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第八讲 镁、铝及其化合物
1.了解镁及其重要化合物的主要性质和应用
2.了解铝及其重要化合物的主要性质和应用
一、镁的性质及应用
原子结构
镁位于元素周期表第 周期 族
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
化学性质
与O2反应
镁条在O2中燃烧，发出 ，生成白色固体物质，反应的化学方程式为2Mg＋O22MgO
与N2反应
镁条能与N2反应，化学方程式为
与水反应
镁不易与冷水反应，能与沸水反应Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑
与酸反应
镁是活泼金属，能与盐酸、稀硫酸反应放出H2，反应的离子方程式为
与某些氧化物反应
镁能在CO2中燃烧，反应的化学方程式为
制备
工艺流程
基本步骤及主要反应
制熟石灰：

沉淀：
酸化：
蒸发结晶：析出MgCl2·6H2O
脱水：在 气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁
电解：电解熔融氯化镁制得镁：
用途
镁制造信号弹和焰火；镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件；氧化镁用于制耐高温材料
二、铝的性质及应用
1．铝的结构和存在
铝位于元素周期表 ，原子结构示意图为。
铝是地壳中含量最多的 元素。自然界中的铝全部以 态存在。
2.铝的物理性质及用途
物理
性质
状态
色泽
密度
熔点
沸点
硬度
导电、导热性
延展性
固态

2.7 g·cm－3
660.4℃
2467 ℃
较软


用途
纯铝用作导线，铝合金用于制备汽车、飞机、生活用品等
3.铝的化学性质
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
④铝与氢氧化钠溶液反应：
⑤铝与氧化铁反应：
4.铝热反应
(1)原理
铝将金属氧化物中化合态的金属还原为金属单质，
如Fe2O3＋2Al 、Cr2O3＋2Al 等。
(2)实验装置
(3)反应现象及结论
剧烈燃烧，放出大量的热，导致混合物剧烈反应过后，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中；待熔融物冷却后，除去外层熔渣，可以发现落下的是铁珠。
(4)应用
①野外 。
② 。
5.制备 电解熔融Al2O3：2Al2O34Al＋3O2↑
6.用途 纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等
三、铝的化合物
1.氧化铝
物理性质
白色固体，高熔点(2045℃)， 于水
化学性质
①属于 氧化物，既能与酸反应生成盐和水，又能和碱反应时生成盐和水的氧化物，反应的离子方程式分别为： ，

②电解 化学方程式为 。
用途
利用其高熔点常用作高级耐火材料，如制坩埚、高温炉管等；天然产刚玉的成分是
2.氢氧化铝
物理性质
氢氧化铝是几乎不溶于水的 物质，能凝聚水中的悬浮物，又能吸附色素，因此可用于
化学性质
氢氧化铝是 氢氧化物，Al(OH)3既能溶于 又能溶于 ，且都生成盐和水，反应的离子方程式分别为：
，

受热分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
制备
铝盐与氨水反应：
偏铝酸盐与二氧化碳反应： 或
铝盐与偏铝酸盐反应：
3.氢氧化铝两性的应用：氢氧化铝具有两性，可用电离平衡移动的原理来解释：氢氧化铝的电离方程式可表示如下：
H++AlO2—+H2OAl（OH）3Al3++3OH－
（酸式电离） （碱式电离）
其电离程度相当微弱，只有加入强酸(或强碱)时，大量的H+(或OH－)才能破坏氢氧化铝的电离平衡，使平衡向右(或左)移动，生成铝盐(或四羟基合铝酸盐)，所以氢氧化铝既能与酸反应，又能与碱反应.当加入弱酸或弱碱时，因H+或OH－浓度太小，不能使上述平衡移动，因此Al(OH)3只溶于强酸或强碱，而不溶于弱酸或弱碱，其应用有：
判断离子共存问题
Al3+与OH－会发生复分解反应而不能共存；AlO2－与H＋会发生AlO2－+H＋+H2O==Al(OH)3↓反应而不能共存；Al3+与AlO2－、HS—、S2—、HCO3—、CO32—等；AlO2－与AI3+、NH4+、Fe3+等会发生双水解反应而不能共存
Al3+、AlO2－和Al（OH）3的相互转化
在AlCl3溶液中滴加NaOH溶液：
在NaOH溶液中滴加AlCl3溶液：
向可溶性铝盐溶液中滴加氨水至过量：
向偏铝酸盐溶液中缓慢通入二氧化碳至过量：
利用滴加顺序不同鉴别物质
向AlCl3溶液中逐滴滴加NaOH溶液，先出现 后 ；向 NaOH 溶液中逐滴滴加AlCl3溶液，开始 后出现
向NaAlO2溶液中逐滴滴加盐酸，先出现 后 ；向盐酸中逐滴滴加NaAlO2溶液，开始 后出现
铝土矿冶炼金属铝
碱溶法：
酸溶法：
4.铝盐
通性
水解性： Al3＋容易水解， ，生成胶状的氢氧化铝Al(OH)3，氢氧化铝胶体的吸附能力很强，可以吸附水里悬浮的杂质，并形成沉淀，使水澄清
双水解：Al3+与AlO2－、HS—、S2—、HCO3—、CO32—等会发生双水解反应，如硫酸铝溶液与碳酸钠溶液混合发生离子反应的方程式为：2Al3＋＋3CO32－＋3H2O＝2Al(OH)3↓＋3CO2↑
明矾
明矾是含有结晶水的硫酸钾和硫酸铝的复盐,化学式 ，电离方程式为 。水溶液的pH<7(填“>”“<”或“＝”)，原因是 。
明矾是一种较好的净水剂，其原因是 。
四、Al3＋、Al(OH)3、AlO之间的转化关系
1．“铝三角”转化关系
2．“铝三角”的应用
(1)制取Al(OH)3
(2)分离提纯
①利用Al能溶于强碱溶液，分离Al与其他金属的混合物。
②利用Al2O3能与强碱溶液反应，分离Al2O3与其他金属氧化物的混合物。
③利用Al(OH)3的两性，分离Al3＋与其他金属阳离子的混合物。
(3)判断离子共存问题
