1.結合真實情境中的應用實例或通過實驗探究,了解鋁、鎂及其化合物的主要性質。2.了解鋁、鎂及其化合物在生產、生活中的應用。
考點一　鋁及其重要化合物
考點二　鎂及其化合物的性質　海水提取鎂
1.鋁的性質與應用(1)結構及存在
寫出上圖中反應④⑤的化學(或離子)方程式:④離子方程式:____________________________________。?⑤化學方程式: ____________________________________ (鋁熱反應)。
2Al+2OH-+6H2O══ 2[Al(OH)4]-+3H2↑
2.氧化鋁的性質與應用(1)化學性質(寫出化學方程式)
(2)重要用途①作耐火材料:Al2O3的熔點很高, 可制造________等。?②冶煉金屬鋁:通過電解熔融氧化鋁得到金屬鋁: __________________。?
Al2O3+6HCl══ 2AlCl3+3H2O
Al2O3+2NaOH+3H2O══ 2Na[Al(OH)4]
3.氫氧化鋁的性質與制備(1)化學性質(寫出離子方程式)
Al(OH)3+3H+══ Al3++3H2O
Al(OH)3+OH-══[Al(OH)4]-
(2)制備方法(寫出離子方程式)①向可溶性鋁鹽溶液中加入足量氨水: ____________________________________。?②向Na[Al(OH)4]溶液中通入足量CO2: ____________________________________。?
4.工業(yè)冶煉鋁的工藝流程(1)堿溶法
考向1 鋁及其化合物的性質與應用例1下列關于金屬鋁及其化合物的敘述正確的是(　　)A.鋁耐腐蝕是因為常溫下金屬鋁不能與氧氣反應B.鋁合金密度小,硬度大,耐腐蝕,是制造飛機的理想材料C.相同質量的鋁分別與足量鹽酸和燒堿溶液反應產生氫氣的質量比為3∶1D.鋁表面有氧化膜保護,鋁質器皿可以長時間盛放酸性或堿性溶液
解析 鋁耐腐蝕是因為常溫下金屬鋁與氧氣反應生成一層致密的氧化鋁薄膜,A錯誤;鋁合金密度小,硬度大,耐腐蝕,是制造飛機的理想材料,B正確;鋁與鹽酸反應生成氯化鋁和H2,鋁和燒堿溶液反應生成Na[Al(OH)4]和H2,相同質量的鋁分別與足量鹽酸和燒堿溶液反應產生氫氣的質量比為1∶1,C錯誤;氧化鋁是兩性氧化物,氧化鋁可以在酸性溶液或堿性溶液中反應,故鋁質器皿不可以長時間盛放酸性或堿性溶液,D錯誤。
[對點訓練1] 下列關于金屬鋁及其化合物的敘述不正確的是(　　)A.鋁的化學性質很活潑,但不能與氨水發(fā)生反應B.氧化鋁能與氫氧化鈉溶液反應,故氧化鋁為酸性氧化物C.等物質的量的鋁分別與足量的HCl溶液、NaOH溶液反應,消耗HCl和NaOH的物質的量之比為3∶1D.鋁在冷的濃硝酸中發(fā)生鈍化,因此可用鋁槽車運輸濃硝酸
解析 鋁的化學性質很活潑,但不能與弱堿溶液反應,A正確;氧化鋁既能與強酸反應又能與強堿反應,故氧化鋁為兩性氧化物,B錯誤;根據(jù)反應方程式2Al+6HCl═2AlCl3+3H2↑和2Al+2NaOH+6H2O═2Na[Al(OH)4]+3H2↑可知,當Al的物質的量相等時,反應消耗HCl和NaOH的物質的量之比為3∶1,C正確;鋁在冷的濃硝酸中發(fā)生鈍化,因此可用鋁槽車運輸濃硝酸,D正確。
考向2 鋁及其化合物的制備“微流程”例2某種粉煤灰含有50.19%的Al2O3、37.29%的SiO2,其余為Fe2O3、CaO等。利用該粉煤灰“一步酸溶法”生產氧化鋁的工藝流程如圖所示。下列敘述不正確的是(　　)
A.“濾渣”的主要成分是二氧化硅B.“樹脂凈化”的目的是將Al3+與Fe3+、Ca2+分離C.“蒸發(fā)結晶”前應向氯化鋁溶液中加入鹽酸D.循環(huán)使用X既能降低成本,又能防止污染環(huán)境
解析 由流程可知,加鹽酸反應后,過濾分離出的“濾渣”主要為SiO2,酸浸液中含Al3+、Fe3+、Ca2+,“樹脂凈化”除去了Fe3+、Ca2+,AlCl3的酸性溶液可抑制Al3+水解,蒸發(fā)結晶分離出X為HCl,焙燒結晶之后所得物質生成Al2O3和X(HCl)?！盀V渣”的主要成分是SiO2,A正確;由制備最終產物Al2O3及流程可知,“樹脂凈化”的目的是將Al3+與Fe3+、Ca2+分離,B正確;“酸浸”時鹽酸過量,“蒸發(fā)結晶”前溶液顯酸性,因此不需要加鹽酸,C錯誤;X為HCl,可在“酸浸”時循環(huán)使用,循環(huán)使用X既能降低成本,又能防止污染環(huán)境,D正確。
