3.2.1镁、铝及其重要化合物的性质 讲义-2026-2027学年高一上学期化学人教版必修第一册

本讲义聚焦镁、铝及其重要化合物的性质这一核心知识点，系统梳理从镁的物理化学性质、结构存在，到镁的重要化合物（氧化镁、氢氧化镁），再到海水提镁流程，进而过渡到铝的性质、重要化合物（氧化铝、氢氧化铝、明矾）及铝热反应的知识脉络，构建完整的学习支架。 该资料通过设计“对点练习”（如浙江舟山三模题、实验装置分析题）培养学生科学思维，结合铝热反应实验步骤与现象分析强化科学探究与实践，工业流程体现化学观念中的物质转化与应用。课中辅助教师实例教学提升效果，课后学生可通过练习与作业回顾强化，弥补知识盲点。

3.2.1镁、铝及其重要化合物的性质 一、镁的性质 1、物理性质：具有银白色金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电、传热和延展性 2、镁的结构和存在：镁的原子结构示意图为，从原子结构来看，镁原子最外层有2个电子，在化学反应中钠原子很容易失去2个电子而形成最外层为8个电子稳定结构，因此金属镁的化学性质非常活泼，表现出很强的还原性它们都是活泼的金属，在自然界中全部以化合态的形式存在 (地壳和海水中)，镁蕴藏量丰富，在宇宙中含量第八，在地壳中含量丰度2％。含镁矿物主要来自白云岩[CaMg(CO3)2]、菱镁矿(MgCO3)、水镁矿[Mg(OH)2]、光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)和橄榄石[(Mg，Fe)2SiO4]等。海水、天然盐湖水也是含镁丰富的资源。 2.镁的物理性质 具有银白色金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电、传热和延展性。 3.镁的化学性质 (1)与氧气反应：2Mg＋O22MgO。(发出耀眼的强光，生成白色固体物质) (2)与氮气反应：3Mg＋N2Mg3N2。(镁在空气中燃烧得到MgO和Mg3N2的混合物) (3)与盐酸(或硫酸)反应：Mg＋2H＋ = Mg2＋＋H2↑。 (4)与二氧化碳反应：2Mg＋CO22MgO＋C。(镁着火不能用CO2灭火) (5)与盐溶液反应，如与硫酸铜溶液反应：Mg＋Cu2＋ = Mg2＋＋Cu。 (6)与水反应：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑。 4、镁的用途 (1)镁单质用于制造信号弹和焰火。 (2)镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件。 (3)氧化镁用于制耐高温材料；氢氧化镁用作阻燃剂。 (4)冶金工业上镁单质用作还原剂和脱氧剂。 【对点练习】 1.(2024·浙江舟山三模)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 【答案】A 【解析】镁能够在CO2中燃烧，生成MgO和C，所以镁条着火不可以用CO2灭火，A错误；镁是一种银白色、有光泽、质软、能导电的金属，B正确；镁与热水反应生成氢气和氢氧化镁，C正确；镁的活泼性很强，与盐酸剧烈反应生成氯化镁和氢气，D正确。 二、镁的重要化合物 1、氧化镁 (1)物理性质：白色固体，难溶于水，熔点较高，是优良的耐火材料 (2)化学性质：属于碱性氧化物，具有碱性氧化物的通性 ①与水能缓慢反应：MgO＋H2O===Mg(OH)2 ②能与酸反应：MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O (3)工业制备(煅烧碳酸镁)：MgCO3MgO＋CO2↑ (4)主要用途：氧化镁熔沸点高，可制造耐火、耐高温器材 2、氢氧化镁 (1)物理性质：白色固体，难溶于水的中强碱，能使酚酞试液变为浅红色 (2)化学性质 ①能与酸反应：Mg(OH)2＋2H+===Mg2+＋2H2O ②热稳定性差：Mg(OH)2MgO＋H2O ③溶解度小于碳酸镁：MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑ (3)实验室制法 ①将NaOH溶液滴入MgCl2溶液中：Mg2+＋2OH—===Mg(OH)2↓ ②将氨水滴入MgSO4溶液中：Mg2+＋2NH3·H2O===Mg(OH)2↓＋2NH4+ 【对点练习】 1.Mg与Br2反应可生成具有强吸水性的MgBr2，该反应剧烈且放出大量的热。实验室采用如图装置制备无水MgBr2。下列说法错误的是(　　) A.a为冷却水进口 B.装置A的作用是吸收水蒸气和挥发出的溴蒸气 C.实验时需缓慢通入N2，防止反应过于剧烈 D.不能用干燥空气代替N2，因为副产物MgO会阻碍反应的进行 【答案】B 【解析】冷凝管起到冷凝回流的作用，冷凝管内冷凝水的方向为下进上出，则a为冷却水进口，故A正确；MgBr2具有较强的吸水性，制备无水MgBr2，需要防止空气中的水蒸气进入三颈烧瓶，则装置A的作用是吸收水蒸气，但无水CaCl2不能吸收溴蒸气，故B错误；制取MgBr2的反应剧烈且放出大量的热，实验时利用干燥的氮气将溴蒸气带入三颈烧瓶中，为防止反应过于剧烈，实验时需缓慢通入N2，故C正确；不能用干燥空气代替N2，原因是空气中含有的氧气可将镁氧化为副产物MgO而阻碍反应的进行，故D正确。 