发光
4．（2023·山东·统考高考真题）鉴别浓度均为的、三种溶液，仅用下列一种方法不可行的是
A．测定溶液B．滴加酚酞试剂
C．滴加溶液D．滴加饱和溶液
5．（2023·浙江·高考真题）下列物质中属于耐高温酸性氧化物的是
A．B．C．D．
第09讲 镁、铝及其重要化合物
考点要求
考题统计
考情分析
镁、铝及其化合物的性质与应用
2023浙江1月卷12题，2分
2022浙江1月卷8题，2分
2021浙江1月卷8题，2分
从近三年高考试题来看,铝、镁及其化合物的性质与应用仍是高考的命题点。高考中一方面考查铝及其化合物的性质在日常生活、生产中的应用，另一方面以“铝三角”转化关系为载体，考查图像分析和计算能力等。
预测新的一年高考可能会在选择题或化工流程图题中考查金镁、铝、氧化镁、氧化铝及氢氧化镁、氢氧化铝的性质与应用,如化学方程式或离子方程式的正误判断,或在化工流程图中考查铝及其重要化合物的的转化或去除,题目难度中等偏大。
镁、铝及其化合物的制备的工艺流程
2023辽宁卷16题，3分
2022全国卷26题，1分
2021湖南卷6题，3分
工艺流程
基本步骤及主要反应
制石灰乳：化学方程式为CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2
沉淀：化学方程式为Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
酸化：化学方程式为Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
蒸发结晶：析出MgCl2·6H2O，MgCl2＋6H2O=MgCl2·6H2O↓
脱水：在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁，氯化氢的作用抑制Mg2+的水解，MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O
电解：电解熔融氯化镁制得镁，化学方程式为MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
物理性质
白色固体，难溶，熔点高，密度小
化学
性质
类别
碱性氧化物
与H2O反应
MgO＋H2Oeq \(=====,\s\up9(△),\s\d9( ))Mg(OH)2(反应缓慢)
与H＋反应
MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O
与浓铵盐溶液反应
MgO＋2NH4＋===Mg2＋＋H2O＋2NH3
与OH－反应
不反应
重要用途
制耐火、耐高温器材
物理性质
白色固体，难溶于水，溶解度小于碳酸镁
电离性
中强碱，悬浊液使酚酞变浅红：Mg(OH)2Mg2＋＋2OH－
与H＋反应
Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O
与OH－反应
不反应
与铵盐浓溶液反应
Mg(OH)2＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3·H2O
热稳定性
Mg(OH)2eq \(=====,\s\up9(△),\s\d9( ))MgO＋H2O
实验装置
实验现象
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
实验结论
高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热：Fe2O3＋2Aleq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3
原理应用
①制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等，
3MnO2＋4Aleq \(=====,\s\up7(高温))3Mn＋2Al2O3；
②金属焊接，如野外焊接钢轨等
操作
可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量
NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量
现象
立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失
无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失
图像
方程式
序号
AB：(1)③
BD：(6)
AB：(3)
BC：(1)②
操作
偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量
稀盐酸中逐滴加入偏铝酸盐溶液至过量
现象
立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失
无沉淀→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失
图像
方程式
序号
AB：(5)②
BC：(2)
AB：(4)
BC：(1)②
考情分析
网络构建
考点一 镁及其化合物
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点1 镁的性质
知识点2 镁的氧化物MgO
知识点3 镁的氢氧化物Mg(OH)2
知识点4 镁的其他化合物
【提升·必考题型归纳】
考向1 考查镁及其化合物的结构、性质及应用
