学案：3-2铝及其重要化合物

第2节铝及其重要化合物析考情有关Al及其化合物知识在高考中明考纲1．Al2O3、Al(OH)3的两性及Al3＋、AlO－2、Al(OH)3之间的转化关系。2．结合Al(OH)3的制备实验、化学计算及在生产生活中的应用进行综合考查。

出现频率较高，“铝三角”是命题的出发点。问题常以工业生产流程为载体考查化学方程式、离子方程式、离子共存、物质鉴别、制取、计算等。预计今后高考对本专题内容的考查将以铝及其化合物的性质在日常生活、生产中的应用为主，题型以选择题、综合推断题、实验题为主。考点 铝的性质及应用1．铝的结构和存在铝位于元素周期表第三周期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存在。2.铝的物理性质及用途物理状态密度熔点沸点导电、延展性质色泽硬度性导热性固态银白色2.7gcm·－3660.2467℃较软很好良好4℃用途 纯铝用作导线，铝合金用于制备汽车、飞机、生活用品等3.铝的化学性质写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：④铝与氢氧化钠溶液反应：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑高温⑤铝与氧化铁反应：2Al＋Fe2O3=====2Fe＋Al2O34.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 Fe2O3＋高温 高温2Al=====2Fe＋Al2O3、Cr2O3＋2Al=====2Cr＋Al2O3、3Co3O4＋高温8Al=====9Co＋4Al2O3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①野外焊接钢轨。②冶炼高熔点金属。5．对比记忆镁的化学性质铝镁能被Cl2、2、2等氧＋2点燃2Mg=====2MgO与非金属反应ONO化点燃3Mg＋N2=====Mg3N2能与沸水反应：Mg＋与水反应反应很困难△2H2O=====Mg(OH)2＋H2↑与碱反应能溶于强碱溶液不反应能与Fe2O3、MnO2、能在CO2中燃烧：2Mg＋与某些氧化物反应Cr2O3等金属氧化物点燃发生铝热反应CO2=====2MgO＋C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－＋2H2O===2AlO－＋3H2↑。其反应机理应为：铝先2与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2，反应中铝作还原剂，水作氧化剂， NaOH无电子得失。(3)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)。(4)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。判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(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H24、浓HNO3反应。()SO(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MgN。()32提示(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×(7)√题组一 铝的性质及应用1.通过观察化学实验现象，分析归纳出正确的结论，是学习化学科学最基本的技能之一。下列由实验现象得出正确结论的是 ( )选项实验现象结论把相同大小的一块铝和镁分别投入相同浓度的NaOH溶液中：A由此得出：铝的金属性比镁强铝溶解有气泡放出，而镁没有任何变化取一块铝箔，用酒精灯点燃：铝B由此得出：铝不易燃烧箔只熔化成液体而没有脱落向氯化铵溶液中投入一铝片：铝C由此得出：该气体是氨气片上产生大量气泡向氯化铝溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量：先产生白色由此得出：氢氧化铝能溶于强D碱溶液沉淀，后沉淀逐渐溶解，最后沉淀完全消失答案D解析镁的金属性比铝强，A错误；B项得出结论：氧化铝熔点比铝高，错误，铝与氯化铵溶液反应产生氢气，C错误。2．[2015西·安名校三检]某无色透明溶液与铝反应放出氢气，该溶液中可能含有Mg2＋、Cu2＋、Ba2＋＋＋2－、2－、－、、H、Ag、SO433SOHCOOH－、NO3－十种离子中的若干种，下列推断正确的是()A．当溶液中有＋SO42－－、HAl3生成时，溶液中可能存在：、NO3＋、Mg2＋B．当溶液中有Al3＋生成时，溶液中一定存在：H＋、SO24－；可能存在Mg2＋C．当溶液中有 AlO－2生成时，溶液中一定存在： OH－、Ba2＋、－NO3D．当溶液中有 AlO－2生成时，溶液中可能存在： OH－、Ba2＋、－2－NO3、SO3答案B解析溶液中存在NO3－、H＋时，与铝反应不会生成H2，A错；当溶液中有Al3＋生成时，说明溶液呈酸性，含有H＋2－、3HCO3－、OH－、NO3－，根据电荷守恒可知一定含有SO42－，则不含有Ba2＋、Ag＋，溶液无色，则不含 Cu2＋，Mg2＋不能确定是否存在，B正确；当溶液中有AlO－2生成时，溶液呈碱性，一定含有 OH－，则不含有Mg2＋、Cu2＋、H＋、Ag＋、HCO－3，根据电荷守恒知一定含有Ba2＋2－2－－不能确定是否存在，C、D错误。，则不含SO4、SO3，NO3题组二 对比掌握镁、铝的性质3.镁、铝单质的化学性质以相似性为主，但也存在某些较大差异性，下列物质能用于证明二者存在较大差异性的是 ( )①CO2 ②盐酸 ③NaOH溶液 ④水A．①④ B．②③C．①③ D．②③④答案 C解析Mg与CO2反应，而Al不反应；Mg与NaOH溶液不反应，但Al能反应。4．[2016·阳月考洛]将等物质的量的金属 Na、Mg、Al分别与100mL2mol·L－1的盐酸反应，实验测得生成气体的体积

