镁、铝及其化合物1．镁与铝⑴原子结构及物理性质镁铝在周期表中位置第 3 周期 第ⅡA 族第 3 周期 第ⅢA 族原子结构示意图色态较低较低但大于镁熔点较小较小但大于镁密度较小较小但大于镁硬度较小较小但大于镁⑵镁铝的化学性质 项目MgAl方程2Mg+O2式O2与非现象金属反应SMg+SMgS2Al+3SAl2S3剧烈反应、耀眼白光、放出大量热2MgO4Al+3O22Al2O3N23Mg+N2Mg3N2方程式与 H2OMg+2H2OMg(OH)2+H2↑2Al+6H2O＝2Al(OH)3↓+3H2↑一般不反应，只有氧化膜被破现象冷水慢，沸水快坏后反应2Al+6H+＝2Al3++3H2↑(常温与酸反应Mg+2H+=Mg2++H2↑下， 在浓 H2SO4、 浓 HNO3中钝化)与 NaOH 溶液2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2 ↑与某些氧化物2Mg+CO22MgO+C2Al+Fe2O32Fe+Al2O3镁合金汽车、飞机制造、照 铝合金汽车、 船舶、 飞机制造、主要用途明弹等防锈油漆、导线、电缆等工业制备MgCl2Mg+Cl2↑2Al2O34Al+3O2↑2．镁和铝氧化物的对比氧化物MgOAl2O3属类碱性氧化物两性氧化物色态白色粉末、熔点高白色粉末、熔点高MgO+H2O＝Mg(OH)2↓(反应缓慢化学性质酸液MgO+2H+＝Mg2++H2OAl2O3+6H+＝ 2Al3++3H2OH2O进行)不溶解也不反应 NaOH 溶不溶解也不反应液Al2O3+2NaOH＝2NaAlO2+H2O制造耐火、耐高温器材，重要用途制造耐火、耐高温材料冶炼铝3．镁和铝的氢氧化物氢氧化物Mg(OH)2Al(OH)3属类碱两性氢氧化物色态白色固体白色固体溶解性难溶难溶H2O+AlO2－+H+电离方程式Mg(OH)2Mg +2OH2+－Al(OH)3Al3++3OH－与 HCl 等酸Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2OAl(OH)3+3HCl = AlCl3+3H2O溶液(可溶于 NH4Cl 等强酸弱碱 盐)与 NaOH 溶液 不反应Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O热不稳定性Mg(OH)2MgO+H2O2Al(OH)3Al2O3+3H2O可溶性铝盐加氨水可溶性镁盐加 NaOH 溶液实验室制法Mg2++2OH-＝ Mg(OH)2↓Al3++3NH3·H2O＝Al(OH)3↓+3NH+44．铝及其化合物间相互转化、铝三角及相关图象实验操作实验现象图象离子方程式①向可溶性铝 先生成沉淀盐溶液中滴加 又溶解NaOH 溶液至过Al3++3OH-＝Al(OH)3↓；Al(OH)3＋OH-＝AlO2-＋2H2O 量②向可溶性铝 出现白色沉盐溶液中滴加 淀稀氨水至过量Al3++3NH3·H2O＝Al(OH)3↓+3NH4＋③向 NaOH 溶液 开始无明显中滴加可溶性 变化， 一段时铝盐溶液至过 间后出现沉量淀Al3++4OH-=AlO2-+2H2O；3AlO2-+Al3++6H2O＝4Al(OH)3↓④向可溶性偏 先沉淀又溶铝酸盐溶液中 解滴加盐酸至过H++AlO2-+H2O = Al(OH)3↓；Al(OH)3 +3H+=Al3++3H2O量⑤向可溶性偏 先无明显变铝酸盐溶液中 化， 后出现沉逐渐通入CO2气 淀体至过量AlO-2+2H2O+CO2(过量)=Al(OH)3↓+HCO-32AlO2-+3H2O+CO2(少量)=Al(OH)3↓+CO2-3 ⑥向盐酸中滴 出现白色沉加可溶性偏铝 淀酸盐溶液至过量4 H++AlO2-=Al3+＋2H2O；3AlO2-+Al3++6H2O＝4Al(OH)3↓ 知识拓展：⑴Al(OH3)的两性：H2O+AlO2－+H+Al(OH)3Al3++3OH－酸式电离碱式电离当向 Al(OH)3中加入酸溶液，平衡向碱式电离方向移动，使Al(OH)3溶解。
