2023统考版高考化学一轮第三章金属及其化合物第2讲镁铝及其化合物课件

第2讲　镁、铝及其化合物\n考点一考点二\n【考纲要求】1.掌握镁、铝的主要性质及应用。2.掌握镁、铝的重要化合物的主要性质及应用。3.了解镁、铝及其重要化合物的制备方法。\n考点一　镁、铝的性质及应用\n基础梳理·自我排查1.镁、铝的结构与物理性质镁和铝分别位于第____周期的______族和_______族。它们的原子核外均有____个电子层，其原子结构示意图分别为________、________；铝的熔沸点比镁的____、硬度比镁的____。三ⅡAⅢA3高大\n2．镁的化学性质性质化学(离子)方程式与非金属反应(O2、N2)________________________________________________________________________与沸水反应____________________________________与酸(H＋)反应____________________________________与CO2反应____________________________________2Mg＋O22MgO3Mg＋N2Mg3N2Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑2Mg＋CO22MgO＋C\n3.镁的用途(1)镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件；(2)镁用于制造信号弹和焰火。4．铝的化学性质4Al＋3O22Al2O32AlCl3钝化2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2NaAlO2＋3H2↑\n(5)铝热反应①实验原理：高温下铝将较不活泼的金属从其________中还原出来。铝粉还原氧化铁的实验装置如图所示。②反应方程式：____________________________。③实验现象：___________________________________________________。④镁条、氯酸钾的作用：________。氧化物2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe剧烈燃烧，发出耀眼的白光，有液珠滴落到盛有细沙的蒸发皿中引燃剂\n⑤应用：在冶金工业上常用这一原理制取熔点________的金属，如铬、锰等，______________。该反应原理可以应用在生产上，如_________等。5．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。较高2Al2O3＋3Mn焊接钢轨\n[判断](正确的打“√”，错误的打“×”)(1)常温下，铝与稀硝酸反应可以制取氢气()(2)铝在空气中耐腐蚀，所以铝是不活泼金属()(3)1molAl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()(4)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()(5)将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁片于其中探究Mg的活泼性()(6)铝在自然界中有游离态和化合态两种形式()(7)MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂()(8)Mg粉与浓NH4Cl溶液反应放出H2和NH3()(9)相同质量的镁条分别在足量的CO2和O2中完全燃烧，所得固体的质量相同()(10)工业上制造镁粉时，可将镁蒸气在N2中冷却()××√××××√××\n微点拨1．Mg在CO2中能够燃烧，所以活泼金属镁着火不能用干粉灭火器和泡沫灭火器灭火。同时镁与氮气反应生成Mg3N2。2．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”，而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。3．能与铝反应产生氢气的溶液可能呈强酸性也可能呈强碱性。4．铝与强碱溶液的反应中，水作氧化剂(NaOH不是氧化剂)：5．铝热反应是在高温干态下进行的置换反应，铝只能与排在金属活动性顺序其后的金属氧化物反应。铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。\n考点专练·层级突破练点一镁、铝的性质判断1．镁、铝单质的化学性质以相似为主，但也存在某些重大差异性，下列物质能用于证明二者存在较大差异性的是()①CO2②盐酸③NaOH溶液④水A．①④B．②③C．①③D．②③④答案：C解析：Al能与NaOH溶液反应而Mg不能；Mg能在CO2中燃烧而Al不能。\n2．现有一块已知质量的铝镁合金，欲测定其中镁的质量分数，几位同学设计了以下三种不同的实验方案：实验设计①：铝镁合金测定生成的气体在标准状况下的体积实验设计②：铝镁合金测定生成的气体在标准状况下的体积实验设计③：铝镁合金过滤，测定得到沉淀的质量则能测定出镁的质量分数的是()A．都能B．都不能C．①不能，其他都能D．②③不能，①能答案：A\n解析：已知质量的铝镁合金，实验设计①、②中，利用金属的质量、氢气的量可计算出镁的质量，进而求得其质量分数；实验设计③中，沉淀的质量为氢氧化镁的质量，由元素守恒可知镁的质量，进而求得其质量分数，即三个实验方案中均可测定镁的质量分数。\n练点二镁、铝的有关计算3．把铝粉和氧化铁粉末配成铝热剂，分成两等份。一份在高温下恰好完全反应后，再与足量盐酸起反应；另一份放入足量的烧碱溶液中充分反应。前后两种情况下生成的气体的质量比是()A．1∶1B．2∶3C．3∶2D．28∶9答案：B\n解析：铝粉和氧化铁粉末在高温下恰好完全反应生成铁与氧化铝，由得失电子守恒可知生成n(Fe)＝n(Al)，然后将生成物与足量的稀盐酸反应，铁与盐酸反应生成氯化亚铁与氢气，由电子得失守恒可知，n(H2)＝n(Fe)，所以n(H2)＝n(Al)；直接加入足量的NaOH溶液使之充分反应，铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与氢气，由电子得失守恒可知2n′(H2)＝3n(Al)，所以n′(H2)＝(Al)。