考向2 考查镁及其化合物制备的工艺流程
考点二 铝及其化合物
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点1 铝的性质
知识点2 氧化铝
知识点3 氢氧化铝
知识4 常见的铝盐
知识5 数形结合与“铝三角”
【提升·必考题型归纳】
考向1 考查铝及其化合物的结构、性质及其应用
考向2 考查铝热反应及其应用
考向3 考查铝及其化合物制备的工艺流程
考向4 考查铝及其化合物与强酸、强碱反应有关计算
真题感悟
考点一 镁及其化合物
知识点1 镁的性质
1．镁的原子结构及存在
（1）镁的原子结构：镁元素在元素周期表中位于第三周期第ⅡA族，原子结构示意图为。镁是较活泼的金属，在金属活动性顺序中位于铝、锌、铁的前面。镁在化学反应中，能表现出较强的金属性，即失电子的能力强，是常用的还原剂。
（2）镁的存在：镁蕴藏量丰富，在宇宙中含量第八，在地壳中含量丰度2%。含镁矿物主要来自白云岩[CaMg(CO3)2]、菱镁矿（MgCO3）、水镁矿[Mg(OH)2]、光卤石（KCl·MgCl2·6H2O）和橄榄石[(Mg,Fe)2SiO4]等。海水、天然盐湖水也是含镁丰富的资源。
2.镁的物理性质
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。
3.镁的化学性质
①与非金属反应
A.镁条在O2中燃烧，发出耀眼的强光，生成白色固体物质，反应的化学方程式为2Mg＋O22MgO
B.镁条能与N2反应，化学方程式为3Mg＋N2Mg3N2
【易错提醒】Mg3N2能与水剧烈反应生成Mg(OH)2沉淀，放出氨气，所以只能在干态下制取。
C.镁条能与Cl2反应，化学方程式为Mg＋Cl2MgCl2
②与CO2反应：2Mg＋CO22MgO＋C
③与H2O反应：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑
④与H＋反应：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
4.镁的用途
①制造信号弹和焰火；
②镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件；
③氧化镁用于制耐高温材料；
④冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。
5.镁的工业制备——海水提镁
【易错提醒】①由MgCl2·6H2O到无水MgCl2，必须在HCl气流中加热，以防MgCl2水解。
②因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应，故工业电解MgCl2得到的镁，应在H2氛围中冷却。
知识点2 镁的氧化物MgO
知识点3 镁的氢氧化物Mg(OH)2
【易错提醒】碳酸镁水解生成氢氧化镁，反应的化学方程式：MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑，镁元素在水垢中的存在形式是Mg(OH)2。
知识点4 镁的其他化合物
1．氯化镁：MgCl2可发生水解，由MgCl2·6H2O制备MgCl2时，要在HCl的气氛中脱水，MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O。
2．氮化镁：在水中剧烈水解，其反应的化学方程式为Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑，与酸反应生成两种盐：Mg3N2＋8HCl===3MgCl2＋2NH4Cl。
考向1 考查镁及其化合物的结构、性质及应用
例1．（2022·浙江舟山·舟山中学统考三模）关于镁的性质，下列说法错误的是
A．金属镁着火，可以用CO2灭火B．镁是一种具有银白色光泽的金属
C．镁可以与热水反应生成氢气D．镁可以与盐酸剧烈反应生成氢气
【解析】A．镁能够在CO2中燃烧，生成MgO和C，所以镁条着火不可以用CO2灭火，A错误；B．镁是一种银白色、有光泽、质软能导电的金属，B正确；C．镁与热水反应，生成氢气和氢氧化镁，C正确；D．镁的活泼性很强，与盐酸剧烈反应生成氯化镁和氢气，D正确；故选A。
【答案】A
【变式训练】（2023·全国·高三专题练习）下列关于镁的叙述正确的是（ ）
A．镁在氮气中不能燃烧B．镁与水不能反应释放出氢气
C．镁在氯气中燃烧会产生白烟D．镁可在二氧化碳气体中燃烧，只生成白色固体
【答案】C
【解析】A.Mg能在中燃烧生成，A项错误；B.在加热条件下，Mg与反应生成，B项错误；C.镁在氯气中燃烧会产生白色的氯化镁，故C正确；D.Mg与反应生成MgO和C，D项错误。故选：C。
【易错提醒】Mg在CO2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Mg3N2。
考向2 考查镁及其化合物制备的工艺流程
例2．（2022·浙江舟山·舟山中学校考模拟预测）菱镁矿(主要成分为，还含有少量、)制备的流程如图。下列说法正确的是
A．步骤(Ⅰ)得到的滤渣主要成分为B．步骤(Ⅱ)发生的反应有2个
C．步骤(Ⅲ)操作可在蒸发皿中进行D．滤液Y中加入足量氨水可得到白色沉淀
【分析】菱镁矿中加入盐酸，SiO2不与盐酸反应，则滤渣为SiO2，滤液X中加入足量NaOH，生成氢氧化镁沉淀和偏铝酸钠，滤液Y为偏铝酸钠，氢氧化镁灼烧生成氧化镁。