V(已折合为标准状况)与时间t的关系如图所示，则下列说法中错误的是 ( )A．x＝2.24B．钠的物质的量为 0.2molC．反应时，Na、Mg、Al均过量D．曲线b为Mg与盐酸反应的图象答案 C解析 由图象可以看出，生成气体的体积相等，则盐酸完全反应，x＝2.24，A正确；根据生成的H2为2.24L，可知Na失去0.2mol电子，则钠的物质的量为 0.2mol，B正确；反应时如果钠过量，则钠会与水反应，生成的气体多于 2.24L，故C错误；根据反应速率可知a、b、c依次是Na、Mg、Al与盐酸反应的图象，D正确。题组三 铝与酸、碱溶液反应的定量计算5.一块表面被氧化的铝分成两等份，若向其中一份中滴加 1mol·L－1的

NaOH

溶液，向另一份中滴加

xmol

·L－1的稀盐酸，产生氢气的物质的量与所加 NaOH溶液、稀盐酸的体积关系如图所示。下列说法不正确的是( )A．该铝块的总质量为 8.46gB．a＝260C．b＝780D．该铝块中氧化铝与铝单质的物质的量之比为 3∶20答案A解析加入60mL1mol·L－1NaOH溶液时，发生反应：Al2O3＋2＋2，23＝1＝1×0.06L×12NaOH===2NaAlOHOn(AlO)2n(NaOH)2mol·L－1＝0.03mol，m(Al2O3)＝0.03mol×102g·mol＝3.06g，继续加入NaOH溶液时，发生反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，＝22＝2×0.3mol＝0.2mol，m(Al)＝0.2mol×27n(Al)3n(H)3g·mol－1＝5.4g，故该铝块的总质量＝(3.06g＋5.4g)×2＝16.92g，A项错误；n[Al2O3]∶n(Al)＝0.03mol∶0.2mol＝3∶20，D项正确；铝20.2mol溶解消耗的n(NaOH)＝3n(H2)＝0.2mol，则a＝60mL＋－11mol·L103mL·L－1＝260mL，B项正确；0.03molAl2O3消耗HCl0.18mol，0.18molc(HCl)＝0.18L＝1mol·L－1,0.2molAl消耗HCl0.6mol，则b＝1800.6molmL＋ ×103mL·L－1＝780mL，C项正确。6．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)铝与酸、碱反应的实质是什么？氧化剂是什么？(2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中，产生 H2的体积之比是________。(3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H2相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是________。(4)等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为 5∶6(相同条件下)，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能是________。A．甲、乙中都是铝过量B．甲中铝过量、乙中碱过量C．甲中酸过量，乙中铝过量D．甲中酸过量，乙中碱过量－1的盐酸和NaOH溶(5)甲、乙两烧杯中各盛有 100mL3molL·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 ________。A．5.4gB．3.6gC．2.7gD．1.8g(6)将5.4gAl投入－1200.0mL2.0molL·的某溶液中有氢气产生，充分反应后有金属剩余。该溶液可能是________。A．HNO3溶液B．Ba(OH)2溶液C．H2SO4溶液D．HCl溶液0失3e－得2e－答案(1)铝与酸、碱反应的实质都是：Al――→Al3＋，2H＋――→H2，只不过碱中的H＋来源于水的电离，氧化剂分别为酸和水。(2)1∶3(3)3∶1(4)B(5)A(6)D解析根据反应的化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑可以看出，等质量的铝分别与足量盐酸、氢氧化钠反应， 得到等质量的H2；等物质的量的盐酸、氢氧化钠与足量铝反应，生成 H2的物质的量之比为 1∶3；若产生H2的量相等，则n(HCl)＝3n(NaOH)，两者的物质的量之比为 3∶1。(4)若酸、碱过量，生成 H2的体积比为1∶1，若铝均过量，生成H2的体积比为2∶3，可知反应情况甲中铝过量，乙中碱过量。(5)当参加反应的 HCl和NaOH的物质的量一样多时，产生 H2的体积比是1∶3，而题设条件体积比为 1∶2，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于 NaOH溶液来说是不足的。2Al＋6HCl

