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第14讲　镁、铝及其化合物
1.了解镁、铝及其化合物的主要性质以及在生产、生活中的应用。2.能根据镁、铝及其化合物的转化关系,分析提取铝、镁的工艺流程。
考点一　镁及其化合物
1.镁的物理性质
镁是银白色有金属光泽的固体,密度较小,硬度较低,有延展性,是电和热的良导体。
2.镁及其化合物的化学性质
物质 主要性质 反应方程式
镁 与O2、N2反应 2Mg+O22MgO、3Mg+N2Mg3N2
与CO2反应 2Mg+CO22MgO+C
与非氧化性 强酸反应 Mg+2H+===Mg2++H2↑
与沸水反应 Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑
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
难溶于水 Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓
溶解度小 于碳酸镁 MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑
从海水中提取镁的流程如图所示:
你能写出下列“步骤”中发生反应的化学方程式吗
(1)制石灰乳:CaCO3CaO+CO2↑、CaO+H2O===Ca(OH)2。
(2)沉淀Mg2+:Mg2++Ca(OH)2===Mg(OH)2+Ca2+。
(3)制备MgCl2:Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O、MgCl2·6H2OMgCl2+6H2O。
(4)电解MgCl2:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。
1.关于镁的性质,下列说法错误的是(　A　)
A.金属镁着火,可以用CO2灭火
B.镁是一种具有银白色光泽的金属
C.镁可以与热水反应生成氢气
D.镁可以与盐酸剧烈反应生成氢气
2.某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质,下列操作正确且能达到目的的是(　B　)
A.将水加入浓硫酸中得到稀硫酸,置镁片于其中探究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沉淀转入蒸发皿中,加入足量稀盐酸,加热蒸干得无水MgCl2固体
解析:稀释浓硫酸时,应将浓硫酸加入水中,并用玻璃棒不断搅拌,A不符合题意;将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中,Mg2+与OH-反应生成Mg(OH)2沉淀,B符合题意;过滤时将浊液转移到漏斗中应该用玻璃棒引流,C不符合题意;由于MgCl2水解生成Mg(OH)2和HCl,HCl易挥发,所以加热MgCl2溶液时促进Mg2+水解,加热蒸干得不到无水MgCl2固体,得到的是Mg(OH)2固体,D不符合题意。
3.一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下:
下列说法错误的是(　D　)
A.物质X常选用生石灰
B.工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁
C.“氯化”过程中发生的反应为MgO+C+Cl2MgCl2+CO
D.“煅烧”后的产物中加稀盐酸,将所得溶液加热蒸发也可得到无水MgCl2
解析:海水经一系列处理得到苦卤水,苦卤水中含较多的Mg2+,向其中加入物质X使Mg2+转化为Mg(OH)2,过滤除去滤液,煅烧Mg(OH)2得到MgO,MgO和C、Cl2经“氯化”得无水MgCl2。物质X的作用是使Mg2+转化为Mg(OH)2,工业上常选用CaO,发生的反应为CaO+H2O===Ca(OH)2,Ca(OH)2+Mg2+===Mg(OH)2+Ca2+,A正确;Mg是较活泼金属,工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁,B正确;由题图可知,“氯化”过程的反应物为MgO、Cl2、C,生成物之一为MgCl2,C在高温下被氧化为CO,故“气体”为CO,化学方程式为MgO+C+Cl2MgCl2+CO,C正确;“煅烧”后得到MgO,MgO和盐酸反应得到MgCl2溶液,由于MgCl2在溶液中水解为Mg(OH)2和HCl,所以将MgCl2溶液加热蒸发时HCl会逸出,MgCl2水解平衡正向移动,得到Mg(OH)2,得不到无水MgCl2,D错误。
考点二　铝及其化合物
1.单质铝
(1)物理性质
颜色 状态 密度 质地 延展性、导电性、传热性
银白色 固体 较小 柔软 良好
(2)化学性质
写出图中有关反应的化学方程式:
①
②2Al+3Cl22AlCl3
③
④2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑
⑤2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe(铝热反应)
(3)制备和用途
铝的冶炼 电解熔融Al2O3:2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑
铝的用途 纯铝用作导线,铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等
2.铝的重要化合物
(1)两性化合物——氧化铝和氢氧化铝(写离子方程式)
名称 氧化铝(Al2O3) 氢氧化铝[Al(OH)3]
物理性质 白色固体,熔点很高 白色固体,难溶于水
化学性质 与酸反应 Al2O3+6H+===2Al3++3H2O Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
与碱反应 Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]- Al(OH)3+OH- ===[Al(OH)4]-
加热 — 2Al(OH)3Al2O3+3H2O
主要用途 用作耐火材料;冶炼铝的原料 制药;Al(OH)3胶体用于净水
(2)常见的铝盐——明矾
①明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O,属于复盐。
②明矾净水的原理:电离方程式为KAl(SO4)2===K++Al3++2S,其中Al3+发生水解反应,产生Al(OH)3胶体,可以吸附水中的悬浮杂质并形成沉淀,使水变得澄清。
判断正误。
(1)铝制餐具不能长时间存放酸性或碱性食物。(　√　)
(2)投入铝片能产生氢气的溶液一定呈强酸性。(　×　)
(3)常温下能用铝槽车储运浓硫酸与浓硝酸,是因为铝不与浓硫酸、浓硝酸反应。(　×　)
(4)实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、Na2CO3等固体。(　×　)
(5)明矾可用作净水剂,起到杀菌消毒的作用。(　×　)
一、铝及其化合物的性质
1.下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是(　D　)
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
