文档内容
2025届高三化学一轮专题复习讲义（16）
专题四 元素及其化合物
4-1 金属及其化合物（一、钠镁铝及其化合物）（1课时，共2课时）
【复习目标】
1．构建钠、镁、铝及其化合物性质及用途的知识体系，形成知识网络。
2．加强这部分知识的综合运用，提升学生的综合能力。
【重点突破】
钠、镁、铝及其化合物性质这部分知识在工业流程图题中的综合运用
【真题再现】
例1．（2017·江苏16）铝是应用广泛的金属。以铝土矿（主要成分为 Al O，含 SiO 和 Fe O
2 3 2 2 3
等杂质）为原料制备铝的一种工艺流程如下：
注：SiO 在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
2
（1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式 。
（2）向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入 NaHCO 溶液，溶液的 pH 。（填“增大”、
3
“不变”或“减小”）
（3）“电解Ⅰ ”是电解熔融Al O ，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是
2 3
。
（4）“电解Ⅱ”是电解 NaCO 溶液，原理如图所示：
2 3
阳极的电极反应式为 ，阴极产生的物质 A的化学式为 。
（5）铝粉在 1000℃时可与 N 反应制备 AlN。在铝粉中添加少量NH Cl固体并充分混
2 4
合，有利于 AlN的制备，其主要原因是 。
解析：（1）氧化铝为两性氧化物，可溶于强碱溶液生成偏铝酸盐和水，离子方程式为
Al O+2OH−===2 AlO -+H O（2）为了提高铝土矿的浸取率，氢氧化钠溶液必须过量，所
2 3 2 2
以过滤I所得滤液中含有氢氧化钠，加入碳酸氢钠溶液后，氢氧化钠与碳酸氢钠发生反
应生成碳酸钠和水，所以溶液的pH减小。（3）电解I过程中，石墨阳极上氧离子被氧化
为氧气，在高温下，氧气与石墨发生反应生成气体，所以，石墨电极易消耗的原因是被阳
极上产生的氧气氧化。（4）由图中信息可知，生成氧气的为阳极室，溶液中水电离的
OH−放电生成氧气，破坏了水的电离平衡，碳酸根结合H+转化为HCO -，所以电极反应
3
式为4CO2-+2H O−4e−===4HCO -+O ↑，阴极室氢氧化钠溶液浓度变大，说明水电离的
3 2 3 2H+放电生成氢气而破坏水的电离平衡，所以阴极产生的物质A为H。（5）铝在常温下就
2
容易与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化膜。氯化铵受热分解产生的氯化氢能够
破坏铝表面的氧化铝薄膜，所以加入少量的氯化铵有利于AlN的制备。
答案：（1）Al O+2OH−=2 AlO -+H O
2 3 2 2
（2）减小
（3）石墨电极被阳极上产生的O 氧化
2
（4）4CO2-+2H O−4e−=4HCO--+O ↑ H
3 2 3 2 2
（5）NH Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al O 薄膜
4 2 3
小结：
本题流程来源于教材，但对教材中的流程又进行了深化，更贴近工业生产实际。注重对
教材中的工业流程进行二次加工，提高分析问题、解决能力的能力。例如：结合流程及题中信
息可知，铝土矿在碱溶时，氧化铝和二氧化硅可与强碱性溶液反应，题中信息交代了SiO 的
2
最终产物。过滤后，滤液中偏铝酸钠与碳酸氢钠反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠，氢氧化铝
经灼烧后分解为氧化铝，最后电解熔融的氧化铝。碳酸钠溶液经电解后可以生成碳酸氢钠和
氢氧化钠进行循环利用。
【知能整合】
1．钠及其化合物
（1）理清知识主线
Na→Na O→Na O→NaOH→Na CO→NaHCO
2 2 2 2 3 3
（2）形成网络构建
2．镁及其化合物
3．铝及其化合物
（1）理清知识主线
Al→Al O←Al(OH) →NaAlO 、AlCl 、Al (SO )、KAl(SO )·12H O
2 3 3 2 3 2 4 3 4 2 2
（2）形成网络构建
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苏\\全书完整的Word版文档\\9+2.TIF" \* MERGEFORMATINET
例2．（2020·南京市第三次模拟）MgCl ·6H O可用于医药、农业等领域。一种用镁渣[含有
