专题2.2 镁、铝及其重要化合物-备战2023年高考化学新编大一轮复习讲义·

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专题2.2 镁、铝及其重要化合物
一、镁及其重要化合物
【知识梳理】
1.镁的原子结构和存在
镁位于元素周期表第3周期第ⅡA族,原子结构示意图为,镁性质活泼,在自然界中的镁全部以化合态存在。
2.镁单质的性质
(1)物理性质:
镁是具有银白色金属光泽的固体,密度、硬度均较小,熔点较低,有良好的导电、传热和延展性。
(2)化学性质:
①与非金属反应,如与N2、Cl2、O2反应:
3Mg+N2Mg3N2、Mg+Cl2MgCl2、2Mg+O22MgO。
②与CO2反应:2Mg+CO22MgO+C。
③与H2O反应:Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑。
④与H+反应:Mg+2H+Mg2++H2↑。
3.镁的重要化合物

4.镁及其化合物用途
镁应用于生产合金,冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。MgO熔点很高,可作耐火材料。
【易错辨析】
(1)点燃的镁条能够在空气中剧烈燃烧,将点燃的镁条放入CO2气体中,镁条停止燃烧 ( )
(2)镁条在空气中燃烧得到的灰白色的物质为纯净物 ( )
(3)在镁条参加的化学反应中,镁均作还原剂 ( )
(4)从海水中提取镁所涉及的化学反应全部是氧化还原反应 ( )
(5)将氯化镁晶体(MgCl2·6H2O)直接加热可制得无水氯化镁 ( )
【答案】× × √ × ×
【典例】
1.某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质,下列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,置镁片于其中探讨Mg的活动性
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沉淀转入表面皿中,加足量稀盐酸,加热蒸干得无水MgCl2固体
【答案】B
【解析】浓硫酸溶于水放热,且密度大于水,因此稀释浓硫酸时应将浓硫酸加到水中,而不能将水加入浓硫酸中,A项错误；将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中,镁离子与氢氧根离子反应生成氢氧化镁沉淀,B项正确；将浊液加入过滤器中应该用玻璃棒引流,C项错误；将Mg(OH)2沉淀转入蒸发皿中,加足量稀盐酸,生成氯化镁。由于氯化镁水解生成氢氧化镁和氯化氢,因水解吸热,且氯化氢易挥发,所以加热时促进镁离子水解,蒸干得不到无水MgCl2固体,可得到氢氧化镁固体,D项错误。
方法技巧：

通过镁的价类二维图的整合，实现镁及其化合物间的转化，掌握镁及其化合物转化的依据，再结合实验基本操作技能，以及制备物质的基本思想来进行解答。

【即时检测】
1. 某研究性学习小组为了探究镁粉与溴水反应的机理,做了如下四组实验:①将镁粉投入冷水中,未见任何现象;②将镁粉放入溴水中,观察到只是开始时产生极少量的气泡,但溴水的颜色逐渐褪去;③将镁粉放入液溴中,未观察到任何明显现象;④向含足量镁粉的液溴中滴加几滴水,观察到溴的红棕色很快褪去。则下列关于镁与溴水的反应机理的论述中正确的是( )
A.镁粉只直接与溴水中的溴反应
B.镁粉只与溴水中的酸反应
C.极少量的气泡是由于镁粉与水反应得到的
D.镁粉在水的催化下与溴发生反应
二、铝的性质及应用
【知识梳理】
1．铝的结构和存在
铝位于元素周期表第3周期ⅢA族，原子结构示意图为。铝是地壳中含量最多的金属元素。自然界中的铝全部以化合态的形式存在。
2．金属铝的物理性质
银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性等，密度较小，质地柔软。
3．金属铝的化学性质

写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
【答案】①4Al＋3O22Al2O3
②2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3
③2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
④2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
4. 铝的制备
工业上利用电解熔融氧化铝的方法制备铝单质:
2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑。
5．铝热反应
实验装置

实验现象
①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中
实验结论
高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热：Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3
原理应用
①制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等，
3MnO2＋4Al3Mn＋2Al2O3；
②金属焊接，如野外焊接钢轨等

6. 铝的用途
纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。
【易错辨析】
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)铝制餐具可长时间存放酸性或碱性食物 ( )
(2)常温下,铝与稀硝酸反应生成氢气 ( )
(3)铝在空气中耐腐蚀,所以铝是不活泼金属 ( )
(4)氧化铝是金属氧化物,也是碱性氧化物 ( )
(5)1 mol Al与足量硫酸或足量氢氧化钠溶液反应转移电子数相同 ( )
(6)铝与少量NaOH溶液反应得到铝盐,与足量NaOH溶液反应生成偏铝酸盐 ( )
【答案】× × × × √ ×
【典例】
2．下列关于铝单质的叙述中，正确的是( )
A．不能用铝制的器皿来盛放酸梅汤或碱水是因为铝会和酸或碱反应
B．铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性是因为铝的化学性质很稳定
C．铝和NaOH溶液反应：Al＋2OH－＋2H2O===[Al(OH)4]－＋H2↑
D．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，熔化后的液态铝会滴落下来，是因为金属铝的熔点较低
【答案】A
【解析】A项，无论是铝还是其氧化物都能与酸或碱反应，正确；B项，铝表面形成致密的氧化膜，错误；C项，电荷、电子均不守恒，正确的离子方程式为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，错误；D项，打磨后的铝箔在酒精灯上灼烧表面生成Al2O3，高熔点的Al2O3兜住了熔融的液态铝，不会滴落，错误。
3. 镁铝合金5.1 g溶于300 mL 2 mol·L-1盐酸中,(标准状况)放出气体的体积为5.6 L下,向反应后的溶液中加入500 mL NaOH溶液充分反应,最终产生白色沉淀。下列有关说法不正确的是( )
A.5.1 g镁铝合金中含有镁、铝的质量分别为2.4 g、2.7 g
B.溶解5.1 g镁铝合金时,剩余盐酸中溶质的物质的量为0.1 mol
C.生成白色沉淀的最大质量为13.6 g
D.若白色沉淀只有Mg(OH)2,该NaOH溶液的物质的量浓度至少为1.2 mol·L-1
【答案】D
【解析】盐酸中n(HCl)=300×10-3 L×2 mol·L-1=0.6 mol,H2中氢原子的物质的量n(H)=×2=0.5 mol