學案：3-2鋁及其重要化合物

第2節(jié)鋁及其重要化合物析考情有關Al及其化合物知識在高考中明考綱1．Al2O3、Al(OH)3的兩性及Al3＋、AlO－2、Al(OH)3之間的轉(zhuǎn)化關系。2．結(jié)合Al(OH)3的制備實驗、化學計算及在生產(chǎn)生活中的應用進行綜合考查。

出現(xiàn)頻率較高，“鋁三角”是命題的出發(fā)點。問題常以工業(yè)生產(chǎn)流程為載體考查化學方程式、離子方程式、離子共存、物質(zhì)鑒別、制取、計算等。預計今后高考對本專題內(nèi)容的考查將以鋁及其化合物的性質(zhì)在日常生活、生產(chǎn)中的應用為主，題型以選擇題、綜合推斷題、實驗題為主。考點 鋁的性質(zhì)及應用1．鋁的結(jié)構(gòu)和存在鋁位于元素周期表第三周期ⅢA族，原子結(jié)構(gòu)示意圖為。鋁是地殼中含量最多的金屬元素。自然界中的鋁全部以化合態(tài)存在。2.鋁的物理性質(zhì)及用途物理狀態(tài)密度熔點沸點導電、延展性質(zhì)色澤硬度性導熱性固態(tài)銀白色2.7gcm·－3660.2467℃較軟很好良好4℃用途 純鋁用作導線，鋁合金用于制備汽車、飛機、生活用品等3.鋁的化學性質(zhì)寫出圖中有關反應的化學方程式或離子方程式：④鋁與氫氧化鈉溶液反應：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑高溫⑤鋁與氧化鐵反應：2Al＋Fe2O3=====2Fe＋Al2O34.鋁熱反應(1)原理鋁將金屬氧化物中化合態(tài)的金屬還原為金屬單質(zhì)，如 Fe2O3＋高溫 高溫2Al=====2Fe＋Al2O3、Cr2O3＋2Al=====2Cr＋Al2O3、3Co3O4＋高溫8Al=====9Co＋4Al2O3等。(2)實驗裝置(3)反應現(xiàn)象及結(jié)論劇烈燃燒，放出大量的熱，導致混合物劇烈反應過后，紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中；待熔融物冷卻后，除去外層熔渣，可以發(fā)現(xiàn)落下的是鐵珠。(4)應用①野外焊接鋼軌。②冶煉高熔點金屬。5．對比記憶鎂的化學性質(zhì)鋁鎂能被Cl2、2、2等氧＋2點燃2Mg=====2MgO與非金屬反應ONO化點燃3Mg＋N2=====Mg3N2能與沸水反應：Mg＋與水反應反應很困難△2H2O=====Mg(OH)2＋H2↑與堿反應能溶于強堿溶液不反應能與Fe2O3、MnO2、能在CO2中燃燒：2Mg＋與某些氧化物反應Cr2O3等金屬氧化物點燃發(fā)生鋁熱反應CO2=====2MgO＋C易錯警示(1)常溫下，能用鋁制容器盛放濃硫酸、濃硝酸的原因是二者能使鋁發(fā)生 “鈍化”，而不是鋁與濃硫酸、濃硝酸不反應。(2)鋁不但能與酸(H＋)反應，還能夠與堿溶液反應，表現(xiàn)為特殊性。2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－＋3H2↑。其反應機理應為：鋁先2與強堿溶液中的水反應生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再與NaOH反應生成H2O和NaAlO2，反應中鋁作還原劑，水作氧化劑， NaOH無電子得失。(3)鋁熱反應是在高溫干態(tài)下進行的置換反應，鋁只能與排在金屬活動性順序其后的金屬氧化物反應。鋁不能與 MgO反應，鋁熱反應不能用來冶煉大量的金屬鐵、銅等 (要考慮冶煉成本)。(4)Mg在CO2中能夠燃燒，所以活潑金屬鎂著火不能用干粉滅火器和泡沫滅火器滅火。同時鎂與氮氣反應生成 Mg3N2。判斷正誤，正確的畫“√”，錯誤的畫“×”。(1)鋁在自然界中有游離態(tài)和化合態(tài)兩種形式。 ( )(2)Mg、Al在空氣中性質(zhì)穩(wěn)定，因而都具有很強的抗腐蝕性。( )(3)MgO與Al粉的混合物也可稱為鋁熱劑。 ( )(4)能用鋁槽車儲運濃 H2SO4與濃HNO3，是因為鋁的化學性質(zhì)穩(wěn)定，不與濃H24、濃HNO3反應。()SO(5)鋁與鹽酸反應時，鹽酸作氧化劑，鋁與氫氧化鈉溶液反應時，氫氧化鈉作氧化劑。( )(6)鋁制餐具可長時間存放酸性或堿性食物。 ( )(7)金屬鎂在空氣中燃燒可生成MgO和MgN。()32提示(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×(7)√題組一 鋁的性質(zhì)及應用1.通過觀察化學實驗現(xiàn)象，分析歸納出正確的結(jié)論，是學習化學科學最基本的技能之一。下列由實驗現(xiàn)象得出正確結(jié)論的是 ( )選項實驗現(xiàn)象結(jié)論把相同大小的一塊鋁和鎂分別投入相同濃度的NaOH溶液中：A由此得出：鋁的金屬性比鎂強鋁溶解有氣泡放出，而鎂沒有任何變化取一塊鋁箔，用酒精燈點燃：鋁B由此得出：鋁不易燃燒箔只熔化成液體而沒有脫落向氯化銨溶液中投入一鋁片：鋁C由此得出：該氣體是氨氣片上產(chǎn)生大量氣泡向氯化鋁溶液中逐滴滴加NaOH溶液至過量：先產(chǎn)生白色由此得出：氫氧化鋁能溶于強D堿溶液沉淀，后沉淀逐漸溶解，最后沉淀完全消失答案D解析鎂的金屬性比鋁強，A錯誤；B項得出結(jié)論：氧化鋁熔點比鋁高，錯誤，鋁與氯化銨溶液反應產(chǎn)生氫氣，C錯誤。2．[2015西·安名校三檢]某無色透明溶液與鋁反應放出氫氣，該溶液中可能含有Mg2＋、Cu2＋、Ba2＋＋＋2－、2－、－、、H、Ag、SO433SOHCOOH－、NO3－十種離子中的若干種，下列推斷正確的是()A．當溶液中有＋SO42－－、HAl3生成時，溶液中可能存在：、NO3＋、Mg2＋B．當溶液中有Al3＋生成時，溶液中一定存在：H＋、SO24－；可能存在Mg2＋C．當溶液中有 AlO－2生成時，溶液中一定存在： OH－、Ba2＋、－NO3D．當溶液中有 AlO－2生成時，溶液中可能存在： OH－、Ba2＋、－2－NO3、SO3答案B解析溶液中存在NO3－、H＋時，與鋁反應不會生成H2，A錯；當溶液中有Al3＋生成時，說明溶液呈酸性，含有H＋2－、3HCO3－、OH－、NO3－，根據(jù)電荷守恒可知一定含有SO42－，則不含有Ba2＋、Ag＋，溶液無色，則不含 Cu2＋，Mg2＋不能確定是否存在，B正確；當溶液中有AlO－2生成時，溶液呈堿性，一定含有 OH－，則不含有Mg2＋、Cu2＋、H＋、Ag＋、HCO－3，根據(jù)電荷守恒知一定含有Ba2＋2－2－－不能確定是否存在，C、D錯誤。，則不含SO4、SO3，NO3題組二 對比掌握鎂、鋁的性質(zhì)3.鎂、鋁單質(zhì)的化學性質(zhì)以相似性為主，但也存在某些較大差異性，下列物質(zhì)能用于證明二者存在較大差異性的是 ( )①CO2 ②鹽酸 ③NaOH溶液 ④水A．①④ B．②③C．①③ D．②③④答案 C解析Mg與CO2反應，而Al不反應；Mg與NaOH溶液不反應，但Al能反應。4．[2016·陽月考洛]將等物質(zhì)的量的金屬 Na、Mg、Al分別與100mL2mol·L－1的鹽酸反應，實驗測得生成氣體的體積

