2018届一轮复习人教版铝、镁及其重要化合物学案

2018届一轮复习人教版铝、镁及其重要化合物学案

考点一　铝的性质及应用 一、两个方面突破铝的性质 1．铝的物理性质 [注意]　铝是地壳中元素含量最高的金属元素。 2．掌握铝的化学性质与用途 (1)铝的化学性质 写出图中标号反应的化学方程式或离子方程式： (2)铝的制备及用途 制备 电解熔融 Al2O3：2Al2O3 =====电解 4Al＋3O2↑ 用途 ①纯铝用作导线 ②铝合金制备汽车、飞机、生活用品等 二、铝与酸、碱反应生成 H2 的量的关系 铝分别与盐酸、NaOH 溶液反应的化学方程式为 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 从化学方程式可以看出，Al 与酸、碱反应时生成 H2 的实质是：Al 0 失 3e－,A l ＋3 ，所以 不论是 Al 与酸还是与碱反应，Al 与产生的 H2 的关系均是：2Al～3H2。 1．等量铝分别与足量盐酸和 NaOH 溶液反应，产生氢气的体积比为 VHCl(H2) VNaOH(H2)＝1∶1。 2．足量的铝分别与等物质的量的盐酸和 NaOH 溶液反应，产生氢气的体积比为 VHCl(H2) VNaOH(H2)＝1∶3。 3．一定量的铝分别与一定量的盐酸和 NaOH 溶液反应，产生氢气的体积比1 3＜ VHCl(H2) VNaOH(H2) ＜1 1，则必定是 a.铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；b.铝与 NaOH 溶液反应时，铝不足 而 NaOH 过量。 [基点小练] 　判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)铝制餐具可长时间存放酸性或碱性食物(×) (2)常温下，铝与稀硝酸反应可以制取氢气(×) (3)铝在空气中耐腐蚀，所以铝是不活泼金属(×) (4)氧化铝是金属氧化物，也是碱性氧化物(×) (5)冶炼铝时常用焦炭作还原剂(×) (6)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(√) 题点(一)　铝的性质与应用 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)(2016·天津高考)用 NaOH 溶液除去镁粉中的杂质铝： 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2 ＋3H2↑(√) (2)(2015·全国卷Ⅰ)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，说明铝的熔点较低(×) (3)(2015·全国卷Ⅱ)浓硝酸滴入用砂纸打磨过的铝条中，产生红棕色气体(×) (4)(2015·江苏高考)与 Al 反应能产生 H2 的溶液中一定大量共存：Fe2＋、K＋、NO－3 、SO 2－4 (×) (5)(2015·福建高考)铝合金片用于冶金工业(√) (6)(2015·福建高考)铝罐可久盛食醋(×) (7)(2014·全国卷Ⅱ)铝与 Fe2O3 发生铝热反应后固体物质增重(×) (8)(2014·安徽高考)常温下，相同的铝片分别加入足量的浓、稀硝酸，浓硝酸中铝片先 溶解完(×) 2．(2014·北京高考)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：选 D　K、Na 易与 O2 反应，A、B 错误；铁易生锈，生成的 Fe2O3 不能保护内部 金属，C 错误；在空气中 Al 表面形成致密的 Al2O3 保护层，保护内层金属不被氧化，D 正 确。 题点(二)　铝与酸、碱的反应及计算 3．取四等份铝，分别加入足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是(　　) A．3 mol·L－1 氨水 B．4 mol·L－1HNO3 C．8 mol·L－1NaOH D．18 mol·L－1H2SO4 解析：选 C　A 项，氨水与铝不反应，不产生氢气；B 项，铝与 HNO3 反应不放出氢气； C 项，铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气；D 项，铝与浓硫酸发生钝化，不产生氢 气。 4．甲、乙两烧杯中各盛有 100 mL 3 mol·L－1 的盐酸和氢氧化钠溶液，向两烧杯中分别 加入等质量的铝粉，反应结束后测得生成气体体积之比为 1∶2，则加入的铝粉的质量为(　　) A．5.4 g B．3.6 g C．2.7 g D．1.8 g 解析：选 A　由 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 可知，两份等质量的 Al 都完全反应时，生成 H2 的量相等，消耗 HCl 与 NaOH 的量不相等。 