2020届高考一轮复习从铝土矿到铝合金学案

2020届高考一轮复习从铝土矿到铝合金学案

从铝土矿到铝合金 ‎[考纲导航]‎ 知识条目 加试要求 核心素养 ‎(1)地壳中铝的含量及存在形式，铝合金 a ‎1.宏观辨识与微观探析：认识铝及其化合物的两性，能从铝化合物的多样性，理解铝及其化合物的性质。‎ ‎2.变化观念与平衡思想：铝及其化合物发生化学变化需要一定的条件，并遵循一定规律。‎ ‎3.科学探究与创新意识：能发现和提出有探究价值的有关铝及其化合物性质的探究方案，进行实验探究。‎ ‎4.科学态度与社会责任：具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与铝性质有关的社会热点问题做出正确的价值判断。‎ ‎(2)从铝土矿中获得铝的方法 b ‎(3)两性氧化物、两性氢氧化物的概念，Al2O3、Al(OH)3的重要性质，铝及其重要化合物之间的转化关系 c ‎(4)铝的重要性质(跟酸、碱反应，铝热反应，钝化现象)‎ b ‎(5)明矾的组成及净水原理 b 考点1　铝的性质和工业制法 ‎[主干精讲]‎ ‎1.铝的存在和物理性质 ‎(1)存在：地壳中的含量，占第三位，仅次于O、Si；存在形态：全部以化合态存在。‎ ‎(2)物理性质：铝是一种银白色金属，质软，密度较小，有良好的导电性、导热性、延展性。‎ ‎2.金属铝的化学性质 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：‎ ‎①‎ ‎②2Al＋3Cl22AlCl3‎ ‎③‎ ‎④2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑‎ ‎⑤2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe(铝热反应)‎ ‎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能与铝反应产生氢气的溶液可能呈强酸性也可能呈强碱性。‎ ‎③在空气中具有抗腐蚀能力，原因是表面生成一层致密的氧化膜。‎ ‎3.工业炼铝 铝在地壳中主要以铝土矿(又称矾土)等矿物形式存在。提纯Al2O3及冶炼Al的步骤如下：‎ ‎(1)提取纯净的Al2O3‎ ‎(2)电解 用冰晶石(Na3AlF6)作助熔剂，以降低Al2O3的熔点，化学方程式为2Al2O3(熔融)‎ 4Al＋3O2↑。‎ ‎4.用途 ‎①纯铝用作导线。‎ ‎②铝合金制备汽车、飞机、生活用品等。‎ ‎[速检速测]‎ ‎1.[明辨是非]正确的打“√”，错误的打“×”‎ ‎(1)铝在自然界中有游离态和化合态两种形式(　　)‎ ‎(2)MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂(　　)‎ ‎(3)冶炼铝时常用焦炭作还原剂(　　)‎ ‎(4)1 mol Al与足量的稀硫酸或足量的氢氧化钠溶液反应转移电子数相同(　　)‎ ‎(5)铝与少量NaOH溶液反应得到铝盐，与足量NaOH溶液反应生成偏铝酸盐(　　)‎ ‎(6)铝罐可久盛食醋(　　)‎ ‎(7)常温下，相同的铝片中分别加入足量的浓、稀硝酸，浓硝酸中铝片先溶解完(　　)‎ 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×　(7)×‎ ‎2.依据Al单质的性质，思考回答下列问题。‎ ‎(1)铝的化学性质活泼，为什么日常生活中广泛使用的铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能？‎ ‎(2)铝与酸、碱反应的实质是什么？氧化剂是什么？‎ ‎(3)工业冶炼金属铝的化学方程式是__________________________________‎ ‎_______________________________________________________________，‎ 反应中每生成1 mol铝，转移电子________ mol。‎ ‎(4)将Al和Na的单质同时加入到一定量的水中，充分反应后，发现既无沉淀生成又无残留金属存在，请用两个化学反应方程式表示其变化：‎ ‎①________________________________________________________________，‎ ‎②________________________________________________________________。‎ 答案　(1)铝在常温下迅速被氧气氧化，形成一层致密的氧化膜，保护铝不再被氧化，因而铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能。‎ ‎(2)铝与酸、碱反应的实质都是： 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。‎ ‎(3)2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑　3‎ ‎(4)①2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑　②2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑‎ ‎[模拟题组]‎ 铝的性质和用途 ‎1.下列关于铝单质的叙述中正确的是(　　)‎ A.由于铝在空气中不会锈蚀，所以铝制品的使用寿命都很长 B.由于铝具有强还原性，所以常用铝来冶炼某些高熔点金属 C.常温下，铝被浓硫酸钝化，所以可用浓硫酸除去铝表面的铜镀层 D.