2.(2025·辽宁省实验中学一模)实验:向两支试管中分别加入NaOH溶液和稀盐酸,再加入铝片(过量),开始均未观察到明显现象,一段时间后均产生气泡。反应结束后,将两支试管中的溶液混合,有白色沉淀产生。下列分析不正确的是(　B　)
A.两支试管中反应生成的气体均为氢气
B.开始没有明显现象,说明铝与NaOH或盐酸反应的速率小
C.两支试管中生成等量气体时,反应消耗的铝的物质的量相等
D.生成白色沉淀的反应有Al3++3[Al(OH)4]-===4Al(OH)3↓
解析:开始时为铝片表面的氧化铝薄膜参与反应,故无气泡产生。一段时间后铝与盐酸或氢氧化钠溶液反应均生成氢气,离子方程式分别为2Al+6H+===2Al3++3H2↑、2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑,由于铝过量,氢氧化钠和盐酸都被反应完,反应后溶液混合发生的反应为Al3++3[Al(OH)4]- ===4Al(OH)3↓,则生成氢氧化铝沉淀。由分析可知,A、D正确,B错误;两支试管中生成等量气体时,根据得失电子守恒分析可知,反应消耗的铝的物质的量相等,C正确。
二、工艺流程中铝及其化合物的转化
3.铝土矿的主要成分为氧化铝、氧化铁和二氧化硅,工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝。下列说法中不正确的是(　D　)
A.①②中除加试剂外,还需要进行过滤操作
B.a、b中铝元素的化合价相同
C.③中需要通入过量的CO2
D.④进行的操作是过滤、加热,而且d一定是氢氧化铝
解析:根据铝土矿的成分,Al2O3为两性氧化物,Fe2O3为金属氧化物,SiO2为酸性氧化物,加入盐酸后,Al2O3→AlCl3,Fe2O3→FeCl3,SiO2不与盐酸反应,也不溶于盐酸,然后进行过滤,除去SiO2,即a中含有AlCl3和FeCl3,加入过量的NaOH,AlCl3→Na[Al(OH)4],FeCl3→Fe(OH)3,然后进行过滤,除去Fe(OH)3,b中含有Na[Al(OH)4],碳酸的酸性强于Al(OH)3,且Al(OH)3不溶于碳酸,因此③通入CO2,然后过滤,得到Al(OH)3沉淀,加热Al(OH)3,使之分解成Al2O3和H2O,最后电解熔融状态的Al2O3冶炼铝。A项,根据上述分析,正确;B项,a中含有AlCl3和FeCl3,b中含有Na[Al(OH)4],两个溶液中Al的化合价都是+3价,正确;C项,根据上述分析,③中通入过量CO2,正确;D项,反应④为Al(OH)3受热分解成Al2O3和H2O,操作是过滤、加热,d一定是Al2O3,错误。
4.工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下:
对上述流程中的判断正确的是(　C　)
A.试剂X可以为氨水,沉淀中含有铁的化合物
B.CO2可以用H2SO4溶液或稀盐酸代替
C.反应Ⅱ中的离子方程式为CO2+[Al(OH)4]-===Al(OH)3↓+HC
D.工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al,成本更低
解析:A项,试剂X应为强碱溶液,使Al2O3溶解;B项,若用强酸代替CO2,强酸过量时,Al(OH)3会溶解,不能生成Al(OH)3沉淀;D项,因Al比Fe活泼,不能用Fe置换Al。
1.下列关于镁、铝及其化合物的说法正确的是(　D　)
A.(2023·辽宁卷)工业冶炼镁:2MgO(熔融)2Mg+O2↑
B.(2024·江苏卷)金属Mg制备:Mg(OH)2MgCl2溶液Mg
C.(2024·浙江6月选考)Al(OH)3呈两性,不能用于治疗胃酸过多
D.(2023·浙江1月选考)氧化铝溶于氢氧化钠溶液:Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]-
解析:电解熔融态氯化镁制得单质镁,A、B错误;Al(OH)3具有两性,能与酸发生反应,能用于治疗胃酸过多,C错误;氧化铝溶于氢氧化钠溶液:Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]-,D正确。
2.(2024·广东卷)部分含Mg或Al或Fe物质的分类与相应化合价关系如图。下列推断合理的是(　B　)
A.若a在沸水中可生成e,则a→f的反应一定是化合反应
B.在g→f→e→d转化过程中,一定存在物质颜色的变化
C.加热c的饱和溶液,一定会形成能产生丁达尔效应的红棕色分散系
D.若b和d均能与同一物质反应生成c,则组成a的元素一定位于周期表p区
解析:若a在沸水中可生成e,此时a为Mg,e为Mg(OH)2,即f为镁盐,a→f的反应有多种,可能为Mg+2HCl===MgCl2+H2↑,该反应属于置换反应,可能为Mg+Cl2MgCl2,该反应属于化合反应,综上所述,a→f的反应不一定是化合反应,故A不合理。e能转化为d,此时e为白色沉淀Fe(OH)2,d为红褐色沉淀Fe(OH)3,说明在g→f→e→d转化过程中,一定存在物质颜色的变化,故B合理。由题意得,此时能产生丁达尔效应的红棕色分散系为Fe(OH)3胶体,c应为铁盐,加热铁盐的饱和溶液,也有可能直接得到Fe(OH)3沉淀,故C不合理。假设b为Al2O3,即d为Al(OH)3,c为铝盐,Al2O3、Al(OH)3与稀盐酸反应均生成铝盐,此时组成a的元素为Al,位于周期表p区;假设b为Fe2O3,即d为Fe(OH)3,c为铁盐,Fe2O3、Fe(OH)3与稀盐酸反应均生成铁盐,此时组成a的元素为Fe,位于周期表d区,故D不合理。
3.(2023·北京卷)一种分解氯化铵实现产物分离的物质转化关系如图,其中b、d代表MgO或Mg(OH)Cl中的一种。下列说法正确的是(　C　)
A.a、c分别是HCl、NH3
B.d既可以是MgO,也可以是Mg(OH)Cl
C.已知MgCl2为副产物,则通入水蒸气可减少MgCl2的产生
D.等压条件下,反应①、②的反应热之和小于氯化铵直接分解的反应热
解析:NH4Cl分解的产物是NH3和HCl,分解得到的HCl与MgO反应生成Mg(OH)Cl,Mg(OH)Cl又可以分解得到HCl和MgO,则a为NH3,b为Mg(OH)Cl,c为HCl,d为MgO,A、B错误;MgCl2和水蒸气反应可以生成Mg(OH)Cl,通入水蒸气可以减少MgCl2的产生,C正确;反应①和反应②相加即为氯化铵直接分解的反应,由盖斯定律可知,等压条件下,反应①、反应②的反应热之和等于氯化铵直接分解的反应热,D错误。
4.(2022·湖南卷)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(　C　)
A.不宜用陶瓷作为吸收塔内衬材料
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
解析:陶瓷中的SiO2能与HF反应,故不宜用陶瓷作为吸收塔内衬材料,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;分析题中流程图可知,吸收塔中发生反应:HF+Na2CO3===NaHCO3+NaF,合成槽中发生反应:6NaF+Na[Al(OH)4]+4NaHCO3===Na3AlF6↓+4Na2CO3+4H2O,故合成槽中产物主要有Na3AlF6和Na2CO3,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。