2 2
MgCO 、Mg(OH) 、CaCO 、Fe O 和SiO]制备MgCl ·6H O的实验流程如下：
3 2 3 2 3 2 2 2
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（1）“煅烧”只有 MgCO 、Mg(OH) 发生分解。“煅烧”须用到下列仪器中的
3 2
（填字母）。
A．蒸发皿 B．坩埚 C．泥三角
（2） “蒸氨”在如图所示装置中进行（NH Cl溶液仅与体系中的MgO反应）。
4
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①三颈烧瓶中发生主要反应的离子方程式为 。
②倒扣漏斗的作用是 。
③烧杯中溶液红色深浅不再变化可判断“蒸氨”已完成，其原因是 。
（3）“过滤”所得滤液经盐酸酸化、蒸发、结晶、过滤、洗涤和低温干燥得到产品。向所
得 产 品 中 加 入 蒸 馏 水 ， 测 得 溶 液 呈 碱 性 ， 其 可 能 原 因 是
。（4）请补充完整以“滤渣”为原料，制取FeSO 溶液的实验方案：边搅拌边向滤渣中加
4
入1.0 mol·L－1盐酸， ，得FeSO 溶液(实验中必须用的
4
试剂：1.0 mol·L-1 NaOH溶液、1.0 mol·L-1 H SO 溶液、铁粉、蒸馏水)。
2 4
已知部分金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下表：
金属离子 开始沉淀的pH 完全沉淀的pH
Fe3＋ 1.1 3.2
Ca2＋ 11.3 —
Mg2＋ 8.4 10.9
解析：（1）“煅烧”只有MgCO 、Mg(OH) 发生分解。“煅烧”须用到的仪器主要是酒精灯，
3 2
三脚架、泥三角、坩埚、玻璃棒、坩埚钳。（2）①三颈烧瓶中NH Cl溶液仅与体系中的
4
MgO反应，氯化铵水溶液显酸性，和碱性氧化物反应生成镁离子、氨气和水，发生主要
反应的离子方程式为MgO＋2NH=====Mg2＋＋2NH ↑＋HO。②由于反应生成了氨气，
3 2
将氨气蒸出，则烧杯中吸收氨气，由于氨气极易溶于水，因此倒扣漏斗的作用是防止倒
吸。③氨气极易溶于水，烧杯中溶液红色深浅不再变化，说明氨气的量不再被蒸出即说
明三颈烧瓶中已无NH 逸出，“蒸氨”完成，因此烧杯中溶液pH不再变化。（3）向所得
3
产品中加入蒸馏水，测得溶液呈碱性，低温蒸干得到氯化镁，如果温度过高或过度蒸发
会导致MgCl 水解，水解生成Mg(OH) ，因此产品中含Mg(OH) 或Mg(OH)Cl。（4）滤渣
2 2 2
主要是碳酸钙、氧化铁、二氧化硅及少量含镁的物质，边搅拌边向滤渣中加入1.0mol·L－
1盐酸，当溶液中不再产生气泡时，过滤，得到滤渣为二氧化硅，滤液主要是氯化铁、氯化
钙，向滤液中分批加入1.0 mol·L－1 NaOH溶液至pH介于3.2～8.4，过滤，得到滤渣氢
氧化铁，用蒸馏水洗涤滤渣2～3次后，加入1.0 mol·L－1 H SO 溶液直至滤渣完全溶解，
2 4
边搅拌边向所得溶液分批加入铁粉，当有固体不能溶解时，过滤。
答案：（1）BC
（2）① MgO＋2NH===Mg2＋＋2NH ↑＋HO ② 防止倒吸 ③此时烧杯中溶液pH
3 2
不再变化，说明三颈烧瓶中已无NH 逸出，即“蒸氨”完成
3
（3）过度蒸发导致MgCl 水解，产品中含Mg(OH) 或Mg(OH)Cl (4)当溶液中不再产
2 2
生气泡时，过滤；向滤液中分批加入1.0 mol·L-1NaOH溶液至pH介于3.2～8.4，过
滤；用蒸馏水洗涤滤渣2～3次后，加入1.0 mol·L-1HSO 溶液直至滤渣完全溶解，
2 4
边搅拌边向所得溶液分批加入铁粉，当有固体不能溶解时，过滤
小结：
注重设计新的情境，提高学生分析问题、解决能力的能力。例如：结合流程及题中信息可
知，氯化铵水溶液显酸性，和碱性氧化物反应生成镁离子、氨气和水。低温蒸干得到氯化镁，
如果温度过高或过度蒸发会导致MgCl 水解，水解生成Mg(OH) ，因此产品中含Mg(OH) 或
2 2 2
Mg(OH)Cl。将书本上的知识进行升华与提高。
【体系再构】
【随堂反馈】
基础训练
1．下列指定反应的离子方程式正确的是
A．Na与水反应：Na＋2HO===Na＋＋2OH－＋H↑
2 2
B．用NaOH溶液吸收NO ：2NO ＋Na＋＋2OH－===NaNO ＋NO＋HO
2 2 3 2
C．用MnO 和浓盐酸反应制备Cl：MnO ＋4H＋＋2Cl－=====Mn2＋＋Cl↑＋2HO
2 2 2 2 2
D．NaHCO 溶液中加足量Ba(OH) 溶液：2HCO＋Ba2＋＋2OH－===BaCO ↓＋CO＋2HO
