届高考化学总复习 第3章 金属及其化合物 第2讲 镁铝及其重要化合物配套练习 新人教版.docx

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届高考化学总复习第3章金属及其化合物第2讲镁铝及其重要化合物配套练习新人教版

第2讲　镁、铝及其重要化合物

【2019·备考】

最新考纲：

1.了解镁、铝及其重要化合物的制备方法。

2.掌握镁、铝的主要性质及其应用。

3.掌握镁、铝的重要化合物的主要性质及其应用。

考点一　镁及其重要化合物的性质及海水提镁

（频数：

★☆☆　难度：

★★☆）

1．镁的性质

（1）物理性质：

具有银白色金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电、传热和延展性。

（2）化学性质：

①与非金属反应

②与CO2反应：

2Mg＋CO2

2MgO＋C

③与H2O反应：

Mg＋2H2O

Mg（OH）2＋H2↑

④与H＋反应：

Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑

镁也可在氮气中燃烧，生成氮化镁（Mg3N2），氮化镁能与水剧烈反应生成Mg（OH）2沉淀并放出氨气。

2．海水提镁

由MgCl2·6H2O到无水MgCl2，必须在HCl气流中加热，以防MgCl2水解。

②因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应，故工业电解MgCl2得到的镁，应在H2氛围中冷却。

3．用途

生产合金，冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。

4．镁的重要化合物

物质

主要性质

氧化镁

碱性氧化物

MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O

氢氧

化镁

中强碱

Mg（OH）2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O

难溶于水

Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓

溶解度小于碳酸镁

MgCO3＋H2O

Mg（OH）2＋CO2↑

1．教材图解

（LK必修1·P99）图3－4－9

金属镁在二氧化碳中燃烧的实验

（1）Mg在CO2气体中燃烧的现象

_________________________________________________________________

________________________________________________________________。

（2）判断下列对该反应的说法是否正确

①在该反应条件下，Mg的还原性强于C的还原性（　　）

②该反应中化学能全部转化为热能（　　）

③C元素的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体（　　）

④Mg、MgO中镁元素微粒的半径：

r（Mg2＋）＞r（Mg）（　　）

答案　

（1）镁剧烈燃烧，发生强烈的白光，同时生成白色固体和黑色颗粒状固体

（2）①√　②×　③×　④×

2．（RJ必修1·P623改编）在MgCl2溶液中滴加少量NaOH溶液，现象为________________，继续加入过量NaOH溶液，现象为________________，涉及到的离子方程式为______________________________________________

_____________________________________________________________。

答案　有白色沉淀生成　沉淀不溶解　Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓

3．（溯源题）（2016·浙江理综，27）化合物Mg5Al3（OH）19（H2O）4可作环保型阻燃材料，受热时按如下化学方程式分解：

2Mg5Al3（OH）19（H2O）4

27H2O↑＋10MgO＋3Al2O3

（1）写出该化合物作阻燃剂的两条依据________________________________

_______________________________________________________________。

（2）用离子方程式表示除去固体产物中Al2O3的原理_____________________

______________________________________________________________。

（3）已知MgO可溶于NH4Cl的水溶液，用化学方程式表示其原理_____________________________________________________________。

答案　

（1）反应吸热降低温度，固体氧化物隔绝空气，水蒸气稀释空气（任选二条，合理即可）

（2）Al2O3＋2OH－===2AlO

＋H2O

（3）MgO＋2NH4Cl＋H2O===MgCl2＋2NH3·H2O（或NH4Cl＋H2O

NH3·H2O＋HCl　MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O）

探源：

本考题源于教材LK必修1P98“交流·研讨”及其拓展，对镁及其化合物的性质进行考查。

题组一　镁及其重要化合物的性质、用途

1．基础知识判断，正确的打“√”错误的打“×”

（1）镁制容器可盛装热的浓硫酸（　　）

（2）镁的金属性比铝的金属性强（　　）

（3）氢氧化镁能溶于过量氨水（　　）

（4）镁在空气中燃烧生成的固体只有MgO（　　）

（5）镁在空气中燃烧发出耀眼白光，可用作照明弹（　　）

答案　

（1）×　

（2）√　（3）×　（4）×　（5）√

2．某同学通过系列实验探讨Mg及其化合物的性质，下列说法正确的是（　　）

A．将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁片于其中探讨Mg的活泼性

B．将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，观察Mg（OH）2沉淀的生成

C．将Mg（OH）2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀

D．将Mg（OH）2沉淀转入表面皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水MgCl2固体

解析　浓H2SO4稀释时应将浓H2SO4加到水中，A错误；过滤时用玻璃棒引流，C错误；由于MgCl2水解，故加热蒸干MgCl2溶液时，得不到MgCl2固体。

答案　B

题组二　海水提镁工艺

3．从海水中提取镁的工艺流程可表示如下：

下列说法不正确的是（　　）

A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富

B．步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气

C．步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水

D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应

解析　电解MgCl2时阳极产生氯气，阴极产生Mg。

答案　B

4．

（1）海水提镁的一段工艺流程如下图：

浓海水的主要成分如下：

离子

Na＋

Mg2＋

Cl－

SO

浓度/（g·L－1）

63.7

28.8

144.6

46.4

该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为________________________，产品2的化学式为________________，1L浓海水最多可得到产品2的质量为________g。

