第5讲-铝、镁及其重要化合物-2023年高考化学一轮复习名师精讲练(原卷版)

第5讲铝、镁及其重要化合物[考情分析]铝及其化合物的性质多与日常生活、生产中的应用有关，高考题型有选择题、实验题、化学工艺流程题等。选择题重点考查化学方程式、离子方程式、离子共存、物质鉴别、物质制取等，非选择题中常借助工艺流程的形式,以除杂或提纯等相关问题为主线综合考查金属元素化合物的性质。[考点过关]考点一铝【落实基础】1.位置与结构：铝元素在元素周期表中位于周期族，基态原子的电子排布式为，核外有种运动状态不同的电子，有个不成对电子。铝是的金属，在金属活动性顺序表中，铝位于锌铁的前面，铝在化学反应中，能表现出较强的性，即失电子的能力，是常用的还原剂。2.物理性质：铝是金属、密度（属轻金属）、硬度、熔沸点，有良好的导电性和导热性。铝合金密度小、强度高、塑性好、易于成型、制造工艺简单、成本低廉，常用于建筑业、容器和包装业、交通运输业、电子行业等。3.化学性质（写出有关化学方程式）与O2反应常温下铝能与O2反应生成致密氧化膜，保护内层金属。加热条件下铝能与O2反应生成氧化铝：。铝制品表面的氧化膜起着保护内部金属的作用，所以铝制品在空气中能稳定存在，具有很强的抗腐蚀性与非氧化性酸的反应与碱反应与某些盐溶液反应与某些金属氧化物的反应钝化常温下浓H2SO4、浓HNO3能使铝钝化(在表面形成一层致密的氧化膜)，阻止反应的继续进行，可用铝制容器盛放和运输浓H2SO4、浓HNO34.制备：工业上电解熔融Al2O3制备金属铝，有关化学方程式：。5.用途：纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等2Al2O34Al＋3O2↑【考点突破】例题1、下列说法正确的是。①铝在空气中不易氧化是因为性质不活泼②由于铝的导电性比铜、银都强，所以常用其制造电线、电缆③常温下，由于铝与浓硫酸钝化时不反应，所以可用铝制槽车运送浓硫酸④铝既能溶于酸，又能溶于碱⑤将一块带有氧化膜的铝片与过量的浓NaOH溶液完全反应后，取澄清溶液将其蒸干，得纯净的NaAlO2固体⑥两份相同质量的铝粉，分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生的氢气的质量前者多⑦不直接用铝片跟稀硝酸反应制硝酸铝主要是因为铝在稀硝酸中发生钝化⑧常温下，相同的铝片分别加入足量的浓、稀硝酸，浓硝酸中铝片先溶解完⑨与Al反应能产生H2的溶液中一定大量共存：Fe2＋、K＋、NOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,4)⑩浓硝酸滴入用砂纸打磨过的铝条中，产生红棕色气体⑪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，熔化后的液态铝滴落下来，说明铝的熔点较低⑫用NaOH溶液除去镁粉中的杂质铝：2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑[易错警示](1)铝制品表面的氧化膜起着保护内部金属的作用，所以铝制品在空气中能稳定存在，具有很强的抗腐蚀性。(2)常温下，铝遇浓硝酸、浓硫酸会在表面生成致密的氧化膜而发生钝化，从而阻止内部金属进一步发生反应。因此可用铝制容器盛放和运输浓H2SO4、浓HNO3。(3)铝和氢氧化钠溶液的反应，还原剂是铝，氧化剂是水而不是NaOH。(4)用铝箔包裹的钠与水反应时，既要考虑钠与水的反应，又要考虑铝与生成的NaOH的反应。(5)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。【变式练习】1.根据如图所示的转化关系判断，下列说法正确的是(反应条件已略去)()A.生成等质量H2时，①和②反应消耗n(HCl)＝n(NaOH)B.反应③中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3C.反应③和④消耗等量的Al时，生成的n(Cu)∶n(Fe)＝3∶2D.反应⑤的离子方程式为Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓2.铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反应解答下列问题：(1)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有________。A．KClB．KClO3C．MnO2D．