当向 Al(OH)3中加入强碱溶液时，平衡向酸式电离方向移动，使 Al(OH)3溶解⑵铝热反应及应用：2Al + Fe2O32Fe + Al2O3；4Al + 3MnO23Mn + 2Al2O3铝热剂――铝粉和金属氧化物；助燃剂――KClO3；引燃剂――镁条铝热反应应用：焊接钢轨，冶炼熔点较高的金属如：钒、铬、锰等⑶既能与强酸又能与强碱反应的物质：①金属单质： Al； ②两性氧化物： Al2O3； ③两性氢氧化物 Al(OH)3；④弱酸的酸式盐： NaHCO3、NH4HCO3等；⑤弱酸铵盐：(NH4)2CO3、(NH4)2S等 知能训练一、选择题1．氧化还原反应在生产、生活中具有广泛的用途下列做法中涉及到铝元素的还原性的是()A．明矾净化水B．用氢氧化铝治疗胃酸过多C．用铝制容器存放浓硫酸D．电解熔融氧化铝制单质铝2．下列有关金属铝及其化合物的叙述正确的是()A．铝在冷的浓 H2SO4或浓 HNO3中不发生化学反应B．铝既能与酸反应，又能与碱反应，因此铝是两性金属C．工业上制取铝是通过 H2还原 Al2O3得到D．铝粉在氧气中剧烈燃烧并产生耀眼的白光3．下列有关铝及其化合物的叙述正确的是()A．铝粉与氧化镁共热可制取金属镁B．足量的铝分别与含 1 mol HCl、1 mol NaOH 的溶液反应，产 生等量的氢气C．工业上用电解熔融 Al2O3的方法冶炼铝D．在浓硝酸中加入等体积的浓硫酸后，立即加入铝片，铝片表面放出氢气4．下列各种物质既能与强酸溶液反应又能与强碱溶液反应的是()①Al②AlCl3③Na[Al(OH)4]④Al(OH)3⑤Al2O3⑥NaHCO3A．①②③④⑤⑥B．①③④⑤C．④⑤D．①④⑤⑥5．下列离子方程式正确的是()A．铝与 NaOH 溶液反应：Al＋6OH－===[Al(OH)4]－＋H2↑B．向 AlCl3溶液中滴入过量氨水：Al3＋＋4NH3·H2O===＋[Al(OH)4]－＋4NH4C．Al2O3与 NaOH 溶液反应：Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－D．Ba(OH)2溶液与明矾溶液反应至 Al3＋完全沉淀：Ba2＋＋3OH－＋－Al3＋＋SO24===Al(OH)3↓＋BaSO4↓ 6．双羟基铝碳酸钠是医疗上常用的一种抑酸剂，其化学式是NaAl(OH)2CO3。
关于该物质的说法正确的是()A． 该物质属于两性氢氧化物 B． 该物质是 Al(OH)3和 Na2CO3的混合物C．1 mol NaAl(OH)2CO3最多可消耗 3 mol H＋D．该药剂不适合于胃溃疡患者服用7.如图，在 Al2(SO4)3和 MgSO4的混合溶液中，滴加 NaOH 溶液，当滴入 50 mL NaOH 溶液时沉淀量达到最大值，当滴入 60 mL 以后，沉淀量保持不变，则原混合液中 Al3＋与 Mg2＋的物质的量之比为()A．1∶2B．1∶1C．2∶1D．3∶1 8．甲、乙两烧杯中分别装有相同体积、相同 pH 的氨水和 NaOH溶液，各加入 10 mL mol·L－1AlCl3溶液，两烧杯中都有沉淀生成下列判断正确的是()A．甲中沉淀一定比乙中的多B．甲中沉淀可能比乙中的多C．甲中沉淀一定比乙中的少D．甲中和乙中的沉淀一定一样多9．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：下列说法中错误的是()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中需要通入过量的氨气D．④进行的操作是加热，而且 d 一定是氧化铝二、非选择题10．某无色溶液 X，由 Na＋、Ag＋、Ba2＋、Al3＋、[Al(OH)4]－、MnO－4、 －2－CO23、SO4中的若干种离子组成，取溶液进行如下连续实验：(1)气体 A 的成分是(填化学式， 下同)______________________，气体 B 的成分是________。
2)X 溶液中一定存在的离子是__________________3) 写 出 步 骤 ① 发 生 所 有 反 应 的 离 子 方 程 式_____________________________4) 写 出 步 骤 ② 形 成 白 色 沉 淀 甲 的 离 子 方 程 式______________________5)通过上述实验，溶液 X 中还有未完全确定的离子是________； 只要设计一个简单的后续实验就可以确定该离子是否存在，该方法是___________________________________________________________ ___11．短周期元素组成的单质A、B、C 和甲、乙、丙、丁四种化合物，它们之间有图示的转化关系，已知C 为密度最小的气体，甲俗称刚玉，是红宝石的主要成分1)写出丙的名称：____________________________________2) 组 成 单 质A的 元 素 在 周 期 表 中 的 位 置 是____________________3)写出下列反应的方程式：①A 与 NaOH 溶液反应的化学方程式________________________② 乙 溶 液 与 过 量CO2反 应 的 离 子 方 程 式_____________________________(4)A 与 Fe2O3反应的反应类型为__________________________。
