第09講鎂、鋁及其重要化合物(講義)(原卷版+解析)

第09講鎂、鋁及其重要化合物考情分析網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建考點(diǎn)一鎂及其化合物【夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理】知識點(diǎn)1鎂的性質(zhì)知識點(diǎn)2鎂的氧化物MgO知識點(diǎn)3鎂的氫氧化物Mg(OH)2知識點(diǎn)4鎂的其他化合物【提升·必考題型歸納】考向1考查鎂及其化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及應(yīng)用考向2考查鎂及其化合物制備的工藝流程考點(diǎn)二鋁及其化合物【夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理】知識點(diǎn)1鋁的性質(zhì)知識點(diǎn)2氧化鋁知識點(diǎn)3氫氧化鋁知識4常見的鋁鹽知識5數(shù)形結(jié)合與“鋁三角”【提升·必考題型歸納】考向1考查鋁及其化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用考向2考查鋁熱反應(yīng)及其應(yīng)用考向3考查鋁及其化合物制備的工藝流程考向4考查鋁及其化合物與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿反應(yīng)有關(guān)計(jì)算真題感悟考點(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析鎂、鋁及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用2023浙江1月卷12題，2分2022浙江1月卷8題，2分2021浙江1月卷8題，2分從近三年高考試題來看,鋁、鎂及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用仍是高考的命題點(diǎn)。高考中一方面考查鋁及其化合物的性質(zhì)在日常生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用，另一方面以“鋁三角”轉(zhuǎn)化關(guān)系為載體，考查圖像分析和計(jì)算能力等。預(yù)測新的一年高考可能會在選擇題或化工流程圖題中考查金鎂、鋁、氧化鎂、氧化鋁及氫氧化鎂、氫氧化鋁的性質(zhì)與應(yīng)用,如化學(xué)方程式或離子方程式的正誤判斷,或在化工流程圖中考查鋁及其重要化合物的的轉(zhuǎn)化或去除,題目難度中等偏大。鎂、鋁及其化合物的制備的工藝流程2023遼寧卷16題，3分2022全國卷26題，1分2021湖南卷6題，3分考點(diǎn)一鎂及其化合物知識點(diǎn)1鎂的性質(zhì)1．鎂的原子結(jié)構(gòu)及存在（1）鎂的原子結(jié)構(gòu)：鎂元素在元素周期表中位于第______周期第______族，原子結(jié)構(gòu)示意圖為______。鎂是較活潑的金屬，在金屬活動性順序中位于鋁、鋅、鐵的前面。鎂在化學(xué)反應(yīng)中，能表現(xiàn)出較強(qiáng)的金屬性，即______電子的能力強(qiáng)，是常用的還原劑。（2）鎂的存在：鎂蘊(yùn)藏量豐富，在宇宙中含量第八，在地殼中含量豐度2%。含鎂礦物主要來自白云巖[CaMg(CO3)2]、菱鎂礦（MgCO3）、水鎂礦[Mg(OH)2]、光鹵石（KCl·MgCl2·6H2O）和橄欖石[(Mg,Fe)2SiO4]等。海水、天然鹽湖水也是含鎂豐富的資源。2.鎂的物理性質(zhì)具有______色金屬光澤的固體，密度、硬度均較小，熔點(diǎn)較低，有良好的導(dǎo)電、傳熱和延展性。3.鎂的化學(xué)性質(zhì)①與非金屬反應(yīng)A.鎂條在O2中燃燒，發(fā)出____________，生成______色固體物質(zhì)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Mg＋O22MgOB.鎂條能與N2反應(yīng)，化學(xué)方程式為____________________________________【易錯提醒】Mg3N2能與水劇烈反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀，放出氨氣，所以只能在干態(tài)下制取。C.鎂條能與Cl2反應(yīng)，化學(xué)方程式為Mg＋Cl2MgCl2②與CO2反應(yīng)：2Mg＋CO22MgO＋C③與H2O反應(yīng)：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑④與H＋反應(yīng)：Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑4.鎂的用途①制造信號彈和焰火；②鎂合金用于制造火箭、導(dǎo)彈和飛機(jī)的部件；③氧化鎂用于制耐高溫材料；④冶金工業(yè)上用作還原劑和脫氧劑。5.鎂的工業(yè)制備——海水提鎂工藝流程基本步驟及主要反應(yīng)制石灰乳：化學(xué)方程式為CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O=Ca(OH)2沉淀：化學(xué)方程式為Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓酸化：化學(xué)方程式為Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O蒸發(fā)結(jié)晶：析出MgCl2·6H2O，MgCl2＋6H2O=MgCl2·6H2O↓脫水：在氯化氫氣流中使MgCl2·6H2O脫水制得無水氯化鎂，氯化氫的作用抑制Mg2+的水解，MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O電解：電解熔融氯化鎂制得鎂，化學(xué)方程式為MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑【易錯提醒】①由MgCl2·6H2O到無水MgCl2，必須在HCl氣流中加熱，以防MgCl2水解。②因鎂在高溫下能與O2、N2、CO2等氣體發(fā)生反應(yīng)，故工業(yè)電解MgCl2得到的鎂，應(yīng)在H2氛圍中冷卻。知識點(diǎn)2鎂的氧化物MgO物理性質(zhì)白色固體，難溶，熔點(diǎn)高，密度小化學(xué)性質(zhì)類別堿性氧化物與H2O反應(yīng)MgO＋H2Oeq\o(=,\s\up9(△),\s\do9())Mg(OH)2(反應(yīng)緩慢)與H＋反應(yīng)MgO＋2H＋=Mg2＋＋H2O與濃銨鹽溶液反應(yīng)MgO＋2NH4＋=Mg2＋＋H2O＋2NH3與OH－反應(yīng)不反應(yīng)重要用途制耐火、耐高溫器材知識點(diǎn)3鎂的氫氧化物Mg(OH)2物理性質(zhì)白色固體，難溶于水，溶解度小于碳酸鎂電離性中強(qiáng)堿，懸濁液使酚酞變淺紅：Mg(OH)2Mg2＋＋2OH－與H＋反應(yīng)Mg(OH)2＋2H＋=Mg2＋＋2H2O與OH－反應(yīng)不反應(yīng)與銨鹽濃溶液反應(yīng)Mg(OH)2＋2NH4Cl=MgCl2＋2NH3·H2O熱穩(wěn)定性Mg(OH)2eq\o(=,\s\up9(△),\s\do9())MgO＋H2O【易錯提醒】碳酸鎂水解生成氫氧化鎂，反應(yīng)的化學(xué)方程式：MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑，鎂元素在水垢中的存在形式是Mg(OH)2。知識點(diǎn)4鎂的其他化合物1．氯化鎂：MgCl2可發(fā)生水解，由MgCl2·6H2O制備MgCl2時，要在HCl的氣氛中脫水，MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O。2．氮化鎂：在水中劇烈水解，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為Mg3N2＋6H2O=3Mg(OH)2＋2NH3↑，與酸反應(yīng)生成兩種鹽：Mg3N2＋8HCl=3MgCl2＋2NH4Cl?？枷?考查鎂及其化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及應(yīng)用例1．（2022·浙江舟山·舟山中學(xué)統(tǒng)考三模）關(guān)于鎂的性質(zhì)，下列說法錯誤的是A．金屬鎂著火，可以用CO2滅火 B．鎂是一種具有銀白色光澤的金屬C．鎂可以與熱水反應(yīng)生成氫氣 D．鎂可以與鹽酸劇烈反應(yīng)生成氫氣【變式訓(xùn)練】（2023·全國·高三專題練習(xí)）下列關(guān)于鎂的敘述正確的是（

