专题十四镁、铝及其化合物考纲展示命题探究1镁(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)结构(3)化学性质与非金属单质反应(O2、N2、Cl2)2MgO22MgO(产生耀眼的白光)3MgN2Mg3N2MgCl2MgCl2与水(反应)Mg2H2OMg(OH)2H2与酸反应Mg2H=Mg2H2与盐反应MgCu2=Mg2Cu与CO2反应2MgCO22MgOC(4)用途生产合金，冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。(5)冶炼工业炼镁：MgCl2MgCl22铝(1)铝的物理性质及用途(2)铝的结构和存在铝位于元素周期表第3周期A族，原子结构示意图为。铝元素在地壳中含量丰富，仅次于硅。自然界中的铝全部以化合态存在。(3)化学性质与非金属单质反应(O2、Cl2、S)2Al3Cl22AlCl32Al3SAl2S3(水溶液不存在)与酸反应 与碱反应2Al2OH2H2O=2AlO3H2与盐反应Al3Ag=Al33Ag与氧化物反应(铝热反应)2AlFe2O32FeAl2O34Al3MnO23Mn2Al2O3Cr2O32Al2CrAl2O3(4)冶炼工业炼铝：2Al2O34Al3O2学霸巧学卡对镁、铝性质的深层理解(1)Mg在CO2中能够燃烧，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。同时镁与氮气反应生成Mg3N2。(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)能与铝反应产生氢气的溶液可能呈强酸性也可能呈强碱性。(4)铝与强碱溶液的反应中，水作氧化剂(NaOH不是氧化剂)：2Al2NaOH6H6e2O=2NaAlO23H24H2O。(5)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)。1.思维辨析(1)铝在自然界中有游离态和化合态两种形式。()(2)Mg、Al在空气中性质稳定，因而都具有很强的抗腐蚀性。()(3)MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂。()(4)能用铝槽车储运浓H2SO4与浓HNO3，是因为铝的化学性质稳定，不与浓H2SO4、浓HNO3反应。()(5)铝与盐酸反应时，盐酸作氧化剂，铝与氢氧化钠溶液反应时，氢氧化钠作氧化剂。()(6)铝制餐具可长时间存放酸性或碱性食物。()(7)金属镁在空气中燃烧可生成MgO和Mg3N2。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2下列叙述中正确的是()A氯化铝溶液中加入过量氨水，反应实质是Al33NH3H2O=Al(OH)33NHB在加入铝粉能放出氢气的溶液中，K、NH、CO、Cl一定能够大量共存C镁铝合金既可完全溶于过量盐酸又可完全溶于过量NaOH溶液D依据铝热反应原理，能发生反应：2Al3MgO3MgAl2O3答案A解析A项正确，氢氧化铝不溶于氨水等弱碱溶液；B项错误，铝粉与强酸或强碱溶液反应均能放出氢气，在强酸溶液中CO不能大量存在，在强碱溶液中NH不能大量存在；C项错误，镁只能溶于盐酸，而不能溶于过量NaOH溶液；D项错误，镁的还原性大于铝，铝不能置换出镁单质。考法综述镁、铝是中学化学中的两种重要的金属元素，尤其是考纲中明确规定了铝元素，主要考查铝单质的特殊性，如与碱反应，铝热反应等。题目往往难度不大，属基础题。但有关铝冶炼的化工流程题由于综合性较强，难度较大。命题法1铝单质的性质及应用典例1铝与酸、碱反应的计算甲、乙两烧杯各盛有100 mL 3 molL1的盐酸和氢氧化钠溶液，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)12，则加入铝粉的质量为()A5.4 g B3.6 gC2.7 g D1.8 g解析利用极值法分析，若盐酸恰好完全反应，消耗Al 2.7 g；若NaOH恰好完全反应，消耗Al 8.1 g。当Al2.7 g时，Al完全溶解，生成H2体积之比为11，当Al8.1 g时，Al足量，生成H2体积之比为13，现生成H2体积之比为12，故盐酸全部消耗完毕，铝有剩余；而NaOH溶液有剩余，Al粉不足。则产生气体的物质的量，n(甲)n(HCl)0.15 mol，n(乙)0.3 mol，Al全部与NaOH反应，由2Al3H2知，n(Al)n(乙)0.2 mol，其质量为5.4 g。答案A典例2有关铝单质的离子共存加入铝粉能放出H2的溶液中肯定不能大量共存的离子组是()Fe3、NO、Cl、NHBa2、Mg2、HCO、ClSO、Cl、K、NHSO、K、AlO、NaA BC D解析加铝粉能放出H2的溶液呈酸性或强碱性，若呈强碱性，则Fe3、NH不能存在；因存在NO，故溶液不可能呈酸性，因为Al与HNO3反应不可能生成H2；HCO无论在酸性或碱性条件下均不可能存在；在酸性条件下可共存；在碱性条件下可共存。答案C【解题法】铝与酸、碱反应的应用总结反应原理：2Al6HCl=2AlCl33H22Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2(1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为。(2)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为。