2019届一轮复习人教版第三章第11讲铝及其重要化合物学案

2019届一轮复习人教版第三章第11讲铝及其重要化合物学案

第11讲　铝及其重要化合物 考纲要求　了解铝、镁及其重要化合物的主要性质和应用。‎ 考点一　铝、镁的性质及应用 ‎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 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：‎ ‎①________________________________________________________________________。‎ ‎②________________________________________________________________________。‎ ‎③________________________________________________________________________。‎ ‎④________________________________________________________________________。‎ 答案　①4Al＋3O22Al2O3‎ ‎②2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3‎ ‎③2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑‎ ‎④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑‎ ‎4．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。‎ ‎5．对比记忆镁的化学性质 铝 镁 与非金属反应 能被Cl2、O2氧化 ‎2Mg＋O22MgO ‎3Mg＋N2Mg3N2‎ 与水反应 反应很困难 能与沸水反应Mg＋2H2O Mg(OH)2＋H2↑‎ 与碱反应 能溶于强碱溶液 不反应 与某些氧化物反应 能与Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应 能在CO2中燃烧：2Mg＋CO22MgO＋C 单质的性质、用途和制法 ‎(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)Mg粉与浓NH4Cl溶液反应放出H2和NH3(　　)‎ ‎(4)冶炼铝时常用焦炭作还原剂(　　)‎ ‎(5)1 mol Al与足量的硫酸或足量的氢氧化钠溶液反应转移电子数相同(　　)‎ ‎(6)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(　　)‎ ‎(7)相同质量的镁条分别在足量的CO2和O2中完全燃烧，所得固体的质量相同(　　)‎ ‎(8)工业上制造镁粉时，可将镁蒸气在N2中冷却(　　)‎ 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)×　(7)×　(8)×‎ 依据Mg、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)镁在空气中充分燃烧，所得固体产物可能有________(用化学式表示)。‎ ‎(4)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。‎ ‎(5)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)MgO、Mg3N2、C ‎(4)2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑　3‎ ‎(5)①2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑　②2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑‎ ‎1．将等物质的量的镁和铝混合，取等质量该混合物四份，分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是(　　)‎ A．3 mol·L－1 HCl B．4 mol·L－1 HNO3‎ C．8 mol·L－1 NaOH D．18 mol·L－1 H2SO4‎ 答案　A 解析　在镁、铝混合物中加入HNO3和浓H2SO4都不产生H2；加入NaOH溶液，只有Al与之反应生成H2，而镁不反应；加入盐酸，镁、铝都与盐酸反应生成H2，所以放出H2的量最多。‎ ‎2．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)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H2的体积之比是________。‎ ‎(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和氢氧化钠溶液中，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)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________(填字母)。‎ A．5.4 g B．3.6 g C．2.7 g D．1.8 g 答案　(1)1∶1　(2)1∶3　(3)3∶1　(4)A 解析　(1)根据化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2‎ ‎＋3H2↑，得Al与H2的关系式均为2Al～3H2，故只要参加反应的Al的量相等，所得H2的量必相等。‎ ‎(2)因为在反应中Al过量，产生的H2由HCl和NaOH的量决定。根据化学反应中的关系式：6HCl～3H2、2NaOH～3H2，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积比为1∶3。