课标版《高考风向标》化学+第二部分+金属元素及其化合物+第9讲+镁铝及其重要化合物.docx

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课标版《高考风向标》化学+第二部分+金属元素及其化合物+第9讲+镁铝及其重要化合物

第9讲　镁、铝及其重要化合物　

★考情直播

一、考纲解读

考纲内容

能力要求

考向定位

1．了解常见金属的活动顺序。

2．了解常见金属及其重要化合物的主要性质，了解其应用。

3．了解合金的概念及其重要应用。

1．了解金属的通性，金属冶炼的一般原理。

金属的回收和资源保护。

2．理解Mg、Al的化学性质。

3．了解镁、铝的重要化合物。

Mg、Al的知识的试题在近几年的高考中出现次数很多，它们的离子共存、离子方程式、物质鉴别、制取、推断、计算等题型中大量出现，其中Mg与CO2反应，Mg3N2跟水反应、Mg（OH）2比MgCO3难溶能在推断题中应用，Al及Al2O3、Al（OH）3的两性，Al3+与CO32–双不解；Al3+、Al（OH）3、AlO2–间的转化是考试的热点。

预计今后的考题还会以该元素化合物知识为载体考查有关概念、理论、实验和计算。

铝元素两性，氮化镁、三硫化二铝的水解性质是无机化学信息题的一个好的出题知识点和主要命题方向。

二、考点整合

考点1Mg、Al的化学性质

1．与非金属反应

（1）与O2反应。

常温下与空气中的O2反应生成一层致密的氧化物薄膜，所以镁、铝都有抗腐蚀的性能。

镁、铝都能在空气中燃烧：

。

（2）与卤素单质、硫等反应。

Mg+Cl2

2Al+3Cl2

2Al+3S

（用于工业制备）Mg+S

[特别提醒]：

①镁在空气中用酒精灯火焰点燃即可燃烧，而铝在空气中需要高温点燃才能燃烧。

镁在空气中燃烧时有三个反应发生：

2Mg+O2

2MgO3Mg+N2

Mg3N22Mg+CO2

2MgO+C

②燃烧时都放出大量的热，发出耀眼的白光。

利用镁的这种性质来制造照明弹。

③集气瓶底部都要放一些细纱，以防止集气瓶炸裂。

2．与H2O反应

Mg、A1和冷水都不反应，但在加热条件下与水反应生成氢氧化物和氢气

Mg+2H2O

2A1+6H2O

3．与酸反应置换出H2

Mg、A1与浓、稀盐酸、稀硫酸、磷酸等酸反应置换出H2，其中铝在冷浓H2SO4，冷浓硝酸中发生钝化现象。

所以用铝制容器贮存冷的浓硫酸或浓硝酸。

4．与某些氧化物反应

（1）镁与二氧化碳反应：

2Mg+CO2

[特别提醒]：

“CO2不能助燃”的说法是不全面的，CO2对绝大多数可燃物是良好的灭火剂，而对K、Ca、Na、Mg等可燃物却是助燃剂。

（2）铝热反应：

2Al+Fe2O3

铝热反应可用于焊接钢轨和冶炼某些难熔金属，如：

V、Cr、等。

[特别提醒]：

①铝热剂是指铝粉和某些金属氧化物的混合物，金属氧化物可以是：

Fe2O3、FeO、Fe3O4、Cr2O3、V2O5、MnO2等。

②铝热反应的特点是反应放出大量的热，使生成的金属呈液态。

③要使用没有氧化的铝粉，氧化铁粉末要烘干。

④KClO3作为引燃剂，也可以用Na2O2代替。

实验时可以不用镁条点燃，而用在氯酸钾和白糖的混合物上滴加浓硫酸的方法来点燃。

5．与碱反应

镁不与碱反应，铝与碱液反应：

。

[例1]用铝箔包装0.1mol金属钠，用针扎出一些小孔，放入水中，完全反应后，用排水集气法收集产生的气体，则收集到的气体为（标准状况）（　）

