新高考化学一轮复习课件第4章 第17讲　铝、镁及其化合物（含解析）

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1.了解镁、铝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
考点二 镁　海水提镁
真题演练 明确考向
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
②______________________；
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
④_________________________________；⑤__________________________(铝热反应)。
2.氧化铝、氢氧化铝的两性按要求完成下列化学反应的离子方程式。(1)氧化铝分别溶于盐酸、NaOH溶液：______________________________、_____________________________。(2)氢氧化铝分别溶于盐酸、NaOH溶液：____________________________、______________________________。
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
3.Al(OH)3的制备写出下列反应的离子方程式。(1)Al3＋与氨水反应(不用强碱)：____________________________________。______________________________________。________________________________。
4.工业炼铝的流程方案一：碱溶法
1.MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂(　　)2.实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、Na2CO3固体等(　　)3.铝和酸反应时，氧化剂是酸，铝和碱反应时，氧化剂是碱(　　)4.明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用(　　)
1.下列关于铝的化合物的说法错误的是A.氧化铝俗名为刚玉，是高温耐火材料B.KAl(SO4)2·12H2O溶于水可形成Al(OH)3胶体，可以净水
一、铝及其化合物的性质
将AlCl3溶液滴入浓氨水中，生成氢氧化铝沉淀，D错误。
2.称取两份铝粉，第一份加入足量氢氧化钠溶液，第二份加入足量盐酸，若要放出等量的气体，两份铝粉的质量之比为A.1∶3 B.3∶1 C.1∶1 D.4∶3
3.向含有HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl的混合溶液中(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下。(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、 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：_____________________________。
H＋＋OH－===H2O
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
二、有关铝的工艺流程4.工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：
对上述流程中的判断正确的是A.试剂X可以为氨水，沉淀中含有铁的化合物B.CO2可以用H2SO4溶液或稀盐酸代替
D.工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al，成本更低
A项，试剂X应为强碱溶液，使Al2O3溶解；B项，若用强酸代替CO2，强酸过量时，Al(OH)3会溶解，不能生成Al(OH)3沉淀；D项，因Al比Fe活泼，不能用Fe置换Al。
5.利用铝灰(主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等)制备铝鞣剂[主要成分为Al(OH)2Cl]的一种工艺如下：
(1)气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。铝灰在90 ℃时水解生成A的化学方程式为_______________________________，“水解”采用90 ℃而不在室温下进行的原因是________________________________________________________________。(2)“酸溶”时，Al2O3发生反应的离子方程式为____________________________。
加快AlN的水解反应速率，降低NH3在水中的溶解度，促使NH3逸出
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
(3)“氧化”时，发生反应的离子方程式为_____________________________________。(4)“废渣”的成分为__________(填化学式)。(5)采用喷雾干燥而不用蒸发的原因是______________________________。
2Fe2＋＋2H＋＋ClO－===2Fe3＋＋Cl－＋H2O
防止Al(OH)2Cl水解生成Al(OH)3
1.从海水中提取镁的流程
主要化学反应为(1)制石灰乳：_________________________、___________________；(2)沉淀Mg2＋：________________________________；(3)制备MgCl2：_________________________________、________________________________；(4)电解MgCl2：___________________________。
CaO＋H2O===Ca(OH)2
Mg2＋＋Ca(OH)2===
Mg(OH)2＋Ca2＋
Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
2.镁的重要化合物(1)氧化镁：白色粉末状固体， 溶于水，属于 ，与盐酸反应的离子方程式为__________________________。(2)氢氧化镁：白色固体， 溶于水，中强碱，与盐酸反应的离子方程式为________________________________。
MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O
＋2H＋===Mg2＋＋2H2O
氢氧化镁的溶解度小于碳酸镁，能发生反应MgCO3＋H2O Mg(OH)2＋CO2↑，镁元素在水垢中的存在形式是Mg(OH)2。
1.加热MgCl2溶液最终可制得MgCl2固体(　　)2.工业上冶炼金属镁也可以采用电解熔融MgO的方法(　　)3.镁不慎着火，可以用CO2灭火(　　)4.在Mg(HCO3)2溶液中加入足量的Ca(OH)2溶液，最终得到的沉淀是MgCO3和CaCO3(　　)
1.以混有SiO2的MgCO3为原料制备氧化镁的实验流程如图：
下列说法错误的是A.酸浸的离子方程式为 ＋ 2H＋===CO2↑＋H2OB.浸出渣的成分是SiO2C.母液的主要溶质是NH4ClD.固体X是Mg(OH)2
MgCO3是微溶物，不可拆成离子，故A错误；SiO2不溶于盐酸，浸出渣为SiO2，故B正确；加入氨水沉镁：MgCl 2＋2NH3·H2O ===Mg(OH)2↓＋2NH4Cl，母液的主要溶质是NH4Cl，故C、D正确。
2.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________。
(2)怎样使MgCl2·6H2O失去结晶水得到MgCl2?
