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第 08 讲 铝、镁及其重要化合物
目录
第一部分：网络构建（总览全局）
第二部分：知识点精准记忆
第三部分：典型例题剖析
高频考点1 考查镁、铝的性质及应用
高频考点2 考查镁、铝的重要化合物的性质及其应用
高频考点3 考查有关氢氧化铝的图像分析与计算
高频考点4 考查镁、铝及其化合物工艺流程
正文
第一部分：网络构建（总览全局）
第二部分：知识点精准记忆
知识点一 铝的性质及应用
1．铝的结构和存在：铝位于元素周期表第3周期ⅢA族，原子结构示意图为 。铝是地壳中含量最
多的金属元素。自然界中的铝全部以化合态的形式存在。
2．金属铝的物理性质：银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性等，密度较小，质
地柔软。
3．金属铝的化学性质①常温下，铝与氧气形成致密氧化膜，加热发生：4Al＋3O 2Al O
2 2 3
②2Al＋3Cl=====2AlCl
2 3
③常温铝遇氧化性酸——浓硫酸、浓硝酸钝化，与非氧化酸发生反应生成氢气：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H↑
2
④2Al＋2OH－＋6HO===2[Al(OH) ]－＋3H↑或2Al＋2OH－＋2HO===2AlO＋3H↑
2 4 2 2 2
⑤2Al＋Fe O=====2Fe＋Al O
2 3 2 3
4．铝热反应
实验装置
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
实验现象
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：Fe O＋2Al=====2Fe＋Al O
2 3 2 3
①制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等，
原理应用 3MnO ＋4Al=====3Mn＋2Al O；
2 2 3
②金属焊接，如野外焊接钢轨等
5.铝的制备和用途
(1)制备原理：铝土矿――→Al O――→Al，电解熔融Al O：2Al O(熔融)=====4Al＋3O↑。
2 3 2 3 2 3 2
【特别提醒】工业上冶炼Al用电解熔融Al O 而不用AlCl 的原因：AlCl 是共价化合物，熔融态不导电。
2 3 3 3
(2)铝的用途：纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。
【特别提醒】铝与酸或碱反应生成H 的量的关系
2
2Al＋6HCl===2AlCl ＋3H↑
3 2
2Al＋2NaOH＋6HO===2Na[Al(OH) ]＋3H↑
2 4 2
(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H 的物质的量相等。
2
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H 的物质的量之比为1∶3。
2
(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。
【易错警示】(1)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。
(2)铝与稀硝酸反应时生成的气体是NO而不是H。
2
(3)铝不但能与酸(H＋)反应，还能够与碱溶液反应，表现为特殊性。2Al＋2OH－＋2HO===2AlO＋3H↑。其
2 2
反应机理应为：铝先与强碱溶液中的水反应生成H 和Al(OH) ，然后Al(OH) 再与NaOH反应生成HO和
2 3 3 2
NaAlO ，反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH无电子得失。
2
(4)铝热反应是在高温状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)。
(5)Mg在CO 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
2
生成MgN。
3 2
知识点二 铝的重要化合物
1．氧化铝