(3)一定量的铝分别和一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，若产生氢气的体积比为，则必定是：铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。Al与酸、碱反应的实质都是AlAl3，2HH2，故与酸或碱反应时，铝与氢气的关系均为2Al3H2，利用此性质可以方便地进行有关计算，也可用于离子共存的判断，即与铝反应放出氢气的溶液可能呈酸性也可能呈碱性。铝的这种既能与酸(非氧化性酸)又能与强碱反应产生H2的性质也常作为推断题的“题眼”。命题法2铝热反应典例3铝热反应实验操作某校化学兴趣小组在学习铝热反应的性质时，对教材中的实验产生了深入研究的想法，他们准备对实验现象及产物组成进行研究，确定了研究方案，研究过程如下：从教材中对“铝热反应”的现象描述入手，教材中有这样的描述：“反应放出大量热，并发出耀眼的光芒”“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。又已知：Al、Fe2O3、Al2O3、Fe的熔点、沸点数据如下：物质AlFe2O3Al2O3Fe熔点()660146220541535沸点()2467(2980)2750(1)将铝热反应引发的方法是_。(2)某同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是：该反应放热能使铁熔化，而铝的熔点比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释是否合理？答：_(填“合理”或“不合理”)。(3)设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。填写下列表格：所用试剂实验操作及现象有关反应的化学方程式(4)实验室欲溶解此熔融物，下列试剂中最好的是_(填序号)，理由是_。A浓硫酸 B稀硫酸C稀硝酸 DNaOH溶液解析本题解题的基本思路是依据铝热反应，即2AlFe2O3Al2O32Fe，首先从引发铝热反应的方法入手，考查铝热反应的实验步骤，引发铝热反应的方法有三个要点：在铝热剂表面铺一层KClO3，在中间插入镁带，点燃镁带。然后根据本实验的两个重要现象，即“反应放出大量热，并发出耀眼的光芒”“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。”分析产物成分，结合相关熔点数据资料，可得出当铁是熔融态时，铝一定是液态，二者可以熔合形成合金，故(2)推测完全合理。证明该熔融物中含铝的方法是利用铝与铁的性质区别，铝能与NaOH溶液反应，而铁不能，将固体溶于NaOH溶液中，若有气体产生，且有不溶于水的固体物质剩余，则说明是铝铁合金，原理是2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。(4)需根据混合物本身的性质从能否溶解、环境保护、操作方便等角度进行思考，熔融物是Al、Fe、Fe2O3、Al2O3等物质的混合物，选择的试剂必须能溶解上述所有物质，并且不能产生污染性气体，同时试剂还应该是常见，操作应该是最简单。综合分析各种因素，可知稀硫酸是最佳试剂。答案(1)在铝热剂表面铺一层KClO3，在中间插入镁带，点燃镁带(2)合理(3)氢氧化钠溶液取样品置于试管中，加入NaOH溶液；有气体产生2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2(4)B稀硫酸能完全溶解此熔融物，并且不造成环境污染(浓硫酸会使铁、铝钝化；稀硝酸溶解金属时，会产生氮氧化物，污染空气；NaOH溶液不能溶解单质铁)典例4铝热反应的有关计算(双选)实验室将9 g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。发生铝热反应之后，所得固体中含金属单质为18 g，则该氧化物粉末可能是()AFe2O3和MnO2 BMnO2和V2O5CCr2O3和V2O5 DFe3O4和FeO解析n(Al) mol，Al完全反应时转移电子的物质的量为 mol31 mol，则生成金属的摩尔电子质量(转移1 mol e生成金属的质量)为18 g/mol。A项生成Fe的摩尔电子质量为18.67 g/mol，生成Mn的摩尔电子质量为13.75 g/mol，根据平均值规律，A项正确；B项生成锰的摩尔电子质量为13.75 g/mol，生成V的摩尔电子质量为10.2 g/mol，根据平均值规律，B项不可能生成金属单质18 g；同理，C项也不可能生成单质18 g；D项，Al完成反应时生成Fe的质量大于18 g，当氧化物粉末不足量时，生成的金属可能为18 g，D项正确。答案AD【解题法】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Fe2O32Al2FeAl2O3、Cr2O32Al2CrAl2O3、3Co3O48Al9Co4Al2O3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)应用野外焊接钢轨。冶炼高熔点金属。命题法3工业冶炼镁、铝的化工流程典例5有关铝冶炼的工业流程工业上用的铝土矿(主要成分是氧化铝，含氧化铁杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：下列叙述正确的是()A反应中试剂X是氢氧化钠溶液B试剂Y是HCl，它与AlO反应生成氢氧化铝C图中所示转化反应中包含2个氧化还原反应D将X与Y试剂进行对换，最终可以达到相同结果