大单元2 第3章 第10讲 镁、铝及其化合物-【优化探究】2027年高考化学一轮复习高考总复习配套课件（人教版 双选）

该高中化学高考复习课件聚焦镁、铝及其化合物核心考点，依据高考评价体系梳理了单质性质、化合物转化、工业提取流程等考查要求，通过分析铝的两性、镁的工业制备等高频考点权重，归纳出定量计算、流程分析等常考题型，构建系统复习框架。 课件亮点在于“考点突破+真题实战+素养融合”策略，如铝与酸碱反应定量分析中用“关系式法”破解计算难点，结合2024广东卷“价-类”二维图题培养科学思维，设置易错易混辨析（如铝盐净水原理、镁燃烧灭火误区），帮助学生掌握答题技巧，教师可据此精准指导，提升复习效率。

第三章 金属及其化合物 第10讲　镁、铝及其化合物 优化探究 大单元二 元素及其化合物 　　[导航·复习目标]　1.了解镁、铝及其重要化合物的重要性质以及在生产、生活中的应用。2.能根据镁、铝及其重要化合物的转化关系,分析提取镁、铝的工业流程。 考点一　铝及其重要化合物 考点二　镁及其重要化合物 练真题 明考向 3 考点一　铝及其重要化合物 梳理 必备知识 1.铝单质 (1)物理性质 颜色 状态 密度 质地 延展性、导电性、传热性 _________ 固体 较小 柔软 良好 银白色 (2)化学性质 [问题思考] 写出图中有关反应的化学方程式: ① ②____________________ 2Al+3Cl22AlCl3 ③ ④_______________________________________________________ ⑤________________________________________________ (铝热反应)  钝化 2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑ 2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑ 2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe 2.铝的重要化合物 (1)两性化合物——氧化铝和氢氧化铝 物质 氧化铝(Al2O3) 氢氧化铝[Al(OH)3] 物理性质 白色固体,熔点很高 白色胶状物质,难溶于水 化学性质 与酸 反应 Al2O3+6H+===2Al3++3H2O __________________________ (写离子方程式,下同) 与碱 反应 Al2O3+2OH-+3H2O=== 2[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 Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O Al(OH)3+OH-===[Al(OH)4]- [问题思考] 用离子方程式表示Al(OH)3的制备: ①Al3+与氨水反应:__________________________________。  ②向含[Al(OH)4]-的溶液中通入过量的CO2: _____________________ __________________。  ③Al3+与[Al(OH)4]-发生相互促进的水解反应: ______________________ ____________。  Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3N [Al(OH)4]-+CO2=== Al3++3[Al(OH)4]-=== Al(OH)3↓+HC 4Al(OH)3↓ (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 (3)AlCl3的结构与性质 ①AlCl3的熔、沸点都很___,且会______,___溶于乙醚等有机溶剂,因为它是一种______化合物,熔化的AlCl3不易导电,AlCl3晶体属于______晶体,故制备铝时______电解AlCl3。 低 升华 易 共价 分子 不能 ②AlCl3的蒸气或处于熔融状态时,都以AlCl3______分子形式存在。AlCl3二聚分子的形成原因是铝原子的缺电子结构。AlCl3二聚分子结构示意图如图,其中每个铝原子均为_______杂化,各有1条空的轨道,氯原子处于以铝原子为中心的四面体的4个顶点位置。分子中有桥式氯原子存在,桥式氯原子在与其中一个铝原子成σ键的同时,与另一个铝原子的空轨道发生配位,形成σ配位键。 ③AlCl3能与Cl-生成AlC:AlCl3(aq)+ Cl-(aq)===AlC(aq)。 ④与Al2Cl6类似,AlC、Na3AlF6、[Al(OH)4]-中均存在配位键。 二聚 sp3 ■ 易错易混 1.铝制餐具不能长时间存放酸性、碱性食物。(　　) 2.投入铝片产生氢气的溶液一定呈强酸性。(　　) 3.能用铝槽车储运浓硫酸与浓硝酸,是因为铝的性质稳定,不与浓硫酸、浓硝酸反应。(　　) 4.Al2O3的熔点高,可作耐高温材料,实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、Na2CO3固体等。(　　) 5.除去Fe2O3中的Al2O3,需先加入足量NaOH溶液,然后过滤。(　　) 6.用过量氨水除去Fe3+溶液中的少量Al3+。(　　) √ × × × √ × 提升 关键能力 考向一　铝与酸、碱反应的定量分析 1.铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属,就铝的这一特殊性质,回答下列问题: (1)相同条件下,等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应,所得H2的体积之比是_______。  1∶1　 解析:根据化学方程式:2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑、2Al+2NaOH+6H2O ===2Na[Al(OH)4]+3H2↑,得Al与H2的关系式均为2Al~3H2,故只要参加反应的Al的量相等,所得H2的量必相等。 (2)相同条件下,足量的两份铝分别投入等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中,产生H2的体积之比是________。  1∶3 解析:因为在反应中Al过量,产生的H2由HCl和NaOH的量决定。根据化学反应中的关系式:6HCl~3H2、2NaOH~3H2,故当HCl、NaOH的物质的量相等时,二者产生H2的体积比为1∶3。 (3)相同条件下,足量的两份铝分别投入等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中,二者产生H2的量相等,则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是_______。  3∶1 解析:因为铝足量且产生H2的量相等,根据关系式得n(HCl)∶n(NaOH)= 3∶1,又因为两溶液体积相等,故物质的量浓度c(HCl)∶c(NaOH)= n(HCl)∶n(NaOH)=3∶1。 (4)相同条件下,甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L-1的盐酸和NaOH溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后,测得生成的气体体积比为V(甲)∶V(乙)=1∶2,则加入铝粉的质量为____(填字母)。  A.5.4 g　　　　　　 B.3.6 g C.2.7 g D.1.8 g A 解析:当参加反应的HCl和NaOH的物质的量相等时,产生H2的体积比是1∶3,而题设条件体积比为1∶2,说明投入的铝粉对盐酸来说是过量的,而对于NaOH来说是不足的。 2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑ 6 mol 3 mol 3×0.1 mol 0.15 mol 则Al与NaOH反应生成的H2为0.15 mol×2=0.3 mol 。 2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑ 2×27 g 3 mol 5.4 g 0.3 mol 即加入铝粉的质量为5.4 g。 铝与酸或碱反应生成H2的量的关系 2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑ 2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑ (1)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应 ①产生H2的物质的量相等。 ②消耗H+、OH-的物质的量之比为n(H+)∶n(OH-)=3∶1。 (2)足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应 ①消耗Al的物质的量之比为1∶3。 ②生成H2的物质的量之比为1∶3。 (3)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应 若产生氢气的体积比为<<1,则必定 ①铝与盐酸反应时,铝过量而HCl不足。 ②铝与氢氧化钠溶液反应时,铝不足而NaOH过量。 考向二　铝及其化合物的性质 2.“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,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氢氧化铝,离子方程式为[Al(OH)4]-+H+===Al(OH)3↓+H2O,反应⑥是铝盐转化为氢氧化铝,离子方程式为Al3++3OH-===Al(OH)3↓,反应⑦是氢氧化铝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是铝盐转化为氢氧化铝,加入碱实现转化,两反应所加试剂不可能相同,故B错误;根据“价—类”二维图可知,d为四羟基合铝酸盐,故物质类别处“　　”代表四羟基合铝酸盐,故C正确;反应④是四羟基合铝酸盐转化为铝盐,可通过加入过量盐酸实现转化,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氢氧化铝,可通过加入少量盐酸实现转化,离子方程式为[Al(OH)4]-+H+===Al(OH)3↓+H2O,故D正确。 考向三　工艺流程中铝及其化合物的转化 3.铝土矿的主要成分是Al2O3,还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质。 (1)氧化铝是_____氧化物,资料表明,SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀,除此外,滤渣中还含有______(填化学式)。写出“碱溶”时生成Na[Al(OH)4]的离子方程式:_______________________________。  