）A．鎂在氮?dú)庵胁荒苋紵?B．鎂與水不能反應(yīng)釋放出氫氣C．鎂在氯氣中燃燒會產(chǎn)生白煙 D．鎂可在二氧化碳?xì)怏w中燃燒，只生成白色固體考向2考查鎂及其化合物制備的工藝流程例2．（2022·浙江舟山·舟山中學(xué)?？寄M預(yù)測）菱鎂礦(主要成分為，還含有少量、)制備的流程如圖。下列說法正確的是A．步驟(Ⅰ)得到的濾渣主要成分為 B．步驟(Ⅱ)發(fā)生的反應(yīng)有2個C．步驟(Ⅲ)操作可在蒸發(fā)皿中進(jìn)行 D．濾液Y中加入足量氨水可得到白色沉淀【變式訓(xùn)練】（2023·山東濰坊·統(tǒng)考二模）以水泥廠的廢料(主要成分為，含少量等雜質(zhì))為原料制備的工藝流程如下：已知：下列說法正確的是A．為提高酸浸速率，可使用濃硫酸 B．試劑X可以是C．濾渣為 D．操作a所得濾液經(jīng)處理后可循環(huán)利用考點(diǎn)二鋁及其化合物知識點(diǎn)1鋁的性質(zhì)1．鋁的原子結(jié)構(gòu)和存在（1）鋁的原子結(jié)構(gòu)：鋁位于元素周期表第______周期______族，原子結(jié)構(gòu)示意圖為____________。（2）鋁的存在：自然界中的鋁全部以______態(tài)的形式存在，地殼中鋁含量位列金屬第______位，以鋁土礦的形式存在，主要成分是Al2O3，含少量Fe2O3和SiO2。2．金屬鋁的物理性質(zhì)銀白色有金屬光澤的固體，有良好的延展性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等，密度較小，質(zhì)地柔軟。3．金屬鋁的化學(xué)性質(zhì)①常溫下，鋁與氧氣形成致密氧化膜，加熱發(fā)生：4Al＋3O22Al2O3②2Al＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2AlCl3③常溫鋁遇氧化性酸——濃硫酸、濃硝酸鈍化，與非氧化酸發(fā)生反應(yīng)生成氫氣：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑④2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑或2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑⑤2Al＋Fe2O3eq\o(=====,\s\up7(高溫))2Fe＋Al2O34．鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①鎂帶劇烈燃燒，放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的白光，氧化鐵與鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)；②紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中實(shí)驗(yàn)結(jié)論高溫下，鋁與氧化鐵發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱：Fe2O3＋2Aleq\o(=====,\s\up7(高溫))2Fe＋Al2O3原理應(yīng)用①制取熔點(diǎn)較高、活動性弱于Al的金屬，如鐵、鉻、錳、鎢等，3MnO2＋4Aleq\o(=====,\s\up7(高溫))3Mn＋2Al2O3；②金屬焊接，如野外焊接鋼軌等5.鋁的制備和用途(1)制備原理：鋁土礦eq\o(→,\s\up7(提純))Al2O3eq\o(→,\s\up7(電解))Al，電解熔融Al2O3：2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解),\s\do7(冰晶石))4Al＋3O2↑。【特別提醒】工業(yè)上冶煉Al用電解熔融Al2O3而不用AlCl3的原因：AlCl3是共價化合物，熔融態(tài)不導(dǎo)電。(2)鋁的用途：純鋁用作導(dǎo)線，鋁合金用于制造汽車、飛機(jī)、生活用品等，鋁還用作還原劑。6.鋁與酸或堿反應(yīng)生成H2的量的關(guān)系2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑(1)等質(zhì)量的鋁與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液分別反應(yīng)：①產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量相等。②消耗H＋、OH－的物質(zhì)的量之比為n(H＋)∶n(OH－)＝3∶1。(2)足量的鋁分別與等物質(zhì)的量的HCl和NaOH反應(yīng)：①消耗Al的物質(zhì)的量之比為1∶3。②生成H2的物質(zhì)的量之比為1∶3。(3)一定量的鋁分別與一定量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng)：若產(chǎn)生氫氣的體積比為eq\f(1,3)＜eq\f(VHClH2,VNaOHH2)＜1，則必定①鋁與鹽酸反應(yīng)時，鋁過量而HCl不足。②鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)時，鋁不足而NaOH過量。【易錯警示】(1)常溫下，能用鋁制容器盛放濃硫酸、濃硝酸的原因是二者能使鋁發(fā)生“鈍化”，而不是鋁與濃硫酸、濃硝酸不反應(yīng)。(2)鋁與稀硝酸反應(yīng)時生成的氣體是NO而不是H2。(3)鋁不但能與酸(H＋)反應(yīng)，還能夠與堿溶液反應(yīng)，表現(xiàn)為特殊性。2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑。其反應(yīng)機(jī)理應(yīng)為：鋁先與強(qiáng)堿溶液中的水反應(yīng)生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再與NaOH反應(yīng)生成H2O和NaAlO2，反應(yīng)中鋁作還原劑，水作氧化劑，NaOH無電子得失。(4)鋁熱反應(yīng)是在高溫狀態(tài)下進(jìn)行的置換反應(yīng)，鋁只能與排在金屬活動性順序其后的金屬氧化物反應(yīng)。鋁不能與MgO反應(yīng)，鋁熱反應(yīng)不能用來冶煉大量的金屬鐵、銅等(要考慮冶煉成本)。(5)Mg在CO2中能夠燃燒，所以活潑金屬鎂著火不能用干粉滅火器和泡沫滅火器滅火。同時鎂與氮?dú)夥磻?yīng)生成Mg3N2。知識點(diǎn)2氧化鋁1.物理性質(zhì)：______色固體，______溶于水，熔點(diǎn)很______。2.化學(xué)性質(zhì)——兩性氧化物①與酸反應(yīng)：Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O②與堿反應(yīng)：Al2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O【易錯警示】這里的酸堿是指強(qiáng)酸、強(qiáng)堿。3.用途：①作耐火材料②冶煉鋁的原料4.制備：Al(OH)3加熱分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O知識點(diǎn)3氫氧化鋁1.物理性質(zhì)：______色______狀______溶于水的固體，有較強(qiáng)的吸附性。2.化學(xué)性質(zhì)——兩性氫氧化物Al(OH)3的電離方程式為（酸式電離）AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2OAl(OH)3Al3＋＋3OH－（堿式電離）①與酸反應(yīng)：Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O②與堿反應(yīng)：Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O③受熱分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O【總結(jié)歸納】既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)的物質(zhì)：①弱酸的銨鹽，如：NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；②弱酸的酸式鹽，如：NaHCO3、KHS、NaHSO3等；③氨基酸；④鋁及鋁的氧化物、氫氧化物。