适用于新高考新教材备战2025届高考化学一轮总复习第3章金属及其化合物第12讲铝镁及其化合物课件

第12讲铝、镁及其化合物【课标指引】

1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解铝、镁及其化合物的主要性质。2.了解铝、镁及其化合物在生产、生活中的应用。考点一铝及其重要化合物考点二镁及其化合物的性质海水提取镁目录索引

素养发展进阶考点一铝及其重要化合物必备知识•梳理1.铝的性质与应用(1)结构及存在三

ⅢA最多

化合态

(2)化学性质

写出上图中反应④⑤的化学(或离子)方程式:④离子方程式:____________________________________。

⑤化学方程式:____________________________________(铝热反应)。2Al+2OH-+6H2O══2[Al(OH)4]-+3H2↑2Al+Fe2O3

Al2O3+2Fe2.氧化铝的性质与应用(1)化学性质(写出化学方程式)(2)重要用途①作耐火材料:Al2O3的熔点很高,可制造________等。

②冶炼金属铝:通过电解熔融氧化铝得到金属铝:__________________。

Al2O3+6HCl══2AlCl3+3H2OAl2O3+2NaOH+3H2O══2Na[Al(OH)4]耐火坩埚

2Al2O3(熔融)

4Al+3O2↑3.氢氧化铝的性质与制备(1)化学性质(写出离子方程式)①____________________________________。

②____________________________________。

③2Al(OH)3

Al2O3+3H2O。Al(OH)3+3H+══Al3++3H2OAl(OH)3+OH-══[Al(OH)4]-(2)制备方法(写出离子方程式)①向可溶性铝盐溶液中加入足量氨水:____________________________________。

②向Na[Al(OH)4]溶液中通入足量CO2:____________________________________。

4.工业冶炼铝的工艺流程(1)碱溶法(2)酸溶法

关键能力•提升考向1铝及其化合物的性质与应用例1下列关于金属铝及其化合物的叙述正确的是(

)A.铝耐腐蚀是因为常温下金属铝不能与氧气反应B.铝合金密度小,硬度大,耐腐蚀,是制造飞机的理想材料C.相同质量的铝分别与足量盐酸和烧碱溶液反应产生氢气的质量比为3∶1D.铝表面有氧化膜保护,铝质器皿可以长时间盛放酸性或碱性溶液B解析

铝耐腐蚀是因为常温下金属铝与氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜,A错误;铝合金密度小,硬度大,耐腐蚀,是制造飞机的理想材料,B正确;铝与盐酸反应生成氯化铝和H2,铝和烧碱溶液反应生成Na[Al(OH)4]和H2,相同质量的铝分别与足量盐酸和烧碱溶液反应产生氢气的质量比为1∶1,C错误;氧化铝是两性氧化物,氧化铝可以在酸性溶液或碱性溶液中反应,故铝质器皿不可以长时间盛放酸性或碱性溶液,D错误。[对点训练1]

下列关于金属铝及其化合物的叙述不正确的是(

)A.铝的化学性质很活泼,但不能与氨水发生反应B.氧化铝能与氢氧化钠溶液反应,故氧化铝为酸性氧化物C.等物质的量的铝分别与足量的HCl溶液、NaOH溶液反应,消耗HCl和NaOH的物质的量之比为3∶1D.铝在冷的浓硝酸中发生钝化,因此可用铝槽车运输浓硝酸B解析

铝的化学性质很活泼,但不能与弱碱溶液反应,A正确;氧化铝既能与强酸反应又能与强碱反应,故氧化铝为两性氧化物,B错误;根据反应方程式2Al+6HCl═2AlCl3+3H2↑和2Al+2NaOH+6H2O═2Na[Al(OH)4]+3H2↑可知,当Al的物质的量相等时,反应消耗HCl和NaOH的物质的量之比为3∶1,C正确;铝在冷的浓硝酸中发生钝化,因此可用铝槽车运输浓硝酸,D正确。考向2铝及其化合物的制备“微流程”例2某种粉煤灰含有50.19%的Al2O3、37.29%的SiO2,其余为Fe2O3、CaO等。利用该粉煤灰“一步酸溶法”生产氧化铝的工艺流程如图所示。下列叙述不正确的是(