=== 2AlCl

3＋3H2↑6mol

3mol3mol

·L－1×0.1L

0.15mol则Al与NaOH溶液反应生成的 H2为0.15mol×2＝0.3mol。2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑2×27g 3mol5．4g 0.3mol即投入的铝粉为 5.4g。(6)Al与HNO3反应不会产生H2，Al的物质的量为0.2mol，Al完全消耗时，需要OH－0.2mol，需要H＋0.6mol，B中n(OH－)0.8mol，C中n(H＋)＝0.8mol，D中n(H＋)＝0.4mol，只有D中Al有剩余。★总结提升(1)铝能与酸溶液反应生成H2和铝盐(Al3＋)，但与稀HNO3反应不生成H2，且在浓HNO3、浓H2SO4中钝化。－(2)铝与强碱溶液反应生成 H2和偏铝酸盐(AlO2)。(3)铝与酸或碱溶液反应生成 H2的量的计算铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应的原理：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。Al与酸、碱反应，实质上都是：0 失3e－＋3 ＋1 得2e－0Al ――→Al，2H――→H2，故铝与酸、碱溶液反应时，铝与氢气的关系可利用 2Al～3H2进行计算，也可以直接利用电子得失守恒灵活计算。①等量的铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应， 产生氢气的体VH2HCl积比为VH2NaOH＝1∶1。②含等物质的量的HCl和NaOH的盐酸、NaOH溶液分别与足量的铝反应，产生氢气的体积比为VH2HCl＝1∶3。VH2NaOH③一定量的铝分别与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1<VH2HCl<1，则必定是铝与盐酸反应时，铝过量3VH2NaOH而盐酸不足；铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠溶液过量。考点 铝的重要化合物1．氧化铝(1)物理性质色态：白色固体；硬度：大；熔点：高。(2)化学性质①属于两性氧化物，写出下列反应的离子方程式：②电解化学方程式为2Al2电解3熔融)=====4Al＋3O2↑。O((3)用途熔点很高，是一种较好的耐火材料，天然产刚玉的成分是Al23，O还可制作各种宝石。2．氢氧化铝(1)物理性质Al(OH)3是一种难溶于水的白色胶状物质，具有较强的吸附能力。(2)化学性质①两性Al(OH)3的电离方程式为Al(OH)3既能溶于强酸又能溶于强碱，且都生成盐和水。与强酸反应：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，－ －与强碱溶液反应：Al(OH)3＋OH===AlO2＋2H2O。△Al(OH)3受热分解：2Al(OH)3=====Al2O3＋3H2O。(3)制备①向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4。－②NaAlO2溶液中通入足量 CO2，离子方程式为 AlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3。③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：离子方程式为 3AlO－2＋Al3＋6H2O===4Al(OH)3↓。3．明矾明矾的化学式为 KAl(SO4)2·12H2O，可溶于水，电离方程式为42＋＋Al3＋＋2SO42－。水溶液的pH<7(填“”“或”KAl(SO)===K><“＝”)，原因是Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋。明矾可用于净水，其原因是Al3＋水解产生Al(OH)3胶体，3Al(OH)胶体可以和悬浮于水中的泥沙形成絮状不溶物而沉降下来，使水澄清。易错警示 (1)Al2O3、Al(OH)3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)3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H2CO3)、弱碱溶液(如氨水)。(3)由Al(OH)3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。1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)铝与少量氢氧化钠溶液反应生成 Al(OH)3。( )(2)氧化铝与少量氢氧化钠溶液反应生成 Al(OH)3。( )提示 (1)× (2)×2．在做铝的燃烧实验时，用坩埚钳夹住一小块铝箔，在酒精灯上加热至其熔化，会看到的现象是铝箔熔化， 失去光泽，但熔化的铝并不滴落。原因是 。提示

铝箔加热时与

O2发生反应生成熔点很高的

Al2O3薄膜，使内部熔化的铝被 Al2O3包裹着，所以熔化的铝不易滴下3．现有AlCl3、MgCl2的混合溶液，如何分离提纯得到各自的溶液？提 示题组一Al23和Al(OH)3的两性O1.下列说法中正确的是()Al23坩埚②用盐酸、氢①熔化固体NaOH的坩埚不能选用O氧化钠溶液均可除去铝表面的氧化膜③向AlCl3溶液中加入过量NaOH溶液，离子方程式为 Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ ④AlCl＋液中滴入过量的氨水，离子方程式为 Al3＋3NH3·H2O===Al(OH)