3.用途①制藥②凈水作用4.制備Al(OH)3的三種方法①向鋁鹽中加入氨水，離子方程式為Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)。②NaAlO2溶液中通入足量CO2，離子方程式為AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)。③可溶性鋁鹽和偏鋁酸鹽水溶液中混合：3AlOeq\o\al(－,2)＋Al3＋＋6H2O=4Al(OH)3↓。知識4常見的鋁鹽1.明礬1）硫酸鋁鉀是由兩種不同的金屬離子和一種酸根離子組成的復(fù)鹽。2）明礬的化學(xué)式為KAl(SO4)2·12H2O，它是無色晶體，可溶于水，水溶液pH______7。3）明礬凈水的原理：明礬可以凈水，其凈水的原理是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋，Al(OH)3膠體吸附水中的雜質(zhì)形成沉淀而凈水，使水澄清?！疽族e警示】(1)Al2O3、Al(OH)3是中學(xué)階段接觸的唯一與堿反應(yīng)的金屬氧化物和氫氧化物，經(jīng)常應(yīng)用到除雜、計(jì)算題中，所以一定要熟記這兩個反應(yīng)的離子方程式。(2)Al(OH)3具有兩性，能溶于強(qiáng)酸(如鹽酸)、強(qiáng)堿(如NaOH溶液)，但不溶于弱酸(如H2CO3)、弱堿溶液(如氨水)。(3)由Al(OH)3的兩式電離以及與酸和堿反應(yīng)的離子方程式可知：與酸反應(yīng)時相當(dāng)于三元堿，與堿反應(yīng)時相當(dāng)于一元酸。(4)明礬凈水只能除去水中的懸浮雜質(zhì)，不能殺菌消毒，與氯氣消毒原理不同。2.AlCl3的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1）AlCl3熔點(diǎn)、沸點(diǎn)都很低，且會升華，易溶于乙醚等有機(jī)溶劑，因?yàn)樗且环N共價型化合物。熔化的AlCl3不易導(dǎo)電，AlCl3晶體屬于______晶體，故制備鋁時不用AlCl3電解。2）AlCl3的蒸汽或處于熔融狀態(tài)時，都以AlCl3二聚分子形式存在。AlCl3二聚分子的形成原因是鋁原子的缺電子結(jié)構(gòu)。AlCl3二聚分子結(jié)構(gòu)示意圖如圖，其中每個鋁原子均為sp3雜化，各有1條空的軌道，氯原子處于以鋁原子為中心的四面體的4個頂點(diǎn)位置。分子中有橋式氯原子存在，橋式氯原子在與其中一個鋁原子成σ鍵的同時，與另一個鋁原子的空軌道發(fā)生配位，形成σ配位鍵。3）AlCl3能與Cl－生成AlCl4-：AlCl3（aq）＋Cl－（aq）=AlCl4-（aq）4）與Al2Cl6類似，AlCl4-、Na3AlF6、Al(OH)4-中均存在配位鍵。知識5數(shù)形結(jié)合與“鋁三角”1．Al3＋、Al(OH)3、[Al(OH)4]－之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系(1)①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)②Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓(2)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O(3)Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－(4)[Al(OH)4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O(5)①[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)②[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O(6)Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－2．與Al(OH)3沉淀生成有關(guān)的圖像分析(1)可溶性鋁鹽溶液與NaOH溶液反應(yīng)的圖像(從上述轉(zhuǎn)化關(guān)系中選擇符合圖像變化的離子方程式，下同)操作可溶性鋁鹽溶液中逐滴加入NaOH溶液至過量NaOH溶液中逐滴加入可溶性鋁鹽溶液至過量現(xiàn)象立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失無沉淀(有但即溶)→出現(xiàn)沉淀→漸多→最多→沉淀不消失圖像方程式序號AB：(1)③BD：(6)AB：(3)BC：(1)②(2)偏鋁酸鹽溶液與鹽酸反應(yīng)的圖像操作偏鋁酸鹽溶液中逐滴加入稀鹽酸至過量稀鹽酸中逐滴加入偏鋁酸鹽溶液至過量現(xiàn)象立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失無沉淀→出現(xiàn)沉淀→漸多→最多→沉淀不消失圖像方程式序號AB：(5)②BC：(2)AB：(4)BC：(1)②(3)突破Al(OH)3沉淀圖像三個秘訣①明晰橫、縱坐標(biāo)含義，然后通過曲線變化特點(diǎn)分析反應(yīng)原理。②掌握Al3＋、Al(OH)3、AlOeq\o\al(－,2)三者之間的轉(zhuǎn)化比例：③明晰Al3＋溶液中加堿(OH－)的幾種常見變形圖像，如：圖A中，n(H＋)∶n(Al3＋)＝2∶1。圖B中，若已知原溶液中含有Mg2＋。則可推出：n(Mg2＋)∶n(Al3＋)＝1∶1。圖C中，若已知原溶液中含有H＋和Mg2＋，則可推導(dǎo)出：n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝2∶1∶1。3.鋁三角的應(yīng)用(1)選擇制備Al(OH)3的最佳途徑①由Al3＋制備Al(OH)3，宜用Al3＋與氨水反應(yīng)：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)②由NaAlO2制備Al(OH)3宜用CO2與AlOeq\o\al(－,2)反應(yīng)：2H2O＋AlOeq\o\al(－,2)＋CO2===Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)③從節(jié)約原料角度，由Al制備Al(OH)3，宜用eq\f(1,4)Al制備Al3＋，eq\f(3,4)Al制備AlOeq\o\al(－,2)，然后將二者混合：Al3＋＋3AlOeq\o\al(－,2)＋6H2O===4Al(OH)3↓(2)有關(guān)離子共存問題①與Al3＋不能大量共存的(陰)離子有：OH－、AlOeq\o\al(－,2)、HS－、SiOeq\o\al(2－,3)、COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,3)等。②與AlOeq\o\al(－,2)不能大量共存的(陽)離子有：H＋、Al3＋、NHeq\o\al(＋,4)、Fe2＋、Fe3＋等。③AlOeq\o\al(－,2)與HCOeq\o\al(－,3)因發(fā)生(相對)強(qiáng)酸制弱酸的反應(yīng)而不能共存。(3)分析離子反應(yīng)順序①向含有Al3＋、NHeq\o\al(＋,4)、H＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，反應(yīng)順序是：Ⅰ.H＋＋OH－===H2O；Ⅱ.Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓(若先與NHeq\o\al(＋,4)反應(yīng)，則生成的NH3·H2O又使Al3＋沉淀且生成NHeq\o\al(＋,4))；Ⅲ.NHeq\o\al(＋,4)＋OH－===NH3·H2O[若先溶解Al(OH)3，則產(chǎn)生的AlOeq\o\al(－,2)又與NHeq\o\al(＋,4)反應(yīng)生成沉淀]；Ⅳ.Al(OH)3＋OH－===AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O。②向含有AlOeq\o\al(－,2)、COeq\o\al(2－,3)、OH－的混合溶液中逐滴加入鹽酸，反應(yīng)順序是：Ⅰ.OH－＋H＋===H2O；Ⅱ.AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓(AlOeq\o\al(－,2)比COeq\o\al(2－,3)先反應(yīng))；Ⅲ.COeq\o\al(2－,3)＋H＋===HCOeq\o\al(－,3)；Ⅳ.HCOeq\o\al(－,3)＋H＋===CO2↑＋H2O[HCOeq\o\al(－,3)比Al(OH)3先反應(yīng)]；Ⅴ.Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。(4)有關(guān)Al(OH)3的計(jì)算1)求產(chǎn)物Al(OH)3的量①當(dāng)n(OH－)≤3n(Al3＋)時，n[Al(OH)3]＝eq\f(1,3)n(OH－)；②當(dāng)3n(Al3＋)<n(OH－)<4n(Al3＋)時，n[Al(OH)3]＝4n(Al3＋)－n(OH－)；③當(dāng)n(OH－)≥4n(Al3＋)時，n[Al(OH)3]＝0，無沉淀。2)求反應(yīng)物堿的量①若堿不足(Al3＋未完全沉淀)：n(OH－)＝3n[Al(OH)3]；②若堿使生成的Al(OH)3部分溶解：n(OH－)＝4n(Al3＋)－n[Al(OH)3]?？枷?考查鋁及其化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用例1．（2023·上海寶山·統(tǒng)考一模）下列關(guān)于鋁及其化合物反應(yīng)的離子方程式書寫正確的是A．鋁與NaOH溶液反應(yīng)：B．與NaOH溶液反應(yīng)：C．明礬凈水原理：D．與過量氨水反應(yīng)：【變式訓(xùn)練】（2023·江蘇·統(tǒng)考二模）下列物質(zhì)的性質(zhì)和用途具有對應(yīng)關(guān)系的是A．熔點(diǎn)高，可用作電解制鋁 B．不穩(wěn)定，可用于治療胃酸過多C．明礬水解生成膠體，可用做絮凝劑 D．鋁具有導(dǎo)熱性，可用于制備鋁熱劑考向2考查鋁熱反應(yīng)及其應(yīng)用例2．（2023·上海崇明·統(tǒng)考一模）工業(yè)上可用鋁熱反應(yīng)冶煉錳、釩等金屬，其原因與下列無關(guān)的是A．鋁還原性較強(qiáng) B．鋁能形成多種合金C．錳、釩熔點(diǎn)高 D．反應(yīng)放出大量熱【變式訓(xùn)練】（2022秋·上海虹口·高三上海市復(fù)興高級中學(xué)階段練習(xí)）用鋁熱反應(yīng)還原下列物質(zhì)，制得金屬各1mol時，消耗鋁最少的是A．MnO2 B．Cr2O3 C．V2O5 D．Fe3O4考向3考查鋁及其化合物制備的工藝流程例3．（2023·北京東城·統(tǒng)考二模）明礬可用作凈水劑。某同學(xué)設(shè)計(jì)利用廢鋁箔(主要成分為，含少量等)制備明礬的流程如下圖所示。下列說法不正確的是A．①中反應(yīng)的離子方程式是B．③中反應(yīng)的離子方程式是C．操作a是蒸發(fā)結(jié)晶，用到的儀器有蒸發(fā)皿、酒精燈、玻璃棒等D．明礬凈水的原理：水解生成的膠體能吸附水中的懸浮顆粒物【變式訓(xùn)練】（2023·廣東·廣州市第二中學(xué)校聯(lián)考三模）下圖為鋁的生產(chǎn)原理示意圖，下列相關(guān)說法不正確的是A．冰晶石做助熔劑B．氧化鋁屬于過渡晶體C．金屬鐵、銅的冶煉方法與鋁類似D．鋁在工業(yè)上是一種很好的還原劑考向4考查鋁及其化合物與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿反應(yīng)有關(guān)計(jì)算例4.將等物質(zhì)的量的金屬Na、Mg、Al分別與100mL2mol·L－1的鹽酸反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)測得生成氣體的體積V(已折合為標(biāo)準(zhǔn)狀況)與時間t的關(guān)系如圖所示，則下列說法錯誤的是()A．x＝2.24B．鈉的物質(zhì)的量為0.2molC．反應(yīng)時，Na、Mg、Al均過量D．曲線b為Mg與鹽酸反應(yīng)的圖像【變式訓(xùn)練】將一定質(zhì)量的鎂鋁合金投入100mL一定濃度的鹽酸中，合金完全溶解。向所得溶液中滴加濃度為5mol/L的NaOH溶液，生成的沉淀跟加入的NaOH溶液的體積關(guān)系如圖。（橫坐標(biāo)體積單位是mL，縱坐標(biāo)質(zhì)量單位是g）求：(1)合金中Mg的質(zhì)量__________________(2)所用HCl的物質(zhì)的量濃度__________________1．（2023·浙江·統(tǒng)考高考真題）物質(zhì)的性質(zhì)決定用途，下列兩者對應(yīng)關(guān)系不正確的是A．鋁有強(qiáng)還原性，可用于制作門窗框架B．氧化鈣易吸水，可用作干燥劑C．維生素C具有還原性，可用作食品抗氧化劑D．過氧化鈉能與二氧化碳反應(yīng)生成氧氣，可作潛水艇中的供氧劑2．（2021·浙江·統(tǒng)考高考真題）下列說法不正確的是A．鐵粉與氧化鋁發(fā)生的鋁熱反應(yīng)可用于焊接鐵軌B．鎂燃燒會發(fā)出耀眼的白光，可用于制造信號彈和焰火C．熟石膏與水混合成糊狀后能很快凝固，常用于制作模型和醫(yī)療石膏繃帶D．工業(yè)上可用氨水消除燃煤煙氣中的二氧化硫3．（2023·全國·統(tǒng)考高考真題）下列應(yīng)用中涉及到氧化還原反應(yīng)的是A．使用明礬對水進(jìn)行凈化 B．雪天道路上撒鹽融雪C．暖貼中的鐵粉遇空氣放熱 D．熒光指示牌被照發(fā)光4．（2023·山東·統(tǒng)考高考真題）鑒別濃度均為的、三種溶液，僅用下列一種方法不可行的是A．測定溶液 B．滴加酚酞試劑C．滴加溶液 D．滴加飽和溶液5．（2023·浙江·高考真題）下列物質(zhì)中屬于耐高溫酸性氧化物的是A． B． C． D．

第09講鎂、鋁及其重要化合物考情分析網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建考點(diǎn)一鎂及其化合物【夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理】知識點(diǎn)1鎂的性質(zhì)知識點(diǎn)2鎂的氧化物MgO知識點(diǎn)3鎂的氫氧化物Mg(OH)2知識點(diǎn)4鎂的其他化合物【提升·必考題型歸納】考向1考查鎂及其化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及應(yīng)用考向2考查鎂及其化合物制備的工藝流程考點(diǎn)二鋁及其化合物【夯基·必備基礎(chǔ)知識梳理】知識點(diǎn)1鋁的性質(zhì)知識點(diǎn)2氧化鋁知識點(diǎn)3氫氧化鋁知識4常見的鋁鹽知識5數(shù)形結(jié)合與“鋁三角”【提升·必考題型歸納】考向1考查鋁及其化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用考向2考查鋁熱反應(yīng)及其應(yīng)用考向3考查鋁及其化合物制備的工藝流程考向4考查鋁及其化合物與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿反應(yīng)有關(guān)計(jì)算真題感悟考點(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析鎂、鋁及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用2023浙江1月卷12題，2分2022浙江1月卷8題，2分2021浙江1月卷8題，2分從近三年高考試題來看,鋁、鎂及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用仍是高考的命題點(diǎn)。高考中一方面考查鋁及其化合物的性質(zhì)在日常生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用，另一方面以“鋁三角”轉(zhuǎn)化關(guān)系為載體，考查圖像分析和計(jì)算能力等。預(yù)測新的一年高考可能會在選擇題或化工流程圖題中考查金鎂、鋁、氧化鎂、氧化鋁及氫氧化鎂、氫氧化鋁的性質(zhì)與應(yīng)用,如化學(xué)方程式或離子方程式的正誤判斷,或在化工流程圖中考查鋁及其重要化合物的的轉(zhuǎn)化或去除,題目難度中等偏大。鎂、鋁及其化合物的制備的工藝流程2023遼寧卷16題，3分2022全國卷26題，1分2021湖南卷6題，3分考點(diǎn)一鎂及其化合物知識點(diǎn)1鎂的性質(zhì)1．鎂的原子結(jié)構(gòu)及存在（1）鎂的原子結(jié)構(gòu)：鎂元素在元素周期表中位于第三周期第ⅡA族，原子結(jié)構(gòu)示意圖為。鎂是較活潑的金屬，在金屬活動性順序中位于鋁、鋅、鐵的前面。鎂在化學(xué)反應(yīng)中，能表現(xiàn)出較強(qiáng)的金屬性，即失電子的能力強(qiáng)，是常用的還原劑。（2）鎂的存在：鎂蘊(yùn)藏量豐富，在宇宙中含量第八，在地殼中含量豐度2%。含鎂礦物主要來自白云巖[CaMg(CO3)2]、菱鎂礦（MgCO3）、水鎂礦[Mg(OH)2]、光鹵石（KCl·MgCl2·6H2O）和橄欖石[(Mg,Fe)2SiO4]等。