三、从海水中提取镁的流程 1、工艺流程 2、基本步骤及主要反应 制熟石灰 CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2 沉淀Mg2＋ Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ 酸化，制备MgCl2 Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O 蒸发浓缩、冷却结晶 析出MgCl2·6H2O 脱水，制备无水MgCl2 在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁 电解熔融的MgCl2，制备镁 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 【对点练习】 1、已知MgO、MgCl2的熔点分别为2 800 ℃、604 ℃，将MgO、MgCl2加热熔融后通电电解，都可得到金属镁。海水中含有MgCl2，工业上从海水中提取镁正确的方法是(　　) A．海水Mg (OH)2Mg B．海水MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)Mg C．海水Mg(OH)2MgOMg D．海水Mg(OH)2MgCl2溶液―→MgCl2(熔融 )Mg 【答案】D 【解析】工业上提取镁除从理论上可行外还要考虑设备、原料、成本等问题。A项中使用NaOH成本高，且Mg(OH)2是一种不溶性碱，加热熔融时会发生分解，因此不可行；B项中海水加HCl得不到MgCl2；C项中电解MgO时，由于MgO的熔点很高，耗能大，经济效益差。 2、从海水中提取镁的工艺流程可表示如下，下列说法不正确的是(　　) 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 【答案】B 【解析】电解MgCl2时阳极产生氯气，阴极产生Mg。 四、铝的性质 1、铝元素的存在 铝是地壳中含量最多的金属元素，全部以化合态的形式存在。 2、铝单质 (1)物理性质 铝单质是银白色、有金属光泽的固体，硬度、密度较小，具有良好的导电、导热和延展性。 (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： ① 实验现象 铝箔熔化，失去光泽，熔化的铝不滴落 实验结论 常温下，铝与空气中的氧气反应，生成一薄层致密的氧化膜 实验原因 铝表面生成的氧化膜(Al2O3)的熔点高于铝的熔点，包在铝的外面，所以熔化的液态铝不滴落 化学方程式 常温时：4Al＋3O2===2Al2O3 加热时：4Al＋3O22Al2O3 ②2Al＋3Cl22AlCl3； ③ ，铝与浓硝酸共热：Al＋6HNO3(浓)Al(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O 3、Al与碱溶液的反应 铝与氢氧化钠溶液反应 实验操作 实验现象 铝片逐渐溶解，有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有爆鸣声 化学方程式 2Al＋2H2O＋2Na[Al(OH)4]===2NaAlO2＋3H2↑ 离子方程式 2Al＋2OH－＋6H2O2[Al(OH)4]－＋3H2↑ 【对点练习】 1、某无色溶液放入铝片后有氢气产生，则在该溶液中下列离子一定可以大量存在的是(　　) A．Na＋ B．Mg2＋ C．H＋ D．CO 【答案】A 【解析】该溶液能与铝反应放出氢气，说明该溶液可能呈酸性，也可能呈碱性。Mg2＋、H＋不能在碱性溶液中大量存在，CO不能在酸性溶液中大量存在。 2、下列关于金属铝的叙述中，说法不正确的是(　　) A．铝的化学性质很活泼，但在空气中不易被腐蚀 B．铝是比较活泼的金属，在化学反应中容易失去电子，表现出还原性 C．铝箔在空气中受热可以熔化，但由于氧化膜的存在，熔化的铝并不滴落 D．用砂纸打磨的铝箔在空气中受热可以熔化，且发生剧烈燃烧 【答案】D 【解析】铝在空气中易与氧气反应，生成一层稳定的致密氧化膜，而不易被腐蚀；铝箔在空气中受热可以熔化，但形成的氧化膜使得铝与氧气不再反应，而使铝不能燃烧。 3、在空气中铝制品比铁制品耐腐蚀的原因是(　　) A．铝的金属活动性比铁弱 B．铝不与氧气发生化学反应 【答案】C 【解析】：铝在空气中易与氧气反应形成一层致密的氧化膜，对内部金属起到保护作用，因此在空气中铝制品比铁制品耐腐蚀。 4、氧化铝——两性氧化物 5、氢氧化铝 (1)物理性质：白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。 (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： ①2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。 ②Al(OH)3＋3H＋==Al3＋＋3H2O。 ③Al(OH)3＋OH－==[Al(OH)4]－。 (3)Al(OH)3的制备 写出下列反应的离子方程式： ①Al3＋与氨水反应： Al3＋＋3NH3·H2O 出==Al(OH)3↓＋3NH4+。 ②向含[Al(OH)4]－的溶液中通入过量的CO2： [Al(OH)4]－＋CO2 ==Al(OH)3↓＋HCO3-。 