2022届高考统考化学人教版一轮复习教师用书：第1部分 第3章 第2节　镁、铝及其化合物教案

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镁及其化合物的性质和提取
知识梳理
1．镁的性质
镁是银白色固体，易导热，导电，密度小，属于轻金属。
(1)与非金属(O2、Cl2、N2等)的反应
①2Mg＋O2eq \(=====,\s\up7(点燃))2MgO、②Mg＋Cl2eq \(=====,\s\up7(点燃))MgCl2、
③3Mg＋N2eq \(=====,\s\up7(点燃))Mg3N2。
(2)与水或酸的反应
①镁与水的反应：镁不易与冷水反应，能与沸水反应，反应的化学方程式为Mg＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(△))Mg(OH)2＋H2↑。
②镁与酸的反应：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Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑。
(3)与某些氧化物的反应
镁能在CO2中燃烧，反应的化学方程式为2Mg＋CO2eq \(=====,\s\up7(点燃))2MgO＋C。现象为：剧烈燃烧，发出强烈的光，同时有白色固体和黑色固体生成。
2．镁的重要化合物
(1)MgO：碱性氧化物，熔点很高(可用作耐火材料)，难溶于水，与酸反应：MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O。
(2)Mg(OH)2：中强碱，难溶于水，存在溶解平衡Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，溶解度小于MgCO3，故MgCO3＋H2Oeq \(=====,\s\up7(△))Mg(OH)2＋CO2↑。
(3)MgCO3：微溶于水的盐，受热可分解，与酸反应。
(4)Mg3N2：在水中剧烈水解，其反应的化学方程式为Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑。
(5)MgCl2：MgCl2可发生水解，由MgCl2·6H2O制备MgCl2时，要在HCl的气氛中脱水。
[辨易错]
(1)镁在空气中燃烧只生成MgO。( )
(2)钠、镁着火不能用CO2灭火。( )
(3)水垢的成分主要为CaCO3和MgCO3等难溶物。( )
(4)工业上制造镁粉时，可将镁蒸气在N2或CO2中冷却。( )
[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)×
3．从海水中提取镁
(1)工艺流程
(2)基本步骤及主要反应方程式
命题点 镁及其化合物的性质和提取
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泡沫灭火器灭火
C．镁在任何条件下都不能与水反应
D．镁与CO2的反应，体现了镁的氧化性
B [A项，Mg不与NaOH溶液反应，错误；C项，Mg与热水反应，错误；D项，Mg与CO2反应，体现了Mg的还原性，错误。]
2．从海水中提取镁的工艺流程可表示如下：
下列说法不正确的是( )
A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富
B．③步骤反应的离子方程式为Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
C．步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水
D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应
B [石灰乳为浊液，写离子方程式时Ca(OH)2不可拆分。]
3．(1)采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为 ；
电解时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出有关反应的化学方程式为 。
(2)从MgCl2溶液中得到MgCl2·6H2O的操作为 ，过滤、洗涤干燥。
[答案] (1)MgCl2(熔融) eq \(=====,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑ Mg＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(高温))Mg(OH)2＋H2↑
