第2节 镁、铝及其重要化合物
考试说明
1．掌握铝及其重要化合物的主要性质及其应用。 2．掌握镁及其重要化合物的主要性质及其应用。 3．了解铝、镁及其重要化合物的制备方法。 命题规律
有关Al及其化合物知识在高考中出现频率较高，“铝三角”是命题的出发点。高考中常以选择题型结合离子方程式的书写正误判断、离子共存问题考查Al及其化合物的转化；以化工流程图中铝土矿的开发为载体以填空题型考查镁、铝及其化合物的性质、制备等。
考点1 镁及其化合物
1．镁的物理性质
银白色固体，密度较小、质软、有延展性，是电和热的良导体。 2．镁及其重要化合物的化学性质
1
3．镁的工业制备
通电
电解熔融MgCl2：MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑。
(1)Mg在空气中燃烧得到的固体物质主要为MgO和少量Mg3N2的混合物。
(2)Mg着火后，不可用CO2灭火。
2
(3)由于Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小，故水垢的主要成分中含有的是Mg(OH)2，而非MgCO3。
【基础辨析】
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 (1)镁条燃烧引起的火灾可用CO2扑灭。(×) (2)镁不能与盐酸反应。(×)
(3)镁制容器可以贮存、运输浓硫酸。(×) (4)镁在空气中燃烧的产物不全为MgO。(√) (5)工业上电解熔融的MgO制镁。(×)
(6)2.4 g镁条在空气中充分燃烧所得固体产物的质量小于4.0 g。(√)
1．镁粉在焰火、闪光粉、鞭炮中是不可缺少的原料，工业制造镁蒸气在某气体中冷却。下列可作为冷却气体的是( )
①空气 ②CO2 ③Ar ④H2 ⑤N2 A．①和② C．③和④ 答案 C
解析 “镁蒸气在某气体中冷却”，说明高温下镁与这些气体不反应，由于空气、CO2、N2在加热的条件下均能与Mg反应，故不能用作冷却气体。
2．从海水中提取镁的工艺流程如图所示：
B．②和④ D．④和⑤
下列说法错误的是( )
A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富 B．步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气 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 答案 B
解析 海水中含有大量的镁元素，A正确；电解MgCl2时，阳极产生Cl2，B错误；加热脱水过程中Mg水解生成Mg(OH)2，为防止Mg水解，应在HCl气体氛围中脱水，C正确；①、③、⑥分别为化合反应、复分解反应、分解反应，D正确。
从海水中提取镁的工艺流程
2＋
2＋
3
考点2 铝的性质及应用
1．铝的结构和存在
铝位于元素周期表第三周期第ⅢA族，原子结构示意图为量最多的金属元素。自然界中的铝全部以化合态存在。
2．铝的物理性质及用途
。铝是地壳中含
3．铝的化学性质
4
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
△
②铝与氯气加热反应：2Al＋3Cl2=====2AlCl3。
④铝与氢氧化钠溶液反应：2Al＋2OH＋2H2O===2AlO＋3H2↑。
高温
⑤铝与氧化铁反应：2Al＋Fe2O3=====2Fe＋Al2O3。 4．铝热反应 (1)原理
铝将金属氧化物中化合态的金属还原为金属单质，如
高温
(2)实验装置
高温
Fe2O3＋2Al=====2Fe＋Al2O3、Cr2O3＋2Al=====2Cr＋Al2O3等。
－
－2
(3)反应现象及结论
剧烈燃烧，放出大量的热，导致混合物剧烈反应过后，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中；待熔融物冷却后，除去外层熔渣，可以发现落下的是铁珠。
(4)应用
①野外焊接钢轨。
5
②冶炼高熔点金属。 5．铝的工业制备
通电
电解熔融Al2O3：2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑。
冰晶石
(1)常温下，能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生“钝
化”(即表面形成一层氧化物保护膜，阻止Al与浓H2SO4、浓硝酸进一步反应)，而不是铝与浓H2SO4、浓HNO3不反应，是常温下Al2O3与浓H2SO4、浓HNO3不反应。
(2)2Al＋2OH＋2H2O===2AlO2＋3H2↑。其反应机理应为：铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后 Al(OH)3 再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2，反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH无电子得失。
(3)铝热反应是在高温状态下进行的置换反应，铝只能与金属活动性顺序表中排在其后的金属氧化物反应。铝不能与MgO反应，铝热反应不适用于冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。
【基础辨析】
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)铝制餐具不能长时间存放酸性、碱性或咸的食物。(√)
(2)用坩埚钳夹住一小块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。(×)
(3)MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂。(×)
(4)能用铝槽车储运浓H2SO4与浓HNO3，是因为铝的化学性质稳定，不与浓H2SO4、浓HNO3
反应。(×)
(5)铝与盐酸反应时，盐酸作氧化剂，铝与氢氧化钠溶液反应时，氢氧化钠作氧化剂。(×)
题组一 铝的化学性质
1．常温下可用铝质容器储运的试剂是( ) A．浓硝酸 C．石灰水 答案 A
解析 常温下，Al和浓硝酸反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止进一步被氧化，可以用铝制容器储运浓硝酸，A正确；食醋显酸性能与铝质容器反应，B错误；石灰水呈碱性，Al能溶于强碱溶液，不能盛放石灰水，C错误；Al和稀盐酸反应生成氯化铝和氢气，不能盛放稀盐酸，D错误。
2．将等物质的量的镁和铝混合，取等质量该混合物四份，分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是( )
A．3 mol·L盐酸 B．4 mol·L HNO3溶液
6
－1－1－
－
B．食醋 D．稀盐酸
C．8 mol·L NaOH溶液 D．18 mol·L H2SO4溶液 答案 A
解析 在镁、铝混合物中加入HNO3和浓H2SO4都不产生H2；加入NaOH溶液，只有Al与之反应生成H2，而镁不反应；加入盐酸，镁、铝都与盐酸反应生成H2，所以放出H2的量最多。