6、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：明矾溶于水时发生电离，电离方程式为KAl(SO4)2==K＋＋Al3＋＋2SO42-，其中Al3＋发生水解反应，产生Al(OH)3胶体，其吸附能力很强，可以吸附水中的悬浮杂质并形成沉淀，使水变澄清。 五、铝热反应 (1)概念：某些金属氧化物粉末，与铝粉混合后在较高温度下剧烈反应生成Al2O3和其它金属并放出大量的热的反应，叫铝热反应 (2)原理：铝作还原剂，另一种氧化物作氧化剂，用铝将氧化物中的金属置换出来 (3)铝热剂：铝粉和某些金属氧化物(Fe2O3、V2O5、Cr2O3、MnO2等)组成的混合 (4)反应特点：在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈液态易Al2O3分离 (5)实验过程 实验步骤 ①取一张圆形滤纸，倒入5克炒干的氧化铁(Fe2O3)粉末，再倒入2克铝粉、将两者混合均匀 ②用两张圆形滤纸，分别折叠成漏斗状，将其中一个取出，在底部撕一个孔，用水润湿下面一点，再跟 另一个漏斗套在一起，使四周都有4层 ③将折好的滤纸架在铁圈上，下面放置盛沙的蒸发皿，把混合均匀的氧化铁粉末和铝粉倒入纸漏斗中　 ④再在上面加少量氯酸钾，并在混合物中间插一根镁条 ⑤点燃镁条，观察发生的现象 实验装置 实验现象 ①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应 ②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中 实验结论 高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3 原理应用 ①制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等 3MnO2＋4Al3Mn＋2Al2O3 ②金属焊接，如：野外焊接钢轨等 操作要点 ①内层纸漏斗底部剪个小孔：使熔融物易于落下 ②蒸发皿盛沙：防止高温熔融物溅落炸裂蒸发皿 ③镁条：制造高温条件，引起氯酸钾分解，引发铝热反应 ④氯酸钾：制造氧气利于反应 【点拨】 ①Al与MgO不能发生铝热反应 ②铝热反应不是一个反应，而是一类反应 ③铝热反应为放热反应 【对点练习】 1、铝热反应的实验装置如图所示，下列有关说法错误的是(　　) A．X物质为KClO3 B．镁条燃烧提供引发反应所需的热量 C．若转移0.3 mol电子，被还原的Fe2O3为16 g D．可利用铝热反应冶炼铁 【答案】C 【解析】A项，KClO3受热分解产生氧气，助燃，图示装置中X物质为助燃剂KClO3，正确；B项，镁条燃烧放出大量热，可为铝热反应提供引发反应所需的热量，正确；C项，反应2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe中，Fe元素化合价从＋3变为0价，还原1 mol Fe2O3转移6 mol电子，则转移0.3 mol电子还原Fe2O3的物质的量为：＝0.05 mol，其质量为：160 g·mol－1×0.05 mol＝8 g，错误；D项，Fe的活泼性小于Al，可利用铝热反应冶炼铁，正确。 2、铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反应解答下列问题： (1)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有________ A．KCl B．KClO3 C．MnO2 D．Mg (2)用等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物在一定条件下与Al粉进行铝热反应。 ①引发铝热反应的操作是___________________________________________________ ②产物中单质是________(写名称)。 (3)取少量(1)中铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象，________(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3，理由是_________________________________(用离子方程式说 明) 【答案】(1)BD　 (2)①加少量KClO3，插上镁条并将其点燃　②铁　 (3)不能　Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ 【解析】(1)做铝热反应的实验时，需要KClO3做助燃剂，且用镁条引燃。(2)在混合物上加少量KClO3固体并插上Mg条，点燃Mg条后放出热量，使KClO3固体分解放出O2，进一步加剧Mg的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。MgO不能与铝发生铝热反应，所以产物中单质为Fe。(3)反应后固体混合物中若有Fe2O3，因发生反应：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe3＋转化为Fe2＋，加KSCN溶液不会变红。 