　　A．O2和H2的混合气体　B．1.12LH2　　C．大于1.12LH2　D．小于1.12LH2

[解析]Na与水反应放出H2，并且生成NaOH，铝能与NaOH溶液反应，也生成H2，故最后收集到的气体是这两部分H2总和，显然比Na单独反应产生的H2多。

2Na+2H2O

2NaOH+H2↑2A1+6H2O

2A1（OH）3+3H2↑

0.1mol　　　　0.1mol　0.05mol0.1mol　　　　　　　　　0.15mol

　　若铝箔足量，共生成H2：

0.05mol＋0.15mol＝0.2mol

　　V（H2）＝0.2mol×22.4mol／L＝4.48L。

[答案]C

[规律总结]铝和强碱溶液反应，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Al（OH）3，然后Al（OH）3再和强碱反应生成偏铝酸盐。

考点2氢氧化铝

1．物理性质：

Al（OH）3是几乎不溶于水的，具有性。

2．化学性质

①与酸反应：

Al（OH）3+3HCl＝AlCl3+3H2O（离子反应方程式：

）

②与碱反应：

Al（OH）3＋NaOH＝Na[Al（OH）4]（离子反应方程式：

）

3．Al（OH）3的制取

①铝盐与碱反应：

实验室制取氢氧化铝时采用过量的氨水，而不用强碱与可溶性铝盐溶液反应是因为。

②四羟基合铝酸盐与酸反应：

一般用向偏铝酸盐溶液中通入CO2的方法制取Al（OH）3。

当CO2不足或适量时：

；（填离子反应方程式，下同）CO2过量时：

。

[特别提醒]：

（1）制取Al（OH）3也可用铝盐与强碱作用，但应严格控制加入碱的量，因为强碱过量会使制得的Al（OH）3转化为四羟基合铝酸盐：

Al（OH）3＋OH＝[Al（OH）4]。

（2）一般不用强酸，因为强酸的量控制不当会使制得的Al（OH）3溶解：

[Al（OH）4]+H+＝Al（OH）3↓+H2O；Al（OH）3+3H+＝Al3++3H2O。

4．Al（OH）3的用途：

由于Al（OH）3具有吸附性，既能凝聚水中悬浮物，又能吸附色素，因此Al（OH）3可作净水剂和色素吸附剂。

[例2]使溶液中Ba2+、Mg2+、Al3+、Ag+、Cu2+分步逐一沉淀析出，加入下列试剂的顺序正确的是（）

A．NaCl→Na2S→Na2SO4→NaOH→HNO3B．H2SO4→HCl→H2S→NaOH→CO2

C．HCl→H2SO4→H2S→NaOH→CO2D．Na2S→Na2SO4→NaCl→NaOH→HCl

[解析]SO42能同时除去Ba2+和Ag+，S2能同时除去Ag+和Cu2+，所以不能放在第一位，排除BD；AC相比，在加入前四种试剂后，Al3+以AlO2形式存在，加酸可使AlO2以Al（OH）3形式沉淀。

但HNO3量不好控制，所以最好的选项为C。

[答案]C

[规律总结]解除杂题应注意①除杂试剂的选择。

本题要求将离子分步逐一除去，所以试剂要一一对应：

Ba2+～SO42，Mg2+～OH，Ag+～Cl，Cu2+～S2，②除杂的顺序。

为了将杂质除干净，除杂试剂一般是过量的，这样势必引入新杂质。

所以后续的除杂试剂在去除对应杂质的同时，还要有将前一过量除杂试剂清除的作用。

考点3镁和铝的图像

基本坐标图像

实验现象及反应原理

衍生坐标图像

化学反应原理

铝盐溶液与强碱反应

现象：

。

原理：

铝酸盐溶液与强酸反应

现象：

。

原理：

铝盐溶液与弱碱反应

现象：

。

原理：

铝酸盐溶液与弱酸反应

现象：

。

原理：

[例3]

