第11讲 金属镁、铝及其化合物（讲义）（原卷版）-2023年高考化学一轮复习必做提升讲义（夯基础·再突破）

第11讲 金属镁、铝及及其化合物一 镁、铝单质的性质1.镁、铝的结构和存在形态名称镁铝周期表中位置第三周期ⅡA族第三周期ⅢA族原子结构示意图自然界存在形态化合态化合态 2.镁、铝的物理性质镁、铝都是银白色、有金属光泽的固体，密度较小，硬度较低，均具有良好的延展性、导电性和导热性等。3.铝的化学性质特别强调：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.能与铝反应产生氢气的溶液可能呈强酸性也可能呈强碱性。4.对比掌握镁的化学性质 铝镁与非金属反应能被Cl2、O2氧化2Mg＋O22MgO3Mg＋N2Mg3N2与水反应反应很困难能与沸水反应：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑与酸(H＋)反应能与H＋反应产生H2反应速度比Al快：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑与碱反应能溶于强碱溶液产生H2不反应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：2Mg＋CO22MgO＋C特别强调：1.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。2.镁也可在氮气中燃烧，生成氮化镁(Mg3N2)，氮化镁能与水剧烈反应生成Mg(OH)2沉淀并放出氨气。5.从海水中提取镁(1)工艺流程(2)基本步骤及主要反应制熟石灰CaCO3CaO＋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)Mg＋Cl2↑特别强调：　1.由MgCl2·6H2O得到无水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。3.Mg在空气中燃烧得到的固体物质主要为MgO和少量Mg3N2及C的混合物。4.Mg(OH)2为难溶于水的白色沉淀，故常用NaOH溶液检验Mg2＋的存在。5.由于Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小，故水垢的主要成分中含有的是Mg(OH)2，而非MgCO3。6.镁的用途 (1)镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件； (2)镁制造信号弹和焰火； (3)MgO作耐火材料。课堂检测011．科学家发明的透明坚硬镁铝氧化物新型材料，可以用作显示器和手机屏幕，下列关于镁、铝的说法正确的是(　　) A．镁­铝制品在空气中能稳定存在是因为铝不活泼 B．浓HNO3、浓H2SO4能用铝制器皿盛装是因为铝与浓HNO3、浓H2SO4不反应 C．镁、铝均能与NaOH溶液反应 D．铝与Fe2O3发生铝热反应是利用了Al的还原性比Fe强2．小明家中收藏着一件清末的铝制品佛像，该佛像至今仍保存完好。该佛像未锈蚀的主要原因是(　　) A．铝不易发生化学反应 B．铝不易被氧化 C．铝的氧化物容易发生还原反应 D．铝易被氧化，但氧化生成的氧化铝具有保护内部铝的作用3．镁、铝都是较活泼的金属，下列描述中正确的是(　　) A．高温下，镁、铝在空气中都有抗腐蚀性 B．镁、铝都能跟稀盐酸、稀硫酸、强碱反应 C．镁在点燃条件下可以与二氧化碳反应，铝在一定条件下可以与氧化铁发生氧化还原    反应 D．铝热剂是镁带、铝粉和氧化铁的混合物4.在给定条件下，下列物质的转化不能实现的是(　　) A．明矾Al(OH)3NaAlO2 B．NaAlO2溶液Al(OH)3Al2O3 C．Al2O3NaAlO2溶液Al(OH)3 D．MgOMgCl2溶液MgCl25.某学习小组设计如下实验制备Mg3N2并进行定性分析。请回答下列问题：【制备】(装置如图所示) A　 　 　B　 　 C　　　 D　　　　　 E(1)A装置用于制备NH3，试分析氢氧化钠固体的作用：_____________________。(2)仪器b为多孔球泡，其作用是_______________；浓溴水中发生反应的化学方程式为______________。(3)E装置中发生反应的化学方程式为_______________。(4)整套装置存在着明显缺陷，你的改进措施是_____________。【定性分析】(5)步骤一：取少量氮化镁产品于洁净的试管中，加足量蒸馏水，试管底部有沉淀生成，试管口有刺激性气味的气体生成，写出氮化镁与水反应的化学方程式：_____________。(6)步骤二：弃去上层清液，加入稀盐酸，观察到沉淀全部溶解且冒出气泡。该步骤中产生气泡的化学方程式为__________________。