‎ ‎(3)因为铝足量且产生H2的量相等，根据关系式n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1，又因为两溶液体积相等，故物质的量浓度c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。‎ ‎(4)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。‎ 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。‎ 考点二　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 ‎ ‎ ‎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(用化学方程式表示)‎ Al(OH)3的电离方程式为 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：‎ ‎①Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。‎ ‎②Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。‎ ‎③2Al(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↓。‎ ‎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(SO4)2·12H2O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH＜(填“＜”“>”或“＝”)7。明矾可以净水，其净水的原理是Al3＋＋3H2O??Al(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。‎ ‎(3)明矾溶液与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式：‎ ‎①Al3＋恰好完全沉淀 ‎2Al3＋＋3SO＋3Ba2＋＋6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓。‎ ‎②SO恰好完全沉淀 Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===AlO＋2BaSO4↓＋2H2O。‎ 镁、铝重要化合物的性质及应用 ‎(1)MgO、Al2O3的熔点很高，可制作耐高温材料(√)‎ ‎(2)AlCl3与过量NaOH溶液反应生成NaAlO2，但与过量氨水反应却生成Al(OH)3(√)‎ ‎(3)中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈(√)‎ 解析　明矾溶液中的Al3＋水解呈酸性，能溶解铜锈[Cu2(OH)2CO3]。‎ ‎(4)氢氧化铝、NaHCO3、Na2CO3均可作胃酸的中和剂(×)‎ 解析　Na2CO3不能用作胃酸的中和剂。‎ ‎(5)明矾水解时能生成具有吸附性的Al(OH)3胶粒，可用于净水和消毒(×)‎ 解析　Al(OH)3只能用于净水，不具有杀菌、消毒的功能。‎ ‎(6)下列物质的转化在给定条件下能够实现：‎ Al2O3NaAlO2(aq)Al(OH)3(√)‎ ‎(7)AlO、CO在溶液中不能大量共存(×)‎ 解析　AlO、CO在溶液中水解均呈碱性，能大量共存。‎ ‎(8)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(√)‎ 题组一　Al3＋、AlO反应判断 ‎1．(离子大量共存)常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是(　　)‎ A．中性溶液中：Cl－、Mg2＋、Al3＋、K＋‎ B．1.0 mol·L－1的NaAlO2溶液中：Cl－、HCO、K＋、Ca2＋‎ C．在强碱性环境中：AlO、SiO、Na＋、K＋‎ D．0.1 mol·L－1明矾溶液中：NH、AlO、HCO、Na＋‎ 答案　C 解析　A项，Al3＋易水解，在中性溶液中水解生成Al(OH)3沉淀；B项，HCO＋AlO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO；D项，Al3＋与AlO、HCO因发生双水解反应不能大量共存。‎ ‎2．(离子方程式的书写)下列反应中的离子方程式书写正确的是(　　)‎ A．向氯化铝溶液中滴加过量氨水：4NH3·H2O＋Al3＋===AlO＋4NH＋2H2O B．NH4Al(SO4)2溶液中滴加少量NaOH溶液：NH＋OH－===NH3·H2O C．向明矾溶液中加入过量的Ba(OH)2溶液：Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===2BaSO4↓＋AlO＋2H2O D．向NaAlO2溶液中通入足量CO2：2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO 答案　C 解析　A项，氨水不能溶解Al(OH)3；B项，NH、Al3＋同时存在时，Al3＋与OH－先反应；D项，通足量CO2时，应生成HCO。‎ ‎1．离子共存问题 ‎(1)Al3＋水解呈酸性，与OH－、AlO、CO(HCO)、S2－等不能大量共存。‎ ‎(2)AlO水解呈碱性，与H＋、HCO、Al3＋、Fe3＋等不能大量共存。‎ ‎2．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、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反应，最后才溶解Al(OH)3沉淀。