流程解讀結合粉煤灰的主要成分、各步驟加入的試劑及反應過程等分析如下:
[對點訓練2] 鋁土礦中主要含有Al2O3,還有少量Fe2O3、SiO2雜質,從鋁土礦中冶煉金屬鋁的方法如圖所示(步驟①、②、③中每步反應結束后經過過濾才進行下一步反應)。下列有關說法不正確的是(　　)
考點二鎂及其化合物的性質　海水提取鎂
1.鎂的存在及性質(1)鎂的存在在自然界中,鎂以________的形式存在于地殼和海水中。?(2)化學性質
Mg+2H+═Mg2++H2↑
2.從海水中提取鎂(1)工藝流程
(2)主要步驟及反應(寫出化學方程式)①制石灰乳: _______________________、_______________________;?②生成Mg(OH)2: _________________________________;?③制備MgCl2: _____________________________________;?④冶煉金屬鎂: _____________________________________。?
CaO+H2O══ Ca(OH)2
MgCl2+Ca(OH)2══ Mg(OH)2↓+CaCl2
Mg(OH)2+2HCl══ MgCl2+2H2O
3.鎂的兩種重要化合物(1)氧化鎂:白色粉末狀固體,難溶于水,屬于________氧化物;與稀硫酸、鹽酸等酸反應的離子方程式為_______________________。?(2)氫氧化鎂:白色固體,難溶于水,屬于中強堿;與稀硫酸、鹽酸等酸反應的離子方程式為____________________________。?
MgO+2H+══ Mg2++H2O
Mg(OH)2+2H+ ══ Mg2++2H2O
考向1 鎂及其化合物的性質與應用例1室溫下,用質量和表面積相同的鎂條各一片(已用砂紙打磨),分別探究不同條件下與水反應的實驗(裝置圖如下),實驗2的鎂條放在尖嘴玻璃導管內并浸于蒸餾水中,實驗3產生的渾濁物主要為堿式碳酸鎂[mMg(OH)2·nMgCO3]。
實驗解讀分析不同條件下鎂與水反應的實驗操作如下:
[對點訓練1] (2023·廣東汕頭期中)氮化鎂(Mg3N2)是由氮和鎂組成的無機化合物。室溫下,純凈的氮化鎂為黃綠色的粉末,能與水反應,但含有氧化鎂雜質的氮化鎂是灰白色的,能溶于酸,微溶于乙醇和乙醚。下列說法錯誤的是(　　)A.12 g鎂在空氣中完全燃燒所得產物的質量大于20 gB.要制備氮化鎂,可將鎂帶在氮氣中燃燒制成C.氮化鎂需要真空密封保存,防水、防潮D.未經政府許可不能將Mg3N2排入周圍環(huán)境
故12 g鎂在空氣中完全燃燒所得產物的質量介于16.7~20 g之間,A錯誤;因為鎂還與空氣中的氧氣等物質反應,要制備氮化鎂,可將鎂帶在氮氣中燃燒制成,B正確;Mg3N2與水發(fā)生反應: Mg3N2+6H2O═3Mg(OH)2↓+2NH3↑,故需真空密封保存,防水、防潮,C正確;氮化鎂與水反應生成的NH3極易溶于水,使溶液呈弱堿性,造成水污染,故不能隨意排入環(huán)境中,D正確。
考向2 鎂及其化合物的制備“微流程”例2如圖為海水制鎂的工藝流程示意圖。下列敘述不正確的是(　　)
[對點訓練2] 以菱鎂礦(主要成分為MgCO3,含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)為原料制備高純鎂砂的工藝流程如下:
已知“浸出”時產生的廢渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列說法錯誤的是(　　)A.浸出鎂的反應為MgO+2NH4Cl═MgCl2+2NH3↑+H2OB.“沉鎂”的操作能在較高溫度下進行C.分離Mg2+與Al3+、Fe3+是利用了它們氫氧化物Ksp的不同,調節(jié)溶液的pH來實現(xiàn)D.流程中可循環(huán)使用的物質有NH3、NH4Cl
