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第08讲 镁、铝及其化合物
1．了解镁、铝的制备方法，掌握其主要性质及应用。
2．了解镁、铝的重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及应
知识点一 镁及其重要化合物的性质与应用
1．镁的性质
(1)物理性质：银白色、具有金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电性、导热性和延展性。
(2)化学性质
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①与N2反应：3Mg＋N2Mg3N2；
②与CO2反应：____________________________________；
③与热水反应：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑；
④与稀硫酸反应：Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑。
特别提醒：　Mg在CO2中能燃烧，所以Mg着火时不能用二氧化碳灭火器和泡沫灭火器灭火。
2．海水提镁
―→Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
↓
―→Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
↓
―→____________________________________
3．镁的用途
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 主要性质及反应方程式
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
溶解度小于碳酸镁 MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑
知识点二　铝的化学性质
1．铝与氧气反应
用坩埚钳夹住一小块铝箔，在酒精灯上加热至之熔化，会看到的现象是
________________________________________________________________________
_______________，原因是_______________________________________________
________________________________________________________________________，
反应的化学方程式是______________________________________________________。
2．铝与酸的反应
铝与稀硫酸反应的离子方程式为：___________________________________________。
3．铝与强碱的反应
铝与NaOH溶液反应的离子方程式为：_______________________________________
________________________________________________________________________。
4．铝热反应
Al与Fe2O3共热的化学方程式为：_________________________________________
________________________________________________________________________。
知识点三　铝的重要化合物
1．氧化铝和氢氧化铝的比较
2．常见的铝盐
(1)硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。
(2)明矾的化学式为：________________，它是____色晶体，____溶于水，水溶液pH____7(填“<”、“>”或“＝”)。明矾可以净水，其净水的原因是：___________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
Al(OH)3沉淀生成的计算
1．Al3＋与OH－反应生成Al(OH)3沉淀的定量计算规律
可溶性铝盐与强碱溶液混合时，二者相对量的大小要影响产物的生成：
强碱不足量时(反应①)：____________________________________________________；
强碱足量时(反应②)：______________________________________________________；
综合上述两式可得(反应③)：________________________________________________。
设Al3＋、OH－的物质的量分别为n(Al3＋)、n(OH－)，最终生成Al(OH)3的质量为m[Al(OH)3]，借助数轴讨论如图所示：
【答案】
1.Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
2．强酸与AlO反应的定量计算规律
强酸不足量时(反应①)：___________________________________________________；
强酸足量时(反应②)：_____________________________________________________；
综合上述两式可得(反应③)：________________________________________________。
结果如下：
【答案】
2．AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O
【知识网络】
1．镁及其化合物的转化关系
2．铝及其化合物的转化关系
①2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑ ②4Al＋3O22Al2O3
2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑
※③2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑ ④Al2O3＋6HCl=2AlCl3＋3H2O
2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2－＋3H2↑ Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O
※⑤Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2O ⑥AlCl3＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NH4Cl