3溶3↓＋3NH＋4

⑤向一定量的

AlCl

3溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液，先生成白色沉淀，后沉淀逐渐溶解

⑥实验室中我们通常用氨水与Al2(SO4)3溶液反应来制取

Al(OH)

3，一般不用

NaOH

溶液

⑦除去氧化铁中氧化铝的方法：向混合物中加入过量氢氧化钠溶液，充分反应后过滤、洗涤、干燥A．①②③⑥ B．②③⑥⑦C．①②④⑤⑥⑦ D．全部答案 C解析 Al2O3与Al(OH)3既可以与强酸溶液反应，又可以和强碱溶液反应，但不能与弱酸、弱碱溶液反应。2．下列物质中既能与稀硫酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应的是( )①NaHCO3②423③23④Al(OH)3⑤Al(NH)SOAlO⑥NaHSO4⑦AlCl3⑧23NaSiOA．①②③④⑤⑥⑦⑧ B．①②③④⑤C．③④⑤⑥⑦ D．②⑧答案 B解析 NaHSO4、AlCl3只能与NaOH溶液反应，不能与稀硫酸反应，Na2SiO3只能与稀硫酸反应，不能与 NaOH溶液反应，B项正确。题组二 Al(OH)3的制备3.用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝， 下列操作步骤中最恰当的组合是( )①加盐酸溶解②加烧碱溶液溶解③过滤④通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀⑤加入盐酸生成Al(OH)3沉淀⑥加入过量烧碱溶液A．①⑥⑤③ B．②③④③C．②③⑤③ D．①③⑤③答案 B解析 若先用盐酸溶解，Mg、Al均溶解，故先用烧碱溶液溶解，从NaAlO2制备Al(OH)3，若加盐酸不容易控制量的多少，应通入足量的CO2气体。故B项操作步骤为最佳顺序。4．将4mol金属Al全部转化为Al(OH)3，消耗HClamol，NaOHbmol，则A．4

a＋b的最小值为B．6

(

)C．8

D．16答案

B解析

将

4molAl

全部转化为

Al(OH)