【解析】A．菱镁矿主要成分为，还含有少量、等，加入足量盐酸，过滤，滤渣是，A正确；B．滤液X中含有的阳离子主要有、、，加入足量溶液后，发生的反应至少有3个，B错误；C．步骤(Ⅲ)灼烧在坩埚中进行，C错误；D．滤液Y主要成分为，加入足量氨水无法生成白色沉淀，D错误；故答案选A。
【答案】A
【变式训练】（2023·山东潍坊·统考二模）以水泥厂的废料(主要成分为，含少量等杂质)为原料制备的工艺流程如下：
已知：下列说法正确的是
A．为提高酸浸速率，可使用浓硫酸B．试剂X可以是
C．滤渣为D．操作a所得滤液经处理后可循环利用
【分析】水泥厂的废料（主要成分为MgO，还有少量等杂质）制取MgSO4•7H2O，废料加入足量稀硫酸，都与硫酸反应，转化为对应的硫酸盐，SiO2不与硫酸反应，向反应后溶液中加入次氯酸钠溶液氧化亚铁离子为铁离子，同时使锰离子转化为MnO2沉淀，再加入氧化镁等物质调节溶液的pH值，除去锰离子、铁离子、铝离子，过滤，将滤液进行一系列操作得到MgSO4•7H2O；
【解析】A．适当升温（或粉碎或搅拌）即可提高浸取速率，不需要使用浓硫酸，故A错误；B．试剂X为氧化镁或碳酸镁，不能为，故B错误；C．滤渣为、MnO2，故C错误；D．操作a是从溶液中经过一系列过程得到晶体，过滤时溶液中含有硫酸镁，为了提高原料中镁的利用率，操作a后滤液的处理方法是将操作a后的母液循环利用，故D正确；故答案选D。
【答案】D
考点二 铝及其化合物
知识点1 铝的性质
1．铝的原子结构和存在
（1）铝的原子结构：铝位于元素周期表第3周期ⅢA族，原子结构示意图为。
（2）铝的存在：自然界中的铝全部以化合态的形式存在，地壳中铝含量位列金属第一位，以铝土矿的形式存在，主要成分是Al2O3，含少量Fe2O3和SiO2。
2．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、导电性和导热性等，密度较小，质地柔软。
3．金属铝的化学性质
①常温下，铝与氧气形成致密氧化膜，加热发生：4Al＋3O22Al2O3
②2Al＋3Cl2eq \(=====,\s\up7(点燃))2AlCl3
③常温铝遇氧化性酸——浓硫酸、浓硝酸钝化，与非氧化酸发生反应生成氢气：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
④2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑或2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑
⑤2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3
4．铝热反应
5.铝的制备和用途
(1)制备原理：铝土矿eq \(――→,\s\up7(提纯))Al2O3eq \(――→,\s\up7(电解))Al，电解熔融Al2O3：2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解),\s\d7(冰晶石))4Al＋3O2↑。
【特别提醒】工业上冶炼Al用电解熔融Al2O3而不用AlCl3的原因：AlCl3是共价化合物，熔融态不导电。
(2)铝的用途：纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等，铝还用作还原剂。
6.铝与酸或碱反应生成H2的量的关系
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
(1)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：
①产生H2的物质的量相等。
②消耗H＋、OH－的物质的量之比为n(H＋)∶n(OH－)＝3∶1。
(2)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。
(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应：
若产生氢气的体积比为eq \f(1,3)＜eq \f(VHClH2,VNaOHH2)＜1，则必定
①铝与盐酸反应时，铝过量而HCl不足。
②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而NaOH过量。
【易错警示】(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)铝与稀硝酸反应时生成的气体是NO而不是H2。
(3)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－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑。其反应机理应为：铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2，反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH无电子得失。
(4)铝热反应是在高温状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)。
(5)Mg在CO2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Mg3N2。
知识点2 氧化铝
1.物理性质：白色固体，难溶于水，熔点很高。
2.化学性质——两性氧化物
