高考化學第3章 金屬及其化合物 第2講 鎂、鋁及其化合物

第第2 2講講 鎂、鋁及其化合物鎂、鋁及其化合物 【最新考綱最新考綱】1.了解鎂、鋁的主要性質及其應用。了解鎂、鋁的主要性質及其應用。2.了解鎂、鋁的重要化合物的主要性質及其應用。了解鎂、鋁的重要化合物的主要性質及其應用。考點一鎂及其重要化合物的主要性質及應用考點一鎂及其重要化合物的主要性質及應用1鎂的性質鎂的性質(1)物理性質。物理性質。具有銀白色金屬光澤的固體，密度、硬度均較小，具有銀白色金屬光澤的固體，密度、硬度均較小，熔點較低，有良好的導電、傳熱和延展性。熔點較低，有良好的導電、傳熱和延展性。(2)化學性質?；瘜W性質。2海水提鎂海水提鎂3用途用途生產合金，冶金工業(yè)上用作還原劑和脫氧劑。生產合金，冶金工業(yè)上用作還原劑和脫氧劑。4鎂的重要化合物鎂的重要化合物【典例典例1】(2014新課標新課標卷卷)將海水淡化與濃海水資將海水淡化與濃海水資源化結合起來是綜合利用海水的重要途徑之一。一般源化結合起來是綜合利用海水的重要途徑之一。一般是先將海水淡化獲得淡水，再從剩余的濃海水中通過是先將海水淡化獲得淡水，再從剩余的濃海水中通過一系列工藝流程提取其他產品。一系列工藝流程提取其他產品?；卮鹣铝袉栴}：回答下列問題：(1)下列改進和優(yōu)化海水綜合利用工藝的設想和做法可下列改進和優(yōu)化海水綜合利用工藝的設想和做法可行的是行的是_(填序號填序號)。用混凝法獲取淡水用混凝法獲取淡水提高部分產品的質量提高部分產品的質量優(yōu)化提取產品的品種優(yōu)化提取產品的品種改進鉀、溴、鎂等的提取改進鉀、溴、鎂等的提取工藝工藝 (2)海水提鎂的一段工藝流程如下圖：海水提鎂的一段工藝流程如下圖：濃海水的主要成分如下：濃海水的主要成分如下：該工藝過程中，脫硫階段主要反應的離子方程式為該工藝過程中，脫硫階段主要反應的離子方程式為_，產品，產品2的化學式為的化學式為_，1 L濃海水濃海水最多可得到產品最多可得到產品2的質量為的質量為_g。(3)采用石墨陽極、不銹鋼陰極電解熔融的氯化鎂，采用石墨陽極、不銹鋼陰極電解熔融的氯化鎂，發(fā)生反應的化學方程式為發(fā)生反應的化學方程式為_；電解；電解時，若有少量水存在會造成產品鎂的消耗，寫出有關時，若有少量水存在會造成產品鎂的消耗，寫出有關反應的化學方程式反應的化學方程式_。鎂及其化合物的轉化關系圖鎂及其化合物的轉化關系圖題組一鎂及其化合物的轉化關系題組一鎂及其化合物的轉化關系1(高考經典題高考經典題)某同學通過系列實驗探討某同學通過系列實驗探討Mg及其化及其化合物的性質，操作正確且能達到目的的是合物的性質，操作正確且能達到目的的是()A將水加入濃硫酸中得到稀硫酸，置鎂片于其中探將水加入濃硫酸中得到稀硫酸，置鎂片于其中探討討Mg的活潑性的活潑性B將將NaOH溶液緩慢滴入溶液緩慢滴入MgSO4溶液中，觀察溶液中，觀察Mg(OH)2沉淀的生成沉淀的生成C將將Mg(OH)2濁液直接倒入已裝好濾紙的漏斗濁液直接倒入已裝好濾紙的漏斗中過濾，洗滌并收集沉淀中過濾，洗滌并收集沉淀D將將Mg(OH)2沉淀轉入表面皿中，加足量稀鹽沉淀轉入表面皿中，加足量稀鹽酸，加熱蒸干得無水酸，加熱蒸干得無水MgCl2固體固體解析：解析：本題考查鎂及其化合物的性質、常見的基本本題考查鎂及其化合物的性質、常見的基本實驗操作。