Al2O3＋2OH－=2AlO2－＋H2O Al3＋＋3NH3·H2O = Al(OH)3↓＋3NH4＋
⑦Al(OH)3＋3HCl=AlCl3＋3H2O ⑧2Al(OH)3 Al2O3＋3H2O
Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O
☆⑨NaAlO2＋HCl＋H2O =Al(OH)3↓＋NaCl或NaAlO2＋2H2O＋CO2=Al(OH)3↓＋NaHCO3
AlO2－＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓ AlO2－＋2H2O＋CO2=Al(OH)3↓＋HCO3－
※⑩Al(OH)3＋NaOH = NaAlO2＋2H2O ☆⑾Al3＋＋3H2OAl(OH)3胶体＋3H＋
Al(OH)3＋OH－= AlO2－＋2H2O 明矾净水
⑿AlCl3＋4NaOH = NaAlO2＋3NaCl＋2H2O Al3＋＋4OH－= AlO2－＋2H2O
1．等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为5∶6，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能分别是(　　)
A．甲、乙中都是铝过量
B．甲中铝过量、乙中碱过量
C．甲中酸过量、乙中铝过量
D．甲中酸过量、乙中碱过量
【答案】B　
由题意知n(H2SO4)＝n(NaOH)，设均为1 mol。当Al均不足，H2SO4和NaOH均过量时，生成H2相等，即1∶1；当Al均过量时分别生成2 g和3 g H2，即体积比2∶3。因>＝，故甲中铝过量，乙中铝不足(即碱过量)。
【举一反三】
甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·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．5.4 g B．3.6 g C．2.7 g D．1.8 g
【答案】A　
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。
2Al＋6HCl　　　===　　　2AlCl3＋3H2↑
6 mol 3 mol
3 mol·L－1×0.1 L 0.15 mol
则Al与NaOH反应生成的H2为0.15 mol×2＝0.3 mol。
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2×27 g 3 mol
5．4 g 0.3 mol
即投入的铝粉为5.4 g。
2．实验室用铝屑、烧碱和稀H2SO4为原料制取一定量的Al(OH)3。可分别用如下的转化关系表示两种方法：
①AlAl3＋Al(OH)3
②AlAlOAl(OH)3
(1)上述哪一种方法比较节约试剂？(提示：试从每生产 2 mol Al(OH)3所耗费的试剂用量予以说明)
(2)从操作难易的角度分析，上述两种方法存在的明显缺点是什么？若原料相同，请设计一种更为节约试剂的方法(以方程式表示，并说明其可以最节约试剂的根据)。
【答案】
(1)②法比①法节约试剂。每制备 2 mol Al(OH)3 ①法消耗 2 mol Al,3 mol H2SO4,6 mol NaOH，②法消耗2 mol Al，2 mol NaOH，1 mol H2SO4，所以②法比较节约试剂。
(2)由于Al(OH)3既能与H2SO4反应又能与NaOH反应所以在上述两种方法中第二步骤操作的用量都难以控制。
2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
Al2(SO4)3＋6NaAlO2＋12H2O===8Al(OH)3↓＋3Na2SO4
故每生成2 mol Al(OH)3，需要2 mol Al，0.75 mol H2SO4，1.5 mol NaOH，可见比①②两法更节约试剂。
解析　(1)反应过程中所涉及的化学方程式为：
①2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑
Al2(SO4)3＋6NaOH===2Al(OH)3↓＋3Na2SO4
②2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2NaAlO2＋2H2O＋H2SO4===2Al(OH)3↓＋Na2SO4
由化学方程式可分别得出两种方法的关系式：
①法2Al～3H2SO4～6NaOH～2Al(OH)3
②法2Al～2NaOH～H2SO4～2Al(OH)3
所以制备2 mol Al(OH)3①法消耗2 mol Al,3 mol H2SO4, 6mol NaOH；
②法消耗2 mol Al,2 mol NaOH, 1mol H2SO4。
故②法比较节约试剂
(2)根据Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
可采用以下转化关系：
→2 mol Al(OH)3
一、Al及其化合物的性质
1．判断正误
(1)铝制容器可盛装浓H2SO4(　　)
(2)用氢氧化钠溶液除去铝表面的氧化膜：Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O(　　)
(3)用氨水鉴别Al3＋、Mg2＋、Ag＋(　　)
(4)向明矾溶液中加入过量的氢氧化钡溶液：Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===2BaSO4↓＋AlO＋2H2O(　　)
(5)Y(即Al)的最高价氧化物的水化物能溶于稀氨水(　　)
【答案】(1)√　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×
【解析】
(1)铝能与浓硫酸常温下会发生钝化现象，所以铝制容器可盛装浓H2SO4，说法正确；
(2) 三氧化二铝能和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，所以用氢氧化钠溶液除去铝表面的氧化膜： Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O，说法正确；
(3)氨水和Al3＋、Mg2＋均生成白色沉淀，无法区分，说法错误；
(4)向明矾溶液中加入过量的氢氧化钡溶液，铝离子转化为偏铝酸根，Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===2BaSO4↓＋AlO＋2H2O，离子方程式正确；
(5)铝的最高价氧化物为三氧化二铝，三氧化二铝不能溶于氨水，说法错误；
2．相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应，至体系中均无固体物质，消耗碱量最多的是(　　)