①Al3＋与OH－、AlO、CO(HCO)、S2－等不能大量共存。
②AlO与H＋、HCO、Al3＋、Fe3＋等不能大量共存。
3．Al元素的存在形态与OH－、H＋的关系
4．与Al(OH)3沉淀生成有关的图象分析
(1)把强碱溶液逐滴加入到铝盐(Al3＋)溶液中至过量
①现象： 。
②有关反应：
A→B：
B→D：
③图象：
(2)把铝盐(Al3＋)溶液逐滴加入到强碱溶液中至过量
①现象： 。
②有关反应：
A→B：
B→C：
③图象：
(3)在AlO溶液中逐滴加入强酸至过量
①现象： 。
②有关反应：
A→B：
B→D：
③图象：
(4)在强酸溶液中逐滴加入AlO溶液至过量
①现象： 。
②有关反应：
A→B：
B→C：
③图象：
(5)向含Mg2＋与Al3＋的酸性溶液中逐滴加入强碱溶液
①现象： 。
②反应：
O→A：
A→B： 、
B→C：
③图象[c(Mg2＋)＝c(Al3＋)]
(6)向明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液
O→A：
A→B：
1.Mg在空气中燃烧时除了与O2反应外，还能与N2反应生成Mg3N2，也能与CO2发生反应，所以活泼金属镁着火不能用干粉灭火器和泡沫灭火器灭火。
2.Al遇到冷的浓硝酸或浓硫酸才发生钝化，而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应，钝化是化学变化，不是物理变化；Al遇到冷的稀硝酸或稀硫酸会发生剧烈反应。
3.两性物质是指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物。氧化铝和氢氧化铝的两性是指与较强的酸、碱发生反应，与NH3·H2O、H2CO3等不反应，铝不能称为两性物质。
4.铝热反应是在高温干态下进行的置换反应，铝只能与排在金属活动性顺序其后的金属氧化物反应。铝不能与MgO反应，铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。
5.Al2O3、Al(OH)3是中学阶段接触的唯一与碱反应的金属氧化物和氢氧化物，经常应用到除杂、计算题中，所以一定要熟记这两个反应的离子方程式，由Al(OH)3的两式电离以及与酸和碱反应的离子方程式可知：与酸反应时相当于三元碱，与碱反应时相当于一元酸。。
6.铝不但能与酸(H＋)反应，还能够与碱溶液反应，表现为特殊性。2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。其反应机理应为：铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2，反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH无电子得失。
7.明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，是纯净物，不是混合物，其净水过程既有物理变化，也有化学变化，明矾净水只能除去水中的悬浮杂质，不能杀菌消毒，与氯气消毒原理不同。
考向一 镁的性质及应用
典例1：从海水中提取单质镁，下列途径正确的是 (　　)
A．海水Mg(OH)2Mg
B．海水MgCl2Mg
C．海水Mg(OH)2MgCl2Mg
D．海水MgCl2Mg
变式训练1.Mg在CO2中燃烧生成MgO和C，下列说法正确的是（　　）
A．碳只存在金刚石和石墨两种同素异形体
B．Mg、MgO中微粒的半径：r（O2﹣）＞r（Mg2+）＞r（Mg）
C．在该反应条件下，Mg的还原性强于C的还原性
D．相同质量的镁在足量的CO2和O2中完全燃烧，固体质量增重相等
考向二 铝的性质及应用
典例2．铝是一种低毒金属元素，它并非人体需要的微量元素，不会导致急性中毒，但食品中铝的含量超过国家标准就会对人体造成危害．下列关于铝元素的说法正确的是 (　　)
A．铝在空气中不易氧化是因为性质不活泼
B．氢氧化铝可与胃酸反应，常用作中和胃酸的药物
C．明矾可用于饮用水的杀菌消毒
D．硫酸铝铵常用作面粉膨化剂，该物质不溶于水
变式训练2.铝在人体内积累可使人慢性中毒，1989年世界卫生组织正式将铝定为“食品污染源之一”而加以控制．铝在下列使用场合须加以控制的是（　　）
①糖果香烟内包装 ②电线电缆 ③牙膏皮 ④氢氧化铝胶囊（作内服药） ⑤用明矾净水
⑥用明矾和小苏打混合物作食品膨化剂 ⑦制造炊具和餐具 ⑧制防锈漆．
A．①③④⑤⑥⑦ B．②③④⑤⑥ C．②③⑤⑦⑧ D．全部
考向三 铝的化合物间的转化
典例3：铝土矿的主要成分中含有氧化铝、氧化铁和二氧化硅等，工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝。下列说法不正确的是(　　)
A．①、②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中需要通入过量的氨气
D．④进行的操作是加热，而且d一定是氧化铝
变式训练3.下列关于铝及其化合物的叙述正确的是(　　)
A．铝罐可久盛食醋
B．铝与Fe2O3发生铝热反应，反应后固体物质增重
C．氢氧化铝可作胃酸的中和剂
D．明矾用作净水剂不涉及化学变化
考向四 有关Mg和Al图像
典例4：将一定质量的Mg和Al的混合物投入500 mL稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体。待反应完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示。则下列说法正确的是(　　)
A．Mg和Al的总质量为8 g
B．硫酸的物质的量浓度为5 mol·L－1
C．NaOH溶液的物质的量浓度为5 mol·L－1
D．生成的H2在标准状况下的体积为11.2 L
变式训练4.在Al2(SO4)3和MgSO4的混合溶液中滴加NaOH溶液，生成沉淀的量与滴入NaOH溶液的体积关系如图所示，则原混合液中Al2(SO4)3与MgSO4的物质的量之比为(　　)
A．6∶1 B．3∶1
