金屬及其化合物第三章第二節鎂、鋁及其重要化合物2017版課程標準素養目標1.掌握鎂、鋁的主要性質及其應用2.掌握鎂、鋁的重要化合物的主要性質及其應用3.能從物質類別的視角分析、預測其性質，說明其轉化路徑，能依托性質認識、設計其制備方案1.宏觀辨識與微觀探析：認識鋁及其化合物的兩性，能從鋁化合物的多樣性，理解鋁及其化合物的性質2.科學探究與創新意識：能發現和提出有探究價值的有關鋁及其化合物性質的探究方案，進行實驗探究欄目導航01必備知識關鍵能力03真題體驗領悟高考02研解素養悟法獵技04配套訓練必備知識關鍵能力1鎂、鋁的性質及應用【基礎整合】1．鋁的原子結構與物理性質【答案】銀白三ⅢA2．重要化學性質及應用2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑3．鋁的用途純鋁用作導線，鋁合金用于制造汽車、飛機、生活用品等。4．制備反應______________________________________。5．對比記憶鋁、鎂的化學性質Mg在CO2中能夠燃燒，所以活潑金屬著火時不能用二氧化碳滅火器和泡沫滅火器滅火。判斷正誤(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)。(1)鋁在自然界中有游離態和化合態兩種形式(

)(2)鋁制餐具可長時間存放酸性或堿性食物(

)(3)常溫下，鋁遇濃硝酸，產生紅棕色氣體(

)(4)Mg、Al在空氣中性質穩定，因而都具有很強的抗腐蝕性(

)(5)工業制造鎂粉時，可將鎂蒸氣在N2中冷卻(

)(6)MgO與Al粉的混合物也可稱為鋁熱劑(

)(7)冶煉鋁時常用焦炭作還原劑(

)(8)1molAl與足量的硫酸或足量的氫氧化鈉溶液反應轉移電子數相同(

)(9)鋁與少量NaOH溶液反應得到鋁鹽，與足量NaOH溶液反應生成偏鋁酸鹽(

)(10)相同質量的鎂條分別在足量的CO2和O2中完全燃燒，所得固體的質量相同(

)(11)Al2O3的熔點高，可做耐高溫材料，實驗室可用氧化鋁坩堝熔化NaOH、Na2CO3固體等(

)(12)明礬可做凈水劑，起到殺菌消毒的作用(

)【答案】(1)×

(2)×

(3)×

(4)×

(5)×(6)×

(7)×

(8)√

(9)×

(10)×

(11)×

(12)×【重難突破】【答案】A【解析】鎂能在CO2中燃燒，不能用泡沫滅火器滅火，B錯誤；鎂不是兩性金屬，不能與NaOH溶液反應，C錯誤；金屬鎂在空氣中完全燃燒，大部分的鎂與氧氣反應生成氧化鎂，少量的鎂與N2反應生成Mg3N2，還有少量的鎂與二氧化碳反應生成氧化鎂和碳，最后生成三種固體，D錯誤。【答案】AC【解析】鋁在空氣中易在表面形成致密的氧化膜，B錯誤；打磨后的鋁箔在酒精燈上灼燒，表面生成Al2O3，高熔點的Al2O3兜住了熔融的液態鋁，不會滴落，D錯誤。3．(2018·四川眉山模擬)下列除去雜質的方法不正確的是(

)A．鎂粉中混有少量鋁粉：加入過量燒堿溶液充分反應，過濾、洗滌、干燥B．用過量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋C．Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量燒堿溶液，充分反應，過濾，向濾液中通入過量CO2后過濾D．MgO中混有少量Al2O3：加入足量燒堿溶液，充分反應，過濾、洗滌、干燥得到MgO【答案】B【解析】氨水與Fe3＋和Al3＋均反應生成氫氧化物沉淀，不符合除雜的要求。【答案】C【解析】Mg、Al失去電子變為離子，離子再結合OH－生成沉淀，則鎂鋁合金與鹽酸反應轉移電子的物質的量等于其生成沉淀時結合的OH－的物質的量，沉淀量最大時得到Mg(OH)2和Al(OH)3的混合物，則m(OH－)＝(a＋1.7)g－ag＝1.7g，n(OH－)＝0.1mol，電子轉移總數是0.1NA，A，B均正確；沉淀量最大時，溶液中n(Na＋)＝n(Cl－)，此時HCl和氫氧化鈉的物質的量相等，即2x＝y，C錯誤；電子轉移總數是0.1NA，若金屬全部是鎂，則鎂的質量是1.2g，若金屬全部是鋁，則鋁的質量是0.9g，D正確。5．鋁是中學化學學習階段的唯一一種既能與酸(非氧化性酸)反應又能與強堿溶液反應放出H2的金屬。就鋁的這一特殊性質回答下列問題：(1)等質量的兩份鋁分別與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應，所得H2的體積之比是________。(2)足量的兩份鋁分別投入到等體積、等物質的量濃度的鹽酸、氫氧化鈉溶液中，產生H2的體積之比是________。(3)足量的兩份鋁分別投入到等體積、一定物質的量濃度的HCl、NaOH溶液中，二者產生H2的體積相等，則HCl和NaOH的物質的量濃度之比是_____________。【答案】(1)1∶1