A．Al2O3 B．Al(OH)3 C．AlCl3 D．Al
【答案】D　　
【解析】
假设各种物质的质量均为1g，则铝单质的物质的量为(1/27)mol，氢氧化铝的物质的量为(1/78)mol，氯化铝的物质的量为(1/133.5)mol，氧化铝的物质的量为(1/102)mol，
根据化学方程式：2Al+6H2O+2NaOH═2Al（OH）3↓+3H2↑；
Al（OH）3+NaOH═NaAlO2+2H2O；AlCl3+3NaOH（少量）═Al（OH）3↓+3NaCl，Al（OH）3+NaOH（过量）═NaAlO2+2H2O，总反应式：AlCl3+4NaOH（过量）═NaAlO2+3NaCl+2H2O；
Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O，
则Al～NaOH，消耗碱(1/27)mol，
Al（OH）3～NaOH，消耗碱(1/78)mol，
AlCl3～4NaOH，消耗碱4×(1/133.5)mol，
Al2O3，～2NaOH，消耗碱2×(1/102)mol，所以消耗碱量最多的是铝。
故选D。
3．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)关系如上图。反应中镁和铝的(　　)
A．物质的量之比为3∶2
B．质量之比为3∶2
C．摩尔质量之比为2∶3
D．体积之比为2：3
【答案】A
【解析】
A、由于Mg～H2，2Al～3H2，且两种金属得到的氢气一样多，因此镁和铝的物质的量的比是1：(2/3)=3：2，故A正确；
B、由于Mg～H2，2Al～3H2，且两种金属得到的氢气一样多，因此镁和铝的物质的量的比是1：(2/3)=3：2，则它们的质量的比为（3×24）：（2×27）=4：3，故B错误；
C、镁和铝的摩尔质量之比和该化学反应毫无关系，即它们的摩尔质量之比为24：27=8：9，故C错误；
D、根据B的分析，金属镁和铝的质量的比为（3×24）：（2×27）=4：3，体积等于质量和密度之比，所以金属的体积之比还得借助密度数据计算，故D错误；
故选A。
4．向m g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b L。向反应后的溶液中加入c mol·L－1氢氧化钾溶液V mL，使金属离子刚好沉淀完全，得到的沉淀质量为n g。再将得到的沉淀灼烧至质量不再改变为止，得到固体
p g。则下列关系不正确的是(　　)
A．c＝ B．p＝m＋
C．n＝m＋17Vc D.m【答案】C
【解析】反应化学方程式为；Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑；2Al+3H2SO4= Al2(SO4)3+3H2↑；
MgSO4+2KOH= Mg(OH)2↓+K2SO4；
Al2(SO4)3+6KOH=2Al(OH)3↓+3K2SO4；Mg(OH)2MgO+H2O；
2 Al(OH)3Al2O3+3H2O；根据化学方程式可得：
A、根据化学方程式的定量关系，生成的氢气的物质的量等于参加反应的碱的物质的量的一半，即b=22.4L/mol×，整理得c=，所以A项正确；
B、选项中p为生成的氧化物的质量，1molMg可结合1molO，2molAl结合3molO，因此生成沉淀的物质的质量等于镁和铝的质量之和加氧元素的质量，而结合氧元素的物质的量等于生成氢气的物质的量，也等于消耗氢氧根离子的物质的量的一半，即p=+m=m+所以B项正确；
C、得到的氢氧化镁和氢氧化铝的质量等于镁铝的质量和与氢氧根离子的质量之和，即n=m+c××17=m+×17，选项中忽略了体积的单位，故C错误；
D、氧化镁和氧化铝的质量可以按照极值方法计算，若mg全是镁，得到的氧化物为氧化镁，根据元素守恒，则质量为P==；若mg全是铝，得到的氧化物为氧化铝，根据元素守恒，则质量为p==；质量介于二者之间，故D正确；
故选C．
5．对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。以下为铝材表面处理的一种方法：
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，其原因是____________________(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的________。
a．NH3 b．CO2 c．NaOH d．HNO3
②以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为________。取少量废电解液，加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是________________________________________________________________________。
【答案】
①2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑　b
②2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋ 6H＋
HCO与H＋反应使H＋浓度降低，产生Al(OH)3沉淀
【解析】
碱洗时，部分除去了氧化膜的Al与NaOH溶液反应放出了H2，若将溶液中AlO转化为Al(OH)3沉淀应向溶液中通入CO2，加HNO3，如若过量会造成沉淀溶解。铝作阳极失去电子最终形成Al2O3，所以阳极电极反应式为：2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋，在废电解液中加入NaHCO3，会使溶液中H＋浓度降低而生成Al(OH)3沉淀。
6．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中含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)，写出该溶液的一种用途：
________________________________________________________________________。
(5)已知298 K时，Mg(OH)2的溶度积常数Ksp＝5.6×10－12 mol3·L－3，取适量的滤液B，加入一定量的烧碱达到沉淀溶解平衡，测得pH＝13.00，则此温度下残留在溶液中的c(Mg2＋)＝__________。
【答案】
(1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
(2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
(3)硫氰化钾(或苯酚溶液等合理答案均可)
(4)NaHCO3　制纯碱(或做发酵粉等合理答案均可)
(5)5.6×10－10 mol·L－1