C． 2∶1 D．1∶2
1.【2018年江苏卷】下列有关物质性质与用途具有对应关系的是
A．NaHCO3受热易分解，可用于制胃酸中和剂
B．SiO2熔点高硬度大，可用于制光导纤维
C．Al2O3是两性氧化物，可用作耐高温材料
D．CaO能与水反应，可用作食品干燥剂
2.【2018天津卷】下图中反应①是制备SiH4的一种方法，其副产物MgCl2·6NH3是优质的镁资源。回答下列问题：
（1）MgCl2·6NH3所含元素的简单离子半径由小到大的顺序（H-除外）：_________________________，Mg在元素周期表中的位置：_____________________，Mg(OH)2的电子式：____________________。
（2）A2B的化学式为_______________。反应②的必备条件是_______________。上图中可以循环使用的物质有_______________。
（3）在一定条件下，由SiH4和CH4反应生成H2和一种固体耐磨材料_______________（写化学式）。
（4）为实现燃煤脱硫，向煤中加入浆状Mg(OH)2，使燃烧产生的SO2转化为稳定的Mg化合物，写出该反应的化学方程式：_______________。
（5）用Mg制成的格氏试剂（RMgBr）常用于有机合成，例如制备醇类化合物的合成路线如下：
依据上述信息，写出制备所需醛的可能结构简式：_______________。
3.【2017海南卷17】以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSO4·7H2O的过程如图所示：

硼镁泥的主要成分如下表：
MgO
SiO2
FeO、Fe2O3
CaO
Al2O3
B2O3
30%~40%
20%~25%
5%~15%
2%~3%
1%~2%
1%~2%
回答下列问题：
（1）“酸解”时应该加入的酸是_______，“滤渣1”中主要含有_________（写化学式）。
（2）“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是________、_______。
（3）判断“除杂”基本完成的检验方法是____________。
（4）分离滤渣3应趁热过滤的原因是___________。
4.【2017 江苏 7】下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是
A．SO2具有氧化性，可用于漂白纸浆
B．NH4HCO3受热易分解，可用作氮肥
C．Fe2(SO4)3易溶于水，可用作净水剂
D．Al2O3熔点高，可用作耐高温材料
5．【2017全国Ⅱ卷8】阿伏加德罗常数的值为。下列说法正确的是
A．1L0.1mol·NH4Cl溶液中，的数量为0.1
B．2.4gMg与H2SO4完全反应，转移的电子数为0.1
C．标准状况下，2.24LN2和O2的混合气体中分子数为0.2
D．0.1mol H2和0.1mol I2于密闭容器中充分反应后，其分子总数为0.2
6．【2016年高考上海卷】下列各组混合物，使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂不能分离的是(　　)
A．氧化镁中混有氧化铝
B．氯化铝溶液中混有氯化铁
C．氧化铁中混有二氧化硅
D．氯化亚铁溶液中混有氯化铜
7.【2016江苏，16】烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)x(OH)6－2x]溶液，并用于烟气脱硫研究。
(1)酸浸时反应的化学方程式为________________________________；滤渣Ⅰ的主要成分为____________(填化学式)。
(2)加CaCO3调节溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2(SO4)3转化为Al2(SO4)x(OH)6－2x。滤渣Ⅱ的主要成分为______________(填化学式)；若溶液的pH偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，其原因是_______________________________________________(用离子方程式表示)。
(3)上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量，其主要原因是______________________________；与吸收SO2前的溶液相比，热分解后循环利用的溶液的pH将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
第八讲 镁、铝及其化合物
1.了解镁及其重要化合物的主要性质和应用
2.了解铝及其重要化合物的主要性质和应用
一、镁的性质及应用
原子结构
镁位于元素周期表第三周期ⅡA族
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
化学性质
与O2反应
镁条在O2中燃烧，发出耀眼的强光，生成白色固体物质，反应的化学方程式为2Mg＋O22MgO
与N2反应
镁条能与N2反应，化学方程式为3Mg＋N2Mg3N2
与水反应
镁不易与冷水反应，能与沸水反应Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑
与酸反应
镁是活泼金属，能与盐酸、稀硫酸反应放出H2，反应的离子方程式为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
与某些氧化物反应
镁能在CO2中燃烧，反应的化学方程式为2Mg＋CO22MgO＋C
制备
工艺流程
基本步骤及主要反应
制熟石灰：CaCO3CaO＋CO2↑
CaO＋H2O===Ca(OH)2
沉淀：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