Mg(2)用等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物在一定条件下与Al粉进行铝热反应。①引发铝热反应的操作是___________________________________________________。②产物中单质是________(写名称)。(3)取少量(1)中铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象，________(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3，理由是___________(用离子方程式说明)。考点二铝的化合物【落实基础】1.氧化铝与氢氧化铝物质Al2O3Al(OH)3物理性质氧化铝是________、不溶于水、难熔的物质难溶于水的白色胶状物质化学性质与酸反应：与酸反应：与碱反应：与碱反应：冶炼铝：受热分解：属性氧化物氢氧化物用途利用其高熔点常用作高级耐火材料，如制坩埚、高温炉管等；利用其高制刚玉球磨机、高压钠灯的灯管等Al(OH)3可用作脱色剂（有吸附色素的能力）、用作胃酸中和剂，也是一种阻燃材料(分解吸热，生成高熔点的Al2O3而具有阻燃作用)2.铝盐（1）水解性：Al3＋容易水解，生成胶状的氢氧化铝胶体，水解的离子方程式为，Al3+与AlO2－、HS—、S2—、HCO3—、CO32—等会发生双水解反应，如硫酸铝溶液与碳酸钠溶液混合发生离子反应的方程式为：。（2）明矾：复盐是由两种或两种以上阳离子和一种阴离子组成的盐。如明矾，化学式为KAl(SO4)2·12H2O。明矾的净水原理：明矾溶于水后发生电离：，Al3＋水解生成Al(OH)3胶体，氢氧化铝胶体的吸附能力很强，可以吸附水里悬浮的杂质，并形成沉淀，使水澄清。所以，明矾是一种较好的净水剂。（3）AlCl3是，熔融时不导电，不能电解制Al，AlCl3溶液加热蒸干灼烧最终得。【考点突破】例题2、下列说法正确的是。①泡沫灭火器灭火是利用了Al2(SO4)3和小苏打的反应②Al2O3熔点高，可用作耐高温材料③向Al2(SO4)3溶液中加入过量氨水的离子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)④氯化铝溶液滴入浓NaOH溶液中，产生大量白色沉淀⑤明矾作净水剂时起还原作用⑥Al2O3和MgO均可与NaOH溶液反应⑦制备Al(OH)3的方法是：向1mol·L－1AlCl3溶液中加入过量的6mol·L－1NaOH溶液⑧氢氧化铝可作胃酸的中和剂⑨用过量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋⑩铝与Fe2O3发生铝热反应，反应后固体物质增重⑪将AlCl3加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生⑫明矾[KAl(SO4)2·12H2O]既可用作净水剂，也可用作消毒剂[易错警示]Al、Al2O3、Al(OH)3与强碱溶液反应均生成偏铝酸盐；Al(OH)3是不溶于水的白色胶状物质，能吸附色素作净水剂，作胃酸中和剂，也是一种阻燃材料(分解吸热，生成高熔点的Al2O3而具有阻燃作用)；既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物称之为两性物质，包括Al2O3、ZnO、Al(OH)3、Zn(OH)2、氨基酸、蛋白质等，多元弱酸的酸式盐(如NaHCO3、KHS、KHSO3、NaH2PO4等)及弱碱弱酸盐(如CH3COONH4等)也既能与强酸反应又能与强碱反应，但不能将它们称为两性物质。【变式练习】1.,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AlOeq\o\al(－,2)＋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2.某混合物浆液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置，使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。回答Ⅰ中的问题。固体混合物分离利用的流程图Ⅰ.固体混合物的分离和利用(流程图中的部分分离操作和反应条件未标明)(1)反应①所加试剂NaOH的电子式为_________________________________________，B→C的反应条件为________，C→Al的制备方法称为________。