海水、天然鹽湖水也是含鎂豐富的資源。2.鎂的物理性質(zhì)具有銀白色金屬光澤的固體，密度、硬度均較小，熔點(diǎn)較低，有良好的導(dǎo)電、傳熱和延展性。3.鎂的化學(xué)性質(zhì)①與非金屬反應(yīng)A.鎂條在O2中燃燒，發(fā)出耀眼的強(qiáng)光，生成白色固體物質(zhì)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Mg＋O22MgOB.鎂條能與N2反應(yīng)，化學(xué)方程式為3Mg＋N2Mg3N2【易錯提醒】Mg3N2能與水劇烈反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀，放出氨氣，所以只能在干態(tài)下制取。C.鎂條能與Cl2反應(yīng)，化學(xué)方程式為Mg＋Cl2MgCl2②與CO2反應(yīng)：2Mg＋CO22MgO＋C③與H2O反應(yīng)：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑④與H＋反應(yīng)：Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑4.鎂的用途①制造信號彈和焰火；②鎂合金用于制造火箭、導(dǎo)彈和飛機(jī)的部件；③氧化鎂用于制耐高溫材料；④冶金工業(yè)上用作還原劑和脫氧劑。5.鎂的工業(yè)制備——海水提鎂工藝流程基本步驟及主要反應(yīng)制石灰乳：化學(xué)方程式為CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O=Ca(OH)2沉淀：化學(xué)方程式為Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓酸化：化學(xué)方程式為Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O蒸發(fā)結(jié)晶：析出MgCl2·6H2O，MgCl2＋6H2O=MgCl2·6H2O↓脫水：在氯化氫氣流中使MgCl2·6H2O脫水制得無水氯化鎂，氯化氫的作用抑制Mg2+的水解，MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O電解：電解熔融氯化鎂制得鎂，化學(xué)方程式為MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑【易錯提醒】①由MgCl2·6H2O到無水MgCl2，必須在HCl氣流中加熱，以防MgCl2水解。②因鎂在高溫下能與O2、N2、CO2等氣體發(fā)生反應(yīng)，故工業(yè)電解MgCl2得到的鎂，應(yīng)在H2氛圍中冷卻。知識點(diǎn)2鎂的氧化物MgO物理性質(zhì)白色固體，難溶，熔點(diǎn)高，密度小化學(xué)性質(zhì)類別堿性氧化物與H2O反應(yīng)MgO＋H2Oeq\o(=,\s\up9(△),\s\do9())Mg(OH)2(反應(yīng)緩慢)與H＋反應(yīng)MgO＋2H＋=Mg2＋＋H2O與濃銨鹽溶液反應(yīng)MgO＋2NH4＋=Mg2＋＋H2O＋2NH3與OH－反應(yīng)不反應(yīng)重要用途制耐火、耐高溫器材知識點(diǎn)3鎂的氫氧化物Mg(OH)2物理性質(zhì)白色固體，難溶于水，溶解度小于碳酸鎂電離性中強(qiáng)堿，懸濁液使酚酞變淺紅：Mg(OH)2Mg2＋＋2OH－與H＋反應(yīng)Mg(OH)2＋2H＋=Mg2＋＋2H2O與OH－反應(yīng)不反應(yīng)與銨鹽濃溶液反應(yīng)Mg(OH)2＋2NH4Cl=MgCl2＋2NH3·H2O熱穩(wěn)定性Mg(OH)2eq\o(=,\s\up9(△),\s\do9())MgO＋H2O【易錯提醒】碳酸鎂水解生成氫氧化鎂，反應(yīng)的化學(xué)方程式：MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑，鎂元素在水垢中的存在形式是Mg(OH)2。知識點(diǎn)4鎂的其他化合物1．氯化鎂：MgCl2可發(fā)生水解，由MgCl2·6H2O制備MgCl2時，要在HCl的氣氛中脫水，MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O。2．氮化鎂：在水中劇烈水解，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為Mg3N2＋6H2O=3Mg(OH)2＋2NH3↑，與酸反應(yīng)生成兩種鹽：Mg3N2＋8HCl=3MgCl2＋2NH4Cl。考向1考查鎂及其化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及應(yīng)用例1．（2022·浙江舟山·舟山中學(xué)統(tǒng)考三模）關(guān)于鎂的性質(zhì)，下列說法錯誤的是A．金屬鎂著火，可以用CO2滅火 B．鎂是一種具有銀白色光澤的金屬C．鎂可以與熱水反應(yīng)生成氫氣 D．鎂可以與鹽酸劇烈反應(yīng)生成氫氣【解析】A．鎂能夠在CO2中燃燒，生成MgO和C，所以鎂條著火不可以用CO2滅火，A錯誤；B．鎂是一種銀白色、有光澤、質(zhì)軟能導(dǎo)電的金屬，B正確；C．鎂與熱水反應(yīng)，生成氫氣和氫氧化鎂，C正確；D．鎂的活潑性很強(qiáng)，與鹽酸劇烈反應(yīng)生成氯化鎂和氫氣，D正確；故選A。【答案】A【變式訓(xùn)練】（2023·全國·高三專題練習(xí)）下列關(guān)于鎂的敘述正確的是（

）A．鎂在氮?dú)庵胁荒苋紵?B．鎂與水不能反應(yīng)釋放出氫氣C．鎂在氯氣中燃燒會產(chǎn)生白煙 D．鎂可在二氧化碳?xì)怏w中燃燒，只生成白色固體【答案】C【解析】A.Mg能在中燃燒生成，A項(xiàng)錯誤；B.在加熱條件下，Mg與反應(yīng)生成，B項(xiàng)錯誤；C.鎂在氯氣中燃燒會產(chǎn)生白色的氯化鎂，故C正確；D.Mg與反應(yīng)生成MgO和C，D項(xiàng)錯誤。故選：C?！疽族e提醒】Mg在CO2中能夠燃燒，所以活潑金屬鎂著火不能用干粉滅火器和泡沫滅火器滅火。同時鎂與氮?dú)夥磻?yīng)生成Mg3N2?？枷?考查鎂及其化合物制備的工藝流程例2．（2022·浙江舟山·舟山中學(xué)?？寄M預(yù)測）菱鎂礦(主要成分為，還含有少量、)制備的流程如圖。下列說法正確的是A．步驟(Ⅰ)得到的濾渣主要成分為 B．步驟(Ⅱ)發(fā)生的反應(yīng)有2個C．步驟(Ⅲ)操作可在蒸發(fā)皿中進(jìn)行 D．濾液Y中加入足量氨水可得到白色沉淀【分析】菱鎂礦中加入鹽酸，SiO2不與鹽酸反應(yīng)，則濾渣為SiO2，濾液X中加入足量NaOH，生成氫氧化鎂沉淀和偏鋁酸鈉，濾液Y為偏鋁酸鈉，氫氧化鎂灼燒生成氧化鎂?！窘馕觥緼．菱鎂礦主要成分為，還含有少量、等，加入足量鹽酸，過濾，濾渣是，A正確；B．濾液X中含有的陽離子主要有、、，加入足量溶液后，發(fā)生的反應(yīng)至少有3個，B錯誤；C．步驟(Ⅲ)灼燒在坩堝中進(jìn)行，C錯誤；D．濾液Y主要成分為，加入足量氨水無法生成白色沉淀，D錯誤；故答案選A。【答案】A【變式訓(xùn)練】（2023·山東濰坊·統(tǒng)考二模）以水泥廠的廢料(主要成分為，含少量等雜質(zhì))為原料制備的工藝流程如下：已知：下列說法正確的是A．為提高酸浸速率，可使用濃硫酸 B．試劑X可以是C．濾渣為 D．操作a所得濾液經(jīng)處理后可循環(huán)利用【分析】水泥廠的廢料（主要成分為MgO，還有少量等雜質(zhì)）制取MgSO4?7H2O，廢料加入足量稀硫酸，都與硫酸反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的硫酸鹽，SiO2不與硫酸反應(yīng)，向反應(yīng)后溶液中加入次氯酸鈉溶液氧化亞鐵離子為鐵離子，同時使錳離子轉(zhuǎn)化為MnO2沉淀，再加入氧化鎂等物質(zhì)調(diào)節(jié)溶液的pH值，除去錳離子、鐵離子、鋁離子，過濾，將濾液進(jìn)行一系列操作得到MgSO4?7H2O；【解析】A．適當(dāng)升溫（或粉碎或攪拌）即可提高浸取速率，不需要使用濃硫酸，故A錯誤；B．試劑X為氧化鎂或碳酸鎂，不能為，故B錯誤；C．濾渣為、MnO2，故C錯誤；D．操作a是從溶液中經(jīng)過一系列過程得到晶體，過濾時溶液中含有硫酸鎂，為了提高原料中鎂的利用率，操作a后濾液的處理方法是將操作a后的母液循環(huán)利用，故D正確；故答案選D?！敬鸢浮緿考點(diǎn)二鋁及其化合物知識點(diǎn)1鋁的性質(zhì)1．鋁的原子結(jié)構(gòu)和存在（1）鋁的原子結(jié)構(gòu)：鋁位于元素周期表第3周期ⅢA族，原子結(jié)構(gòu)示意圖為。