高三化學(xué)一輪專題復(fù)習(xí)講義專題四第一講金屬及其化合物（一）

2025屆高三化學(xué)一輪專題復(fù)習(xí)講義（16）專題四元素及其化合物41金屬及其化合物（一、鈉鎂鋁及其化合物）（1課時(shí)，共2課時(shí)）【復(fù)習(xí)目標(biāo)】1．構(gòu)建鈉、鎂、鋁及其化合物性質(zhì)及用途的知識(shí)體系，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。2．加強(qiáng)這部分知識(shí)的綜合運(yùn)用，提升學(xué)生的綜合能力。【重點(diǎn)突破】鈉、鎂、鋁及其化合物性質(zhì)這部分知識(shí)在工業(yè)流程圖題中的綜合運(yùn)用【真題再現(xiàn)】例1．（2017·江蘇16）鋁是應(yīng)用廣泛的金屬。以鋁土礦（主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì)）為原料制備鋁的一種工藝流程如下：注：SiO2在“堿溶”時(shí)轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。（1）“堿溶”時(shí)生成偏鋁酸鈉的離子方程式。（2）向“過濾Ⅰ”所得濾液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH。（填“增大”、“不變”或“減小”）（3）“電解Ⅰ”是電解熔融Al2O3，電解過程中作陽極的石墨易消耗，原因是。（4）“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液，原理如圖所示：陽極的電極反應(yīng)式為 ，陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為。（5）鋁粉在1000℃時(shí)可與N2反應(yīng)制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，其主要原因是。解析：（1）氧化鋁為兩性氧化物，可溶于強(qiáng)堿溶液生成偏鋁酸鹽和水，離子方程式為Al2O3+2OH?2AlO2+H2O（2）為了提高鋁土礦的浸取率，氫氧化鈉溶液必須過量，所以過濾I所得濾液中含有氫氧化鈉，加入碳酸氫鈉溶液后，氫氧化鈉與碳酸氫鈉發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鈉和水，所以溶液的pH減小。（3）電解I過程中，石墨陽極上氧離子被氧化為氧氣，在高溫下，氧氣與石墨發(fā)生反應(yīng)生成氣體，所以，石墨電極易消耗的原因是被陽極上產(chǎn)生的氧氣氧化。（4）由圖中信息可知，生成氧氣的為陽極室，溶液中水電離的OH?放電生成氧氣，破壞了水的電離平衡，碳酸根結(jié)合H+轉(zhuǎn)化為HCO3，所以電極反應(yīng)式為4CO32+2H2O?4e?4HCO3+O2↑，陰極室氫氧化鈉溶液濃度變大，說明水電離的H+放電生成氫氣而破壞水的電離平衡，所以陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A為H2。（5）鋁在常溫下就容易與空氣中的氧氣反應(yīng)生成一層致密的氧化膜。氯化銨受熱分解產(chǎn)生的氯化氫能夠破壞鋁表面的氧化鋁薄膜，所以加入少量的氯化銨有利于AlN的制備。答案：（1）Al2O3+2OH?=2AlO2+H2O（2）減?。?）石墨電極被陽極上產(chǎn)生的O2氧化（4）4CO32+2H2O?4e?=4HCO3+O2↑H2（5）NH4Cl分解產(chǎn)生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜小結(jié)：本題流程來源于教材，但對(duì)教材中的流程又進(jìn)行了深化，更貼近工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際。注重對(duì)教材中的工業(yè)流程進(jìn)行二次加工，提高分析問題、解決能力的能力。例如：結(jié)合流程及題中信息可知，鋁土礦在堿溶時(shí)，氧化鋁和二氧化硅可與強(qiáng)堿性溶液反應(yīng)，題中信息交代了SiO2的最終產(chǎn)物。過濾后，濾液中偏鋁酸鈉與碳酸氫鈉反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸鈉，氫氧化鋁經(jīng)灼燒后分解為氧化鋁，最后電解熔融的氧化鋁。