‎ 题组二　制备Al(OH)3的最佳途径 ‎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．②③④③‎ C．②③⑤③ D．①③⑤③‎ 答案　B 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。‎ ‎4．若甲、乙、丙三位同学用规定的药品制备Al(OH)3。规定必用的药品如下：350 g 70% H2SO4溶液，NaOH固体240 g，足量铝屑、水(不能用其他药品)。‎ 甲、乙、丙用各自设计的方案制得Al(OH)3的质量分别是W1、W2、W3。三种实验方案如下：‎ 甲：铝→加NaOH溶液→加H2SO4溶液→W1 g Al(OH)3‎ 乙：铝→加H2SO4溶液→加NaOH溶液→W2 g Al(OH)3‎ 丙：→W3 g Al(OH)3‎ 试回答：‎ ‎(1)从充分利用原料、降低成本和提高产率等因素分析，实验方案最合理的是____________。‎ ‎(2)三位学生制得的Al(OH)3，W1、W2、W3其质量由大到小的顺序是____________________。‎ ‎(3)制得Al(OH)3的最大质量是________。‎ 答案　(1)丙　(2)W3>W1>W2　(3)520 g 方法一：可溶性铝盐溶液与过量氨水反应 反应原理：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH 方法二：向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量CO2‎ 反应原理：AlO＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO 方法三：相互促进水解法 考点三　用数形结合思想理解“铝三角”‎ ‎1．Al3＋、Al(OH)3、AlO之间的转化关系 写出实现上述各步转化的离子方程式。‎ 答案　(1)①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH ‎②Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓‎ ‎③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓‎ ‎(2)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O ‎(3)Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O ‎(4)AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O ‎(5)①AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO ‎②AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓‎ ‎(6)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O ‎2．与Al(OH)3沉淀生成有关的图像分析 ‎(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)‎ 操作 可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量 NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量 现象 立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失 无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失 图像 方程式序号 AB：(1)③‎ BD：(6)‎ AB：(3)‎ 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 现象 立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失 无沉淀→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失 图像 方程式序号 AB：(5)②‎ BC：(2)‎ AB：(4)‎ BC：(1)②‎ ‎1．下列各组物质的无色溶液，不用其他试剂即可鉴别的是________(填序号)。‎ ‎①NaOH、AlCl3　②NaHCO3、H2SO4　③NaAlO2、NaHSO4　④Na2CO3、HCl　⑤Na2CO3、NaHCO3、Ca(OH)2‎ 答案　①③④‎ 解析　都使用互滴法，两次操作应产生不同的现象。‎ ‎①向含Al3＋的溶液中滴加NaOH溶液：先生成白色沉淀，后沉淀又逐渐溶解；向NaOH溶液中滴加含Al3＋的溶液：开始无沉淀产生，后产生白色沉淀，且沉淀不溶解。两次现象不同，可以鉴别。‎ ‎②不论是NaHCO3溶液滴入H2SO4溶液中还是H2SO4溶液滴入NaHCO3溶液中都会立即产生气泡，现象相同，无法鉴别。‎ ‎③NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO，溶液显强酸性。向NaAlO2溶液中滴加NaHSO4：开始出现白色沉淀，后沉淀逐渐溶解；向NaHSO4溶液中滴加NaAlO2‎ 溶液：开始无现象，后出现白色沉淀。现象不同，可以鉴别。‎ ‎④向Na2CO3溶液中滴加盐酸：开始无现象，后产生气泡；向盐酸中滴加Na2CO3溶液：立即产生气泡。现象不同，可以鉴别。‎ ‎⑤无论是NaHCO3溶液还是Na2CO3溶液，加入到Ca(OH)2溶液中都会产生白色沉淀，无法鉴别。‎ ‎2．[H＋、Al3＋、Al(OH)3、NH竞争OH－能力顺序]向HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl溶液中(假设各1 mol)，逐滴加入NaOH溶液，沉淀的物质的量随NaOH溶液体积变化的图像如下。