(1)物理性质：白色固体，难溶于水，熔点很高。
(2)化学性质——两性氧化物
①与酸反应：Al O＋6H＋===2Al3＋＋3HO
2 3 2
②与碱反应：Al O＋2OH－===2AlO＋HO
2 3 2
(3)用途：①作耐火材料②冶炼铝的原料
(4)制备：Al(OH) 加热分解：2Al(OH) Al O＋3HO
3 3 2 3 2
2．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——两性氢氧化物
Al(OH) 的电离方程式为
3
（酸式电离）AlO＋H＋＋HO Al(OH) Al3＋＋3OH－（碱式电离）
2 3
①与酸反应：Al(OH) ＋3H＋===Al3＋＋3HO
3 2
②与碱反应：Al(OH) ＋OH－===AlO＋2HO
3 2
③受热分解：2Al(OH) Al O＋3HO
3 2 3 2(3)用途①制药 ②净水作用
(4)制备
①向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al3＋＋3NH ·H O===Al(OH) ↓＋3NH。
3 2 3
②NaAlO 溶液中通入足量CO，离子方程式为AlO＋CO＋2HO===Al(OH) ↓＋HCO。
2 2 2 2 3
③可溶性铝盐和偏铝酸盐水溶液中混合：3AlO＋Al3＋＋6HO===4Al(OH) ↓。
2 3
【总结归纳】既能与酸反应又能与碱反应的物质：①弱酸的铵盐，如：NH HCO 、CHCOONH 、(NH )S
4 3 3 4 4 2
等；②弱酸的酸式盐，如：NaHCO 、KHS、NaHSO 等；③氨基酸；④铝及铝的氧化物、氢氧化物。
3 3
3．常见的铝盐
(1)硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。
(2)明矾的化学式为KAl(SO )·12H O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH＜7。
4 2 2
(3)明矾净水的原理：明矾可以净水，其净水的原理是Al3＋＋3HO Al(OH) (胶体)＋3H＋，Al(OH) 胶体
2 3 3
吸附水中的杂质形成沉淀而净水，使水澄清。
【易错警示】(1)AlO 、Al(OH) 是中学阶段接触的唯一与碱反应的金属氧化物和氢氧化物，经常应用到除
2 3 3
杂、计算题中，所以一定要熟记这两个反应的离子方程式。
(2)Al(OH) 具有两性，能溶于强酸(如盐酸)、强碱(如NaOH溶液)，但不溶于弱酸(如HCO)、弱碱溶液(如
3 2 3
氨水)。
(3)由Al(OH) 的两式电离以及与酸和碱反应的离子方程式可知：与酸反应时相当于三元碱，与碱反应时相
3
当于一元酸。
(4)明矾净水只能除去水中的悬浮杂质，不能杀菌消毒，与氯气消毒原理不同。
【方法拓展】数形结合与“铝三角”
1．Al3＋、Al(OH) 、[Al(OH) ]－之间的转化关系
3 4
(1)①Al3＋＋3NH ·H O===Al(OH) ↓＋3NH
3 2 3
②Al3＋＋3[Al(OH) ]－===4Al(OH) ↓
4 3
③Al3＋＋3OH－===Al(OH) ↓
3
(2)Al(OH) ＋3H＋===Al3＋＋3HO
3 2
(3)Al3＋＋4OH－===[Al(OH) ]－
4
(4)[Al(OH)]－＋4H＋===Al3＋＋4HO
4 2
(5)①[Al(OH) ]－＋CO===Al(OH) ↓＋HCO
4 2 3②[Al(OH) ]－＋H＋===Al(OH) ↓＋HO
4 3 2
(6)Al(OH) ＋OH－===[Al(OH) ]－
3 4
2．与Al(OH) 沉淀生成有关的图像分析
3
(1)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像(从上述转化关系中选择符合图像变化的离子方程式，下同)
可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐
操作
溶液至过量 溶液至过量
立即产生白色沉淀→渐多→最多→ 无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐
现象
渐少→消失 多→最多→沉淀不消失
图像
方程式 AB：(1)③ AB：(3)
序号 BD：(6) BC：(1)②