【课后作业】 一、判断正误 1.MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂（ ） 2.实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、Na2CO3固体等（ ） 3.铝和酸反应时，氧化剂是酸，铝和碱反应时，氧化剂是碱（ ） 4.明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用（ ） 【答案】1.×　2.×　3.×　4.× 二、选择题 1.下列转化不可能通过一步实验直接完成的是(　　) A.Al(OH)3→Al2O3 B.Al2O3→Al(OH)3 C.Al→[Al(OH)4]－ D.Al3＋→Al(OH)3 【答案】B 【解析】氢氧化铝受热分解生成氧化铝和水，A不符合题意；氧化铝不溶于水不和水反应，不能一步生成氢氧化铝，B符合题意；Al与NaOH发生反应生成氢气和[Al(OH)4]－，C不符合题意；铝盐与弱碱(氨水)反应生成氢氧化铝，D不符合题意。 2.铝是生活中重要的金属材料，下列说法正确的是(　　) A.Al与NaOH混合固体可用于疏通管道 B.常温下不能与O2发生反应 C.铝合金的硬度一定比纯铝小 D.工业上通过电解熔融AlCl3制备金属铝 【答案】A 【解析】Al与NaOH反应生成氢气：2Al＋2NaOH＋6H2O2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，可用于疏通管道，A正确；Al常温下可与O2反应生成氧化铝，化学方程式为4Al＋3O22Al2O3，B错误；铝合金的硬度比纯铝大，C错误；AlCl3为共价化合物，融熔态不导电，因此工业上通过电解熔融Al2O3制备金属铝，D错误。 3.明矾[KAl(SO4)2·12H2O]应用广泛，下列说法不正确的是(　　) A.明矾属于复盐 B.明矾溶液和小苏打溶液混合可以生成CO2气体 C.明矾大晶体的培养可以通过形状完整的小晶体作为晶核 D.明矾可以用作净水剂，是因为明矾溶于水生成了氢氧化铝沉淀 【答案】D 【解析】明矾含有铝离子和钾离子两种阳离子，属于复盐，A正确；明矾溶液中含有Al3＋，Al3＋和碳酸氢钠溶液会发生相互促进的双水解反应生成CO2气体，B正确；选用形状较为规则的小明矾晶体作晶核，更有利于晶体的完美析出，C正确；明矾可以用作净水剂，是因为明矾溶于水生成了氢氧化铝胶体，D错误。 4.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.胃舒平[主要成分为Al(OH)3]治疗胃酸过多：Al(OH)3＋3H＋ ==Al3＋＋3H2O B.泡沫灭火器灭火原理：2Al3＋＋3CO32-＋3H2O==3CO2↑＋2Al(OH)3↓ 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＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋ 【答案】B 【解析】胃酸的主要成分为盐酸，胃舒平治疗胃酸过多的离子方程式为Al(OH)3＋3H＋==Al3＋＋3H2O，故A正确；泡沫灭火器是碳酸氢钠与硫酸铝溶液反应，离子方程式为Al3＋＋3HCO3-==3CO2↑＋Al(OH)3↓，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＋＋3H2OAl(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.镁粉在焰火、闪光粉、鞭炮中是不可缺少的原料，工业制造镁蒸气在某气体中冷却。下列可作为冷却气体的是(　　) ①空气　②CO2　③Ar　④H2　⑤N2 A．①和② B．②和④ C．③和④ D．④和⑤ 【答案】C 6.下列说法正确的是(　　) A．MgCl2(aq)Mg(OH)2MgO B．Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O可用离子方程式H＋＋OH－===H2O表示 C．MgCl2溶液与氨水反应的离子方程式是：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ D．电解氯化镁溶液可以制取金属镁 【答案】A 7.如图所示的装置中，把X溶液逐滴滴下与Y物质反应，若X为浓硫酸，Y为第三周期金属元素中常温下与水难反应的单质。Z为品红溶液。实验中观察到Z褪色。则Y为(　　) A．Na B．Mg C．Al D．Mg或Al 【答案】B 【解析】实验中品红溶液褪色，说明反应中有SO2产生，因为铝在常温下遇浓硫酸钝化，而钠是活泼的金属，极易与水反应，因此该金属是镁，B项正确。 8.下列说法正确的是(　　) A．等质量的铝分别投入过量的稀盐酸和NaOH溶液中，反应生成的气体在相同条件下体积相等 B．金属单质与水反应都生成对应的碱和氢气 C．活泼的金属或较活泼的金属都能与酸反应，但不能与碱反应 D．由于钠比较活泼，所以它能从溶液中置换出金属活动顺序表中钠后面的金属 【答案】A 【解析】A．铝与稀盐酸和NaOH溶液反应的方程式是2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑；2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。