5.(2022·浙江6月选考)尖晶石矿的主要成分为MgAl2O4(含SiO2杂质)。已知:MgAl2O4(s)+4Cl2(g) ===MgCl2(s)+2AlCl3(g)+2O2(g)　ΔH>0。该反应难以发生,但采用“加炭氯化法”可以制备MgCl2和AlCl3,同时还可得到副产物SiCl4(SiCl4沸点为58 ℃,AlCl3在180 ℃升华):MgAl2O4(s)+4C(s)+4Cl2(g)MgCl2(s)+2AlCl3(g)+4CO(g)。下列说法不正确的是(　D　)
A.制备时要保持无水环境
B.输送气态产物的管道温度要保持在180 ℃以上
C.氯化时加炭,既增大了反应的趋势,又为氯化提供了能量
D.为避免产生大量CO2,反应过程中需保持炭过量
解析:AlCl3、MgCl2均易水解,且高温下C能与H2O反应,故制备时需保持无水环境,A项正确;为保证AlCl3为气态,且防止其凝华堵塞管道,必须保持管道温度高于AlCl3的升华温度,B项正确;高温时C转化为CO,放出热量,为氯化提供了能量,加入C,消耗生成物O2,增大了反应的趋势,C项正确;反应过程中若保持炭过量,则可能发生反应:SiO2+2CSi+2CO↑或SiO2+3CSiC+2CO↑,导致获得的固体产物MgCl2中含有Si、SiC等杂质,D项错误。
课时作业14(总分:60分)
1.(3分)某同学取两块大小相同的干冰,在一块干冰中央挖一个小穴,撒入一些镁粉,用红热的铁棒把镁点燃,将另一块干冰盖上。该同学看到镁粉在干冰内继续燃烧,发出耀眼的白光。以下说法正确的是(　D　)
A.干冰的熔点比冰高
B.镁属于共价晶体
C.铁的电导率随温度升高而升高
D.镁在干冰中燃烧反应的化学方程式是2Mg+CO22MgO+C
2.(3分)下列关于铝单质的叙述中正确的是(　B　)
A.由于铝在空气中不会锈蚀,所以铝制品的使用寿命都很长
B.由于铝具有强还原性,所以常用铝来冶炼某些高熔点金属
C.常温下,铝被浓硫酸钝化,所以可用浓硫酸除去铝表面的铜镀层
D.由于铝的导电性能比铜强,所以常用铝制造电线、电缆
解析:铜与浓硫酸常温下不反应;铜的导电性能比铝强。故选B。
3.(3分)在给定的条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是(　B　)
解析:蒸发MgCl2溶液,发生水解生成Mg(OH)2,得不到无水MgCl2,A不符合题意;MgCl2·6H2O在HCl氛围中脱水生成MgCl2,电解熔融的MgCl2生成Mg,B符合题意;电解MgSO4溶液相当于电解水,生成O2和H2,得不到Mg,C不符合题意;加热MgCl2溶液过程中发生水解,得不到无水MgCl2,D不符合题意。
4.(3分)生活中处处有化学。下列生活中Al及其化合物相关反应的离子方程式书写不正确的是(　B　)
A.复方氢氧化铝治疗胃酸过多:Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
B.泡沫灭火器灭火原理:2Al3++3C+3H2O===2Al(OH)3↓+3CO2↑
C.某主要成分为苛性钠、铝粉的管道疏通剂:2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑
D.明矾净水原理:Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+
解析:胃酸中含有盐酸,复方氢氧化铝治疗胃酸过多的离子方程式为Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O,故A正确;泡沫灭火器中碳酸氢钠与硫酸铝溶液反应的离子方程式为Al3++3HC===Al(OH)3↓+3CO2↑,故B错误;苛性钠与铝粉反应的离子方程式为2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑,故C正确;明矾能净水是因为Al3+水解:Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+,产生的氢氧化铝胶体能吸附水中悬浮的杂质,故D正确。
5.(3分)化学焊接技术的原理之一是利用焊剂(主要成分为Al与CuO)在高温下反应制得液态金属(或合金),凝固后,除去焊接点表面的焊渣,实现焊件金属的焊接。下列说法错误的是(　B　)
A.Al与Fe2O3也能发生类似反应
B.焊渣的主要成分是Al(OH)3
C.焊接前可用还原性气体在加热条件下除去焊件金属表面的氧化膜
D.若在反应体系中加入低熔点金属,则可形成低熔点液态合金便于焊接
解析:Fe的活泼性弱于Al,在高温条件下可发生铝热反应,故A正确;焊剂(主要成分为Al与CuO)在高温下反应得到液体金属,结合原子守恒可知,焊渣的主要成分为Al2O3,故B错误;利用还原性气体(如H2、CO等)除去焊件金属表面的氧化膜可使焊接更加牢固,故C正确;一般合金的熔点低于任一组分金属,加入低熔点金属,可在更低温度下得到液态合金,便于焊接,故D正确。
6.(3分)部分含钠或含镁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断合理的是(　B　)
A.c常温下能与水快速反应生成d
B.电解熔融的g可生成a
C.e能与d发生化学反应
D.固体b中一定含有共价键
解析:结合图像,a为Na或Mg,b为Na2O或Na2O2,c为MgO,d为Mg(OH)2,e为NaOH,f为MgCl2,g为NaCl,据此解答。MgO常温下与H2O生成Mg(OH)2的反应较缓慢、微弱,A项不符合题意;电解熔融的NaCl可生成Na,B项符合题意;NaOH与Mg(OH)2不发生化学反应,C项不符合题意;b为Na2O或Na2O2,Na2O中不含有共价键,D项不符合题意。
7.(3分)下列由实验现象得出正确结论的是(　D　)
选项 实验现象 结论
A 把相同大小的铝片和镁片分别投入相同浓度的NaOH溶液中:铝溶解有气泡产生,而镁没有任何变化 铝的金属 性比镁强
B 取一块铝箔,用酒精灯点燃:铝箔只熔化成液体而没有滴落 铝不易燃烧
C 向氯化铵溶液中投入一铝片:铝片上产生大量气泡 该气体是氨气
D 向氯化铝溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量:先产生白色沉淀,后沉淀逐渐溶解,最后沉淀完全消失 氢氧化铝能 溶于强碱溶液
解析:金属性的强弱可根据金属与酸反应时金属失电子的能力强弱判断,而不是根据能否与碱反应判断,故A错误;没有滴落表明氧化铝的熔点高,故B错误;氯化铵溶液显酸性,与铝反应时放出氢气,故C错误;氯化铝和氢氧化钠溶液反应先生成氢氧化铝白色沉淀,氢氧化铝再和氢氧化钠溶液反应生成可溶性的四羟基合铝酸钠,故D正确。
8.(3分)实验室以空气和镁为原料制备Mg3N2的装置如图所示(夹持和加热装置略去):
下列说法正确的是(　C　)
A.装置A、B中可依次加入浓硫酸、NaOH溶液
B.若去掉装置C,对产品纯度无影响
C.实验时应先加热装置C,通入一段时间空气后再加热D
D.装置E中碱石灰的作用是吸收尾气