（2006年上海）已知Ba（AlO2）2可溶于水。

右图表示的是向A12（SO4）3溶液中逐滴加入Ba（OH）2溶液时，生成沉淀的物质的量y与加人Ba（OH）2的物质的量x的关系。

下列有关叙述正确的是（）

A．a—b时沉淀的物质的量：

A1（OH）3比BaSO4多

B．c—d时溶液中离子的物质的量：

AlO2–比Ba2+多

C．a—d时沉淀的物质的量：

BaSO4可能小于A1（OH）3

D．d—e时溶液中离子的物质的量：

Ba2+可能等于OH–

[解析]采用定量法分析。

假设有1molA12（SO4）3则溶液中含有2molA13+、3molSO42–。

向溶液中逐滴加入Ba（OH）2溶液时发生的反应为：

Al3++3OH-

Al（OH）3↓、SO42–+Ba2+

BaSO4↓。

则当2molA13+完全沉淀时，消耗Ba（OH）23mol，此时3molSO42–全部沉淀；生成沉淀为2molAl（OH）3和3molBaSO4共5mol，因此，在整个反应过程中BaSO4的物质的量始终大于Al（OH）3的物质的量；再加入Ba（OH）2溶液时发生Al（OH）3+OH-=[Al（OH）4]-，沉淀的量将逐渐减少，因此b点是沉淀的最大值，b～d中Al（OH）3沉淀逐渐溶解转化为Ba（AlO2）2，由于AlO2-微弱水解，因此再b～d中AlO2-的物质的量大于Ba2+；d点时Al（OH）3沉淀恰好完全溶解，此时溶液中只存在Ba（AlO2）2，因此随Ba（OH）2的加入在某一点，当d～e中加入的Ba（OH）2的物质的量等于Ba（AlO2）2的物质的量时，溶液中Ba2+与OH-的量相等。

[答案]BD

[规律总结]析图或作图时不仅要注意加入酸或碱的强弱，而且要注意所加入的量或滴加顺序，正因滴加顺序不同可产生的现象不同。

若产生沉淀有多种，则应细细分析相关量间的关系。

要持别关注沉淀是否同步完全，沉淀物是否溶于所加入的过量试剂中，同时要注意纵生标的物理量意义。

对于一些复杂问题可先分解后组合，进行图像的叠加工作。

抓住一些关键点（如最高点，最低点，转折点）和变化趋势，才能较顺利地解决图像问题。

★高考重点热点题型探究

热点1镁及其重要化合物性质

【真题1】（2007年海南）由海水制备无水氯化镁，主要有以下步骤：

①在一定条件下脱水干燥；②加熟石灰；③加盐酸；④过滤；⑤浓缩结晶。

其先后顺序正确的是（）

A．②④⑤③①B．③②④①⑤C．③④②⑤①D．②④③⑤①

[思路分析]由海水制备无水氯化镁的实质是海水分离提纯的过程。

[解析]从海水制备无水氯化镁，利用的原料是贝壳和海水，可按如下步骤进行：

①把贝壳制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳，沉降，过滤，洗涤沉淀物；③将沉淀物与盐酸反应、结晶、过滤、干燥产物。

[答案]D

【真题2】（2008年海南）现拟在实验室里利用空气和镁粉为原料制取少量氮化镁（Mg3N2）。

已知实验中可能会发生下列反应：

①2Mg+O2

2MgO；②3Mg+N2

Mg3N2；③2Mg+CO2

2MgO+C

④Mg+H2O

MgO+H2↑⑤Mg3N2+6H2O

3Mg（OH）2+2NH3↑

可供选择的装置和药品如下图所示（镁粉、还原铁粉均已干燥，装置内所发生的反应是完全的，整套装置的末端与干燥管相连）。

回答下列问题；

（1）在设计实验方案时，除装置A、E外，还应选择的装置（填字母代号）及其目的分别______________________________________；

（2）连接并检查实验装置的气密性。

实验开始时，打开自来水的开关，将空气从5升的储气瓶压入反应装置，则气流流经导管的顺序是（填字母代号）_____________；

（3）通气后，如果同时点燃A、F装置的酒精灯，对实验结果有何影响?