①与酸反应：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
②与碱反应：Al2O3＋2OH－===2AlOeq \\al(－,2)＋H2O
【易错警示】这里的酸碱是指强酸、强碱。
3.用途：①作耐火材料②冶炼铝的原料
4.制备：Al(OH)3加热分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
知识点3 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——两性氢氧化物
Al(OH)3的电离方程式为
（酸式电离）AlOeq \\al(－,2)＋H＋＋H2OAl(OH)3Al3＋＋3OH－（碱式电离）
①与酸反应：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
②与碱反应：Al(OH)3＋OH－===AlOeq \\al(－,2)＋2H2O
③受热分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
【总结归纳】既能与酸反应又能与碱反应的物质：①弱酸的铵盐，如：NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；②弱酸的酸式盐，如：NaHCO3、KHS、NaHSO3等；③氨基酸；④铝及铝的氧化物、氢氧化物。
3.用途 ①制药 ②净水作用
4.制备Al(OH)3的三种方法
①向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq \\al(＋,4)。
②NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为AlOeq \\al(－,2)＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCOeq \\al(－,3)。
③可溶性铝盐和偏铝酸盐水溶液中混合：3AlOeq \\al(－,2)＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓。
知识4 常见的铝盐
1.明矾
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KAl(SO4)2·12H2O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH＜7。
3）明矾净水的原理：明矾可以净水，其净水的原理是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中的杂质形成沉淀而净水，使水澄清。
【易错警示】(1)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。
(2)Al(OH)3具有两性，能溶于强酸(如盐酸)、强碱(如NaOH溶液)，但不溶于弱酸(如H2CO3)、弱碱溶液(如氨水)。
(3)由Al(OH)3的两式电离以及与酸和碱反应的离子方程式可知：与酸反应时相当于三元碱，与碱反应时相当于一元酸。
(4)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。
2.AlCl3的结构与性质
1）AlCl3熔点、沸点都很低，且会升华，易溶于乙醚等有机溶剂，因为它是一种共价型化合物。熔化的AlCl3不易导电，AlCl3晶体属于分子晶体，故制备铝时不用AlCl3电解。
2） AlCl3的蒸汽或处于熔融状态时，都以AlCl3二聚分子形式存在。AlCl3二聚分子的形成原因是铝原子的缺电子结构。AlCl3二聚分子结构示意图如图，其中每个铝原子均为sp3杂化，各有1条空的轨道，氯原子处于以铝原子为中心的四面体的4个顶点位置。分子中有桥式氯原子存在，桥式氯原子在与其中一个铝原子成σ键的同时，与另一个铝原子的空轨道发生配位，形成σ配位键。
3）AlCl3能与Cl－生成AlCl4-：AlCl3（aq）＋ Cl－（aq）=AlCl4-（aq）
4）与Al2Cl6类似，AlCl4-、Na3AlF6、Al(OH)4-中均存在配位键。
知识5 数形结合与“铝三角”
1．Al3＋、Al(OH)3、[Al(OH)4]－之间的转化关系
(1)①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq \\al(＋,4)②Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
(2)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
(3)Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－
(4)[Al(OH)4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O
(5)①[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCOeq \\al(－,3)
②[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O
(6)Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－
2．与Al(OH)3沉淀生成有关的图像分析