解析:要制备Mg3N2,需要除去空气中的O2、CO2和水蒸气,则装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸,A错误;若去掉装置C,镁与氧气反应生成氧化镁,对产品纯度有影响,B错误;实验时,应先加热装置C,通入一段时间空气除去O2,再加热装置D,C正确;装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的水蒸气和CO2,避免进入装置D中干扰实验,D错误。
9.(3分)“价—类”二维图体现了元素的分类观、转化观,如图是Al及其部分化合物的“价—类”二维图。下列说法错误的是(　B　)
A.反应③④⑤⑥⑦均属于复分解反应
B.反应①⑥所加试剂可能相同
C.物质的类别处“”代表四羟基合铝酸盐
D.反应④⑤均可以通过加入盐酸实现转化
解析:根据“价—类”二维图可知a为Al,b为Al2O3,c为铝盐,e为Al(OH)3,c与d、d与e可以相互转化,则d为四羟基合铝酸盐。反应③是铝盐转化为四羟基合铝酸盐,其离子方程式为Al3++4OH-=== [Al(OH)4]-,反应④是四羟基合铝酸盐转化为铝盐,离子方程式为[Al(OH)4]-+4H+===Al3++4H2O,反应⑤是四羟基合铝酸盐转化为碱,离子方程式为[Al(OH)4]-+H+===Al(OH)3↓+H2O,反应⑥是铝盐转化为碱,离子方程式为Al3++3OH-===Al(OH)3↓,反应⑦是碱转化为四羟基合铝酸盐,离子方程式为Al(OH)3+OH-=== [Al(OH)4]-,上述反应均为复分解反应,故A正确;反应①是铝转化为铝盐,加酸可以实现转化,反应⑥是铝盐转化为Al(OH)3,加入碱实现转化,两反应所加试剂不可能相同,故B错误;由分析可知,d为四羟基合铝酸盐,故C正确;由A项分析可知,反应④⑤均可以通过加酸实现转化,故D正确。
10.(3分)以水泥厂的废料(主要成分为MgO,含少量MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质)为原料制备MgSO4·7H2O的工艺流程如下:
已知:MnO+H2SO4===MnSO4+H2O。下列说法正确的是(　D　)
A.为提高酸浸速率,可使用浓硫酸
B.试剂X可以是MgSO4
C.滤渣为Al(OH)3、Fe(OH)3、SiO2
D.操作a所得滤液经处理后可循环利用
解析:水泥厂的废料(主要成分为MgO,还有少量MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质)制取MgSO4·7H2O,废料加入过量稀硫酸,MgO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3都与硫酸反应,转化为对应的硫酸盐,SiO2不与硫酸反应,向反应后溶液中加入NaClO溶液将Fe2+氧化为Fe3+,同时使Mn2+转化为MnO2沉淀,再加入MgO等物质调节溶液的pH,沉淀Fe3+、Al3+,过滤,将滤液进行一系列操作得到MgSO4·7H2O。适当升温(或粉碎或搅拌)即可提高浸取速率,不需要使用浓硫酸,故A错误;试剂X为MgO或MgCO3等,不能为MgSO4,故B错误;滤渣为Al(OH)3、Fe(OH)3、SiO2、MnO2,故C错误;操作a是从溶液中经过一系列过程得到晶体,过滤时溶液中含有MgSO4,为了提高原料中镁的利用率,操作a所得滤液的处理方法是将操作a后的滤液经处理后循环利用,故D正确。
11.(14分)无水AlCl3常用于有机合成的催化剂。现以铝酸钙(主要成分为CaO·Al2O3,含少量SiO2等杂质)和稀盐酸为原料制备无水氯化铝的方案如下:
已知:AlCl3易升华,沸点为181 ℃;SOCl2熔点为-105 ℃、沸点为76 ℃,遇水剧烈水解生成两种酸性气体。相关物质的溶解度数据见下表:
物质 0 ℃ 80 ℃
AlCl3 31.03 g 33.23 g
CaCl2 37.3 g 59.5 g
按要求回答下列问题:
(1)步骤①中稀盐酸应适当过量的原因是确保铝酸钙尽可能完全溶解,并抑制氯化铝水解。
(2)操作a是蒸发浓缩、趁热过滤。
(3)操作b是在干燥的HCl气流中加热脱水。
(4)某兴趣小组设计如图所示的装置获取无水AlCl3。锥形瓶中得到的物质X的化学式为SOCl2。碱石灰的作用是防止外界水蒸气进入和除去SO2和HCl等有害气体。
解析:铝酸钙(主要成分为CaO·Al2O3,含少量SiO2等杂质)和稀盐酸反应,生成CaCl2、AlCl3,SiO2不发生反应,所以滤渣为SiO2,所得溶液1中的溶质主要为CaCl2、AlCl3;由于AlCl3的溶解度受温度影响不大,而CaCl2的溶解度受温度影响较大,所以获得AlCl3·6H2O时,需防止CaCl2结晶析出。(1)步骤①中,溶解铝酸钙时,稀盐酸应适当过量,使c(H+)持续较大,有利于铝酸钙的溶解,同时还能防止氯化铝的水解。(2)操作a用于提取溶液中的AlCl3,同时需防止CaCl2的结晶析出,所以应是蒸发浓缩、趁热过滤。(3)操作b是去除AlCl3·6H2O中的结晶水,同时还应防止Al3+水解,所以操作b应为在干燥的HCl气流中加热脱水。(4)在锥形瓶中,SOCl2吸收AlCl3·6H2O中的结晶水而得到AlCl3,由于水温低于AlCl3的沸点,所以无水AlCl3应存在于三颈烧瓶中,生成的HCl、SO2气体不易冷凝,由此得知,物质X的化学式为SOCl2。碱石灰呈碱性,既能吸水又能吸收酸性气体,所以其作用是防止外界水蒸气进入和除去SO2和HCl等有害气体。
12.(16分)镁及其化合物是实验设计的热点载体,下表为查阅资料所得。
Ⅰ 2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O
Ⅱ Mg3N2能与水反应
Ⅲ 常温下,NH3·H2O、CH3COOH的电离常数均为1.8×10-5
某学习小组设计实验探究镁与二氧化氮反应的产物,实验装置如图所示。
(1)B装置中的试剂是P2O5(答案合理即可);D装置的作用是吸收E装置中挥发出来的水蒸气。
(2)实验时,先启动A装置中的反应,当C装置中充满红棕色气体时点燃酒精灯,这样操作的目的是排尽装置内的空气,避免O2、CO2、N2等与镁反应。
(3)确定有N2生成的实验现象是E装置中产生气泡,瘪气球缓慢鼓起。
(4)实验完毕后,设计实验确认产物中有Mg3N2,取少量C装置中的残留固体于试管中,滴加蒸馏水,若产生有刺激性气味的气体,且该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,则确认产物中有氮化镁。
(5)经测定,Mg与NO2反应生成MgO、Mg3N2和N2,其中Mg3N2和N2的物质的量相等,C装置中发生反应的化学方程式为11Mg+4NO28MgO+Mg3N2+N2。(共68张PPT)
第四章　金属及其化合物
第14讲　镁、铝及其化合物
目
录
考点二　铝及其化合物
课时作业
考点一　镁及其化合物
真题演练 感悟高考
复习目标
1.了解镁、铝及其化合物的主要性质以及在生产、生活中的应用。2.能根据镁、铝及其化合物的转化关系,分析提取铝、镁的工艺流程。
一
考点一 镁及其化合物
1.镁的物理性质
镁是银白色有金属光泽的固体,密度较小,硬度较低,有延展性,是电和热的良导体。
2.镁及其化合物的化学性质
物质 主要性质 反应方程式
镁 与O2、N2反应 ____________________、___________________
与CO2反应 2Mg+CO2 　　 2MgO+C
与非氧化性 强酸反应 Mg+2H+===Mg2++H2↑