答案　将晶体置于HCl气体氛围中脱水。
(3)上述工艺流程涉及到的基本反应类型有_________________________________。
化合反应、分解反应、复分解反应
(4)写出电解熔融MgCl2的电极反应式。
答案　阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：Mg2＋＋2e－===Mg
1.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)氧化铝熔点高，常用于制造耐高温材料(2022·浙江6月选考，8C)(　　)(2)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)(　　)(3)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)(　　)(4)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)(　　)(5)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)(　　)(6)MgCl2溶液中滴加NaOH溶液至过量，现象为产生白色沉淀后沉淀消失(2022·海南，6A)(　　)
2.(2020·江苏，3)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
铝的金属活泼性强与可用于制作铝金属制品无对应关系，A项错误；氧化铝熔点高，可用作耐高温材料；铝是活泼金属，用电解法冶炼，选择氧化铝作原料，是因为氧化铝是离子化合物，B项错误；氢氧化铝具有弱碱性，可以中和过多的胃酸，C项错误；明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，Al3＋发生水解生成Al(OH)3胶体，可以吸附水中悬浮的颗粒物，从而起到净水的作用，D项正确。
3.(2020·山东，9)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。下列说法错误的是A.浸出镁的反应为MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2OB.浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行C.流程中可循环使用的物质有NH3、NH4ClD.分离Mg2＋与Al3＋、Fe3＋是利用了它们氢氧化物Ksp的不同
氯化铵溶液显酸性，与MgO反应，相当于MgO促进了氯化铵的水解，生成氨气，A项正确；NH3·H2O易分解，故沉镁时温度不可太高，B项错误；由流程图可知氨气可循环使用，沉镁过程中产生氯化铵，故氯化铵也可循环使用，C项正确；浸出过程中产生Fe(OH)3和Al(OH)3，沉镁过程中加氨水调节pH产生Mg(OH)2，利用三种离子氢氧化物Ksp的不同，使其先后沉淀而分离，D项正确。
4.[2016·海南，14(1)(2)(3)]KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题：
(1)为尽量少引入杂质，试剂①应选用_____(填标号)。a.HCl溶液 b.H2SO4溶液c.氨水 d.NaOH溶液(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为_______________________________________。
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2
(3)沉淀B的化学式为_________；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是_______________________________。
Al3＋水解，使溶液中H＋浓度增大
1.下列说法不正确的是A.铁粉与氧化铝发生的铝热反应可用于焊接铁轨B.镁燃烧会发出耀眼的白光，可用于制造信号弹和焰火C.熟石膏与水混合成糊状后能很快凝固，常用于制作模型和医疗石膏绷带D.工业上可用氨水消除燃煤烟气中的二氧化硫