__________，原因是____________________；

（4）请设计一个实验，验证产物是氮化镁：

___________________________________

_______________________________。

[思路分析]解第

（1）问应注意Mg在加热条件下不仅能和N2反应生成Mg3N2，也可与氧气、CO2、水蒸气等反应生成MgO。

解答第

（2）问应注意根据实验流程选择仪器的连接顺序：

原料气—除杂干燥－主体实验－尾气处理。

[解析]利用空气和镁粉为原料制取少量氮化镁（Mg3N2），从反应可知在加热条件下，空气中的氧气、CO2、水蒸气等与镁反应，Mg3N2极易水解，实验前需先除去空气中的氧气、CO2、水蒸气。

实验顺序是先除去CO2，再除去水蒸气、氧气，最后发生主反应。

[答案]

（1）B、D、F选择B，目的：

除去空气中的水蒸气选择D，目的：

除去空气中的CO2选择F，目的：

除去空气中的O2

（2）h→g→d→c→k→l→a→b

（3）制得的氮化镁将不纯；因为A装置没有排完空气前就加热会让空气中的氧气、CO2、水蒸气等与镁反应。

（4）将产物取少量置于试管中，加入适量水，将润湿的红色石蕊试纸置于试管口，如果能够看到润湿的红色石蕊试纸变蓝，则说明产物是氮化镁。

[名师指引]物质制备方案的设计，首先要弄清物质制备的原理，从原理为切入点设计方案。

[新题导练]1．（2009届致远中学高三化学模拟试卷二）金属镁在二氧化碳中燃烧生成MgO和C，将一定量金属镁在含二氧化碳、氧气的混合气体中燃烧后得到的固体，加入足量盐酸中，充分反应后，将溶液蒸干，然后隔绝空气灼烧，得到的固体成分可能是（）

A．MgO和CB．MgOC．MgCl2和CD．Mg（OH）2

热点2铝的转化关系及应用

【真题3】（2007年广东理基）下列有关金属铝及其化合物的叙述正确的是（）

A．铝在常温下不能与氧气反应B．铝不能与氯气反应

C．铝既能溶于酸，又能溶于碱D．氧化铝只能与酸反应，不能与碱反应

[思路分析]铝在常温下迅速被氧气氧化，形成一层致密的氧化膜，保护Al不再被氧化。

[解析]铝在常温下能被氧气氧化，表面形成一层致密的氧化膜；在点燃或高温条件下能与氯气反应；氧化铝是两性氧化物，与酸、碱均能反应。

[答案]C

【真题4】（2008年上海）明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料，明矾石的组成和明矾相似，此外还含有氧化铝和少量氧化铁杂质。

具体实验步骤如下图所示：

根据上述图示，完成下列填空：

（1）明矾石焙烧后用稀氨水浸出。

配制500mL稀氨水（每升含有39.20g氨）需要取浓氨水（每升含有251.28g氨）__________mL，用规格为_______mL量筒量取。

（2）氨水浸出后得到固体混合体系，过滤，滤液中除K+、SO42外，还有大量的NH4+。

检验NH4+的方法是_______________________________________________________。

（3）写出沉淀物中所有物质的化学式________________________________________。

（4）滤液I的成分是水和______________。

（5）为测定混合肥料K2SO4、（NH4）2SO4中钾的含量，请完善下列步骤：

①称取钾氮肥试样并溶于水，加入足量______溶液，产生白色沉淀。

②___________、__________、_________（依次填写实验操作名称）。

③冷却、称重。

（6）若试样为mg，沉淀的物质的量为nmol，则试样中K2SO4的物质的量为：

___________mol（用含有m、n的代数式表示）。

[思路分析]解题的关键是铝及其化合物与一般活泼金属元素及其化合物性质的差异，即铝及其氧化物、氢氧化物具有两性，可溶于氢氧化钠溶液，不溶于氨水。

[解析]

（1）根据稀释前后溶质的质量不变得：

0.5L×39.2g/L＝v×251.28g/L，v＝0.078L＝78mL。

为了减少误差，最好选用与氨水的实际体积稍大一点的量筒即可。

（2）NH4+的检验方法是：

先将NH4+中加入强碱，使之转化为NH3，然后检验NH3即可。

（3）Al3+＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH4+，根据题意明矾石中含有Al2O3、Fe2O3，所以沉淀物为Al（OH）3、Al2O3和Fe2O3。