(2)加入一定盐酸，蒸发浓缩，冷却结晶
(1)镁在空气中燃烧，可与空气中的O2、N2及CO2反应，所得固体产物可能是MgO、Mg3N2、C的混合物。
(2)Na、Mg等活泼金属着火，不能用CO2灭火。
(3)由于Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小，故水垢的主要成分中是Mg(OH)2，而非MgCO3。
铝及其重要化合物
知识梳理
1．铝的存在与主要性质
(1)铝的结构和存在
铝位于元素周期表第三周期ⅢA族，原子结构示意图为。铝元素在地壳中含量丰富，仅次于氧、硅。自然界中的铝全部以化合态存在。
(2)铝的主要化学性质
③Al与碱液(NaOH)：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。
④Al与CuSO4溶液：2Al＋3CuSO4===3Cu＋Al2(SO4)3。
⑤铝热反应
a．铝热反应的实验装置及试剂作用：
b．原理：利用Al的还原性较强，高温下把金属氧化物中的金属置换出来。
c．引发操作：加入少量KClO3，插上Mg条并点燃。
d．应用：冶炼难熔金属，如Cr、Mn、V、W、Cu、Fe等；金属焊接，如野外焊接钢轨等。
2．工业电解熔融Al2O3制备Al
注意：电解Al2O3时Na3AlF6作助熔剂。
[辨易错]
(1)除去氧化膜的铝箔在空气中加热，铝箔熔化但不滴落，说明铝易氧化形成氧化膜保护铝。( )
(2)铝制容器可以用于盛装浓硫酸和浓硝酸，说明铝不与二者反应。( )
(3)能与Al反应生成H2的溶液一定是酸性溶液。( )
(4)利用铝热反应可以制备Fe、Mg、Cu、Cr、Ni等。( )
[答案] (1)√ (2)× (3)× (4)×
3．铝的重要化合物
(1)铝的氧化物(Al2O3)——两性氧化物
①物理性质：白色固体，难溶于水，熔、沸点很高，可用作耐火材料。
②化学性质(写离子方程式)
③用途：耐火材料，工业冶炼铝。
(2)铝的氢氧化物[Al(OH)3]——两性氢氧化物
白色胶状固体，难溶于水，有较强的吸附性。
写出上图标号中有关反应的离子方程式：
①Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。
②Al(OH)3＋OH－===AlOeq \\al(－,2)＋2H2O。
③2Al(OH)3eq \(=====,\s\up7(△))Al2O3＋3H2O。
(3)铝盐——明矾
①化学式为KAl(SO4)2·12H2O，为复盐。
②电离方程式为KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SOeq \\al(2－,4)。
③应用：净水，净水原理为明矾电离出的Al3＋在水中水解生成Al(OH)3胶体，吸附水中悬浮物而沉淀，使水净化，其离子方程式为Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋。
(4)偏铝酸盐——偏铝酸钠
①向NaAlO2溶液中滴加盐酸至过量，反应现象为先生成白色沉淀，然后沉淀又逐渐溶解至消失，反应的有关离子方程式为AlOeq \\al(－,2)＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。
②向NaAlO2溶液中通入少量CO2，反应的离子方程式为2AlOeq \\al(－,2)＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋COeq \\al(2－,3)。
(5)Al(OH)3的实验室制法
①向铝盐中加入足量氨水，离子方程式为
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq \\al(＋,4)。
②向偏铝酸盐中通入足量CO2，离子方程式为
AlOeq \\al(－,2)＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCOeq \\al(－,3)。
[深思考]
通过小组讨论，总结所有符合下面转化关系的物质，把铝及化合物的化学式写在横线上。
(1)a 、e 、b 、d 。
(2)a 、e 、b 、d 。
[答案] (1)NaAlO2 HCl AlCl3 Al(OH)3
(2)AlCl3 NaOH NaAlO2 Al(OH)3(合理即可)
知识应用
铝及其化合物广泛应用于生产、生活中。从铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2、Fe2O3等杂质)提取Al2O3的两种方案：
方案1：
方案2：
(1)方案1中沉淀A、B分别是 、 。