V(已折合為標準狀況)與時間t的關系如圖所示，則下列說法中錯誤的是 ( )A．x＝2.24B．鈉的物質(zhì)的量為 0.2molC．反應時，Na、Mg、Al均過量D．曲線b為Mg與鹽酸反應的圖象答案 C解析 由圖象可以看出，生成氣體的體積相等，則鹽酸完全反應，x＝2.24，A正確；根據(jù)生成的H2為2.24L，可知Na失去0.2mol電子，則鈉的物質(zhì)的量為 0.2mol，B正確；反應時如果鈉過量，則鈉會與水反應，生成的氣體多于 2.24L，故C錯誤；根據(jù)反應速率可知a、b、c依次是Na、Mg、Al與鹽酸反應的圖象，D正確。題組三 鋁與酸、堿溶液反應的定量計算5.一塊表面被氧化的鋁分成兩等份，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的稀鹽酸，產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量與所加 NaOH溶液、稀鹽酸的體積關系如圖所示。下列說法不正確的是( )A．該鋁塊的總質(zhì)量為 8.46gB．a(chǎn)＝260C．b＝780D．該鋁塊中氧化鋁與鋁單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為 3∶20答案A解析加入60mL1mol·L－1NaOH溶液時，發(fā)生反應：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，繼續(xù)加入NaOH溶液時，發(fā)生反應：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，＝22＝2×0.3mol＝0.2mol，m(Al)＝0.2mol×27n(Al)3n(H)3g·mol－1＝5.4g，故該鋁塊的總質(zhì)量＝(3.06g＋5.4g)×2＝16.92g，A項錯誤；n[Al2O3]∶n(Al)＝0.03mol∶0.2mol＝3∶20，D項正確；鋁20.2mol溶解消耗的n(NaOH)＝3n(H2)＝0.2mol，則a＝60mL＋－11mol·L103mL·L－1＝260mL，B項正確；0.03molAl2O3消耗HCl0.18mol，0.18molc(HCl)＝0.18L＝1mol·L－1,0.2molAl消耗HCl0.6mol，則b＝1800.6molmL＋ ×103mL·L－1＝780mL，C項正確。6．鋁是中學化學學習階段的唯一一種既能與酸 (非氧化性酸)反應又能與強堿溶液反應放出 H2的金屬，就鋁的這一特殊性質(zhì)回答下列問題：(1)鋁與酸、堿反應的實質(zhì)是什么？氧化劑是什么？(2)足量的兩份鋁分別投入到等體積、等物質(zhì)的量濃度的鹽酸、氫氧化鈉溶液中，產(chǎn)生 H2的體積之比是________。(3)足量的兩份鋁分別投入到等體積、一定物質(zhì)的量濃度的HCl、NaOH溶液中，二者產(chǎn)生的H2相等，則HCl和NaOH的物質(zhì)的量濃度之比是________。(4)等體積、等物質(zhì)的量濃度的硫酸、氫氧化鈉溶液分別放在甲、乙兩燒杯中，各加等質(zhì)量的鋁，生成氫氣的體積比為 5∶6(相同條件下)，則甲、乙兩燒杯中的反應情況可能是________。A．甲、乙中都是鋁過量B．甲中鋁過量、乙中堿過量C．甲中酸過量，乙中鋁過量D．甲中酸過量，乙中堿過量－1的鹽酸和NaOH溶(5)甲、乙兩燒杯中各盛有 100mL3molL·液，向兩燒杯中分別加入等質(zhì)量的鋁粉， 反應結(jié)束后，測得生成的氣體體積比為V(甲)∶V(乙)＝1∶2，則加入鋁粉的質(zhì)量為 ________。A．5.4gB．3.6gC．2.7gD．1.8g(6)將5.4gAl投入－1200.0mL2.0molL·的某溶液中有氫氣產(chǎn)生，充分反應后有金屬剩余。該溶液可能是________。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)鋁與酸、堿反應的實質(zhì)都是：Al――→Al3＋，2H＋――→H2，只不過堿中的H＋來源于水的電離，氧化劑分別為酸和水。(2)1∶3(3)3∶1(4)B(5)A(6)D解析根據(jù)反應的化學方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑可以看出，等質(zhì)量的鋁分別與足量鹽酸、氫氧化鈉反應， 得到等質(zhì)量的H2；等物質(zhì)的量的鹽酸、氫氧化鈉與足量鋁反應，生成 H2的物質(zhì)的量之比為 1∶3；若產(chǎn)生H2的量相等，則n(HCl)＝3n(NaOH)，兩者的物質(zhì)的量之比為 3∶1。(4)若酸、堿過量，生成 H2的體積比為1∶1，若鋁均過量，生成H2的體積比為2∶3，可知反應情況甲中鋁過量，乙中堿過量。(5)當參加反應的 HCl和NaOH的物質(zhì)的量一樣多時，產(chǎn)生 H2的體積比是1∶3，而題設條件體積比為 1∶2，說明此題投入的鋁粉對鹽酸來說是過量的，而對于 NaOH溶液來說是不足的。2Al＋6HCl