两性 Fe2O3 Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]-　 (2)采用电解熔融Al2O3制备铝而不用氯化铝的原因是_________________ ______________________________。  (3)冰晶石的化学式为_________,电解时加入冰晶石的目的是__________ ___________。  (4)写出Al(OH)3Al2O3Al转化的化学方程式:_____________ ____________、_______________________________。  (5)电解熔融Al2O3时作阳极的石墨易消耗,原因是____________________ __________,应该采取的措施是______________。  氯化铝是共价化合 物,熔融氯化铝以分子的形式存在 Na3AlF6 降低Al2O3 熔融的温度 2Al(OH)3 Al2O3+3H2O 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 石墨电极被阳极上产生 的O2氧化 定期补充石墨 从铝土矿中提取金属铝 铝土矿的主要成分是Al2O3,还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质。 资料表明,SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。 考点二　镁及其重要化合物 梳理 必备知识 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+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↑ 2Mg+O22MgO、3Mg+N2Mg3N2 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+H2OMg(OH)2+CO2↑ MgO+2H+===Mg2++H2O 3.镁的用途 镁单质 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 熔点高,可作耐高温材料 4.镁的工业制备——海水提镁 工艺流程 [问题思考] 按步骤写出主要反应的化学方程式: (1)制石灰乳:________________________________________________。  (2)沉淀: ____________________________________________________。  (3)酸化: ____________________________________________________。  (4)蒸发结晶:析出MgCl2·6H2O, _________________________________。  (5)脱水:在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁,氯化氢的作用是抑制Mg2+的水解,_________________________________________。  (6)电解:电解熔融氯化镁制得镁,________________________________。 CaCO3CaO+CO2↑、CaO+H2O===Ca(OH)2 MgCl2+Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+CaCl2 Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O MgCl2+6H2O===MgCl2·6H2O↓ MgCl2·6H2O MgCl2+6H2O MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑ ■ 易错易混 1.镁不慎着火,可以用CO2灭火。(　　) 2.镁在冷的浓硫酸中钝化。(　　) 3.镁燃烧时火花四射,烟花中通常掺有一定量的镁粉,以达到美观效果。(　　) 4.工业上冶炼金属镁也可以采用电解熔融MgO的方法。(　　) 5.在Mg(HCO3)2溶液中加入足量的Ca(OH)2溶液,最终得到的沉淀是MgCO3和CaCO3。(　　) × × √ × × 提升 关键能力 考向一　镁及其化合物的性质、制备及应用 1.(2026·广东东莞月考)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,加足量稀盐酸,加热蒸干得无水MgCl2固体 B 解析:浓硫酸溶于水放热,且密度比水的大,因此稀释浓硫酸时,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,镁离子与氢氧根离子反应生成氢氧化镁沉淀,B符合题意;过滤时浊液转移到漏斗中应该用玻璃棒引流,C不符合题意;由于氯化镁水解生成氢氧化镁和氯化氢,氯化氢易挥发,所以加热氯化镁溶液时促进镁离子水解,加热蒸干得不到无水MgCl2固体,得到的是氢氧化镁固体,D不符合题意。 2.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),已知Mg3N2遇到水蒸气会反应生成NH3,还原铁粉与N2不会反应。 下列说法不正确的是(　　) A.装置 A、B 中可依次加入NaOH 溶液、浓硫酸 B.若去掉装置C,对产品纯度影响很大 C.实验时应先加热装置C,通入一段时间空气后再加热装置D D.