酸化：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
蒸发结晶：析出MgCl2·6H2O
脱水：在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁
电解：电解熔融氯化镁制得镁：MgCl2(熔融) Mg＋Cl2↑
用途
镁制造信号弹和焰火；镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件；氧化镁用于制耐高温材料
二、铝的性质及应用
1．铝的结构和存在
铝位于元素周期表第三周期ⅢA族，原子结构示意图为。
铝是地壳中含量最多的金属元素。自然界中的铝全部以化合态存在。
2.铝的物理性质及用途
物理
性质
状态
色泽
密度
熔点
沸点
硬度
导电、导热性
延展性
固态
银白色
2.7 g·cm－3
660.4℃
2467 ℃
较软
很好
良好
用途
纯铝用作导线，铝合金用于制备汽车、飞机、生活用品等
3.铝的化学性质
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
④铝与氢氧化钠溶液反应：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
⑤铝与氧化铁反应：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3
4.铝热反应
(1)原理
铝将金属氧化物中化合态的金属还原为金属单质，
如Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3、Cr2O3＋2Al2Cr＋Al2O3等。
(2)实验装置
(3)反应现象及结论
剧烈燃烧，放出大量的热，导致混合物剧烈反应过后，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中；待熔融物冷却后，除去外层熔渣，可以发现落下的是铁珠。
(4)应用
①野外焊接钢轨。
②冶炼高熔点金属。
5.制备 电解熔融Al2O3：2Al2O34Al＋3O2↑
6.用途 纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等
三、铝的化合物
1.氧化铝
物理性质
白色固体，高熔点(2045℃)，难溶于水
化学性质
①属于两性氧化物，既能与酸反应生成盐和水，又能和碱反应时生成盐和水的氧化物，反应的离子方程式分别为：Al2O3＋6H+＝2Al3+＋3H2O，Al2O3＋2OH?＝2AlO2－+2 H2O
②电解 化学方程式为2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。
用途
利用其高熔点常用作高级耐火材料，如制坩埚、高温炉管等；天然产刚玉的成分是Al2O3
2.氢氧化铝
物理性质
氢氧化铝是几乎不溶于水的白色胶状物质，能凝聚水中的悬浮物，又能吸附色素，因此可用于水的净化
化学性质
氢氧化铝是两性氢氧化物，Al(OH)3既能溶于强酸又能溶于强碱，且都生成盐和水，反应的离子方程式分别为：Al(OH)3＋3H+＝Al3+＋3H2O ，
Al(OH)3＋OH－===AlO2－＋2H2O
受热分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
制备
铝盐与氨水反应：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4＋
偏铝酸盐与二氧化碳反应：AlO2－＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO3－或2AlO2－＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO32－
铝盐与偏铝酸盐反应：Al3＋＋3AlO2－＋6H2O===4Al(OH)3↓
3.氢氧化铝两性的应用：氢氧化铝具有两性，可用电离平衡移动的原理来解释：氢氧化铝的电离方程式可表示如下：
H++AlO2—+H2OAl（OH）3Al3++3OH－
（酸式电离） （碱式电离）
其电离程度相当微弱，只有加入强酸(或强碱)时，大量的H+(或OH－)才能破坏氢氧化铝的电离平衡，使平衡向右(或左)移动，生成铝盐(或四羟基合铝酸盐)，所以氢氧化铝既能与酸反应，又能与碱反应.当加入弱酸或弱碱时，因H+或OH－浓度太小，不能使上述平衡移动，因此Al(OH)3只溶于强酸或强碱，而不溶于弱酸或弱碱，其应用有：
判断离子共存问题
Al3+与OH－会发生复分解反应而不能共存；AlO2－与H＋会发生AlO2－+H＋+H2O==Al(OH)3↓反应而不能共存；Al3+与AlO2－、HS—、S2—、HCO3—、CO32—等；AlO2－与AI3+、NH4+、Fe3+等会发生双水解反应而不能共存
Al3+、AlO2－和Al（OH）3的相互转化
在AlCl3溶液中滴加NaOH溶液：
在NaOH溶液中滴加AlCl3溶液：
向可溶性铝盐溶液中滴加氨水至过量：
向偏铝酸盐溶液中缓慢通入二氧化碳至过量：
利用滴加顺序不同鉴别物质
向AlCl3溶液中逐滴滴加NaOH溶液，先出现白色沉淀后消失；向 NaOH 溶液中逐滴滴加AlCl3溶液，开始无现象后出现白色沉淀
向NaAlO2溶液中逐滴滴加盐酸，先出现白色沉淀后消失；向盐酸中逐滴滴加NaAlO2溶液，开始无现象后出现白色沉淀
铝土矿冶炼金属铝
碱溶法：
酸溶法：
4.铝盐
通性
水解性： Al3＋容易水解，Al3+＋3H2O Al(OH)3＋3H+，生成胶状的氢氧化铝Al(OH)3，氢氧化铝胶体的吸附能力很强，可以吸附水里悬浮的杂质，并形成沉淀，使水澄清
双水解：Al3+与AlO2－、HS—、S2—、HCO3—、CO32—等会发生双水解反应，如硫酸铝溶液与碳酸钠溶液混合发生离子反应的方程式为：2Al3＋＋3CO32－＋3H2O＝2Al(OH)3↓＋3CO2↑
明矾