（4）由于明矾石的组成与明矾相似，所以滤液的成分中含有K2SO4和反应后生成的（NH4）2SO4以及水。

（5）混合肥料中含有K2SO4和（NH4）2SO4，要产生白色沉淀，加入的溶液为BaCl2或Ba（NO3）2溶液，以后的操作为：

先将混合液过滤，然后洗涤，最后干燥，冷却后称量。

（6）根据题意有：

174n（K2SO4）＋132n[（NH4）2SO4]=mg……①，再由SO42守恒得：

n（K2SO4）＋n[（NH4）2SO4]=nmol……②，n（K2SO4）＝

mol。

[答案]

（1）78；100。

（2）取滤液少许，加入NaOH，加热，生成的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。

（3）Al（OH）3；Al2O3；Fe2O3（4）K2SO4；（NH4）2SO4。

（5）BaCl2；过滤；洗涤；干燥（6）

mol。

[名师指引]铝有两性，但此两性不是既显酸性又显碱性，而是既显金属性又显非金属性，从铝与稀酸反应放出H2，说明铝具有金属性，从铝与强碱溶液反应生成含氧酸盐，说明铝显非金属性。

[新题导练]2．（2008年深圳市高级中学第一学期第二次月考）下列各组物质的稀溶液相互反应，无论是前者滴入后者，还是后者滴入前者，反应现象都相同的是（）

A．NaHSO4和Ba（OH）2B．AlCl3和NaOH

C．NaAlO2和H2SO4D．Ba（HCO3）2和Ba（OH）2

3．（2009届福建福州三中高三上期半期考）某课外兴趣小组为了探究碱性溶液中Mg2+、AlO2与溶液pH的关系，进行下列实验：

向含有0.1molHCl、0.1molMgCl2、1.0molAlCl3的混合溶液中逐渐加入NaOH溶液，均至反应后溶液体积1L。

测得部分实验数据如下表：

pH

9

10

11

c（Mg2+）/mol·L1

101

103

105

c（AlO2）/mol·L1

102

101

1

试回答：

（1）若向混合溶液中加入NaOH溶液至pH=9，请用所给的实验数据判断，有否Mg（OH）2沉淀出现________（填“能”或“否”），由此你得到的初步结论是__________________。

（2）若向混合溶液中加入NaOH溶液至pH=10，请写出反应各阶段所发生反应的离子方程，，，________________，那么，所加入的NaOH溶液中溶质的的物质的量为_______。

抢分频道

限时基础训练卷

1．把镁粉中混入的少量铝粉除去，应选用的试剂是（）

A．盐酸B．氯水C．烧碱溶液D．纯碱溶液

2．将表面已完全钝化的铝条，插入下列溶液中，不会发生反应的是（）

A．稀硝酸B．稀盐酸C．硝酸铜D．氢氧化钠

3．（2009届潮州金中高三第六次测试）近年来，科学家试图探索利用铝粉作为新能源的可能性。

假如铝作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，下列关于其有利因素的说法中，肯定不成立的是（）