(1)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像(从上述转化关系中选择符合图像变化的离子方程式，下同)
(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像
(3)突破Al(OH)3沉淀图像三个秘诀
①明晰横、纵坐标含义，然后通过曲线变化特点分析反应原理。
②掌握Al3＋、Al(OH)3、AlOeq \\al(－,2)三者之间的转化比例：
③明晰Al3＋溶液中加碱(OH－)的几种常见变形图像，如：
图A中，n(H＋)∶n(Al3＋)＝2∶1。
图B中，若已知原溶液中含有Mg2＋。则可推出：
n(Mg2＋)∶n(Al3＋)＝1∶1。
图C中，若已知原溶液中含有H＋和Mg2＋，则可推导出：n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝2∶1∶1。
3.铝三角的应用
(1)选择制备Al(OH)3的最佳途径
①由Al3＋制备Al(OH)3，宜用Al3＋与氨水反应：
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq \\al(＋,4)
②由NaAlO2制备Al(OH)3宜用CO2与AlOeq \\al(－,2)反应：
2H2O＋AlOeq \\al(－,2)＋CO2===Al(OH)3↓＋HCOeq \\al(－,3)
③从节约原料角度，由Al制备Al(OH)3，宜用eq \f(1,4)Al制备Al3＋，eq \f(3,4)Al制备AlOeq \\al(－,2)，然后将二者混合：
Al3＋＋3AlOeq \\al(－,2)＋6H2O===4Al(OH)3↓
(2)有关离子共存问题
①与Al3＋不能大量共存的(阴)离子有：OH－、AlOeq \\al(－,2)、HS－、SiOeq \\al(2－,3)、COeq \\al(2－,3)、HCOeq \\al(－,3)、SOeq \\al(2－,3)等。
②与AlOeq \\al(－,2)不能大量共存的(阳)离子有：H＋、Al3＋、NHeq \\al(＋,4)、Fe2＋、Fe3＋等。
③AlOeq \\al(－,2)与HCOeq \\al(－,3)因发生(相对)强酸制弱酸的反应而不能共存。
(3)分析离子反应顺序
①向含有Al3＋、NHeq \\al(＋,4)、H＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，反应顺序是：Ⅰ.H＋＋OH－===H2O；Ⅱ.Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓(若先与NHeq \\al(＋,4)反应，则生成的NH3·H2O又使Al3＋沉淀且生成NHeq \\al(＋,4))；Ⅲ.NHeq \\al(＋,4)＋OH－===NH3·H2O[若先溶解Al(OH)3，则产生的AlOeq \\al(－,2)又与NHeq \\al(＋,4)反应生成沉淀]；Ⅳ.Al(OH)3＋OH－===AlOeq \\al(－,2)＋2H2O。
②向含有AlOeq \\al(－,2)、COeq \\al(2－,3)、OH－的混合溶液中逐滴加入盐酸，反应顺序是：Ⅰ.OH－＋H＋===H2O；Ⅱ.AlOeq \\al(－,2)＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓(AlOeq \\al(－,2)比COeq \\al(2－,3)先反应)；Ⅲ.COeq \\al(2－,3)＋H＋===HCOeq \\al(－,3)；Ⅳ.HCOeq \\al(－,3)＋H＋===CO2↑＋H2O[HCOeq \\al(－,3)比Al(OH)3先反应]；Ⅴ.Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。
(4)有关Al(OH)3的计算
1)求产物Al(OH)3的量
①当n(OH－)≤3n(Al3＋)时，n[Al(OH)3]＝eq \f(1,3)n(OH－)；
②当3n(Al3＋)③当n(OH－)≥4n(Al3＋)时，n[Al(OH)3]＝0，无沉淀。
2)求反应物碱的量
①若碱不足(Al3＋未完全沉淀)：n(OH－)＝3n[Al(OH)3]；
②若碱使生成的Al(OH)3部分溶解：n(OH－)＝4n(Al3＋)－n[Al(OH)3]。
考向1 考查铝及其化合物的结构、性质及其应用
例1．（2023·上海宝山·统考一模）下列关于铝及其化合物反应的离子方程式书写正确的是
A．铝与NaOH溶液反应：
B．与NaOH溶液反应：
C．明矾净水原理：
D．与过量氨水反应：
【解析】A．铝与NaOH溶液反应的氧化剂是水，故其离子反应方程式为：，A错误；B．与NaOH溶液反应的离子方程式未配平，配平后的离子方程式为：，B错误；C．明矾溶于水后电离产生的铝离子发生水解产生的氢氧化铝胶体，吸附悬浮物，起到净水作用，C正确；D．一水合氨为弱碱，故氢氧化铝无法与一水合氨发生反应，与过量氨水反应为：，D错误；故选C。
【答案】C
【变式训练】（2023·江苏·统考二模）下列物质的性质和用途具有对应关系的是
A．熔点高，可用作电解制铝B．不稳定，可用于治疗胃酸过多
C．明矾水解生成胶体，可用做絮凝剂D．铝具有导热性，可用于制备铝热剂
【解析】A．熔融可以电解生成铝单质，可用作电解制铝，而不是因为其熔点高，物质的性质和用途不具有对应关系，A不符合题意；B．能和胃酸盐酸反应，可用于治疗胃酸过多，物质的性质和用途不具有对应关系，B不符合题意；