(2)方案1中的②③步转化的离子方程式分别为
② ，
③ 。
(3)方案2中的沉淀A、B分别是 、 。
(4)方案2中的②③步转化的离子方程式分别为
② ，
③ 。
[答案] (1)SiO2 Fe(OH)3
(2)②Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓、Al3＋＋4OH－===AlOeq \\al(－,2)＋2H2O
③AlOeq \\al(－,2)＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCOeq \\al(－,3)
(3)Fe2O3 H2SiO3
(4)②SiOeq \\al(2－,3)＋2H＋===H2SiO3↓、AlOeq \\al(－,2)＋4H＋===Al3＋＋2H2O
③Al3＋＋3NH3·3H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq \\al(＋,4)
命题点1 铝及其重要化合物的性质和应用
1．下列除去杂质的方法不正确的是 ( )
A．镁粉中混有少量铝粉：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MgO
B [加入氨水Fe3＋、Al3＋均生成沉淀，B项不正确。]
2．下列各组物质，不能按 (“―→”表示反应一步完成)关系转化的是( )
C [Al―→Al(OH)3不能一步转化，C符合题意。]
3．下列各组溶液，不用外加试剂无法鉴别的是( )
A．Al2(SO4)3与KOH
B．Na2CO3与HNO3
C．MgCl2、AlCl3
D．FeCl3与AlCl3
C [A、B可利用顺序滴加法鉴别，D中的FeCl3为黄色，AlCl3为无色，观察可鉴别。]
4．铝盐是工农业生产中的重要原料，回答下列相关问题：
(1)AlCl3溶液的配制方法：取AlCl3固体少许，
。
(2)由AlCl3溶液制取AlCl3·6H2O的方法：
。
(3)泡沫灭火器工作时反应的离子方程式为
。
外筒(铁筒)中所盛试剂为 。
(4)AlOeq \\al(－,2)与HCOeq \\al(－,3)在溶液中不能共存，二者反应的离子方程式为
。
(5)明矾的净水原理为 。
(用离子方程式表示)。如果溶液pH过低，净水效果 (填“提高”或“降低”)。
[答案] (1)溶于盛有浓盐酸的烧杯中
(2)加入盐酸后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
(3)Al3＋＋3HCOeq \\al(－,3)===Al(OH)3↓＋3CO2↑ NaHCO3溶液
(4)AlOeq \\al(－,2)＋HCOeq \\al(－,3)＋H2O===Al(OH)3↓＋COeq \\al(2－,3)
(5)Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋ 降低
(1)Al3＋、Al(OH)3、AlOeq \\al(－,2)之间的转化关系
(2)“铝三角”转化的应用
①判断离子共存问题：Al3＋与OH－以及弱酸根阴离子AlOeq \\al(－,2)、COeq \\al(2－,3)、S2－等，AlOeq \\al(－,2)与H＋、HCOeq \\al(－,3)以及弱碱阳离子Al3＋、Fe3＋等因生成沉淀或发生水解相互促进的反应而不能大量共存。
②鉴别(利用滴加顺序不同，现象不同)
a．向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后沉淀溶解。
b．向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，开始无明显现象，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。
命题点2 Al(OH)3的制备方案
5．用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝，下列操作步骤中最恰当的组合是( )
①加盐酸溶解 ②加烧碱溶液溶解 ③过滤 ④通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀 ⑤加入盐酸生成Al(OH)3沉淀 ⑥加入过量烧碱溶液
A．①⑥⑤③ B．②③④③
C．②③⑤③ D．①③⑤③
B [若先用盐酸溶解，Mg、Al均溶解，制取Al(OH)3的步骤较多；从NaAlO2制备Al(OH)3，加盐酸不容易控制量的多少。故B项操作步骤为最佳顺序。]
6．用稀硫酸、NaOH溶液和金属铝为原料制取Al(OH)3。甲、乙、丙三位学生的制备途径分别是