3消耗盐酸 amol、消耗NaOHbmol。要想a＋b的值最小，应为 3 molAl发生反应：2Al2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，生成3molNaAlO2，另外1molAl发生反应：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，生成1molAlCl3，然后发生反应：3NaAlO2＋AlCl3＋6H2O===4Al(OH)3↓＋3NaCl，生成4molAl(OH)3，消耗HCl和NaOH共6mol，故B选项正确。★总结提升(1)中学学习阶段接触到的既能与强酸反应又能与强碱反应的物质有：①金属单质：Al等；②两性氧化物：Al2O3等；③两性氢氧化物：Al(OH)3等；④弱酸的铵盐：(NH4)2CO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；⑤弱酸的酸式盐： NaHCO3、KHS、NaHSO3等；⑥氨基酸等。(2)两性物质：是指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物，上述物质中只有 Al2O3、Al(OH)3、氨基酸是两性物质。考点 用数形结合思想理解 Al3＋、Al(OH)3、AlO－2之间的转化关系1．“铝三角”转化关系2．“铝三角”的应用(1)制取Al(OH)3(2)分离提纯①利用Al能溶于强碱溶液，分离Al与其他金属的混合物。②利用Al23能与强碱溶液反应，分离23与其他金属氧化物OAlO的混合物。③利用Al(OH)3的两性，分离Al3＋与其他金属阳离子的混合物。(3)判断离子共存问题①Al3＋－－2－－2－等不能大量共存。与OH、AlO2、CO3(HCO3)、S－ ＋ － ＋ ＋②AlO2与H、HCO3、Al3、Fe3等不能大量共存。－ ＋3．Al元素的存在形态与 OH、H的关系4．与Al(OH)3沉淀生成有关的图象分析(1)把强碱溶液逐滴加入到铝盐 (Al3＋)溶液中至过量①现象：先有白色沉淀产生，然后沉淀逐渐溶解 。②有关反应：A→B：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓B→D：Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O③图象：(2)把铝盐(Al3＋)溶液逐滴加入到强碱溶液中至过量①现象：先无明显现象，然后逐渐产生大量的白色沉淀 。②有关反应：A→B：Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2OB→C：Al3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓③图象：(3)在AlO－2溶液中逐滴加入强酸至过量①现象：先生成白色沉淀，然后沉淀逐渐溶解 。②有关反应：－ ＋A→B：AlO2＋H＋H2O===Al(OH)3↓B→D：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O③图象：(4)在强酸溶液中逐滴加入 AlO－2溶液至过量①现象：先无明显现象，反应一段时间后逐渐产生白色沉淀 。②有关反应：A→B：4H＋＋AlO－2===Al3＋＋2H2OB→：Al3＋＋3AlO2－＋23↓C6HO===4Al(OH)③图象：(5)向含Mg2＋与Al3＋的酸性溶液中逐滴加入强碱溶液①现象：无明显现象→出现沉淀→渐多→最多→减少→不变 。②反应：O→A：H＋＋OH－===H2OA→B：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓B→C：Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O③图象[c(Mg2＋)＝c(Al3＋)](6)向明矾溶液中逐滴加入 Ba(OH)2溶液O→A：2KAl(SO4)2＋3Ba(OH)2===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓＋K2SO4A→B：2Al(OH)3＋K2SO4＋Ba(OH)2===BaSO4↓＋2KAlO2＋4H2O1．下列各组物质的无色溶液，不用其他试剂即可鉴别的是____________。①NaOH、AlCl3②NaHCO3、24③NaAlO2、NaHSO4HSO④Na23、HCl⑤23、NaHCO3、Ca(OH)2CONaCO提示 ①③④2．下列各项操作中，能出现“先产生沉淀，然后沉淀又溶解”现象的是______________。①向饱和碳酸钠溶液中通入过量的 CO2 ②向NaAlO2溶液中逐滴加入过量的稀盐酸 ③向AlCl3溶液中逐滴加入过量稀氢氧化钠溶液 ④向硅酸钠溶液中逐滴加入过量的盐酸提示 ②③题组一 有关Al3＋、AlO－2的离子反应1.[2015衡·水模拟]下列图象表示 Al3＋与AlO－2物质的量变化的曲线，实线表示Al3＋，虚线表示AlO－2，其中正确的是( )答案B解析Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、Al(OH)3＋OH－===AlO2－＋2H2O，Al3＋－增加消耗的NaOH的物质的减少消耗的NaOH与AlO2量之比为3∶1，故A错，B正确；AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓、Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，AlO－2减少消耗的 HCl与Al3＋增加消耗的HCl的物质的量之比为1∶3，C、D都错。