（2）鋁的存在：自然界中的鋁全部以化合態(tài)的形式存在，地殼中鋁含量位列金屬第一位，以鋁土礦的形式存在，主要成分是Al2O3，含少量Fe2O3和SiO2。2．金屬鋁的物理性質(zhì)銀白色有金屬光澤的固體，有良好的延展性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等，密度較小，質(zhì)地柔軟。3．金屬鋁的化學(xué)性質(zhì)①常溫下，鋁與氧氣形成致密氧化膜，加熱發(fā)生：4Al＋3O22Al2O3②2Al＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2AlCl3③常溫鋁遇氧化性酸——濃硫酸、濃硝酸鈍化，與非氧化酸發(fā)生反應(yīng)生成氫氣：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑④2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑或2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑⑤2Al＋Fe2O3eq\o(=====,\s\up7(高溫))2Fe＋Al2O34．鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①鎂帶劇烈燃燒，放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的白光，氧化鐵與鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)；②紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中實(shí)驗(yàn)結(jié)論高溫下，鋁與氧化鐵發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱：Fe2O3＋2Aleq\o(=====,\s\up7(高溫))2Fe＋Al2O3原理應(yīng)用①制取熔點(diǎn)較高、活動性弱于Al的金屬，如鐵、鉻、錳、鎢等，3MnO2＋4Aleq\o(=====,\s\up7(高溫))3Mn＋2Al2O3；②金屬焊接，如野外焊接鋼軌等5.鋁的制備和用途(1)制備原理：鋁土礦eq\o(→,\s\up7(提純))Al2O3eq\o(→,\s\up7(電解))Al，電解熔融Al2O3：2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解),\s\do7(冰晶石))4Al＋3O2↑。【特別提醒】工業(yè)上冶煉Al用電解熔融Al2O3而不用AlCl3的原因：AlCl3是共價化合物，熔融態(tài)不導(dǎo)電。(2)鋁的用途：純鋁用作導(dǎo)線，鋁合金用于制造汽車、飛機(jī)、生活用品等，鋁還用作還原劑。6.鋁與酸或堿反應(yīng)生成H2的量的關(guān)系2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑(1)等質(zhì)量的鋁與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液分別反應(yīng)：①產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量相等。②消耗H＋、OH－的物質(zhì)的量之比為n(H＋)∶n(OH－)＝3∶1。(2)足量的鋁分別與等物質(zhì)的量的HCl和NaOH反應(yīng)：①消耗Al的物質(zhì)的量之比為1∶3。②生成H2的物質(zhì)的量之比為1∶3。(3)一定量的鋁分別與一定量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng)：若產(chǎn)生氫氣的體積比為eq\f(1,3)＜eq\f(VHClH2,VNaOHH2)＜1，則必定①鋁與鹽酸反應(yīng)時，鋁過量而HCl不足。②鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)時，鋁不足而NaOH過量?！疽族e警示】(1)常溫下，能用鋁制容器盛放濃硫酸、濃硝酸的原因是二者能使鋁發(fā)生“鈍化”，而不是鋁與濃硫酸、濃硝酸不反應(yīng)。(2)鋁與稀硝酸反應(yīng)時生成的氣體是NO而不是H2。(3)鋁不但能與酸(H＋)反應(yīng)，還能夠與堿溶液反應(yīng)，表現(xiàn)為特殊性。2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑。其反應(yīng)機(jī)理應(yīng)為：鋁先與強(qiáng)堿溶液中的水反應(yīng)生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再與NaOH反應(yīng)生成H2O和NaAlO2，反應(yīng)中鋁作還原劑，水作氧化劑，NaOH無電子得失。(4)鋁熱反應(yīng)是在高溫狀態(tài)下進(jìn)行的置換反應(yīng)，鋁只能與排在金屬活動性順序其后的金屬氧化物反應(yīng)。鋁不能與MgO反應(yīng)，鋁熱反應(yīng)不能用來冶煉大量的金屬鐵、銅等(要考慮冶煉成本)。(5)Mg在CO2中能夠燃燒，所以活潑金屬鎂著火不能用干粉滅火器和泡沫滅火器滅火。同時鎂與氮?dú)夥磻?yīng)生成Mg3N2。知識點(diǎn)2氧化鋁1.物理性質(zhì)：白色固體，難溶于水，熔點(diǎn)很高。2.化學(xué)性質(zhì)——兩性氧化物①與酸反應(yīng)：Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O②與堿反應(yīng)：Al2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O【易錯警示】這里的酸堿是指強(qiáng)酸、強(qiáng)堿。3.用途：①作耐火材料②冶煉鋁的原料4.制備：Al(OH)3加熱分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O知識點(diǎn)3氫氧化鋁1.物理性質(zhì)：白色膠狀不溶于水的固體，有較強(qiáng)的吸附性。2.化學(xué)性質(zhì)——兩性氫氧化物Al(OH)3的電離方程式為（酸式電離）AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2OAl(OH)3Al3＋＋3OH－（堿式電離）①與酸反應(yīng)：Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O②與堿反應(yīng)：Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O③受熱分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O【總結(jié)歸納】既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)的物質(zhì)：①弱酸的銨鹽，如：NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；②弱酸的酸式鹽，如：NaHCO3、KHS、NaHSO3等；③氨基酸；④鋁及鋁的氧化物、氫氧化物。3.用途①制藥②凈水作用4.制備Al(OH)3的三種方法①向鋁鹽中加入氨水，離子方程式為Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)。②NaAlO2溶液中通入足量CO2，離子方程式為AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)。③可溶性鋁鹽和偏鋁酸鹽水溶液中混合：3AlOeq\o\al(－,2)＋Al3＋＋6H2O=4Al(OH)3↓。知識4常見的鋁鹽1.明礬1）硫酸鋁鉀是由兩種不同的金屬離子和一種酸根離子組成的復(fù)鹽。2）明礬的化學(xué)式為KAl(SO4)2·12H2O，它是無色晶體，可溶于水，水溶液pH＜7。3）明礬凈水的原理：明礬可以凈水，其凈水的原理是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋，Al(OH)3膠體吸附水中的雜質(zhì)形成沉淀而凈水，使水澄清?！疽族e警示】(1)Al2O3、Al(OH)3是中學(xué)階段接觸的唯一與堿反應(yīng)的金屬氧化物和氫氧化物，經(jīng)常應(yīng)用到除雜、計(jì)算題中，所以一定要熟記這兩個反應(yīng)的離子方程式。(2)Al(OH)3具有兩性，能溶于強(qiáng)酸(如鹽酸)、強(qiáng)堿(如NaOH溶液)，但不溶于弱酸(如H2CO3)、弱堿溶液(如氨水)。