第4章　第14讲　铝、镁及其化合物

第14讲铝、镁及其化合物[复习目标]1.了解铝、镁及其重要化合物的存在、性质和用途。2.掌握工业提取铝、镁的一般方法。考点一铝及其化合物1.铝元素的存在铝是地壳中含量最多的金属元素，全部以化合态的形式存在。2.铝单质(1)物理性质铝单质是银白色、有金属光泽的固体，硬度、密度较小，具有良好的导电、导热和延展性。(2)化学性质写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：①；②2Al+3Cl22AlCl3；③；④2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2↑；⑤2Al+Fe2O32Fe+Al2O3(铝热反应)。3.氧化铝——两性氧化物4.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)化学性质写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：①2Al(OH)3Al2O3+3H2O。②Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O。③Al(OH)3+OH-=[Al(OH)4]-。(3)Al(OH)3的制备写出下列反应的离子方程式：①Al3+与氨水反应：Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4②向含[Al(OH)4]-的溶液中通入过量的CO2：[Al(OH)4]-+CO2=Al(OH)3↓+HCO3③Al3+与[Al(OH)4]-发生相互促进的水解反应：Al3++3[Al(OH)4]-=4Al(OH)3↓。5.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++2SO42-，其中Al3+发生水解反应，产生Al(OH)31.铝制餐具不能长时间存放酸性、碱性食物()2.常温下，由于铝与浓硫酸不反应，所以可用铝制槽车运送浓硫酸()3.Al(OH)3能与盐酸反应，因而可用于治疗胃酸过多()4.Al(OH)3是两性化合物，其化学式也可写成H3AlO3，故其可看成是一种三元酸()5.明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用()6.MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂()7.实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、Na2CO3固体等()8.在铝单质与烧碱溶液的反应中NaOH和H2O均作氧化剂()9.熔融态的AlCl3几乎不导电，故工业上常采用电解熔融Al2O3冶炼铝()10.向Al2(SO4)3溶液中加入过量氨水发生反应的离子方程式：Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+(11.铝与少量NaOH溶液、足量NaOH溶液反应都生成四羟基合铝酸钠和氢气()12.两份相同质量的铝粉，分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生的氢气的质量一样多()答案1.√2.×3.√4.×5.×6.×7.×8.×9.√10.√11.√12.√一、Al3+、NH4+、H+等与OH1.向含有HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl的混合溶液中(假设各1mol)逐滴加入NaOH溶液，沉淀的物质的量随加入的NaOH溶液体积变化的关系如图所示，假设Mg2+、Al3+结合OH-能力相同。分析图像的变化情况，回答下列问题：(1)H+、Al3+、Al(OH)3、NH4+四种微粒与OH-反应的先后顺序依次为(2)依次写出各阶段的离子方程式：①OA：。②AB：。③BC：。④CD：。答案(1)H+、Al3+、NH4+、Al(OH(2)①H++OH-=H2O②Al3++3OH-=Al(OH)3↓，Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓③NH4++OH-=NH3·H④Al(OH)3+OH-=[Al(OH)4]-二、从铝土矿中提取铝(碱溶法)的工艺流程2.(2025·河北秦皇岛高三模拟预测)铝土矿的主要成分是Al2O3，还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质。