稀釋濃硫酸時實驗操作。稀釋濃硫酸時，應將濃硫酸沿著器壁或應將濃硫酸沿著器壁或玻璃棒慢慢加入水中玻璃棒慢慢加入水中，并及時攪拌并及時攪拌，A是錯誤的；是錯誤的；過濾時需要用玻璃棒引流過濾時需要用玻璃棒引流，因此因此C不正確；蒸發(fā)溶不正確；蒸發(fā)溶液時應該用蒸發(fā)皿而不是表面皿液時應該用蒸發(fā)皿而不是表面皿，由于由于MgCl2會發(fā)會發(fā)生水解生水解，所以加熱時必需在所以加熱時必需在HCl的氣氛中加熱才能的氣氛中加熱才能得到得到MgCl2固體固體，所以所以D不正確。不正確。答案：答案：B2鎂、鋁單質的化學性質以相似性為主，但也存鎂、鋁單質的化學性質以相似性為主，但也存在某些重大差異性，下列物質能用于證明二者存在在某些重大差異性，下列物質能用于證明二者存在較大差異性的是較大差異性的是()CO2鹽酸鹽酸NaOH溶液溶液CuSO4溶液溶液A BC D解析：解析：鎂能與鎂能與CO2反應而鋁不能反應而鋁不能，鋁能與鋁能與NaOH溶液反應而鎂不能。溶液反應而鎂不能。答案：答案：C題組二鎂的提取工藝及其原理題組二鎂的提取工藝及其原理3海水的綜合利用可以制備金屬鎂，其流程如圖所海水的綜合利用可以制備金屬鎂，其流程如圖所示：示：(1)若在空氣中加熱若在空氣中加熱MgCl26H2O，生成的是，生成的是Mg(OH)Cl或或MgO，寫出相應反應的化學方程式：，寫出相應反應的化學方程式：_。用電解法制取金屬鎂時，需要無水氯化鎂。在干燥用電解法制取金屬鎂時，需要無水氯化鎂。在干燥的的HCl氣流中加熱氣流中加熱MgCl26H2O時，能得到無水時，能得到無水MgCl2，其原因是，其原因是_。(2)Mg(OH)2沉淀中混有的沉淀中混有的Ca(OH)2應怎樣除去？寫應怎樣除去？寫出實驗步驟：出實驗步驟：_。(3)實驗室里將粗鹽制成精鹽的過程中，在溶解、過實驗室里將粗鹽制成精鹽的過程中，在溶解、過濾、蒸發(fā)三個步驟的操作中都要用到玻璃棒，分別濾、蒸發(fā)三個步驟的操作中都要用到玻璃棒，分別說明在這三種情況下使用玻璃棒的目的。說明在這三種情況下使用玻璃棒的目的。溶解時：溶解時：_；過濾時：過濾時：_；蒸發(fā)時：蒸發(fā)時：_。解析：解析：(1)根據根據Cl、H、O三種元素守恒可知三種元素守恒可知，在空氣，在空氣中加熱中加熱MgCl26H2O，除生成除生成Mg(OH)Cl或或MgO外外，還有還有HCl和和H2O生成。生成。(2)為防止引入新雜質為防止引入新雜質，可用可用MgCl2溶液或溶液或Mg(NO3)2溶液將溶液將Ca(OH)2轉化為轉化為Mg(OH)2，然后過濾、洗滌。然后過濾、洗滌。(3)溶解固體時使用玻璃棒是為了加速溶質的擴散溶解固體時使用玻璃棒是為了加速溶質的擴散，提高溶解速率；在過濾時使用玻璃棒是為了引流液體提高溶解速率；在過濾時使用玻璃棒是為了引流液體，防止外灑；蒸發(fā)結晶過程中使用玻璃棒是為了防止因防止外灑；蒸發(fā)結晶過程中使用玻璃棒是為了防止因局部過熱而使液滴或晶體飛濺。局部過熱而使液滴或晶體飛濺。考點二鋁的性質考點二鋁的性質2金屬鋁的物理性質金屬鋁的物理性質 銀白色有金屬光澤的固體，有良好的延展性、導銀白色有金屬光澤的固體，有良好的延展性、導電性和導熱性等，密度較小，質地柔軟。