(2)该小组探究反应②发生的条件。D与浓盐酸混合，不加热，无变化；加热有Cl2生成，当反应停止后，固体有剩余，此时滴加硫酸，又产生Cl2。由此判断影响该反应有效进行的因素有(填序号)________。a．温度b．Cl－的浓度c．溶液的酸度考点三镁的性质及应用【落实基础】一、金属镁1.位置：镁元素在元素周期表中位于周期族，基态原子的电子排布式为，钠镁铝的金属性的强弱顺序为、金属键的强弱顺序为、第一电离能的大小顺序为、电负性的强弱顺序为。镁是的金属，在金属活动性顺序表中，镁位于锌铁的前面。镁在化学反应中，能表现出较强的性，即失电子的能力，是常用的还原剂。2.物理性质：镁是金属、密度（属轻金属）、硬度、熔沸点，有良好的导电性和导热性。3.化学性质：与O2反应镁条在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与N2反应镁条能与N2反应，化学方程式为与水反应镁不易与冷水反应，能与沸水反应，化学方程式为与酸反应镁是活泼金属，能与盐酸、稀硫酸反应放出H2，反应的离子方程式为与某些氧化物反应镁能在CO2中燃烧，反应的化学方程式为4.从海水中提取镁工艺流程基本步骤及主要反应制熟石灰的化学方程式为：、沉淀的化学方程式为：酸化的化学方程式为：蒸发结晶：析出MgCl2·6H2O脱水：在气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁电解：电解熔融氯化镁制得镁，化学方程式为5.用途：镁制造信号弹和焰火；镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件；氧化镁用于制耐高温材料。二、镁的重要化合物1.氧化镁：碱性氧化物，熔点很高，可用作耐火材料，难溶于水，与酸反应的化学方程式：。2.氢氧化镁：中强碱，难溶于水，存在溶解平衡，溶解度小于碳酸镁，故碳酸镁水解生成氢氧化镁，反应的化学方程式：。3.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。4.氮化镁：在水中剧烈水解，其反应的化学方程式为。【考点突破】例题3、下列说法正确的是。①工业上制造镁粉是将镁蒸气在CO2气体中冷却②Mg、MgO中镁元素微粒的半径：r(Mg2＋)>r(Mg)③把相同大小的一块铝和镁分别投入相同浓度的NaOH溶液中，铝溶解有气泡放出，而镁没有任何变化，说明铝的金属性比镁强④使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂能分离氧化镁中混有氧化铝⑤镁和铝原子的最外层电子数都为3⑥Al2O3和MgO均可与NaOH溶液反应⑦加入过量的氢氧化钠溶液,将含有Mg2＋、Al3＋的混合溶液中的Mg2＋沉淀下来⑧海水中提取镁的过程中包括了分解、化合、复分解、置换四种反应类型⑨将氯化镁晶体(MgCl2·6H2O)直接加热可制得无水氯化镁⑩将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁片于其中探讨Mg的活泼性[易错警示]因为Mg在加热时与O2、N2、CO2等气体反应，电解熔融MgCl2得到的Mg，应在H2的氛围中冷却。【变式练习】1.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．浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行C．流程中可循环使用的物质有NH3、NH4ClD．分离Mg2＋与Al3＋、Fe3＋是利用了它们氢氧化物Ksp的不同2.氯化镁是重要的无机材料,在常温下易吸湿,可溶于水和乙醇。某兴趣小组以海水为原料制备无水氯化镁。实验1制备MgCl2·6H2O晶体以海水为原料,对其进行一系列处理,得到晶体。(1)除去海水中不溶性杂质常用的实验操作是(填名称)。

(2)从氯化镁溶液中析出MgCl2·6H2O晶体的结晶方法是(填“降温结晶”或“蒸发结晶”)。

实验2样品中MgCl2·6H2O晶体含量测定准确称取实验一制得的MgCl2·6H2O晶体ag于锥形瓶中,加去离子水溶解,依次加入一定量三乙醇胺、NH3-NH4Cl缓冲溶液,摇匀,滴入铬黑T指示剂,用0.02000mol·L-1EDTA(用H2Y2-表示)标准溶液滴定至终点,消耗EDTA溶液的体积为VmL。已知:①0.02000mol·L-1EDTA标准溶液的pH约为5,指示剂铬黑T使用的适宜pH范围为8~11,NH3-NH4Cl缓冲溶液pH约为10。②滴定原理:Mg2++H2Y2-MgY2-+2H+。(3)该实验中使用的滴定管是(填“甲”或“乙”)。