(假设Mg2＋、Al3＋结合OH－能力相同)‎ 分析图像的变化情况，回答下列问题：‎ ‎(1)H＋、Al3＋、Al(OH)3、NH四种微粒与OH－反应的先后顺序依次为____________________。‎ ‎(2)依次写出各阶段的离子方程式：‎ ‎①OA：________________________________________________________________________。‎ ‎②AB：________________________________________________________________________。‎ ‎③BC：________________________________________________________________________。‎ ‎④CD：________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)H＋、Al3＋、NH、Al(OH)3‎ ‎(2)①H＋＋OH－===H2O ‎②Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，‎ Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓‎ ‎③NH＋OH－===NH3·H2O ‎④Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O ‎3．[OH－、CO、AlO、Al(OH)3竞争H＋的顺序]向NaOH、Na2CO3、NaAlO2溶液中(假设各1 mol)，逐滴加入HCl溶液，产生沉淀的物质的量随HCl溶液体积变化的图像如下：‎ 分析图像的变化情况，回答下列问题：‎ ‎(1)OH－、CO、HCO、AlO、Al(OH)3这五种微粒与H＋反应的先后顺序依次为________________________________________________________________________。‎ ‎(2)依次写出各阶段的离子方程式：‎ ‎①OA：________________________________________________________________________。‎ ‎②AB：________________________________________________________________________。‎ ‎③BC：________________________________________________________________________。‎ ‎④CD：________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)OH－、AlO、CO、HCO、Al(OH)3‎ ‎(2)①OH－＋H＋===H2O ‎②AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓‎ ‎③CO＋H＋===HCO，HCO＋H＋===CO2↑＋H2O ‎④Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O 与铝离子有关的离子反应的一般规律 ‎(1)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、Mg2＋、Al3＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，OH－先与H＋反应，再与Mg2＋、Al3＋反应生成沉淀，再与NH反应，最后才溶解Al(OH)3 沉淀。‎ ‎(2)AlO与HCO的反应不属于水解相互促进的反应，而是HCO电离出的H＋与AlO发生的反应：AlO＋HCO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO。‎ 题组一　涉及Al(OH)3沉淀的图像原理分析 ‎1．[Al3＋、AlO形成Al(OH)3图像的综合分析]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。‎ ‎2．(2017·重庆第一中学高三检测)室温下，在0.2 mol·L－1 Al2(SO4)3溶液中，逐滴加入1.0 mol·L－1 NaOH溶液，实验测得溶液pH随NaOH溶液体积变化曲线如下图，下列有关说法正确的是(　　)‎ A．a点时，溶液呈酸性的原因是Al3＋水解，离子方程式为Al3＋＋3OH－??Al(OH)3‎ B．a～b段，溶液pH增大，Al3＋浓度不变 C．b～c段，加入的OH－主要用于生成Al(OH)3沉淀 D．d点时，Al(OH)3沉淀开始溶解 答案　C 解析　A项，Al2(SO4)3为强酸弱碱盐，Al3＋水解使溶液显酸性，离子方程式应为Al3＋＋3H2O??Al(OH)3＋3H＋，错误；B项，a～b段，加入NaOH消耗H＋，使Al3＋＋3H2O??Al(OH)3＋3H＋反应正向进行，Al3＋的浓度减小，错误；C项，b～c段，pH变化不明显，说明OH－主要用于生成Al(OH)3沉淀，正确；D项，c～d过程中，pH变化较大，当pH＞10，以后有比较平的阶段，说明发生了反应：Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O，所以d点以后Al(OH)3溶解完全，之后pH再变大较快，错误。‎ ‎3．某混合溶液中可能含有HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl、Na2CO3、KCl中的一种或几种物质，往该溶液中逐滴加入NaOH溶液，产生沉淀的物质的量(n)与加入的NaOH溶液体积(V)的关系如图所示。回答下列问题：‎ ‎(1)溶液中一定含有的溶质是________________(填化学式，下同)，一定不含有的溶质是________。