装置E中碱石灰的作用是吸收尾气 D 解析:A项,镁为活泼金属,会与空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气反应,要制备氮化镁,需要去除空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气,装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸,由于混合气体通过氢氧化钠溶液后带出水蒸气,因此浓硫酸需要放在氢氧化钠溶液后,对气体进行干燥,正确;B项,装置C的作用是除去氧气,若去掉装置C,镁与氧气反应生成氧化镁,对产品纯度影响很大,正确;C项,氧气会与镁反应,为保证装置内氧气全部除去,实验时应先加热装置C,通入一段时间空气除尽氧气,然后再加热装置D,正确;D项,根据Mg3N2遇到水蒸气会发生反应生成Mg(OH)2和NH3,装置E中碱石灰的作用是防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置D中,错误。 考向二　镁及其化合物制备工艺流程 3.用镁还原TiCl4可制取高熔点的金属钛,工艺流程如图。下列说法不正确的是(　　) A.工业上电解熔融MgCl2可制备金属Mg B.“高温还原”时,发生反应的化学方程式为2Mg+TiCl4Ti+2MgCl2 C.用金属镁还原TiCl4过程中需通入N2或Ar作保护气 D.“真空蒸馏”的目的是使Mg、MgCl2气化,实现与Ti的分离 C 解析:A项,由于MgO的熔点高,电解MgO制备金属Mg能耗大,工业生产中一般采用电解熔融MgCl2的方法制备金属Mg,正确;B项,“高温还原”时,发生反应的化学方程式为2Mg+TiCl4Ti+2MgCl2,正确;C项,在高温下金属镁和N2能发生反应,则用金属镁还原TiCl4过程中N2不能用作保护气,可通入Ar作保护气,错误;D项,“真空蒸馏”时,需要将金属Mg、MgCl2分离除去,由于金属钛的熔点很高,因此“真空蒸馏”的目的是降低单质Mg和MgCl2的沸点,使Mg、MgCl2气化,实现与Ti的分离,正确。 4.(双选)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.b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 AB 解析:冷凝管起到冷凝回流的作用,冷凝管内冷却水的方向为下进上出,则a为冷却水进口,故A错误;MgBr2具有较强的吸水性,制备无水MgBr2时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,空气中含有的氧气可将镁氧化为MgO,会阻碍反应的进行,故D正确。 练真题 明考向 1.正误判断 (1)(2025·安徽卷)硫酸铝可用作净水剂。(　　) (2)(2025·陕晋青宁卷)金属铝具有还原性,可用于冶炼金属。(　　) (3)(2024·贵州卷)长期暴露在空气中的食盐变成了糊状,是因为食盐中常含有容易潮解的MgCl2。(　　) √ √ √ 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+Cl2MgCl2,该反应属于化合反应,综上,a→f的反应不一定是化合反应,故A错误;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正确;若c为铝盐或四羟基合铝酸盐,加热c的饱和溶液,不会形成能产生丁达尔效应的红棕色分散系,若c为铁盐,加热c的饱和溶液,也有可能直接得到Fe(OH)3沉淀,故C错误;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错误。 3.(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:由于高温条件下,C与H2O反应生成CO和H2,且AlCl3、MgCl2在高温下均易水解,生成的HCl挥发后促进AlCl3、MgCl2水解,导致所得产物不纯,故制备时要保持无水环境,A正确;由题干信息可知,AlCl3在180 ℃升华,故输送气态产物的管道温度要保持在180 ℃以上,B正确;由题干信息可知,不加炭的氯化反应很难进行,则氯化时加炭,既增大了反应的趋势,同时C被氧化为CO放出热量,则又为氯化提供了能量,C正确;反应过程中若保持炭过量,则可能发生反应:SiO2+2CSi+2CO或者SiO2+3C SiC+2CO,导致获得的固体产物MgCl2中含有Si、SiC等杂质,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:烟气(含HF)通入吸收塔,加入过量的碳酸钠,发生反应:Na2CO3+HF=== NaF+NaHCO3,向合成槽中加入Na[Al(OH)4],发生反应:6NaF+Na[Al(OH)4] +4NaHCO3===Na3AlF6↓+4Na2CO3+4H2O,过滤得到Na3AlF6和含有Na2CO3的滤液。陶瓷的成分中含有SiO2,SiO2在高温下与Na2CO3发生反应:Na2CO3 +SiO2Na2SiO3+CO2↑,因此不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料,A正确;采用溶液喷淋法可增大反应物的接触面积,提高吸收塔内烟气吸收效率,B正确;由上述合成槽中发生的反应可知,合成槽中产物主要有Na3AlF6和Na2CO3,C错误;由上述分析可知,滤液的主要成分为Na2CO3,可回收进入吸收塔循环利用,D正确。 $