与沸水反应 Mg+2H2O 　　 Mg(OH)2+H2↑
2Mg+O2
2MgO
3Mg+N2
Mg3N2
物质 主要性质 反应方程式
氧化镁 碱性氧化物 ____________________________
氢氧 化镁 中强碱 Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O
难溶于水 Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓
溶解度小 于碳酸镁 MgCO3+H2O 　　 Mg(OH)2+CO2↑
MgO+2H+===Mg2++H2O
从海水中提取镁的流程如图所示:
微点助学
你能写出下列“步骤”中发生反应的化学方程式吗
(1)制石灰乳:______________________________________________。
(2)沉淀Mg2+:________________________________。
(3)制备MgCl2:________________________________________________
______________。
(4)电解MgCl2:___________________________。
微点助学
CaCO3
CaO+CO2↑、CaO+H2O===Ca(OH)2
Mg2++Ca(OH)2===Mg(OH)2+Ca2+
Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O、MgCl2·6H2O
MgCl2+6H2O
MgCl2(熔融)
Mg+Cl2↑
1.关于镁的性质,下列说法错误的是(　　)
A.金属镁着火,可以用CO2灭火
B.镁是一种具有银白色光泽的金属
C.镁可以与热水反应生成氢气
D.镁可以与盐酸剧烈反应生成氢气
A
2.某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质,下列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沉淀转入蒸发皿中,加入足量稀盐酸,加热蒸干得无水MgCl2固体
B
解析:稀释浓硫酸时,应将浓硫酸加入水中,并用玻璃棒不断搅拌,A不符合题意;将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中,Mg2+与OH-反应生成Mg(OH)2沉淀,B符合题意;过滤时将浊液转移到漏斗中应该用玻璃棒引流,C不符合题意;由于MgCl2水解生成Mg(OH)2和HCl,HCl易挥发,所以加热MgCl2溶液时促进Mg2+水解,加热蒸干得不到无水MgCl2固体,得到的是Mg(OH)2固体,D不符合题意。
3.一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下:
下列说法错误的是(　　)
A.物质X常选用生石灰
B.工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁
C.“氯化”过程中发生的反应为MgO+C+Cl2 　　　MgCl2+CO
D
解析:海水经一系列处理得到苦卤水,苦卤水中含较多的Mg2+,向其中加入物质X使Mg2+转化为Mg(OH)2,过滤除去滤液,煅烧Mg(OH)2得到MgO,MgO和C、Cl2经“氯化”得无水MgCl2。物质X的作用是使Mg2+转化为Mg(OH)2,工业上常选用CaO,发生的反应为CaO+H2O===Ca(OH)2,
Ca(OH)2+Mg2+===Mg(OH)2+Ca2+,A正确;Mg是较活泼金属,工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁,B正确;由题图可知,“氯化”过程的反应物为MgO、Cl2、C,生成物之一为MgCl2,C在高温下被氧化为CO,故“气体”为CO,化学方程式为MgO+C+Cl2 　　MgCl2+CO,C正确;“煅烧”后得到MgO,MgO和盐酸反应得到MgCl2溶液,由于MgCl2在溶液中水解为Mg(OH)2和HCl,所以将MgCl2溶液加热蒸发时HCl会逸出,MgCl2水解平衡正向移动,得到Mg(OH)2,得不到无水MgCl2,D错误。
二
考点二 铝及其化合物
1.单质铝
(1)物理性质
颜色 状态 密度 质地 延展性、导电性、传热性
银白色 固体 较小 柔软 良好
(2)化学性质
写出图中有关反应的化学方程式:
①
②________________________
2Al+3Cl2
2AlCl3
钝化
2A1+6HCl===2A1Cl3+3H2↑
④_________________________________________
⑤________________________________________
2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑
2Al+Fe2O3
Al2O3+2Fe(铝热反应)
(3)制备和用途
铝的冶炼 电解熔融Al2O3:______________________________
铝的用途 纯铝用作导线,铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等
2Al2O3(熔融)
4Al+3O2↑
2.铝的重要化合物
(1)两性化合物——氧化铝和氢氧化铝(写离子方程式)
名称 氧化铝(Al2O3) 氢氧化铝[Al(OH)3]
物理性质 白色固体,熔点很高 白色固体,难溶于水
化学性质 与酸 反应 Al2O3+6H+===2Al3++3H2O __________________________
与碱 反应 Al2O3+2OH-+3H2O=== 2[Al(OH)4]- _________________________
加热 — 2Al(OH)3 Al2O3+3H2O
主要用途 用作耐火材料;冶炼铝的原料 制药;Al(OH)3胶体用于净水
Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
Al(OH)3+OH-===[Al(OH)4]-
(2)常见的铝盐——明矾
①明矾的化学式为__________________,属于复盐。
②明矾净水的原理:电离方程式为_____________________________,其中Al3+发生__________,产生______________,可以吸附水中的悬浮杂质并形成沉淀,使水变得澄清。
KAl(SO4)2·12H2O
KAl(SO4)2===K++Al3++2S
水解反应
Al(OH)3胶体
判断正误。
(1)铝制餐具不能长时间存放酸性或碱性食物。(　　)
(2)投入铝片能产生氢气的溶液一定呈强酸性。(　　)
(3)常温下能用铝槽车储运浓硫酸与浓硝酸,是因为铝不与浓硫酸、浓硝酸反应。(　　)
(4)实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、Na2CO3等固体。(　　)
(5)明矾可用作净水剂,起到杀菌消毒的作用。(　　)
微点助学
√
×
×
×
×
一、铝及其化合物的性质
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
D