(1)氧化铝是氧化物，资料表明，SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀，除此外，滤渣中还含有(填化学式)。写出“碱溶”时生成Na[Al(OH)4]的离子方程式：。(2)采用电解熔融Al2O3制备铝而不用氯化铝的原因是。(3)冰晶石的化学式为，电解时加入冰晶石的目的是。(4)写出Al(OH)3Al2O3Al转化的化学方程式：、。(5)电解熔融Al2O3时作阳极的石墨易消耗，原因是，应该采取的措施是。答案(1)两性Fe2O3Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-(2)氯化铝是共价化合物，熔融氯化铝以分子的形式存在，不导电(3)Na3AlF6降低Al2O3熔融的温度(4)2Al(OH)3Al2O3+3H2O2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑(5)石墨电极被阳极上产生的O2氧化定期补充石墨考点二镁及其化合物1.镁单质2.镁的重要化合物(1)氧化镁：白色粉末状固体，难溶于水，属于碱性氧化物，与盐酸反应的离子方程式为MgO+2H+=Mg2++H2O。(2)氢氧化镁：白色固体，难溶于水，中强碱，与盐酸反应的离子方程式为Mg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O。特别提醒氢氧化镁的溶解度小于碳酸镁，能发生反应MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑，镁元素在水垢中的存在形式是Mg(OH)2。3.海水提取镁从海水中提取镁的流程如图所示：主要化学反应为(1)制石灰乳：CaCO3CaO+CO2↑、CaO+H2O=Ca(OH)2。(2)沉淀Mg2+：Mg2++Ca(OH)2=Mg(OH)2+Ca2+。(3)制备MgCl2：Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O、MgCl2·6H2OMgCl2+6H2O。(4)电解MgCl2：MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。一、镁及其化合物的性质与用途1.下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是()A.MgCl2易溶于水，可用于电解冶炼镁B.Mg(OH)2具有两性，可用作胃酸中和剂C.MgO的熔点高，可制造耐火材料D.CO2不支持燃烧，可用作镁着火时的灭火剂答案C解析MgCl2为离子化合物，电解熔融MgCl2制得Mg，A错误；Mg(OH)2具有碱性，可用于制胃酸中和剂，B错误；镁能在CO2中燃烧，D错误。2.下列有关镁及其化合物的离子方程式书写正确的是()A.MgCO3与盐酸反应：CO32-+2H+=CO2↑+2HB.Mg(OH)2与H2SO4反应：Mg2++2OH-+2H++SO42-=MgSO4↓+2HC.碳酸氢镁与足量的氢氧化钠溶液反应：Mg2++2HCO3-+2OH-=MgCO3↓+CO3D.工业上以海水为原料制取Mg(OH)2：Ca(OH)2+Mg2+=Mg(OH)2+Ca2+答案D解析MgCO3、Mg(OH)2为难溶性物质，在写离子方程式时不能拆成离子形式，A、B错误；由于MgCO3的溶解度比Mg(OH)2大，所以碳酸氢镁与足量的氢氧化钠溶液反应时，生成的是Mg(OH)2而不是MgCO3，C错误；工业上以海水为原料制取Mg(OH)2时，要在海水中加入石灰乳，而不是石灰水，所以Ca(OH)2不能拆成离子的形式，D正确。二、镁及其化合物的提取3.(2025·广州检测)从海水中提取镁的工艺流程如图所示：回答下列问题：(1)海水通过结晶、过滤得到的固体物质主要是(填化学式)。(2)怎样使MgCl2·6H2O失去晶体水，得到MgCl2：。(3)上述工艺流程涉及的四大基本反应类型有。(4)写出电解熔融MgCl2的电极反应式：。答案(1)NaCl(2)将晶体置于HCl气体氛围中脱水(3)化合反应、分解反应、复分解反应(4)阳极：2Cl--2e-=Cl2↑，阴极：Mg2++2e-=Mg4.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。回答下列问题：(1)“浸出”镁的化学方程式是。(2)“沉镁”时，需要在较低温度下进行，原因是。(3)该过程中，可循环利用的物质有(写化学式)。(4)氢氧化镁“煅烧”时发生反应的化学方程式是。