由于铝的导电性能比铜强，所以常用铝制造电线、电缆 解析　铜在加热的条件下才能与浓硫酸反应，加热时浓硫酸能与氧化铝反应；铜的导电性能比铝强。‎ 答案　B ‎2.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 A 把相同大小的铝片和镁片分别投入相同浓度的NaOH溶液中：铝溶解有气泡产生，而镁没有任何变化 铝的金属性比镁强 B 取一块铝箔，用酒精灯点燃；铝箔只熔化成液体而没有滴落 铝不易燃烧 C 向氯化铵溶液中投入一铝片：铝片上产生大量气泡 该气体是氨气 D 向氯化铝溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量：先产生白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，最后沉淀完全消失 氢氧化铝能溶于强碱溶液 解析　金属性的强弱可根据金属与酸反应时金属失电子的能力强弱判断，而不是与碱反应，故A错误；没有滴落表明氧化铝的熔点高，故B错误；氯化铵溶液显酸性，与铝反应时放出氢气，故C错误；氯化铝和氢氧化钠溶液反应先生成氢氧化铝白色沉淀，氢氧化铝再和氢氧化钠溶液反应生成可溶性的偏铝酸钠，故D正确。‎ 答案　D 铝与酸、碱反应的定量计算 ‎3.(2017·保定联考)足量下列物质与等质量的铝反应放出氢气，且消耗溶质物质的量最少的是(　　)‎ A.氢氧化钠溶液 B.稀硫酸 C.盐酸 D.稀硝酸 解析　设Al为1 mol，1 mol铝与氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2和H2消耗1 mol NaOH；1 mol铝与稀硫酸反应生成Al2(SO4)3和H2消耗1.5 mol H2SO4；1 mol铝与盐酸反应生成AlCl3和H2消耗3 mol HCl；硝酸与金属铝反应不生成氢气，综合以上分析可知反应放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是氢氧化钠溶液，选A。‎ 答案　A ‎4.甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L－1的盐酸和NaOH溶液，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.5.4 g B.3.6 g ‎ C.2.7 g D.1.8 g 解析　其反应原理分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。可见当参加反应的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来说是不足的。‎ ‎2Al＋6HCl===　2AlCl3　＋　3H2↑‎ ‎ 6 mol 3 mol ‎ 3 mol·L－1×0.1 L 0.15 mol 则Al与NaOH反应生成的H2为0.15 mol×2＝0.3 mol。‎ ‎2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑‎ ‎2×27 g 3 mol ‎5.4 g 0.3 mol 即投入的铝粉为5.4 g。‎ 答案　A ‎【归纳总结】‎ 铝与酸或碱反应生成H2的量的关系 ‎2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑‎ ‎2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑‎ ‎(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H2的物质的量相等。‎ ‎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H2的物质的量之比为1∶3。‎ ‎(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。‎ ‎[真题对接]‎ ‎1.(2015·山东理综，10)某化合物由两种单质直接反应生成，将其加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生。下列化合物中符合上述条件的是(　　)‎ A.AlCl3 B.Na2O ‎ C.FeCl2 D.SiO2‎ 解析　A项，AlCl3可由Al与Cl2反应制得，将AlCl3加入Ba(HCO3)2溶液中生成CO2 气体和Al(OH)3沉淀，正确；B项，Na2O 加入Ba(HCO3)2溶液中只产生碳酸钡沉淀而没有气体产生，错误；C项，Fe 与Cl2 反应生成FeCl3，错误；D项，SiO2 与Ba(HCO3)2不反应，错误。‎ 答案　A ‎2.(重庆理综)合金是建造航空母舰的主体材料。‎ ‎(1)航母升降机可由铝合金制造。‎ ‎①铝元素在周期表中的位置为______________________________________，‎ 工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程中通入的气体为________。‎ ‎②AlMg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜，其化学方程式为________________________________________________________________。‎ 焊接过程中使用的保护气为________(填化学式)。‎ ‎(2)航母舰体材料为合金钢。