C．明矾水解生成胶体从而吸附水中悬浮物加速沉降用于净水，可用做混凝剂，物质的性质和用途具有对应关系，C符合题意；D．铝具有还原性能还原一些金属氧化物，可用于制备铝热剂，物质的性质和用途不具有对应关系，D不符合题意；故选C。
【答案】C
【易错提醒】(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)铝与稀硝酸反应时生成的气体是NO而不是H2。
(3)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－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑。其反应机理应为：铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2，反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH无电子得失。
考向2 考查铝热反应及其应用
例2．（2023·上海崇明·统考一模）工业上可用铝热反应冶炼锰、钒等金属，其原因与下列无关的是
A．铝还原性较强B．铝能形成多种合金
C．锰、钒熔点高D．反应放出大量热
【解析】A．铝热反应中Al作还原剂，Al的还原性比锰、钒等金属的强，因此可以将Mn、V等金属置换出来，A不符合题意；B．铝能形成多种合金和工业上可用铝热反应冶炼锰、钒等难熔金属无关，和铝本身的性质有关，B符合题意；C．铝热反应放出大量的热，冶炼熔点高的金属有利于使高熔点金属熔化并流出，得到较纯的产物，C不符合题意；D．铝热剂为铝和金属氧化物的混合物，反应在高温条件下发生氧化还原反应置换出金属单质，放出大量热，D不符合题意；故选B。
【答案】B
【变式训练】（2022秋·上海虹口·高三上海市复兴高级中学阶段练习）用铝热反应还原下列物质，制得金属各1ml时，消耗铝最少的是
A．MnO2B．Cr2O3C．V2O5D．Fe3O4
【解析】A．MnO2中锰为+4价，根据得失电子数目守恒，n(Al)×3=1ml×4，消耗n(Al)=ml；B．Cr2O3中铬为+3价，根据得失电子数目守恒，n(Al)×3=1ml×3，消耗n(Al)=1ml；C．V2O5中钒为+5价，根据得失电子数目守恒，n(Al)×3=1ml×5，消耗n(Al)=ml；D．Fe3O4中铁的平均价态为+价，根据得失电子数目守恒，n(Al)×3=1ml×，消耗n(Al)=ml；综上所述，制得金属1ml时，消耗铝最少的是Fe3O4，
答案为D。
【答案】D
【易错提醒】铝热反应是在高温状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)。
考向3 考查铝及其化合物制备的工艺流程
例3．（2023·北京东城·统考二模）明矾可用作净水剂。某同学设计利用废铝箔(主要成分为，含少量等)制备明矾的流程如下图所示。
下列说法不正确的是
A．①中反应的离子方程式是
B．③中反应的离子方程式是
C．操作a是蒸发结晶，用到的仪器有蒸发皿、酒精灯、玻璃棒等
D．明矾净水的原理：水解生成的胶体能吸附水中的悬浮颗粒物
【解析】铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，通入二氧化碳反应生成碳酸氢钠和氢氧化铝沉淀，过滤后滤渣为氢氧化铝，氢氧化铝和硫酸反应生成硫酸铝，加入硫酸钾饱和溶液，蒸发浓缩，冷却结晶得到明矾。A．铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的离子方程式为：，A正确；B．③为氢氧化铝和硫酸反应生成硫酸铝和水，反应的离子方程式是，B正确；C．混合溶液蒸发结晶不能得到带结晶水的物质，该操作为蒸发浓缩，冷却结晶得到明矾，C错误；D．明矾中的铝离子水解生成氢氧化铝胶体，胶体有较大的表面积，能吸附水中的悬浮颗粒物，从而达到净水目的，D正确；故选C。
【答案】C
【变式训练】（2023·广东·广州市第二中学校联考三模）下图为铝的生产原理示意图，下列相关说法不正确的是
A．冰晶石做助熔剂
B．氧化铝属于过渡晶体
C．金属铁、铜的冶炼方法与铝类似
D．铝在工业上是一种很好的还原剂
【解析】A．冰晶石在电解铝工业中常用作助熔剂，正确；B．氧化铝的晶体结构具有某些过渡金属的特征，因此被称为过渡晶体，正确；C．工业上用电解熔融的氧化铝，得到金属铝和氧气，而工业上用热还原法来冶炼金属铁、铜，错误；D．Al为活泼金属，冶金工业中常作还原剂，正确；故选C。
【答案】C
【题后归纳】含铝杂质的提纯方法归类：利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于强碱的特性，可除去许多物质中的含铝杂质，如：
(1)Mg(Al)：加足量NaOH溶液；
(2)Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液；
(3)Mg(OH)2[Al(OH)3]：加足量NaOH溶液；
(4)Mg2＋(Al3＋)：加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。
考向4 考查铝及其化合物与强酸、强碱反应有关计算
例4.将等物质的量的金属Na、Mg、Al分别与100 mL 2 ml·L－1的盐酸反应，实验测得生成气体的体积V(已折合为标准状况)与时间t的关系如图所示，则下列说法错误的是( )