(3)由Al(OH)3的兩式電離以及與酸和堿反應(yīng)的離子方程式可知：與酸反應(yīng)時相當(dāng)于三元堿，與堿反應(yīng)時相當(dāng)于一元酸。(4)明礬凈水只能除去水中的懸浮雜質(zhì)，不能殺菌消毒，與氯氣消毒原理不同。2.AlCl3的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1）AlCl3熔點(diǎn)、沸點(diǎn)都很低，且會升華，易溶于乙醚等有機(jī)溶劑，因?yàn)樗且环N共價型化合物。熔化的AlCl3不易導(dǎo)電，AlCl3晶體屬于分子晶體，故制備鋁時不用AlCl3電解。2）AlCl3的蒸汽或處于熔融狀態(tài)時，都以AlCl3二聚分子形式存在。AlCl3二聚分子的形成原因是鋁原子的缺電子結(jié)構(gòu)。AlCl3二聚分子結(jié)構(gòu)示意圖如圖，其中每個鋁原子均為sp3雜化，各有1條空的軌道，氯原子處于以鋁原子為中心的四面體的4個頂點(diǎn)位置。分子中有橋式氯原子存在，橋式氯原子在與其中一個鋁原子成σ鍵的同時，與另一個鋁原子的空軌道發(fā)生配位，形成σ配位鍵。3）AlCl3能與Cl－生成AlCl4-：AlCl3（aq）＋Cl－（aq）=AlCl4-（aq）4）與Al2Cl6類似，AlCl4-、Na3AlF6、Al(OH)4-中均存在配位鍵。知識5數(shù)形結(jié)合與“鋁三角”1．Al3＋、Al(OH)3、[Al(OH)4]－之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系(1)①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)②Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓(2)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O(3)Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－(4)[Al(OH)4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O(5)①[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)②[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O(6)Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－2．與Al(OH)3沉淀生成有關(guān)的圖像分析(1)可溶性鋁鹽溶液與NaOH溶液反應(yīng)的圖像(從上述轉(zhuǎn)化關(guān)系中選擇符合圖像變化的離子方程式，下同)操作可溶性鋁鹽溶液中逐滴加入NaOH溶液至過量NaOH溶液中逐滴加入可溶性鋁鹽溶液至過量現(xiàn)象立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失無沉淀(有但即溶)→出現(xiàn)沉淀→漸多→最多→沉淀不消失圖像方程式序號AB：(1)③BD：(6)AB：(3)BC：(1)②(2)偏鋁酸鹽溶液與鹽酸反應(yīng)的圖像操作偏鋁酸鹽溶液中逐滴加入稀鹽酸至過量稀鹽酸中逐滴加入偏鋁酸鹽溶液至過量現(xiàn)象立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失無沉淀→出現(xiàn)沉淀→漸多→最多→沉淀不消失圖像方程式序號AB：(5)②BC：(2)AB：(4)BC：(1)②(3)突破Al(OH)3沉淀圖像三個秘訣①明晰橫、縱坐標(biāo)含義，然后通過曲線變化特點(diǎn)分析反應(yīng)原理。②掌握Al3＋、Al(OH)3、AlOeq\o\al(－,2)三者之間的轉(zhuǎn)化比例：③明晰Al3＋溶液中加堿(OH－)的幾種常見變形圖像，如：圖A中，n(H＋)∶n(Al3＋)＝2∶1。圖B中，若已知原溶液中含有Mg2＋。則可推出：n(Mg2＋)∶n(Al3＋)＝1∶1。圖C中，若已知原溶液中含有H＋和Mg2＋，則可推導(dǎo)出：n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝2∶1∶1。3.鋁三角的應(yīng)用(1)選擇制備Al(OH)3的最佳途徑①由Al3＋制備Al(OH)3，宜用Al3＋與氨水反應(yīng)：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)②由NaAlO2制備Al(OH)3宜用CO2與AlOeq\o\al(－,2)反應(yīng)：2H2O＋AlOeq\o\al(－,2)＋CO2===Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)③從節(jié)約原料角度，由Al制備Al(OH)3，宜用eq\f(1,4)Al制備Al3＋，eq\f(3,4)Al制備AlOeq\o\al(－,2)，然后將二者混合：Al3＋＋3AlOeq\o\al(－,2)＋6H2O===4Al(OH)3↓(2)有關(guān)離子共存問題①與Al3＋不能大量共存的(陰)離子有：OH－、AlOeq\o\al(－,2)、HS－、SiOeq\o\al(2－,3)、COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,3)等。②與AlOeq\o\al(－,2)不能大量共存的(陽)離子有：H＋、Al3＋、NHeq\o\al(＋,4)、Fe2＋、Fe3＋等。③AlOeq\o\al(－,2)與HCOeq\o\al(－,3)因發(fā)生(相對)強(qiáng)酸制弱酸的反應(yīng)而不能共存。(3)分析離子反應(yīng)順序①向含有Al3＋、NHeq\o\al(＋,4)、H＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，反應(yīng)順序是：Ⅰ.H＋＋OH－===H2O；Ⅱ.Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓(若先與NHeq\o\al(＋,4)反應(yīng)，則生成的NH3·H2O又使Al3＋沉淀且生成NHeq\o\al(＋,4))；Ⅲ.NHeq\o\al(＋,4)＋OH－===NH3·H2O[若先溶解Al(OH)3，則產(chǎn)生的AlOeq\o\al(－,2)又與NHeq\o\al(＋,4)反應(yīng)生成沉淀]；Ⅳ.Al(OH)3＋OH－===AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O。②向含有AlOeq\o\al(－,2)、COeq\o\al(2－,3)、OH－的混合溶液中逐滴加入鹽酸，反應(yīng)順序是：Ⅰ.OH－＋H＋===H2O；Ⅱ.AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓(AlOeq\o\al(－,2)比COeq\o\al(2－,3)先反應(yīng))；Ⅲ.COeq\o\al(2－,3)＋H＋===HCOeq\o\al(－,3)；Ⅳ.HCOeq\o\al(－,3)＋H＋===CO2↑＋H2O[HCOeq\o\al(－,3)比Al(OH)3先反應(yīng)]；Ⅴ.Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。(4)有關(guān)Al(OH)3的計(jì)算1)求產(chǎn)物Al(OH)3的量①當(dāng)n(OH－)≤3n(Al3＋)時，n[Al(OH)3]＝eq\f(1,3)n(OH－)；②當(dāng)3n(Al3＋)<n(OH－)<4n(Al3＋)時，n[Al(OH)3]＝4n(Al3＋)－n(OH－)；③當(dāng)n(OH－)≥4n(Al3＋)時，n[Al(OH)3]＝0，無沉淀。2)求反應(yīng)物堿的量①若堿不足(Al3＋未完全沉淀)：n(OH－)＝3n[Al(OH)3]；②若堿使生成的Al(OH)3部分溶解：n(OH－)＝4n(Al3＋)－n[Al(OH)3]。考向1考查鋁及其化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用例1．（2023·上海寶山·統(tǒng)考一模）下列關(guān)于鋁及其化合物反應(yīng)的離子方程式書寫正確的是A．鋁與NaOH溶液反應(yīng)：B．與NaOH溶液反應(yīng)：C．明礬凈水原理：D．與過量氨水反應(yīng)：【解析】A．鋁與NaOH溶液反應(yīng)的氧化劑是水，故其離子反應(yīng)方程式為：，A錯誤；B．與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式未配平，配平后的離子方程式為：，B錯誤；C．