航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为________。‎ 解析　本题围绕金属材料命题，要根据题目设问的角度，联系相关知识解答。(1)①铝元素在周期表中的第三周期第ⅢA族；提纯铝土矿通入CO2使AlO转化为Al(OH)3沉淀。②Al2O3与NaOH溶液发生的反应为Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O；保护气不能与金属反应，一般用稀有气体。(2)炼钢过程中为降低Si的含量，常加入CaCO3或CaO，将SiO2转化为CaSiO3而除去。‎ 答案　(1)①第三周期第ⅢA族　CO2　②Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O　Ar(其他合理答案均可)‎ ‎(2)CaCO3或CaO 考点2　铝的化合物 ‎[主干精讲]‎ ‎1.氧化铝 ‎(1)物理性质：难溶于水，熔点高，其晶体硬度大。‎ ‎(2)化学性质(用离子方程式表示)：‎ ‎(3)应用：a.工业炼铝；b.制耐火材料；c.刚玉的主要成分为氧化铝，优质刚玉(红宝石、蓝宝石等)可作装饰品。‎ ‎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(用离子方程式表示)‎ Al(OH)3的电离方程式为 ‎①‎ ‎②受热分解：2Al(OH)3Al2O3＋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。‎ ‎②NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。‎ ‎③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓。‎ ‎(1)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(如碳酸溶液)、弱碱(如氨水)。‎ ‎(2)既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应的物质有Al、Al2O3、Al(OH)3，多元弱酸的酸式盐(如NaHCO3、KHS、KHSO3、NaH2PO4等)及弱碱弱酸盐(如CH3COONH4等)。‎ ‎3.常见的铝盐 ‎(1)复盐：两种不同的金属离子(或金属离子与铵根)和一种酸根离子组成的盐。‎ ‎(2)明矾净水 ‎①明矾的化学式：KAl(SO4)2·12H2O，‎ ‎②净水原理涉及的离子方程式：‎ Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋。‎ 铝盐和偏铝酸盐的性质 ‎(1)Al3＋、AlO、Al(OH)3的转化关系：‎ ‎ ‎ ‎(2)Al3＋、AlO发生的水解反应 Al3＋与AlO、CO、HCO、S2－、HS－等弱酸根阴离子发生相互促进的水解反应。‎ AlO与Al3＋、NH、Fe3＋等弱碱阳离子发生相互促进的水解反应。‎ ‎[速检速测]‎ ‎1.[明辨是非]正确的打“√”，错误的打“×”‎ ‎(1)向1 mol·L－1 AlCl3溶液中加过量的6 mol·L－1 NaOH溶液制备Al(OH)3悬浊液(　　)‎ ‎(2)氢氧化铝具有弱碱性，可用于制胃酸中和剂(　　)‎ ‎(3)明矾用作净水剂不涉及化学变化(　　)‎ ‎(4)Al(OH)3既能与稀硫酸反应又能与NaOH溶液反应(　　)‎ ‎(5)下列物质的转化在给定条件下能够实现：‎ Al2O3NaAlO2(aq)Al(OH)3(　　)‎ ‎(6)明矾的化学式为Al2(SO4)3·12H2O(　　)‎ ‎(7)中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈(　　)‎ ‎(8)MgO、Al2O3的熔点很高，可制作耐高温材料(　　)‎ ‎(9)MgCl2、AlCl3溶液分别加热蒸发、灼烧，最终所得固体产物分别是MgO和Al2O3(　　)‎ 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×　(7)√　(8)√　(9)√‎ ‎2.用离子方程式表示下列三角转化关系的代表反应。‎ ‎①______________________________________________________________‎ ‎②____________________________________________________________‎ ‎③_____________________________________________________________‎ ‎④_____________________________________________________________‎ ‎⑤_____________________________________________________________‎ ‎⑥_____________________________________________________________‎ ‎⑦_____________________________________________________________‎ 答案　①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH或Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓‎ ‎②Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O ‎③Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O ‎④AlO＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO或2AlO＋3H2O＋CO2===2Al(OH)3↓＋CO ‎⑤AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O ‎⑥Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O ‎⑦Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓‎ ‎[模拟题组]‎ 铝的重要化合物的性质、用途及转化 ‎1.(2017·河南模拟)用氧化铝作原料，碳热法冶铝的两步反应为 ‎①温度为2 173～2 473 K时：2Al2O3＋9CAl4C3＋6CO↑‎ ‎②温度高于2 473 K时：Al2O3＋Al4C36Al＋3CO↑‎ 下列有关说法不正确的是(　　)‎ A.Al2O3属于两性氧化物 B.两步反应中CO均是氧化产物 C.Al4C3与盐酸反应可生成烃，该烃为乙烯 D.生成的铝粉不能在空气中冷却 解析　Al2O3既能与强碱反应又能与强酸反应，属于两性氧化物，A正确；两步反应中，生成CO时碳元素的化合价均升高，被氧化，所以CO均是氧化产物，B正确；Al4C3与HCl反应的化学方程式为Al4C3＋12HCl===4AlCl3＋3CH4↑，所以生成的烃为甲烷，C错误；铝能与氧气反应生成氧化铝，所以生成的铝粉不能在空气中冷却，D正确。‎ 答案　C ‎2.(2017·天津静海一中月考)下列各组物质，不能按a→b→c(“→”表示反应一步完成)关系转化的是(　　)‎ 选项 a b c A Al2O3‎ NaAlO2‎ Al(OH)3‎ B AlCl3‎ Al(OH)3‎ NaAlO2‎ C Al Al(OH)3‎ Al2O3‎ D MgCl2‎ Mg(OH)2‎ MgO 解析　氧化铝溶于氢氧化钠溶液生成偏铝酸钠，偏铝酸钠溶液通入二氧化碳生成氢氧化铝，故A正确；氯化铝与氨水反应生成氢氧化铝，氢氧化铝溶于氢氧化钠溶液生成偏铝酸钠，故B正确；铝不能直接生成氢氧化铝，故C错误；氯化镁与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化镁，氢氧化镁加热分解生成氧化镁，故D正确。‎ 答案　C 含铝化合物的提取工艺 ‎3.(2017·四川仁寿模拟)铝土矿的主要成分中含有氧化铝、氧化铁和二氧化硅等，工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝。下列说法错误的是(　　)‎ A.①、②中除加试剂外还需要进行过滤操作，①中滤渣为二氧化硅 B.a、b中铝元素的存在形式不同 C.③中需要通入过量的氨气 D.④进行的操作是加热，而且d一定是氧化铝 解析　铝土矿加盐酸生成Al3＋和Fe3＋，二氧化硅不溶于盐酸，所以要过滤、分离出二氧化硅；滤液中加过量NaOH，Al3＋转化为AlO、Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，过滤除去Fe(OH)3沉淀，向滤液中通入过量的二氧化碳，生成Al(OH)3沉淀，Al(OH)3分解生成Al2O3，最后电解熔融的Al2O3生成Al。由以上分析可知①、②中除加试剂外，还需要进行过滤操作，故A正确；a中为Al3＋，b中为AlO，故B正确；③中需要把AlO转化为Al(OH)3沉淀，要通入过量的二氧化碳，AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO，故C错误；根据上面分析可知④是Al(OH)3受热分解生成Al2O3，故D正确。‎ 答案　C ‎4.工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：‎ 对上述流程的判断正确的是(　　)‎ A.试剂X可以为氨水，沉淀中含有铁的化合物 B.CO2可以用H2SO4溶液或稀盐酸代替 C.反应Ⅱ中的离子方程式为CO2＋AlO＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO D.工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al，成本更低 解析　A项，试剂X应为强碱溶液，使Al2O3溶解，A错误；B项，若用强酸代替CO2，强酸过量时，Al(OH)3会溶解，不能保证得到Al(OH)3沉淀，B错误；D项，因Al比Fe活泼，不能用Fe置换Al，D错误。‎ 答案　C ‎【反思归纳】‎ 根据物质类别，分离、提纯铝土矿 铝及其化合物的图像和计算 ‎5.(2017·上海普陀区二模)下列图像与选项对应的是(　　)‎ 解析　AlCl3溶液中滴入NaOH溶液，先发生反应：AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl，当NaOH过量时，Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O，生成Al(OH)3消耗的NaOH与溶解Al(OH)3消耗的NaOH的物质的量之比为3∶1，与图像不符，A错误；Al(OH)3为两性物质，能溶于强酸和强碱溶液，但硝酸钠为强酸强碱盐，其溶液呈中性，所以两者不反应，即沉淀的质量不变，与图像相符，B正确；在AlCl3溶液中滴加氨水至过量：AlCl3＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4Cl，Al(OH)3不溶于氨水中，故沉淀逐渐增多至最大值，与图像不符，C错误；CO2溶于水生成碳酸，Al(OH)3不溶于碳酸，Al(OH)3的质量不变，与图像不符，D错误。