二 铝的重要化合物①2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2；②Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O；③AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3＋HCO；④Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3＋3NH；⑤2Al(OH)3Al2O3＋3H2O；⑥Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3。1．铝及其重要化合物(1)Al、Al2O3、Al(OH)3与H＋、OH－都反应，其量的关系如图：(2)Al(OH)3的制备制取Al(OH)3时，一般不用强酸或强碱溶液，因为强酸、强碱能溶解生成的Al(OH)3，一般使用氨水或CO2。(3)离子共存问题①Al3＋与OH－、CO、HCO、SO、S2－、AlO不能大量共存，其中OH－是因为直接反应，其余是因为发生相互促进的水解反应；②AlO与H＋、HCO、NH、Al3＋、Mg2＋、Cu2＋不能大量共存，其中AlO和H＋、HCO是因为直接反应[如AlO＋HCO＋H2O===Al(OH)3＋CO]，其余是因为发生相互促进的水解反应。(4)鉴别(利用滴加顺序不同，现象不同)①AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，现象为先产生白色沉淀，后沉淀溶解；②NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，现象为开始无明显现象，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。2.常见的铝盐(1)明矾(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(填“＜”“>”或“＝”)7。明矾可以净水，其净水的原理是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。3.金属铝的冶炼 1.碱溶法2.酸溶法课堂检测021.海水是重要的资源，可以制备一系列物质。下列说法不正确的是(　　)  A．要除去粗盐中SO、Ca2＋、Mg2＋等杂质，步骤①中所加试剂及相关操作顺序可以是：    过量NaOH溶液→过量BaCl2溶液→过量Na2CO3溶液→过滤→盐酸  B．步骤②的反应原理为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑  C．步骤③中需将MgCl2·6H2O置于干燥的HCl气流中加热脱水制备无水MgCl2  D．步骤④、⑤、⑥所涉及的反应中，溴元素均发生氧化反应2.镓(Ga)与铝同主族，曾被称为“类铝”，其氧化物和氢氧化物均为两性化合物。工业制备镓的流程如图所示： 下列判断不合理的是(　　) A．Al、Ga均处于ⅢA族 B．Ga2O3可与盐酸反应生成GaCl3 C．Ga(OH)3可与NaOH反应生成NaGaO2 D．酸性：Al(OH)3>Ga(OH)33．工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2、Fe2O3等杂质)冶炼铝的主要流程如下： (注：SiO2碱溶时转化为铝硅酸钠沉淀) 下列叙述错误的是(　　) A．操作Ⅰ增大NaOH溶液用量可提高Al2O3的浸取率 B．操作Ⅱ、Ⅲ为过滤，操作Ⅳ为灼烧 C．通入过量CO2的离子方程式为    2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO D．加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔融温度4.下列除去杂质的方法不正确的是(　 　)A．铁粉中混有少量铝粉：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MgO5.某校化学兴趣小组用如图所示过程除去AlCl3溶液中含有的Mg2＋、K＋杂质离子并尽可能减少AlCl3的损失。下列说法正确的是(　 　)A．NaOH溶液可以用氨水来代替B．溶液a中含有Al3＋、K＋、Cl－、Na＋、OH－C．溶液b中只含有NaClD．向溶液a中滴加盐酸需控制溶液的pH6.利用铝灰(主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等)制备铝鞣剂[主要成分为Al(OH)2Cl]的一种工艺如下：(1)气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。铝灰在90 ℃时水解生成A的化学方程式为________________________________________，“水解”采用90 ℃而不在室温下进行的原因是________________________________________。(2)“酸溶”时，Al2O3发生反应的离子方程式为___________________________________。(3)“氧化”时，发生反应的离子方程式为__________________________________________。