電性和導熱性等，密度較小，質地柔軟。3金屬鋁的化學性質金屬鋁的化學性質寫出圖中有關反應的化學方程式或離子方程式：寫出圖中有關反應的化學方程式或離子方程式：4制備制備2Al2O3(熔融熔融) 4Al3O25鋁的用途鋁的用途純鋁用作導線，鋁合金用于制造汽車、飛機、生活純鋁用作導線，鋁合金用于制造汽車、飛機、生活用品等。用品等。【典例典例2】(2015哈爾濱高三模擬哈爾濱高三模擬)下列有關鋁及其下列有關鋁及其化合物的敘述正確的是化合物的敘述正確的是()A鋁粉與氧化鎂共熱可制取金屬鎂鋁粉與氧化鎂共熱可制取金屬鎂B足量鋁分別與含足量鋁分別與含1 mol HCl、1 mol NaOH的溶液的溶液反應，產生相同量的氫氣反應，產生相同量的氫氣C工業(yè)上用電解熔融工業(yè)上用電解熔融Al2O3的方法冶煉鋁的方法冶煉鋁D在濃硝酸中加入等體積的濃硫酸后，立即加入鋁在濃硝酸中加入等體積的濃硫酸后，立即加入鋁片，鋁片表面發(fā)生鈍化片，鋁片表面發(fā)生鈍化解析：解析：鎂比鋁活潑鎂比鋁活潑，不能用鋁粉制取鎂不能用鋁粉制取鎂，A錯誤；錯誤；根據關系式根據關系式2Al6HCl3H2，2Al2NaOH3H2，當鋁足量時當鋁足量時，等量的等量的HCl和和NaOH產生產生H2的體積比的體積比為為13，B錯誤；濃錯誤；濃H2SO4可吸收濃可吸收濃HNO3中的水分中的水分，并放出大量熱并放出大量熱，促進促進HNO3揮發(fā)揮發(fā)，使兩種酸的濃度使兩種酸的濃度減小減小，鋁片不再鈍化鋁片不再鈍化，D錯誤。錯誤。答案：答案：C題組一鋁的性質及用途題組一鋁的性質及用途1下列關于鋁的敘述中正確的是下列關于鋁的敘述中正確的是()A由于鋁在空氣中不會銹蝕，所以鋁制品的使用由于鋁在空氣中不會銹蝕，所以鋁制品的使用壽命都很長壽命都很長B由于鋁具有強還原性，所以常用鋁來冶煉某些由于鋁具有強還原性，所以常用鋁來冶煉某些高熔點金屬高熔點金屬C常溫下，鋁被濃硫酸鈍化，所以可用濃硫酸除常溫下，鋁被濃硫酸鈍化，所以可用濃硫酸除去鋁表面的銅鍍層去鋁表面的銅鍍層D由于鋁的導電性能比銅強，所以常用鋁制造電由于鋁的導電性能比銅強，所以常用鋁制造電線、電纜線、電纜解析：解析：鋁在空氣中與鋁在空氣中與O2反應反應，生成致密的氧化物薄生成致密的氧化物薄膜膜，本身就易于銹蝕本身就易于銹蝕，A錯誤；銅與濃硫酸常溫下不錯誤；銅與濃硫酸常溫下不反應反應，C錯誤；鋁的導電性能雖然比銅差但價格相對錯誤；鋁的導電性能雖然比銅差但價格相對低廉且密度較小低廉且密度較小，故常用鋁制造電線、電纜故常用鋁制造電線、電纜，D錯誤；錯誤；由于鋁具有強還原性由于鋁具有強還原性，可利用鋁熱反應來冶煉難熔可利用鋁熱反應來冶煉難熔金屬金屬，B正確。正確。答案：答案：B題組二鋁與酸或堿反應的定量分析題組二鋁與酸或堿反應的定量分析3足量下列物質與相同質量的鋁反應，放出氫氣且足量下列物質與相同質量的鋁反應，放出氫氣且消耗溶質物質的量最少的是消耗溶質物質的量最少的是()A氫氧化鈉溶液氫氧化鈉溶液 B稀硫酸稀硫酸C鹽酸鹽酸 D稀硝酸稀硝酸解析：解析：A項項，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，1 mol Al消耗消耗1 mol NaOH；B項項，2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H2，1 mol Al消耗消耗1.5 mol H2SO4；C項項，2Al6HCl=2AlCl33H2，1 mol Al消耗消耗3 mol HCl；D項項，Al和稀硝酸反應不產生和稀硝酸反應不產生H2。