（2）采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为________________________________________________________________；

电解时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出有关反应的化学方程式_______________________________________________________________。

解析　

（1）由题给海水的主要成分，脱硫就是除掉硫酸根离子，发生反应：

Ca2＋＋SO

===CaSO4↓；由框图信息知，产品2为Mg（OH）2；1L浓海水中含有Mg2＋28.8g，物质的量为1.2mol，则最多生成Mg（OH）21.2mol，质量为1.2mol×58g·mol－1＝69.6g。

（2）电解熔融氯化镁生成氯气和单质镁，若有水存在，则高温下镁与水反应。

答案　

（1）Ca2＋＋SO

===CaSO4↓　Mg（OH）2　69.6

（2）MgCl2

Mg＋Cl2↑

Mg＋2H2O

Mg（OH）2＋H2↑

【微网构建】

镁及其化合物的转化关系图

考点二　铝的性质及用途

（频数：

★★☆　难度：

★★☆）

1．铝的原子结构与物理性质

2．金属铝的化学性质

写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：

①

②2Al＋3Cl2

2AlCl3

③

④2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

⑤2Al＋Fe2O3

Al2O3＋2Fe（铝热反应）

①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。

②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。

3．铝的制备及用途

（1）制备：

电解熔融Al2O3：

。

（2）用途：

①纯铝用作导线。

②铝合金制备汽车、飞机、生活用品等。

1．教材实验探究

（1）加热铝箔（RJ必修1·P48）

将铝箔用酒精灯加热至熔化，观察到的现象为______________________________，原因为____________________________________________。

（2）铝热反应（LK必修1·P116）

①实验原理：

___________________________________________________。

②实验装置：

铝粉还原氧化铁的实验装置如图所示。

③实验现象：

________________________________________________________

_______________________________________________________________。

④镁条、氯酸钾的作用：

________。

⑤应用：

_________________________________________________________

_____________________________________________________________。

答案　

（1）铝箔熔化，失去光泽，熔化的铝不滴落

铝表面生成了氧化铝，构成的氧化膜包在铝的外面

（2）①高温下铝将较不活泼的金属从其氧化物中还原出来

③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

④引燃剂

⑤a.该反应为放热反应，铝在高温下还原出了金属单质。

在冶金工业上也常用这一原理制取熔点较高的金属，如铬、锰等，3MnO2＋4Al

2Al2O3＋3Mn

b．该反应原理可以应用在生产上，如焊接钢轨等

2．（RJ必修1·P533改编）下列说法错误的是（　　）

A．铝是地壳中含量最多的金属元素

B．在反应中铝易失去3e－，其还原性大于钠

C．铝制品表面有一层致密的氧化物薄膜，起保护作用

D．铝是一种比较活泼的金属

答案　B

3．（溯源题）（2016·上海化学，20改编）已知NaOH＋Al（OH）3===NaAlO2＋2H2O。

向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液，立即封闭罐口，易拉罐渐渐凹瘪；再过一段时间，罐壁又重新凸起。