=== 2AlCl

3＋3H2↑6mol

3mol3mol

·L－1×0.1L

0.15mol則Al與NaOH溶液反應生成的 H2為0.15mol×2＝0.3mol。2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑2×27g 3mol5．4g 0.3mol即投入的鋁粉為 5.4g。(6)Al與HNO3反應不會產(chǎn)生H2，Al的物質(zhì)的量為0.2mol，Al完全消耗時，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?！锟偨Y(jié)提升(1)鋁能與酸溶液反應生成H2和鋁鹽(Al3＋)，但與稀HNO3反應不生成H2，且在濃HNO3、濃H2SO4中鈍化。－(2)鋁與強堿溶液反應生成 H2和偏鋁酸鹽(AlO2)。(3)鋁與酸或堿溶液反應生成 H2的量的計算鋁分別與鹽酸、氫氧化鈉溶液反應的原理：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。Al與酸、堿反應，實質(zhì)上都是：0 失3e－＋3 ＋1 得2e－0Al ――→Al，2H――→H2，故鋁與酸、堿溶液反應時，鋁與氫氣的關系可利用 2Al～3H2進行計算，也可以直接利用電子得失守恒靈活計算。①等量的鋁分別與足量鹽酸和氫氧化鈉溶液反應， 產(chǎn)生氫氣的體VH2HCl積比為VH2NaOH＝1∶1。②含等物質(zhì)的量的HCl和NaOH的鹽酸、NaOH溶液分別與足量的鋁反應，產(chǎn)生氫氣的體積比為VH2HCl＝1∶3。VH2NaOH③一定量的鋁分別與一定量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應， 若產(chǎn)生氫氣的體積比為1<VH2HCl<1，則必定是鋁與鹽酸反應時，鋁過量3VH2NaOH而鹽酸不足；鋁與氫氧化鈉溶液反應時，鋁不足而氫氧化鈉溶液過量?？键c 鋁的重要化合物1．氧化鋁(1)物理性質(zhì)色態(tài)：白色固體；硬度：大；熔點：高。(2)化學性質(zhì)①屬于兩性氧化物，寫出下列反應的離子方程式：②電解化學方程式為2Al2電解3熔融)=====4Al＋3O2↑。O((3)用途熔點很高，是一種較好的耐火材料，天然產(chǎn)剛玉的成分是Al23，O還可制作各種寶石。2．氫氧化鋁(1)物理性質(zhì)Al(OH)3是一種難溶于水的白色膠狀物質(zhì)，具有較強的吸附能力。(2)化學性質(zhì)①兩性Al(OH)3的電離方程式為Al(OH)3既能溶于強酸又能溶于強堿，且都生成鹽和水。與強酸反應：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，－ －與強堿溶液反應：Al(OH)3＋OH===AlO2＋2H2O。△Al(OH)3受熱分解：2Al(OH)3=====Al2O3＋3H2O。(3)制備①向鋁鹽中加入氨水，離子方程式為Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4。－②NaAlO2溶液中通入足量 CO2，離子方程式為 AlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3。③NaAlO2溶液與AlCl3溶液混合：離子方程式為 3AlO－2＋Al3＋6H2O===4Al(OH)3↓。3．明礬明礬的化學式為 KAl(SO4)2·12H2O，可溶于水，電離方程式為42＋＋Al3＋＋2SO42－。水溶液的pH<7(填“”“或”KAl(SO)===K><“＝”)，原因是Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋。明礬可用于凈水，其原因是Al3＋水解產(chǎn)生Al(OH)3膠體，3Al(OH)膠體可以和懸浮于水中的泥沙形成絮狀不溶物而沉降下來，使水澄清。易錯警示 (1)Al2O3、Al(OH)3是中學階段接觸的唯一與堿反應的金屬氧化物和氫氧化物，經(jīng)常應用到除雜、計算題中，所以一定要熟記這兩個反應的離子方程式。(2)Al(OH)3具有兩性，能溶于強酸(如鹽酸)、強堿(如NaOH溶液)，但不溶于弱酸(如H2CO3)、弱堿溶液(如氨水)。(3)由Al(OH)3的兩式電離以及與酸和堿反應的離子方程式可知：與酸反應時相當于三元堿，與堿反應時相當于一元酸。(4)明礬凈水只能除去水中的懸浮雜質(zhì)，不能殺菌消毒，與氯氣消毒原理不同。1．判斷正誤，正確的畫“√”，錯誤的畫“×”。(1)鋁與少量氫氧化鈉溶液反應生成 Al(OH)3。( )(2)氧化鋁與少量氫氧化鈉溶液反應生成 Al(OH)3。( )提示 (1)× (2)×2．在做鋁的燃燒實驗時，用坩堝鉗夾住一小塊鋁箔，在酒精燈上加熱至其熔化，會看到的現(xiàn)象是鋁箔熔化， 失去光澤，但熔化的鋁并不滴落。原因是 。提示