3 2 3 2
2．下列实验操作能达到实验目的的是
A．用经水湿润的pH试纸测量溶液的pH
B．将4.0 g NaOH固体置于100 mL容量瓶中，加水至刻度，配制1.0mol·L－1 NaOH溶液INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2020\\二轮\\化学 江苏\\WORD\\H148.TIF" \*
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C．用装置甲蒸干AlCl 溶液制无水AlCl 固体
3 3
D．用装置乙除去实验室所制乙烯中的少量SO
2
3．下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是
A．铝的金属活泼性强,可用于制作铝金属制品
B．氧化铝熔点高,可用作电解冶炼铝的原料
C．明矾溶于水并水解形成胶体,可用于净水
D．氢氧化铝受热分解,可用于中和过多的胃酸
（2021·苏州市高三调研）阅读下列材料，回答4～6题：侯氏制碱法以氯化钠、二氧化碳、氨
和水为原料，发生反应NaCl＋NH ＋CO＋HO===NaHCO↓＋NH Cl。将析出的固体灼烧获
3 2 2 3 4
取纯碱，向析出固体后的母液中加入食盐可获得副产品氯化铵。
4．下列说法正确的是
A．CO中C原子的轨道杂化类型为sp3
B．NaHCO 的热稳定性比NaCO 强
3 2 3
C．用澄清石灰水可以鉴别NaCO 与NaHCO
2 3 3
D．相同温度下，NH Cl在水中的溶解度大于在NaCl溶液中的溶解度
4
5．下列有关模拟侯氏制碱法的实验原理和装置能达到实验目的的是( )
A．制取氨气 B．制NaHCO C．分离NaHCO D．制NaCO
3 3 2 3
6．通过以下两步反应可实现NH Cl分解产物的分离。
4
NH Cl(s)＋MgO(s)=====NH (g)＋Mg(OH)Cl(s) ΔH＝＋61.34 kJ·mol－1
4 3
Mg(OH)Cl(s)=====HCl(g)＋MgO(s) ΔH＝＋97.50 kJ·mol－1
下列说法不正确的是
A．反应NH Cl(s)===NH(g)＋HCl(g)的ΔH＝＋158.84 kJ·mol－1
4 3
B．两步反应的ΔS均大于0
C．5.35 g NHCl完全分解理论上可获得标准状况下的HCl约2.24 L
4
D．MgO是NH Cl分解反应的催化剂
4
7．以菱镁矿（主要成分为MgCO ，含少量SiO，Fe O 和A1 O）为原料制备高纯镁砂的工艺
3 2 2 3 2 3
流程如下：
已知浸出时产生的废渣中有SiO、 Fe(OH) 和Al(OH) 。下列说法错误的是
2 3 3
A．浸出镁的反应为MgO＋2NH Cl＝MgCl ＋2NH ↑＋HO
4 2 3 2
B．浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行C．流程中可循环使用的物质有NH 、NH Cl
3 4
D．分离Mg2+与Al3+、Fe3+是利用了它们氢氧化物K 的不同
sp
拓展训练
8．KAl(SO )·12H O（明矾）是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐
4 2 2
（主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质）制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题：
（1）为尽量少引入杂质，试剂①应选用______（填标号）。
A．HCl溶液 B．HSO 溶液 C．氨水 D．NaOH溶液
2 4
（2）易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为__________________。
（3）沉淀B的化学式为_____；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是______。
（4）已知：常温下K =1.0×10-14，Al(OH) AlO－+H++H O K=2.0×10-13。Al(OH) 溶于
w 3 2 2 3
NaOH溶液反应的平衡常数等于_______________。
9．碱式硫酸镁晶须［化学式为xMgSO ·yMg(OH) ·zHO]是一种无机阻燃材料，其一种制备流
4 2 2
程如下：
（1）“沉淀”是在50~60℃条件下进行，适合的加热方式为 .