2.(2025·辽宁省实验中学一模)实验:向两支试管中分别加入NaOH溶液和稀盐酸,再加入铝片(过量),开始均未观察到明显现象,一段时间后均产生气泡。反应结束后,将两支试管中的溶液混合,有白色沉淀产生。下列分析不正确的是(　　)
A.两支试管中反应生成的气体均为氢气
B.开始没有明显现象,说明铝与NaOH或盐酸反应的速率小
C.两支试管中生成等量气体时,反应消耗的铝的物质的量相等
D.生成白色沉淀的反应有Al3++3[Al(OH)4]-===4Al(OH)3↓
B
解析:开始时为铝片表面的氧化铝薄膜参与反应,故无气泡产生。一段时间后铝与盐酸或氢氧化钠溶液反应均生成氢气,离子方程式分别为2Al+
6H+===2Al3++3H2↑、2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑,由于铝过量,氢氧化钠和盐酸都被反应完,反应后溶液混合发生的反应为Al3++3[Al(OH)4]- ===4Al(OH)3↓,则生成氢氧化铝沉淀。由分析可知,A、D正确,B错误;两支试管中生成等量气体时,根据得失电子守恒分析可知,反应消耗的铝的物质的量相等,C正确。
二、工艺流程中铝及其化合物的转化
3.铝土矿的主要成分为氧化铝、氧化铁和二氧化硅,工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝。下列说法中不正确的是(　　)
A.①②中除加试剂外,还需要进行过滤操作
B.a、b中铝元素的化合价相同
C.③中需要通入过量的CO2
D.④进行的操作是过滤、加热,而且d一定是氢氧化铝
D
解析:根据铝土矿的成分,Al2O3为两性氧化物,Fe2O3为金属氧化物,SiO2为酸性氧化物,加入盐酸后,Al2O3→AlCl3,Fe2O3→FeCl3,SiO2不与盐酸反应,也不溶于盐酸,然后进行过滤,除去SiO2,即a中含有AlCl3和FeCl3,加入过量的NaOH,AlCl3→Na[Al(OH)4],FeCl3→Fe(OH)3,然后进行过滤,除去Fe(OH)3,b中含有Na[Al(OH)4],碳酸的酸性强于Al(OH)3,且Al(OH)3不溶于碳酸,因此③通入CO2,然后过滤,得到Al(OH)3沉淀,加热Al(OH)3,使之分解成Al2O3和H2O,最后电解熔融状态的Al2O3冶炼铝。A项,根据上述分析,正确;B项,a中含有AlCl3和FeCl3,b中含有Na[Al(OH)4],两个溶液中Al的化合价都是+3价,正确;C项,根据上述分析,③中通入过量CO2,正确;D项,反应④为Al(OH)3受热分解成Al2O3和H2O,操作是过滤、加热,d一定是Al2O3,错误。
4.工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下:
对上述流程中的判断正确的是(　　)
A.试剂X可以为氨水,沉淀中含有铁的化合物
B.CO2可以用H2SO4溶液或稀盐酸代替
C.反应Ⅱ中的离子方程式为CO2+[Al(OH)4]-===Al(OH)3↓+HC
D.工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al,成本更低
C
解析:A项,试剂X应为强碱溶液,使Al2O3溶解;B项,若用强酸代替CO2,强酸过量时,Al(OH)3会溶解,不能生成Al(OH)3沉淀;D项,因Al比Fe活泼,不能用Fe置换Al。
三
真题演练 感悟高考
1.下列关于镁、铝及其化合物的说法正确的是(　　)
A.(2023·辽宁卷)工业冶炼镁:2MgO(熔融) 　　　2Mg+O2↑
B.(2024·江苏卷)金属Mg制备:Mg(OH)2 　　 MgCl2溶液 　　 Mg
C.(2024·浙江6月选考)Al(OH)3呈两性,不能用于治疗胃酸过多
D.(2023·浙江1月选考)氧化铝溶于氢氧化钠溶液:Al2O3+2OH-+3H2O===
2[Al(OH)4]-
解析:电解熔融态氯化镁制得单质镁,A、B错误;Al(OH)3具有两性,能与酸发生反应,能用于治疗胃酸过多,C错误;氧化铝溶于氢氧化钠溶液:Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]-,D正确。
D
2.(2024·广东卷)部分含Mg或Al或Fe物质的分类与相应化合价关系如图。下列推断合理的是(　　)
A.若a在沸水中可生成e,则a→f的反应一定是
化合反应
B.在g→f→e→d转化过程中,一定存在物质颜
色的变化
C.加热c的饱和溶液,一定会形成能产生丁达尔效应的红棕色分散系
D.若b和d均能与同一物质反应生成c,则组成a的元素一定位于周期表p区
B
解析:若a在沸水中可生成e,此时a为Mg,e为Mg(OH)2,即f为镁盐,a→f的反应有多种,可能为Mg+2HCl===MgCl2+H2↑,该反应属于置换反应,可能为Mg+Cl2 　　MgCl2,该反应属于化合反应,综上所述,a→f的反应不一定是化合反应,故A不合理。e能转化为d,此时e为白色沉淀Fe(OH)2,d为红褐色沉淀Fe(OH)3,说明在g→f→e→d转化过程中,一定存在物质颜色的变化,故B合理。由题意得,此时能产生丁达尔效应的红棕色分散系为Fe(OH)3胶体,c应为铁盐,加热铁盐的饱和溶液,也有可能直接得到Fe(OH)3沉淀,故C不合理。假设b为Al2O3,即d为Al(OH)3,c为铝盐,Al2O3、Al(OH)3与稀盐酸反应均生成铝盐,此时组成a的元素为Al,位于周期表p区;假设b为Fe2O3,即d为Fe(OH)3,c为铁盐,Fe2O3、Fe(OH)3与稀盐酸反应均生成铁盐,此时组成a的元素为Fe,位于周期表d区,故D不合理。
3.(2023·北京卷)一种分解氯化铵实现产物分离的物质转化关系如图,其中b、d代表MgO或Mg(OH)Cl中的一种。下列说法正确的是(　　)
A.a、c分别是HCl、NH3
B.d既可以是MgO,也可以是Mg(OH)Cl
C.已知MgCl2为副产物,则通入水蒸气可减少MgCl2的产生
D.等压条件下,反应①、②的反应热之和小于氯化铵直接分解的反应热
C
解析:NH4Cl分解的产物是NH3和HCl,分解得到的HCl与MgO反应生成Mg(OH)Cl,Mg(OH)Cl又可以分解得到HCl和MgO,则a为NH3,b为Mg(OH)Cl,c为HCl,d为MgO,A、B错误;MgCl2和水蒸气反应可以生成Mg(OH)Cl,通入水蒸气可以减少MgCl2的产生,C正确;反应①和反应②相加即为氯化铵直接分解的反应,由盖斯定律可知,等压条件下,反应①、反应②的反应热之和等于氯化铵直接分解的反应热,D错误。
4.(2022·湖南卷)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.不宜用陶瓷作为吸收塔内衬材料
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
C
解析:陶瓷中的SiO2能与HF反应,故不宜用陶瓷作为吸收塔内衬材料,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;分析题中流程图可知,吸收塔中发生反应:HF+Na2CO3===NaHCO3+NaF,合成槽中发生反应:6NaF+Na[Al(OH)4]+4NaHCO3===Na3AlF6↓+4Na2CO3+
4H2O,故合成槽中产物主要有Na3AlF6和Na2CO3,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。
