2022版高考化学一轮复习第3章金属及其化合物第2节镁铝及其重要化合物课件

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☞知识点1　镁、铝的性质及应用
1．铝的原子结构与物理性质
【答案】银白　三　ⅢA
2．重要化学性质及应用
3．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。4．制备反应____________________________。
5．对比记忆铝、镁的化学性质
Mg在CO2中能够燃烧，所以活泼金属着火时不能用二氧化碳灭火器和泡沫灭火器灭火。
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)铝在自然界中有游离态和化合态两种形式(　　)(2)常温下，铝遇浓硝酸，产生红棕色气体(　　)(3)Mg、Al在空气中性质稳定，因而都具有很强的抗腐蚀性(　　)(4)工业制造镁粉时，可将镁蒸气在N2中冷却(　　)(5)MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂(　　)
(6)冶炼铝时常用焦炭作还原剂(　　)(7)1 ml Al与足量的硫酸或足量的氢氧化钠溶液反应转移电子数相同(　　)【答案】(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×(6)×　(7)√
突破一　镁、铝的性质与用途1．下列关于金属镁的说法中正确的是(　　)A．镁燃烧发出耀眼的白光，常用于制造信号弹和烟火B．实验室钠着火，不能用泡沫灭火器；但是镁着火可以用C．镁能与NaOH溶液反应生成Mg(OH)2沉淀D．金属镁在空气中完全燃烧后，最后剩余两种固体【答案】A
【解析】镁能在CO2中燃烧，不能用泡沫灭火器灭火，B错误；镁不是两性金属，不能与NaOH溶液反应，C错误；金属镁在空气中完全燃烧，大部分的镁与氧气反应生成氧化镁，少量的镁与N2反应生成Mg3N2，还有少量的镁与二氧化碳反应生成氧化镁和碳，最后生成三种固体，D错误。
2．氧化还原反应在生产、生活中具有广泛的用途。下列做法涉及铝元素的还原性的是(　　)A．明矾净化水B．用氢氧化铝治疗胃酸过多C．用铝制容器存放冷的浓硫酸D．电解熔融氧化铝制单质铝【答案】C
【解析】A、B所涉及的反应均为非氧化还原反应；浓硫酸将铝制容器内壁氧化成一层致密的氧化物薄膜，阻止了酸进一步与铝反应，该反应中铝元素被氧化，表现还原性；电解熔融氧化铝制单质铝，铝元素被还原，表现氧化性。
3．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
【答案】B【解析】氨水与Fe3＋和Al3＋均能反应并生成氢氧化物沉淀，不符合除杂的要求。
突破二　有关铝与酸、碱溶液的计算4．(2019·湖南长沙调研)a g镁铝合金投入x mL 2 ml·L－1的盐酸中，金属完全溶解，再加入y mL 1 ml·L－1 NaOH溶液，沉淀达到最大值，质量为(a＋1．7)g，则下列说法不正确的是(　　)A．镁铝合金与盐酸反应转移电子数为0.1NAB．沉淀为Mg(OH)2和Al(OH)3的混合物C．x＝2yD．a的取值范围为0.9【解析】 Mg、Al失去电子变为离子，离子再结合OH－生成沉淀，则镁铝合金与盐酸反应转移电子的物质的量等于其生成沉淀时结合的OH－的物质的量，沉淀量最大时得到Mg(OH)2和Al(OH)3的混合物，则m(OH－)＝(a＋1．7) g－a g＝1．7 g，n(OH－)＝0.1 ml，电子转移总数是0.1NA，A、B均正确；沉淀量最大时，溶液中n(Na＋)＝n(Cl－)，此时HCl和氢氧化钠的物质的量相等，即2x＝y，C错误；电子转移总数是0.1NA，若金属全部是镁，则镁的质量是1．2 g，若金属全部是铝，则铝的质量是0.9 g，D正确。
5．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：(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H2的体积之比是________。(2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中，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H2的体积相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是__________。
【答案】(1)1∶1　(2)1∶3　(3)3∶1【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，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。
☞知识点2　铝的重要化合物
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O　　
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O　
Al2O3＋2OH－===　
Al(OH)3＋OH－===　
Al2O3＋3H2O　
2．常见的铝盐——明矾(1)硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。(2)明矾的化学式为________________，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH____(填“＜”“>”或“＝”)7。明矾可以净水，其净水的原理是Al3＋＋3H2O===Al(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体可吸附水中杂质形成沉淀而实现净水。
KAl(SO4)2·12H2O　
1．氢氧化铝的制备方法(用离子方程式表示)：(1)向铝盐中加入氨水：__________。(2)NaAlO2溶液中通入足量CO2：___________________________ _______________。(3)NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：__________________________ ______________________。
突破一　铝的常见化合物的性质和用途1．(2019·安徽淮南模拟)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：
下列叙述正确的是(　　)A．试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸B．反应①过滤后所得沉淀为氢氧化铁C．图中所示转化反应都不是氧化还原反应D．反应②的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3【答案】D【解析】试剂X只能是氢氧化钠溶液，不能是盐酸，A错误；反应①过滤后所得沉淀为Fe2O3，B错误；电解氧化铝制铝的反应是氧化还原反应，C错误。
突破二　制备Al(OH)3的最佳途径3．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．②③④③C．②③⑤③D．①③⑤③
【答案】B【解析】若先加盐酸，Mg，Al均溶解，制取Al(OH)3的步骤较多；以NaAlO2制备Al(OH)3，不容易控制加盐酸的量的多少，故B项操作步骤为最佳顺序。
试回答：(1)从充分利用原料、降低成本和提高产率等因素分析，实验方案最合理的是____________。(2)三位学生制得的Al(OH)3，其质量W1、W2、W3由大到小的顺序是____________________。(3)制得Al(OH)3的最大质量是________。【答案】(1)丙　(2)W3>W1>W2　(3)520 g