可见等质量的铝分别投入过量的稀盐酸和NaOH溶液中，反应生成的气体在相同条件下体积相等，正确；B.有的金属单质如Fe与水蒸气发生反应生成Fe3O4和氢气，错误；C.活泼的金属或较活泼的金属都能与酸反应，但Al、Zn也能与碱反应，错误；D.钠比较活泼，但是将Na放入水中时是先与水发生置换反应，然后才是产生的碱再与溶液中的盐发生复分解反应，而不能从溶液中置换出金属活动顺序表中钠后面的金属，错误。 9.类比法是研究物质性质的常用方法之一，可预测许多物质的性质。但类比是相对的，不能违背客观事实。下列有关类比推测的说法正确的是(　　) A．已知Fe与S能直接化合生成FeS，推测Cu和S可直接化合生成CuS B．已知Cu与Cl2能直接化合生成CuCl2，推测Fe与Cl2可直接化合生成FeCl2 C．已知Fe与CuSO4溶液反应，推测Fe与AgNO3溶液也能反应 D．已知Al能与O2生成致密氧化膜保护金属，推测Fe也与O2生成氧化膜保护金属 【答案】C 【解析】Cu与S反应生成Cu2S；Fe与Cl2化合生成FeCl3；Fe在潮湿空气中生成Fe2O3，比较疏松，不能保护内部金属。 10.明矾[KAl(SO4)2·12H2O]是一种常用的净水剂，以废易拉罐(主要成分为铝和少量不溶于碱性溶液的物质)为原料制取明矾的实验流程如图所示。 下列说法错误的是(　　) A.“碱溶”步骤中有H2产生 B.“沉铝”步骤所得滤液呈酸性 C.用浓硫酸配制9 mol/L H2SO4溶液，将浓硫酸缓慢加入到水中，并用玻璃棒搅拌 D.“一系列操作”中还需要加入K2SO4 【答案】B 【解析】：易拉罐的主要成分为Al，含有少量的不溶于碱的杂质，可选择浓NaOH溶解，得到四羟基合铝酸钠溶液，并通过过滤除去不溶于碱的杂质，滤液中加入NH4HCO3溶液后，促进[Al(OH)4]－水解生成Al(OH)3沉淀，过滤后将沉淀溶解在稀硫酸中，得到硫酸铝溶液，添加K2SO4溶液后蒸发浓缩并冷却结晶得到明矾晶体。碱溶过程中发生的是NaOH和Al的反应，即：2Al＋2NaOH＋6H2O2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，A正确；由分析可知，“沉铝”步骤有Al(OH)3和Na2CO3生成，所得滤液呈碱性，B错误；用浓硫酸配制9 mol/L H2SO4溶液，需要将浓硫酸缓慢加入水中，并用玻璃棒不断搅拌，C正确；由分析可知，“一系列操作”中还需要加入的试剂是K2SO4，D正确。 11.某课外活动小组做如下实验：往一铝制易拉罐内充满CO2，然后往罐内注入足量的NaOH溶液，立即用胶布严封罐口，过一段时间后，他们发现罐壁内凹面瘪，再过一段时间后，瘪了的罐壁重新鼓起，解释上述实验现象。 (1)罐壁内凹面瘪的原因是_____________________________________________________________________， 反应的化学方程式是_____________________________________ (2)罐壁再鼓起来的原因是______________________________________________________________________， 有关的化学方程式是___________________________ (3)实验时，将“充满CO2”改为“放入一药匙白色固体”，其他不变，也能取得相同的实验效果。则该白色固体是________(写名称) 【答案】(1)NaOH溶液吸收CO2，罐内压强减小，外界气压将易拉罐压瘪　CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O (2)Al表面氧化膜溶解后，Al与NaOH溶液反应产生H2　2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ (3)干冰 【解析】开始CO2溶于NaOH溶液，罐内气压减小，外界气压将易拉罐压瘪。之后铝制的易拉罐与NaOH溶液反应，产生H2，罐内压强又增大，易拉罐又鼓起。 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.2.1镁、铝及其重要化合物的性质 一、镁的性质 1、物理性质：具有银白色金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电、传热和延展性 2、镁的结构和存在：镁的原子结构示意图为，从原子结构来看，镁原子最外层有2个电子，在化学反应中钠原子很容易失去2个电子而形成最外层为8个电子稳定结构，因此金属镁的化学性质非常活泼，表现出很强的还原性它们都是活泼的金属，在自然界中全部以化合态的形式存在 (地壳和海水中)，镁蕴藏量丰富，在宇宙中含量第八，在地壳中含量丰度2％。含镁矿物主要来自白云岩[CaMg(CO3)2]、菱镁矿(MgCO3)、水镁矿[Mg(OH)2]、光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)和橄榄石[(Mg，Fe)2SiO4]等。海水、天然盐湖水也是含镁丰富的资源。 2.镁的物理性质 具有银白色金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电、传热和延展性。 3.