新人教版高考化学一轮复习第3章金属及其重要化合物第11讲镁铝铜及其重要化合物金属冶炼学案

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考点一 镁、铝及其重要化合物
一、镁、铝单质的性质
1．镁、铝的结构和存在形式
镁、铝元素分别位于元素周期表的第三周期ⅡA族和ⅢA族，原子结构示意图分别为和，它们都是活泼金属，在自然界中全部以化合态的形式存在。铝是地壳中含量最多的金属元素。
2．金属铝的物理性质
铝是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。铝的熔点比镁高，硬度比镁大。
3．对比掌握镁、铝的化学性质
4.铝的制备
(1)铝土矿eq \(――→,\s\up7(提纯))Al2O3。
(2)电解熔融Al2O3：2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up8(电解),\s\d8(冰晶石))4Al＋3O2↑(填化学方程式)。
二、铝的重要化合物
1．氧化铝和氢氧化铝(两性)
2.常见的铝盐——明矾
(1)明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，属于复盐。
(2)明矾净水的原理
明矾溶于水时发生电离，电离方程式为KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SOeq \\al(2－,4)_，其中Al3＋发生水解反应，产生Al(OH)3(胶体)，其吸附能力很强，可以吸附水中的悬浮杂质并形成沉淀，使水变得澄清。
三、镁的重要化合物
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2020·浙江7月选考)Mg加入过量FeCl3溶液中可得Fe。( )
(2)(2019·高考全国卷Ⅱ，10B)将镁条点燃后迅速伸入集满CO2的集气瓶，集气瓶中产生浓烟并有黑色颗粒产生。( )
(3)(2019·高考天津卷)铝中添加适量锂，制得低密度、高强度的铝合金，可用于航空工业。( )
(4)将MgCl2溶液加热蒸干可制备无水MgCl2。( )
(5)MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂。( )
(6)冶炼铝时常用焦炭做还原剂。( )
(7)相同质量的镁条分别在足量的CO2和O2中完全燃烧，所得固体的质量相同。( )
(8)工业上制造镁粉时，可将镁蒸气在N2中冷却。( )
(9)Al2O3的熔点高，可做耐高温材料，实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、Na2CO3固体等。( )
(10)明矾可做净水剂，起到杀菌消毒的作用。( )
(11)AlOeq \\al(－,2)、HCOeq \\al(－,3)在水溶液中因发生相互促进的水解反应而不能大量共存。( )
答案：(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)× (8)× (9)× (10)× (11)×
2．铝的化学性质可用以下转化关系表示：
写出图中有关反应的方程式(能写离子方程式的写离子方程式)：
①4Al＋3O2eq \(=====,\s\up7(△))2Al2O3；
②2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3；
③2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑；
④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑。
演练一 镁、铝单质的性质及应用
1．镁是一种活泼的金属单质，下列关于金属镁的说法中正确的是( )
A．镁能与NaOH溶液反应生成Mg(OH)2沉淀
B．大量镁条燃烧引起的火灾不能用干冰灭火器灭火
C．镁在任何条件下都不能与水反应
D．镁能在N2中燃烧，且生成MgN
解析：选B。镁不是两性金属，不能与NaOH溶液反应，故A错误；镁能在CO2中燃烧，故B正确；镁在加热条件下能与水反应生成氢氧化镁和氢气，故C错误；镁能在N2中燃烧，且生成Mg3N2，故D错误。
2．(教材改编题)下列关于铝单质的叙述中，正确的是( )
A．不能用铝制器皿来盛放酸梅汤或碱水是因为铝会和酸或碱反应
B．铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性是因为铝的化学性质很稳定
C．铝和NaOH溶液反应：Al＋2OH－===AlOeq \\al(－,2)＋2H2↑
D．用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，由于金属铝的熔点较低，熔化后的液态铝会滴落下来
解析：选A。A项，无论是铝还是其氧化物都能与酸或碱反应，正确；B项，铝在空气中表面形成致密的氧化膜，因此有很强的抗腐蚀性，错误；C项，原子、电荷、得失电子均不守恒，正确的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑，错误；D项，打磨后的铝箔在酒精灯上灼烧，表面生成Al2O3，高熔点的Al2O3兜住了熔融的液态铝，不会滴落下来，错误。
3．铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)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等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H2体积相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是________。
(4)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 ml·L－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之比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为________(填字母)。
A．5.4 g B．3.6 g
C．2.7 g D．1.8 g
解析：(1)根据化学方程式2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑和2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，得Al与H2的关系式均为2Al～3H2，酸、碱均足量，故只要参加反应的Al的量相等，所得H2的量必相等。
(2)因为在反应中Al足量，产生的H2由HCl和NaOH的量决定。根据化学反应中的关系式：6HCl～3H2、2NaOH～3H2可知，当HCl、NaOH的物质的量相等时，二者产生H2的体积之比为1∶3。
(3)因为铝足量且产生H2的量相等，根据关系式可得n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1，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)＝3∶1。
(4)其反应原理分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。由此可见，当参加反应的HCl和NaOH的物质的量相同时，产生H2的体积之比是1∶3，而题设条件体积之比为1∶2，说明加入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对NaOH来说是不足的。
2Al＋6HCl=== 2AlCl3 ＋ 3H2↑
6 ml 3 ml
3 ml·L－1×0.1 L 0.15 ml
则Al与NaOH反应生成的H2为0.15 ml×2＝0.3 ml。
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2×27 g 3 ml
5.4 g 0.3 ml
即加入的铝粉为5.4 g。
答案：(1)1∶1 (2)1∶3 (3)3∶1 (4)A
eq \a\vs4\al()
铝与酸、碱反应生成H2的定量关系
铝分别与盐酸、NaOH溶液反应的原理：
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑；
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。
(1)等量的铝分别与足量盐酸和足量氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积之比为eq \f(VHCl（H2）,VNaOH（H2）)＝eq \f(1,1)。
(2)足量的铝分别与等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积之比为eq \f(VHCl（H2）,VNaOH（H2）)＝eq \f(1,3)。
(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和NaOH溶液反应，若产生H2的体积之比满足eq \f(1,3)