(2)1∶3

(3)3∶1【解析】(1)根據化學方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑得Al與H2的關系式均為2Al～3H2，故只要參加反應的Al相等，所得H2的量必相等。(2)因為在反應中Al過量，產生的H2由HCl和NaOH的量決定。根據化學反應中的關系式：6HCl～3H2,2NaOH～3H2，當HCl、NaOH物質的量相等時，二者產生H2的體積比為1∶3。(3)因為鋁足量且產生H2相等，根據關系式n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1，又因為兩溶液體積相等，故物質的量濃度c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。知識點2鋁的重要化合物【基礎整合】1．氧化鋁(1)物理性質：白色固體，難溶于水，有很高的熔點。(2)化學性質：Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O

Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O

2．氫氧化鋁(1)物理性質：白色膠狀不溶于水的固體，有較強的______性。(2)化學性質(用化學方程式表示)：Al(OH)3的電離方程式：吸附

【答案】(1)(2)①Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2OAl(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O3．氫氧化鋁的制備方法(用離子方程式表示)(1)向鋁鹽中加入氨水：______________________________________。(2)NaAlO2溶液中通入足量CO2：_____________________________________。(3)NaAlO2溶液與AlCl3溶液混合：_________________________________。4．常見的鋁鹽——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鹽。(2)明礬的化學式為__________________，它是無色晶體，可溶于水，水溶液pH______(填“＜”“＞”或“＝”)7。明礬可以凈水，其凈水的原理是Al3＋＋3H2O===Al(OH)3(膠體)＋3H＋，Al(OH)3膠體吸附水中雜質形成沉淀而凈水。(3)明礬溶液與Ba(OH)2溶液反應的離子方程式：①Al3＋恰好完全沉淀：_______________________________________________，②SO恰好完全沉淀：_________________________________________________。KAl(SO4)2·12H2O

＜【答案】(1)×

(2)×

(3)√

(4)×

(5)×(6)×

(7)×

(8)×

(9)√

(10)√【重難突破】下列敘述正確的是(

)A．試劑X可以是氫氧化鈉溶液，也可以是鹽酸B．反應①過濾后所得沉淀為氫氧化鐵C．圖中所示轉化反應都不是氧化還原反應D．反應②的化學方程式為NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3【答案】D【解析】試劑X只能是氫氧化鈉溶液，不能是鹽酸，A錯誤；反應①過濾后所得沉淀為Fe2O3，B錯誤；電解氧化鋁制鋁的反應是氧化還原反應，C錯誤。2．某校化學興趣小組用如圖所示過程除去AlCl3溶液中含有的Mg2＋、K＋雜質離子并盡可能減少AlCl3的損失。下列說法正確的是(

)A．NaOH溶液可以用氨水來代替B．溶液a中含有Al3＋、K＋、Cl－、Na＋、OH－C．溶液b中只含有NaClD．向溶液a中滴加鹽酸需控制溶液的pH【答案】D【解析】NaOH溶液若用氨水來代替，不能溶解氫氧化鋁，A錯誤；Al3＋在足量NaOH溶液中轉化為AlO，B錯誤；溶液b中也含有KCl，C錯誤；向溶液a中滴加鹽酸需控制溶液的pH，防止生成的Al(OH)3溶解，D正確。【答案】B【解析】若先加鹽酸，Mg，Al均溶解，制取Al(OH)3的步驟較多；以NaAlO2制備Al(OH)3，不容易控制加鹽酸的量的多少，故B項操作步驟為最佳順序。試回答：(1)從充分利用原料、降低成本和提高產率等因素分析，實驗方案最合理的是____________。(2)三位學生制得的Al(OH)3，其質量W1、W2、W3由大到小的順序是____________________。(3)制得Al(OH)3的最大質量是________。【答案】(1)丙(2)W3＞W1＞W2