)A.“滤渣”的主要成分是二氧化硅B.“树脂净化”的目的是将Al3+与Fe3+、Ca2+分离C.“蒸发结晶”前应向氯化铝溶液中加入盐酸D.循环使用X既能降低成本,又能防止污染环境C解析

由流程可知,加盐酸反应后,过滤分离出的“滤渣”主要为SiO2,酸浸液中含Al3+、Fe3+、Ca2+,“树脂净化”除去了Fe3+、Ca2+,AlCl3的酸性溶液可抑制Al3+水解,蒸发结晶分离出X为HCl,焙烧结晶之后所得物质生成Al2O3和X(HCl)。“滤渣”的主要成分是SiO2,A正确;由制备最终产物Al2O3及流程可知,“树脂净化”的目的是将Al3+与Fe3+、Ca2+分离,B正确;“酸浸”时盐酸过量,“蒸发结晶”前溶液显酸性,因此不需要加盐酸,C错误;X为HCl,可在“酸浸”时循环使用,循环使用X既能降低成本,又能防止污染环境,D正确。流程解读结合粉煤灰的主要成分、各步骤加入的试剂及反应过程等分析如下:“酸浸”加入过量盐酸,Al2O3、Fe2O3、CaO分别生成AlCl3、FeCl3和CaCl2进入滤液,SiO2形成滤渣“树脂净化”“树脂净化”后得到AlCl3的酸性溶液

该过程分离除去了Fe3+、Ca2+“蒸发结晶”对AlCl3的酸性溶液进行“蒸发结晶”酸性条件下可抑制Al3+

水解不需再加入盐酸[对点训练2]

铝土矿中主要含有Al2O3,还有少量Fe2O3、SiO2杂质,从铝土矿中冶炼金属铝的方法如图所示(步骤①、②、③中每步反应结束后经过过滤才进行下一步反应)。下列有关说法不正确的是(

)A.电解熔融氧化铝制取金属铝时加入冰晶石的作用是降低氧化铝熔融所需的温度B.步骤②的作用是除去母液1中的Fe3+和H+C.步骤③生成沉淀的反应的离子方程式为[Al(OH)4]-+CO2═

+Al(OH)3↓D.将步骤①和步骤②顺序颠倒,再通入足量CO2也能得到氢氧化铝沉淀D解析

氧化铝熔点较高,加入冰晶石可降低氧化铝熔融时所需的温度,A正确;母液1含有AlCl3、FeCl3、HCl;步骤②中加入过量NaOH溶液,其作用是除去H+、Fe3+,B正确;通入足量二氧化碳与Na[Al(OH)4]反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠,离子方程式为[Al(OH)4]-+CO2═

+Al(OH)3↓,C正确;将步骤①和步骤②顺序颠倒,“母液1”含有Na[Al(OH)4]、Na2SiO3,“母液2”中含有Al3+,再通入足量CO2不能得到氢氧化铝沉淀,D错误。考点二镁及其化合物的性质海水提取镁必备知识•梳理1.镁的存在及性质(1)镁的存在在自然界中,镁以________的形式存在于地壳和海水中。

(2)化学性质主要性质反应方程式与O2、N2反应2Mg+O2

2MgO(发出耀眼白光)3Mg+N2

Mg3N2(淡黄色固体)与CO2反应化学方程式为_____________________________(燃烧,生成白色粉末和黑色固体)与H+的反应离子方程式为____________________________________与沸水反应化学方程式为____________________________________化合态

2Mg+CO2

2MgO+CMg+2H+═Mg2++H2↑Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑2.从海水中提取镁(1)工艺流程(2)主要步骤及反应(写出化学方程式)①制石灰乳:_______________________、_______________________;

②生成Mg(OH)2:_________________________________;

③制备MgCl2:_____________________________________;

④冶炼金属镁:_____________________________________。

CaCO3CaO+CO2↑CaO+H2O══Ca(OH)2MgCl2+Ca(OH)2══Mg(OH)2↓+CaCl2Mg(OH)2+2HCl══MgCl2+2H2OMgCl2(熔融)Mg+Cl2↑3.镁的两种重要化合物(1)氧化镁:白色粉末状固体,难溶于水,属于________氧化物;与稀硫酸、盐酸等酸反应的离子方程式为_______________________。

