高三化学一轮复习讲义第3章 第2节　铝、镁及其化合物

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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．主要性质(写出有关方程式)
铝是银白色固体，有金属光泽，易导电导热，有延展性。
(1)与O2的反应eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(常温下钝化形成氧化膜,加热：4Al＋3O2\(=====,\s\up15(△))2Al2O3))
3．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)
①2Mg＋O2eq \(=====,\s\up15(点燃))2MgO、②Mg＋Cl2eq \(=====,\s\up15(点燃))MgCl2、
③3Mg＋N2eq \(=====,\s\up15(点燃))Mg3N2。
(2)与热水反应的化学方程式为Mg＋2H2Oeq \(=====,\s\up15(△))Mg(OH)2＋H2↑。
(3)与酸反应
Mg＋2H＋===H2↑＋Mg2＋。
(4)与氧化物(CO2)反应的化学方程式为2Mg＋CO2eq \(=====,\s\up15(点燃))2MgO＋C。
[应用体验]
1．(1)浓H2SO4和浓HNO3能用铝制容器盛装的理由是什么？
(2)能与Al反应生成H2的溶液一定是酸性溶液吗？为什么？
(3)用砂纸除净氧化膜的铝箔加热有什么现象？为什么？
(4)Mg在空气中燃烧最多可得到哪几种产物？
[提示] (1)铝在常温下遇到浓H2SO4和浓HNO3时表面迅速形成一层致密的氧化膜保护层即“钝化”。
(2)不一定，Al与H＋或OH－均反应生成H2。
(3)加热熔化的铝箔并不滴落，好像一层膜兜着。即使打磨过的铝箔，在空气中又很快生成新的氧化膜，且Al2O3熔点比铝的高。
(4)MgO、Mg3N2、C。
2．足量下列物质与相同质量的镁铝合金反应，不放出H2的为________；放出氢气且消耗溶质物质的量由多到少的顺序为________。
①氢氧化钠溶液 ②稀硫酸 ③盐酸 ④稀硝酸
[提示] ④ ③>②>①
[考点多维探究]
角度1 铝、镁的主要性质及应用
1．易拉罐的主要成分为铝合金，其中以铝铁合金和铝镁合金最为常见。现取几小块易拉罐碎片进行下列实验，其中实验方案与现象、结论正确的是( )
D [A项，Al、Fe、Mg与盐酸均反应生成无色气体；B项，Mg与NaOH溶液不反应；C项，Al3＋与少量NaOH溶液反应也生成白色沉淀。]
2．下列关于镁­铝的说法正确的是( )
A．镁­铝制品在空气中能稳定存在是因为铝不活泼
B．浓HNO3、浓H2SO4能用铝制器皿盛装是因为铝与浓HNO3、浓H2SO4不反应
C．镁铝均与NaOH溶液反应
D．铝与Fe2O3发生铝热反应是利用了Al的还原性比Fe强
D [A项，镁­铝制品在空气中稳定存在的原因是形成了一层致密氧化膜保护内部金属；B项，浓HNO3、浓H2SO4用铝制器皿盛装是因为铝遇浓HNO3、浓H2SO4钝化，不是不反应；C项，镁与NaOH溶液不反应。]
角度2 镁、铝与酸、碱反应的有关计算
3．将一定量的镁铝合金样品分成两等份，一份加入足量NaOH溶液中，充分反应后，收集到标准状况下气体6.72 L；另一份加入到足量稀盐酸中，充分反应后，收集到标准状况下气体11.2 L。则原合金样品中镁的质量为( )
A．4.8 g B．6 g
C．9.6 g D．12 g
A [由题意知Mg与盐酸反应生成的H2为11.2 L－6.72 L＝4.48 L，为0.2 ml；由Mg＋2H＋===H2↑＋Mg2＋知n(Mg)＝0.2 ml，则m(Mg)＝0.2 ml×24 g/ml＝4.8 g。]
4．铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题：
【导学号：95812039】
(1)等质量的两份铝分别与足量的HCl、NaOH溶液反应，所得H2的体积之比是________。
(2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，产生H2的体积之比是________。
(3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H2相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是________。
(4)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 ml·L－1的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则甲烧杯中剩余的反应物是________。
[解析] (1)根据化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑得Al与H2的关系式均为2Al～3H2，故只要参加反应的Al的量相等，所得H2的量必相等。(2)因为在反应中Al过量，产生的H2由HCl和NaOH的量决定。根据化学反应中的关系式：6HCl～3H2、2NaOH～3H2，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积比为1∶3。(3)因为铝足量且产生H2相等，根据关系式n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1，又因为两溶液体积相等，故物质的量浓度c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。(4)其反应原理分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时，产生H2的体积比是1∶3，而题设条件体积比为1∶2，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的。
[答案] (1)1∶1 (2)1∶3 (3)3∶1 (4)Al
铝与酸、碱反应生成H2的量的关系
(1)无论与酸还是与碱反应，Al与H2的关系都是2Al～3H2。
(2)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：
①产生H2的物质的量相等。
②消耗H＋、OH－的物质的量之比为n(H＋)∶n(OH－)＝3∶1。
(3)足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应：
①消耗Al的物质的量之比为1∶3。
②生成H2的物质的量之比为1∶3。
(4)一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比eq \f(1,3)