(4)NH3-NH4Cl缓冲溶液的作用是。

(5)样品中MgCl2·6H2O的质量分数为。

实验3制备无水氯化镁利用如图实验装置(夹持和加热装置省略),准确称取一定质量MgCl2·6H2O晶体在HCl气流中小心加热。(6)A装置的作用是。

(7)某同学在实验前后测得玻璃管B减重m1g,干燥管C增重m2g,m1>m2,其可能的原因是(用化学方程式表示)。

【过关演练】（时间：45分钟分数：100分）一、选择题（本小题共12小题，共48分，每小题只有一个正确选项）1．（2022·湖南双峰县第一中学高三月考）2020年12月17日，“嫦娥五号”探测器上的四器之一，“返回器”安全着陆，据悉，“嫦娥五号”探测器上所需的铝合金材料要求具有高稳定性，高强度，耐腐蚀，抗恶劣环境强等性能下列关于铝的说法正确的是A．铝元素在周期表中位于第三周期，第Ⅲ族B．基态铝原子的最外层电子排布为3s23p1C．铝原子的最外层只有一个电子D．基态铝原子一共有三个能级2．（2022·广东两阳中学高三月考）有关铝及其化合物的说法错误的是A．氧化铝熔点较高，是一种优良的耐火材料B．可用铝壶烧开水，不可用其长期存放食醋、碱水C．铁易生锈，而铝在空气中较稳定，所以铁比铝活泼D．氢氧化铝能中和胃酸，可用于制胃药3．（2022·珠海实验中学高三三模）下列由废铝粉、稀盐酸和氨气为原料制取的实验原理和装置不能达到实验目的的是A．用装置甲溶解废铝粉 B．用装置乙制取固体C．用装置丙过滤得到固体 D．用装置丁灼烧固体制得4．（2012·东莞第八中学高三月考）某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质，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，置镁片于其中探究讨Mg的活泼性B．将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成C．将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀D．将Mg(OH)2沉淀转入蒸发皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水MgCl2固体5．（2022·广东·一模）下列反应的离子方程式书写正确的是A．溶液与过量溶液反应：B．金属Na与溶液反应：C．少量与KClO溶液反应：D．草酸与酸性溶液反应：6．（2022·石家庄二中·高三月考）胃舒平的主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁(Mg2Si3O8·H2O)等化合物。下列叙述中错误的是A．镁元素基态原子的核外电子排布式是：1s22s22p63s2B．铝元素原子核外共有13种不同运动状态的电子C．钠离子半径比铝离子半径大D．金属铝与钠的最高价氧化物的水化物溶液发生反应的离子方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑7．（2022·东莞高级中学高三期中）探究铝片与Na2CO3溶液的反应。均无明显现象铝片表面产生细小气泡加热后出现白色浑浊，产生大量气泡(经检验为H2和CO2)下列说法错误的是A．Na2CO3溶液中存在水解平衡：CO+H2OHCO+OH-B．对比I、III说明Na2CO3溶液能破坏铝表面的保护膜C．H2逸出有利于CO水解平䡓向正反应方向移动D．推测出现白色浑浊的原因：Al3++3HCO=Al(OH)3↓+3CO2↑8．（2022·湖南·高考真题）铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下：下列说法错误的是A．不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料B．采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率C．合成槽中产物主要有和D．滤液可回收进入吸收塔循环利用9．（2022·广东韶关·二模）废易拉罐(含有Al和少量Fe、Mg杂质)制备明矾，分析流程，正确的是A．为尽量少引入杂质，NaOH溶液应改用KOH或氨水B．“沉淀”为Al2(CO3)3C．上述流程中可用过量CO2代替NH4HCO3D．滤渣的主要成分是Fe(OH)3和Mg(OH)210．