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金属
镁和铝的化学性质
镁与铝是中学化学中常见的重要的金属，在高考中频频出现，现将其性质归纳、比较如下，供同学们复习参考：
一、镁和铝性质上的差异
1.物理性质上的差异：
镁、铝同属于硬度较小、熔点较低的轻金属，但由于铝比镁的原子半径小，价电子数多，所以铝晶体中金属离子和自由电子之间的作用力强于镁。
因而铝的硬度和熔沸点大于镁。
2.化学性质上的差异：
镁、铝同属于活泼金属，其化学性质有许多共同点。
都能与氧气及其它许多非金属、酸及其氧化物反应，因而镁、铝都具有较强的还原性。
又由于镁、铝都属于同周期元素，镁的核电荷数较少，原子半径大于铝，在化学反应中比铝更易失去价电子，故镁的金属性大于铝。
化学性质
镁
铝
与O2反应
常温下生成氧化膜，点燃燃烧
2Mg+O2
2MgO
常温下生成氧化膜，点燃燃烧
4Al+3O2
2Al2O3
与其它非金属反应
Mg+Cl2
MgCl2
Mg+S
MgS
3Mg+N2
Mg3N2
4Al+3Cl2
2AlCl3
2Al+3S
Al2S3
与酸反应
Mg+2H+===Mg2++H2↑
（与硝酸反应复杂，硝酸的浓度不同，还原产物可以是NO2、NO、N2O或硝酸铵等）
2Al+6H+===2Al3++3H2↑
（常温下遇浓硝酸、浓硫酸钝化）
与碱溶液反应
不反应
2Al+2H2O+2NaOH===2NaAlO2+3H2↑
与某些盐溶液反应
Mg+2NH4+===Mg2++H2↑+2NH3↑
2Al+3Cu2+===2Al3++3Cu
与氧化物反应
2Mg+CO2
2MgO+C
8Al+3Fe3O4
4Al2O3+9Fe
二、铝与强碱溶液反应的本质
铝和强碱溶液反应（如NaOH溶液、KOH溶液等），不是铝直接和碱反应，而是铝先和强碱溶液中的水反应生成氢氧化铝，然后氢氧化铝再和强碱反应生成偏铝酸盐。
如铝和氢氧化钠溶液反应分两步进行：
①2Al+6H2O===2Al（OH）3+3H2↑②Al（OH）3+NaOH===NaAlO2+2H2O
标电子转移时就可以更清楚地理解铝和氢氧化钠溶液反应的实质：
此反应中，Al是还原剂，H2O是氧化剂，而不是氢氧化钠。
氢氧化钠的作用只是使生成的氢氧化铝溶解，促使铝与水氧化还原反应，上式可简写为：
2Al+2H2O+2NaOH===2NaAlO2+3H2↑
三、典型例题
【例题1】等体积的AlCl3和NaOH溶液混合后，沉淀物中含铝的质量与溶液中含铝的质量相等，则AlCl3和NaOH两种溶液的物质的量浓度之比为
A.1:
3B.2:
3C.1:
4D.2:
7
【例题2】将物质X逐渐加入Y溶液中，生成沉淀的物质的的量n2与所加X的物质的量n1的关系如图所示，符合图示情况的是
【例题3】镁不仅能在O2中燃烧，它还能在不支持燃烧的N2、能灭火的CO2中燃烧。
与CO2的性质相似，镁也能在SO2和灼热的水蒸气中燃烧，写出有关的化学方程式并指出实验时观察到的实验现象。
（1）①反应方程式：
Mg+SO2===______________；②实验现象：
______________。
（2）①反应方程式：
Mg+H2O（g）===___________；②实验现象：
______________。
【例题4】已知Mg在CO2中可以燃烧。
现将agMg置于盛有bL（标况）CO2和O2混合气体的密闭容器中燃烧。
（1）若反应容器中CO2有剩余，则容器内的固体物质一定含有___________。
（2）若反应容器中O2有剩余，则容器内固体物质的质量为___________。
此时，在bL（标况）CO2和O2的混合气体中，氧气的体积V（O2）必须满足的条件是__________（用同时含a、b的式子表示）。
（3）若反应容器中没有气体剩余，则容器内固体物质的质量m的取值范围是______。
【例题5】向50mLbmol·L－1的AlCl3溶液中加入50mLamol·L－1的NaOH溶液。
问：
（1）当a≤3b时，生成Al（OH）3沉淀的物质的量是__________（不要求化简）。
（2）当a、b满足什么条件时，无沉淀生成？
___________。
（3）当a、b满足什么条件时，先有沉淀生成，后沉淀部分溶解？
___________。
四、链接高考
【例题1】（2011广东高考10）某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质，
操作正确且能达到目的的是
A.将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁片于其中探究讨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
【例题2】（2013广西高考29）铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3和冰晶石（Na3AlF6）混合熔融电解制得。
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：
回答下列问题：
（1）写出反应1的化学方程式；
（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。
解析：
（1）反应1为“碱溶”，发送的反应为：
杂质反应2NaOH+SiO2＝Na2SiO3+H2O，2NaOH+Al2O3＝2NaAlO2+H2O；
（2）滤液I的主要成分是NaAlO2和Na2SiO3，加入生石灰发生的反应：
CaO+H2O＝Ca（OH）2和Ca（OH）2+Na2SiO3＝CaSiO3+2NaOH，即沉淀为CaSiO3。
滤液II的主要成分是NaAlO2，通入的气体A是CO2，发生反应的方程式为2NaAlO2+CO2+3H2O＝2Al（OH）3↓+Na2CO3；（3）根据生成物可以作为建筑材料以及加入C能和CaF2发生反应，可知C是浓硫酸，反应的方程式为CaF2+H2SO4（浓）