(3)Al(OH)3的三种制备方法：
☞知识点3　用数形结合的思想理解“铝三角”
写出实现上述各步转化的离子方程式。(1)①____________________________________。②____________________________________。③____________________________________。(2)____________________________________。(3)____________________________________。(4)____________________________________。(5)①_______________________________________；②____________________________________。(6)____________________________________。
2．与Al(OH)3沉淀生成有关的图像分析(1)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像(从上述转化关系中选择符合图像变化的离子方程式，下同)。
先有白色沉淀产生，然后沉淀逐渐溶解　
先无明显现象，然后逐渐产生大量的白色沉淀　
(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像。
先生成白色沉淀，随后沉淀逐渐溶解
先无明显现象，反应一段时间后逐渐产生白色沉淀
1．下列各组物质的无色溶液，不用其他试剂即可鉴别的是________(填序号)。①NaOH、AlCl3　　　②NaHCO3、H2SO4③NaAlO2、NaHSO4　④Na2CO3、HCl⑤Na2CO3、NaHCO3、Ca(OH)2【答案】①③④
2．向HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl溶液中(假设各1 ml)，逐滴加入NaOH溶液，沉淀的物质的量随NaOH溶液体积变化的图像如图。(假设Mg2＋、Al3＋结合OH－能力相同)。
(2)依次写出各阶段的离子方程式：①OA：_______________________________。②AB：_____________________________________________________________________。③BC：______________________________________。④CD：______________________________________。
突破　涉及Al(OH)3图像的计算1．(2020·甘肃武威第六中学阶段考试)向MgSO4和Al2(SO4)3的混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液。下列图像中，能正确表示上述反应的是(横坐标表示加入NaOH溶液的体积，纵坐标表示反应生成沉淀的质量)(　　)
2．室温下，在0.2 ml·L－1 Al2(SO4)3溶液中，逐滴加入1．0 ml·L－1 NaOH溶液，实验测得溶液pH随NaOH溶液体积变化曲线如下图，下列有关说法正确的是(　　)
(2)求反应物碱的量。①若碱不足(Al3＋未完全沉淀)：n(OH－)＝3n[Al(OH)3]；②若碱使生成的Al(OH)3部分溶解：n(OH－)＝4n(Al3＋)－n[Al(OH)3]。
☞核心素养7　有关镁、铝及其化合物的化工流程题
有关镁、铝化工流程题要求学生能认识化学现象与模型之间的联系，能运用多种模型来描述和解释化学现象，预测物质及其变化的可能结果，能依据物质及其变化的信息建构模型，建立解决复杂化学问题的思维框架。体现“变化观念与平衡思想”的核心素养。
1．从海水中提取镁的流程(1)流程。
2．工业炼铝的流程铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界主要以化合态的形式存在于氧化铝中。铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，冶炼金属铝很重要的一个过程是Al2O3的提纯。由于Al2O3是两性氧化物，而杂质SiO2是酸性氧化物，Fe2O3是碱性氧化物，因而可设计出两种提纯氧化铝的方案。
碱溶法
讨论回答下列问题：(1)写出①③两步骤中可能发生反应的离子方程式：①__________________________________，__________________________________。③__________________________________，________________________________________。(2)步骤③中不用盐酸(或H2SO4)酸化的理由是____________ ________。
(3)步骤④中得到较纯的Al2O3，可能含有________杂质，在电解时它不会影响铝的纯度的原因：____________________。
酸溶法讨论回答下列问题：(1)写出①②中可能发生反应的离子方程式：①__________________________________，__________________________________。
②__________________________________，__________________________________。(2)步骤②中不用氨水沉淀Fe3＋的原因：_____________________。
1．被称为“国防金属”的镁，60%来自海洋，从海水中提取镁的正确方法是(　　)
2．(2019·全国卷Ⅰ)硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：
(4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为__________，母液经加热后可返回________工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是__________。
1．(高考组合题)下列说法错误的是(　　)A．(2019·全国卷Ⅲ)铝合金大量用于高铁建设B．(2019·江苏卷)Al2O3具有两性，故可用于电解冶炼铝C．(2019·全国卷Ⅱ)实验操作：将镁条点燃后迅速伸入集满CO2的集气瓶，实验现象：集气瓶中产生浓烟并有黑色颗粒产生D．(2019·全国卷Ⅱ)向Mg(OH)2悬浊液中滴加足量FeCl3溶液出现红褐色沉淀：3Mg(OH)2＋2FeCl3===2Fe(OH)3＋3MgCl2【答案】B
4．(山东经典)足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是(　　)A．氢氧化钠溶液 B．稀硫酸C．盐酸D．稀硝酸【答案】A【解析】根据关系式：2Al～2NaOH,2Al～3H2SO4，2Al～6HCl，A正确，B、C均错误；Al与稀硝酸反应不产生氢气，D错误。
(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为________________ ____。(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH________(填“增大”“不变”或“减小”)。(3)“电解Ⅰ”是电解熔融 Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是__________。(4)铝粉在1 000 ℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是__________。