綜上所述綜上所述，符合題意的是符合題意的是A項。項。答案：答案：A4將等物質的量的鎂和鋁混合，取等質量該混合將等物質的量的鎂和鋁混合，取等質量該混合物四份，分別加到足量的下列溶液中，充分反應后，物四份，分別加到足量的下列溶液中，充分反應后，放出氫氣最多的是放出氫氣最多的是()A3 molL1 HCl B4 molL1 HNO3C8 molL1 NaOH D18 molL1 H2SO4解析：解析：在鎂、鋁混合物中加入在鎂、鋁混合物中加入HNO3和濃和濃H2SO4都不都不產生產生H2；加入；加入NaOH溶液溶液，只有只有Al與之反應生成與之反應生成H2，而鎂不反應；加入鹽酸而鎂不反應；加入鹽酸，鎂、鋁都與鹽酸反應生成鎂、鋁都與鹽酸反應生成H2，所以放出所以放出H2的量最多。的量最多。答案：答案：A考點三鋁的化合物的性質與應用考點三鋁的化合物的性質與應用1氧化鋁氧化鋁(1)物理性質：白色固體，難溶于水，有很高的熔點。物理性質：白色固體，難溶于水，有很高的熔點。(2)化學性質?；瘜W性質。2氫氧化鋁氫氧化鋁(1)物理性質。物理性質。白色膠狀不溶于水的固體，有較強的白色膠狀不溶于水的固體，有較強的吸附吸附性。性。(2)化學性質化學性質(用化學方程式表示用化學方程式表示)。Al(OH)3的電離方程式為：的電離方程式為：3常見的鋁鹽常見的鋁鹽(1)硫酸鋁鉀是由兩種不同的金屬離子和一種酸根離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。子組成的復鹽。(2)明礬的化學式為明礬的化學式為KAl(SO4)212H2O，它是無色晶體，它是無色晶體，可溶于水，水溶液可溶于水，水溶液pH7(填填“”或或“”)。明礬。明礬可 以 凈 水 ， 其 凈 水 的 原 理 是可 以 凈 水 ， 其 凈 水 的 原 理 是 A l3 3H2O=Al(OH)3(膠體膠體)3H，Al(OH)3膠體吸附水膠體吸附水中雜質形成沉淀而凈水。中雜質形成沉淀而凈水。(1)Al(OH)3是一種不溶于水的白色膠狀物是一種不溶于水的白色膠狀物，能作凈水劑能作凈水劑，能中和胃酸能中和胃酸，也是一種阻燃材料。也是一種阻燃材料。(2)Al(OH)3具有兩性具有兩性，能溶于強酸、強堿能溶于強酸、強堿，但不溶于弱但不溶于弱酸酸(如如H2CO3)、弱堿、弱堿(如氨水如氨水)。因此。因此，制備制備Al(OH)3是用是用可溶性鋁鹽與過量氨水反應而不是過量可溶性鋁鹽與過量氨水反應而不是過量NaOH溶液。溶液。(3)中學化學中常見的既能與鹽酸反應中學化學中常見的既能與鹽酸反應，又能與又能與NaOH溶溶液反應的物質有液反應的物質有Al、Al2O3、Al(OH)3、多元弱多元弱酸的酸式鹽酸的酸式鹽(如如NaHCO3)、弱酸的銨鹽弱酸的銨鹽如如(NH4)2CO3。