12． 铝是一种重要的金属， 在生产、 生活中具有许多重要的用途，下图是从铝土矿中制备铝的工艺流程：已知： (1)铝土矿的主要成分是 Al2O3， 此外还含有少量 SiO2、 Fe2O3等杂质；(2)溶液中的硅酸钠与四羟基合铝酸钠反应，能生成硅铝酸盐沉淀，化学反应方程式为： 2Na2SiO3＋2Na[Al(OH)4]===Na2Al2Si2O8↓＋4NaOH＋2H2O回答下列问题：(1)写出向铝土矿中加入足量氢氧化钠溶液操作中发生反应的离子方程式：_____________________________________________________________________________________________________2)滤渣 A 的主要成分为 ____________；滤渣A 的用途是________(只写一种)；实验室过滤时使用玻璃棒，其作用是 ________________3)在工艺流程第三步中，选用二氧化碳作酸化剂的原因是____________________________________________________________________________________________________________。
4)若将铝溶解，下列试剂中最好选用________(填编号)理由是________________________________________________________________________________________________________________A．浓硫酸B．稀硫酸C．稀硝酸13．将一定质量的镁和铝的混合物投入 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固体混合物中镁的质量为________；NaOH 溶液的物质的量浓度为______知能训练一、选择题1． 【答案】C2． 【答案】D ＋6H3． 【解析】铝不能还原MgO 中的镁， A 项错； 2Al――→－2OH3H2↑,2Al― ―→3H2↑，故 1 mol HCl 溶液与铝反应产生 mol H2，而 1mol NaOH 溶液与铝反应产生 mol H2，B 项错；Al 在浓硫酸或浓硝酸中钝化，D 项错答案】C4． 【解析】“√”表示能反应，“×”表示不反应①Al②AlCl3③Na[Al(OH)4]④Al(OH)3⑤Al2O3⑥NaHCO3强√酸×√√√√强√碱√×√√√【答案】D5． 【解析】A 中铝与 NaOH 溶液反应的离子方程式为：2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑； B 中 AlCl3溶液与氨水反应后生成的 Al(OH)3不溶于氨水；D 中当 Al3＋完全沉淀时，离子方程式为：2－2Al3＋＋3SO4＋6OH－＋3Ba2＋===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓。
【答案】C 6． 【解析】双羟基铝碳酸钠属于盐类，A 错误；它是一种化合物，属于纯净物，不是混合物，B 错误；1 mol NaAl(OH)2CO3最多可消耗 4 mol H＋，C 错误；由于能与胃酸反应放出 CO2气体，故不适合于胃溃疡患者服用答案】D7.【解析】由 50 mL→60 mL 时，NaOH 溶液将 Al(OH)3溶解，－－3OHOH由关系式： Al ――→Al(OH)3――→[Al(OH)4]－可知， 生成这些 Al(OH)33＋沉淀需 30 mL NaOH溶液，故 50 mL NaOH溶液中有 20 mL与 Mg2＋反应生成 Mg(OH)2，所以 n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝1∶1 【答案】B8． 【解析】①若 AlCl3过量，由于相同体积、相同pH 的氨水比NaOH 提供的 OH－物质的量大，所以甲比乙生成的 Al(OH)3沉淀多；②若 AlCl3电离出的 Al3＋与氨水或 NaOH 溶液电离出的 OH－恰好完全反应， 生成沉淀相等； ③若AlCl3少量， 由于在NaOH溶液中生成的Al(OH)3可继续与 NaOH 反应而溶解，乙中的沉淀量小于甲 【答案】B9． 【解析】反应①后的体系中含有固体二氧化硅，需要过滤除去，反应②后的体系中有氢氧化铁沉淀，需要过滤除去，A 正确；a、b 中 Al 元素分别以 AlCl3和 Na[Al(OH)4]形式存在，其中铝的化合价都是＋3 价，B 正确；由 Na[Al(OH)4]制备氢氧化铝需要通入过量二氧化碳，C 错误；由氢氧化铝制备氧化铝，加热即可，D 正确。