镁的化学性质 (1)与氧气反应：2Mg＋O22MgO。(发出耀眼的强光，生成白色固体物质) (2)与氮气反应：3Mg＋N2Mg3N2。(镁在空气中燃烧得到MgO和Mg3N2的混合物) (3)与盐酸(或硫酸)反应：Mg＋2H＋ = Mg2＋＋H2↑。 (4)与二氧化碳反应：2Mg＋CO22MgO＋C。(镁着火不能用CO2灭火) (5)与盐溶液反应，如与硫酸铜溶液反应：Mg＋Cu2＋ = Mg2＋＋Cu。 (6)与水反应：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑。 4、镁的用途 (1)镁单质用于制造信号弹和焰火。 (2)镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件。 (3)氧化镁用于制耐高温材料；氢氧化镁用作阻燃剂。 (4)冶金工业上镁单质用作还原剂和脱氧剂。 【对点练习】 1.(2024·浙江舟山三模)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 二、镁的重要化合物 1、氧化镁 (1)物理性质：白色固体，难溶于水，熔点较高，是优良的耐火材料 (2)化学性质：属于碱性氧化物，具有碱性氧化物的通性 ①与水能缓慢反应：MgO＋H2O===Mg(OH)2 ②能与酸反应：MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O (3)工业制备(煅烧碳酸镁)：MgCO3MgO＋CO2↑ (4)主要用途：氧化镁熔沸点高，可制造耐火、耐高温器材 2、氢氧化镁 (1)物理性质：白色固体，难溶于水的中强碱，能使酚酞试液变为浅红色 (2)化学性质 ①能与酸反应：Mg(OH)2＋2H+===Mg2+＋2H2O ②热稳定性差：Mg(OH)2MgO＋H2O ③溶解度小于碳酸镁：MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑ (3)实验室制法 ①将NaOH溶液滴入MgCl2溶液中：Mg2+＋2OH—===Mg(OH)2↓ ②将氨水滴入MgSO4溶液中：Mg2+＋2NH3·H2O===Mg(OH)2↓＋2NH4+ 【对点练习】 1.Mg与Br2反应可生成具有强吸水性的MgBr2，该反应剧烈且放出大量的热。实验室采用如图装置制备无水MgBr2。下列说法错误的是(　　) A.a为冷却水进口 B.装置A的作用是吸收水蒸气和挥发出的溴蒸气 C.实验时需缓慢通入N2，防止反应过于剧烈 D.不能用干燥空气代替N2，因为副产物MgO会阻碍反应的进行 三、从海水中提取镁的流程 1、工艺流程 2、基本步骤及主要反应 制熟石灰 CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2 沉淀Mg2＋ Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ 酸化，制备MgCl2 Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O 蒸发浓缩、冷却结晶 析出MgCl2·6H2O 脱水，制备无水MgCl2 在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁 电解熔融的MgCl2，制备镁 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 【对点练习】 1、已知MgO、MgCl2的熔点分别为2 800 ℃、604 ℃，将MgO、MgCl2加热熔融后通电电解，都可得到金属镁。海水中含有MgCl2，工业上从海水中提取镁正确的方法是(　　) A．海水Mg (OH)2Mg B．海水MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)Mg C．海水Mg(OH)2MgOMg D．海水Mg(OH)2MgCl2溶液―→MgCl2(熔融 )Mg 2、从海水中提取镁的工艺流程可表示如下，下列说法不正确的是(　　) 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 四、铝的性质 1、铝元素的存在 铝是地壳中含量最多的金属元素，全部以化合态的形式存在。 2、铝单质 (1)物理性质 铝单质是银白色、有金属光泽的固体，硬度、密度较小，具有良好的导电、导热和延展性。 (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： ① 实验现象 铝箔熔化，失去光泽，熔化的铝不滴落 实验结论 常温下，铝与空气中的氧气反应，生成一薄层致密的氧化膜 实验原因 铝表面生成的氧化膜(Al2O3)的熔点高于铝的熔点，包在铝的外面，所以熔化的液态铝不滴落 化学方程式 常温时：4Al＋3O2===2Al2O3 加热时：4Al＋3O22Al2O3 ②2Al＋3Cl22AlCl3； ③ ，铝与浓硝酸共热：Al＋6HNO3(浓)Al(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O 3、Al与碱溶液的反应 铝与氢氧化钠溶液反应 实验操作 实验现象 铝片逐渐溶解，有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有爆鸣声 化学方程式 2Al＋2H2O＋2Na[Al(OH)4]===2NaAlO2＋3H2↑ 离子方程式 2Al＋2OH－＋6H2O2[Al(OH)4]－＋3H2↑ 【对点练习】 1、某无色溶液放入铝片后有氢气产生，则在该溶液中下列离子一定可以大量存在的是(　　) A．