鋁箔加熱時與

O2發(fā)生反應生成熔點很高的

Al2O3薄膜，使內(nèi)部熔化的鋁被 Al2O3包裹著，所以熔化的鋁不易滴下3．現(xiàn)有AlCl3、MgCl2的混合溶液，如何分離提純得到各自的溶液？提 示題組一Al23和Al(OH)3的兩性O1.下列說法中正確的是()Al23坩堝②用鹽酸、氫①熔化固體NaOH的坩堝不能選用O氧化鈉溶液均可除去鋁表面的氧化膜③向AlCl3溶液中加入過量NaOH溶液，離子方程式為 Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ ④AlCl＋液中滴入過量的氨水，離子方程式為 Al3＋3NH3·H2O===Al(OH)

3溶3↓＋3NH＋4

⑤向一定量的

AlCl

3溶液中逐滴加入氫氧化鈉溶液，先生成白色沉淀，后沉淀逐漸溶解

⑥實驗室中我們通常用氨水與Al2(SO4)3溶液反應來制取

Al(OH)

3，一般不用

NaOH

溶液

⑦除去氧化鐵中氧化鋁的方法：向混合物中加入過量氫氧化鈉溶液，充分反應后過濾、洗滌、干燥A．①②③⑥ B．②③⑥⑦C．①②④⑤⑥⑦ D．全部答案 C解析 Al2O3與Al(OH)3既可以與強酸溶液反應，又可以和強堿溶液反應，但不能與弱酸、弱堿溶液反應。2．下列物質(zhì)中既能與稀硫酸反應，又能與氫氧化鈉溶液反應的是( )①NaHCO3②423③23④Al(OH)3⑤Al(NH)SOAlO⑥NaHSO4⑦AlCl3⑧23NaSiOA．①②③④⑤⑥⑦⑧ B．①②③④⑤C．③④⑤⑥⑦ D．②⑧答案 B解析 NaHSO4、AlCl3只能與NaOH溶液反應，不能與稀硫酸反應，Na2SiO3只能與稀硫酸反應，不能與 NaOH溶液反應，B項正確。題組二 Al(OH)3的制備3.用含少量鎂粉的鋁粉制取純凈的氫氧化鋁， 下列操作步驟中最恰當?shù)慕M合是( )①加鹽酸溶解②加燒堿溶液溶解③過濾④通入過量CO2生成Al(OH)3沉淀⑤加入鹽酸生成Al(OH)3沉淀⑥加入過量燒堿溶液A．①⑥⑤③ B．②③④③C．②③⑤③ D．①③⑤③答案 B解析 若先用鹽酸溶解，Mg、Al均溶解，故先用燒堿溶液溶解，從NaAlO2制備Al(OH)3，若加鹽酸不容易控制量的多少，應通入足量的CO2氣體。故B項操作步驟為最佳順序。4．將4mol金屬Al全部轉(zhuǎn)化為Al(OH)3，消耗HClamol，NaOHbmol，則A．4

a＋b的最小值為B．6

(

)C．8

D．16答案

B解析

將

4molAl

全部轉(zhuǎn)化為

Al(OH)