（2022·广州二中高三月考）以混有的为原料制备氧化镁的实验流程如图：下列说法错误的是A．酸浸的离子方程式为B．浸出渣的成分是C．母液的主要溶质是D．固体X是11．（2022东莞中学松山湖学校高三月考）Al2O3与MgO的混和物经过量烧碱溶液处理后，过滤，向所得滤液中滴加NaHCO3溶液，测得溶液pH和Al(OH)3生成的量随加入NaHCO3溶液体积变化的曲线如下：下列有关说法不正确的是A．a点溶液中存在的离子有Na＋、AlO2－、OH－、H+B．b点与c点溶液所含微粒种类相同C．NaHCO3溶液的物质的量浓度为0.8mol/LD．生成沉淀的离子方程式为：HCO3－+AlO2－＋H2O=Al(OH)3↓＋CO32－12．（2022年东莞长安中学高三月考）为测定镁铝合金（不含其它元素）中镁的质量分数。某同学设计了如下实验：称量ag镁铝合金粉末，放在如图所示装置的惰性电热板上，通电使其充分灼烧。下列说法错误的是A．实验结束后应再次称量剩余固体的质量B．氧气要保证充足C．可以用空气代替氧气进行实验D．实验结束后固体质量大于ag二、非选择题（本小题共4题，共52分）13．（2022年中山第一中学高三月考）某学习小组探究Mg与NaHCO3溶液反应的机理，做了如下探究。实验一：实验A实验B操作在注射器中加入过量镁片（擦去表面氧化膜），吸入15mL饱和NaHCO3溶液。在注射器中加入过量镁片（擦去表面氧化膜），吸入15mL蒸馏水。现象有气体产生，20min后注射器内壁和底部产生大量白色沉淀缓慢产生气体（1）写出B中生成气体的化学方程式_____。实验二：（2）实验A产生的气体有_____。实验三：分别取少量实验A和B的上层清液于两支试管中，各加入2滴BaCl2溶液，A中立即产生白色沉淀，B中无明显现象。（3）实验三说明Mg与NaHCO3溶液反应产生了_____（填离子符号）。对A中白色固体的成分提出假设：I．白色固体是Mg(OH)2；II．白色固体是MgCO3；III．白色固体是碱式碳酸镁。实验四：将A中白色沉淀过滤、洗涤后，取0.1mol加入1mol/L盐酸800mL恰好完全反应，产生标况下的CO2气体6.72L。（4）白色沉淀的主要成分为_____（写化学式）。（5）综上所述，结合平衡移动原理解释实验A中产生现象的原因_______。14．（2022年潮州高级中学高三月考）某校研究性学习小组的同学进行了以下化学实验：将金属钙置于空气中燃烧，然后向所得固体产物中加入一定量蒸馏水，此过程中反应放出大量的热，并且放出有臭味的气体。（1）甲同学提出：运用类比学习的思想，Ca与Mg位于同一主族，化学性质具有一定的相似性。请写出Ca在空气中燃烧发生反应的化学方程式___________________。（2）乙同学提出：Ca的性质比Na活泼，在空气中燃烧还应有CaO2生成，请写出燃烧后固体产物与水反应放出气体的化学方程式____________________。（3）丙同学提出用实验的方法探究放出臭味气体的成分：（查阅资料）1．CaO2遇水反应生成H2O2，H2O2可能会分解产生一定量的O3。2．碘量法是最常用的臭氧测定方法，其原理为强氧化剂臭氧(O3)与碘化钾(KI)水溶液反应生成游离碘(I2)，臭氧转化为氧气。反应式为O3＋2KI＋H2O=O2＋I2＋2KOH。（提出假设）假设1：该臭味气体只有NH3；假设2：该臭味气体只有________；假设3：该臭味气体含有________。（设计方案进行实验探究）（4）该小组同学设计如下实验方案，并进行实验，验证上述假设。请完成相关的实验操作步骤、预期现象及结论(仪器自选)。限选实验试剂：红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸、pH试纸、淀粉－KI溶液、蒸馏水。实验操作预期现象与结论取少量反应后固体于试管中，___________________15．（2022·揭阳华侨中学中学高三月考）粉煤灰的主要成分为Al2O3、SiO2，还含少量Fe2O3等，工业上可用粉煤灰制取氧化铝、碱式硫酸铝溶液等。(1)从粉煤灰获得氧化铝的部分工艺流程如下：①“酸浸”在恒容密闭反应釜中进行，温度不宜过高的原因是_______。②“除铁”生成Fe(OH)3的离子方程式为_______，检验溶液中铁元素已经除尽的方法是_______。③“结晶”是向浓溶液中通入HCl气体，从而获得AlCl3·6H2O晶体的过程，溶液中Al3+和盐酸的浓度随通气时间的变化如图所示。Al3+浓度减小的原因是_______。(2)碱式硫酸铝溶液可用于烟气脱硫。室温下向一