5.(2022·浙江6月选考)尖晶石矿的主要成分为MgAl2O4(含SiO2杂质)。已知:MgAl2O4(s)+4Cl2(g) ===MgCl2(s)+2AlCl3(g)+2O2(g)　ΔH>0。该反应难以发生,但采用“加炭氯化法”可以制备MgCl2和AlCl3,同时还可得到副产物SiCl4(SiCl4沸点为58 ℃,AlCl3在180 ℃升华):MgAl2O4(s)+4C(s)+
4Cl2(g) 　　 MgCl2(s)+2AlCl3(g)+4CO(g)。下列说法不正确的是(　　)
A.制备时要保持无水环境
B.输送气态产物的管道温度要保持在180 ℃以上
C.氯化时加炭,既增大了反应的趋势,又为氯化提供了能量
D.为避免产生大量CO2,反应过程中需保持炭过量
D
解析:AlCl3、MgCl2均易水解,且高温下C能与H2O反应,故制备时需保持无水环境,A项正确;为保证AlCl3为气态,且防止其凝华堵塞管道,必须保持管道温度高于AlCl3的升华温度,B项正确;高温时C转化为CO,放出热量,为氯化提供了能量,加入C,消耗生成物O2,增大了反应的趋势,C项正确;反应过程中若保持炭过量,则可能发生反应:SiO2+2C 　　　Si+
2CO↑或SiO2+3C 　 SiC+2CO↑,导致获得的固体产物MgCl2中含有Si、SiC等杂质,D项错误。
四
课时作业14
1.(3分)某同学取两块大小相同的干冰,在一块干冰中央挖一个小穴,撒入一些镁粉,用红热的铁棒把镁点燃,将另一块干冰盖上。该同学看到镁粉在干冰内继续燃烧,发出耀眼的白光。以下说法正确的是(　　)
A.干冰的熔点比冰高
B.镁属于共价晶体
C.铁的电导率随温度升高而升高
D.镁在干冰中燃烧反应的化学方程式是2Mg+CO2 　　 2MgO+C
D
2.(3分)下列关于铝单质的叙述中正确的是(　　)
A.由于铝在空气中不会锈蚀,所以铝制品的使用寿命都很长
B.由于铝具有强还原性,所以常用铝来冶炼某些高熔点金属
C.常温下,铝被浓硫酸钝化,所以可用浓硫酸除去铝表面的铜镀层
D.由于铝的导电性能比铜强,所以常用铝制造电线、电缆
解析:铜与浓硫酸常温下不反应;铜的导电性能比铝强。故选B。
B
3.(3分)在给定的条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是(　　)
B
解析:蒸发MgCl2溶液,发生水解生成Mg(OH)2,得不到无水MgCl2,A不符合题意;MgCl2·6H2O在HCl氛围中脱水生成MgCl2,电解熔融的MgCl2生成Mg,B符合题意;电解MgSO4溶液相当于电解水,生成O2和H2,得不到Mg,C不符合题意;加热MgCl2溶液过程中发生水解,得不到无水MgCl2,D不符合题意。
4.(3分)生活中处处有化学。下列生活中Al及其化合物相关反应的离子方程式书写不正确的是(　　)
A.复方氢氧化铝治疗胃酸过多:Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
B.泡沫灭火器灭火原理:2Al3++3C+3H2O===2Al(OH)3↓+3CO2↑
C.某主要成分为苛性钠、铝粉的管道疏通剂:2Al+2OH-+6H2O===
2[Al(OH)4]-+3H2↑
D.明矾净水原理:Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+
B
解析:胃酸中含有盐酸,复方氢氧化铝治疗胃酸过多的离子方程式为Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O,故A正确;泡沫灭火器中碳酸氢钠与硫酸铝溶液反应的离子方程式为Al3++3HC===Al(OH)3↓+3CO2↑,故B错误;苛性钠与铝粉反应的离子方程式为2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑,故C正确;明矾能净水是因为Al3+水解:Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+,产生的氢氧化铝胶体能吸附水中悬浮的杂质,故D正确。
5.(3分)化学焊接技术的原理之一是利用焊剂(主要成分为Al与CuO)在高温下反应制得液态金属(或合金),凝固后,除去焊接点表面的焊渣,实现焊件金属的焊接。下列说法错误的是(　　)
A.Al与Fe2O3也能发生类似反应
B.焊渣的主要成分是Al(OH)3
C.焊接前可用还原性气体在加热条件下除去焊件金属表面的氧化膜
D.若在反应体系中加入低熔点金属,则可形成低熔点液态合金便于焊接
B
解析:Fe的活泼性弱于Al,在高温条件下可发生铝热反应,故A正确;焊剂(主要成分为Al与CuO)在高温下反应得到液体金属,结合原子守恒可知,焊渣的主要成分为Al2O3,故B错误;利用还原性气体(如H2、CO等)除去焊件金属表面的氧化膜可使焊接更加牢固,故C正确;一般合金的熔点低于任一组分金属,加入低熔点金属,可在更低温度下得到液态合金,便于焊接,故D正确。
6.(3分)部分含钠或含镁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断合理的是(　　)
A.c常温下能与水快速反应生成d
B.电解熔融的g可生成a
C.e能与d发生化学反应
D.固体b中一定含有共价键
B
解析:结合图像,a为Na或Mg,b为Na2O或Na2O2,c为MgO,d为Mg(OH)2,e为NaOH,f为MgCl2,g为NaCl,据此解答。MgO常温下与H2O生成Mg(OH)2的反应较缓慢、微弱,A项不符合题意;电解熔融的NaCl可生成Na,B项符合题意;NaOH与Mg(OH)2不发生化学反应,C项不符合题意;b为Na2O或Na2O2,Na2O中不含有共价键,D项不符合题意。
7.(3分)下列由实验现象得出正确结论的是(　　)
选项 实验现象 结论
A 把相同大小的铝片和镁片分别投入相同浓度的NaOH溶液中:铝溶解有气泡产生,而镁没有任何变化 铝的金属
性比镁强
B 取一块铝箔,用酒精灯点燃:铝箔只熔化成液体而没有滴落 铝不易燃烧
C 向氯化铵溶液中投入一铝片:铝片上产生大量气泡 该气体是氨气
D 向氯化铝溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量:先产生白色沉淀,后沉淀逐渐溶解,最后沉淀完全消失 氢氧化铝能
溶于强碱溶液
D
解析:金属性的强弱可根据金属与酸反应时金属失电子的能力强弱判断,而不是根据能否与碱反应判断,故A错误;没有滴落表明氧化铝的熔点高,故B错误;氯化铵溶液显酸性,与铝反应时放出氢气,故C错误;氯化铝和氢氧化钠溶液反应先生成氢氧化铝白色沉淀,氢氧化铝再和氢氧化钠溶液反应生成可溶性的四羟基合铝酸钠,故D正确。
8.(3分)实验室以空气和镁为原料制备Mg3N2的装置如图所示(夹持和加热装置略去):
下列说法正确的是(　　)
A.装置A、B中可依次加入浓硫酸、NaOH溶液
B.若去掉装置C,对产品纯度无影响
C.实验时应先加热装置C,通入一段时间空气后再加热D
D.装置E中碱石灰的作用是吸收尾气
C
解析:要制备Mg3N2,需要除去空气中的O2、CO2和水蒸气,则装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸,A错误;若去掉装置C,镁与氧气反应生成氧化镁,对产品纯度有影响,B错误;实验时,应先加热装置C,通入一段时间空气除去O2,再加热装置D,C正确;装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的水蒸气和CO2,避免进入装置D中干扰实验,D错误。