A．x＝2.24
B．钠的物质的量为0.2 ml
C．反应时，Na、Mg、Al均过量
D．曲线b为Mg与盐酸反应的图像
【解析】由图像可以看出，生成气体的体积相等，则盐酸完全反应，x＝2.24，A正确；根据生成的H2为2.24 L，可知Na失去0.2 ml电子，则钠的物质的量为0.2 ml，B正确；反应时如果钠过量，则钠会与水反应，生成的气体必多于2.24 L，C错误；根据反应速率可知曲线a、b、c依次是Na、Mg、Al与盐酸反应的图像，D正确，选C。
【答案】C
【变式训练】将一定质量的镁铝合金投入100 mL一定浓度的盐酸中，合金完全溶解。向所得溶液中滴加浓度为5 ml/L的NaOH溶液，生成的沉淀跟加入的NaOH溶液的体积关系如图。（横坐标体积单位是mL，纵坐标质量单位是g）求：

(1)合金中Mg的质量__________________
(2)所用HCl的物质的量浓度__________________
【解析】（1）由图可知，从加入20mL氢氧化钠溶液时开始产生沉淀，加入氢氧化钠溶液为160mL时，沉淀量最大，此时为Mg（OH）2和Al（OH）3，再加氢氧化钠，氢氧化铝溶解，所以最后的11.6g沉淀就是氢氧化镁，即n[Mg（OH）2]=0.2ml，由元素守恒可知n（Mg）=n[Mg（OH）2]=0.2ml，所以Mg的质量为0.2ml×24g/ml=4.8g。
（2）加入氢氧化钠溶液为160mL时，沉淀量最大，此时为Mg（OH）2和Al（OH）3，溶液为氯化钠溶液，根据钠元素守恒此时溶液中n（NaCl）=n（NaOH）=0.16L×5ml/L=0.8ml，根据氯元素守恒n（HCl）=0.8ml，故盐酸的物质的量浓度为=8ml/L。
【答案】(1)4.8g (2)8ml/L
1．（2023·浙江·统考高考真题）物质的性质决定用途，下列两者对应关系不正确的是
A．铝有强还原性，可用于制作门窗框架
B．氧化钙易吸水，可用作干燥剂
C．维生素C具有还原性，可用作食品抗氧化剂
D．过氧化钠能与二氧化碳反应生成氧气，可作潜水艇中的供氧剂
【答案】A
【解析】A．铝用于制作门窗框架，利用了铝的硬度大、密度小、抗腐蚀等性质，而不是利用它的还原性，A不正确；B．氧化钙易吸水，并与水反应生成氢氧化钙，可吸收气体中或密闭环境中的水分，所以可用作干燥剂，B正确；C．食品中含有的Fe2+等易被空气中的氧气氧化，维生素C具有还原性，且对人体无害，可用作食品抗氧化剂，C正确；D．过氧化钠能与二氧化碳反应生成氧气，同时可吸收人体呼出的二氧化碳和水蒸气，可作潜水艇中的供氧剂，D正确；故选A。
2．（2021·浙江·统考高考真题）下列说法不正确的是
A．铁粉与氧化铝发生的铝热反应可用于焊接铁轨
B．镁燃烧会发出耀眼的白光，可用于制造信号弹和焰火
C．熟石膏与水混合成糊状后能很快凝固，常用于制作模型和医疗石膏绷带
D．工业上可用氨水消除燃煤烟气中的二氧化硫
【答案】A
【解析】A．铝粉与氧化铁发生铝热反应时放出大量的热，因此，生成的铁是液态的，其可以将两段铁轨焊接在一起，故其可用于焊接铁轨，但是，铁粉与氧化铝不能发生铝热反应，A说法不正确；B．镁燃烧会发出耀眼的白光，可以照亮黑暗的夜空和地面，因此，其可用于制造信号弹和焰火，B说法正确；C．粉末状的熟石膏与水混合成糊状后能很快凝固转化为坚固的块状生石膏，因此，其常用于制作模型和医疗石膏绷带，C说法正确；D．二氧化硫属于酸性氧化物，其可以与碱反应生成盐和水，而氨水属于碱性的溶液，因此，工业上可用氨水吸收燃煤烟气中的二氧化硫从而削除污染，D说法正确。综上所述，本题选A。
3．（2023·全国·统考高考真题）下列应用中涉及到氧化还原反应的是
A．使用明矾对水进行净化B．雪天道路上撒盐融雪
C．暖贴中的铁粉遇空气放热D．荧光指示牌被照发光
【答案】C
【解析】A．使用明矾对水进行净化过程中，明矾电离出的铝离子发生水解生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体粒子吸附水中的悬浮颗粒并沉降下来而水变得澄清，该过程中没有任何一种元素的化合价发生变化，因此没有涉及到氧化还原反应，A不符合题意；B．雪天道路上撒盐融雪，是因为雪遇到盐而使其熔点降低并熔化，该过程中没有任何一种元素的化合价发生变化，因此没有涉及到氧化还原反应，B不符合题意；C．暖贴中的铁粉遇空气放热，是因为暖贴中含有的铁粉、碳粉、氯化钠、水等物质，形成当这些物质遇到空气后形成无数微小原电池并开始工作，化学能转化为电能，无数微小原电池堆积在一起使得电能又转化为热能，该过程中铁元素和氧元素的化合价发生变化，因此，该过程涉及到氧化还原反应，C符合题意；D．荧光指示牌被照发光，是因为光被指示牌发生了反射，该过程中没有任何一种元素的化合价发生变化，因此没有涉及到氧化还原反应，D不符合题意；综上所述，本题选C。
4．（2023·山东·统考高考真题）鉴别浓度均为的、三种溶液，仅用下列一种方法不可行的是
A．测定溶液B．滴加酚酞试剂
C．滴加溶液D．滴加饱和溶液
【答案】C
【解析】A．溶液显弱碱性，溶液显强碱性，溶液显酸性，则测定溶液是可以鉴别出来的，故A不符合题意；B．溶液显弱碱性，溶液显强碱性，滴入酚酞溶液，两种溶液颜色变色深浅不一样，溶液显酸性，滴入酚酞不变色，则滴加酚酞试剂是可以鉴别出来的，故B不符合题意；C．溶液滴入碘化钾溶液，发生氧化还原反应生成碘，液面会由无色变成黄色，振荡后会变成无色，而溶液，溶液滴入碘化钾溶液后，因不与两者反应而没有现象，则仅用滴加溶液无法鉴别，则C符合题意；D．饱和溶液和溶液不反应，和溶液反应生成碳酸钡沉淀，和溶液发生双水解反应生成沉淀和气体，则滴入饱和溶液是可以鉴别出来的，故D不符合题意；答案C。