(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像
操作 偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量 稀盐酸中逐滴加入偏铝酸盐溶液至过量
立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少 无沉淀→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不
现象
→消失 消失
图像
方程
AB：(5)② AB：(4)
式
BC：(2) BC：(1)②
序号
(2)突破Al(OH) 沉淀图像三个秘诀
3
①明晰横、纵坐标含义，然后通过曲线变化特点分析反应原理。
②掌握Al3＋、Al(OH) 、AlO三者之间的转化比例：
3
③明晰Al3＋溶液中加碱(OH－)的几种常见变形图像，如：图A中，n(H＋)∶n(Al3＋)＝2∶1。
图B中，若已知原溶液中含有Mg2＋。则可推出：
n(Mg2＋)∶n(Al3＋)＝1∶1。
图C中，若已知原溶液中含有H＋和Mg2＋，则可推导出：n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝2∶1∶1。
3.铝三角的应用
(1)选择制备Al(OH) 的最佳途径
3
①由Al3＋制备Al(OH) ，宜用Al3＋与氨水反应：
3
Al3＋＋3NH ·H O===Al(OH) ↓＋3NH
3 2 3
②由NaAlO 制备Al(OH) 宜用CO 与AlO反应：
2 3 2
2HO＋AlO＋CO===Al(OH) ↓＋HCO
2 2 3
③从节约原料角度，由Al制备Al(OH) ，宜用Al制备Al3＋，Al制备AlO，然后将二者混合：
3
Al3＋＋3AlO＋6HO===4Al(OH) ↓
2 3
(2)有关离子共存问题
①与Al3＋不能大量共存的(阴)离子有：OH－、AlO、HS－、SiO、CO、HCO、SO等。
②与AlO不能大量共存的(阳)离子有：H＋、Al3＋、NH、Fe2＋、Fe3＋等。
③AlO与HCO因发生(相对)强酸制弱酸的反应而不能共存。
(3)分析离子反应顺序
①向含有Al3＋、NH、H＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，反应顺序是：Ⅰ.H＋＋OH－===HO；Ⅱ.Al3＋
2
＋3OH－===Al(OH) ↓(若先与NH反应，则生成的NH ·H O又使Al3＋沉淀且生成NH)；Ⅲ.NH＋OH－
3 3 2
===NH ·H O[若先溶解Al(OH) ，则产生的AlO又与NH反应生成沉淀]；Ⅳ.Al(OH) ＋OH－===AlO＋
3 2 3 3
2HO。
2
②向含有AlO、CO、OH－的混合溶液中逐滴加入盐酸，反应顺序是：Ⅰ.OH－＋H＋===HO；Ⅱ.AlO＋H＋
2
＋HO===Al(OH) ↓(AlO比CO先反应)；Ⅲ.CO＋H＋===HCO；Ⅳ.HCO＋H＋===CO ↑＋HO[HCO比
2 3 2 2
Al(OH) 先反应]；Ⅴ.Al(OH) ＋3H＋===Al3＋＋3HO。
3 3 2
(4)有关Al(OH) 的计算
3
1)求产物Al(OH) 的量
3
①当n(OH－)≤3n(Al3＋)时，n[Al(OH) ]＝n(OH－)；
3
②当3n(Al3＋)<n(OH－)<4n(Al3＋)时，n[Al(OH) ]＝4n(Al3＋)－n(OH－)；
3③当n(OH－)≥4n(Al3＋)时，n[Al(OH) ]＝0，无沉淀。
3
2)求反应物碱的量
①若碱不足(Al3＋未完全沉淀)：n(OH－)＝3n[Al(OH) ]；
3
②若碱使生成的Al(OH) 部分溶解：n(OH－)＝4n(Al3＋)－n[Al(OH) ]。
3 3
知识点三 镁及其应用
1．镁的位置：镁元素在元素周期表中位于第三周期第Ⅱ A族。镁是较活泼的金属，在金属活动性顺序中
位于铝、锌、铁的前面。镁在化学反应中，能表现出较强的金属性，即失电子的能力强，是常用的还原剂。
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与非金属反应
镁条在O 中燃烧，发出耀眼的强光，生成白色固体物质，反应的化学方程式为2Mg＋O 2MgO
2 2
镁条能与N 反应，化学方程式为3Mg＋N MgN
