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第5讲　铝、镁及其化合物(基础课)
【复习目标】　
1．了解铝、镁及其重要化合物的存在、性质和用途。
2．了解工业提取铝、镁的一般方法。
1.铝元素的存在
铝是地壳中含量最多的金属元素。
2．铝单质
(1)物理性质
铝单质是银白色、有金属光泽的固体，硬度较小，具有良好的导电、导热和延展性。
(2)化学性质
①Al在空气中易形成致密的氧化膜(Al2O3)。
②与H＋反应：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑。
③与OH－反应：__________________________________。
④与Fe2O3发生的铝热反应：______________________________。
⑤常温下，铝遇浓H2SO4、浓HNO3发生钝化。
2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
3．氧化铝
(1)两性氧化物
与盐酸反应：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O；
与NaOH溶液反应：________________________________(离子方程式)。
(2)重要用途
①作耐火材料：Al2O3的熔点很高，可制造耐火坩埚等。
②冶炼金属铝的原料。
Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－
4．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——两性氢氧化物
与强酸(H＋)反应：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，
与强碱(OH－)反应：___________________________。
Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－
KAl(SO4)2·12H2O
6．由铝土矿提取铝的工艺流程
铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)
(1)酸溶法工艺流程
(2)碱溶法工艺流程
[微思考]　判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂(　　)
(2)实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、Na2CO3固体等(　　)
(3)铝和酸反应时，氧化剂是酸，铝和碱反应时，氧化剂是碱(　　)
(4)明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用(　　)
×
×
×
×
关键能力 · 拓展教材
一、Al、Al2O3、Al(OH)3分别与酸(碱)反应的特点
1．下列有关铝及其化合物的性质、用途说法正确的有________(填标号)。
(1)铝制餐具不能长时间存放酸性或碱性食物
(2)两份相同质量的铝粉，分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生的氢气的质量前者多
(3)用氢氧化钠溶液去除铝条表面的氧化膜：Al2O3＋2OH－===2Al3＋＋H2O
(1)(4)
2．称取两份铝粉，第一份加入足量氢氧化钠溶液，第二份加入足量盐酸，若要放出等量的气体，两份铝粉的质量之比为(　　)
A．1∶3 B．3∶1
C．1∶1 D．4∶3
答案：C
解析：由反应：2Al＋6H＋===2Al3+＋3H2↑和2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑可知，等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，生成的氢气的量相等。
H＋＋OH－===H2O
Al3+＋3OH－===Al(OH)3↓
Mg2+＋2OH－===Mg(OH)2↓
Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－
三、从铝土矿中提取铝(碱溶法)的工艺流程
4．铝土矿的主要成分是Al2O3，还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质。
(1)氧化铝是________氧化物，资料表明，SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀，除此外，滤渣中还含有________(化学式)。写出“碱溶”时生成Na[Al(OH)4]的离子方程式：
(2)采用电解熔融Al2O3制备铝而不用氯化铝的原因是
两性
Fe2O3
答案：氯化铝是共价化合物，熔融氯化铝以分子的形式存在　
Na3AlF6
降低Al2O3熔融的温度
(5)电解熔融Al2O3时作阳极的石墨易消耗，原因是________________________________，
应该采取的措施是___________________________。
石墨电极被阳极上产生的O2氧化
定期补充石墨
2．镁的重要化合物
(1)氧化镁：白色粉末状固体，难溶于水。与盐酸反应的离子方程式为MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O。
(2)氢氧化镁：白色固体，难溶于水，中强碱。与盐酸反应的离子方程式为
Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O。
[微思考]　氢氧化镁的溶解度小于碳酸镁，碳酸镁转化为氢氧化镁的化学方程式为__________________________________________，镁元素在水垢中存在的主要形式是__________。
3．海水中提镁
关键能力 · 拓展教材
1.从海水中提取镁的流程如图所示：
主要化学反应为
(1)制石灰乳：
(2)沉淀Mg2＋：
(3)制备MgCl2：
(4)电解MgCl2：______________________________________。
2．(2025·广西凭祥联考)利用菱镁矿MgCO3(含杂质Al2O3、FeCO3)制取镁的工艺流程如图，下列说法正确的是(　　)
A．“酸浸”时溶液中有电子转移
B．“氧化”时用稀硝酸代替更好
C．沉淀混合物为Al(OH)3和Fe(OH)3
D．电解MgCl2溶液可得到金属镁
答案：C
解析：酸浸时MgCO3、Al2O3、FeCO3与盐酸反应，所得产物有金属氯化物、水和二氧化碳，元素化合价不变，无电子转移，A错误；过氧化氢是绿色氧化剂，若氧化时用稀硝酸，则易产生NO气体污染环境且引入新杂质，B错误；沉淀环节，加入MgO调节pH使Al3+、Fe3+生成Al(OH)3和Fe(OH)3沉淀，过滤除去，C正确；电解MgCl2溶液得到氢氧化镁沉淀、氢气和氯气，电解熔融氯化镁可得到金属镁，D错误。
利用真题题干创设情境——考教衔接突出创新性应用性
真题题干
(2020山东卷，9)以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下：
已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。
[价值引领]　在高考选择题中，无机化工微流程题属于常考题型。该题带给我们的备考启示有三：一是金属及其化合物的制备是这类题的命题载体；二是借助无机化工微流程题，主要考查学生信息获取与加工、逻辑推理与论证能力；三是备考过程要充分发挥“母题”的作用。
【发掘设问】　
(1)煅烧反应的化学方程式为
(2)MgO溶于NH4Cl溶液的离子方程式为
(3)如何提取浸出废渣中的Al(OH)3？(补充流程图并注明条件。)
_____________________________________。
(4)“沉镁”反应的离子方程式为
(5)浸出的废渣中加入足量NaOH溶液的离子方程式有
【变式】　(2025·江西高安联考)锡在材料、医药、化工等方面有广泛的应用，锡精矿(SnO2)中主要有Fe、S、As、Sb、Pb等杂质元素。如图为锡的冶炼工艺流程。
已知：SnO2性质稳定，难溶于酸。
回答下列问题：
(1)锡的原子序数为50，其价层电子排布式为________，在元素周期表中位于________区。
(2)烟尘中的主要杂质元素是___________(填元素符号)。
(3)酸浸时，PbO生成[PbCl4]2－，该反应的离子方程式为
为了提高铅的浸出率，最宜添加________(填标号)。
A．KCl　　B．HCl　　C．H2SO4　　D．NaCl
5s25p2
p
S、As、Sb
PbO＋2H＋＋4Cl－===[PbCl4]2-＋H2O
D
(4)还原时需加入过量的焦炭，写出该反应的化学方程式：
解析：锡精矿(SnO2)中主要有Fe、S、As、Sb、Pb等杂质元素，锡精矿焙烧后加入稀盐酸溶解，由于SnO2性质稳定，难溶于酸，过滤得到SnO2，再使用焦炭还原SnO2得到粗锡，最后电解精炼得到精锡，据此分析解题。
(1)锡的原子序数为50，其价层电子排布式为5s25p2，在元素周期表中位于p区。
答案：C
2．(湖南卷，7)铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下：
下列说法错误的是(　　)
A．不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料
B．采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率
C．合成槽中产物主要有Na3AlF6和CO2
D．滤液可回收进入吸收塔循环利用
答案：C
解析：流程梳理
陶瓷中的SiO2能与HF反应，A项正确；喷淋法能使溶液与烟气充分接触，提高吸收效率，B项正确；根据流程梳理，在Na2CO3过量下，不可能有CO2逸出，C项错误；滤液中含有Na2CO3，可用作吸收塔中的吸收剂，D项正确。
1．下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是(　　)
A．铝的金属活泼性强，可用于制作铝金属制品
B．氧化铝熔点高，可用作电解冶炼铝的原料
C．氢氧化铝受热分解，可用于中和过多的胃酸
D．明矾溶于水并水解形成胶体，可用于净水
答案：D
2．下列说法不正确的是(　　)
A．通过电解熔融的无水MgCl2可以制得金属镁
B．镁条在空气中燃烧所得的固体物质是混合物
C．氧化镁是优质的耐火材料
D．金属镁质地柔软，不适宜制作高强度的合金材料
答案：D
3．探究氢氧化铝的两性，最适宜的试剂是(　　)
A．Al、NaOH溶液、稀盐酸
B．Al2O3、氨水、稀盐酸
C．Al2(SO4)3溶液、NaOH溶液、稀盐酸
D．AlCl3溶液、氨水、稀盐酸
答案：C
4．下列除去杂质的方法不正确的是(　　)
A．镁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥
B．用过量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋
C．Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO2后过滤
D．MgO中混有少量Al2O3：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得到MgO
答案：B
5．易拉罐的主要成分以铝铁合金和铝镁合金最为常见。现取几小块易拉罐碎片进行下列实验，其中实验方案与现象、结论正确的是(　　)
选项 实验方案 现象、结论
A 加入盐酸 产生无色气体；含铝、铁、镁三种金属
B 加入NaOH溶液 有无色气体产生；含有镁、铝两种金属
C 加入盐酸后，所得溶液中再加入少量NaOH溶液 产生白色沉淀；含有金属镁
D 用盐酸溶解并放置一会儿后，加入KSCN溶液 溶液呈红色；含有铁元素
答案：D
6．(8分)KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如图所示。回答下列问题：
(1)为尽量少引入杂质，试剂①应选用________(填标号)。
a．HCl溶液 b．H2SO4溶液
c．氨水 d．NaOH溶液
(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为____________________________________。
(3)沉淀B的化学式为__________________；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是___________________________。
d
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
Al(OH)3
Al3＋水解，使溶液中H＋浓度增大
7．铝热反应的实验装置如图所示，下列有关说法错误的是(　　)
A．X物质为KClO3
B．镁条燃烧提供引发反应所需的热量
C．若转移0.3 mol电子，被还原的Fe2O3为16 g
D．可利用铝热反应冶炼铁
答案：C
8．Mg与Br2反应可生成具有强吸水性的MgBr2，该反应剧烈且放出大量的热。实验室采用如图装置制备无水MgBr2。下列说法错误的是(　　)
A．a为冷却水进水口
B．装置A的作用是吸收水蒸气和挥发出的溴蒸气
C．实验时需缓慢通入N2，防止反应过于剧烈
D．不能用干燥空气代替N2，因为副产物MgO会阻碍反应的进行
答案：B
答案：A
解析：MgCO3是微溶物，不可拆成离子，故A错误；SiO2不溶于盐酸，浸出渣为SiO2，故B正确；加入氨水沉镁发生反应：MgCl2＋2NH3·H2O===Mg(OH)2↓＋2NH4Cl，母液的主要溶质是NH4Cl，故C、D正确。
10．铵明矾[NH4Al(SO4)2·12H2O]是分析化学常用基准试剂，其制备过程如下。
下列分析错误的是(　　)
A.过程Ⅰ反应：2NH4HCO3＋Na2SO4===2NaHCO3↓＋(NH4)2SO4
B．检验滤液B中阴离子的试剂仅需BaCl2溶液
C．若省略过程Ⅱ，则铵明矾产率明显减小
D．向铵明矾溶液中逐滴加入NaOH溶液并加热，先后观察到：刺激性气味气体逸出→白色沉淀生成→白色沉淀消失
答案：D
11．(10分)以水氯镁石(主要成分是MgCl2·6H2O)生产碱式碳酸镁[Mga(CO3)b(OH)c·nH2O]的主要流程如图：
(1)溶解时将水氯镁石粉碎的目的是____________________________。
(2)预氨化过程中有Mg(OH)2沉淀生成，该过程中发生反应的离子方程式为_____________________________________。
(3)沉淀镁时反应的温度不宜过高，原因是_____________________________________。
(4)将上述流程中的滤液浓缩结晶，所得的主要固体物质的化学式为________。
增大反应物接触面积，提高溶解速率
碳酸氢铵不稳定，加热易分解且氨易挥发
NH4Cl
(5)上述流程中检验“过滤”后碱式碳酸镁洗涤是否干净的操作为___________________。
答案：取最后一次洗涤液少许于一洁净的试管中，滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液，若产生白色沉淀，说明碱式碳酸镁未洗干净，反之则洗净
12．(10分)锌和铝都是活泼金属，其氢氧化物既能溶于强酸溶液，又能溶于强碱溶液，但是Al(OH)3不溶于氨水，而Zn(OH)2能溶于氨水，生成[Zn(NH3)4]2＋。
回答下列问题：
(1)单质铝溶于NaOH溶液后，溶液中铝元素的存在形式为______________________(用离子符号表示)。。
(2)写出锌和NaOH溶液反应的离子方程式：____________________________________。
[Al(OH)4]－
Zn＋2OH－＋2H2O===[Zn(OH)4]2－＋H2↑
(3)下列各组中的两种溶液，用相互滴加的实验方法可以鉴别的是________(填标号)。
①Al2(SO4)3和NaOH　②Al2(SO4)3和氨水
③ZnSO4和NaOH ④ZnSO4和氨水
(4)写出可溶性铝盐和氨水反应的离子方程式：________。
试解释实验室不宜用可溶性锌盐与氨水反应制取氢氧化锌的原因：
①③④

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