明礬溶于水后電離產(chǎn)生的鋁離子發(fā)生水解產(chǎn)生的氫氧化鋁膠體，吸附懸浮物，起到凈水作用，C正確；D．一水合氨為弱堿，故氫氧化鋁無法與一水合氨發(fā)生反應(yīng)，與過量氨水反應(yīng)為：，D錯誤；故選C?！敬鸢浮緾【變式訓(xùn)練】（2023·江蘇·統(tǒng)考二模）下列物質(zhì)的性質(zhì)和用途具有對應(yīng)關(guān)系的是A．熔點(diǎn)高，可用作電解制鋁 B．不穩(wěn)定，可用于治療胃酸過多C．明礬水解生成膠體，可用做絮凝劑 D．鋁具有導(dǎo)熱性，可用于制備鋁熱劑【解析】A．熔融可以電解生成鋁單質(zhì)，可用作電解制鋁，而不是因?yàn)槠淙埸c(diǎn)高，物質(zhì)的性質(zhì)和用途不具有對應(yīng)關(guān)系，A不符合題意；B．能和胃酸鹽酸反應(yīng)，可用于治療胃酸過多，物質(zhì)的性質(zhì)和用途不具有對應(yīng)關(guān)系，B不符合題意；C．明礬水解生成膠體從而吸附水中懸浮物加速沉降用于凈水，可用做混凝劑，物質(zhì)的性質(zhì)和用途具有對應(yīng)關(guān)系，C符合題意；D．鋁具有還原性能還原一些金屬氧化物，可用于制備鋁熱劑，物質(zhì)的性質(zhì)和用途不具有對應(yīng)關(guān)系，D不符合題意；故選C。【答案】C【易錯提醒】(1)常溫下，能用鋁制容器盛放濃硫酸、濃硝酸的原因是二者能使鋁發(fā)生“鈍化”，而不是鋁與濃硫酸、濃硝酸不反應(yīng)。(2)鋁與稀硝酸反應(yīng)時生成的氣體是NO而不是H2。(3)鋁不但能與酸(H＋)反應(yīng)，還能夠與堿溶液反應(yīng)，表現(xiàn)為特殊性。2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑。其反應(yīng)機(jī)理應(yīng)為：鋁先與強(qiáng)堿溶液中的水反應(yīng)生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再與NaOH反應(yīng)生成H2O和NaAlO2，反應(yīng)中鋁作還原劑，水作氧化劑，NaOH無電子得失。考向2考查鋁熱反應(yīng)及其應(yīng)用例2．（2023·上海崇明·統(tǒng)考一模）工業(yè)上可用鋁熱反應(yīng)冶煉錳、釩等金屬，其原因與下列無關(guān)的是A．鋁還原性較強(qiáng) B．鋁能形成多種合金C．錳、釩熔點(diǎn)高 D．反應(yīng)放出大量熱【解析】A．鋁熱反應(yīng)中Al作還原劑，Al的還原性比錳、釩等金屬的強(qiáng)，因此可以將Mn、V等金屬置換出來，A不符合題意；B．鋁能形成多種合金和工業(yè)上可用鋁熱反應(yīng)冶煉錳、釩等難熔金屬無關(guān)，和鋁本身的性質(zhì)有關(guān)，B符合題意；C．鋁熱反應(yīng)放出大量的熱，冶煉熔點(diǎn)高的金屬有利于使高熔點(diǎn)金屬熔化并流出，得到較純的產(chǎn)物，C不符合題意；D．鋁熱劑為鋁和金屬氧化物的混合物，反應(yīng)在高溫條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)置換出金屬單質(zhì)，放出大量熱，D不符合題意；故選B?！敬鸢浮緽【變式訓(xùn)練】（2022秋·上海虹口·高三上海市復(fù)興高級中學(xué)階段練習(xí)）用鋁熱反應(yīng)還原下列物質(zhì)，制得金屬各1mol時，消耗鋁最少的是A．MnO2 B．Cr2O3 C．V2O5 D．Fe3O4【解析】A．MnO2中錳為+4價，根據(jù)得失電子數(shù)目守恒，n(Al)×3=1mol×4，消耗n(Al)=mol；B．Cr2O3中鉻為+3價，根據(jù)得失電子數(shù)目守恒，n(Al)×3=1mol×3，消耗n(Al)=1mol；C．V2O5中釩為+5價，根據(jù)得失電子數(shù)目守恒，n(Al)×3=1mol×5，消耗n(Al)=mol；D．Fe3O4中鐵的平均價態(tài)為+價，根據(jù)得失電子數(shù)目守恒，n(Al)×3=1mol×，消耗n(Al)=mol；綜上所述，制得金屬1mol時，消耗鋁最少的是Fe3O4，答案為D?！敬鸢浮緿【易錯提醒】鋁熱反應(yīng)是在高溫狀態(tài)下進(jìn)行的置換反應(yīng)，鋁只能與排在金屬活動性順序其后的金屬氧化物反應(yīng)。鋁不能與MgO反應(yīng)，鋁熱反應(yīng)不能用來冶煉大量的金屬鐵、銅等(要考慮冶煉成本)?？枷?考查鋁及其化合物制備的工藝流程例3．（2023·北京東城·統(tǒng)考二模）明礬可用作凈水劑。某同學(xué)設(shè)計(jì)利用廢鋁箔(主要成分為，含少量等)制備明礬的流程如下圖所示。下列說法不正確的是A．①中反應(yīng)的離子方程式是B．③中反應(yīng)的離子方程式是C．操作a是蒸發(fā)結(jié)晶，用到的儀器有蒸發(fā)皿、酒精燈、玻璃棒等D．明礬凈水的原理：水解生成的膠體能吸附水中的懸浮顆粒物【解析】鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，通入二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氫鈉和氫氧化鋁沉淀，過濾后濾渣為氫氧化鋁，氫氧化鋁和硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁，加入硫酸鉀飽和溶液，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶得到明礬。A．鋁和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應(yīng)的離子方程式為：，A正確；B．③為氫氧化鋁和硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和水，反應(yīng)的離子方程式是，B正確；C．混合溶液蒸發(fā)結(jié)晶不能得到帶結(jié)晶水的物質(zhì)，該操作為蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶得到明礬，C錯誤；D．明礬中的鋁離子水解生成氫氧化鋁膠體，膠體有較大的表面積，能吸附水中的懸浮顆粒物，從而達(dá)到凈水目的，D正確；故選C?！敬鸢浮緾【變式訓(xùn)練】（2023·廣東·廣州市第二中學(xué)校聯(lián)考三模）下圖為鋁的生產(chǎn)原理示意圖，下列相關(guān)說法不正確的是A．冰晶石做助熔劑B．氧化鋁屬于過渡晶體C．金屬鐵、銅的冶煉方法與鋁類似D．鋁在工業(yè)上是一種很好的還原劑【解析】A．冰晶石在電解鋁工業(yè)中常用作助熔劑，正確；B．氧化鋁的晶體結(jié)構(gòu)具有某些過渡金屬的特征，因此被稱為過渡晶體，正確；C．工業(yè)上用電解熔融的氧化鋁，得到金屬鋁和氧氣，而工業(yè)上用熱還原法來冶煉金屬鐵、銅，錯誤；D．Al為活潑金屬，冶金工業(yè)中常作還原劑，正確；故選C。【答案】C【題后歸納】含鋁雜質(zhì)的提純方法歸類：利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于強(qiáng)堿的特性，可除去許多物質(zhì)中的含鋁雜質(zhì)，如：(1)Mg(Al)：加足量NaOH溶液；(2)Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液；(3)Mg(OH)2[Al(OH)3]：加足量NaOH溶液；(4)Mg2＋(Al3＋)：加過量NaOH溶液，過濾，再加酸充分溶解?？枷?考查鋁及其化合物與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿反應(yīng)有關(guān)計(jì)算例4.將等物質(zhì)的量的金屬Na、Mg、Al分別與100mL2mol·L－1的鹽酸反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)測得生成氣體的體積V(已折合為標(biāo)準(zhǔn)狀況)與時間t的關(guān)系如圖所示，則下列說法錯誤的是()A．x＝2.24B．鈉的物質(zhì)的量為0.2molC．反應(yīng)時，Na、Mg、Al均過量D．曲線b為Mg與鹽酸反應(yīng)的圖像【解析】由圖像可以看出，生成氣體的體積相等，則鹽酸完全反應(yīng)，x＝2.24，A正確；根據(jù)生成的H2為2.24L，可知Na失去0.2mol電子，則鈉的物質(zhì)的量為0.2mol，B正確；反應(yīng)時如果鈉過量，則鈉會與水反應(yīng)，生成的氣體必多于2.24L，C錯誤；根據(jù)反應(yīng)速率可知曲線a、b、c依次是Na、Mg、Al與鹽酸反應(yīng)的圖像，D正確，選