2.(2022·上海崇明模拟)下列方程式不能准确解释相应实验现象的是
3.C919大型飞机的主结构材料大量使用了铝锂合金，铝锂合金的优点是A.高强度、导热性 B.低密度、高强度C.低密度、导电性 D.导热性、导电性
制造飞机的材料要求密度低、强度高，铝和锂都是轻金属，所以制成的铝锂合金密度低、强度高，适合用作制造飞机的材料，与其导电性和导热性无关。
4.某同学通过系列实验探究Al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，将铝条置于其中探究Al的活泼性B.将NaOH溶液缓慢滴入Al2(SO4)3溶液中至过量，最终观察到有沉淀生成C.将Al(OH)3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Al(OH)3沉淀转入蒸发皿中，加足量稀硫酸，加热蒸干得无水Al2(SO4)3固体
A项，稀释浓硫酸时应将浓硫酸沿烧杯壁缓慢地加入水中并不断搅拌；B项，将过量的NaOH溶液滴入Al2(SO4)3溶液中，最终生成NaAlO2。
5.下列说法不正确的是A.通过电解熔融的无水MgCl2可以制得金属镁B.镁条在空气中燃烧所得的固体物质是混合物C.氧化镁是优质的耐火材料D.金属镁质地柔软，不适宜制作高强度的合金材料
工业上采用电解熔融MgCl2的方法冶炼Mg，故A正确；Mg在空气中燃烧生成MgO、Mg3N2和C，所得的固体物质是混合物，故B正确；MgO熔点很高，在一般条件下不熔融，所以氧化镁是优质的耐火材料，故C正确；虽然Mg质地柔软，但密度小，常用来制作合金材料，如镁铝合金，故D错误。
6.用下列实验装置进行相应实验，能达到实验目的的是
硫酸铝中加入过量氢氧化钠溶液会生成偏铝酸钠，得不到氢氧化铝，故A错误；NaHCO3受热分解，加热可除去Na2CO3中的NaHCO3，加热较多固体时应在坩埚中进行，故B错误；收集氯气应采用向上排空气法，故C错误；在铜作催化剂的条件下加热，乙醇和氧气发生催化氧化反应生成乙醛，故D正确。
7.Mg与Br2反应可生成具有强吸水性的MgBr2，该反应剧烈且放出大量的热。实验室采用如图装置制备无水MgBr2。下列说法错误的是
A.a为冷却水进水口B.装置A的作用是吸收水蒸气和挥发出的溴蒸气C.实验时需缓慢通入N2，防止反应过于剧烈D.不能用干燥空气代替N2，因为副产物MgO 会阻碍反应的进行
冷凝管起到冷凝回流的作用，冷凝管内冷却水的方向为下进上出，则a为冷却水进水口，故A正确；MgBr2具有较强的吸水性，制备无水MgBr2，需要防止空气中的水蒸气进入三颈烧瓶，则装置A的作用是吸收水蒸气，但无水CaCl2不能吸收溴蒸气，故B错误；制取MgBr2的反应剧烈且放出大量的热，实验时利用干燥的氮气将溴蒸气带入三颈烧瓶中，为防止反应过于剧烈，实验时需缓慢通入N2，故C正确；不能用干燥空气代替N2，空气中含有的氧气可将镁氧化为副产物MgO，会阻碍反应的进行，故D正确。
8.(2022·河北武安市第一中学模拟)制备氮化镁的装置如图所示。实验时在不锈钢舟内加入镁粉，通氮气15 min，升温至1 073 K，加热半小时，冷却至室温，停止通氮气。下列说法正确的是
A.1中的试剂是饱和食盐水，通过 观察气泡，调节气流速度B.6的作用是缓冲加热后未反应的 氮气，7的作用是防止空气中的 水分进入装置C.氮化镁是共价化合物，露置于空气中有刺激性气味的气体产生D.实验中氮气是反应物，仅起到氧化镁粉的作用
1中试剂为浓硫酸，用于除去氮气中的水蒸气，并可以通过观察气泡，调节气流速度，A错误；6的作用是安全瓶，起缓冲作用，7中盛放浓硫酸，防止外界空气中的水分进入装置，B正确；氮化镁是离子化合物，露置于空气中与水反应生成有刺激性气味的氨气，C错误；氮气除了作为反应物之外还用于排尽装置中的空气，D错误。
9.(2022·广东模拟)从铝土矿(主要成分为Al2O3)中提取铝的工艺流程如图。下列说法不正确的是
A.从NaAlO2→Al(OH)3→Al2O3的转化过程中涉及的反应均为非氧化还原反应B.Al2O3与NaOH溶液反应的化学方程式：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