(2)氢氧化镁:白色固体,难溶于水,属于中强碱;与稀硫酸、盐酸等酸反应的离子方程式为____________________________。

碱性

MgO+2H+══Mg2++H2OMg(OH)2+2H+══Mg2++2H2O关键能力•提升考向1镁及其化合物的性质与应用例1室温下,用质量和表面积相同的镁条各一片(已用砂纸打磨),分别探究不同条件下与水反应的实验(装置图如下),实验2的镁条放在尖嘴玻璃导管内并浸于蒸馏水中,实验3产生的浑浊物主要为碱式碳酸镁[mMg(OH)2·nMgCO3]。实验1实验2实验3

镁条表面有微小气泡,且溶液较长时间无明显变化镁条表面有较多气泡且产生气泡速率逐渐加快,溶液中无明显现象镁条表面有大量气泡,溶液逐渐变浑浊

D

实验解读分析不同条件下镁与水反应的实验操作如下:[对点训练1](2023·广东汕头期中)氮化镁(Mg3N2)是由氮和镁组成的无机化合物。室温下,纯净的氮化镁为黄绿色的粉末,能与水反应,但含有氧化镁杂质的氮化镁是灰白色的,能溶于酸,微溶于乙醇和乙醚。下列说法错误的是(

)A.12g镁在空气中完全燃烧所得产物的质量大于20gB.要制备氮化镁,可将镁带在氮气中燃烧制成C.氮化镁需要真空密封保存,防水、防潮D.未经政府许可不能将Mg3N2排入周围环境A解析

设12

g镁在氮气中完全燃烧生成氮化镁的质量为x,则有:3Mg+N2

Mg3N272

10012

g

x故12

g镁在空气中完全燃烧所得产物的质量介于16.7~20

g之间,A错误;因为镁还与空气中的氧气等物质反应,要制备氮化镁,可将镁带在氮气中燃烧制成,B正确;Mg3N2与水发生反应:Mg3N2+6H2O═3Mg(OH)2↓+2NH3↑,故需真空密封保存,防水、防潮,C正确;氮化镁与水反应生成的NH3极易溶于水,使溶液呈弱碱性,造成水污染,故不能随意排入环境中,D正确。考向2镁及其化合物的制备“微流程”例2如图为海水制镁的工艺流程示意图。下列叙述不正确的是(

)A.“石灰窑”“消化池”发生的依次是吸热反应、放热反应B.“过滤器”的母液中主要是CaCl2溶液,可直接返回海洋C.“中和”时反应的离子方程式为H++OH-═H2OD.电解槽中发生反应的化学方程式为MgCl2(熔融)

Mg+Cl2↑C解析

石灰窑中CaCO3在高温下分解生成CaO和CO2,该反应为吸热反应;消化池中CaO与水反应生成Ca(OH)2,该反应为放热反应,A正确。沉淀池中MgCl2与Ca(OH)2悬浊液反应生成Mg(OH)2和CaCl2,海水中含有CaCl2,则母液可直接返回海洋,B正确。中和时发生的反应为Mg(OH)2与盐酸反应生成氯化镁和水,离子方程式为2H++Mg(OH)2═Mg2++2H2O,C错误。电解槽中发生的反应为MgCl2(熔融)

Mg+Cl2↑,D正确。[对点训练2]

以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下:已知“浸出”时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是(

)A.浸出镁的反应为MgO+2NH4Cl═MgCl2+2NH3↑+H2OB.“沉镁”的操作能在较高温度下进行C.分离Mg2+与Al3+、Fe3+是利用了它们氢氧化物Ksp的不同,调节溶液的pH来实现D.流程中可循环使用的物质有NH3、NH4ClB解析

分析流程可知,“浸出”时杂质不需要考虑,则浸出镁的化学方程式为MgO+2NH4Cl═MgCl2+2NH3↑+H2O,A正确;加入氨水就可将Mg2+转化为沉淀,不需要加热,加热反而会使氨水分解,B错误;Mg2+与Al3+、Fe3+的氢氧化物都是难溶物沉淀,不同的沉淀其Ksp不同,可利用该原理选择沉淀的顺序,可通过调节pH来完成,C正确;“浸出”产生的氨气可溶于水成为氨水,可用于后续的沉镁,“沉镁”时所得的滤液中的氯化铵可用来“浸出”,D正确。素养发展进阶进阶1练易错·避陷阱1.(2023·广东汕头二模)类推的思维方式在化学研究中发挥着重要作用。下列有关类推的结论正确的是(