CaSO4+2HF↑；（4）电解法制铝的方程式为2Al2O3
4Al+3O2↑，阳极产生的气体是O2。
【例题3】（2011浙江高考13）海水中含有丰富的镁资源。
某同学设计了从模拟海水中制备MgO的实验方案：
模拟海水中的离子浓度（mol/L）
Na+
Mg2+
Ca2+
Cl－
HCO3－
0.439
0.050
0.011
0.560
0.001
注：
溶液中某种离子的浓度小于1.0×10－5mol/L，可认为该离子不存在；实验过程中，假设溶液体积不变。
已知：
Ksp（CaCO3）＝4.96×10－9；Ksp（MgCO3）＝6.82×10－6；Ksp[Ca（OH）2]＝4.68×10－6；Ksp[Mg（OH）2]＝5.61×10－12。
下列说法正确的是
A．沉淀物X为CaCO3
B．滤液M中存在Mg2＋，不存在Ca2＋
C．滤液N中存在Mg2＋、Ca2＋
D．步骤②中若改为加入4.2gNaOH固体，沉淀物Y为Ca（OH）2和Mg（OH）2的混合物
【例题4】（2009年上海高考）
镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应，产生
气体的体积（V）与时间（t）关系如下图。
反应中镁和铝的
A．物质的量之比为3:
2B．质量之比为3:
2
C．摩尔质量之比为2:
3D．反应速率之比为2:
3
【例题5】（2009年四川高考）
.向mg镁和铝的混合物中加入适量的稀硫酸，恰好完全反应生成标准状况下的气体bL。
向反应后的溶液中加入cmol/L氢氧化钾溶液VmL，使金属离子刚好沉淀完全，得到的
沉淀质量为ng。
再将得到的沉淀灼烧至质量不再改变为止，得到固体pg。
则下列关系不正确的是
A.c＝B.p＝m+C.n=m+17VcD.m＜p＜m
五、跟踪练习
【练习1】镁、锌、铝三种金属的混合物与足量的稀硫酸反应，生成标准状况下的氢气2.8L，则混合物中三种金属的物质的量之和可能是
A．0.125molB．0.100mol
C．0.090molD．0.200mol
【练习2】向100mL2mol·L－1AlCl3溶液中加入6mol·L－1的NaOH溶液120mL，下列有关说法正确的是
A．只得到0.2molAl（OH）3B．得到0.12molNaAlO2、0.08molAl（OH）3
C．只得到0.12molNaAlO2D．得到0.08molNaAlO2、0.08molAl（OH）3
【练习3】等量的镁铝合金粉末分别与下列四种过量的溶液充分反应，放出氢气最多的是
A．2mol·L－1H2SO4溶液B．18mol·L－1H2SO4溶液
C．6mol·L－1KOH溶液D．3mol·L－1HNO3溶液
【练习4】（2008年重庆高考）某学习小组用图所示装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。
（1）A中试剂为__________。
（2）实验前，先将铝镁合金在稀硝酸中浸泡片刻，其目的是__________。
（3）检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，需进行的操作还有：
①记录C的液面位置；②将B中剩余固体过滤、洗涤、干燥，称重；③待B中不再有气体产生并恢复至室温后，记录C的液面位置；④由A向B中滴加足量试剂；⑤检查气密性。
上述操作的顺序是_____（填序号）；记录C的液面位置时，除视线平视外，还应_______。
（4）B中发生反应的化学方程式为____________；
（5）若实验用铝镁合金的质量为ag，测得氢气体积为bmL（已换算为标准状况），B中剩余固体质量为cg，则铝的相对原子质量为________________。
（6）实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得铝的质量分数将_______（填“偏大”、“偏小”、“不受影响”）。
【练习5】向MgCl2和AlCl3的化合溶液中加入NaOH溶液和盐酸时，沉淀的物质的量ymol与加入NaOH溶液和盐酸的体积xmL的关系如图所示，根据图示判断，下列结论中不正确的是
A．N点时溶液中的溶质只有NaOH
B．M点之前加入的是NaOH溶液，M点之后加入的是盐酸
C．2c（NaOH）＝c（HCl）
D．原混合溶液中m（Mg2+）:
m（Al3+）＝8:
9
【练习6】（2011广东高考32）由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用钢材镀铝。
工艺流程如下：
（注
：
NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃升华）
（1）精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为①和②。
（2）将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。
气泡的主要成分除Cl2外还含有；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在。
（3）在用废碱液处理A的过程中，所发生反应的离子方程式为。
（4）镀铝电解池中，金属铝为极，熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以AlCl4―和Al2Cl7―形式存在，铝电镀的主要电极反应式为。
（5）钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是。
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