Na＋ B．Mg2＋ C．H＋ D．CO 2、下列关于金属铝的叙述中，说法不正确的是(　　) A．铝的化学性质很活泼，但在空气中不易被腐蚀 B．铝是比较活泼的金属，在化学反应中容易失去电子，表现出还原性 C．铝箔在空气中受热可以熔化，但由于氧化膜的存在，熔化的铝并不滴落 D．用砂纸打磨的铝箔在空气中受热可以熔化，且发生剧烈燃烧 3、在空气中铝制品比铁制品耐腐蚀的原因是(　　) A．铝的金属活动性比铁弱 B．铝不与氧气发生化学反应 4、氧化铝——两性氧化物 5、氢氧化铝 (1)物理性质：白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。 (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： ①2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。 ②Al(OH)3＋3H＋==Al3＋＋3H2O。 ③Al(OH)3＋OH－==[Al(OH)4]－。 (3)Al(OH)3的制备 写出下列反应的离子方程式： ①Al3＋与氨水反应： Al3＋＋3NH3·H2O 出==Al(OH)3↓＋3NH4+。 ②向含[Al(OH)4]－的溶液中通入过量的CO2： [Al(OH)4]－＋CO2 ==Al(OH)3↓＋HCO3-。 6、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：明矾溶于水时发生电离，电离方程式为KAl(SO4)2==K＋＋Al3＋＋2SO42-，其中Al3＋发生水解反应，产生Al(OH)3胶体，其吸附能力很强，可以吸附水中的悬浮杂质并形成沉淀，使水变澄清。 五、铝热反应 (1)概念：某些金属氧化物粉末，与铝粉混合后在较高温度下剧烈反应生成Al2O3和其它金属并放出大量的热的反应，叫铝热反应 (2)原理：铝作还原剂，另一种氧化物作氧化剂，用铝将氧化物中的金属置换出来 (3)铝热剂：铝粉和某些金属氧化物(Fe2O3、V2O5、Cr2O3、MnO2等)组成的混合 (4)反应特点：在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈液态易Al2O3分离 (5)实验过程 实验步骤 ①取一张圆形滤纸，倒入5克炒干的氧化铁(Fe2O3)粉末，再倒入2克铝粉、将两者混合均匀 ②用两张圆形滤纸，分别折叠成漏斗状，将其中一个取出，在底部撕一个孔，用水润湿下面一点，再跟 另一个漏斗套在一起，使四周都有4层 ③将折好的滤纸架在铁圈上，下面放置盛沙的蒸发皿，把混合均匀的氧化铁粉末和铝粉倒入纸漏斗中　 ④再在上面加少量氯酸钾，并在混合物中间插一根镁条 ⑤点燃镁条，观察发生的现象 实验装置 实验现象 ①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应 ②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中 实验结论 高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3 原理应用 ①制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等 3MnO2＋4Al3Mn＋2Al2O3 ②金属焊接，如：野外焊接钢轨等 操作要点 ①内层纸漏斗底部剪个小孔：使熔融物易于落下 ②蒸发皿盛沙：防止高温熔融物溅落炸裂蒸发皿 ③镁条：制造高温条件，引起氯酸钾分解，引发铝热反应 ④氯酸钾：制造氧气利于反应 【点拨】 ①Al与MgO不能发生铝热反应 ②铝热反应不是一个反应，而是一类反应 ③铝热反应为放热反应 【对点练习】 1、铝热反应的实验装置如图所示，下列有关说法错误的是(　　) A．X物质为KClO3 B．镁条燃烧提供引发反应所需的热量 C．若转移0.3 mol电子，被还原的Fe2O3为16 g D．可利用铝热反应冶炼铁 2、铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反应解答下列问题： (1)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有________ A．KCl B．KClO3 C．MnO2 D．Mg (2)用等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物在一定条件下与Al粉进行铝热反应。 ①引发铝热反应的操作是___________________________________________________ ②产物中单质是________(写名称)。 (3)取少量(1)中铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象，________(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3，理由是_________________________________(用离子方程式说 明) 【课后作业】 一、判断正误 1.MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂（ ） 2.实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、Na2CO3固体等（ ） 3.铝和酸反应时，氧化剂是酸，铝和碱反应时，氧化剂是碱（ ） 4.明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用（ ） 二、选择题 1.下列转化不可能通过一步实验直接完成的是(　　) A.Al(OH)3→Al2O3 B.Al2O3→Al(OH)3 C.Al→[Al(OH)4]－ D.Al3＋→Al(OH)3 2.铝是生活中重要的金属材料，下列说法正确的是(　　) A.Al与NaOH混合固体可用于疏通管道 B.常温下不能与O2发生反应 C.铝合金的硬度一定比纯铝小 D.工业上通过电解熔融AlCl3制备金属铝 3.明矾[KAl(SO4)2·12H2O]应用广泛，下列说法不正确的是(　　) A.明矾属于复盐 B.明矾溶液和小苏打溶液混合可以生成CO2气体 C.明矾大晶体的培养可以通过形状完整的小晶体作为晶核 D.明矾可以用作净水剂，是因为明矾溶于水生成了氢氧化铝沉淀 4.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.胃舒平[主要成分为Al(OH)3]治疗胃酸过多：Al(OH)3＋3H＋ ==Al3＋＋3H2O B.泡沫灭火器灭火原理：2Al3＋＋3CO32-＋3H2O==3CO2↑＋2Al(OH)3↓ 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＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋ 5.镁粉在焰火、闪光粉、鞭炮中是不可缺少的原料，工业制造镁蒸气在某气体中冷却。下列可作为冷却气体的是(　　) ①空气　②CO2　③Ar　④H2　⑤N2 A．①和② B．②和④ C．③和④ D．④和⑤ 6.下列说法正确的是(　　) A．MgCl2(aq)Mg(OH)2MgO B．Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O可用离子方程式H＋＋OH－===H2O表示 C．MgCl2溶液与氨水反应的离子方程式是：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ D．电解氯化镁溶液可以制取金属镁 7.如图所示的装置中，把X溶液逐滴滴下与Y物质反应，若X为浓硫酸，Y为第三周期金属元素中常温下与水难反应的单质。Z为品红溶液。实验中观察到Z褪色。则Y为(　　) A．Na B．Mg C．Al D．Mg或Al 8.下列说法正确的是(　　) A．等质量的铝分别投入过量的稀盐酸和NaOH溶液中，反应生成的气体在相同条件下体积相等 B．金属单质与水反应都生成对应的碱和氢气 C．活泼的金属或较活泼的金属都能与酸反应，但不能与碱反应 D．由于钠比较活泼，所以它能从溶液中置换出金属活动顺序表中钠后面的金属 9.类比法是研究物质性质的常用方法之一，可预测许多物质的性质。但类比是相对的，不能违背客观事实。下列有关类比推测的说法正确的是(　　) A．已知Fe与S能直接化合生成FeS，推测Cu和S可直接化合生成CuS B．已知Cu与Cl2能直接化合生成CuCl2，推测Fe与Cl2可直接化合生成FeCl2 C．已知Fe与CuSO4溶液反应，推测Fe与AgNO3溶液也能反应 D．已知Al能与O2生成致密氧化膜保护金属，推测Fe也与O2生成氧化膜保护金属 10.明矾[KAl(SO4)2·12H2O]是一种常用的净水剂，以废易拉罐(主要成分为铝和少量不溶于碱性溶液的物质)为原料制取明矾的实验流程如图所示。 下列说法错误的是(　　) A.“碱溶”步骤中有H2产生 B.“沉铝”步骤所得滤液呈酸性 C.用浓硫酸配制9 mol/L H2SO4溶液，将浓硫酸缓慢加入到水中，并用玻璃棒搅拌 D.“一系列操作”中还需要加入K2SO4 11.某课外活动小组做如下实验：往一铝制易拉罐内充满CO2，然后往罐内注入足量的NaOH溶液，立即用胶布严封罐口，过一段时间后，他们发现罐壁内凹面瘪，再过一段时间后，瘪了的罐壁重新鼓起，解释上述实验现象。 (1)罐壁内凹面瘪的原因是_____________________________________________________________________， 反应的化学方程式是_____________________________________ (2)罐壁再鼓起来的原因是______________________________________________________________________， 有关的化学方程式是___________________________ (3)实验时，将“充满CO2”改为“放入一药匙白色固体”，其他不变，也能取得相同的实验效果。则该白色固体是________(写名称) 2 学科网（北京）股份有限公司 $