2 2 3 2
镁条能与Cl 反应，化学方程式为Mg＋Cl MgCl
2 2 2
②与CO 反应：2Mg＋CO 2MgO＋C
2 2
③与HO（沸水）反应：Mg＋2HO Mg(OH) ＋H↑
2 2 2 2
④与H＋反应：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H↑
2
注意：MgN 能与水剧烈反应生成Mg(OH) 沉淀，放出氨气，所以只能在干态下制取。
3 2 2
【特别提醒】①Mg在空气中燃烧得到的固体物质主要为MgO和少量MgN 及C的混合物。②Mg着火后，
3 2
不可用CO 灭火，应用沙土盖灭。
2
4.镁的用途：①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，镁在冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。
5.海水提镁
工艺流程制石灰乳 CaCO =====CaO＋CO↑，CaO＋HO===Ca(OH)
3 2 2 2
沉淀 Mg2＋＋Ca(OH) ===Mg(OH) ＋Ca2＋
2 2
酸化 Mg(OH) ＋2HCl===MgCl ＋2HO
2 2 2
基本步骤
蒸发浓
及主要反
应 缩、 析出MgCl 2 ·6H 2 O
冷却结晶
脱水 在氯化氢气流中使MgCl ·6H O脱水制得无水氯化镁
2 2
电解 电解熔融氯化镁制得镁
注意：①由MgCl ·6H O到无水MgCl ，必须在HCl气流中加热，以防MgCl 水解。
2 2 2 2
②因镁在高温下能与O、N、CO 等气体发生反应，故工业电解MgCl 得到的镁，应在H 氛围中冷却。
2 2 2 2 2
6.对比记忆铝、镁的化学性质
铝 镁
2Mg＋O=====2MgO 3Mg＋
与非金属反应 能被Cl、O 氧化 2
2 2 N=====MgN
2 3 2
与水反应 反应很困难 能与沸水反应 Mg＋2HO Mg(OH) ＋H↑
2 2 2
与碱反应 能溶于强碱溶液 不反应
与某些氧化物 能与Fe O、MnO 、Cr O 等金 能在CO 中燃烧：2Mg＋CO=====2MgO
2 3 2 2 3 2 2
反应 属氧化物发生铝热反应 ＋C
知识点四 镁的重要化合物及其应用
1．氧化镁：碱性氧化物，熔点很高，可用作耐火材料，难溶于水，与酸反应的化学方程式：MgO＋2H＋
===Mg2＋＋HO，还能溶于浓的铵盐溶液：MgO＋2NH ＋===Mg2＋＋HO＋2NH 。
2 4 2 3
2．氢氧化镁：中强碱，难溶于水，存在溶解平衡：Mg(OH) (s) Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，溶解度小于碳
2
酸镁，故碳酸镁水解生成氢氧化镁，反应的化学方程式：MgCO ＋HO Mg(OH) ＋CO↑,氢氧化镁能溶于
3 2 2 2
浓的铵盐溶液：Mg(OH) ＋2NH ＋===Mg2＋＋2HO＋2NH 。
2 4 2 3
3．氯化镁：MgCl 可发生水解，由MgCl ·6H O制备MgCl 时，要在HCl的气流中脱水。
2 2 2 2
4．氮化镁：在水中剧烈水解，其反应的化学方程式为MgN＋6HO===3Mg(OH) ＋2NH ↑。
3 2 2 2 3
第三部分：典型例题剖析
高频考点1 考查镁、铝的性质及应用
例1.（2021·全国·高三专题练习）下列关于镁、铝的说法正确的是（ ）
A．铝制品在空气中能稳定存在是因为铝不活泼
B．浓HNO、浓HSO 能用铝制器皿盛装是因为铝与浓HNO、浓HSO 不反应
3 2 4 3 2 4
C．镁、铝均能与NaOH溶液反应
D．铝与Fe O 发生铝热反应是利用了Al的还原性比Fe强
2 3
【变式训练】（2021·全国·高三专题练习）关于镁、铝的叙述中不正确的是
A．铝是较活泼的金属，能跟盐酸、稀硫酸、氢氧化钠溶液反应放出氢气B．镁铝合金的强度和硬度都比纯铝和纯镁大
C．在高温下，可以用铝制的容器装运浓硫酸或浓硝酸
D．常温下，铝能和空气里的氧气反应生成一层致密的氧化膜，从而失去光泽
高频考点2 考查镁、铝的重要化合物的性质及其应用
例2.（2021·宁夏·青铜峡市宁朔中学高三期中）下列除去杂质的方法不正确的是
A．镁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥
B．Al(OH) 中混有少量Mg(OH) ：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO 后过滤
3 2 2
C．用过量氨水除去Fe3+溶液中的少量Al3+
D．除去CO 中混有少量的CO：将气体通入灼热的氧化铜
2
【变式训练】Al O 与 MgO 的混合物经过量烧碱溶液处理后,过滤,向所得滤液中滴加 NaHCO 溶液,测得溶
2 3 3
液pH和Al(OH) 生成的量随加入NaHCO 溶液体积变化的曲线如下:
3 3
下列有关说法不正确的是( )
A.a点溶液中存在的离子有Na+、Al 、OH-、H+
O-
2
B.b点与c点溶液中所含微粒种类相同
C.NaHCO 溶液的物质的量浓度为0.8 mol/L
3
D.生成沉淀的离子方程式为HC +Al +H O=Al(OH) ↓+C
O- O- 2 3 O2−
3 2 3
高频考点3 考查有关镁、铝氢氧化物的图像分析与计算
例3.（2021·重庆八中高三期中）把一块镁铝合金(质量为m g)投入到50 mL 1 mol/L的HCl溶液里，待合金
完全溶解后，再往溶液里加入1 mol/L的NaOH溶液，生成沉淀的物质的量随加入NaOH溶液体积变化的
关系如图所示。下列说法中正确的是A．整个反应过程中，主要发生了6个离子反应
B．c值越大，合金中Mg的含量越高
C．b值越大，合金中Al的含量越高
D．根据图像判断，镁铝合金与50 mL 1 mol/L的HCl溶液恰好完全反应
【变式训练】（2021·宁夏·石嘴山市第三中学高三期中）将一定质量的 和 混合物投入 稀硫酸
中，固体全部溶解并产生气体(忽略溶液体积变化)。向所得溶液中加入 溶液，生成沉淀的物质的量
与加入 溶液的体积关系如下图所示。则下列说法中正确的是
A． 溶液的物质的量浓度为
B． 和 的总质量为
C．生成的 在标准状况下的体积为
D．硫酸的物质的量浓度为
高频考点4 考查镁、铝及其化合物工艺流程
例4．（2022·山西晋城·二模）“铝渣”是铝工业的副产品，主要成分为Al、AlF、LiF、CaO。利用“铝
3
渣”制备LiCO 的工业流程如下图所示：
2 3已知：LiHCO 易溶于水；LiCO 在不同温度下的溶解度如下表：
3 2 3
温度/°C 0 10 20 50 75 100
溶解度/g/100gH O 1.593 1.406 1.329 1.181 0.866 0.740
2
回答下列问题：
(1)“酸浸”过程不能在玻璃反应釜中进行，其主要原因是_______。
(2)“沉淀”反应得到沉淀中其成分有CaCO 、_______。
3
(3)“转化”步骤的目的是_______。
(4)“除钙”时温度不能太高，否则会影响LiCO 的产率，其原因是_______(用化学方程式表示)。
2 3
(5)从“热分解”后的溶液中获得LiCO 晶体的操作是蒸发结晶_______洗涤、干燥。
2 3
(6)利用表中数据计算100°C时LiCO 的K 近似值为_______。
2 3 sp
(7)利用LiCO 为原料采用固相法可制备锂离子电池的正极材料LiMn O，其制备过程：将MnO 和LiCO
2 3 2 4 2 2 3
按一定物质的量之比配料，球磨后，高温加热，反应过程会产生两种气体，则两种气体的物质的量之比为
_______(要求：密度大的气体与密度小的气体作比)。
【变式训练】（2022·北京·高考真题）铵浸法由白云石[主要成分为 ，含 ， 杂质]制
备高纯度碳酸钙和氧化镁。其流程如下：
已知：
物质
(1)煅烧白云石的化学方程式为___________。
(2)根据下表数据分析：
浸出率/ 浸出率/ 理论值/ 实测值/
98.4 1.1 99.7 -
98.8 1.5 99.2 99.598.9 1.8 98.8 99.5
99.1 6.0 95.6 97.6
已知：i．对浸出率给出定义
ii．对 给出定义
①“沉钙”反应的化学方程式为___________。
② 浸出率远高于 浸出率的原因为___________。
③不宜选用的“ ”数值为___________。
④ 实测值大于理论值的原因为___________。
⑤蒸馏时，随馏出液体积增大， 浸出率可出 增加至 ，结合化学反应原理解释 浸出率
提高的原因为___________。
(3)滤渣C为___________。
(4)可循环利用的物质为___________。