【典例典例3】鋁是一種應用廣泛的金屬，工業(yè)上用鋁是一種應用廣泛的金屬，工業(yè)上用Al2O3和冰晶石和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融電解制得。鋁土礦的混合熔融電解制得。鋁土礦的主要成分是主要成分是Al2O3和和SiO2等。從鋁土礦中提煉等。從鋁土礦中提煉Al2O3的流的流程如下：程如下：回答下列問題：回答下列問題：(1)寫出反應寫出反應1的化學方程式：的化學方程式：_；(2)濾液濾液中加入中加入CaO生成的沉淀是生成的沉淀是_，反應，反應2的離子方程式為的離子方程式為_；(3)電解制鋁的化學方程式是電解制鋁的化學方程式是_，以石墨，以石墨為電極，陽極產生的混合氣體的成分是為電極，陽極產生的混合氣體的成分是_。解析：解析：本題是?？嫉慕浀浔绢}是?？嫉慕浀銩l的制備實驗的制備實驗，由流程圖由流程圖可知反應可知反應1用于溶解二氧化硅和氧化鋁用于溶解二氧化硅和氧化鋁，Fe不與堿不與堿反應反應，利用過濾除去利用過濾除去Fe，所以濾液中的成分為硅酸所以濾液中的成分為硅酸鈉和偏鋁酸鈉鈉和偏鋁酸鈉，加入氧化鈣后硅酸鈉轉化為硅酸鈣加入氧化鈣后硅酸鈉轉化為硅酸鈣沉淀沉淀，偏鋁酸鈉溶液中通入二氧化碳氣體后轉變?yōu)槠X酸鈉溶液中通入二氧化碳氣體后轉變?yōu)闅溲趸X氫氧化鋁，加熱后生成氧化鋁。電解制備鋁的過程加熱后生成氧化鋁。電解制備鋁的過程中由于陽極生成了氧氣中由于陽極生成了氧氣，高溫下碳會被氧氣氧化為高溫下碳會被氧氣氧化為CO、CO2，因此陽極產生的混合氣體為因此陽極產生的混合氣體為O2、CO2(CO)。兩種提純氧化鋁的方案兩種提純氧化鋁的方案 鋁是地殼中含量最多的金屬元素鋁是地殼中含量最多的金屬元素，在自然界主在自然界主要以化合態(tài)形式存在于氧化鋁中。鋁土礦的主要成要以化合態(tài)形式存在于氧化鋁中。鋁土礦的主要成分是分是Al2O3，此外還含有少量此外還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質等雜質，冶煉金屬鋁很重要的一個過程是冶煉金屬鋁很重要的一個過程是Al2O3的提純。由的提純。由于于Al2O3是兩性氧化物是兩性氧化物，而雜質而雜質SiO2是酸性氧化物是酸性氧化物，Fe2O3是堿性氧化物是堿性氧化物，因而可設計出兩種提純氧化因而可設計出兩種提純氧化鋁的方案。鋁的方案。方案一堿溶法方案一堿溶法題組一從鋁土礦中提取題組一從鋁土礦中提取Al2O3的方法的方法1工業(yè)上用鋁土礦工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為主要成分為Al2O3，含，含Fe2O3雜雜質質)為原料冶煉鋁的工藝流程如下：為原料冶煉鋁的工藝流程如下：下列敘述正確的是下列敘述正確的是()A試劑試劑X可以是氫氧化鈉溶液，也可以是鹽酸可以是氫氧化鈉溶液，也可以是鹽酸B反應反應過濾后所得沉淀為氫氧化鐵過濾后所得沉淀為氫氧化鐵C圖中所有轉化反應都不是氧化還原反應圖中所有轉化反應都不是氧化還原反應D反應反應的化學方程式為的化學方程式為NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3解析：解析：從工藝流程圖上看出從工藝流程圖上看出，加入的試劑加入的試劑X能將鋁土能將鋁土礦中的礦中的Al2O3轉化為溶液轉化為溶液，且向該溶液中通入過量且向該溶液中通入過量Y，可得到可得到Al(OH)3沉淀和沉淀和NaHCO3，故故X為為NaOH溶液溶液，Y為為CO2。