(3)520g(3)Al(OH)3的三種制備方法：用數形結合的思想理解“鋁三角”【基礎整合】1．Al3＋、Al(OH)3、AlO之間的轉化關系寫出實現上述各步轉化的離子方程式。(1)①___________________________________________。②____________________________________________。③____________________________________________。(2)____________________________________________。(3)____________________________________________。(4)____________________________________________。(5)①_________________________________________；②____________________________________________。(6)____________________________________________。Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓

Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O

2．與Al(OH)3沉淀生成有關的圖象分析(1)可溶性鋁鹽溶液與NaOH溶液反應的圖象(從上述轉化關系中選擇符合圖象變化的離子方程式，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象______________________________________________________________先有白色沉淀產生，然后沉淀逐漸溶解

先無明顯現象，然后逐漸產生大量的白色沉淀

(1)③

(6)

(3)

(1)②

先生成白色沉淀，隨后沉淀逐漸溶解

先無明顯現象，反應一段時間后逐漸產生白色沉淀

操作偏鋁酸鹽溶液中逐滴加稀鹽酸至過量稀鹽酸中逐滴加偏鋁酸鹽溶液至過量離子方程式A→B：____________________B→D：___________________A→B：___________________B→C：____________________

(5)②

(2)

(4)

(1)②

基礎應用1．下列各組物質的無色溶液，不用其他試劑即可鑒別的是________(填序號)。①NaOH、AlCl3②NaHCO3、H2SO4③NaAlO2、NaHSO4④Na2CO3、HCl⑤Na2CO3、NaHCO3、Ca(OH)2【答案】①③④2．[H＋、Al3＋、Al(OH)3、NH競爭OH－能力順序考查]向HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl溶液中(假設各1mol)，逐滴加入NaOH溶液，沉淀的物質的量隨NaOH溶液體積變化的圖象如圖。(假設Mg2＋、Al3＋結合OH－能力相同)。【重難突破】【答案】B【解析】AlCl3溶液與NaOH溶液混合有兩種方式：向AlCl3溶液中緩慢滴加NaOH溶液，開始有沉淀生成，后沉淀溶解，且生成沉淀與沉淀溶解消耗的NaOH的物質的量之比為3∶1，顯然符合題意，則x表示NaOH的物質的量，B錯誤；另一種方式是向NaOH溶液中緩慢滴加AlCl3溶液，開始沒有沉淀，后有沉淀生成，與本題圖示情況不符。【答案】BC3．(2020·山東聊城質檢)向30mL1mol·L－1的AlCl3溶液中逐漸加入濃度為4mol·L－1的NaOH溶液，若產生0.78g白色沉淀，則加入的NaOH溶液的體積可能為(

)A．3mL

B．7.5mLC．15mL

D．17.5mL【答案】B【解析】用圖象法求解，如圖所示：當生成沉淀0.01mol時需NaOH0.03mol或0.11mol，顯然B符合題意。【答案】C(2)求反應物堿的量。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]。研解素養悟法獵技21．從海水中提取鎂的流程(1)流程。【思維導引】2．工業煉鋁的流程鋁是地殼中含量最多的金屬元素，在自然界主要以化合態的形式存在于氧化鋁中。鋁土礦的主要成分是Al2O3，此外還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質，冶煉金屬鋁很重要的一個過程是Al2O3的提純。由于Al2O3是兩性氧化物，而雜質SiO2是酸性氧化物，Fe2O3是堿性氧化物，因而可設計出兩種提純氧化鋁的方案。方案一：堿溶法討論回答下列問題：(1)寫出①③兩步驟中可能發生反應的離子方程式：①______________________________________，______________________________________。③______________________________________，______________________________________。(2)步驟③中不用鹽酸(或H2SO4)酸化的理由是_________________________。(3)步驟④中得到較純的Al2O3，可能含有________雜質，在電解時它不會影響鋁的純度的原因：________________________________________。方案二：酸溶法討論回答下列問題：(1)寫出①②中可能發生反應的離子方程式：①______________________________________，______________________________________。②______________________________________，______________________________________。(2)步驟②中不用氨水沉淀Fe3＋的原因：__________________________________________________________。物質氧化鎂