2021高三化学人教版一轮学案：第三章 第二节　镁、铝及其重要化合物 Word版含解析

2021高三化学人教版一轮学案：第三章 第二节　镁、铝及其重要化合物 Word版含解析

www.ks5u.com 第二节　镁、铝及其重要化合物 最新考纲：1.了解镁、铝及其重要化合物的制备方法。2.掌握镁、铝的主要性质及其应用。3.掌握镁、铝的重要化合物主要性质及其应用。‎ 核心素养：1.宏观辨识与微观探析：认识铝的化合物的两性，能从铝化合物的多样性，理解铝及其化合物的性质。2.科学探究与创新意识：能发现和提出有探究价值的有关铝及其化合物性质的探究方案，进行实验探究。‎ 知识点一　镁及其化合物 ‎1．镁的物理性质 ‎(1)镁：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)镁合金：密度较小，硬度和强度都较大。‎ ‎2．镁及其重要化合物的性质 ‎3.镁的用途 镁合金 用于制造火箭、导弹和飞机的部件 镁 制造信号弹和焰火 氧化镁 熔点高，可作耐高温材料 ‎4.从海水中提取镁 ‎(1)工艺流程 ‎(2)基本步骤及主要反应 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎1．镁表面能形成氧化膜对内部金属起保护作用，因此实验室对镁条不需要特殊保护(　√　)‎ ‎2．镁失火可用CO2灭火器灭火(　×　)‎ ‎3．‎2.4 g Mg在足量O2中燃烧，转移的电子数为0.1NA(　×　)‎ ‎4．海水中提取镁所涉及的化学反应全部是氧化还原反应(　×　)‎ ‎5．将氯化镁晶体(MgCl2·6H2O)直接加热可制得无水氯化镁(　×　)‎ ‎6．有下列物质间转化：MgCO3MgCl2(aq)Mg(　×　)‎ ‎1．Mg在空气中燃烧得到的固体物质主要为MgO和少量Mg3N2及C的混合物。‎ ‎2．Mg着火后，不可用CO2灭火，应用沙土盖灭。‎ ‎3．Mg(OH)2为难溶于水的白色沉淀，故常用NaOH溶液检验Mg2＋的存在。‎ ‎4．由于Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小，故水垢的主要成分中含有的是Mg(OH)2，而非MgCO3。‎ ‎5．由MgCl2·6H2O到无水MgCl2，必须在HCl气流中加热，以防MgCl2水解。‎ ‎6．因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应，故工业电解MgCl2得到的镁，应在H2氛围中冷却。‎ ‎1．下列气体中，镁条不能在其中燃烧的是(　D　)‎ A．N2 B．Cl2‎ C．CO2 D．H2‎ 解析：镁条可在N2、Cl2、CO2中燃烧分别生成Mg3N2、MgCl2、MgO。‎ ‎2．某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质，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，置镁条于其中探究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．将镁蒸气在氮气中冷却得到镁粉 解析：稀释浓硫酸应该是把浓硫酸慢慢注入水中，A项错误；两者反应为Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，因此能够观察到沉淀产生，B项正确；过滤应该用玻璃棒引流，而不是直接倒入已装好滤纸的漏斗中，C项错误；氮气与镁反应生成氮化镁，得不到镁粉，D项错误。‎ ‎3．从海水中提取镁的工艺流程如图所示：‎ 下列说法错误的是(　B　)‎ A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富 B．步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气 C．步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水 D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应 解析：电解MgCl2时，阳极产生Cl2；加热脱水过程中为防止Mg2＋水解，应在HCl气体氛围中脱水；①、③、⑥分别为化合反应、复分解反应、分解反应。‎ ‎4．(2020·山西太原训练)以白云石(主要成分为MgCO3·CaCO3)为原料制备氢氧化镁的工艺流程如下：‎ 下列说法不正确的是(　A　)‎ A．