明矾是含有结晶水的硫酸钾和硫酸铝的复盐,化学式KAl(SO4)2·12H2O，电离方程式为KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO。水溶液的pH<7(填“>”“<”或“＝”)，原因是Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋。
明矾是一种较好的净水剂，其原因是Al3＋水解产生Al(OH)3胶体，Al(OH)3胶体可以和悬浮于水中的泥沙形成絮状不溶物而沉降下来，使水澄清。
四、Al3＋、Al(OH)3、AlO之间的转化关系
1．“铝三角”转化关系
2．“铝三角”的应用
(1)制取Al(OH)3
(2)分离提纯
①利用Al能溶于强碱溶液，分离Al与其他金属的混合物。
②利用Al2O3能与强碱溶液反应，分离Al2O3与其他金属氧化物的混合物。
③利用Al(OH)3的两性，分离Al3＋与其他金属阳离子的混合物。
(3)判断离子共存问题
①Al3＋与OH－、AlO、CO(HCO)、S2－等不能大量共存。
②AlO与H＋、HCO、Al3＋、Fe3＋等不能大量共存。
3．Al元素的存在形态与OH－、H＋的关系
4．与Al(OH)3沉淀生成有关的图象分析
(1)把强碱溶液逐滴加入到铝盐(Al3＋)溶液中至过量
①现象：先有白色沉淀产生，然后沉淀逐渐溶解。
②有关反应：
A→B：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
B→D：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
③图象：
(2)把铝盐(Al3＋)溶液逐滴加入到强碱溶液中至过量
①现象：先无明显现象，然后逐渐产生大量的白色沉淀。
②有关反应：
A→B：Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
B→C：Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
③图象：
(3)在AlO溶液中逐滴加入强酸至过量
①现象：先生成白色沉淀，然后沉淀逐渐溶解。
②有关反应：
A→B：AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
B→D：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
③图象：
(4)在强酸溶液中逐滴加入AlO溶液至过量
①现象：先无明显现象，反应一段时间后逐渐产生白色沉淀。
②有关反应：
A→B：4H＋＋AlO===Al3＋＋2H2O
B→C：Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
③图象：
(5)向含Mg2＋与Al3＋的酸性溶液中逐滴加入强碱溶液
①现象：无明显现象→出现沉淀→渐多→最多→减少→不变。
②反应：
O→A：H＋＋OH－===H2O
A→B：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
B→C：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
③图象[c(Mg2＋)＝c(Al3＋)]
(6)向明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液
O→A：2KAl(SO4)2＋3Ba(OH)2===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓＋K2SO4
A→B：2Al(OH)3＋K2SO4＋Ba(OH)2===BaSO4↓＋2KAlO2＋4H2O
1.Mg在空气中燃烧时除了与O2反应外，还能与N2反应生成Mg3N2，也能与CO2发生反应，所以活泼金属镁着火不能用干粉灭火器和泡沫灭火器灭火。
2.Al遇到冷的浓硝酸或浓硫酸才发生钝化，而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应，钝化是化学变化，不是物理变化；Al遇到冷的稀硝酸或稀硫酸会发生剧烈反应。
3.两性物质是指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物。氧化铝和氢氧化铝的两性是指与较强的酸、碱发生反应，与NH3·H2O、H2CO3等不反应，铝不能称为两性物质。
4.铝热反应是在高温干态下进行的置换反应，铝只能与排在金属活动性顺序其后的金属氧化物反应。铝不能与MgO反应，铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。
5.Al2O3、Al(OH)3是中学阶段接触的唯一与碱反应的金属氧化物和氢氧化物，经常应用到除杂、计算题中，所以一定要熟记这两个反应的离子方程式，由Al(OH)3的两式电离以及与酸和碱反应的离子方程式可知：与酸反应时相当于三元碱，与碱反应时相当于一元酸。。
6.铝不但能与酸(H＋)反应，还能够与碱溶液反应，表现为特殊性。2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。其反应机理应为：铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2，反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH无电子得失。
7.明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，是纯净物，不是混合物，其净水过程既有物理变化，也有化学变化，明矾净水只能除去水中的悬浮杂质，不能杀菌消毒，与氯气消毒原理不同。
考向一 镁的性质及应用
典例1：从海水中提取单质镁，下列途径正确的是 (　　)
A．海水Mg(OH)2Mg
B．海水MgCl2Mg
C．海水Mg(OH)2MgCl2Mg
D．海水MgCl2Mg
【解析】海水中镁元素以Mg2＋形式存在，需加石灰乳变成Mg(OH)2分离出来，然后加盐酸生成MgCl2，然后电解MgCl2.