【解析】
铝土矿中的成分能与HCl反应的有Al2O3、Fe2O3、MgO，不反应的是SiO2，所以固体A为SiO2，滤液B中有Al3＋、Fe3＋、Mg2＋，再加入过量烧碱，Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，沉淀C为Fe(OH)3、Mg(OH)2混合物，滤液D为NaAlO2、NaOH(过量)，NaAlO2能与CO2反应，NaAlO2＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋NaHCO3，滤液E为NaHCO3，沉淀F为Al(OH)3，Al(OH)3灼烧得到Al2O3。铝土矿中能与NaOH溶液反应的有Al2O3、SiO2，其余均不反应，所以固体X为Fe2O3、MgO，Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。(5)题中应用Ksp的有关计算，Ksp＝c(Mg2＋)·c2(OH－)，c(OH－)＝1.0×10－1 mol·L－1，所以c(Mg2＋)＝ mol·L－1＝＝5.6×10－10 mol·L－1。
二、Al3＋、AlO、Al(OH)3相互转化的图象
1．将物质X逐渐加入(或通入)Y溶液中，生成沉淀的量与加入X的物质的量关系如图所示，符合图示情况的是(　　)
A B C D
X CO2 HCl NaOH AlCl3
Y Ca(OH)2 NaAlO2 AlCl3 NaOH
【答案】C　
【解析】
A项，由Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2可知，其图象应为图1；B项，由HCl＋NaAlO2＋H2O===Al(OH)3↓＋NaCl，Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O可知其图象应为图2；D项，由AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O,3NaAlO2＋AlCl3＋6H2O===4Al(OH)3↓＋3NaCl可知，其图象应为图3。
　　
图1　　 　　　　　图2　　　　　　图3
三、铝的性质
1．若在加入铝粉能放出氢气的溶液中，分别加入下列各组离子，可能大量共存的是(　　)
A．NH NO CO Na＋
B．Na＋ Ba2＋ Mg2＋ HCO
C．NO Ca2＋ K＋ Cl－
D．NO K＋ AlO H＋
【答案】C
【解析】
A．碱溶液中不能存在NH4+，酸溶液中不能大量存在CO32-，不能大量共存，故A错误；
B．HCO3-既能与酸反应又能与碱反应，不能大量共存，故B错误；
C．碱性条件下，铝能与碱反应放出氢气，能大量共存，故C正确；
D．AlO 和 H＋不能大量共存，故D错误；
故选：C．
2．将总物质的量为n mol的钠和铝(其中钠的物质的量分数为x )投入到一定量的水中充分反应，金属没有剩余，共收集到标准状况下的气体V L。下列关系式中正确的是(　　)
A．x＝　　　　　　 B．0C．V＝33.6n(1－x) D．11.2n【答案】D　
【解析】
该题中涉及的化学方程式为：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。由题意，金属没有剩余可知x必大于或等于0.5，即0.5≤x<1。根据电子得失守恒得：×22.4＝V(H2)，当x＝0.5时，V(H2)＝22.4n，当x＝1时，V(H2)＝11.2n，则11.2n3．把铝粉和Fe3O4粉末配成铝热剂，分成两等份，一份在高温下恰好完全反应后，再与足量盐酸反应，另一份直接放入足量的烧碱溶液中充分反应；前后两种情况下生成的气体体积比是(　　)
A. 3∶8 B. 8∶3 C. 3∶4 D. 4∶3
【答案】C
【解析】
把Al和Fe3O4粉末配成铝热剂，分成两等份，第一份在高温下恰好完全反应，然后将生成物与足量的盐酸充分反应，发生的反应为：8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe、Fe+2HCl=FeCl2+H2↑，即8Al～9Fe～9H2，第二份直接加入足量的氢氧化钠溶液使之充分反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，即8Al～12H2。两份铝热剂中铝的量相同，则前后两种情况下生成气体的物质的量之比为3︰4，答案C正确。
故选C。
4．两个烧杯中加入同体积浓度均为2 mol·L－1的H2SO4，置于天平两端，调平天平后分别加入10.8 g的Al和Mg，则反应完毕后，天平(　　)
A．可能加Mg的一端下倾
B．可能加Al的一端下倾
C．不可能保持平衡
D．无法判断
【答案】A　
【解析】
此题未说明稀H2SO4的体积，分下列三种情况讨论：(1)加入稀H2SO4过量，Al、Mg都已反应完毕，按化学反应方程式计算，加入Al、Mg每端增加的质量：
2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑　 　Δm
54g　　　　　　　　　 6 g 　　　48 g
10．8 g　　　　　　　　　　　　　　m(Al)
m(Al)＝9.6 g
Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑　　Δm
24 g　　　　　　　　 2 g　　　22 g
10．8 g　　　　　　　　　　　m(Mg)
m(Mg)＝9.9 g
加入Mg的一端增加的质量多，往下倾。
(2)加入稀H2SO4对Al和Mg都不足，两金属都有剩余。因稀H2SO4都完全反应，且加稀H2SO4物质的量一定，则产生的H2的量也相同，故天平保持平衡。
(3)若加入H2SO4的量能使Mg完全反应，反应放出H2后，溶液增重9.9 g，不能使Al完全反应，Al有剩余，加入Al的一端增加的质量小于9.6 g，故天平向加入Mg的一端下倾。
5．用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝，下述操作步骤中最恰当的组合是(　　)
①加盐酸溶解；②加烧碱溶液溶解；③过滤；④通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀；⑤加入盐酸生成Al(OH)3沉淀；⑥加入过量烧碱溶液
A．①⑥⑤③ B．②③④③
C．②③⑤③ D．①③⑤③
【答案】B
【解析】
用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝，首先②加入过量烧碱溶液，使Al发生反应形成可溶性的NaAlO2，将Mg过滤除去，然后通入过量CO2生成Al(OH)3 沉淀，把杂质过滤除去，再洗涤，就得到相应的氢氧化铝，故选项是B。
四、铝的重要化合物
1．(1)将350 mL 1 mol·L－1 NaOH溶液逐滴滴入100 mL 1 mol·L－1 AlCl3溶液中。