5．（2023·浙江·高考真题）下列物质中属于耐高温酸性氧化物的是
A．B．C．D．
【答案】B
【解析】A．二氧化碳和碱反应生成盐和水，是酸性氧化物，但为分子晶体，不耐高温，A错误；B．SiO2能跟碱反应生成盐和水：SiO2+2OH-=SiO+H2O，所以SiO2是酸性氧化物，为共价晶体，耐高温，B正确；C．MgO能跟酸反应生成盐和水：MgO +2H+=Mg2++H2O，所以MgO是碱性氧化物；C错误；D．Na2O能跟酸反应生成盐和水，所以是碱性氧化物，；D错误；答案选B。
考点要求
考题统计
考情分析
镁、铝及其化合物的性质与应用
2023浙江1月卷12题，2分
2022浙江1月卷8题，2分
2021浙江1月卷8题，2分
从近三年高考试题来看,铝、镁及其化合物的性质与应用仍是高考的命题点。高考中一方面考查铝及其化合物的性质在日常生活、生产中的应用，另一方面以“铝三角”转化关系为载体，考查图像分析和计算能力等。
预测新的一年高考可能会在选择题或化工流程图题中考查金镁、铝、氧化镁、氧化铝及氢氧化镁、氢氧化铝的性质与应用,如化学方程式或离子方程式的正误判断,或在化工流程图中考查铝及其重要化合物的的转化或去除,题目难度中等偏大。
镁、铝及其化合物的制备的工艺流程
2023辽宁卷16题，3分
2022全国卷26题，1分
2021湖南卷6题，3分
工艺流程
基本步骤及主要反应
制石灰乳：化学方程式为CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2
沉淀：化学方程式为Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
酸化：化学方程式为Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
蒸发结晶：析出MgCl2·6H2O，MgCl2＋6H2O=MgCl2·6H2O↓
脱水：在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁，氯化氢的作用抑制Mg2+的水解，MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O
电解：电解熔融氯化镁制得镁，化学方程式为MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
物理性质
白色固体，难溶，熔点高，密度小
化学
性质
类别
碱性氧化物
与H2O反应
MgO＋H2Oeq \(=====,\s\up9(△),\s\d9( ))Mg(OH)2(反应缓慢)
与H＋反应
MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O
与浓铵盐溶液反应
MgO＋2NH4＋===Mg2＋＋H2O＋2NH3
与OH－反应
不反应
重要用途
制耐火、耐高温器材
物理性质
白色固体，难溶于水，溶解度小于碳酸镁
电离性
中强碱，悬浊液使酚酞变浅红：Mg(OH)2Mg2＋＋2OH－
与H＋反应
Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O
与OH－反应
不反应
与铵盐浓溶液反应
Mg(OH)2＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3·H2O
热稳定性
Mg(OH)2eq \(=====,\s\up9(△),\s\d9( ))MgO＋H2O
实验装置
实验现象
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
实验结论
高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热：Fe2O3＋2Aleq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3
原理应用
①制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等，
3MnO2＋4Aleq \(=====,\s\up7(高温))3Mn＋2Al2O3；
②金属焊接，如野外焊接钢轨等
操作
可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量
NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量
现象
立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失
无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失
图像
方程式
序号
AB：(1)③
BD：(6)
AB：(3)
BC：(1)②
操作
偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量
稀盐酸中逐滴加入偏铝酸盐溶液至过量
现象
立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失
无沉淀→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失
图像
方程式
序号
AB：(5)②
BC：(2)
AB：(4)
BC：(1)②