【答案】C
变式训练1.Mg在CO2中燃烧生成MgO和C，下列说法正确的是（　　）
A．碳只存在金刚石和石墨两种同素异形体
B．Mg、MgO中微粒的半径：r（O2﹣）＞r（Mg2+）＞r（Mg）
C．在该反应条件下，Mg的还原性强于C的还原性
D．相同质量的镁在足量的CO2和O2中完全燃烧，固体质量增重相等
【答案】C
【解析】
A、C还存在C60、C70等同素异形体，故A错误；
B、同种元素的半径的比较，看电子数，电子数越多，半径越大，r(Mg2＋)C、根据氧化还原反应中，还原剂的还原性大于还原产物的还原性，Mg是还原剂，C是还原产物，故C正确；
D、相同质量的镁在足量的CO2和O2中完全燃烧，在CO2中完全燃烧固体质量增重大于在O2中完全燃烧固体质量增重，故D错误。
考向二 铝的性质及应用
典例2．铝是一种低毒金属元素，它并非人体需要的微量元素，不会导致急性中毒，但食品中铝的含量超过国家标准就会对人体造成危害．下列关于铝元素的说法正确的是 (　　)
A．铝在空气中不易氧化是因为性质不活泼
B．氢氧化铝可与胃酸反应，常用作中和胃酸的药物
C．明矾可用于饮用水的杀菌消毒
D．硫酸铝铵常用作面粉膨化剂，该物质不溶于水
【解析】
A项，铝在空气中会与O2反应生成致密的氧化物薄膜．
C项中明矾溶于水生成氢氧化铝胶体，具有吸附色素和杂质的性能，通常用作净水剂，但不能用于杀菌消毒．
D项，铵盐都溶于水．
【答案】B
变式训练2.铝在人体内积累可使人慢性中毒，1989年世界卫生组织正式将铝定为“食品污染源之一”而加以控制．铝在下列使用场合须加以控制的是（　　）
①糖果香烟内包装 ②电线电缆 ③牙膏皮 ④氢氧化铝胶囊（作内服药） ⑤用明矾净水
⑥用明矾和小苏打混合物作食品膨化剂 ⑦制造炊具和餐具 ⑧制防锈漆．
A．①③④⑤⑥⑦ B．②③④⑤⑥ C．②③⑤⑦⑧ D．全部
【答案】A
【解析】题中与生活器具、食品有关的有①③④⑤⑥⑦，应严格控制铝的使用量，而②电线电缆、⑧制防锈漆，与生活无关，不可能被人体摄入，故选A。
考向三 铝的化合物间的转化
典例3：铝土矿的主要成分中含有氧化铝、氧化铁和二氧化硅等，工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝。下列说法不正确的是(　　)
A．①、②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中需要通入过量的氨气
D．④进行的操作是加热，而且d一定是氧化铝
【解析】①中加入过量盐酸后应过滤除去不反应的SiO2，防止SiO2与②中加入的NaOH反应，a中加入过量NaOH后应过滤除去Fe(OH)3，防止Fe(OH)3混入Al(OH)3中，A项正确；a中铝元素形成AlCl3，b中铝元素形成NaAlO2，AlCl3、NaAlO2中铝元素均为＋3价，B项正确；③中需通入过量CO2，以得到Al(OH)3，C项错误；④是将Al(OH)3加热分解，d中产物为Al2O3，D项正确。
【答案】C
变式训练3.下列关于铝及其化合物的叙述正确的是(　　)
A．铝罐可久盛食醋
B．铝与Fe2O3发生铝热反应，反应后固体物质增重
C．氢氧化铝可作胃酸的中和剂
D．明矾用作净水剂不涉及化学变化
【解析】食醋中含有醋酸，能与铝及氧化铝反应，因此铝罐不可久盛食醋，A错误；铝与氧化铁发生铝热反应生成氧化铝和铁，根据质量守恒定律可知反应后固体质量不变，B错误；氢氧化铝能与盐酸反应，可作胃酸的中和剂，C正确；明矾溶于水电离出的铝离子水解生成氢氧化铝胶体，用于净水，涉及化学变化，D错误。
【答案】C
考向四 有关Mg和Al图像
典例4：将一定质量的Mg和Al的混合物投入500 mL稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体。待反应完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示。则下列说法正确的是(　　)
A．Mg和Al的总质量为8 g
B．硫酸的物质的量浓度为5 mol·L－1
C．NaOH溶液的物质的量浓度为5 mol·L－1
D．生成的H2在标准状况下的体积为11.2 L
【解析】由图可知，0～20 mL发生酸碱中和，20～200 mL发生离子与碱生成沉淀的反应，200～240 mL发生Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O，200 mL时生成沉淀最多，溶液中的溶质为硫酸钠。
A.由图象可知，n(Mg)＝0.15 mol，n(Al)＝0.2 mol，则Mg和Al的总质量为
0.15 mol×24 g·mol－1＋0.2 mol×27 g·mol－1＝9 g，故A错误；
B.由200～240 mL发生Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O，c(NaOH)＝＝5 mol·L－1，200 mL时生成沉淀最多，溶液中的溶质为硫酸钠，则c(H2SO4)＝＝1 mol·L－1，故B错误，
D.与硫酸反应生成的氢气的体积应为(0.15 mol＋0.3 mol)×22.4 L·mol－1＝10.08 L，故D错误。
【答案】C
变式训练4.在Al2(SO4)3和MgSO4的混合溶液中滴加NaOH溶液，生成沉淀的量与滴入NaOH溶液的体积关系如图所示，则原混合液中Al2(SO4)3与MgSO4的物质的量之比为(　　)
A．6∶1 B．3∶1
C． 2∶1 D．1∶2