‎ 答案　B ‎6.(2018·衡阳模拟)将一定质量的镁铝混合物投入200 mL硫酸中，固体全部溶解后，向所得溶液中加入5 mol·L－1的NaOH溶液，生成沉淀的物质的量n与加入NaOH溶液的体积V的变化如图所示：‎ 则下列说法不正确的是(　　)‎ A.镁和铝的总质量为9 g B.最初20 mL NaOH溶液用于中和过量的硫酸 C.硫酸的物质的量浓度为2.5 mol·L－1‎ D.生成的氢气在标准状况下的体积为11.2 L 解析　由图像知，n[Mg(OH)2]＝0.15 mol，n[Al(OH)3]＝0.35 mol－0.15 mol＝0.2 mol，则m(Mg)＝0.15 mol×24 g·mol－1＝3.6 g，m(Al)＝0.2 mol×27 g·mol－1＝5.4 g，m(Mg)＋m(Al)＝9 g；由图像知，最初20 mL NaOH溶液用于中和过量的硫酸；当沉淀达到最大值时，溶液中的溶质只有Na2SO4，则有n(Na＋)＝2n(SO)，即n(NaOH)＝2n(H2SO4)，n(H2SO4)＝n(NaOH)，c(H2SO4)＝n(H2SO4)/V＝＝2.5 mol·L－1；标准状况下0.15 mol的Mg生成的氢气为3.36 L，0.2 mol的Al生成的氢气为6.72 L，共生成氢气10.08 L，D项错误。‎ 答案　D ‎[真题对接]‎ ‎1.(2015·天津高考，节选)向盛有10 mL 1 mol·L－1 NH4Al(SO4)2溶液的烧杯中滴加1 mol·L－1 NaOH溶液，沉淀的物质的量随NaOH溶液体积的变化示意图如下：‎ ‎(1)写出m点反应的离子方程式：___________________________________。‎ ‎(2)若在NH4Al(SO4)2溶液中改加20 mL 1.2 mol·L－1 Ba(OH)2溶液，充分反应后，溶液中产生沉淀的物质的量为________mol。‎ 解析　(2)因NH4Al(SO4)2的物质的量为0.01 L×1 mol·L－1＝0.01 mol，Ba(OH)2的物质的量为0.02 L×1.2 mol·L－1＝0.024 mol，产生沉淀的反应有两类，一是SO＋Ba2＋===BaSO4↓，n(SO)＝0.01 mol×2＝0.02 mol，0.02 mol＜0.024 mol，故n(BaSO4)＝0.02 mol；二是OH－参与的反应，‎ Al3＋　　＋　　3OH－　　===　　Al(OH)3↓‎ ‎0.01 mol 0.03 mol 0.01 mol OH－余0.024 mol×2－0.03 mol＝0.018 mol，之后发生反应：NH＋OH－===NH3·H2O，n(NH)＝0.01 mol，再消耗OH－ 0.01 mol，则剩余OH－为0.018 mol－0.01 mol＝0.008 mol，最后发生沉淀的溶解：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，OH－为0.008 mol，溶解Al(OH)3 0.008 mol，则剩余Al(OH)3为0.01 mol－0.008 mol＝0.002 mol。溶液中产生沉淀的物质的量为0.02 mol＋0.002 mol＝0.022 mol。‎ 答案　(1)NH＋OH－===NH3·H2O　(2)0.022‎ ‎2.(2016·海南化学，14节选)KAl(SO4)2·12H2O(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(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.H2SO4溶液 c.氨水 d.NaOH溶液 ‎(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___________________________‎ ‎__________________________________________________________________。‎ 解析　(1)易拉罐的主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质，试剂①的作用是将Al溶解，HCl溶液和H2SO4溶液可溶解Al及Fe、Mg杂质，会引入Fe2＋、Mg2＋，氨水不能溶解Al，NaOH溶液可溶解Al，但不溶解Fe、Mg杂质，故d项符合。(2)选用NaOH溶液溶解易拉罐，主要发生反应2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。(3)滤液A中铝元素以AlO形式存在，与溶液中HCO发生复分解反应：AlO＋HCO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO，故沉淀B为Al(OH)3，明矾溶于水时，KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO，Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，使溶液呈弱酸性。‎ 答案　(1)d ‎(2)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑‎ ‎(3)Al(OH)3　Al3＋水解，使溶液中H＋浓度增大 ‎3.