)A.Al能与NaOH溶液反应,则Mg也可以B.工业上用电解熔融MgCl2的方法冶炼Mg,故也可用电解熔融CaCl2的方法冶炼CaC.S与Fe反应生成FeS,故S与Cu反应也生成CuSD.CO2和SiO2化学式相似,故CO2与SiO2的物理性质也相似B解析

Mg不能与NaOH发生反应,A错误;Mg、Ca均为活泼金属,均采用电解熔融氯化物的方法冶炼,B正确;S与Cu反应生成Cu2S,C错误;SiO2为共价晶体、CO2为分子晶体,两者物理性质差异较大,D错误。2.(2024·湖南娄底模拟)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。下列推断不合理的是(

)A.Al和Ga的最外层电子数相同B.向GaCl3溶液中逐滴加入足量稀氨水,先生成沉淀,后沉淀溶解C.金属镓(Ga)可以与NaOH溶液反应生成Na[Ga(OH)4]和H2D.Na[Al(OH)4]和少量CO2反应的化学方程式为2Na[Al(OH)4]+CO2═2Al(OH)3↓+Na2CO3+H2OB解析

Al和Ga均为ⅢA族元素,最外层电子数相同,A正确;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,则氢氧化镓不能溶于氨水,故沉淀不会溶解,B错误;镓(Ga)与铝同主族,曾被称为“类铝”,则镓也会和强碱氢氧化钠反应生成盐Na[Ga(OH)4]和H2,C正确;Na[Al(OH)4]和少量CO2反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠,化学方程式为2Na[Al(OH)4]+CO2═2Al(OH)3↓+Na2CO3+H2O,故D正确。进阶2练热点·提素能3.镁及其合金是用途很广的金属材料。大量的镁是从海水中提取的,主要步骤如下:下列说法不正确的是(

)A.为了使Mg2+转化为Mg(OH)2,试剂①可选用石灰乳B.上述步骤中涉及的反应类型:分解反应、复分解反应C.试剂②可以选用盐酸D.也可以通过电解MgCl2溶液的方法制备MgD解析

氢氧化镁为难溶物,氢氧化钙为微溶物,氢氧化钙可以由煅烧贝壳制得,来源丰富,则试剂①可以是石灰乳,A正确;向海水中加入石灰乳,发生反应Mg2++Ca(OH)2═Mg(OH)2+Ca2+,属于复分解反应,Mg(OH)2溶解反应为Mg(OH)2+2H+═Mg2++2H2O,属于复分解反应,电解熔融氯化镁时发生反应MgCl2

Mg+Cl2↑,该反应属于分解反应,B正确;氢氧化镁为二元碱,氯化镁为盐,则试剂②为盐酸,C正确;根据电解原理,电解氯化镁溶液的离子方程式为Mg2++2Cl-+2H2OMg(OH)2+Cl2↑+H2↑,D错误。4.工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,还含有杂质SiO2和Fe2O3)提取氧化铝并冶炼Al的操作过程如图,下列说法错误的是(

)A.步骤Ⅰ的实验操作是过滤B.滤渣A的主要成分是SiO2,滤渣B的化学式为Fe(OH)3C.步骤Ⅲ中X为CO2,发生反应的离子方程式为[Al(OH)4]-+CO2═Al(OH)3↓+D.工业上常用电解熔融的金属氯化物来冶炼活泼金属单质(如镁、铝等)D解析

步骤Ⅰ的实验操作是过滤,A正确;滤渣A的主要成分是SiO2,滤渣B的化学式为Fe(OH)3,B正确;步骤Ⅲ中X为CO2,发生反应的离子方程式为[Al(OH)4]-+CO2═Al(OH)3↓+

,C正确;工业上常用电解熔融的金属氯化物来冶炼活泼金属单质(如镁、钠),电解熔融态的氧化铝冶炼金属铝,氯化铝为共价化合物,熔融状态时无自由移动离子,D错误。进阶3研真题·明考向5.正误判断:正确的打“√”,错误的打“×”。