3消耗鹽酸 amol、消耗NaOHbmol。要想a＋b的值最小，應為 3 molAl發(fā)生反應：2Al2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，生成3molNaAlO2，另外1molAl發(fā)生反應：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，生成1molAlCl3，然后發(fā)生反應：3NaAlO2＋AlCl3＋6H2O===4Al(OH)3↓＋3NaCl，生成4molAl(OH)3，消耗HCl和NaOH共6mol，故B選項正確。★總結(jié)提升(1)中學學習階段接觸到的既能與強酸反應又能與強堿反應的物質(zhì)有：①金屬單質(zhì)：Al等；②兩性氧化物：Al2O3等；③兩性氫氧化物：Al(OH)3等；④弱酸的銨鹽：(NH4)2CO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；⑤弱酸的酸式鹽： NaHCO3、KHS、NaHSO3等；⑥氨基酸等。(2)兩性物質(zhì)：是指既能與酸反應又能與堿反應生成鹽和水的化合物，上述物質(zhì)中只有 Al2O3、Al(OH)3、氨基酸是兩性物質(zhì)?？键c 用數(shù)形結(jié)合思想理解 Al3＋、Al(OH)3、AlO－2之間的轉(zhuǎn)化關系1．“鋁三角”轉(zhuǎn)化關系2．“鋁三角”的應用(1)制取Al(OH)3(2)分離提純①利用Al能溶于強堿溶液，分離Al與其他金屬的混合物。②利用Al23能與強堿溶液反應，分離23與其他金屬氧化物OAlO的混合物。③利用Al(OH)3的兩性，分離Al3＋與其他金屬陽離子的混合物。(3)判斷離子共存問題①Al3＋－－2－－2－等不能大量共存。與OH、AlO2、CO3(HCO3)、S－ ＋ － ＋ ＋②AlO2與H、HCO3、Al3、Fe3等不能大量共存。－ ＋3．Al元素的存在形態(tài)與 OH、H的關系4．與Al(OH)3沉淀生成有關的圖象分析(1)把強堿溶液逐滴加入到鋁鹽 (Al3＋)溶液中至過量①現(xiàn)象：先有白色沉淀產(chǎn)生，然后沉淀逐漸溶解 。②有關反應：A→B：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓B→D：Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O③圖象：(2)把鋁鹽(Al3＋)溶液逐滴加入到強堿溶液中至過量①現(xiàn)象：先無明顯現(xiàn)象，然后逐漸產(chǎn)生大量的白色沉淀 。②有關反應：A→B：Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2OB→C：Al3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓③圖象：(3)在AlO－2溶液中逐滴加入強酸至過量①現(xiàn)象：先生成白色沉淀，然后沉淀逐漸溶解 。②有關反應：－ ＋A→B：AlO2＋H＋H2O===Al(OH)3↓B→D：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O③圖象：(4)在強酸溶液中逐滴加入 AlO－2溶液至過量①現(xiàn)象：先無明顯現(xiàn)象，反應一段時間后逐漸產(chǎn)生白色沉淀 。②有關反應：A→B：4H＋＋AlO－2===Al3＋＋2H2OB→：Al3＋＋3AlO2－＋23↓C6HO===4Al(OH)③圖象：(5)向含Mg2＋與Al3＋的酸性溶液中逐滴加入強堿溶液①現(xiàn)象：無明顯現(xiàn)象→出現(xiàn)沉淀→漸多→最多→減少→不變 。②反應：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圖象[c(Mg2＋)＝c(Al3＋)](6)向明礬溶液中逐滴加入 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．下列各組物質(zhì)的無色溶液，不用其他試劑即可鑒別的是____________。①NaOH、AlCl3②NaHCO3、24③NaAlO2、NaHSO4HSO④Na23、HCl⑤23、NaHCO3、Ca(OH)2CONaCO提示 ①③④2．下列各項操作中，能出現(xiàn)“先產(chǎn)生沉淀，然后沉淀又溶解”現(xiàn)象的是______________。①向飽和碳酸鈉溶液中通入過量的 CO2 ②向NaAlO2溶液中逐滴加入過量的稀鹽酸 ③向AlCl3溶液中逐滴加入過量稀氫氧化鈉溶液 ④向硅酸鈉溶液中逐滴加入過量的鹽酸提示 ②③題組一 有關Al3＋、AlO－2的離子反應1.[2015衡·水模擬]下列圖象表示 Al3＋與AlO－2物質(zhì)的量變化的曲線，實線表示Al3＋，虛線表示AlO－2，其中正確的是( )答案B解析Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、Al(OH)3＋OH－===AlO2－＋2H2O，Al3＋－增加消耗的NaOH的物質(zhì)的減少消耗的NaOH與AlO2量之比為3∶1，故A錯，B正確；AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓、Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，AlO－2減少消耗的 HCl與Al3＋增加消耗的HCl的物質(zhì)的量之比為1∶3，C、D都錯。2．某Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中逐滴加入1mol·L－1的鹽－－－＋的物質(zhì)的量與加入鹽酸，測得溶液中的CO32、HCO3、AlO2、Al3酸的體積變化關系如圖所示，則下列說法正確的是()A．原混合溶液中的CO23－與AlO－2的物質(zhì)的量之比為1∶2B．V1∶V2＝1∶5C．M點時生成的CO2為0.05mol2－＋＋＋H2D．a(chǎn)曲線表示的離子方程式為AlOH3↓O===Al(OH)答案D解析與H＋發(fā)生反應的先后順序為AlO2＋H＋＋－H2O===Al(OH)3↓、CO23－＋H＋===HCO－3、HCO－3＋H＋===H2O＋CO2↑、Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，D選項正確；原混合溶液中的CO23－與AlO2－的物質(zhì)的量之比為1∶1，A選項錯誤；M點時生－，無CO22－正好有一半成的是HCO3生成，C選項錯誤；V1時，CO3生成HCO－3，V1＝75mL，V2＝150mL＋150mL＝300mL，B選項錯誤?！