高三化学一轮复习【镁、铝及其化合物】

高三化学一轮复习【镁、铝及其化合物】 【考纲解析】 1、掌握镁的性质（与N2、CO2的反应）、制备。 2、掌握镁的化合物氧化镁、氢氧化镁的性质。 3、掌握铝的性质、制备，了解铝与氢氧化钠反应的本质过程。 4、掌握铝的化合物氧化铝、氢氧化铝、明矾的性质、制备、用途 。 5、突破“铝三角”、掌握生成氢氧化铝沉淀的图像。 6、突破铝与酸、碱反应的计算。突破氢氧化钠与三氯化铝反应的计算。突破镁、铝混合物先与酸反应后与碱反应的计算。 【学生整理】 一、 镁和铝的性质 金属 镁（Mg） 铝（Al） 项目 原子半径 1.60×10－10m 1.43×10－10m 结构示意图 电子排布式 轨道表示式 化合价 晶体结构类型

[来源学科网 物理[来源:Zxxk.Com] ZXXK] 性质 镁和铝都是密度 、熔点 、硬度 的银白色金属，但镁 和铝相比较，铝的硬度比镁的 ，熔点和沸点都是铝比镁的 [来 源:ZxxCo [来源学&科&网] 活泼性 较活泼Mg－2e=Mg2+ 较活泼：Al－3e=Al3+ 抗腐 在空气中都能跟氧气反应，表面覆盖一层致密而坚硬的氧化物 单 蚀性 薄膜，都具有自我抗腐蚀能力 质 与O2、N2反应 的 与酸 性反应 质与碱 [来反应 源:Zxxk.Com] 与氧化物反应 （铝热反应—涵义、本质、反应规律、操作、现象、反应方程式、用途） 结论 镁、铝均为较活泼的金属，但镁的金属性强于铝 核电荷数镁小于铝，而原子半径镁大于铝，故核对最外层电子解释 吸引力镁小于铝，即Al比Mg难失电子，金属性弱于Mg 主要 镁合金汽车、飞机制铝合金汽车、船舶、飞机制造、防锈油用途 造、照明弹等 漆、导线、电缆等 工业 制法 学案

易错点：(1)常温下，能用铝制容器盛放浓硫酸、浓的原因是二者能使铝发生“钝化”，而不是铝与浓硫酸、浓不反应。

(2)铝不但能与酸(H)反应，还能够与碱溶液反应，表现为特殊性。2Al＋2OH＋2H2O===2AlO2

＋

－

－

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： ， 与强碱溶液反应： 。 ②不稳定性

Al(OH)3受热分解： 。 (3)制备

＋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。铝不能与MgO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)。

(4)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。 二、铝的重要化合物

①向铝盐中加入氨水，离子方程式为 。

1．氧化铝

(1)物理性质 色态： ；硬度： ；熔点： 。 (2)化学性质

①属于两性氧化物，写出有关反应的离子方程式：

， 电解

②电解 化学方程式为 2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑。 (3)用途

熔点很高，是一种较好的耐火材料，天然产刚玉的成分是Al2O3，还可制作各种宝石。 2．氢氧化铝 (1)物理性质

Al(OH)3是一种难溶于水的白色胶状物质，具有较强的吸附能力。 (2)化学性质 ①两性

2

②NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为 。 ③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：离子方程式为 。 3．明矾

明矾的化学式为 ，可溶于水，电离方程式为 。水溶液的pH<7(填“>”“<”或“＝”)，原因是 。

明矾可用于净水，其原因是 。

易错点：(1)Al2O3、Al(OH)3是中学阶段接触的唯一与碱反应的金属氧化物和氢氧化物，经常应用到除杂、计算题中，所以一定要熟记这两个反应的离子方程式。

(2)Al(OH)3具有两性，能溶于强酸(如盐酸)、强碱(如NaOH溶液)，但不溶于弱酸(如H2CO3)、弱碱溶液(如氨水)。

(3)由Al(OH)3的两式电离以及与酸和碱反应的离子方程式可知：与酸反应时相当于三元碱，与碱反应时相当于一元酸。

学案

(4)明矾净水只能除去水中的悬浮杂质，不能杀菌消毒，与氯气消毒原理不同。 三、Mg(OH)2与Al(OH)3的比较

Mg(OH)2 Al(OH)3 物理 均为白色固体，不溶于水 性质 化 不稳定性 不稳定性 学 性 碱性 两性 质 制 备

铝热反应

2Al+Fe2O3

2Fe+Al2O3 4Al+3MnO2

3Mn+2Al2O3

在实验室按如图所示装置进行铝热反应，实验现象是当外露部分镁条刚刚燃烧完毕时，纸漏斗内混合物立即剧烈反应，发出耀眼的光芒，产生大量的烟。纸漏斗被烧破，有红热状的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体(落下的是铁珠)。

铝热反应是指工业上用铝粉来还原一些金属氧化物， 得到Fe、V、Cr、Mn等难溶金属的一类反应。铝热反应的实质 是铝在高温条件下将活动性比铝弱的金属从其氧化物中置换出来。