碳酸鈉溶液經(jīng)電解后可以生成碳酸氫鈉和氫氧化鈉進(jìn)行循環(huán)利用?！局苷稀?．鈉及其化合物（1）理清知識(shí)主線Na→Na2O→Na2O2→NaOH→Na2CO3→NaHCO3（2）形成網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建2．鎂及其化合物3．鋁及其化合物（1）理清知識(shí)主線Al→Al2O3←Al(OH)3→NaAlO2、AlCl3、Al2(SO4)3、KAl(SO4)2·12H2O（2）形成網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建例2．（2020·南京市第三次模擬）MgCl2·6H2O可用于醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。一種用鎂渣[含有MgCO3、Mg(OH)2、CaCO3、Fe2O3和SiO2]制備MgCl2·6H2O的實(shí)驗(yàn)流程如下：（1）“煅燒”只有MgCO3、Mg(OH)2發(fā)生分解?！办褵表氂玫较铝袃x器中的（填字母）。A．蒸發(fā)皿B．坩堝C．泥三角（2）“蒸氨”在如圖所示裝置中進(jìn)行（NH4Cl溶液僅與體系中的MgO反應(yīng)）。①三頸燒瓶中發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式為。②倒扣漏斗的作用是。③燒杯中溶液紅色深淺不再變化可判斷“蒸氨”已完成，其原因是。（3）“過濾”所得濾液經(jīng)鹽酸酸化、蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾、洗滌和低溫干燥得到產(chǎn)品。向所得產(chǎn)品中加入蒸餾水，測(cè)得溶液呈堿性，其可能原因是。（4）請(qǐng)補(bǔ)充完整以“濾渣”為原料，制取FeSO4溶液的實(shí)驗(yàn)方案：邊攪拌邊向?yàn)V渣中加入1.0mol·L－1鹽酸，，得FeSO4溶液(實(shí)驗(yàn)中必須用的試劑：1.0mol·L1NaOH溶液、1.0mol·L1H2SO4溶液、鐵粉、蒸餾水)。已知部分金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下表：金屬離子開始沉淀的pH完全沉淀的pHFe3＋1.13.2Ca2＋11.3—Mg2＋8.410.9解析：（1）“煅燒”只有MgCO3、Mg(OH)2發(fā)生分解?！办褵表氂玫降膬x器主要是酒精燈，三腳架、泥三角、坩堝、玻璃棒、坩堝鉗。（2）①三頸燒瓶中NH4Cl溶液僅與體系中的MgO反應(yīng)，氯化銨水溶液顯酸性，和堿性氧化物反應(yīng)生成鎂離子、氨氣和水，發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式為MgO＋2NHeq\o\al(＋,4)eq\o(=,\s\up7(△))Mg2＋＋2NH3↑＋H2O。②由于反應(yīng)生成了氨氣，將氨氣蒸出，則燒杯中吸收氨氣，由于氨氣極易溶于水，因此倒扣漏斗的作用是防止倒吸。③氨氣極易溶于水，燒杯中溶液紅色深淺不再變化，說明氨氣的量不再被蒸出即說明三頸燒瓶中已無NH3逸出，“蒸氨”完成，因此燒杯中溶液pH不再變化。（3）向所得產(chǎn)品中加入蒸餾水，測(cè)得溶液呈堿性，低溫蒸干得到氯化鎂，如果溫度過高或過度蒸發(fā)會(huì)導(dǎo)致MgCl2水解，水解生成Mg(OH)2，因此產(chǎn)品中含Mg(OH)2或Mg(OH)Cl。（4）濾渣主要是碳酸鈣、氧化鐵、二氧化硅及少量含鎂的物質(zhì)，邊攪拌邊向?yàn)V渣中加入1.0mol·L－1鹽酸，當(dāng)溶液中不再產(chǎn)生氣泡時(shí)，過濾，得到濾渣為二氧化硅，濾液主要是氯化鐵、氯化鈣，向?yàn)V液中分批加入1.0mol·L－1NaOH溶液至pH介于3.2～8.4，過濾，得到濾渣氫氧化鐵，用蒸餾水洗滌濾渣2～3次后，加入1.0mol·L－1H2SO4溶液直至濾渣完全溶解，邊攪拌邊向所得溶液分批加入鐵粉，當(dāng)有固體不能溶解時(shí)，過濾。答案：（1）BC（2）①M(fèi)gO＋2NHeq\o\al(＋,4)eq\o(,\s\up7(△))Mg2＋＋2NH3↑＋H2O②防止倒吸③此時(shí)燒杯中溶液pH不再變化，說明三頸燒瓶中已無NH3逸出，即“蒸氨”完成（3）過度蒸發(fā)導(dǎo)致MgCl2水解，產(chǎn)品中含Mg(OH)2或Mg(OH)Cl(4)當(dāng)溶液中不再產(chǎn)生氣泡時(shí)，過濾；向?yàn)V液中分批加入1.0mol·L1NaOH溶液至pH介于3.2～8.4，過濾；用蒸餾水洗滌濾渣2～3次后，加入1.0mol·L1H2SO4溶液直至濾渣完全溶解，邊攪拌邊向所得溶液分批加入鐵粉，當(dāng)有固體不能溶解時(shí)，過濾小結(jié)：注重設(shè)計(jì)新的情境，提高學(xué)生分析問題、解決能力的能力。