(4)“废渣”的成分为____________(填化学式)。(5)采用喷雾干燥而不用蒸发的原因是____________________________________________。 提升训练1．已知MgO、MgCl2的熔点分别为2 800 ℃、604 ℃，将MgO、MgCl2加热熔融后通电电解，都可得到金属镁。海水中含有MgCl2，工业上从海水中提取镁正确的方法是(　　)A．海水Mg (OH)2MgB．海水MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)MgC．海水Mg(OH)2MgOMgD．海水Mg(OH)2MgCl2溶液―→MgCl2(熔融 )Mg2.镓(Ga)与铝同主族，曾被称为“类铝”，其氧化物和氢氧化物均为两性化合物。工业制备镓的流程如下图所示：下列判断不合理的是(　　)A．Al、Ga均处于第ⅢA族B．Ga2O3可与盐酸反应生成GaCl3C．Ga(OH)3可与NaOH反应生成NaGaO2D．酸性：Al(OH)3>Ga(OH)33.某同学在实验室利用氢氧化钠、盐酸分离铁粉和铝粉混合物，物质转化关系如图所示： 下列说法不正确的是(　　) A．X为NaOH溶液，Y为盐酸 B．a→b发生的反应为AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓ C．b→c→Al的反应条件分别为：加热、电解 D．a、b、c既能与酸又能与碱反应4.现有100 mL MgCl2和AlCl3的混合溶液，其中c(Mg2＋)＝2 mol·L－1，c(Cl－)＝7 mol·L－1，要使Mg2＋转化成Mg(OH)2并使Mg2＋和Al3＋分离开来，至少需要4 mol·L－1的NaOH溶液(　 　)A．140 mL    B．120 mL  C．200 mL   D．80 mL5.室温下，在0.2 mol·L－1 Al2(SO4)3溶液中，逐滴加入1.0 mol·L－1 NaOH溶液，实验测得溶液pH随NaOH溶液体积的变化曲线如图所示，下列有关说法正确的是(　 　)A．a点时，溶液呈酸性的原因是Al3＋水解，离子方程式为Al3＋＋3OH－Al(OH)3B．a～b段，溶液pH增大，Al3＋浓度不变C．b～c段，加入的OH－主要用于生成Al(OH)3沉淀D．d点时，Al(OH)3沉淀开始溶解6.某无色透明溶液与铝反应放出H2，该溶液中可能含有Mg2＋、Cu2＋、Ba2＋、H＋、Ag＋、SO、SO、HCO、OH－、NO十种离子中的若干种，下列推断正确的是(　　) A．当溶液中有Al3＋生成时，溶液中可能存在：SO、NO、H＋、Mg2＋ B．当溶液中有Al3＋生成时，溶液中一定存在：H＋、SO；可能存在Mg2＋ C．当溶液中有AlO生成时，溶液中一定存在：OH－、Ba2＋、NO D．当溶液中有AlO生成时，溶液中可能存在：OH－、Ba2＋、NO、SO7.某小组用打磨过的铝片进行如下实验，下列分析不合理的是(　　) A．①中铝片发生了钝化 B．②中产生的气泡可能是氮氧化合物 C．③中沉淀溶解的离子方程式是    Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O D．②中加水稀释过程中，仅发生了氧化还原反应8.已知NaOH＋Al(OH)3===Na[Al(OH)4]。向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液，立即封闭罐口，易拉罐渐渐凹瘪；再过一段时间，罐壁又重新凸起。上述实验过程中没有发生的离子反应是(　 　)A．CO2＋2OH－===CO＋H2OB．Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－C．2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2D．Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－9.镁及其化合物在现代工业、国防建设中有着广泛的应用。回答下列问题： (1)单质镁在空气中燃烧的主要产物是白色的__________，还生成少量的________。(填化学式) (2)CH3MgCl是一种重要的有机合成剂，其中镁的化合价为________，CH3MgCl水解时除生成甲烷外，还生成一种碱和一种盐。写出该反应的化学方程式：______________________ ____________________________________________________________________________。 (3)Mg(OH)2是常用的阻燃材料。以白云石(CaCO3、MgCO3，不考虑杂质)为原料制备Mg(OH)2和CaCO3的工艺流程如下： ①溶解度：Ca(OH)2________(填“>”或“<”)Mg(OH)2。 ②“煅烧”时称取27.6 g白云石，高温加热到质量不再变化，收集到的CO2为6.72 L(标准状况下)，若工艺中不考虑Ca、Mg损失，则Mg(OH)2和CaCO3的质量分别为______、________。