根据流程图判断白云石“轻烧”后固体产物的主要成分是CaO、MgO B．流程图中“加热反应”的化学方程式为(NH4)2SO4＋MgOMgSO4＋2NH3↑＋H2O C．该工艺中可以循环使用的物质是(NH4)2SO4、NH3‎ D．该工艺与将白云石分解为氧化镁和氧化钙后提取的传统工艺相比，具有能源消耗少、CaCO3分离简便、CO2排放少等优点 解析：由“过滤”得到CaCO3可知“轻烧”过程中只有MgCO3分解，即轻烧后得到MgO和CaCO3的混合物，再经研磨后加入(NH4)2SO4、H2O，(NH4)2SO4和MgO在加热条件下反应生成NH3和MgSO4，“沉淀”过程中MgSO4与氨水反应生成Mg(OH)2沉淀，过滤后得(NH4)2SO4溶液，加热得到NH3和H2SO4。从该工艺中可看出NH3和(NH4)2SO4均可循环使用。白云石(主要成分为MgCO3·CaCO3)“轻烧”只有碳酸镁发生分解，否则第一次“过滤”无法得到碳酸钙，A项错误；流程图中“加热反应”是MgO与硫酸铵反应生成可溶于水的物质，从而达到与碳酸钙分离的目的，B项正确；“加热反应”中产生的氨气极易溶于水形成氨水，氨水可以在“沉淀”过程中使用，而第二次“过滤”得到的滤液中含有的(NH4)2SO4也可以循环使用，C项正确；白云石分解的传统工艺需在高温下进行，而该工艺具有能源消耗少、CaCO3分离简便、CO2排放少等优点，D项正确。‎ ‎5．(2020·河南辉县月考)某探究性实验小组的同学将打磨过的镁条投入到滴有酚酞的饱和NaHCO3‎ 溶液中，发现反应迅速，产生大量气泡和白色不溶物，溶液的红色加深。该小组同学对白色不溶物的成分进行了探究和确定。‎ Ⅰ.提出假设 甲同学：可能只是MgCO3；‎ 乙同学：可能只是Mg(OH)2；‎ 丙同学：可能是xMgCO3·yMg(OH)2。‎ Ⅱ.定性实验探究 ‎(1)取沉淀物少许于试管中，加入稀盐酸时固体溶解，产生大量气泡，则乙(填“甲”“乙”或“丙”)同学假设错误。‎ Ⅲ.定量实验探究 取已干燥过的沉淀样品，利用下列装置测定其组成(部分固定夹持类装置未画出)，经实验前后对比各装置的质量变化来分析沉淀的组成，得出丙同学的假设是正确的。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(2)实验中合理的连接顺序为e→f→a→b→d→c(或f__b__a__d__c)→g→h(各装置只使用一次)。‎ ‎(3)实验一段时间后，当B装置中无气泡冒出(填实验现象)，停止加热，说明固体已分解完全，然后打开f处的活塞，缓缓通入空气数分钟的目的是使装置中的CO2和水蒸气完全被后续装置吸收。‎ ‎(4)指导老师认为在上述实验装置中末端还需再连接一个D装置，若无此装置，会使测出的x∶y的值偏大(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。‎ ‎(5)若改进实验后，最终装置B质量增加m g，装置D质量增加n g，则＝(用含m、n的代数式表示)。‎ 解析：本题通过探究镁与碳酸氢钠溶液反应的产物，考查镁的化合物的相关性质、装置连接、实验误差分析等。‎ ‎(1)取沉淀物少许于试管中，加入稀盐酸时固体溶解，产生大量气泡，说明沉淀中有MgCO3，则乙同学假设错误。‎ ‎(2)浓硫酸吸收分解产生的水蒸气，D中碱石灰吸收分解产生的CO2，利用空气排出装置中产生的气体，实验中合理的连接顺序为e→f→a→b→d→c→g→h或e→f→b→a→d→c→g→h。‎ ‎(3)实验一段时间后，当B装置中无气泡冒出时，停止加热，说明固体已分解完全；然后打开f处的活塞，缓缓通入空气数分钟的目的是使装置中的CO2和水蒸气完全被后续装置吸收。‎ ‎(4)在上述实验装置中的末端还需再连接一个D装置，若无此装置，空气中的水蒸气和CO2也被碱石灰吸收，导致测得的CO2质量偏大，因此会使测出的x∶y的值偏大。‎ ‎(5)若改进实验后，最终装置B质量增加m g，即生成H2O的物质的量为 mol，装置D质量增加n g，CO2的物质的量为 mol，则根据原子守恒可知＝。‎ 知识点二　铝的性质 ‎1．存在 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．性质 ‎(1)物理性质 较软的银白色金属，常温下为固体，其熔点为‎660.4 ℃‎，沸点为2 ‎467 ℃‎，密度为‎2.70 g·cm－3，延展性好，是电和热的良导体。