若要得到等量的Al(OH)3，则( )
A．三者消耗的原料相同
B．甲消耗的原料的总物质的量最多
C．乙消耗的原料的总物质的量最少
D．丙消耗的原料的总物质的量最多
B [要制备1 ml Al(OH)3，三方案所需物质的量关系
以铝、酸、碱为原料制Al(OH)3的最佳方案
两性金属Zn、Be、Ga)
根据两性金属Al的性质推导其他两性金属的性质，进而理解应用。很好地考查了学生的“科学探究与创新意识，证据推理与模型认知”的化学核心素养。
1．Zn、Be、Ga与H＋、OH－的反应
(1)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(ZnBe＋2H＋===H2↑＋Zn2＋Be2＋,ZnBe＋2OH－===ZnO\\al(2－,2)BeO\\al(2－,2)＋H2↑))
(2)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(2Ga＋6H＋===Ga3＋＋3H2↑,2Ga＋2OH－＋2H2O===2GaO\\al(－,2)＋3H2↑))
2．ZnO、BeO、Ga2O3与H＋、OH－的反应
(1)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(ZnOBeO＋2H＋===Zn2＋Be2＋＋H2O,ZnOBeO＋2OH－===ZnO\\al(2－,2)BeO\\al(2－,2)＋H2O))
(2)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(Ga2O3＋6H＋===2Ga3＋＋3H2O,Ga2O3＋2OH－===2GaO\\al(－,2)＋H2O))
3．Zn(OH)2、Be(OH)2、Ga(OH)3与H＋、OH－的反应
(1)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(ZnOH2[BeOH2]＋2H＋===Zn2＋Be2＋, ＋2H2O,ZnOH2[BeOH2]＋2OH－===ZnO\\al(2－,2)BeO\\al(2－,2), ＋2H2O))
(2)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(GaOH3＋3H＋===Ga3＋＋3H2O,GaOH3＋OH－===GaO\\al(－,2)＋2H2O))
1．铝、铍及其化合物具有相似的化学性质，已知反应：BeCl2＋Na2BeO2＋2H2O===2NaCl＋2Be(OH)2↓能完全进行，则下列推断正确的是 ( )
A．Be(OH)2既能溶于盐酸，又能溶于NaOH溶液
B．因BeCl2水溶液的导电性强，故BeCl2是离子化合物
C．常温下Na2BeO2溶液的pH>7，将其蒸干并灼烧后得到的残留物为BeO
D．常温下BeCl2溶液的pH>7，将其蒸干并灼烧后得到的残留物是BeCl2
A [铝、铍及其化合物具有相似的化学性质，Be(OH)2与Al(OH)3性质相似，Be(OH)2既能溶于盐酸，又能溶于NaOH溶液，A正确；某些共价化合物水溶液的导电性也较强，B错误；Na2BeO2溶液蒸干灼烧后得到Na2BeO2，C错误；常温下BeCl2溶液的pHGa(OH)3
D [根据流程中通入适量CO2生成Al(OH)3但不生成Ga(OH)3可知酸性Al(OH)3＜Ga(OH)3，D项错误。]
3．锌和铝都是活泼金属，其氢氧化物既能溶于强酸溶液，又能溶于强碱溶液，但是Al(OH)3不溶于氨水，而Zn(OH)2能溶于氨水，生成[Zn(NH3)4]2＋。
下列各组中的两种溶液，用相互滴加的实验方法可以鉴别的是 (填序号)。
①Al2(SO4)3和NaOH ②Al2(SO4)3和氨水
③ZnSO4和NaOH ④ZnSO4和氨水
[答案] ①③④
[真题验收]
1．(2020·江苏卷，T3)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是( )
A．铝的金属活泼性强，可用于制作铝金属制品
B．氧化铝熔点高，可用作电解冶炼铝的原料
C．氢氧化铝受热分解，可用于中和过多的胃酸
D．明矾溶于水并水解形成胶体，可用于净水
D [铝具有很好的延展性，可以用于制作铝金属制品，与铝的活泼性无关，A项错误；电解氧化铝冶炼铝是因为氧化铝熔融状态下能导电，与熔点高无关，B项错误；氢氧化铝能与胃酸的主要成分盐酸发生反应，与氢氧化铝受热分解无关，C项错误；明矾中的Al3＋可以水解生成氢氧化铝胶体，胶体具有很强的吸附能力，可以吸附水中的悬浮物，起到净水作用，D项正确。]
2．下列说法正确的是 (填序号)。
①(2020·江苏高考)室温下，Al与4.0 ml·L－1NaOH溶液反应生成NaAlO2