(2)将100 mL 1 mol·L－1 AlCl3溶液逐滴滴入350 mL 1 mol·L－1 NaOH溶液中，结果是(　　)
A．现象相同，生成Al(OH)3的量相同
B．现象不同，生成Al(OH)3的量相同
C．现象相同，生成Al(OH)3的量不同
D．现象不同，生成Al(OH)3的量不同
【答案】B
【解析】
350mL 1mol L-1NaOH溶液中n（NaOH）=0.35mol，100mL 1mol L-1的AlCl3溶液中n（AlCl3）=0.1mol，则
（1）将NaOH溶液逐滴加入AlCl3溶液中，发生：Al3++3OH-═Al（OH）3↓，Al（OH）3+OH-=Al3++3H2O，现象为观察到白色沉淀，生成沉淀为0.1mol-0.05mol=0.05mol，
（2）将AlCl3溶液逐滴加入NaOH溶液中，分别发生：Al3++4OH-=AlO2-+2H2O，生成0.3540.354molAlO2-，物质的量为0.0875mol，剩余铝离子物质的量=0.1mol-0.0875mol=0.0125mol，Al3++3AlO2-+6H2O=4Al（OH）3↓，铝离子过量，生成沉淀为0.05mol，先没有沉淀后出现沉淀，
所以二者现象不同，但沉淀质量相等．
故选B．
2．化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是(　　)
A．明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化
B．在海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀速率
C．MgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料
D．电解MgCl2饱和溶液，可制得金属镁
【答案】D　　
【解析】
明矾可用于水的净化，A的说法正确（但现在不用于净化饮用水，因为Al3+对人体有害）；由于形成原电池，锌作负极被腐蚀，所以能够保护船体，减慢腐蚀的速率，则B说法正确；电解MgCl2饱和溶液时，由于生成难溶的Mg(OH)2，难以制得金属镁，所以D错误，
是正确答案。
3．下列各反应的离子方程式中，错误的是(　　)
A．硫酸铝溶液中加入过量的氨水：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
B．铁片放入过量的稀硝酸中：3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO2↑＋4H2O
C．将铝片放入过量NaOH溶液中：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
D．偏铝酸钠与过量盐酸反应：AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O
【答案】B
【解析】
A．硫酸铝溶液中加入过量的氨水，氢氧化铝不溶于氨水：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH，A正确；
B．铁片放入过量的稀硝酸中，生成一氧化氮，不是二氧化氮：3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO2↑＋4H2O，B错误；
C．将铝片放入过量NaOH溶液中，生成偏铝酸钠和氢气：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑，C正确；
D．偏铝酸钠与过量盐酸反应，生成氯化铝和水：AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O，D正确；
故选D.
4．下列操作所得物质为纯净物的是(　　)
A．将一块带有氧化膜的铝片与过量的浓NaOH溶液完全反应后，取澄清溶液将其蒸干，得纯净的NaAlO2固体
B．向NaAlO2溶液中加入过量的AlCl3溶液，将所得沉淀过滤洗涤，加热灼烧去掉水分，可得纯净的Al(OH)3固体
C．把铝块与适量的稀盐酸完全反应，将所得溶液蒸干，可得AlCl3固体
D．把AlCl3溶液与足量氨水反应，将沉淀过滤、洗涤、灼烧去掉水分可得Al2O3固体
【答案】D
【解析】
A．完全反应后溶液中的溶质是偏铝酸钠和氢氧化钠，且蒸干过程中，氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠，所以得到的固体中还含有碳酸钠，所以得到的物质是混合物，故A错误
B．完全反应后溶液中的溶质是氯化钠、氢氧化铝和氯化铝，加热蒸干溶液后再灼烧，得到的固体中含有氧化铝和氯化钠，所以得不到纯净物，故B错误；
C．氯化铝是强酸弱碱盐易水解生成氢氧化铝和氯化氢，盐酸具有挥发性促进氯化铝水解，最后得到的固体不是氯化铝而是氢氧化铝，故C错误；
D．氯化铝和氨水反应生成氢氧化铝沉淀，氢氧化铝在灼烧时生成氧化铝，故D正确；
故选D．
5．A、B、C、D、E五种化合物均含有某种短周期常见元素，它们的转化关系如图所示，其中A为澄清溶液，C为难溶于水的白色固体，E则易溶于水，若取A溶液灼烧，焰色反应为紫色(透过蓝色钴玻璃)。
(1)写出化学式：A______，B______，C________，D________，E________。
(2)写出下列反应的离子方程式：
A―→B：________________________________________________________________；
A―→D：________________________________________________________________。
【答案】
(1)KAlO2　Al(OH)3　Al2O3　AlCl3　NaAlO2
(2)AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O
【解析】
本题的突破口应在B、C两物质上，只要推断出B、C，其他物质的推断就很容易了。在短周期元素的化合物中，既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的，必为两性物质，又因为BC，故可知C为Al2O3，B为Al(OH)3，依次推出D是AlCl3，A与过量CO2反应生成Al(OH)3，且A溶液的焰色反应为紫色，则A为KAlO2，E为NaAlO2。相应的化学反应方程式也不难写出。
五、实验探究
1．电解法冶炼铝的原料是Al2O3，可由自然界中铝土矿获得，其生产过程可表示为：铝土矿(主要成分Al2O3，杂质SiO2、Fe2O3)―→Al(OH)3―→Al2O3―→Al。
从铝土矿到Al(OH)3的转化有两种方案：
方案1：
方案2：
(1)过滤①、②的滤渣成分分别是________(填字母代号，下同)；过滤④、⑤的滤渣成分分别是__________。