‎ ‎(2)溶液中可能含有的溶质是________(填名称)，判断该物质是否存在的实验方法是________________________________________________________________________，‎ 现象是________________________________________________________________________。‎ ‎(3)分别写出AB段、BC段发生反应的离子方程式：‎ ‎①AB段为_____________________________________________________________________；‎ ‎②BC段为__________________________________________________________________。‎ 答案　(1)HCl、AlCl3、NH4Cl　MgCl2、Na2CO3 (2)氯化钾　焰色反应　透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色是否为紫色　(3)①Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ ②NH＋OH－===NH3·H2O 解析　首先分析图像中的拐点、斜线及水平线所表示的化学意义。OA段是NaOH溶液中和HCl；加入过量NaOH溶液，沉淀全部溶解，说明无MgCl2，所以沉淀只有Al(OH)3；BC段是NaOH溶液与NH4Cl反应，故原溶液中一定含有HCl、AlCl3和NH4Cl，一定无MgCl2；又因为HCl与Na2CO3不能大量共存，所以一定无Na2CO3，可能含有KCl，可用焰色反应进行确定。‎ 题组二　涉及Al(OH)3图像的计算 ‎4．(2018·宝鸡质检)向30 mL 1 mol·L－1的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4 mol·L－1的NaOH溶液，若产生0.78 g白色沉淀，则加入的NaOH溶液的体积可能为(　　)‎ A．3 mL B．7.5 mL C．15 mL D．17.5 mL 答案　B 解析　解法一：把该题的信息转化为图像，用图像法求解，如图所示：‎ 当生成沉淀0.01 mol时需NaOH 0.03 mol或0.11 mol，显然B项符合题意。‎ 解法二：已知n(AlCl3)＝0.03 mol，n[Al(OH)3]＝0.01 mol，由沉淀的物质的量小于氯化铝的物质的量可推知此题可能有两个答案：一是氢氧化钠不足，二是氢氧化钠比生成沉淀量最大时稍过量。‎ 当碱的量不足时，则V(NaOH)＝ L＝0.007 5 L＝7.5 mL；当碱稍过量时，则V(NaOH)＝ L＝0.027 5 L＝27.5 mL。‎ ‎5．现有AlCl3和MgSO4混合溶液，向其中不断加入NaOH溶液，得到沉淀的量与加入NaOH溶液的体积如下图所示。原溶液中Cl－与SO的物质的量之比为(　　)‎ A．1∶3 B．2∶3‎ C．6∶1 D．3∶1‎ 答案　C 解析　OA上升的直线表示生成Al(OH)3和Mg(OH)2沉淀，AB下降的直线表示Al(OH)3沉淀溶解，B点表示Al(OH)3完全溶解。AB段完全溶解Al(OH)3 消耗NaOH溶液0.1 L，则Al3＋生成Al(OH)3消耗NaOH溶液0.3 L，沉淀Mg2＋消耗NaOH溶液0.1 L，因而n(AlCl3)∶n(MgSO4)＝2∶1，所以n(Cl－)∶n(SO)＝6∶1。‎ ‎6．某溶液中可能含有H＋、NH、Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、CO、SO、NO中的几种。①若加入锌粒，产生无色无味的气体；②若加入NaOH溶液，产生白色沉淀，且产生的沉淀量与加入NaOH的物质的量之间的关系如图所示。则下列说法正确的是(　　)‎ A．溶液中的阳离子只有H＋、Mg2＋、Al3＋‎ B．溶液中n(NH)＝0.2 mol C．溶液中一定不含CO，可能含有SO和NO D．n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝1∶1∶1‎ 答案　B 解析　由①知溶液中一定含有H＋，一定没有CO、NO，由②及图像知溶液中一定含有Mg2＋、Al3＋和NH，且n(NH)＝0.7 mol－0.5 mol＝0.2 mol，n(H＋)＝0.1 mol，n(Al3＋)＝0.8 mol－0.7 mol＝0.1 mol，沉淀Al3＋、Mg2＋共消耗0.4 mol OH－，其中沉淀Al3＋消耗0.3 mol OH－，沉淀Mg2＋消耗0.1 mol OH－，根据Mg2＋～2OH－，可得n(Mg2＋)＝0.05 mol，故只有选项B正确。‎ 可溶性铝盐与强碱反应的计算规律 ‎(1)求产物Al(OH)3的量 ‎①当n(OH－)≤3n(Al3＋)时，n[Al(OH)3]＝n(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)3部分溶解：‎ n(OH－)＝4n(Al3＋)－n[Al(OH)3]。‎ 微专题　有关镁、铝及其化合物的化工流程题 ‎1．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：‎ CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2；‎ ‎②沉淀Mg2＋：Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2＋；‎ ‎③制备MgCl2：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；‎ ‎④电解MgCl2：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。‎ ‎2．