9.(3分)“价—类”二维图体现了元素的分类观、转化观,如图是Al及其部分化合物的“价—类”二维图。下列说法错误的是(　　)
A.反应③④⑤⑥⑦均属于复分解反应
B.反应①⑥所加试剂可能相同
C.物质的类别处“ 　　　”代表四羟基合铝酸盐
D.反应④⑤均可以通过加入盐酸实现转化
B
解析:根据“价—类”二维图可知a为Al,b为Al2O3,c为铝盐,e为Al(OH)3,c与d、d与e可以相互转化,则d为四羟基合铝酸盐。反应③是铝盐转化为四羟基合铝酸盐,其离子方程式为Al3++4OH-=== [Al(OH)4]-,反应④是四羟基合铝酸盐转化为铝盐,离子方程式为[Al(OH)4]-+4H+===Al3++4H2O,反应⑤是四羟基合铝酸盐转化为碱,离子方程式为[Al(OH)4]-+H+===Al(OH)3↓+H2O,反应⑥是铝盐转化为碱,离子方程式为Al3++3OH-===Al(OH)3↓,反应⑦是碱转化为四羟基合铝酸盐,离子方程式为Al(OH)3+OH-===[Al(OH)4]-,上述反应均为复分解反应,故A正确;反应①是铝转化为铝盐,加酸可以实现转化,反应⑥是铝盐转化为Al(OH)3,加入碱实现转化,两反应所加试剂不可能相同,故B错误;由分析可知,d为四羟基合铝酸盐,故C正确;由A项分析可知,反应④⑤均可以通过加酸实现转化,故D正确。
10.(3分)以水泥厂的废料(主要成分为MgO,含少量MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质)为原料制备MgSO4·7H2O的工艺流程如下:
已知:MnO+H2SO4===MnSO4+H2O。下列说法正确的是(　　)
A.为提高酸浸速率,可使用浓硫酸
B.试剂X可以是MgSO4
C.滤渣为Al(OH)3、Fe(OH)3、SiO2
D.操作a所得滤液经处理后可循环
利用
D
解析:水泥厂的废料(主要成分为MgO,还有少量MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质)制取MgSO4·7H2O,废料加入过量稀硫酸,MgO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3都与硫酸反应,转化为对应的硫酸盐,SiO2不与硫酸反应,向反应后溶液中加入NaClO溶液将Fe2+氧化为Fe3+,同时使Mn2+转化为MnO2沉淀,再加入MgO等物质调节溶液的pH,沉淀Fe3+、Al3+,过滤,将滤液进行一系列操作得到MgSO4·7H2O。适当升温(或粉碎或搅拌)即可提高浸取速率,不需要使用浓硫酸,故A错误;试剂X为MgO或MgCO3等,不能为MgSO4,故B错误;滤渣为Al(OH)3、Fe(OH)3、SiO2、MnO2,故C错误;操作a是从溶液中经过一系列过程得到晶体,过滤时溶液中含有MgSO4,为了提高原料中镁的利用率,操作a所得滤液的处理方法是将操作a后的滤液经处理后循环利用,故D正确。
11.(14分)无水AlCl3常用于有机合成的催化剂。现以铝酸钙(主要成分为CaO·Al2O3,含少量SiO2等杂质)和稀盐酸为原料制备无水氯化铝的方案如下:
已知:AlCl3易升华,沸点为181 ℃;SOCl2熔点为-105 ℃、沸点为76 ℃,遇水剧烈水解生成两种酸性气体。相关物质的溶解度数据见下表:
物质 0 ℃ 80 ℃
AlCl3 31.03 g 33.23 g
CaCl2 37.3 g 59.5 g
按要求回答下列问题:
(1)步骤①中稀盐酸应适当过量的原因是_____________________________
________________。
解析:铝酸钙(主要成分为CaO·Al2O3,含少量SiO2等杂质)和稀盐酸反应,生成CaCl2、AlCl3,SiO2不发生反应,所以滤渣为SiO2,所得溶液1中的溶质主要为CaCl2、AlCl3;由于AlCl3的溶解度受温度影响不大,而CaCl2的溶解度受温度影响较大,所以获得AlCl3·6H2O时,需防止CaCl2结晶析出。步骤①中,溶解铝酸钙时,稀盐酸应适当过量,使c(H+)持续较大,有利于铝酸钙的溶解,同时还能防止氯化铝的水解。
确保铝酸钙尽可能完全溶解,并
抑制氯化铝水解
(2)操作a是____________________。
解析:操作a用于提取溶液中的AlCl3,同时需防止CaCl2的结晶析出,所以应是蒸发浓缩、趁热过滤。
(3)操作b是______________________________。
解析:操作b是去除AlCl3·6H2O中的结晶水,同时还应防止Al3+水解,所以操作b应为在干燥的HCl气流中加热脱水。
蒸发浓缩、趁热过滤
在干燥的HCl气流中加热脱水
(4)某兴趣小组设计如图所示的装置获取无水AlCl3。锥形瓶中得到的物质X的化学式为________。碱石灰的作用是防止外界水蒸气进入和________
_________________。
SOCl2
除去SO2
和HCl等有害气体
解析:在锥形瓶中,SOCl2吸收AlCl3·6H2O中的结晶水而得到AlCl3,由于水温低于AlCl3的沸点,所以无水AlCl3应存在于三颈烧瓶中,生成的HCl、SO2气体不易冷凝,由此得知,物质X的化学式为SOCl2。碱石灰呈碱性,既能吸水又能吸收酸性气体,所以其作用是防止外界水蒸气进入和除去SO2和HCl等有害气体。
12.(16分)镁及其化合物是实验设计的热点载体,下表为查阅资料所得。
Ⅰ 2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O
Ⅱ Mg3N2能与水反应
Ⅲ 常温下,NH3·H2O、CH3COOH的电离常数均为1.8×10-5
某学习小组设计实验探究镁与二氧化氮反应的产物,实验装置如图所示。
(1)B装置中的试剂是____________________;D装置的作用是___________
___________________。
(2)实验时,先启动A装置中的反应,当C装置中充满红棕色气体时点燃酒精灯,这样操作的目的是___________________________________________。
(3)确定有N2生成的实验现象是________________________________。
P2O5(答案合理即可)
吸收E装置
中挥发出来的水蒸气
排尽装置内的空气,避免O2、CO2、N2等与镁反应
E装置中产生气泡,瘪气球缓慢鼓起
(4)实验完毕后,设计实验确认产物中有Mg3N2,取少量C装置中的残留固体于试管中,滴加蒸馏水,若__________________________________________
__________________,则确认产物中有氮化镁。
(5)经测定,Mg与NO2反应生成MgO、Mg3N2和N2,其中Mg3N2和N2的物质的量相等,C装置中发生反应的化学方程式为_________________________
___________。
产生有刺激性气味的气体,且该气体能使湿润的
红色石蕊试纸变蓝
11Mg+4NO2
8MgO
+Mg3N2+N2
Thank you
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