2．某Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中逐滴加入1mol·L－1的盐－－－＋的物质的量与加入盐酸，测得溶液中的CO32、HCO3、AlO2、Al3酸的体积变化关系如图所示，则下列说法正确的是()A．原混合溶液中的CO23－与AlO－2的物质的量之比为1∶2B．V1∶V2＝1∶5C．M点时生成的CO2为0.05mol2－＋＋＋H2D．a曲线表示的离子方程式为AlOH3↓O===Al(OH)答案D解析与H＋发生反应的先后顺序为AlO2＋H＋＋－H2O===Al(OH)3↓、CO23－＋H＋===HCO－3、HCO－3＋H＋===H2O＋CO2↑、Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，D选项正确；原混合溶液中的CO23－与AlO2－的物质的量之比为1∶1，A选项错误；M点时生－，无CO22－正好有一半成的是HCO3生成，C选项错误；V1时，CO3生成HCO－3，V1＝75mL，V2＝150mL＋150mL＝300mL，B选项错误。★总结提升(1)铝线规律Al(OH)3有两性，既溶于强酸 (H＋)生成铝盐(Al3＋)，又溶于强碱－－＋＋－－(OH)生成偏铝酸盐(AlO2)，Al(OH)3、H、Al3、OH、AlO2是铝的化合物转化关系中最常见的5种粒子，将这5种粒子按pH由小到大列出线型关系：H＋⋯Al3＋⋯Al(OH)3⋯AlO－2⋯OH－我们将这条线形排列称为“铝线”。这条“铝线”上相邻粒子不反应，不相邻粒子间可以反应。相隔的粒子反应生成处于两个反应粒子中间的粒子 (产物水被略去)。相隔越远的粒子越容易发生反应。(2)AlO－2与HCO－3不能大量共存，原因是AlO－2能与HCO－3电离出＋－＋－＋23↓＋2－，的H发生复分解反应：AlO2HCO3CO3HO===Al(OH)而不能认为是AlO－2与HCO－3发生相互促进的水解反应。(3)往NaAlO2溶液中通入少量 CO2得正盐(CO23－)，通入足量CO2得酸式盐(HCO－3)。(4)含Al3＋的溶液与碱反应的先后顺序当溶液中有多种离子时，要考虑离子之间的反应顺序，如向含有H＋、NH＋4、Mg2＋、Al3＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，NaOH先与H＋反应，再与Mg2＋、Al3＋反应生成沉淀，再与NH＋4反应，最后才溶解Al(OH)3沉淀。题组二 Al3＋、AlO－2形成Al(OH)3图象的综合分析3.如图表示AlCl3溶液与NaOH溶液相互滴加过程中微粒的量的关系曲线，下列判断错误的是 ( )A．①线表示Al3＋的物质的量的变化B．x表示AlCl3的物质的量C．③线表示Al(OH)3的物质的量的变化D．④线表示AlO－2的物质的量的变化答案 B解析 AlCl3溶液与NaOH溶液混合有两种方式：向 AlCl3溶液中缓慢滴加 NaOH溶液，开始有沉淀生成后沉淀溶解，且生成沉淀与沉淀溶解消耗的 NaOH的物质的量之比为 3∶1，显然符合题意，则x表示NaOH的物质的量，B项错误；另一种方式是向NaOH溶液中缓慢滴加AlCl3溶液，开始没有沉淀，后有沉淀生成，与本题图示情况不符。4．[2015·双鸭山一中月考]下列曲线图(纵坐标为沉淀的量，横坐标为加入物质的量)与对应的选项相符合的是 ( )A．向1L浓度均为－1的Ba(OH)2、NaAlO2混合溶液·0.1molL中加入0.1molL·－1的稀H24SO．向浓度分别为－－1的AlCl3、4B1L·1和0.3molL·0.1molLNHCl的混合溶液中加入－1的稀NaOH溶液0.1molL·C．向烧碱溶液中滴加明矾溶液D．向AlCl3溶液中滴加过量氨水答案 A解析A项，Ba(OH)2和NaAlO2中加入24，发生的反应依HSO2＋＋2OH－＋2H＋2－－＋＋次为Ba＋SO4===BaSO4↓＋2H2O、AlO2＋HH2O===Al(OH)3↓、Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，所以加1LH2SO4时，Ba(OH)2反应完，再加0.5LH2SO4时，AlO2参加反应，－再加1.5LH2SO4时，Al(OH)3全部溶解，A正确；B项，向1L浓度－1－1的AlCl3、NH4Cl的混合溶液中加分别为0.1molL·和0.3molL·入0.1mol·L－1的NaOH溶液，发生的反应依次是Al3＋＋3OH－===Al(OH)↓、OH－＋NH＋===NH·HO、Al(OH)＋OH－===AlO－4323322H2O，所以沉淀Al3＋和溶解Al(OH)3所用NaOH的量之比为3∶1，而图象上看到的是 1∶1，B错误；C项，向烧碱溶液中滴加明矾溶液，发生的反应依次是Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2O、Al3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓，C错误；D项，AlCl3溶液中滴加过量氨水，沉淀不会溶解，D错误。题组三 Al3＋、Al(OH)3、AlO－2三者之间的定量计算5.向含有amolAlCl3的溶液中加入含 bmolKOH的溶液，生成沉淀的物质的量可能是 ( )①amol