工业炼铝的流程 铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界主要以化合态的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：碱溶法 讨论回答下列问题：‎ ‎(1)写出①③两步骤中可能发生反应的离子方程式。‎ 答案　①Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O，‎ SiO2＋2OH－===SiO＋H2O。‎ ‎③AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO，‎ SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO。‎ ‎(2)步骤③中不用盐酸(或H2SO4)酸化的理由是________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　因为AlO与酸反应生成的Al(OH)3具有两性，可溶于强酸，不易控制酸的量；CO2廉价而且生成的副产物NaHCO3用途广泛，经济效益好 ‎(3)步骤④中得到较纯的Al2O3，可能含有____________杂质，在电解时它不会影响铝的纯度的原因：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　SiO2　由于SiO2的熔点很高，在加热到1 000 ℃ 左右时不会熔化，因而不影响铝的纯度 方案二：酸溶法 讨论回答下列问题：‎ ‎(1)写出①②中可能发生反应的离子方程式。‎ 答案　①Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，‎ Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。‎ ‎②Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，‎ Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。‎ ‎(2)步骤②中不用氨水沉淀Fe3＋的原因：____________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　Al(OH)3只能溶于强碱，不能溶于氨水，用氨水不能将Fe(OH)3和Al(OH)3分离 专题训练 ‎1．(2018·郑州外国语学校高三模拟)铝土矿的主要成分为氧化铝、氧化铁和二氧化硅，工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝：‎ 下列说法中错误的是(　　)‎ A．①②中除加试剂外，还需要进行过滤操作 B．a、b中铝元素的化合价相同 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 答案　C 解析　反应①后的体系中含有固体二氧化硅，需要过滤除去，反应②后的体系中含有氢氧化铁沉淀，需要过滤除去，A正确；a、b中Al元素分别以AlCl3和NaAlO2的形式存在，其中铝元素的化合价都是＋3价，B正确；由NaAlO2制备氢氧化铝需要通入过量的二氧化碳，C错误；由氢氧化铝制备氧化铝，加热即可，D正确。‎ ‎2．被称为“国防金属”的镁，60%来自海洋，从海水中提取镁的正确方法是(　　)‎ 物质 氧化镁 氯化镁 熔点/℃‎ ‎2 852‎ ‎714‎ A.海水Mg(OH)2Mg B．海水MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)Mg C．海水Mg(OH)2MgOMg D．海水Mg(OH)2MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)Mg 答案　D ‎3．[2015·广东理综，32(1)(2)(3)(4)]七铝十二钙(12CaO·7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料，用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下：‎ ‎(1)煅粉主要含MgO和________，用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，若滤液Ⅰ中c(Mg2＋)小于5×10－6mol·L－1，则溶液pH大于________[Mg(OH)2的Ksp＝5×10－12]；该工艺中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是_____________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)滤液Ⅰ中的阴离子有____________(忽略杂质成分的影响)；若滤液Ⅰ中仅通入CO2，会生成__________，从而导致CaCO3产率降低。‎ ‎(3)用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为________________________________________________________________________。‎ ‎(4)电解制备Al(OH)3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)CaO　11 　易生成硫酸钙沉淀而导致碳酸钙产率降低　(2)NO、OH－　‎ Ca(HCO3)2　 (3)2OH－＋Al2O3===2AlO ＋H2O　(4)2Al＋6H2O 2Al(OH)3＋3H2↑‎ 解析　(1)白云石高温煅烧，CaCO3和MgCO3受热分解生成CaO和MgO，煅粉主要含有CaO和MgO。若滤液Ⅰ中c(Mg2＋)小于5×10－6mol·L－1，根据Ksp＝c(Mg2＋)·c2(OH－)得：c(OH－)＞＝ mol·L－1＝1×10－3 mol·L－1，c(H＋)＜＝1×10－11mol·L－1，即pH＞11。