上述实验过程中发生反应离子方程式分别为：

__________________________________________________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________。

答案　CO2＋2OH－===CO

＋H2O、Al2O3＋2OH－===2AlO

＋H2O、2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑

探源：

本考题源于教材RJ必修1P51“实验3－4：

铝与盐酸和氢氧化钠溶液反应”及其拓展，对铝及化合物和酸、碱的反应特点进行了考查。

题组一　铝的性质、用途判断

1．下列关于铝单质的叙述中正确的是（　　）

A．由于铝在空气中不会锈蚀，所以铝制品的使用寿命都很长

B．由于铝具有强还原性，所以常用铝来冶炼某些高熔点金属

C．常温下，铝被浓硫酸钝化，所以可用浓硫酸除去铝表面的铜镀层

D．由于铝的导电性能比铜强，所以常用铝制造电线、电缆

解析　铜在加热的条件下才能与浓硫酸反应，加热时浓硫酸能与氧化铝反应；铜的导电性能比铝强。

答案　B

2．下列由实验现象得出正确结论的是（　　）

选项

实验现象

结论

A

把相同大小的铝片和镁片分别投入相同浓度的NaOH溶液中：

铝溶解有气泡产生，而镁没有任何变化

铝的金属性比镁强

B

取一块铝箔，用酒精灯点燃；铝箔只熔化成液体而没有滴落

铝不易燃烧

C

向氯化铵溶液中投入一铝片：

铝片上产生大量气泡

该气体是氨气

D

向氯化铝溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量：

先产生白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，最后沉淀完全消失

氢氧化铝能溶于强碱溶液

解析　金属性的强弱可根据金属与酸反应时金属失电子的能力强弱判断，而不是与碱反应，故A错误；没有滴落表明氧化铝的熔点高，故B错误；氯化铵溶液显酸性，与铝反应时放出氢气，故C错误；氯化铝和氢氧化钠溶液反应先生成氢氧化铝白色沉淀，氢氧化铝再和氢氧化钠溶液反应生成可溶性的偏铝酸钠，故D正确。

答案　D

题组二　铝与酸或碱反应的定量计算

3．（2017·保定联考）足量下列物质与等质量的铝反应放出氢气，且消耗溶质物质的量最少的是（　　）

A．氢氧化钠溶液B．稀硫酸

C．盐酸D．稀硝酸

解析　设Al为1mol，1mol铝与氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2和H2消耗1molNaOH；1mol铝与稀硫酸反应生成Al2（SO4）3和H2消耗1.5molH2SO4；1mol铝与盐酸反应生成AlCl3和H2消耗3molHCl；硝酸与金属铝反应不生成氢气，综合以上分析可知反应放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是氢氧化钠溶液，选A。

答案　A

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________。

（　　）

A．5.4gB．3.6g

C．2.7gD．1.8g

解析　其反应原理分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。

可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时，产生H2的体积比是1∶3，而题设条件体积比为1∶2，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于NaOH来说是不足的。

则Al与NaOH反应生成的H2为0.15mol×2＝0.3mol。

即投入的铝粉为5.4g。

答案　A

【归纳总结】

铝与酸或碱反应生成H2的量的关系

2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑

2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

（1）等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：

①产生H2的物质的量相等。

②消耗H＋、OH－的物质的量之比为n（H＋）∶n（OH－）＝3∶1。

（2）足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应：

①消耗Al的物质的量之比为1∶3。

②生成H2的物质的量之比为1∶3。

（3）一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应：

若产生氢气的体积比为

＜

＜1，则必定

①铝与盐酸反应时，铝过量而HCl不足。

②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而NaOH过量。

考点三　铝的重要化合物

（频数：

★☆☆　难度：

☆☆☆）

1．氧化铝

2．氢氧化铝

（1）物理性质

白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。

（2）化学性质（用化学方程式表示）

Al（OH）3的电离方程式为

转化关系：

反应的化学方程式分别为：

①Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；

②Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O；

③2Al（OH）3

Al2O3＋3H2O。

（3）制备

①向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

。

②NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为AlO

＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

。

③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：

离子方程式为3AlO

＋Al3＋＋6H2O===4Al（OH）3↓。

①Al（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）。

②既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应的物质有Al、Al2O3、Al（OH）3，多元弱酸的酸式盐（如NaHCO3、KHS、KHSO3、NaH2PO4等）及弱碱弱酸盐（如CH3COONH4等）。

3．常见的铝盐

（1）复盐：

两种不同的金属离子（或金属离子或铵根）和一种酸根离子组成的盐。

（2）明矾净水

①明矾的化学式：

KAl（SO4）2·12H2O，

②净水原理涉及的离子方程式：

Al3＋＋3H2OAl（OH）3（胶体）＋3H＋。

1．教材基础知识判断

（1）向1mol·L－1AlCl3溶液中加过量的6mol·L－1NaOH溶液制备Al（OH）3悬浊液（　　）

（2）氢氧化铝具有弱碱性，可用于制胃酸中和剂（　　）

（3）明矾用作净水剂不涉及化学变化（　　）

（4）Al（OH）3既能与稀硫酸反应又能与NaOH溶液反应（　　）

（5）下列物质的转化在给定条件下能够实现：

Al2O3

NaAlO2（aq）

Al（OH）3（　　）

答案　

（1）×　

（2）√　（3）×　（4）√　（5）√

2．（RJ必修1·P636改编）向下列物质的水溶液中滴加少量MgCl2溶液或AlCl3溶液，均有白色沉淀生成的是（　　）

A．BaCl2B．FeCl3

C．Na2CO3D．NaOH

答案　C

3．（溯源题）（福建理综）从铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）中提取氧化铝的两种工艺流程如下：