答案(1)MgO+2NH4Cl=MgCl2+2NH3↑+H2O(2)温度较高时，氨水分解，不利于沉镁操作(3)NH3、NH4Cl(4)Mg(OH)2MgO+H2O1.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)铝和氧化铁反应需要引燃，则该反应ΔH>0(2024·江西，6A)()(2)Al(OH)3呈两性，不能用于治疗胃酸过多(2024·浙江6月选考，2A)()(3)工业上通过电解六水合氯化镁制取金属镁(2022·浙江6月选考，9A)()(4)铝热反应非常剧烈，操作时要戴上石棉手套和护目镜(2022·浙江6月选考，11B)()(5)技术人员开发高端耐腐蚀镀铝钢板，是因为铝能形成致密氧化膜(2022·广东，6D)()(6)利用海水制取溴和镁单质，此过程中Br-可被氧化，Mg2+可被还原(2022·广东，12B)()答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√(6)√2.下列说法错误的是()A.加入混凝剂聚合氯化铝，可使污水中细小悬浮物聚集成大颗粒[2024·浙江6月选考，5D]B.用玻璃棒摩擦烧杯内壁，能从明矾过饱和溶液中快速析出晶体[2024·湖南，8D]C.金属Mg制备过程涉及的物质转化均可实现：Mg(OH)2MgCl2溶液Mg[2024·江苏，10B]D.Mg(OH)2和Al(OH)3中均分别加入NaOH溶液和盐酸，Mg(OH)2只溶于盐酸，Al(OH)3都能溶，说明Mg(OH)2比Al(OH)3碱性强[2024·河北，6C]答案C解析若电解氯化镁溶液，反应生成氢氧化镁、氢气和氯气，不能得到金属镁，应采用电解熔融氯化镁的方法制取金属镁，C错误。3.(2024·广东，14)部分含Mg或Al或Fe物质的分类与相应化合价关系如图。下列推断合理的是()A.若a在沸水中可生成e，则a→f的反应一定是化合反应B.在g→f→e→d转化过程中，一定存在物质颜色的变化C.加热c的饱和溶液，一定会形成能产生丁达尔效应的红棕色分散系D.若b和d均能与同一物质反应生成c，则组成a的元素一定位于周期表p区答案B解析若a在沸水中可生成e，则a为Mg，e为Mg(OH)2，即f为镁盐，a→f的反应有多种，可能为Mg+2HCl=MgCl2+H2↑，该反应属于置换反应，可能为Mg+Cl2MgCl2，该反应属于化合反应，则a→f的反应不一定是化合反应，故A错误；e能转化为d，此时e为白色沉淀Fe(OH)2，d为红褐色沉淀Fe(OH)3，说明在g→f→e→d转化过程中，一定存在物质颜色的变化，故B正确；由题意得，此时能产生丁达尔效应的红棕色分散系为Fe(OH)3胶体，c应为铁盐，加热铁盐的饱和溶液，也有可能得到Fe(OH)3沉淀，故C错误；假设b为Al2O3，即d为Al(OH)3，c为铝盐，Al2O3、Al(OH)3与稀盐酸反应均生成铝盐，此时组成a的元素为Al，位于周期表p区，假设b为Fe2O3，即d为Fe(OH)3，c为铁盐，Fe2O3、Fe(OH)3与稀盐酸反应均生成铁盐，此时组成a的元素为Fe，位于周期表d区，故D错误。4.(2022·湖南，7)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Na3AlF6和CO2D.滤液可回收进入吸收塔循环利用答案C解析陶瓷的成分中含有SiO2，SiO2能与HF发生反应，因此不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料，故A正确；采用溶液喷淋法可增大反应物的接触面积，提高吸收塔内烟气吸收效率，故B正确；烟气(含HF)通入吸收塔，加入过量的碳酸钠，发生反应：Na2CO3+HF=NaF+NaHCO3，向合成槽中加入Na[Al(OH)4]，发生反应：6NaF+Na[Al(OH)4]+4NaHCO3=Na3AlF6↓+4Na2CO3+4H2O，所以合成槽内产物主要有Na3AlF6、Na2CO3、H2O，故C错误；滤液的主要成分为Na2CO3，可进入吸收塔循环利用，故D正确。课时精练[分值：50分](1~6题，每小题6分)1.下列关于铝单质的叙述中正确的是()A.由于铝在空气中不会锈蚀，所以铝制品的使用寿命都很长B.由于铝具有强还原性，所以常用铝来冶炼某些高熔点金属C.常温下，铝被浓硫酸钝化，所以可用浓硫酸除去铝表面的铜镀层D.由于铝的导电性能比铜强，所以常用铝制造电线、电缆答案B解析铜在加热的条件下才能与浓硫酸反应，加热时浓硫酸能与氧化铝反应，故C错误；铜的导电性能比铝强，故D错误。2.