若用(NH4)2SO4代替NH4NO3，则(NH4)2SO4会与CaO反应生成CaSO4微溶物，在过滤时会被除去，造成生成的CaCO3减少。(2)煅粉的主要成分是CaO和MgO，加入适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，由于镁化合物几乎不溶，则溶液中溶质主要为生成的Ca(NO3)2，故滤液Ⅰ中的主要阴离子为NO 。由于滤液Ⅰ的pH大于11，溶液中含有Ca(NO3)2和少量的NH4NO3与Ca(OH)2，若仅通入CO2会生成Ca(HCO3)2，从而导致CaCO3产率降低。(3)用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为2OH－＋Al2O3===2AlO ＋H2O。(4)电解制备Al(OH)3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为2Al＋6H2O2Al(OH)3＋3H2↑。‎ ‎1．(高考选项组合题)下列说法正确的是(　　)‎ A．向硫酸铝溶液中滴加碳酸钠溶液的离子方程式：2Al3＋＋3CO===Al2(CO3)3↓(2017·海南，6C)‎ B．泡沫灭火器灭火是利用了Al2(SO4)3和小苏打的反应(2016·全国卷Ⅲ，7A)‎ C．铝与Fe2O3发生铝热反应，反应后固体物质增重(2014·新课标全国卷Ⅱ，9C)‎ D．氯化铝溶液滴入浓NaOH溶液中，产生大量白色沉淀(2015·全国卷Ⅱ，13C)‎ 答案　B 解析　A项，Al3＋与CO在溶液中会发生双水解反应，生成Al(OH)3和CO2，错误；C项，铝与氧化铁反应，反应前后都是固体，质量不变，错误；D项，忽视了NaOH可能过量，Al(OH)3能溶于过量NaOH溶液，错误。‎ ‎2．(高考选项组合题)下列有关铝及其重要化合物的叙述正确的是(　　)‎ A．制备Al(OH)3悬浊液：向1 mol·L－1 AlCl3溶液中加过量的6 mol·L－1 NaOH溶液 ‎(2015·江苏，13A)‎ B．向Al2(SO4)3溶液中加入过量的NH3·H2O：Al3＋＋4NH3·H2O===[Al(OH)4]－＋4NH ‎(2015·山东理综，12C)‎ C．用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，熔化后的液态铝滴落下来，金属铝的熔点较低(2015·全国卷Ⅰ，10C)‎ D．将AlCl3加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生(2015·山东理综，10A)‎ 答案　D 解析　A项，Al(OH)3是两性氢氧化物，可以和过量氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，故不能制备氢氧化铝悬浊液，错误；B项，Al(OH)3只能溶于强碱，不能溶于氨水，错误；C项，铝在空气中加热生成氧化铝的熔点较高，所以内部熔化的铝不会滴落，错误；D项，Al3＋与HCO发生双水解反应，生成Al(OH)3沉淀和CO2气体，正确。‎ ‎3．(2016·海南，14)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______________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 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 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溶解并除去Fe、Mg杂质，HCl溶液和H2SO4溶液均可溶解Al及Fe、Mg杂质，会引入Fe2＋、Mg2＋，氨水不溶解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，主要发生反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。(3)滤液A中铝元素以AlO形式存在，与溶液中HCO发生反应：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＋＋3H2O??Al(OH)3＋3H＋，使溶液呈弱酸性。‎ ‎4．[2015·天津理综，(5)②③]向盛有10 mL 1 mol·L－1 NH4Al(SO4)2溶液的烧杯中滴加1 mol·L－1NaOH溶液，沉淀物质的量随NaOH溶液体积的变化示意图如下：‎ ‎②写出m点反应的离子方程式：_________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎③若在NH4Al(SO4)2溶液中改加20 mL 1.2 mol·L－1Ba(OH)2溶液，充分反应后，溶液中产生沉淀的物质的量为________mol。‎ 答案　②NH＋OH－===NH3·H2O　③0.022‎ 解析　②向NH4Al(SO4)2溶液中加入NaOH溶液，由图像分析，先发生Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，再发生NH＋OH－===NH3·H2O，最后是沉淀的溶解Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，故m点的离子方程式为NH＋OH－===NH3·H2O。‎ ‎③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，消耗OH－0.01 mol，则剩余OH－为0.018 mol－0.01 mol＝0.008 mol，最后发生沉淀溶解的反应：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，OH－为0.008 mol，溶解Al(OH)3 0.008 mol，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。‎