锟偨Y(jié)提升(1)鋁線規(guī)律Al(OH)3有兩性，既溶于強酸 (H＋)生成鋁鹽(Al3＋)，又溶于強堿－－＋＋－－(OH)生成偏鋁酸鹽(AlO2)，Al(OH)3、H、Al3、OH、AlO2是鋁的化合物轉(zhuǎn)化關系中最常見的5種粒子，將這5種粒子按pH由小到大列出線型關系：H＋?Al3＋?Al(OH)3?AlO－2?OH－我們將這條線形排列稱為“鋁線”。這條“鋁線”上相鄰粒子不反應，不相鄰粒子間可以反應。相隔的粒子反應生成處于兩個反應粒子中間的粒子 (產(chǎn)物水被略去)。相隔越遠的粒子越容易發(fā)生反應。(2)AlO－2與HCO－3不能大量共存，原因是AlO－2能與HCO－3電離出＋－＋－＋23↓＋2－，的H發(fā)生復分解反應：AlO2HCO3CO3HO===Al(OH)而不能認為是AlO－2與HCO－3發(fā)生相互促進的水解反應。(3)往NaAlO2溶液中通入少量 CO2得正鹽(CO23－)，通入足量CO2得酸式鹽(HCO－3)。(4)含Al3＋的溶液與堿反應的先后順序當溶液中有多種離子時，要考慮離子之間的反應順序，如向含有H＋、NH＋4、Mg2＋、Al3＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，NaOH先與H＋反應，再與Mg2＋、Al3＋反應生成沉淀，再與NH＋4反應，最后才溶解Al(OH)3沉淀。題組二 Al3＋、AlO－2形成Al(OH)3圖象的綜合分析3.如圖表示AlCl3溶液與NaOH溶液相互滴加過程中微粒的量的關系曲線，下列判斷錯誤的是 ( )A．①線表示Al3＋的物質(zhì)的量的變化B．x表示AlCl3的物質(zhì)的量C．③線表示Al(OH)3的物質(zhì)的量的變化D．④線表示AlO－2的物質(zhì)的量的變化答案 B解析 AlCl3溶液與NaOH溶液混合有兩種方式：向 AlCl3溶液中緩慢滴加 NaOH溶液，開始有沉淀生成后沉淀溶解，且生成沉淀與沉淀溶解消耗的 NaOH的物質(zhì)的量之比為 3∶1，顯然符合題意，則x表示NaOH的物質(zhì)的量，B項錯誤；另一種方式是向NaOH溶液中緩慢滴加AlCl3溶液，開始沒有沉淀，后有沉淀生成，與本題圖示情況不符。4．[2015·雙鴨山一中月考]下列曲線圖(縱坐標為沉淀的量，橫坐標為加入物質(zhì)的量)與對應的選項相符合的是 ( )A．向1L濃度均為－1的Ba(OH)2、NaAlO2混合溶液·0.1molL中加入0.1molL·－1的稀H24SO．向濃度分別為－－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．向燒堿溶液中滴加明礬溶液D．向AlCl3溶液中滴加過量氨水答案 A解析A項，Ba(OH)2和NaAlO2中加入24，發(fā)生的反應依HSO2＋＋2OH－＋2H＋2－－＋＋次為Ba＋SO4===BaSO4↓＋2H2O、AlO2＋HH2O===Al(OH)3↓、Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，所以加1LH2SO4時，Ba(OH)2反應完，再加0.5LH2SO4時，AlO2參加反應，－再加1.5LH2SO4時，Al(OH)3全部溶解，A正確；B項，向1L濃度－1－1的AlCl3、NH4Cl的混合溶液中加分別為0.1molL·和0.3molL·入0.1mol·L－1的NaOH溶液，發(fā)生的反應依次是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的量之比為3∶1，而圖象上看到的是 1∶1，B錯誤；C項，向燒堿溶液中滴加明礬溶液，發(fā)生的反應依次是Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2O、Al3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓，C錯誤；D項，AlCl3溶液中滴加過量氨水，沉淀不會溶解，D錯誤。題組三 Al3＋、Al(OH)3、AlO－2三者之間的定量計算5.向含有amolAlCl3的溶液中加入含 bmolKOH的溶液，生成沉淀的物質(zhì)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 解答本題首先要明確鋁鹽與堿反應的原理及二者的量與產(chǎn)物的關系。amolAlCl3完全轉(zhuǎn)化為Al(OH)3時所需的KOH的物質(zhì)的量為3amol，且沉淀最大值為 amol。故①③⑤有可能出現(xiàn)。當b<3a時，KOH不足，此時1 bn[Al(OH)3]＝3n(KOH)＝3mol，故④可能，②不可能；當3a<b<4a時Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓amol3amolamolAl(OH)3＋OH－－＋2H2O===AlO2(b－3a)mol(b－3a)mol剩余沉淀為amol－(b－3a)mol＝(4a－b)mol，故⑥可能。6．[2015·黃岡高三檢測]某無色稀溶液X中，可能含有下表所列離子中的某幾種。陰離子 CO23－、SiO23－、AlO－2、Cl－陽離子 Al3＋、Fe3＋、Mg2＋、NH＋4、Na＋現(xiàn)取該溶液適量，向其中加入某試劑Y，產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量(n)與加入試劑體積(V)的關系如圖所示。(1)若Y是鹽酸，則Oa段轉(zhuǎn)化為沉淀的離子(指來源于X溶液的，下同)是________，ab段發(fā)生反應的離子是________，bc段發(fā)生反應的離子方程式為__________________。(2)若Y是NaOH溶液，則X中一定含有的陽離子是 ________，其物質(zhì)的量之比為________，ab 段反應的離子方程式為。答案(1)SiO32－、AlO2－CO32－、HCO3－Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H23＋、Mg2＋＋∶∶＋＋－3·2、NH42NH4OH===NHO(2)Al14HO解析溶液為無色，說明溶液X中不含F(xiàn)e3＋。(1)若Y為鹽酸，由圖象的特點判斷溶液X中含有AlO2－、SiO32－、2－－＋＋H2O===Al(OH)3↓、CO3，其中Oa段發(fā)生的反應為AlO2＋HSiO32－＋2H＋===H2SiO3↓；ab段發(fā)生的反應為CO32－＋H＋===HCO3、HCO3＋H＋===H2O＋CO2↑；bc段發(fā)生的反應為－－Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；因離子能共存，可知溶液 X中不含Al3＋、Mg2＋＋、NH4。(2)若Y為NaOH溶液，由圖象特點判斷溶液中含有Mg2＋、Al3＋＋Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、Mg2、NH4。