题组二 铝与酸、碱溶液反应的定量计算
3．相同质量的镁和铝分别与足量的盐酸反应，生成的氢气在相同条件下的体积比是( )
A．1∶1 B．1∶2 C．2∶3 D．3∶4 答案 D
3
解析 镁和铝分别与盐酸反应，有关系式：Mg～H2，Al～H2，设镁、铝的质量均为m g，
2
－1
－1
mm3m则Mg产生的H2为 mol，Al产生的H2为 mol×＝ mol，相同条件下气体体积之比等
2427218
于物质的量之比，所以两者生成的气体的体积比为∶＝3∶4，D正确。
2418
4．甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol/L盐酸和氢氧化钠溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后测得甲、乙两烧杯中产生的气体体积之比为1∶2，则加入铝粉的质量为( )
A．5.4 g B．3.6 g C．2.7 g D．1.6 g 答案 A
解析 根据铝粉与盐酸、氢氧化钠溶液反应的化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，可知若在含等物质的量的HCl和NaOH溶液中分别加入足量的铝粉，产生的H2的体积之比为1∶3。而题中产生的H2的体积之比为1∶2，说明铝粉的量相对盐酸是过量的，而相对NaOH是不足的，则与盐酸反应的铝粉是2.7 g，与NaOH溶液反应的铝粉应为5.4 g。
铝与酸、碱反应的定量关系
铝分别与盐酸、NaOH溶液反应的原理： 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑， 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。
(1)等量的铝与足量盐酸和足量氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为
mmVHCl?H2?1
＝。 VNaOH?H2?1
VHCl?H2?
＝VNaOH?H2?
(2)足量铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为1。 3
1VHCl?H2?
(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和NaOH溶液反应，若产生H2的体积比为＜
3VNaOH?H2?
7
1
＜，则必定是：铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；铝与NaOH溶液反应时，铝不足而1
NaOH溶液过量。 考点3 铝的重要化合物
1．氧化铝 (1)物理性质和用途
白色固体，不溶于水，硬度大，具有很高的熔点。是一种比较好的耐火材料，也是冶炼铝的原料，天然刚玉的成分是Al2O3，还可制备各种宝石。
(2)化学性质(用离子方程式表示)：
电解
②电解：化学方程式为2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑。
冰晶石
2．氢氧化铝
(1)物理性质：白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。 (2)化学性质
①两性：Al(OH)3的电离方程式为：
Al(OH)3既能溶于强酸又能溶于强碱，且都生成盐和水。 与强酸反应：Al(OH)3＋3H===Al＋3H2O， 与强碱溶液反应：Al(OH)3＋OH===AlO2＋2H2O。
△
②受热分解2Al(OH)3=====Al2O3＋3H2O。 (3)制备
①向铝盐中加入氨水，离子方程式为 Al＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4。 ②NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为 AlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO3。
③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：离子方程式为3AlO2＋Al＋6H2O===4Al(OH)3↓。 3．常见的铝盐及其应用
(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KAl(SO4)2·12H2O，它是无色晶体，可溶于水，电离方程式为
8
－
3＋
－
－
3＋
＋
－
－
＋
3＋
KAl(SO4)2===K＋Al＋2SO4。明矾可用于净水，其原因是Al水解产生Al(OH)3_胶体，＋3＋2－3＋
Al(OH)3胶体可以和悬浮于水中的泥沙形成絮状不溶物而沉降下来，使水澄清。
4．与Al(OH)3沉淀生成有关的图像分析
(1)把强碱溶液逐滴加入到铝盐(Al3＋
)溶液中至过量
①现象：先有白色沉淀产生，然后沉淀逐渐溶解。 ②有关反应的离子方程式：
A→B：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓， B→D：Al(OH)－3＋OH===AlO－2＋2H2O。
(2)把铝盐(Al3＋
)溶液逐滴加入到强碱溶液中至过量
①现象：先无明显现象，然后逐渐产生大量的白色沉淀。 ②有关反应的离子方程式：
A→B：Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2O， B→C：Al3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓。
(3)在AlO－
2溶液中逐滴加入强酸至过量
9
①现象：先生成白色沉淀，然后沉淀逐渐溶解。 ②有关反应的离子方程式：
＋
A→B：AlO－2＋H＋H2O===Al(OH)3↓，
B→C：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。
(4)在强酸溶液中逐滴加入AlO2溶液至过量
－
①现象：先无明显现象，反应一段时间后逐渐产生白色沉淀。 ②有关反应的离子方程式：
3＋A→B：4H＋＋AlO－2===Al＋2H2O，
B→C：Al3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓。
(1)既能与强酸反应，又能与强碱反应的物质有多元弱酸的酸式盐(如：
NaHCO3、KHS、NaHSO3等)；弱酸弱碱盐[如：(NH4)2CO3、CH3COONH4、(NH4)2SO3等]；两性化合物[如：Al2O3、Al(OH)3、氨基酸等]
(2)分析铝系图像时要注意：①加入酸或碱的强弱。因为强酸、强碱会使Al(OH)3溶解，而弱酸、弱碱不能使Al(OH)3溶解。
②领悟2个数量关系。
a．沉淀Al所需n(OH)与Al(OH)3溶解所需n(OH)的比为3∶1。 b．Al(OH)3溶解所需n(OH)＝n[Al(OH)3]。 【基础辨析】
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
10
－
3＋
－
－