应用 ①野外焊接钢轨。 ②冶炼高熔点金属。

3

四、有关Al(OH)3相关沉淀的图象及计算 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，然后沉淀逐渐溶解。 (2)画出图象并写出有关反应的离子方程式。

2．把铝盐(Al3＋

)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)画出图象并写出有关反应的离子方程式。

3．在AlO2－

溶液中逐滴加入强酸至过量

(1)现象：先生成白色沉淀，随后沉淀逐渐溶解。 (2)画出图象并写出有关反应的离子方程式。

4．在强酸溶液中逐滴加入AlO2－

至过量

学案

(1)现象：反应一段时间后逐渐产生白色沉淀。 (2)画出图象并写出有关反应的离子方程式。

5．明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至过量

(1)现象：先有白色沉淀生成然后部分沉淀溶解。(2)画出图象并写出有关反应的离子方程式。

6．向含Mg2＋

和Al3＋

混合液中，滴入强碱溶液至过量

(1)现象：渐多→渐多→最多→减少→不变 (2)画出图象并写出有关反应的离子方程式。

【课堂点拨】

一、既能与酸反应又能与碱反应的物质

（1）某些单质：Al、Zn、S、Si 等。

3S＋6NaOH==2Na2S＋Na2SO3＋3H2O ， S＋2H2SO4(浓)==3SO2↑＋2H2O Si＋4HF==SiF4↑＋2H2↑， Si＋2NaOH＋H2O==Na2SiO3＋2H2↑ （2）两性氧化物及两性氢氧化物：Al2O3、ZnO、Al(OH)3、Zn(OH)2 （3）弱酸的铵盐：CH3COONH4、 (NH4)2CO3、(NH4)2S等。

(NH4)2S＋2HCl==2NH4Cl＋H2S↑， (NH4)2S＋2NaOH==Na2S＋2NH3↑＋2H2O （4）多元弱酸的酸式盐：NaHCO3、NaH2PO4、NaHS等。

NaHS＋HCl==NaCl＋H2S↑， NaHS＋NaOH==Na2S＋H2O

（5）某些酸：H2S、浓H2SO4等

H2S＋3H2SO4(浓)===4SO2↑＋4H2O H2S＋2NaOH==Na2S＋2H2O 二、不用其他试剂，通过相互滴加即可鉴别的物质有： ① Na2CO3和HCl ②AlCl3和NaOH（或KOH等强碱） ③ NaAlO2和HCl（或H2SO4等强酸） ④AgNO3和氨水

【例题】用铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）冶炼金属铝的几种工艺

品的流程如下：请回答下列问题：

（1）铝土矿加入烧碱后生成SiO32－

的离子方程式为 （2）验证滤液B含Fe3＋

，可取少量滤液并加入 （填试剂名称）。 （3）滤液E、K中溶质的主要成份的化学式分别是 、 （4）滤液D与滤液W反应的离子方程式是______________________

（5）已知298K时，Mg(OH)2的容度积常数Ksp=5.6×10-12，取适量的滤液B，加入一定量的烧碱达到沉淀溶解平衡，测得pH=13.00，则此温度下残留在溶液中的c(Mg2＋

) = 。

4

学案

三、工业冶炼铝的流程

(2)主要化学反应

①制石灰乳 、 ； ②沉淀Mg2

铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界主要以化合态形式存在于氧化铝中。铝土矿的主要

＋

；

成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，冶炼金属铝很重要的一个过程是Al2O3的提纯。由于Al2O3是两性氧化物，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。

方案一：酸溶法

③制备MgCl2 ； ④电解MgCl2 。

注意：冶炼铝时只能电解Al2O3而不能电解AlCl3，因为AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电。冶炼镁时只能电解MgCl2而不能电解MgO，因为MgO熔点高、耗能高。

例：2013·大纲全国卷铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融电

方案二：碱溶法

注意：电解Al2O3时，加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度，减少能耗。 2．从海水中提取镁的流程

解制得。

①铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下：

②以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下：

(1)流程

回答下列问题：

(1)写出反应1的化学方程式___________________________。

5

学案

(2)滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是________，反应2的离子方程式为____________________。 (3)E可作为建筑材料，化合物C是________，写出由D制备冰晶石的化学方程式____________________。

(4)电解制铝的化学方程式是______________________，以石墨为电极，阳极产生的混合气体的

成分是________。

答案： (1)2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O、2NaOH＋Al2O3===2NaAlO2＋H2O (2)CaSiO3 2AlO2－

＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO23－

(3)浓H2SO4 12HF＋3Na2CO3＋2Al(OH)3===2Na3AlF6＋3CO2＋9H2O

高温

(4)2Al2O3=====4Al＋3O2↑ O2、CO2(CO)

通电，Na3AlF6[解析] 由题干的信息可推出

(3)根据冰晶石的化学式可知气体D为HF，结合E可作为建筑材料可推出C为浓H2SO4，E为CaSO4，根据原子守恒可写出制备冰晶石的化学方程式。

(4)以石墨为电极，阳极发生的反应为2O2－

－4e－

===O2↑，O2可与石墨反应产生CO2和CO气体。

四、1、有关镁及其化合物关系参照图（共22个转化）：

2、有关铝及其化合物关系参照图（共15个转化）：

6

学案

7