【解析】溶解Al(OH)3耗碱10 mL，则生成Al(OH)3耗碱30 mL，生成Mg(OH)2耗碱(50－30)mL＝20 mL，故Al3＋与Mg2＋的物质的量之比为1∶1，则Al2(SO4)3与MgSO4的物质的量物质的量之比为1∶2。
【答案】D
1.【2018年江苏卷】下列有关物质性质与用途具有对应关系的是
A．NaHCO3受热易分解，可用于制胃酸中和剂
B．SiO2熔点高硬度大，可用于制光导纤维
C．Al2O3是两性氧化物，可用作耐高温材料
D．CaO能与水反应，可用作食品干燥剂
【答案】D
【解析】
A项，胃酸的主要成分是盐酸，NaHCO3能与HCl反应，故NaHCO3可用于制胃酸中和剂， NaHCO3用于制胃酸中和剂与NaHCO3受热易分解没有对应关系；
B项，SiO2传导光的能力非常强，用于制光导纤维，SiO2用于制光导纤维与SiO2熔点高硬度大没有对应关系；
C项，Al2O3的熔点很高，用作耐高温材料，Al2O3用作耐高温材料与Al2O3是两性氧化物没有对应关系；
D项，CaO能与水反应，用于食品干燥剂，CaO用于食品干燥剂与CaO与水反应有对应关系；答案选D。
2.【2018天津卷】下图中反应①是制备SiH4的一种方法，其副产物MgCl2·6NH3是优质的镁资源。回答下列问题：
（1）MgCl2·6NH3所含元素的简单离子半径由小到大的顺序（H-除外）：_________________________，Mg在元素周期表中的位置：_____________________，Mg(OH)2的电子式：____________________。
（2）A2B的化学式为_______________。反应②的必备条件是_______________。上图中可以循环使用的物质有_______________。
（3）在一定条件下，由SiH4和CH4反应生成H2和一种固体耐磨材料_______________（写化学式）。
（4）为实现燃煤脱硫，向煤中加入浆状Mg(OH)2，使燃烧产生的SO2转化为稳定的Mg化合物，写出该反应的化学方程式：_______________。
（5）用Mg制成的格氏试剂（RMgBr）常用于有机合成，例如制备醇类化合物的合成路线如下：
依据上述信息，写出制备所需醛的可能结构简式：_______________。
【答案】
(1). r(H+)(2). Mg2Si . 熔融，电解 NH3，NH4Cl (3). SiC
(4). 2Mg(OH)2+2SO2+O2=2MgSO4+2H2O
(5). CH3CH2CHO，CH3CHO
【解析】
（1）MgCl2·6NH3所含元素的简单离子为Mg2+、Cl、N3-、H+，比较离子半径应该先看电子层，电子层多半径大，电子层相同时看核电荷数，核电荷数越大离子半径越小，所以这几种离子半径由小到大的顺序为：r(H+)（2）根据元素守恒，A2B中就一定有Mg和Si，考虑到各自化合价Mg为+2，Si为-4，所以化学式为Mg2Si。反应②是MgCl2熔融电解得到单质Mg，所以必备条件为：熔融、电解。反应①需要的是Mg2Si、NH3和NH4Cl，而后续过程又得到了NH3和NH4Cl，所以可以循环的是NH3和NH4Cl。
（3）在一定条件下，由SiH4和CH4反应生成H2和一种固体耐磨材料，该耐磨材料一定有Si和C，考虑到课本中介绍了碳化硅的高硬度，所以该物质为SiC。
（4）为实现燃煤脱硫，向煤中加入浆状Mg(OH)2，使燃烧产生的SO2转化为稳定的Mg化合物，二氧化硫是酸性氧化物与氢氧化镁这样的碱应该反应得到盐（亚硫酸镁），考虑到题目要求写出得到稳定化合物的方程式，所以产物应该为硫酸镁（亚硫酸镁被空气中的氧气氧化得到），所以反应为：2Mg(OH)2+2SO2+O2=2MgSO4+2H2O。
（5）利用格氏试剂可以制备，现在要求制备，所以可以选择R为CH3CH2，R’为CH3；或者选择R为CH3，R’为CH3CH2，所以对应的醛R’CHO可以是CH3CH2CHO或CH3CHO。
3.【2017海南卷17】以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSO4·7H2O的过程如图所示：

硼镁泥的主要成分如下表：
MgO
SiO2
FeO、Fe2O3
CaO
Al2O3
B2O3
30%~40%
20%~25%
5%~15%
2%~3%
1%~2%
1%~2%
回答下列问题：
（1）“酸解”时应该加入的酸是_______，“滤渣1”中主要含有_________（写化学式）。
（2）“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是________、_______。
（3）判断“除杂”基本完成的检验方法是____________。
（4）分离滤渣3应趁热过滤的原因是___________。
【答案】（1）H2SO4，SiO2；
（2）将Fe2＋氧化为Fe3＋；调节溶液pH，使Fe3＋、Al3＋以氢氧化物的形式沉淀除去；
（3）取滤液将其酸化后滴加KSCN溶液，若溶液未变红，则说明除杂完全；
（4）防止MgSO4·7H2O结晶析出。
【解析】
（1）流程制备的是MgSO4·7H2O，为了不引入杂质，因此所用的酸是硫酸，化学式为H2SO4；根据硼镁泥的成分，SiO2不与硫酸反应，因此滤渣1为SiO2；
（2）硼镁泥中含有FeO，与硫酸反应后生成FeSO4，次氯酸钙具有强氧化性，能把Fe2＋氧化成Fe3＋，氧化镁的作用是调节pH，使Al3＋和Fe3＋以氢氧化物形式沉淀出来，除去Fe3＋和Al3＋；