例如：結(jié)合流程及題中信息可知，氯化銨水溶液顯酸性，和堿性氧化物反應(yīng)生成鎂離子、氨氣和水。低溫蒸干得到氯化鎂，如果溫度過高或過度蒸發(fā)會(huì)導(dǎo)致MgCl2水解，水解生成Mg(OH)2，因此產(chǎn)品中含Mg(OH)2或Mg(OH)Cl。將書本上的知識(shí)進(jìn)行升華與提高?！倔w系再構(gòu)】【隨堂反饋】基礎(chǔ)訓(xùn)練1．下列指定反應(yīng)的離子方程式正確的是A．Na與水反應(yīng)：Na＋2H2ONa＋＋2OH－＋H2↑B．用NaOH溶液吸收NO2：2NO2＋Na＋＋2OH－NaNO3＋NOeq\o\al(－,2)＋H2OC．用MnO2和濃鹽酸反應(yīng)制備Cl2：MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2OD．NaHCO3溶液中加足量Ba(OH)2溶液：2HCOeq\o\al(－,3)＋Ba2＋＋2OH－BaCO3↓＋COeq\o\al(2－,3)＋2H2O2．下列實(shí)驗(yàn)操作能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖茿．用經(jīng)水濕潤的pH試紙測(cè)量溶液的pHB．將4.0gNaOH固體置于100mL容量瓶中，加水至刻度，配制1.0mol·L－1NaOH溶液C．用裝置甲蒸干AlCl3溶液制無水AlCl3固體D．用裝置乙除去實(shí)驗(yàn)室所制乙烯中的少量SO23．下列有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)與用途具有對(duì)應(yīng)關(guān)系的是A．鋁的金屬活潑性強(qiáng),可用于制作鋁金屬制品B．氧化鋁熔點(diǎn)高,可用作電解冶煉鋁的原料C．明礬溶于水并水解形成膠體,可用于凈水D．氫氧化鋁受熱分解,可用于中和過多的胃酸（2021·蘇州市高三調(diào)研）閱讀下列材料，回答4～6題：侯氏制堿法以氯化鈉、二氧化碳、氨和水為原料，發(fā)生反應(yīng)NaCl＋NH3＋CO2＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl。將析出的固體灼燒獲取純堿，向析出固體后的母液中加入食鹽可獲得副產(chǎn)品氯化銨。4．下列說法正確的是A．COeq\o\al(2－,3)中C原子的軌道雜化類型為sp3B．NaHCO3的熱穩(wěn)定性比Na2CO3強(qiáng)C．用澄清石灰水可以鑒別Na2CO3與NaHCO3D．相同溫度下，NH4Cl在水中的溶解度大于在NaCl溶液中的溶解度5．下列有關(guān)模擬侯氏制堿法的實(shí)驗(yàn)原理和裝置能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?)A．制取氨氣B．制NaHCO3C．分離NaHCO3D．制Na2CO36．通過以下兩步反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)NH4Cl分解產(chǎn)物的分離。NH4Cl(s)＋MgO(s)eq\o(=,\s\up7(350℃))NH3(g)＋Mg(OH)Cl(s)ΔH＝＋61.34kJ·mol－1Mg(OH)Cl(s)eq\o(=,\s\up7(570℃))HCl(g)＋MgO(s)ΔH＝＋97.50kJ·mol－1下列說法不正確的是A．反應(yīng)NH4Cl(s)=NH3(g)＋HCl(g)的ΔH＝＋158.84kJ·mol－1B．兩步反應(yīng)的ΔS均大于0C．5.35gNH4Cl完全分解理論上可獲得標(biāo)準(zhǔn)狀況下的HCl約2.24LD．MgO是NH4Cl分解反應(yīng)的催化劑7．以菱鎂礦（主要成分為MgCO3，含少量SiO2，F(xiàn)e2O3和A12O3）為原料制備高純鎂砂的工藝流程如下：已知浸出時(shí)產(chǎn)生的廢渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列說法錯(cuò)誤的是A．浸出鎂的反應(yīng)為MgO＋2NH4Cl＝MgCl2＋2NH3↑＋H2OB．