‎ ‎(2)化学性质 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：‎ ‎④2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑或2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑‎ ‎⑤2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3(铝热反应)可用于焊接金属、冶炼高熔点贵重金属。‎ ‎3．制备和用途 ‎(1)制备原理 电解熔融Al2O3：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。‎ ‎(2)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。‎ 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)‎ ‎1．铝制餐具可长时间存放酸性或碱性食物(　×　)‎ ‎2．常温下，铝与稀硝酸反应可以制取氢气(　×　)‎ 提示：由于硝酸具有强氧化性，铝与稀硝酸反应不产生氢气。‎ ‎3．Mg、Al在空气中性质稳定，因而都具有很强的抗腐蚀性(　×　)‎ 提示：镁、铝在空气中耐腐蚀，是因为表面生成一层致密的氧化膜，阻止了镁、铝与氧气的继续反应。‎ ‎4．‎24 g镁与‎27 g铝中，含有相同的质子数(　×　)‎ 提示：‎24 g镁、‎27 g铝含有的质子的物质的量分别为12 mol、13 mol。‎ ‎5．电解熔融MgCl2、AlCl3可制得金属Mg、Al(　×　)‎ 提示：AlCl3为共价化合物，熔融状态不导电，无法制得Al。‎ ‎6．1 mol Al与足量的硫酸或足量的氢氧化钠溶液反应转移电子数相同(　√　)‎ ‎7．强酸性溶液中铝元素以Al3＋形式存在，强碱性溶液中铝元素以AlO形式存在(　√　)‎ 提示：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑、2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。‎ ‎8．MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂(　×　)‎ ‎1．Al2O3保护膜作用：铝在加热熔化时，内部的铝熔点低，会熔化形成液态，而外表层已形成高熔点且致密的氧化膜，所以内部的铝不会被氧化，也不会滴落下来，故Al2O3也起到保护膜的作用。‎ ‎2．常温下，能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生“钝化”，而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。‎ ‎3．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。‎ ‎4．铝热反应是在高温状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．工业上冶炼Al用电解熔融Al2O3而不用AlCl3的原因是AlCl3是共价化合物，熔融态不导电。‎ ‎1．下列金属中，表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化的是(　D　)‎ A．K B．Na C．Fe D．Al 解析：K、Na易与O2反应，A、B错误；铁易生锈，生成的Fe2O3不能保护内部金属，C错误；在空气中，Al表面形成致密的Al2O3保护层，保护内层金属不被氧化，D正确。‎ ‎2．下列说法正确的是(　B　)‎ A．用坩埚钳夹住一小块砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，熔化后的液态铝滴落下来 B．Al、盐酸、NaOH溶液三者之间两两均能发生反应 C．铝与Fe2O3发生铝热反应后固体物质增重 D．常温下，相同的铝片中分别加入足量的浓、稀硝酸，浓硝酸中铝片先溶解完 解析：由于铝箔表面有一薄层Al2O3，且Al2O3的熔点很高，故熔化的液态铝包裹在里面，不会滴落下来，A错误；铝与Fe2O3发生铝热反应生成Al2O3和铁，故固体质量不会增加，C错误；常温下，铝在浓HNO3中“钝化”，D错误。‎ ‎3．