(2017·江苏化学，16)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：‎ 注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。‎ ‎(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为____________________________‎ ‎__________________________________________________________________。‎ ‎(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH________(填“增大”、“不变”或“减小”)。‎ ‎(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是____________________________________________________________________‎ ‎___________________________________________________________________。‎ ‎(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。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1 000 ℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是______________________________‎ ‎_________________________________________________________________。‎ 解析　(1)“碱溶”时，Al2O3与NaOH反应生成NaAlO2和H2O，注意离子方程式。(2)“过滤I”所得滤液为NaAlO2溶液，加入NaHCO3溶液，过滤Ⅱ后电解的是Na2CO3溶液，说明溶液的溶质由NaAlO2变为Na2CO3，发生反应AlO＋HCO＋H2‎ O===Al(OH)3↓＋CO，说明AlO结合H＋能力强于CO，即其水解能力强，说明碱性NaAlO2>Na2CO3，溶液的pH减小。(3)电解Al2O3，阳极O2－放电生成O2，石墨(C)电极会被O2氧化。(4)阳极溶液中的阴离子即水中的OH－放电生成O2(图示)及H＋(2H2O－4e－===O2↑＋4H＋)，H＋与CO结合生成HCO(CO＋H＋===HCO，由图阳极区Na2CO3生成NaHCO3)，写出总反应：4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑。阴极，水中的H＋放电生成H2。(5)NH4Cl加热时分解生成HCl和NH3，HCl可以破坏铝表面的氧化膜，有利于反应进行。‎ 答案　(1)Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O ‎(2)减小 ‎(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化 ‎(4)4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑　H2‎ ‎(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜 课时训练 一、选择题 ‎1.下列金属中，表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化的是(　　)‎ A.K B.Na ‎ C.Fe D.Al 解析　金属铝在空气中表面会形成一层致密的氧化膜保护层，防止内层的金属进一步被氧化，D正确。K、Na、Fe表面形成的氧化膜比较疏松，不能保护内层金属，A、B、C错误。‎ 答案　D ‎2.下列关于镁、铝的说法正确的是(　　)‎ A.镁铝制品在空气中能稳定存在是因为铝不活泼 B.浓HNO3、浓H2SO4能用铝制器皿盛装是因为铝与浓HNO3、浓H2SO4不反应 C.镁、铝均能与NaOH溶液反应 D.铝与Fe2O3发生铝热反应是利用了Al的还原性比Fe强 解析　‎ 镁铝制品在空气中稳定存在的原因是形成了一层致密氧化膜保护内部金属，A错误；浓HNO3、浓H2SO4能用铝制器皿盛装是因为铝遇浓HNO3、浓H2SO4钝化，发生了化学反应，B错误；镁与NaOH溶液不反应，C错误。‎ 答案　D ‎3.(2018·东营模拟)下列物质的制备方法正确的是(　　)‎ A.氯化铝溶液和硫化钠溶液反应制备Al2S3‎ B.用镁粉和空气反应制备Mg3N2‎ C.用铝粉和MnO2制得锰 D.电解熔融氯化铝的方法制得单质铝 解析　Na2S溶液与AlCl3溶液反应，S2－与Al3＋发生水解相互促进反应生成氢氧化铝沉淀和硫化氢，反应的离子方程式为2Al3＋＋3S2－＋6H2O===3H2S↑＋2Al(OH)3↓，反应无法获得硫化铝，故A错误；镁粉在空气中燃烧，主要是和氧气反应生成氧化镁，故B错误；铝热法可冶炼锰，故C正确；氯化铝属于共价化合物，熔融状态不导电，工业上用电解熔融氧化铝的方法冶炼Al，故D错误。‎ 答案　C ‎4.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.②③④③‎ C.②③⑤③ D.