解析 分析流程可知,“浸出”時雜質不需要考慮,則浸出鎂的化學方程式為MgO+2NH4Cl═MgCl2+2NH3↑+H2O,A正確;加入氨水就可將Mg2+轉化為沉淀,不需要加熱,加熱反而會使氨水分解,B錯誤;Mg2+與Al3+、Fe3+的氫氧化物都是難溶物沉淀,不同的沉淀其Ksp不同,可利用該原理選擇沉淀的順序,可通過調節(jié)pH來完成,C正確;“浸出”產生的氨氣可溶于水成為氨水,可用于后續(xù)的沉鎂,“沉鎂”時所得的濾液中的氯化銨可用來“浸出”,D正確。
進階1 練易錯·避陷阱1.(2023·廣東汕頭二模)類推的思維方式在化學研究中發(fā)揮著重要作用。下列有關類推的結論正確的是(　　)A.Al能與NaOH溶液反應,則Mg也可以B.工業(yè)上用電解熔融MgCl2的方法冶煉Mg,故也可用電解熔融CaCl2的方法冶煉CaC.S與Fe反應生成FeS,故S與Cu反應也生成CuSD.CO2和SiO2化學式相似,故CO2與SiO2的物理性質也相似
解析 Mg不能與NaOH發(fā)生反應,A錯誤;Mg、Ca均為活潑金屬,均采用電解熔融氯化物的方法冶煉,B正確;S與Cu反應生成Cu2S,C錯誤;SiO2為共價晶體、CO2為分子晶體,兩者物理性質差異較大,D錯誤。
2.(2024·湖南婁底模擬)鎵(Ga)與鋁同主族,曾被稱為“類鋁”,其氧化物和氫氧化物均為兩性化合物。工業(yè)制備鎵的流程如圖所示。下列推斷不合理的是(　　)
A.Al和Ga的最外層電子數(shù)相同B.向GaCl3溶液中逐滴加入足量稀氨水,先生成沉淀,后沉淀溶解C.金屬鎵(Ga)可以與NaOH溶液反應生成Na[Ga(OH)4]和H2D.Na[Al(OH)4]和少量CO2反應的化學方程式為2Na[Al(OH)4]+CO2═2Al(OH)3↓+Na2CO3+H2O
解析 Al和Ga均為ⅢA族元素,最外層電子數(shù)相同,A正確;鎵(Ga)與鋁同主族,曾被稱為“類鋁”,其氧化物和氫氧化物均為兩性化合物,則氫氧化鎵不能溶于氨水,故沉淀不會溶解,B錯誤;鎵(Ga)與鋁同主族,曾被稱為“類鋁”,則鎵也會和強堿氫氧化鈉反應生成鹽Na[Ga(OH)4]和H2,C正確;Na[Al(OH)4]和少量CO2反應生成氫氧化鋁沉淀和碳酸鈉,化學方程式為2Na[Al(OH)4]+CO2═2Al(OH)3↓+Na2CO3+H2O,故D正確。
進階2 練熱點·提素能3.鎂及其合金是用途很廣的金屬材料。大量的鎂是從海水中提取的,主要步驟如下:
下列說法不正確的是(　　)A.為了使Mg2+轉化為Mg(OH)2,試劑①可選用石灰乳B.上述步驟中涉及的反應類型:分解反應、復分解反應C.試劑②可以選用鹽酸D.也可以通過電解MgCl2溶液的方法制備Mg
4.工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3,還含有雜質SiO2和Fe2O3)提取氧化鋁并冶煉Al的操作過程如圖,下列說法錯誤的是(　　)
進階3 研真題·明考向5.正誤判斷:正確的打“√”,錯誤的打“×”。(1)(2023·浙江6月選考卷,4A)鋁有強還原性,故可用于制作門窗框架。(　 )(2)(2023·湖北卷,5B)用離子方程式表示Al(OH)3溶于燒堿溶液: Al(OH)3+OH-═[Al(OH)4]-。(　　)(3)(2022·湖北卷,10C)Be(OH)2和Al(OH)3均可表現(xiàn)出弱酸性。(　　)(4)(2022·浙江6月選考卷,9A)工業(yè)上通過電解六水合氯化鎂制取金屬鎂。(　　)(5)(2022·海南卷,6A)MgCl2溶液中滴加NaOH溶液至過量,產生白色沉淀后沉淀消失。(　　)(6)(2022·廣東卷,6D)鋁能形成致密氧化膜,故技術人員用于開發(fā)高端耐腐蝕鍍鋁鋼板。(　　)
6.(2021·湖南卷)一種工業(yè)制備無水氯化鎂的工藝流程如下:

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