其中Oa段發(fā)生反應為＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；ab段發(fā)生的反應為NH4＋＋OH－===NH3·H2O；bc段發(fā)生的反應為Al(OH)3＋OH－－===AlO2＋2H2O，因離子能共存，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。★總結(jié)提升可溶性鋁鹽與強堿反應的計算規(guī)律(1)求產(chǎn)物Al(OH)3的物質(zhì)的量①當n(OH－)≤3n(Al3＋)時，n[Al(OH)3]＝13n(OH－)。②當3n(Al3＋)<n(OH－)<4n(Al3＋)時，n[Al(OH)3]＝4n(Al3＋)－n(OH)。③當n(OH－)≥4n(Al3＋)時，n[Al(OH)3]＝0，無沉淀。(2)求反應物強堿的物質(zhì)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]熱點題型的解題技巧：以 “化工生產(chǎn)流程”為載體考查Mg、Al及其化合物轉(zhuǎn)化關系Mg、Al及其化合物的轉(zhuǎn)化關系是高考的重點內(nèi)容， 預計2017年的高考中，此部分內(nèi)容仍將作為主要考點。 工業(yè)流程題將元素化合物知識與工業(yè)生產(chǎn)聯(lián)系起來，既考查了基本原理又考查了考生對某一工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程的分析能力。此類題體現(xiàn)了化學的實用性及其價值取向，是近年高考考查的一個方向。[方法指導]1．工業(yè)冶煉鋁的流程鋁是地殼中含量最多的金屬元素，在自然界主要以化合態(tài)形式存在于氧化鋁中。鋁土礦的主要成分是 Al2O3，此外還含有少量 SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)，冶煉金屬鋁很重要的一個過程是 Al2O3的提純。由于Al2O3是兩性氧化物，而雜質(zhì) SiO2是酸性氧化物，F(xiàn)e2O3是堿性氧化物，因而可設計出兩種提純氧化鋁的方案。方案一：酸溶法方案二：堿溶法注意：電解Al2O3時，加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化溫度，減少能耗。2．從海水中提取鎂的流程(1)流程(2)主要化學反應①制石灰乳高溫CaCO3=====CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2；②沉淀Mg2＋Mg2＋＋2Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2＋；③制備MgCl2：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；電解④電解MgCl2：MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑。注意：冶煉鋁時只能電解Al23而不能電解AlCl3，因為AlCl3O是共價化合物，熔融狀態(tài)下不導電。冶煉鎂時只能電解MgCl2而不能電解MgO，因為MgO熔點高、耗能高。[典例][2013·大綱全國卷]鋁是一種應用廣泛的金屬，工業(yè)上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融電解制得。①鋁土礦的主要成分是Al2O3和SiO2等。從鋁土礦中提煉Al2O3的流程如下：②以螢石(CaF2)和純堿為原料制備冰晶石的流程如下：回答下列問題：(1)寫出反應1的化學方程式___________________________。(2)濾液Ⅰ中加入 CaO生成的沉淀是________，反應2的離子方程式為____________________。(3)E可作為建筑材料，化合物 C是________，寫出由D制備冰晶石的化學方程式____________________。(4)電解制鋁的化學方程式是 ______________________，以石墨為電極，陽極產(chǎn)生的混合氣體的成分是 ________。[答案](1)2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O、2NaOH＋Al2O3===2NaAlO2＋H2O(2)CaSiO3－2－2AlO2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO3(3)濃H2SO412HF＋3Na2CO3＋2Al(OH)3===2Na3AlF6＋3CO2＋9H2O高溫(4)2Al2O3=====4Al＋3O2↑O2、CO2(CO)通電，Na3AlF6[解析] 由題干的信息可推出(3)根據(jù)冰晶石的化學式可知氣體 D為HF，結(jié)合E可作為建筑材料可推出C為濃H2SO4，E為CaSO4，根據(jù)原子守恒可寫出制備冰晶石的化學方程式。(4)以石墨為電極，陽極發(fā)生的反應為 2O2－－4e－===O2↑，O2可與石墨反應產(chǎn)生 CO2和CO氣體。[考題集訓]1．[2015·濟南一模]某研究性學習小組用不純的氧化鋁(雜質(zhì)為Fe2O3)為原料，設計了冶煉鋁的以下工藝流程(部分反應產(chǎn)物沒有標出)：(1)試劑X的化學式為________，反應Ⅰ的離子方程式是。實驗室配制480mL1mol·L－1X的溶液必須用到玻璃儀器除燒杯、玻璃棒、試劑瓶、膠頭滴管外，還有__________。常用來可以標定所配X的溶液濃度是否準確的實驗名稱是 __________。(2)通入過量的 M、N化學式分別為________、________，反應Ⅱ、Ⅳ的離子方程式分別是_____________________________、。(3)按照方案設計，試劑Z的作用是調(diào)節(jié)溶液的pH為3.1，以生成沉淀b[Fe(OH)3。試劑Z可選用填字母)。]________(A．Al2O3B．H2SO4C．NaOHD．Al(OH)3(4)從實際工業(yè)的角度，你認為方案________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)一步驟少，較簡單解析由流程可知溶液a得到物質(zhì)無鐵元素，所以無Fe3＋，沉淀a為Fe2O3沉淀，加入的試劑為強堿，由NaHCO3溶液可知為NaOH，過量M為CO2；方案二加入試劑 Y原料全部溶解，所以 Y為酸，由產(chǎn)品硫酸銨可知 Y為硫酸，由(3)問可知沉淀b為Fe(OH)3、溶液c為Al2(SO4)3，N為氨氣，Z為可調(diào)節(jié)溶液pH，又不引入新雜質(zhì)的Al2O3或Al(OH)3。2．[2015唐·山一模]某工廠生產(chǎn)硼砂過程中產(chǎn)生的固體廢料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收鎂和其中另一種金屬單質(zhì)的工藝流程如下：沉淀物