①③⑤③‎ 解析　若先用盐酸溶解，Mg、Al均溶解，制取Al(OH)3的步骤较多；从NaAlO2制备Al(OH)3，加盐酸不容易控制量的多少。故B项操作步骤为最佳顺序。‎ 答案　B ‎5.(2017·江苏南京四模)甲、乙、丙、丁、戊的相互转化关系如图所示(反应条件略去，箭头表示一步转化)。下列各组物质中，不满足图示转化关系的是(　　)‎ 序号 甲 乙 丙 戊 ‎①‎ NH3‎ O2‎ NO H2O ‎②‎ Fe H2O H2‎ Fe2O3‎ ‎③‎ Al2O3‎ NaOH溶液 NaAlO2溶液 过量CO2‎ ‎④‎ Na2O2‎ CO2‎ O2‎ Na A.①③ B.②③ ‎ C.②④ D.①④‎ 解析　NO和H2O不反应，不能实现丙＋戊―→甲的转化，①错误；Fe与H2O(g)发生反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，H2与Fe2O3发生反应：3H2＋Fe2O32Fe＋3H2O，能实现图示转化，②正确；NaAlO2与CO2反应生成Al(OH)3，不能得到Al2O3，不能实现丙＋戊→甲的转化，③错误；Na2O2与CO2发生反应：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，O2与Na发生反应：2Na＋O2Na2O2，能实现图示转化，④正确，故A项符合题意。‎ 答案　A ‎6.(2017·河北石家庄二中月考)下列实验过程中产生沉淀的物质的量(Y)与加入试剂的物质的量(X)之间的关系正确的是(　　)‎ A.向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量且边滴边振荡 B.向NaAlO2溶液中滴加稀盐酸至过量且边滴边振荡 C.向NH4Al(SO4)2溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量 D.向NaOH、Ba(OH)2、NaAlO2的混合溶液中逐渐通入CO2至过量 解析　向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量且边滴边振荡，先产生Al(OH)3沉淀：AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl，继续滴加NaOH溶液，Al(OH)3和NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2O，沉淀溶解：NaOH＋Al(OH)3===NaAlO2＋2H2O，所以沉淀量达到最大时加入NaOH和沉淀完全溶解时加入NaOH的物质的量之比为3∶4，A项错误；向NaAlO2‎ 溶液中滴加稀盐酸，开始阶段先产生Al(OH)3沉淀，发生反应：AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，随着盐酸的逐滴加入，沉淀开始溶解，发生反应：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，所以沉淀量达到最大时加入HCl和沉淀完全溶解时加入HCl的物质的量之比是1∶4，B项错误；向NH4Al(SO4)2溶液中逐滴加入NaOH溶液，开始滴加NaOH溶液时发生反应：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，先产生Al(OH)3沉淀，当Al3＋沉淀完全后，发生反应：NH＋OH－===NH3·H2O，此时沉淀Al(OH)3的量不变，最后继续滴加NaOH溶液，发生反应：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，Al(OH)3沉淀溶解，沉淀量达到最大时、沉淀量不变时和沉淀完全溶解时加入NaOH的物质的量之比为3∶4∶5，故C项正确；向NaOH、Ba(OH)2、NaAlO2的混合溶液中逐渐通入CO2至过量，先发生反应：Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O，产生沉淀，然后发生反应：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O，此时沉淀的量不变，再发生反应：2NaAlO2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO3，产生沉淀，然后又发生反应：CO＋H2O＋CO2===2HCO，沉淀量不变，最后又发生反应：BaCO3＋H2O＋CO2===Ba(HCO3)2，沉淀部分溶解，D项错误。‎ 答案　C ‎7.(2018·河南洛阳第一次统考，13)镓(Ga)与铝同主族，曾被称为“类铝”，其氧化物和氢氧化物均为两性化合物。工业制备镓的流程如下图所示：‎ 下列判断不合理的是(　　)‎ A.Al、Ga均处于第ⅢA族 B.Ga2O3可与盐酸反应生成GaCl3‎ C.Ga(OH)3可与NaOH反应生成NaGaO2‎ D.酸性：Al(OH)3>Ga(OH)3‎ 解析　镓(Ga)与铝同主族，均处于第ⅢA族，A项正确；Ga2O3与Al2O3的性质相似，可与盐酸反应生成GaCl3，B项正确；Ga(OH)3属于两性氢氧化物，与Al(OH)3的性质相似，能与NaOH溶液反应生成NaGaO2‎ ‎，C项正确；化学反应遵循强酸制弱酸的原理，在NaAlO2和NaGaO2的混合液中通入适量CO2，只有Al(OH)3沉淀，而没有Ga(OH)3沉淀，可能是镓酸的酸性强于碳酸，则酸性：Al(OH)3

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