【答案】C 二、非选择题10． 【解析】该无色溶液中一定不含 MnO－4；加入过量盐酸生成2－气体，说明溶液中肯定有 CO3，则肯定无 Ag＋、Ba2＋、Al3＋，气体 A－为 CO2；溶液Ⅰ中含有 NaCl、HCl，可能含有 AlCl3、SO24，再加入过量碳酸氢铵溶液， 产生白色沉淀应为 Al(OH)3， 说明 X 中含有[Al(OH)4]－，溶液Ⅱ加过量氢氧化钡溶液，放出的气体为NH3，产生的白色沉淀应为 BaCO3， 可能含有 BaSO4 再加入足量盐酸， 看沉淀是否完全溶解，－便可确定 X 中是否有 SO24－－＋【答案】(1)CO2NH3(2)CO23、[Al(OH)4] 、Na2－(3)[Al(OH)4]－＋ 4H＋===Al3 ＋＋ 4H2O 、 CO3＋ 2H＋===H2O ＋CO2↑(4)Al3＋＋3HCO－3===Al(OH)3↓＋3CO2↑2－(5)SO4在沉淀乙中加入稀盐酸，若白色沉淀完全溶解，则X－2－中不存在 SO24，若不能完全溶解，则存在 SO411． 【解析】由“C 为密度最小的气体”知，C 为 H2；由“甲俗称刚玉，是红宝石的主要成分”知，甲为 Al2O3，根据各物质之间的相互转化关系得，A 为 Al，B 为 O2，乙为 Na[Al(OH)4]，丙为水，丁为 Al(OH)3。
Al 与 NaOH 溶液反应的化学方程式为： 2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑； Na[Al(OH)4]与过量 CO2反应的离子方程式为：[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO－3；Al 与 Fe2O3反应的化学高温2Fe＋Al O 方程式为：2Al＋Fe2O3=====23 【答案】(1)水(2)第 3 周期第ⅢA 族(3)①2Al＋2NaOH＋－6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑②[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋ HCO3(4)置换反应(或氧化还原反应)12． 【解析】(1)Al2O3属于两性氧化物，SiO2属于酸性氧化物，都能与强碱反应2)利用题目给出的信息——“硅铝酸盐沉淀”，可以知道滤渣A 的主要成分是 Fe2O3、Na2Al2Si2O8对于滤渣 A 的用途一般很容易想到其可以作为炼铁的原料3)因为 Al(OH)3是两性氢氧化物， 若用强酸酸化滤液时， 无法保证将全部铝元素转化为 Al(OH)3过滤出来4)分析问题时，一般要同时考虑生产效益(原料利用率)和环保问题答案】(1)Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－、SiO2＋2－2OH－===SiO3＋H2O(2)Fe2O3、Na2Al2Si2O8作炼铁的原料(或作生产硅酸盐产品的原料)引流(3)经过足量氢氧化钠溶液的溶解 ，大部分铝元素均以Na[Al(OH)4]的形式存在于滤液中，通入过量二氧化碳可以将Na[Al(OH)4]完全转化为 Al(OH)3 (4)B铝与浓硫酸在常温下发生钝化， 加热溶解会产生有毒气体SO2，原料利用率低；稀硝酸能溶解铝但会产生 NO 气体，污染空气，硝酸利用率低； 而铝与稀硫酸反应速率较快， 产生的 H2对空气无污染13． 【解析】由图象知 n(Mg)＝n[Mg(OH)2]＝ mol，故 m(Mg)＝ mol×24 g·mol－1＝ g。
溶解 mol Al(OH)3耗 NaOH 的物质的量可由以下化学方程式计算Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4]1 mol1 mol＝ molL×cNaOHc(NaOH)＝5 mol·L－1答案】 g5 mol·L－1 。