（2）“抽滤”在题17图所示的装置中进行，装置X的作用是 .
（3）“洗涤”步骤中用无水乙醇洗涤的目的是 。
（4）以蛇纹石粉末（主要含MgO、FeO、Fe O、SiO 等）为原料制备实验所需的MgSO 溶
2 3 2 4
液。请补充完整相应的实验方案：取一定量蛇纹石粉末， ，
得到MgSO 溶液。
4
已知：①该实验中pH=3.2时，Fe3+完全沉淀；pH=8.5时，Mg2+开始沉淀。
②Fe2+与K[Fe(CN) ]溶液反应产生蓝色沉淀。
3 6
实验中可选用的试剂：1.0 mol·L-1HSO 、1.0mol·L-1NaOH,3%H O、MgCO 粉末、
2 4 2 2 3
K[Fe(CN) ]溶液。
3 6
（5）通过下列方法测定碱式硫酸镁晶须化学式：
I．准确称取1.8560g产品，溶于100.00mL 0.5600 mol·L-1HC1,将所得溶液配成
250.00mL溶液A；II．取25.00mL溶液A,调节溶液pH=10,用0.1000 mol·L-1的EDTA(Na HY)标准溶
2 2
液滴定其中的Mg2+（离子方程式为Mg2++H Y-===MgY2-+2H+）,消耗EDTA
2 2
标准溶液24.00mL；
III.另取25.00mL溶液A,用0.0800 mol·L-1NaOH标准溶液滴定至终点，消耗NaOH
标准溶液20.00mL.计算碱式硫酸镁晶须的化学式（写出计算过程）。
【巩固练习】答案
1．C 2．D 3．C 4．D 5．C 6．D 7．B
8．（1）D
（2）2Al+2NaOH+2H O===2NaAlO +3H ↑
2 2 2
（3）Al(OH) Al3+水解,使溶液中H+浓度增大
3
（4）20
9．（1）50～60℃水浴加热（或水浴加热）
（2）作安全瓶或防倒吸
（3）洗去晶体表面的水分，有利于后期快速干燥
（4）边搅拌边向其中加入一定量1.0 mol·L-1HSO ，直至固体不再溶解，过滤；向滤液中滴
2 4
加3%H O，直至向取出的少量溶液中滴加K[Fe(CN) ]溶液不再出现蓝色沉淀时，向
2 2 3 6
原滤液中分批加入MgCO 粉末，搅拌并测定溶液pH，当测得pH介于3.2～8.5时，
3
过滤
（5） MgSO •5Mg(OH) •3HO
4 2 2
【课后作业】
1．（2023·扬州模拟）从铝土矿（主要成分为Al O）中提取铝的工艺流程如图。下列说法不正
2 3
确的是
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材(闽桂)\\第一版\\教师WORD\\X5-19.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE
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一版\\教师WORD\\专题3 金属及其化合物\\X5-19.TIF" \* MERGEFORMATINET
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WORD\\专题3 金属及其化合物\\X5-19.TIF" \* MERGEFORMATINET
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WORD\\专题3 金属及其化合物\\X5-19.TIF" \* MERGEFORMATINET
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金属及其化合物\\X5-19.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\苏德亭\
\苏德亭2023\\大一轮\\成盘\\2024版 大一轮 化学 新教材 苏教版(江苏专用)\\教师用书
Word版文档\\专题3 金属及其化合物\\X5-19.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．从NaAlO →Al(OH) →Al O 的转化过程中涉及的反应均为非氧化还原反应
2 3 2 3
B．Al O 与NaOH溶液反应的化学方程式：Al O＋2NaOH===2NaAlO ＋HO
2 3 2 3 2 2
C．NaAlO 生成Al(OH) 的离子方程式：AlO＋CO＋2HO===Al(OH) ↓＋HCO
2 3 2 2 3
D．电解熔融Al O 阳极的电极反应式：Al3＋＋3e－===Al
2 3
2．（2022·苏州高三开学考试）由工业废渣（主要含Fe、Si、Al等的氧化物）制取聚合硫酸铁
铝净水剂的流程如下：
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下列有关说法不正确的是
A．“浸取”时先将废渣粉碎并不断搅拌，有利于提高铁、铝元素的浸取率
B．Al O 与稀硫酸反应的离子方程式为Al O＋6H＋===2Al3＋＋3HO
2 3 2 3 2