故两种情况下生成气体的物质的量之比为n(H2)∶n′(H2)＝n(Al)∶(Al)＝2∶3，故选B。\n4．Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应，产生标准状况下的氢气4.48L，下列推断中不正确的是()A．参加反应的Mg、Al共0.2molB．参加反应的HCl为0.4molC．Mg、Al在反应中共提供0.4mol电子D．若与足量的稀硫酸反应能产生0.2molH2答案：A\n解析：反应的实质为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，n(H2)＝＝0.2mol，则参加反应的n(HCl)＝n(H＋)＝0.4mol。因为盐酸过量，故产生H2的量取决于金属的量，所以若换成过量的稀H2SO4，同样产生0.2molH2。依据得失电子守恒，由2H＋→H2得电子总数为0.4mol。0.2molMg在反应中提供0.4mol电子，0.2molAl在反应中提供0.6mol电子，0.2molMg、Al混合物提供的电子应大于0.4mol而小于0.6mol，A项不正确。\n练点三铝与酸、碱的反应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100mL3mol·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，则加入铝粉的质量为________(填字母)。A．5.4gB．3.6gC．2.7gD．1.8g1∶11∶33∶1A\n方法技巧铝与酸、碱反应生成H2的量的关系铝与酸、碱反应的化学方程式分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。从化学方程式可以看出Al与酸、碱反应时生成H2的实质都是，所以无论与酸还是与碱反应，Al与H2的关系都是。(1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气体积比＝。\n(2)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比＝。(3)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<<，则必定是a.铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；b.铝与氢氧化钠反应时，铝不足而氢氧化钠过量。解题时应充分利用上述过量关系。\n考点二　铝的重要化合物\n基础梳理·自我排查1.氧化铝(Al2O3)(1)物理性质：________色固体，________溶于水，有很高的________。(2)化学性质(两性氧化物)①与HCl反应________________________。②与NaOH反应______________________________。白难熔点Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2OAl2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋2H2O\n2．氢氧化铝[Al(OH)3](1)物理性质白色胶状不溶于水的固体，有较强的______性。(2)化学性质(两性氢氧化物)Al(OH)3的电离方程式为：吸附Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2OAl(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O2Al(OH)3Al2O3＋3H2O\n3．氢氧化铝的制备(1)向铝盐中加入氨水，离子方程式为________________________________。(2)NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为__________________________________。(3)NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：___________________________。4．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____盐。(2)明矾的化学式为______________，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH____7(选填“<”“>”或“＝”)。明矾可以净水，其净水的原理是_________________________________________________________。Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓++CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓复KAl(SO4)2·12H2O<Al3++3H2O⇌Al(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水\n[判断](正确的打“√”，错误的打“×”)(1)氢氧化铝具有弱碱性，可用于制胃酸中和剂()(2)向1mol·L－1AlCl3溶液中加过量的NaOH溶液制备Al(OH)3悬浊液()(3)向NaAlO2溶液中通入过量CO2制Al(OH)3的离子方程式：()(4)Al(OH)3既能与稀硫酸反应又能与NaOH溶液反应()(5)明矾用作净水剂不涉及化学变化()(6)明矾的化学式为Al2(SO4)3·12H2O()(7)下列物质的转化在给定条件下能够实现：Al2O3NaAlO2(aq)Al(OH)3()√×√√××√\n微点拨既能与酸反应，又能与碱反应的物质(1)Al、Al2O3、Al(OH)3(2)弱酸的铵盐，如：NH4HCO3、CH3COONH4等(3)弱酸的酸式盐：如NaHCO3、KHS、NaHSO3等(4)氨基酸(5)蛋白质两性物质是指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物，上述物质中只有Al2O3、、氨基酸、蛋白质是两性物质。