②(2020·江苏高考)物质间转化均能实现：Mg(OH)2(s)eq \(――――→,\s\up7(HClaq))MgCl2(aq)eq \(――→,\s\up7(电解))Mg(s)
③(2020·7月浙江选考)Cl－会破坏铝表面的氧化膜
④(2020·7月浙江选考)Mg加入过量FeCl3溶液中可得Fe
⑤(2019·全国卷Ⅱ)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
⑥(2018·全国卷Ⅱ)氢氧化铝可用于中和过多胃酸
⑦(2015·全国卷Ⅰ)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
⑧(2015·全国卷Ⅱ)浓硝酸滴入用砂纸打磨过的铝条上，产生红棕色气体
⑨(2015·全国卷Ⅱ)氯化铝溶液滴入浓氢氧化钠溶液中，产生大量白色沉淀
[答案] ①③⑤⑥
[新题预测]
铝鞣剂主要成分为Al(OH)2Cl，主要用于鞣制皮革。利用铝灰(主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等)制备铝鞣剂的一种工艺流程如图所示：
请回答下列问题：
(1)气体A、气体C的分子式为 、 。
(2)产生气体B的化学方程式为 。
(3)氧化时，发生反应的离子方程式为
。
(4)废渣的主要成分为 (填化学式)。
(5)某同学设计如下方案测定铝鞣剂样品中Al(OH)2Cl的质量分数。
操作Ⅰ：准确称取所制备的铝鞣剂样品m g放入烧杯中。
操作Ⅱ：加入 (填试剂名称)，并用玻璃棒搅拌至固体全部溶解。
操作Ⅲ：加入足量 (填化学式)溶液，充分反应，过滤、 、 ，得固体n g。则样品中Al(OH)2Cl的质量分数为 (用含m、n的代数式表示)。
[解析] (1)铝灰的主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等，能水解的只有AlN，AlN水解生成Al(OH)3和NH3，则气体A为NH3。在“酸溶”过程中Al、Al2O3、Al(OH)3和FeO转化为Al3＋、Fe2＋；“氧化”过程中H2O2将Fe2＋氧化为Fe3＋；“除杂”过程中加入纯碱，则“酸溶”过程中加入的稀酸与纯碱反应可生成CO2，气体C为CO2。(2)“酸溶”过程中，Al、Al2O3、Al(OH)3和FeO与稀酸反应， 其中生成气体B的反应是Al与稀酸的反应，结合Al(OH)2Cl中含有氯元素可知，所用稀酸为稀盐酸，则生成气体B的反应是Al与HCl反应生成H2和AlCl3。(3)“酸溶”时，FeO溶于盐酸生成Fe2＋，则“氧化”过程中，在酸性条件下，Fe2＋被H2O2氧化为Fe3＋。(4)“除杂”过程中，加入纯碱，调节溶液pH，使Fe3＋转化为Fe(OH)3，以除去Fe3＋，故废渣的主要成分是Fe(OH)3。(5)可通过测定铝鞣剂样品中Cl－的含量测定铝鞣剂样品中Al(OH)2Cl的质量分数，加入酸溶解Al(OH)2Cl，因此操作Ⅱ应加入稀硝酸溶解铝鞣剂样品，操作Ⅲ应加入足量AgNO3溶液沉淀Cl－，充分反应后，通过过滤、洗涤、干燥得到AgCl。n[Al(OH)2Cl]＝n(Cl－)＝n(AgCl)＝eq \f(n g,143.5 g·ml－1)，Al(OH)2Cl的质量分数为eq \f(n g,143.5 g·ml－1)×96.5 g·ml－1÷m g×100%＝eq \f(193n,287m)×100%。
[答案] (1)NH3 CO2
(2)2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
(3)2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O
(4)Fe(OH)3
(5)稀硝酸 AgNO3 洗涤 干燥 eq \f(193n,287m)×100%
考纲定位
要点网络
1.掌握镁、铝的主要性质及其应用。
2.掌握镁、铝的重要化合物的主要性质及其应用。
3.了解镁、铝及其重要化合物的制备方法。
制熟石灰
CaCO3eq \(=====,\s\up7(高温))CaO＋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[HCl作用是防止MgCl2水解生成Mg(OH)2]
电解
电解熔融氯化镁制得镁：MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑
选项
a
b
c
A
Al2O3
NaAlO2
Al(OH)3
B
AlCl3
Al(OH)3
NaAlO2
C
Al
Al(OH)3
Al2O3
D
MgCl2
Mg(OH)2
MgO