A．Al2O3　 B．SiO2 　C．Fe2O3　 D．Al(OH)3
E．H2SiO3　F．Fe(OH)3
(2)“Al(OH)3―→Al”的一般的生产方法是__________(填字母代号)。
A．蒸发　B．灼烧　C．热还原　D．溶解　E．过滤　F．电解
【答案】(1)B、F　C、E　(2)B、F
【解析】
（1）方案1：向铝土矿中加入过量的盐酸，只有二氧化硅不溶于盐酸，所以过滤①得到的是二氧化硅，反应后所得溶液为氯化铝和氯化铁溶液，向其中加入过量的氢氧化钠溶液，氯化铝转化为偏铝酸钠，氯化铁生成氢氧化铁沉淀，过滤②所得为氢氧化铁沉淀。
方案2：向铝土矿中加入氢氧化钠溶液，只有三氧化二铁不溶，过滤④得到三氧化二铁，向所得溶液中加入过量的盐酸，硅酸钠溶液与盐酸反应生成不溶于水的硅酸沉淀，所以过滤⑤得到硅酸沉淀。
（2）氢氧化铝经灼烧分解生成三氧化二铝，通过电解熔融的三氧化二铝得到金属铝。
知识点一
1.（2）②2Mg +CO22MgO+C
2. 2MgCl2(熔融) Cl2↑ + Mg
知识点二
1．铝箔熔化，失去光泽，但熔化的铝并不滴落　铝箔加热时与O2发生反应生成氧化膜，使内部的铝被Al2O3包裹着，所以熔化的铝不易滴下　4Al＋3O22Al2O3
2．2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
3．2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。
4．2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe
知识点三
1.
化学性质 与酸反应 Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
与碱反应 Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
加热 不分解 2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
2.(2)KAl(SO4)2·12H2O　白　易　<　Al3＋＋3H2O??Al(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水
课程标准
基础知识通关
规律与方法
Al Al2O3 Al(OH)3 KAl(SO4)2
NaAlO2
AlCl3
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
⑩
⑾
⑿
精典例题
基础通关练
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第08讲 镁、铝及其化合物
1．了解镁、铝的制备方法，掌握其主要性质及应用。
2．了解镁、铝的重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及应
知识点一 镁及其重要化合物的性质与应用
1．镁的性质
(1)物理性质：银白色、具有金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电性、导热性和延展性。
(2)化学性质
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①与N2反应：3Mg＋N2Mg3N2；
②与CO2反应：____________________________________；
③与热水反应：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑；
④与稀硫酸反应：Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑。
特别提醒：　Mg在CO2中能燃烧，所以Mg着火时不能用二氧化碳灭火器和泡沫灭火器灭火。
2．海水提镁
―→Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
↓
―→Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
↓
―→____________________________________
3．镁的用途
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 主要性质及反应方程式
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
溶解度小于碳酸镁 MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑
知识点二　铝的化学性质
1．铝与氧气反应
用坩埚钳夹住一小块铝箔，在酒精灯上加热至之熔化，会看到的现象是
________________________________________________________________________
_______________，原因是_______________________________________________
________________________________________________________________________，
反应的化学方程式是______________________________________________________。
2．铝与酸的反应
铝与稀硫酸反应的离子方程式为：___________________________________________。
3．铝与强碱的反应
铝与NaOH溶液反应的离子方程式为：_______________________________________
________________________________________________________________________。
4．铝热反应
Al与Fe2O3共热的化学方程式为：_________________________________________
________________________________________________________________________。
知识点三　铝的重要化合物
1．氧化铝和氢氧化铝的比较
2．常见的铝盐
(1)硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。
(2)明矾的化学式为：________________，它是____色晶体，____溶于水，水溶液pH____7(填“<”、“>”或“＝”)。明矾可以净水，其净水的原因是：___________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
Al(OH)3沉淀生成的计算