\n考点专练·层级突破练点一Al2O3、Al(OH)3的两性1．下列物质既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应的是()①Ca(OH)2②Al2O3③Ca(HCO3)2④Al(OH)3⑤NaHSO4⑥Al⑦(NH4)2SA．②④⑥B．②③⑤⑥C．①③④⑥D．②③④⑥⑦答案：D\n解析：①Ca(OH)2与氢氧化钠不反应；②Al2O3是两性氧化物，既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应；③Ca(HCO3)2是弱酸的酸式盐，与盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，与氢氧化钠反应生成碳酸钙、碳酸钠和水；④Al(OH)3是两性氢氧化物，既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应；⑤NaHSO4与盐酸不反应；⑥Al与盐酸反应生成氯化铝和氢气，与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气；⑦(NH4)2S是弱酸弱碱盐，与盐酸反应生成硫化氢和氯化铵，与氢氧化钠溶液反应生成硫化钠和一水合氨。\n2．探究氢氧化铝的两性，最适宜的试剂是()A．Al、NaOH溶液、稀盐酸B．Al2O3、氨水、稀盐酸C．Al2(SO4)3溶液、NaOH溶液、稀盐酸D．AlCl3溶液、氨水、稀盐酸答案：C解析：可溶性的铝盐Al2(SO4)3溶液与少量NaOH溶液反应生成氢氧化铝沉淀，继续加过量的氢氧化钠，氢氧化铝沉淀会溶解，氢氧化铝沉淀中加盐酸也会溶解。\n练点二Al(OH)3的制备方案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．①⑥⑤③B．②③④③C．②③⑤③D．①③⑤③答案：B\n解析：若先加盐酸，Mg、Al均溶解，制取Al(OH)3的步骤较多；从NaAlO2制备Al(OH)3，加盐酸不容易控制量的多少，故B项操作步骤为最佳顺序。\n4．实验室可用铝屑、氨水、氢氧化钠溶液、稀硫酸等来制备氢氧化铝，某同学设计了三种实验方案：方案①Al→Al3＋→Al(OH)3方案②→Al(OH)3方案③\n(1)用方案①制备Al(OH)3时使用的药品最好是铝屑、稀硫酸和氨水，不用氢氧化钠代替氨水的原因是__________________________________________________________________________________；写出该方案中有关的离子方程式：_____________________________________________。(2)用方案②来制备Al(OH)3时，必须注意______的用量，以防止生成的Al(OH)3溶解。(3)三种方案中，你认为最好的是_____(填序号)，原因是________________________。若用NaOH溶液沉淀Al3＋，终点不易控制，因为Al(OH)3会溶于过量的NaOH溶液，从而影响Al(OH)3的生成量2Al+6H+===2Al3++3H2↑，Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+稀硫酸③药品用量最少，操作最为简单\n方法总结Al(OH)3的三种制备方法方法一：可溶性铝盐溶液与过量氨水反应反应原理：方法二：向可溶性偏铝酸盐溶液中通过入过量CO2反应原理：方法三：相互促进水解法\n练点三化工流程中的“铝”5．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C．反应Ⅱ中的离子方程式为D．工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al，成本更低答案：C\n解析：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。\n6．铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。\n(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为___________________________。Al2O3+2OH-===＋H2O解析：“碱溶”时，Al2O3与NaOH反应生成NaAlO2和H2O，注意离子方程式。\n(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”)。减小解析：“过滤Ⅰ”所得滤液为NaAlO2溶液，加入NaHCO3溶液，过滤Ⅱ后电解的是Na2CO3溶液，说明溶液的溶质由NaAlO2变为Na2CO3，发生反应++H2O===Al(OH)3↓+，说明结合H+能力强于，即其水解能力强，说明碱性NaAlO2>Na2CO3，溶液的pH减小。\n(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___________________________。石墨电极被阳极上产生的O2氧化解析：电解Al2O3，阳极O2－放电生成O2，石墨(C)电极会被O2氧化。\n(4)铝粉在1000℃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__________________________________________。NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜解析：NH4Cl加热时分解生成HCl和NH3，HCl可以破坏铝表面的氧化膜，有利于反应进行。\n方法总结从铝土矿中提取氧化铝的两种方法铝土矿的主要成分是Al2O3，含有的杂质是Fe2O3和SiO2，由于Al2O3具有两性，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。方法一　酸溶法\n方法二　碱溶法