浸出和沉鎂的操作均應(yīng)在較高溫度下進(jìn)行C．流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)有NH3、NH4ClD．分離Mg2+與Al3+、Fe3+是利用了它們氫氧化物Ksp的不同拓展訓(xùn)練8．KAl(SO4)2·12H2O（明礬）是一種復(fù)鹽，在造紙等方面應(yīng)用廣泛。實(shí)驗(yàn)室中，采用廢易拉罐（主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質(zhì)）制備明礬的過程如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}：（1）為盡量少引入雜質(zhì)，試劑①應(yīng)選用______（填標(biāo)號(hào)）。A．HCl溶液B．H2SO4溶液C．氨水D．NaOH溶液（2）易拉罐溶解過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________。（3）沉淀B的化學(xué)式為_____；將少量明礬溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是______。（4）已知：常溫下Kw=1.0×1014，Al(OH)3AlO2－+H++H2OK=2.0×1013。Al(OH)3溶于NaOH溶液反應(yīng)的平衡常數(shù)等于_______________。9．堿式硫酸鎂晶須［化學(xué)式為xMgSO4·yMg(OH)2·zH2O]是一種無機(jī)阻燃材料，其一種制備流程如下：（1）“沉淀”是在50~60℃條件下進(jìn)行，適合的加熱方式為.（2）“抽濾”在題17圖所示的裝置中進(jìn)行，裝置X的作用是.（3）“洗滌”步驟中用無水乙醇洗滌的目的是。（4）以蛇紋石粉末（主要含MgO、FeO、Fe2O3、SiO2等）為原料制備實(shí)驗(yàn)所需的MgSO4溶液。請(qǐng)補(bǔ)充完整相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案：取一定量蛇紋石粉末，，得到MgSO4溶液。已知：①該實(shí)驗(yàn)中pH=3.2時(shí)，F(xiàn)e3+完全沉淀；pH=8.5時(shí)，Mg2+開始沉淀。②Fe2+與K3[Fe(CN)6]溶液反應(yīng)產(chǎn)生藍(lán)色沉淀。實(shí)驗(yàn)中可選用的試劑：1.0mol·L1H2SO4、1.0mol·L1NaOH,3%H2O2、MgCO3粉末、K3[Fe(CN)6]溶液。（5）通過下列方法測(cè)定堿式硫酸鎂晶須化學(xué)式：I．準(zhǔn)確稱取1.8560g產(chǎn)品，溶于100.00mL0.5600mol·L1HC1,將所得溶液配成250.00mL溶液A；II．取25.00mL溶液A,調(diào)節(jié)溶液pH=10,用0.1000mol·L1的EDTA(Na2H2Y)標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定其中的Mg2+（離子方程式為Mg2++H2Y2MgY2+2H+）,消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液24.00mL；III.另取25.00mL溶液A,用0.0800mol·L1NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL.計(jì)算堿式硫酸鎂晶須的化學(xué)式（寫出計(jì)算過程）?！眷柟叹毩?xí)】答案1．C2．D3．C4．D5．C6．D7．B8．（1）D（2）2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑（3）Al(OH)3Al3+水解,使溶液中H+濃度增大（4）209．（1）50～60℃水浴加熱（或水浴加熱）（2）作安全瓶或防倒吸（3）洗去晶體表面的水分，有利于后期快速干燥（4）邊攪拌邊向其中加入一定量1.0mol·L1H2SO4，直至固體不再溶解，過濾；向?yàn)V液中滴加3%H2O2，直至向取出的少量溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液不再出現(xiàn)藍(lán)色沉淀時(shí)，向原濾液中分批加入MgCO3粉末，攪拌并測(cè)定溶液pH，當(dāng)測(cè)得pH介于3.2～8.5時(shí)，過濾（5）MgSO4?5Mg(OH)2?3H2O【課后作業(yè)】1．