1．Al3＋与OH－反应生成Al(OH)3沉淀的定量计算规律
可溶性铝盐与强碱溶液混合时，二者相对量的大小要影响产物的生成：
强碱不足量时(反应①)：____________________________________________________；
强碱足量时(反应②)：______________________________________________________；
综合上述两式可得(反应③)：________________________________________________。
设Al3＋、OH－的物质的量分别为n(Al3＋)、n(OH－)，最终生成Al(OH)3的质量为m[Al(OH)3]，借助数轴讨论如图所示：
2．强酸与AlO反应的定量计算规律
强酸不足量时(反应①)：___________________________________________________；
强酸足量时(反应②)：_____________________________________________________；
综合上述两式可得(反应③)：________________________________________________。
结果如下：
【知识网络】
1．镁及其化合物的转化关系
2．铝及其化合物的转化关系
①2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑ ②4Al＋3O22Al2O3
2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑
※③2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑ ④Al2O3＋6HCl=2AlCl3＋3H2O
2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2－＋3H2↑ Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O
※⑤Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2O ⑥AlCl3＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NH4Cl
Al2O3＋2OH－=2AlO2－＋H2O Al3＋＋3NH3·H2O = Al(OH)3↓＋3NH4＋
⑦Al(OH)3＋3HCl=AlCl3＋3H2O ⑧2Al(OH)3 Al2O3＋3H2O
Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O
☆⑨NaAlO2＋HCl＋H2O =Al(OH)3↓＋NaCl或NaAlO2＋2H2O＋CO2=Al(OH)3↓＋NaHCO3
AlO2－＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓ AlO2－＋2H2O＋CO2=Al(OH)3↓＋HCO3－
※⑩Al(OH)3＋NaOH = NaAlO2＋2H2O ☆⑾Al3＋＋3H2OAl(OH)3胶体＋3H＋
Al(OH)3＋OH－= AlO2－＋2H2O 明矾净水
⑿AlCl3＋4NaOH = NaAlO2＋3NaCl＋2H2O Al3＋＋4OH－= AlO2－＋2H2O
1．等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为5∶6，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能分别是(　　)
A．甲、乙中都是铝过量
B．甲中铝过量、乙中碱过量
C．甲中酸过量、乙中铝过量
D．甲中酸过量、乙中碱过量
【举一反三】
甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·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．5.4 g B．3.6 g C．2.7 g D．1.8 g
2．实验室用铝屑、烧碱和稀H2SO4为原料制取一定量的Al(OH)3。可分别用如下的转化关系表示两种方法：
①AlAl3＋Al(OH)3
②AlAlOAl(OH)3
(1)上述哪一种方法比较节约试剂？(提示：试从每生产 2 mol Al(OH)3所耗费的试剂用量予以说明)
(2)从操作难易的角度分析，上述两种方法存在的明显缺点是什么？若原料相同，请设计一种更为节约试剂的方法(以方程式表示，并说明其可以最节约试剂的根据)。
一、Al及其化合物的性质
1．判断正误
(1)铝制容器可盛装浓H2SO4(　　)
(2)用氢氧化钠溶液除去铝表面的氧化膜：Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O(　　)
(3)用氨水鉴别Al3＋、Mg2＋、Ag＋(　　)
(4)向明矾溶液中加入过量的氢氧化钡溶液：Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===2BaSO4↓＋AlO＋2H2O(　　)
(5)Y(即Al)的最高价氧化物的水化物能溶于稀氨水(　　)
2．相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应，至体系中均无固体物质，消耗碱量最多的是(　　)
A．Al2O3 B．Al(OH)3 C．AlCl3 D．Al
3．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)关系如上图。反应中镁和铝的(　　)
A．物质的量之比为3∶2
B．质量之比为3∶2
C．摩尔质量之比为2∶3
D．体积之比为2：3
4．向m g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b L。向反应后的溶液中加入c mol·L－1氢氧化钾溶液V mL，使金属离子刚好沉淀完全，得到的沉淀质量为n g。再将得到的沉淀灼烧至质量不再改变为止，得到固体
p g。则下列关系不正确的是(　　)
A．c＝ B．p＝m＋
C．n＝m＋17Vc D.m5．对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。以下为铝材表面处理的一种方法：
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，其原因是____________________(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的________。
a．NH3 b．CO2 c．NaOH d．HNO3