②bmol

a③3

mol

b④3

mol

⑤0mol⑥(4a－b)molA．①②④⑥ B．①③④⑤⑥C．②③⑤⑥ D．①②③⑤答案 B解析 解答本题首先要明确铝盐与碱反应的原理及二者的量与产物的关系。amolAlCl3完全转化为Al(OH)3时所需的KOH的物质的量为3amol，且沉淀最大值为 amol。故①③⑤有可能出现。当b<3a时，KOH不足，此时1 bn[Al(OH)3]＝3n(KOH)＝3mol，故④可能，②不可能；当3a<b<4a时Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓amol3amolamolAl(OH)3＋OH－－＋2H2O===AlO2(b－3a)mol(b－3a)mol剩余沉淀为amol－(b－3a)mol＝(4a－b)mol，故⑥可能。6．[2015·黄冈高三检测]某无色稀溶液X中，可能含有下表所列离子中的某几种。阴离子 CO23－、SiO23－、AlO－2、Cl－阳离子 Al3＋、Fe3＋、Mg2＋、NH＋4、Na＋现取该溶液适量，向其中加入某试剂Y，产生沉淀的物质的量(n)与加入试剂体积(V)的关系如图所示。(1)若Y是盐酸，则Oa段转化为沉淀的离子(指来源于X溶液的，下同)是________，ab段发生反应的离子是________，bc段发生反应的离子方程式为__________________。(2)若Y是NaOH溶液，则X中一定含有的阳离子是 ________，其物质的量之比为________，ab 段反应的离子方程式为。答案(1)SiO32－、AlO2－CO32－、HCO3－Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H23＋、Mg2＋＋∶∶＋＋－3·2、NH42NH4OH===NHO(2)Al14HO解析溶液为无色，说明溶液X中不含Fe3＋。(1)若Y为盐酸，由图象的特点判断溶液X中含有AlO2－、SiO32－、2－－＋＋H2O===Al(OH)3↓、CO3，其中Oa段发生的反应为AlO2＋HSiO32－＋2H＋===H2SiO3↓；ab段发生的反应为CO32－＋H＋===HCO3、HCO3＋H＋===H2O＋CO2↑；bc段发生的反应为－－Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；因离子能共存，可知溶液 X中不含Al3＋、Mg2＋＋、NH4。(2)若Y为NaOH溶液，由图象特点判断溶液中含有Mg2＋、Al3＋＋Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、Mg2、NH4。其中Oa段发生反应为＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；ab段发生的反应为NH4＋＋OH－===NH3·H2O；bc段发生的反应为Al(OH)3＋OH－－===AlO2＋2H2O，因离子能共存，可知溶液X中不含CO32－、SiO32－、AlO2－，n(Al3)∶n(Mg2＋)∶n(NH＋4)＝1∶(4－1×3)×12∶2＝2∶1∶4。★总结提升可溶性铝盐与强碱反应的计算规律(1)求产物Al(OH)3的物质的量①当n(OH－)≤3n(Al3＋)时，n[Al(OH)3]＝13n(OH－)。②当3n(Al3＋)<n(OH－)<4n(Al3＋)时，n[Al(OH)3]＝4n(Al3＋)－n(OH)。③当n(OH－)≥4n(Al3＋)时，n[Al(OH)3]＝0，无沉淀。(2)求反应物强碱的物质的量①若n(OH－)≤3n(Al3＋)，n(OH－)＝3n[Al(OH)3]②若3n(Al3＋)<n(OH－)<4n(Al3＋)，n(OH－)＝4n(Al3＋)－n[Al(OH)3]热点题型的解题技巧：以 “化工生产流程”为载体考查Mg、Al及其化合物转化关系Mg、Al及其化合物的转化关系是高考的重点内容， 预计2017年的高考中，此部分内容仍将作为主要考点。 工业流程题将元素化合物知识与工业生产联系起来，既考查了基本原理又考查了考生对某一工业产品生产过程的分析能力。此类题体现了化学的实用性及其价值取向，是近年高考考查的一个方向。[方法指导]1．工业冶炼铝的流程铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界主要以化合态形式存在于氧化铝中。铝土矿的主要成分是 Al2O3，此外还含有少量 SiO2、Fe2O3等杂质，冶炼金属铝很重要的一个过程是 Al2O3的提纯。由于Al2O3是两性氧化物，而杂质 SiO2是酸性氧化物，Fe2O3是碱性氧化物，因而可设计出两种提纯氧化铝的方案。方案一：酸溶法方案二：碱溶法注意：电解Al2O3时，加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度，减少能耗。2．从海水中提取镁的流程(1)流程(2)主要化学反应①制石灰乳高温CaCO3=====CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2；②沉淀Mg2＋Mg2＋＋2Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2＋；③制备MgCl2：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；电解④电解MgCl2：MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑。注意：冶炼铝时只能电解Al23而不能电解AlCl3，因为AlCl3O是共价化合物，熔融状态下不导电。冶炼镁时只能电解MgCl2而不能电解MgO，因为MgO熔点高、耗能高。[典例][2013·大纲全国卷]铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融电解制得。①铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下：②以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下：回答下列问题：(1)写出反应1的化学方程式___________________________。(2)滤液Ⅰ中加入 CaO生成的沉淀是________，反应2的离子方程式为____________________。(3)E可作为建筑材料，化合物 C是________，写出由D制备冰晶石的化学方程式____________________。(4)电解制铝的化学方程式是 ______________________，以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是 ________。[答案](1)2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O、2NaOH＋Al2O3===2NaAlO2＋H2O(2)CaSiO3－2－2AlO2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO3(3)浓H2SO412HF＋3Na2CO3＋2Al(OH)3===2Na3AlF6＋3CO2＋9H2O高温(4)2Al2O3=====4Al＋3O2↑O2、CO2(CO)通电，Na3AlF6[解析] 由题干的信息可推出(3)根据冰晶石的化学式可知气体 D为HF，结合E可作为建筑材料可推出C为浓H2SO4，E为CaSO4，根据原子守恒可写出制备冰晶石的化学方程式。(4)以石墨为电极，阳极发生的反应为 2O2－－4e－===O2↑，O2可与石墨反应产生 CO2和CO气体。[考题集训]1．[2015·济南一模]某研究性学习小组用不纯的氧化铝(杂质为Fe2O3)为原料，设计了冶炼铝的以下工艺流程(部分反应产物没有标出)：(1)试剂X的化学式为________，反应Ⅰ的离子方程式是。实验室配制480mL1mol·L－1X的溶液必须用到玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、试剂瓶、胶头滴管外，还有__________。常用来可以标定所配X的溶液浓度是否准确的实验名称是 __________。(2)通入过量的 M、N化学式分别为________、________，反应Ⅱ、Ⅳ的离子方程式分别是_____________________________、。(3)按照方案设计，试剂Z的作用是调节溶液的pH为3.1，以生成沉淀b[Fe(OH)3。试剂Z可选用填字母)。]________(A．Al2O3B．H2SO4C．NaOHD．Al(OH)3(4)从实际工业的角度，你认为方案________更合理，理由是__________。答案(1)NaOHAl2O3＋2OH－===2AlO2－＋H2O500mL容量瓶滴定(或中和滴定)(2)CO2NH3AlO－＋2H2O＋CO2－2===Al(OH)3↓＋HCO3Al3＋＋3NH3·23↓＋3NH＋4HO===Al(OH)(3)AD(4)一步骤少，较简单解析由流程可知溶液a得到物质无铁元素，所以无Fe3＋，沉淀a为Fe2O3沉淀，加入的试剂为强碱，由NaHCO3溶液可知为NaOH，过量M为CO2；方案二加入试剂 Y原料全部溶解，所以 Y为酸，由产品硫酸铵可知 Y为硫酸，由(3)问可知沉淀b为Fe(OH)3、溶液c为Al2(SO4)3，N为氨气，Z为可调节溶液pH，又不引入新杂质的Al2O3或Al(OH)3。2．[2015唐·山一模]某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收镁和其中另一种金属单质的工艺流程如下：沉淀物