请回答下列问题：

（1）流程甲加入盐酸后生成Al3＋的离子方程式为________________________

_______________________________________________________________。

（2）流程乙加入烧碱后生成SiO

的离子方程式为_____________________

______________________________________________________________。

（3）验证滤液B含Fe3＋，可取少量滤液并加入_________________________

（填试剂名称）。

（4）滤液E、K中溶质的主要成分是________（填化学式），写出该溶质的一种用途______________________________________________________________。

答案　

（1）Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O

（2）SiO2＋2OH－===SiO

＋H2O

（3）硫氰化钾（或硫氰酸钾、苯酚溶液等合理答案）

（4）NaHCO3　制纯碱或作发酵粉等合理答案

探源：

本高考题组源于RJ必修1P57“铝的重要化合物”知识拓展，对陌生铝的化合物的反应特点进行了考查。

题组一　铝的重要化合物的性质、用途及转化

1．下列有关说法不正确的是（　　）

A．Al（OH）3在用于治疗胃酸过多类疾病时表现出弱碱性

B．明矾溶于水后可得到少量的有强吸附性的Al（OH）3胶体，故明矾可作净水剂

C．Al（OH）3可用于中和馒头制作过程（如发酵阶段）中产生的酸

D．Al2O3可用于制作耐火材料而Al（OH）3不能

解析　治疗胃酸过多时要消耗胃中的酸，因此Al（OH）3表现出弱碱性，A项正确；Al（OH）3胶体有强吸附性，能吸附水中悬浮的杂质并最终转化为沉淀而使水变澄清，B项正确；馒头制作过程中加小苏打是用于发泡和中和酸的，不用Al（OH）3，C项错误；耐火材料本身应对热稳定且熔点很高，而Al（OH）3受热易分解，D项正确。

答案　C

2．下列说法中错误的是（　　）

A．在水溶液中能大量共存：

Na＋、Al3＋、Cl－、CO

B．硫酸铝溶液中加入过量氢氧化钠溶液：

Al3＋＋4OH－===AlO

＋2H2O

C．偏铝酸钠溶液中通入过量CO2：

AlO

＋2H2O＋CO2===Al（OH）3↓＋HCO

D．Al（OH）3溶于HCl溶液中：

Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O

解析　A项中Al3＋与CO

发生双水解，因此不能大量共存，所以错误；B项中氢氧化铝溶于过量的氢氧化钠溶液，最终生成的是偏铝酸钠，所以正确；C项中偏铝酸钠与二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀，因为二氧化碳过量，因此生成碳酸氢根离子，所以正确；D项中氢氧化铝能溶于强酸中生成铝离子，所以正确。

答案　A

3．将0.1mol明矾溶于水形成100mL溶液，以下说法正确的是（　　）

A．明矾净水是利用了明矾的强氧化性

B．溶液的焰色反应为紫色，这是钾元素的化学性质

C．加入Ba（OH）2溶液至沉淀物质的量达到最大，消耗Ba（OH）20.2mol

D．加入Ba（OH）2溶液至SO

恰好完全沉淀，Al3＋全部转化为AlO

解析　明矾净水是利用明矾中的铝离子在溶液中水解生成氢氧化铝胶体，胶体具有吸附性，故A错误；焰色反应为元素的物理性质，故B错误；向Ba（OH）2溶液中逐滴加入明矾溶液，至生成沉淀的物质的量最大时应是铝离子恰好沉淀完全，所以消耗Ba（OH）20.15mol，故C错误；加入Ba（OH）2溶液至SO

恰好完全沉淀，溶液中的溶质为偏铝酸钾，故D正确。

答案　D

题组二　含铝化合物提取工艺

4．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CO2＋AlO

＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

D．工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al，成本更低

解析　A项，试剂X应为强碱溶液，使Al2O3溶解，A错误；B项，若用强酸代替CO2，强酸过量时，Al（OH）3会溶解，不能保证得到Al（OH）3沉淀，B错误；D项，因Al比Fe活泼，不能用Fe置换Al，D错误。

答案　C

5．（2018·安徽江南十校联考）某冶金厂的矿渣含有较多的Al2O3、Fe2O3、MgO、SiO2，现欲进行综合利用以提取氧化铝、氧化镁、氧化铁作为工业原料，其设计的工艺流程如下：

已知：

氧化镁与水反应生成氢氧化镁；硅酸的酸性比氢氧化铝强。

饱和氯化铵溶液的pH约为5，氢氧化镁开始沉淀至沉淀完全的pH范围：

9.0～12.0。

氢氧化铁开始沉淀至沉淀完全的pH范围：

2.7～4.0。

（1）写出过程Ⅱ中氧化铝发生反应的化学方程式：

_____________________

______________________________________________________________。

（2）过程Ⅲ的名称是________________________，产品乙的俗名是________。

（3）过程Ⅴ中所用适量的B是一种气体，B是________（填化学式），过程Ⅴ中所发生的反应的离子方程式为________________________________________

________________________