向NaAlO2溶液中通入CO2气体，发生反应生成Al(OH)3，Al(OH)3不稳定，受热分解产生Al2O3，在上述转化过程中无元素化合价的变化，因此涉及的反应均为非氧化还原反应，A正确；Al2O3是两性氧化物，与NaOH溶液反应产生NaAlO2和水，B正确；
电解熔融Al2O3时，阳极上O2－失去电子变为O2，电极反应式为2O2－－4e－===O2↑，D错误。
11.宏观辨识与微观探析是化学学科核心素养之一，下列物质性质实验对应反应的化学方程式书写正确的是
B.向硝酸银溶液中滴加氨水至沉淀刚好溶解：Ag＋＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋ 2H2OC.CuCl2溶于浓盐酸，加入铜屑并加热，生成HCuCl2溶液：Cu2＋＋2Cl－＋Cu＋ 2HCl(浓) 2[CuCl2]－＋2H＋
向硝酸银溶液中滴加氨水至沉淀刚好溶解，银离子与氨水反应生成硝酸化二氨合银和水，反应的离子方程式为Ag＋＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋2H2O，故B正确；氯化铜在浓盐酸中与铜共热反应生成HCuCl2，反应的离子方程式为Cu2＋＋Cu＋4Cl－ 2[CuCl2]－，故C错误；
12.(2022·苏州高三开学考试)由工业废渣(主要含Fe、Si、Al等的氧化物)制取聚合硫酸铁铝净水剂的流程如下：
下列有关说法不正确的是A.“浸取”时先将废渣粉碎并不断搅拌，有利于提高铁、铝元素的浸取率B.Al2O3与稀硫酸反应的离子方程式为Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2OC.“过滤”前用K3[Fe(CN)6]检验浸取液中是否存在Fe2＋的反应是氧化还原反应D.聚合硫酸铁铝水解形成的胶体具有吸附作用
将废渣粉碎并不断搅拌，可以增大接触面积、加快反应速率，充分反应，有利于提高铁、铝元素的浸取率，A正确；Al2O3与稀硫酸反应生成硫酸铝和水，离子方程式为Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，B正确；用K3[Fe(CN)6]检验浸取液中是否存在Fe2＋，K3[Fe(CN)6]与Fe2＋发生反应产生蓝色沉淀：K＋＋Fe2＋＋[Fe(CN)6]3－===KFe[Fe(CN)6]↓，反应中无元素化合价的变化，不是氧化还原反应，C错误；聚合硫酸铁铝水解可以生成氢氧化铝和氢氧化铁胶体，胶体表面积较大，具有吸附作用，D正确。
13.将m g镁铝合金投入500 mL 2 ml·L－1盐酸中，固体完全溶解，收集到气体5.6 L(标准状况下)。向反应所得溶液中加入4 ml·L－1氢氧化钠溶液，沉淀质量的最大值为13.60 g，则m的值为
由关系式Mg(OH)2～Mg～H2～2OH－、2Al(OH)3～2Al～3H2～6OH－可知，n(OH－)＝2n(H2)＝2× ＝0.5 ml，则m(OH－)＝0.5 ml×17 g·ml－1＝8.50 g，从而得出m＝13.60－8.50＝5.10，故选A。
14.氯化镁是重要的无机材料，在常温下易吸湿，可溶于水和乙醇。某兴趣小组以海水为原料制备无水氯化镁。实验1　制备MgCl2·6H2O晶体以海水为原料，对其进行一系列处理，得到晶体。(1)除去海水中不溶性杂质常用的实验操作是_____(填名称)。(2)从氯化镁溶液中析出MgCl2·6H2O晶体的结晶方法是___________(填“降温结晶”或“蒸发结晶”)。
为降低水解程度，从氯化镁溶液中析出MgCl2·6H2O晶体的结晶方法是降温结晶。
实验2　样品中MgCl2·6H2O晶体含量测定准确称取实验1制得的MgCl2·6H2O晶体a g于锥形瓶中，加去离子水溶解，依次加入一定量三乙醇胺、NH3-NH4Cl缓冲溶液，摇匀，滴入铬黑T指示剂，用0.020 00 ml·L－1 EDTA(用H2Y2－表示)标准溶液滴定至终点，消耗EDTA溶液的体积为V mL。已知：①0.020 00 ml·L－1 EDTA标准溶液的pH约为5，指示剂铬黑T使用的适宜pH范围为8～11，NH3-NH4Cl缓冲溶液pH约为10。②滴定原理：Mg2＋＋H2Y2－===MgY2－＋2H＋。(3)该实验中使用的滴定管是________(填“甲”或“乙”)。