（2023·揚(yáng)州模擬）從鋁土礦（主要成分為Al2O3）中提取鋁的工藝流程如圖。下列說法不正確的是A．從NaAlO2→Al(OH)3→Al2O3的轉(zhuǎn)化過程中涉及的反應(yīng)均為非氧化還原反應(yīng)B．Al2O3與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2OC．NaAlO2生成Al(OH)3的離子方程式：AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)D．電解熔融Al2O3陽極的電極反應(yīng)式：Al3＋＋3e－=Al2．（2022·蘇州高三開學(xué)考試）由工業(yè)廢渣（主要含F(xiàn)e、Si、Al等的氧化物）制取聚合硫酸鐵鋁凈水劑的流程如下：下列有關(guān)說法不正確的是A．“浸取”時(shí)先將廢渣粉碎并不斷攪拌，有利于提高鐵、鋁元素的浸取率B．Al2O3與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式為Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2OC．“過濾”前用K3[Fe(CN)6]檢驗(yàn)浸取液中是否存在Fe2＋的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)D．聚合硫酸鐵鋁水解形成的膠體具有吸附作用3．（2020·江蘇）下列選項(xiàng)所示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化均能實(shí)現(xiàn)的是A．NaCl(aq)eq\o(→,\s\up7(電解))Cl2(g)eq\o(→,\s\up7(石灰水))漂白粉(s)B．NaCl(aq)eq\o(→,\s\up7(CO2(g)))NaHCO3(s)eq\o(→,\s\up7(加熱))Na2CO3(s)C．NaBr(aq)eq\o(→,\s\up7(Cl2(g)))Br2(aq)eq\o(→,\s\up7(NaI(aq)))I2(aq)D．Mg(OH)2(s)eq\o(→,\s\up7(HCl(aq)))MgCl2(aq)eq\o(→,\s\up7(電解))Mg(s)4．從海水中提取鎂的工藝流程如圖所示：下列說法錯(cuò)誤的是A．用此法提取鎂的優(yōu)點(diǎn)之一是原料來源豐富B．步驟⑥電解MgCl2時(shí)陰極產(chǎn)生氯氣C．步驟⑤可將晶體置于HCl氣體氛圍中脫水D．上述工藝流程中涉及化合、分解和復(fù)分解反應(yīng)5．硼酸（H3BO3）是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于玻璃、醫(yī)藥、肥料等工藝。一種以硼鎂礦（含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3）為原料生產(chǎn)硼酸及輕質(zhì)氧化鎂的工藝流程如下：回答下列問題：（1）在95℃“溶浸”硼鎂礦粉，產(chǎn)生的氣體在“吸收”中反應(yīng)的化學(xué)方程式。（2）“濾渣1”的主要成分有。為檢驗(yàn)“過濾1”后的濾液中是否含有Fe3+離子，可選用的化學(xué)試劑是。（3）根據(jù)H3BO3的解離反應(yīng)：H3BO3+H2OH++B(OH)?4Ka=5.81×10?10，可判斷H3BO3是酸；在“過濾2”前，將溶液pH調(diào)節(jié)至3.5，目的是。（4）在“沉鎂”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的離子方程式為，母液經(jīng)加熱后可返回工序循環(huán)使用。由堿式碳酸鎂制備輕質(zhì)氧化鎂的方法是。6．（2020·蘇錫常鎮(zhèn)四市高三第二次模擬）實(shí)驗(yàn)室以NaClO3、H2SO4、SO2、H2O2和NaOH為原料，制備NaClO2和無水Na2SO4，其主要流程如下：已知：①2ClO2＋H2O2＋2NaOH=2NaClO2＋O2＋2H2O；②2ClO2＋2NaOH=NaClO2＋NaClO3＋H2O；③溫度高于60℃時(shí)，NaClO2發(fā)生分解生成NaClO3和NaCl。（1）反應(yīng)1中SO2與NaClO3反應(yīng)制得ClO2氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。（2）在圖1所示