Fe(OH)3

Al(OH)

3

Mg(OH)

2

Ca(OH)

2pH

3.4 5.2 11.2

13.1部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的

pH见上表，请回答下列问题：(1)写出碱浸时反应的离子方程式 _________________________。(2)可回收到的金属 A的原子结构示意图为________。(3)“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有____________________要(求写出两条措施)。调pH时需要调多次，第一次调pH主要为了除去。(5)MgCl2·6H2O 在 HCl 氛 围 中 灼 烧 后 可 通 过________________________写(出化学反应方程式)得到单质Mg。(6)Mg(ClO3)2在农业上有广泛的用途，可用NaClO3与MgCl2制备，已知四种化合物的溶解度(S)随温度(T)变化曲线如图所示。①写出反应的化学方程式： ______________。②将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备 Mg(ClO3)2，简述可制备Mg(ClO3)2的原因。__________________答案(1)Al23＋－－＋22OH===2AlO2OOH(2)(3)升温、搅拌或适当增大酸的浓度(任意两种或3＋通电(5)MgCl2=====Mg＋Cl2↑其他合理答案即可)(4)Fe(6)①2NaClO3＋MgCl2===Mg(ClO3)2＋2NaCl↓②在相同温度下，由于NaCl溶解度较小最先析出，Mg(ClO3)2剩余在溶液中通过蒸发结晶可得(其他合理叙述均可)解析 (1)固体废料中只有 Al2O3能与碱溶液反应，故碱浸时反应的离子方程式为 Al2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2O。(2)～(4)分析工艺流程可知，滤液 Ⅰ的主要成分为偏铝酸盐，经过处理后即可回收到 Al。向滤渣Ⅰ中加入的试剂 B应为酸。浸出后得到的滤渣Ⅱ为SiO2，滤液Ⅱ中主要含有的阳离子有 Fe3＋、Mg2＋、Ca2＋等，再根据题中已知的 Fe3＋、Mg2＋、Ca2＋分别完全沉淀为Fe(OH)3、Mg(OH)2、Ca(OH)2时溶液的pH可知，加碱液调pH时最先生成Fe(OH)3沉淀，故第一次调pH主要为了除去Fe3＋。(5)MgCl2·6H2O在HCl氛围中灼烧后得到 MgCl2，电解熔融的MgCl2可得金属Mg。1.[高考集萃]判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。