Fe(OH)3

Al(OH)

3

Mg(OH)

2

Ca(OH)

2pH

3.4 5.2 11.2

13.1部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的

pH見上表，請回答下列問題：(1)寫出堿浸時反應的離子方程式 _________________________。(2)可回收到的金屬 A的原子結(jié)構(gòu)示意圖為________。(3)“浸出”步驟中，為提高鎂的浸出率，可采取的措施有____________________要(求寫出兩條措施)。調(diào)pH時需要調(diào)多次，第一次調(diào)pH主要為了除去。(5)MgCl2·6H2O 在 HCl 氛 圍 中 灼 燒 后 可 通 過________________________寫(出化學反應方程式)得到單質(zhì)Mg。(6)Mg(ClO3)2在農(nóng)業(yè)上有廣泛的用途，可用NaClO3與MgCl2制備，已知四種化合物的溶解度(S)隨溫度(T)變化曲線如圖所示。①寫出反應的化學方程式： ______________。②將反應物按化學反應方程式計量數(shù)比混合制備 Mg(ClO3)2，簡述可制備Mg(ClO3)2的原因。__________________答案(1)Al23＋－－＋22OH===2AlO2OOH(2)(3)升溫、攪拌或適當增大酸的濃度(任意兩種或3＋通電(5)MgCl2=====Mg＋Cl2↑其他合理答案即可)(4)Fe(6)①2NaClO3＋MgCl2===Mg(ClO3)2＋2NaCl↓②在相同溫度下，由于NaCl溶解度較小最先析出，Mg(ClO3)2剩余在溶液中通過蒸發(fā)結(jié)晶可得(其他合理敘述均可)解析 (1)固體廢料中只有 Al2O3能與堿溶液反應，故堿浸時反應的離子方程式為 Al2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2O。(2)～(4)分析工藝流程可知，濾液 Ⅰ的主要成分為偏鋁酸鹽，經(jīng)過處理后即可回收到 Al。向濾渣Ⅰ中加入的試劑 B應為酸。浸出后得到的濾渣Ⅱ為SiO2，濾液Ⅱ中主要含有的陽離子有 Fe3＋、Mg2＋、Ca2＋等，再根據(jù)題中已知的 Fe3＋、Mg2＋、Ca2＋分別完全沉淀為Fe(OH)3、Mg(OH)2、Ca(OH)2時溶液的pH可知，加堿液調(diào)pH時最先生成Fe(OH)3沉淀，故第一次調(diào)pH主要為了除去Fe3＋。(5)MgCl2·6H2O在HCl氛圍中灼燒后得到 MgCl2，電解熔融的MgCl2可得金屬Mg。1.[高考集萃]判斷正誤，正確的畫“√”，錯誤的畫“×”。