②以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为________。取少量废电解液，加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是________________________________________________________________________。
6．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中含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)，写出该溶液的一种用途：
________________________________________________________________________。
(5)已知298 K时，Mg(OH)2的溶度积常数Ksp＝5.6×10－12 mol3·L－3，取适量的滤液B，加入一定量的烧碱达到沉淀溶解平衡，测得pH＝13.00，则此温度下残留在溶液中的c(Mg2＋)＝__________。
二、Al3＋、AlO、Al(OH)3相互转化的图象
1．将物质X逐渐加入(或通入)Y溶液中，生成沉淀的量与加入X的物质的量关系如图所示，符合图示情况的是(　　)
A B C D
X CO2 HCl NaOH AlCl3
Y Ca(OH)2 NaAlO2 AlCl3 NaOH
三、铝的性质
1．若在加入铝粉能放出氢气的溶液中，分别加入下列各组离子，可能大量共存的是(　　)
A．NH NO CO Na＋
B．Na＋ Ba2＋ Mg2＋ HCO
C．NO Ca2＋ K＋ Cl－
D．NO K＋ AlO H＋
2．将总物质的量为n mol的钠和铝(其中钠的物质的量分数为x )投入到一定量的水中充分反应，金属没有剩余，共收集到标准状况下的气体V L。下列关系式中正确的是(　　)
A．x＝　　　　　　 B．0C．V＝33.6n(1－x) D．11.2n3．把铝粉和Fe3O4粉末配成铝热剂，分成两等份，一份在高温下恰好完全反应后，再与足量盐酸反应，另一份直接放入足量的烧碱溶液中充分反应；前后两种情况下生成的气体体积比是(　　)
A. 3∶8 B. 8∶3 C. 3∶4 D. 4∶3
4．两个烧杯中加入同体积浓度均为2 mol·L－1的H2SO4，置于天平两端，调平天平后分别加入10.8 g的Al和Mg，则反应完毕后，天平(　　)
A．可能加Mg的一端下倾
B．可能加Al的一端下倾
C．不可能保持平衡
D．无法判断
5．用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝，下述操作步骤中最恰当的组合是(　　)
①加盐酸溶解；②加烧碱溶液溶解；③过滤；④通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀；⑤加入盐酸生成Al(OH)3沉淀；⑥加入过量烧碱溶液
A．①⑥⑤③ B．②③④③
C．②③⑤③ D．①③⑤③
四、铝的重要化合物
1．(1)将350 mL 1 mol·L－1 NaOH溶液逐滴滴入100 mL 1 mol·L－1 AlCl3溶液中。
(2)将100 mL 1 mol·L－1 AlCl3溶液逐滴滴入350 mL 1 mol·L－1 NaOH溶液中，结果是(　　)
A．现象相同，生成Al(OH)3的量相同
B．现象不同，生成Al(OH)3的量相同
C．现象相同，生成Al(OH)3的量不同
D．现象不同，生成Al(OH)3的量不同
B
2．化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是(　　)
A．明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化
B．在海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀速率
C．MgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料
D．电解MgCl2饱和溶液，可制得金属镁
3．下列各反应的离子方程式中，错误的是(　　)
A．硫酸铝溶液中加入过量的氨水：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
B．铁片放入过量的稀硝酸中：3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO2↑＋4H2O
C．将铝片放入过量NaOH溶液中：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
D．偏铝酸钠与过量盐酸反应：AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O
4．下列操作所得物质为纯净物的是(　　)
A．将一块带有氧化膜的铝片与过量的浓NaOH溶液完全反应后，取澄清溶液将其蒸干，得纯净的NaAlO2固体
B．向NaAlO2溶液中加入过量的AlCl3溶液，将所得沉淀过滤洗涤，加热灼烧去掉水分，可得纯净的Al(OH)3固体
C．把铝块与适量的稀盐酸完全反应，将所得溶液蒸干，可得AlCl3固体
5．A、B、C、D、E五种化合物均含有某种短周期常见元素，它们的转化关系如图所示，其中A为澄清溶液，C为难溶于水的白色固体，E则易溶于水，若取A溶液灼烧，焰色反应为紫色(透过蓝色钴玻璃)。
(1)写出化学式：A______，B______，C________，D________，E________。
(2)写出下列反应的离子方程式：
A―→B：________________________________________________________________；
A―→D：________________________________________________________________。
五、实验探究
1．电解法冶炼铝的原料是Al2O3，可由自然界中铝土矿获得，其生产过程可表示为：铝土矿(主要成分Al2O3，杂质SiO2、Fe2O3)―→Al(OH)3―→Al2O3―→Al。
从铝土矿到Al(OH)3的转化有两种方案：
方案1：
方案2：
(1)过滤①、②的滤渣成分分别是________(填字母代号，下同)；过滤④、⑤的滤渣成分分别是__________。
A．Al2O3　 B．SiO2 　C．Fe2O3　 D．Al(OH)3
E．H2SiO3　F．Fe(OH)3
(2)“Al(OH)3―→Al”的一般的生产方法是__________(填字母代号)。
A．蒸发　B．灼烧　C．热还原　D．溶解　E．过滤　F．电解
课程标准
基础知识通关
规律与方法
Al Al2O3 Al(OH)3 KAl(SO4)2
NaAlO2
AlCl3
①
②
③
④
⑤
⑥
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