（3）除杂是除去的Fe3＋和Al3＋，因此验证Fe3＋就行，方法是取滤液将其酸化后滴加KSCN溶液，若溶液未变红，则说明除杂完全；
（4）防止MgSO4·7H2O结晶析出。
4.【2017 江苏 7】下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是
A．SO2具有氧化性，可用于漂白纸浆
B．NH4HCO3受热易分解，可用作氮肥
C．Fe2(SO4)3易溶于水，可用作净水剂
D．Al2O3熔点高，可用作耐高温材料
【答案】D
【解析】
A、SO2用于漂白纸浆是利用其与某些有色物质作用，生成不稳定的无色物质，不是氧化性，二氧化硫与硫化氢反应生成S单质和水，表现氧化性，A错误；
B、NH4HCO3用作氮肥是因为其中含有氮元素，易被农作物吸收，与热稳定性无关，B错误；
C、Fe2(SO4)3用作净水剂是因为铁离子水解生成氢氧化铁胶体，胶体具有吸附性，能吸附水中悬浮的杂质而净水，C错误；
D、Al2O3熔点高，可用作耐高温材料，D正确。答案选D。
5．【2017全国Ⅱ卷8】阿伏加德罗常数的值为。下列说法正确的是
A．1L0.1mol·NH4Cl溶液中，的数量为0.1
B．2.4gMg与H2SO4完全反应，转移的电子数为0.1
C．标准状况下，2.24LN2和O2的混合气体中分子数为0.2
D．0.1mol H2和0.1mol I2于密闭容器中充分反应后，其分子总数为0.2
【答案】D
【解析】
A、NH4＋是弱碱根离子，发生水解：NH4＋＋H2ONH3·H2O＋H＋，因此NH4＋数量小于0.1NA，故A错误；B、2.4gMg为0.1mol，与硫酸完全反应后转移的电子的物质的量为2.4×2/24mol=0.2mol，因此转移
电子数为为0.2NA，故B错误；
C、N2和O2都是分子组成，标准状况下，2.24L任何气体所含有的分子数都为0.1NA，故C错误；
D、H2＋I22HI，反应前后系数之和相等，即反应后分子总物质的量仍为0.2mol，分子数为0.2NA，故D正确。
6．【2016年高考上海卷】下列各组混合物，使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂不能分离的是(　　)
A．氧化镁中混有氧化铝
B．氯化铝溶液中混有氯化铁
C．氧化铁中混有二氧化硅
D．氯化亚铁溶液中混有氯化铜
【答案】D
【解析】
A.MgO是碱性氧化物与NaOH不能反应，而Al2O3是两性氧化物，可以与NaOH发生反应产生NaAlO2，过滤后洗涤，就得到纯净的MgO；
B.向溶液中加入过量的NaOH溶液，氯化铁变为Fe(OH)3沉淀，氯化铝变为NaAlO2，过滤，然后向滤液中加入适量的盐酸，当沉淀达到最大值时，过滤，得到Al(OH)3，再分别向两种物质的沉淀中加入适量的盐酸溶解；
C.二氧化硅是酸性氧化物，可以与NaOH发生反应，而氧化铁与NaOH不能发生反应。加入过量的NaOH，然后过滤洗涤，就得到纯净的氧化铁；
D.二者都可以与NaOH发生反应，当再向得到的沉淀中加入盐酸时，二者都溶解，不能分离、提纯二者。
7.【2016江苏，16】烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)x(OH)6－2x]溶液，并用于烟气脱硫研究。
(1)酸浸时反应的化学方程式为________________________________；滤渣Ⅰ的主要成分为____________(填化学式)。
(2)加CaCO3调节溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2(SO4)3转化为Al2(SO4)x(OH)6－2x。滤渣Ⅱ的主要成分为______________(填化学式)；若溶液的pH偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，其原因是_______________________________________________(用离子方程式表示)。
(3)上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量，其主要原因是______________________________；与吸收SO2前的溶液相比，热分解后循环利用的溶液的pH将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】
(1)Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O　SiO2
(2)CaSO4　3CaCO3＋2Al3＋＋3SO42－＋3H2O===2Al(OH)3＋3CaSO4＋3CO2↑
(3)溶液中的部分SO32－被氧化成SO42－　减小
【解析】
(1)酸浸时能与H2SO4反应的是Al2O3，H2SO4与Al2O3反应生成盐和水，SiO2不和H2SO4反应，成为滤渣。
(2)CaCO3和溶液中的H2SO4反应生成CaSO4；如果pH偏高，一部分Al3＋会转化为Al(OH)3沉淀，离子方程式为3CaCO3＋2Al3＋＋3SO42－＋3H2O===2Al(OH)3＋3CaSO4＋3CO2↑。
(3)热分解时，一部分亚硫酸盐被氧化为硫酸盐，不能分解成为SO2；SO2溶于水生成H2SO3，会中和溶液中的部分OH－，使溶液的pH减小。

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