A．铝矿资源比较丰富B．铝燃烧时热值高C．铝质轻，有利于运输和贮存

D．用电解法冶炼铝的工业技术是铝作为新能源的重要基础

4．（2008届华南师大附中高三第二次综合测试）下列关于铝的叙述中正确的是（）

A．铝还原性强且亲氧性强，所以可通过铝热反应冶炼高熔点金属

B．铝在空气中极易锈蚀，所以铝制品的使用时间很短

C．铝能耐稀硫酸腐蚀，所以运送稀硫酸可用铝制槽车

D．铝的导电性比铜、银更强，所以常用以制造电线、电缆

5．（2009届广东饶平侨中高三第二次月考）2008年北京

奥运会主体育场——“鸟巢”，被《泰晤士报》评为全球“最

强悍”工程。

“鸟巢”运用了高强度、高性能的钒氮合金高新

钢和884块ETFE膜，并采用新一代的氮化镓高亮度LED材

料。

有关说法正确的是（）

A．合金的熔点通常比组分金属高，硬度比组分金属小

B．已知Ga处于ⅢA主族，可推知氮化镓化学式为Ga3N2

C．用金属铝与V2O5冶炼钒，铝作还原剂

D．ETFE膜（

）是由两种单体缩聚而成的

6．等量镁铝合金粉末分别与下列4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

7．（2008年北京）下列各组物质的无色溶液，不用其它试剂即可鉴别的是（）

①KOHNa2SO4AlCl3②NaHCO3Ba（OH）2H2SO4

③HClNaAlO2NaHSO4④Ca（OH）2Na2CO3BaCl2

A．①②B．②③C．①③④D．①②④

8．（2009届江苏省靖江市高三12月联考）元素的性质包含金属性和非金属性，其强弱可以通过该元素对应的某些化学性质体现出来。

某同学认为铝元素是金属元素，但是有一定的非金属性。

下列化学反应中，你认为能支持该同学观点的是（）

A．铝片与盐酸反应生成氢气B．氢氧化铝溶于强碱溶液

C．氢氧化铝溶于强酸溶液D．铝热反应

9．（2008届广州市铁一中学高三第二次月考）将氨水逐渐加入到物质的量浓度相等的AlCl3和MgCl2的混合溶液中至过量，生成沉淀的物质的量和所加氨水的体积的关系如下图，其中，正确的是（）

10．（2008届烟台市第一学期期中）某铝合金（硬铝）中含有镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，有人设计如下实验过程（实验前已经将合金样品磨成粉末状）。

（1）称取样品ag，称取时使用的仪器名称为。

（2）将上述样品溶解于足量稀盐酸中，过滤，滤渣中含有。

（3）在滤液中加过量NaOH溶液，过滤。

（4）在第（3）步的滤液中通入足量的CO2，充分反应后过滤，将沉淀用蒸馏水洗涤数次后，烘干灼烧至质量不再减少为止。

冷却后称量，质量为bg。

有关反应的离子方程式为

，该样品中铝的质量分数为。

（5）①若步骤（3）中NaOH溶液的量加入不足，则能使测定结果（填“偏高”、“偏低”或“不影响”）。

②若步骤（4）中沉淀没有洗涤，则能使测定结果（填“偏高”、“偏低”或“不影响”）。

基础提升训练

11．将一定量Mg、Al合金溶于1mol·L–1的HCl溶液中，进而向所得溶液中滴加1mol·L–1的NaOH溶液，产生沉淀的物质的量（n）与滴加的NaOH溶液（mL）体积的图示如下。

下列分析的结论中正确的是（）

A．溶解“一定量Mg、Al合金”的HCl溶液的体积为80mL

B．欲给出a的取值范围尚缺少一个条件

C．无法认定Mg、Al合金中n（Mg）/n（Al）的最大值

D．无法给出实验中产生H2的物质的量

12．（2008届山东省胜利一中第一学期期中考试）向含有1molKAl（SO4）2的溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液，充分反应。

下列说法不正确的是（）

A．当Al3+恰好完全沉淀时，消耗氢氧化钡1.5mol

B．当SO42恰好完全沉淀时，Al3+全部转化为四羟基合铝酸根

C．当向溶液中加入1.5mol氢氧化钡时，反应可用下列离子方程式表示：

2Al3++3SO42+3Ba2++6OH

2Al（OH）3↓+3BaSO4↓

D．随加入的氢氧化钡的物质的量不断增大，沉淀的物质的量不断增大

13．（2008届山东省胜利一中上期期中）某同学为了探索镁粉与溴水反应的机理，做了如下四组实验：

①将镁粉投入冷水中，未见任何现象；②将镁粉投入溴水中，观察到只是开始时产生极少量的气泡，但溴水的颜色全逐渐褪色；③将镁粉投入液溴中，未观察到任何明显现象；④向含足量镁粉的液溴中滴加几滴水，观察到溴的红棕色很快褪去。

关于镁与溴水的反应机理的论述中正确的是：

（）

A．镁粉只直接与溴水中的溴反应B．产生极少量的气泡是由于镁粉和水反应得到

C．镁粉只与溴水中的酸反应D．镁粉在水的催化下与溴反应

14．下图中，A、C是工业上上用途很广的两种重要化工原料，B为日常生活中常见的金属，H、G是正四面体结构的非极性分子，H是一种重要的能源，J是一种耐高温材料，K是由两种常见元素组成的化合物（图中部分反应物或生成物没有