反應。反應為：為：Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O。SiO22NaOH=Na2SiO3H2O。故反應。故反應過濾后得到的沉淀為過濾后得到的沉淀為Fe2O3，A、B錯誤；圖中轉化錯誤；圖中轉化關系中由關系中由Al2O3冶煉鋁屬于氧化還原反應冶煉鋁屬于氧化還原反應，C錯誤。錯誤。答案：答案：D2工業(yè)上用鋁土礦工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為主要成分為Al2O3xH2O、Fe2O3、SiO2等等)提取純提取純Al2O3作冶煉鋁的原料，提取時操作作冶煉鋁的原料，提取時操作過程如下圖，指出圖中操作錯誤的是過程如下圖，指出圖中操作錯誤的是()A B C D解析：解析：由流程圖可知由流程圖可知，反應反應得到的濾液為得到的濾液為NaAlO2溶液溶液，加入過量鹽酸后得到加入過量鹽酸后得到AlCl3而不是而不是Al(OH)3沉淀沉淀，應通入過量應通入過量CO2，操作操作錯誤；錯誤；Al(OH)3在常溫干燥在常溫干燥條件下并不發(fā)生分解條件下并不發(fā)生分解，故操作故操作需要加熱需要加熱，錯誤。錯誤。答案：答案：A題組二制備題組二制備Al(OH)3的最佳途徑的最佳途徑3用含少量鎂粉的鋁粉制取純凈的氫氧化鋁，下列操用含少量鎂粉的鋁粉制取純凈的氫氧化鋁，下列操作步驟中最恰當的組合是作步驟中最恰當的組合是()加鹽酸溶解加鹽酸溶解加燒堿溶液溶解加燒堿溶液溶解過濾過濾通入通入過量過量CO2生成生成Al(OH)3沉淀沉淀加入鹽酸生成加入鹽酸生成Al(OH)3沉淀沉淀加入過量燒堿溶液加入過量燒堿溶液A BC D解析：解析：若先用鹽酸溶解若先用鹽酸溶解，Mg、Al均溶解均溶解，制取制取Al(OH)3的步驟較多；從的步驟較多；從NaAlO2制備制備Al(OH)3，若若加鹽酸不容易控制量的多少。故加鹽酸不容易控制量的多少。故B項操作步驟為最項操作步驟為最佳順序。佳順序。答案：答案：B6下列各組物質，不能按下列各組物質，不能按 (“”“”表示表示反應一步完成反應一步完成)關系轉化的是關系轉化的是()(2)可溶性鋁鹽與強堿可溶性鋁鹽與強堿(如如NaOH)溶液反應溶液反應，鋁元素鋁元素的存在形式。的存在形式。(3)分離提純。分離提純。利用利用Al能溶于強堿溶液能溶于強堿溶液，分離分離Al與其他金屬的混合與其他金屬的混合物。如物。如Mg(Al)：加足量：加足量NaOH溶液。溶液。利用利用Al2O3能與強堿溶液反應能與強堿溶液反應，分離分離Al2O3與其他金與其他金屬氧化物。如屬氧化物。如Fe2O3(Al2O3)：加足量：加足量NaOH溶液。溶液。利用利用Al(OH)3能與強堿溶液反應能與強堿溶液反應，分離分離Al3與其他與其他金屬陽離子。如金屬陽離子。如Mg2(Al3)：加過量：加過量NaOH溶液溶液，過過濾濾，再加酸充分溶解。再加酸充分溶解。