EDTA标准溶液pH约为5，呈酸性，应选用酸式滴定管，故使用的滴定管是甲。
(4)NH3-NH4Cl缓冲溶液的作用是_____________________。(5)样品中MgCl2·6H2O的质量分数为____________________。
控制溶液的pH为8～11
根据反应Mg2＋＋H2Y2－===MgY2－＋2H＋，可计算样品中MgCl2·6H2O的质量分数。
实验3　制备无水氯化镁利用如图实验装置(夹持和加热装置省略)，准确称取一定质量MgCl2·6H2O晶体在HCl气流中小心加热。
(6)A装置的作用是________________。
抑制晶体水解，A装置的作用是干燥氯化氢气体。
(7)某同学在实验前后测得玻璃管B减重m1 g，干燥管C增重m2 g，m1>m2，其可能的原因是___________________________________________________________________________________________________________________(用化学方程式表示)。
MgCl2·6H2O MgO＋2HCl＋5H2O[或MgCl2·6H2O Mg(OH)Cl＋HCl＋5H2O或MgCl2·6H2O Mg(OH)2＋2HCl＋4H2O]
15.利用废铝箔(主要成分为Al，含少量的Fe)既可制取AlCl3又可制取净水剂硫酸铝晶体。实验室用如图所示装置制备AlCl3溶液，并用AlCl3溶液溶解一定量的碳酸钙形成溶液，再用氨水沉淀，然后煅烧沉淀制备新型的超导材料和发光材料七铝十二钙(12CaO·7Al2O3)。已知AlCl3易水解，易升华。
(1)实验室用氯酸钾和浓盐酸制备氯气，其离子方程式为_______________________________________。
(2)为了防止蒸气凝华堵塞导管，实验中可采取的措施是_________________________________________________(写出一点)。
加粗导管、缩短导管长度、
加热导管(写出一点即可)
由题意可知氯化铝蒸气凝华易堵塞导管，则加粗导管、缩短导管长度、加热导管可以防止蒸气凝华堵塞导管。
(3)装置B中的溶液溶解碳酸钙时，要控制碳酸钙和AlCl3的量，其原因是_________________________________。
生成微溶于水的氢氧化钙造成损失
装置B中的氯化铝溶液溶解碳酸钙时，要控制碳酸钙和AlCl3的量，否则钙离子会与氨水反应生成微溶的、不易分解的氢氧化钙，影响七铝十二钙的产率。
(4)某课外小组的同学拟用废铝箔制取硫酸铝晶体，已知铝的物种类别与溶液pH的关系如图所示，实验中可选用的试剂：处理过的铝箔、NaOH溶液、硫酸溶液。
①称取一定质量的处理过的铝箔于烧杯中，逐滴加入NaOH溶液，加热至不再产生气泡为止；②过滤；③______(填字
母，下同)；④________；⑤________；⑥__________；⑦________；⑧过滤、洗涤、干燥。a.冷却结晶　b.过滤、洗涤　c.滤液用硫酸在不断搅拌下调到pH＝4～10左右　d.沉淀中不断加入硫酸，至恰好溶解　e.蒸发浓缩
由题意可知，制备硫酸铝晶体的操作为称取一定质量的处理过的铝箔于烧杯中，逐滴加入NaOH溶液，加热至不再产生气泡为止，过滤，向滤液中加入硫酸，调节pH在4～10时生成氢氧化铝沉淀，再过滤、洗涤，向沉淀中加入硫酸，至恰好溶解，蒸发浓缩、冷却结晶，再进行过滤、洗涤、干燥得到硫酸铝晶体。
(5)为了分析废铝箔中铁元素的含量，某同学称取5.000 g废铝箔，先将其预处理使铁元素还原为Fe2＋，并在容量瓶中配制成100 mL溶液；然后移取25.00 mL试样溶液，用1.000×10—2ml·L－1 KMnO4标准溶液滴定，消耗20.00 mL标准溶液。判断滴定终点的依据是_________________________________________________________；废铝箔中铁元素的质量分数为________。
滴入最后半滴高锰酸钾溶液时，溶液出现浅紫色且半分钟内不褪色