易拉罐的主要成分为铝合金，其中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(　D　)‎ 序号 实验方案 现象、结论 A 加入盐酸 产生无色气体，含铝、铁、镁三种元素 B 加入NaOH溶液 有无色气体产生，含有镁铝两种元素 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，含有镁元素 D 用盐酸溶解并放置一会儿后，加入KSCN溶液 溶液呈血红色，含有铁元素 解析：A项，铝、铁、镁都可与盐酸反应产生无色气体，因此不能得出含铝、铁、镁三种元素的结论，错误；B项，铝、铁、镁三种金属中只有铝能与NaOH溶液反应产生无色气体，错误；C项，氢氧化镁与氢氧化铝均为白色沉淀，错误；D项，用盐酸溶解后Fe2＋在空气中易被氧化成Fe3＋，加入KSCN溶液呈血红色，正确。‎ ‎4．用含有少量Mg的Al片制取纯净的Al(OH)3，下列操作中最恰当的组合是(　C　)‎ ‎①加盐酸溶解　②加NaOH溶液　③过滤　④通入过量CO2生成Al(OH)3　⑤加盐酸生成Al(OH)3　⑥加过量氨水生成Al(OH)3‎ A．①⑥③ B．①③⑥③‎ C．②③④③ D．②③⑤③‎ 解析：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑，Mg和NaOH溶液不反应，过滤后向NaAlO2溶液中通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀，再过滤即得到Al(OH)3。‎ ‎5．某同学在实验室利用氢氧化钠、盐酸分离铁粉和铝粉混合物，物质转化关系如图所示：‎ 下列说法不正确的是(　D　)‎ A．X为NaOH溶液，Y为盐酸 B．a→b发生的反应为AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓‎ C．b→c→Al的反应条件分别为：加热、电解 D．a、b、c既能与酸又能与碱反应 解析：A项，在铁粉和铝粉混合物中加入试剂X，过滤得到铁，试剂X能溶解铝不能溶解铁，X为NaOH溶液，a为NaAlO2溶液，NaAlO2和适量盐酸反应生成Al(OH)3沉淀，Y为盐酸，正确；B项，a为NaAlO2溶液，b为Al(OH)3，a→b发生的反应为AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，正确；C项，b为Al(OH)3，Al(OH)3受热分解生成Al2O3和水，电解Al2O3生成铝和氧气，正确；D项，b为Al(OH)3，c为Al2O3，均既能与酸又能与碱反应，a为NaAlO2溶液，只能和酸反应，不能和碱反应，错误。‎ 素养　铝与酸、碱反应定量计算 ‎2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑‎ ‎2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑‎ ‎1．相同条件下等量的铝与足量盐酸和足量氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为＝。‎ ‎2．相同条件下足量铝分别与等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为＝。‎ ‎3．相同条件下一定量的铝分别与一定量的盐酸和NaOH溶液反应，若产生H2的体积比为<<，必定是铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；铝与NaOH溶液反应时，铝不足而NaOH溶液过量。‎ ‎1．常温下，取四等份铝，分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是(　C　)‎ A．3 mol·L－1氨水 B．4 mol·L－1 HNO3‎ C．8 mol·L－1 NaOH D．18 mol·L－1 H2SO4‎ 解析：A项，氨水与铝不反应，不产生氢气；B项，铝与HNO3反应不放出氢气；C项，铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气；D项，常温下铝与浓硫酸发生钝化，不产生氢气。‎ ‎2．(2020·江苏盐城模拟)a g镁铝合金投入x mL 2 mol·L－1的盐酸中，金属完全溶解，再加入y mL 1 mol·L－1 NaOH溶液，沉淀量达到最大值，质量为(a＋1.7) g，则下列说法不正确的是(　C　)‎ A．镁铝合金与盐酸反应转移电子数为0.1NA B．沉淀为Mg(OH)2和Al(OH)3的混合物 C．x＝2y D．a的取值范围为0.9

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