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答案A解析镁能够在CO2中燃烧，生成MgO和C，所以金属镁着火不可以用CO2灭火，A错误；镁是一种银白色、有光泽、质软、能导电的金属，B正确；镁与热水反应生成氢气和氢氧化镁，C正确；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。3.研究发现由铝原子构成的Al16-、Al17-和AlA.Al16-、Al17-B.Al16C.Al17D.1mol的Al18-含6.02×10答案B解析同位素是指同一元素不同核素的关系，该三者是多原子聚集体，A错误；Al16-与水反应产生氢气，则Al16-作还原剂，B正确；团簇是原子、分子或离子通过物理或化学结合力组成的，不是简单的由铝原子通过离子键结合而成，C错误；1mol的Al18-所含电子数是13×18+14.(2025·山西运城模拟)生活中处处有化学。下列有关Al及其化合物相关反应的离子方程式书写不正确的是()A.胃舒平[主要成分为Al(OH)3]治疗胃酸过多：Al(OH)3+3H+=Al3++3H2OB.泡沫灭火器灭火原理：2Al3++3CO32-+3H2O=3CO2↑+2Al(OH)C.主要成分为苛性钠、铝粉的管道疏通剂的反应原理：2Al+2OH-+6H2O=2Al(OH)4-+3H2D.明矾净水原理：Al3++3H2O⥬Al(OH)3(胶体)+3H+答案B解析胃酸的主要成分为盐酸，胃舒平治疗胃酸过多的离子方程式为Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O，故A正确；泡沫灭火器中碳酸氢钠与硫酸铝溶液反应的离子方程式为Al3++3HCO3-=3CO2↑+Al(OH)3↓，故B错误；苛性钠与铝粉反应的离子方程式为2Al+2OH-+6H2O=2Al(OH)4-+3H2↑，故C正确；明矾能净水是因为Al3+水解：Al3++3H2O⥬Al(OH)3(胶体)5.(2026·河北张家口高三阶段检测)镁及其化合物在现代工业、国防建设中有着广泛的应用。下列说法错误的是()A.单质镁在空气中燃烧的主要产物是MgO，还有少量的Mg3N2B.CH3MgCl是一种重要的有机合成试剂，其中镁的化合价为+2C.CH3MgCl水解时除生成甲烷外，还生成一种碱和一种盐，该反应的化学方程式：2CH3MgCl+2H2O=2CH4↑+MgCl2+Mg(OH)2↓D.Mg(OH)2是常用的阻燃材料，用氨水与氯化镁溶液制取Mg(OH)2的离子方程式为Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓答案D解析镁能在氧气、二氧化碳、氮气中燃烧，Mg与O2、CO2反应均生成MgO，Mg与N2反应生成Mg3N2，且氧气的氧化性比氮气强，所以单质镁在空气中燃烧的主要产物是白色的MgO，还生成少量的Mg3N2，故A正确；CH3MgCl中Cl元素的化合价是-1价，H元素的化合价是+1价，C元素的化合价是-4价，所以镁元素的化合价是+2价，故B正确；NH3·H2O为弱碱，在离子方程式中不能拆，正确的离子方程式为Mg2++2NH3·H2O=Mg(OH)2↓+2NH4+，故6.实验室以空气和镁为原料制备Mg3N2的装置如图所示(夹持和加热装置略去)，已知Mg3N2遇到水蒸气会反应生成NH3，还原性铁粉与N2不会反应。下列说法不正确的是()A.装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸B.若去掉装置C，对产品纯度影响很大C.实验时应先加热C，通入一段时间空气后再加热DD.装置E中碱石灰的作用是吸收尾气答案D解析镁为活泼金属，会与空气中的氮气、氧气、二氧化碳和水蒸气反应，要制备氮化镁，需要去除空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气，装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸，由于混合气体通过氢氧化钠溶液后带出水蒸气，因此浓硫酸需要放在氢氧化钠溶液后，对气体进行干燥，A正确；装置C的作用是除去氧气，若去掉装置C，镁与氧气反应生成氧化镁，对产品纯度有影响，B正确；氧气会与镁反应，为保证装置内氧气全部除去，实验时应先加热C，通入一段时间空气除尽氧气，然后再加热D，C正确；根据Mg3N2遇水会发生反应生成Mg(OH)2和NH3，装置E中碱石灰的作用是防止空气中二氧化碳和水蒸气进入装置D中，D错误。7.(8分)明矾[KAl(SO4)2·12H2O]