C．“过滤”前用K[Fe(CN) ]检验浸取液中是否存在Fe2＋的反应是氧化还原反应
3 6
D．聚合硫酸铁铝水解形成的胶体具有吸附作用
3．（2020·江苏）下列选项所示的物质间转化均能实现的是
A．NaCl(aq)――→Cl(g)――→漂白粉(s)
2
B．NaCl(aq)――→NaHCO (s)――→NaCO(s)
3 2 3
C．NaBr(aq)――→Br (aq)―――→I(aq)
2 2
D．Mg(OH) (s)――→MgCl (aq)――→Mg(s)
2 2
4．从海水中提取镁的工艺流程如图所示：
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下列说法错误的是
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MgCl 时阴极产生氯气
2
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
5．硼酸（HBO）是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。一种以硼镁矿
3 3
（含MgB O·H O、SiO 及少量Fe O、Al O）为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程
2 2 5 2 2 2 3 2 3
如下：
回答下列问题：
（1）在 95 ℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式
。
（2）“滤渣1”的主要成分有 。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有
Fe3+离子，可选用的化学试剂是 。
（3）根据HBO 的解离反应：HBO+H O H++B(OH)− K=5.81×10−10，可判断HBO 是
3 3 3 3 2 4 a 3 3
酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是 。
（ 4 ） 在 “ 沉 镁 ” 中 生 成 Mg(OH) ·MgCO 沉 淀 的 离 子 方 程 式 为
2 3
，母液经加热后可返回 工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化
镁的方法是 。
6．（2020·苏锡常镇四市高三第二次模拟）实验室以NaClO、HSO 、SO 、HO 和NaOH为原
3 2 4 2 2 2
料，制备NaClO 和无水NaSO ，其主要流程如下：
2 2 4
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已知：① 2ClO ＋HO＋2NaOH===2NaClO ＋O＋2HO；
2 2 2 2 2 2
② 2ClO ＋2NaOH===NaClO ＋NaClO＋HO；
2 2 3 2
③温度高于60 ℃时，NaClO 发生分解生成NaClO 和NaCl。
2 3
（1）反应1中SO 与NaClO 反应制得ClO 气体，该反应的化学方程式为 。
2 3 2
（2）在图1所示装置中发生反应2生成NaClO，反应过程中放出大量的热。
2
①研究表明，实验时吸收液中HO 与NaOH的物料比需要控制在0.8左右，原因可
2 2
能是 。
②在吸收液中HO 和NaOH的物料比、浓度和体积不变的条件下，控制反应在0～
2 2
3 ℃进行，实验中可采取的措施是 。
③装置Ⅱ的作用是 。
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（3）母液2经过减压蒸发、冷却结晶等操作获得NaClO 粗产品。实验中采用减压蒸发的
2
原因是 。
（4）NaSO 的溶解度曲线如图2所示。请补充完整由母液1制备无水NaSO 的实验方案：
2 4 2 4
，用无水乙醇洗涤，干燥得到产品。
【课后作业】答案
1．D 2．C 3．C 4．B
5．（1）NH HCO +NH===(NH )CO
4 3 3 4 2 3
（2）SiO、Fe O、Al O KSCN
2 2 3 2 3
（3）一元弱 转化为HBO，促进析出
3 3
（4）2Mg2++3 CO 2-+2H O==Mg(OH) ·MgCO ↓+2 HCO-
3 2 2 3 3
（或2Mg2++2 CO 2-+H O===Mg(OH) ·MgCO ↓+CO ↑） 溶浸 高温焙烧
3 2 2 3 2
6．（1）SO ＋2NaClO＋HSO ===2ClO ＋2NaHSO
2 3 2 4 2 4
（2）①HO 受热易分解，配料时应略过量，同时防止ClO 和NaOH反应生成杂质 ②使
2 2 2
用冰水浴且缓慢通入ClO ③吸收ClO ，防止污染环境
2 2
（3）可在较低温度下使溶剂蒸发，防止NaClO 受热分解
2
（4）边搅拌边向母液1中滴加NaOH溶液至pH约为7时，停止滴加NaOH溶液，加热浓
缩溶液至有大量晶体析出，在高于32 ℃条件下趁热过滤