题中已知 HCl、NaOH 的物质的量均为 0.3 mol，且生成 H2 的体积之比为 1∶2，所以实际发 生反应时的情况为 HCl 的量不足，Al 过量；NaOH 过量，Al 的量不足。由生成 H2 的体积之 比为 1∶2 可知，反应的 Al 的量之比也为 1∶2，即与 0.3 mol 盐酸完全反应的 Al 为 2.7 g， 与 NaOH 溶液反应的 Al 为 5.4 g。 考点二　铝的重要化合物 一、突破铝的 3 种重要化合物 1．氧化铝 [思考]　能否用氧化铝坩埚熔融 NaOH 固体？ 提示：不能；因为 Al2O3 能与 NaOH 发生反应。 2．氢氧化铝 (1)物理性质 白色胶状固体，有较强的吸附性。 (2)化学性质 写出上图标号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－2 ＋2H2O； ③2Al(OH)3 =====△ Al2O3＋3H2O。 [注意] (1)Al(OH)3 的电离 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)。 (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、NaHSO3、NaH2PO4 等)，弱酸的铵盐(如 CH3COONH4 等)。 3．一种重要的复盐——明矾 (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＜7(填 “＜”“＞”或“＝”)。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。 [注意]　明矾溶液与 Ba(OH)2 溶液反应的两种情况 (1)沉淀的物质的量最大，此时铝元素的存在形式是 Al(OH)3，明矾与 Ba(OH)2 的物质的 量之比为 2∶3。反应的离子方程式：2Al 3 ＋＋3SO2－4 ＋3Ba2 ＋＋6OH －===2Al(OH)3↓＋ 3BaSO4↓。 (2)沉淀的质量最大，此时铝元素的存在形式是 AlO－2 ，明矾与 Ba(OH)2 的物质的量之比 是 1∶2，反应的离子方程式：Al3＋＋2SO2－4 ＋2Ba2＋＋4OH－===2BaSO4↓＋AlO－2 ＋2H2O。 [基点小练] 1．判断正误(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： Al2O3 ― ― →NaOH(aq) NaAlO2(aq) ― ― →CO2 Al(OH)3(√) 二、掌握 Al3＋、AlO－2 、Al(OH)3 转化的“三角关系” 1．转化关系图示 2．含铝化合物转化关系的应用 (1)判断离子共存问题 ①Al3＋与 OH－及 AlO－2 、CO2－3 、S2－等弱酸根阴离子因生成沉淀或发生相互促进的水解 反应而不能共存。 ②AlO －2 与 H＋、HCO －3 以及弱碱阳离子 Al3＋、Fe3＋等因生成沉淀或发生相互促进的水 解反应而不能大量共存。 (2)鉴别(利用滴加试剂顺序不同，现象不同) ①向 AlCl3 溶液中滴加 NaOH 溶液，先产生白色沉淀，后沉淀溶解。 ②向 NaOH 溶液中滴加 AlCl3 溶液，开始无明显现象，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。 (3)判断铝元素的存在形式 可溶性铝盐与强碱(如 NaOH)溶液反应，铝元素的存在形式 [基点小练] 2．下列各组物质的无色溶液，不用其他试剂即可鉴别的是________。 ①NaOH、AlCl3　②NaHCO3、H2SO4　③NaAlO2、NaHSO4 ④Na2CO3、HCl　⑤Na2CO3、NaHCO3、Ca(OH)2 解析：采用互滴法，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 滴入 H2SO4 中还是 H2SO4 滴入 NaHCO3 中都会立即产 生气泡，现象相同，不能鉴别。③NaHSO4 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，开始无沉淀，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，开始无气泡，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不论是 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，不能鉴别。 答案：①③④ 题点(一)　铝的重要化合物的性质与应用 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)(2016·全国丙卷)泡沫灭火器灭火是利用了 Al2(SO4)3 和小苏打的反应(√) (2)(2016·江苏高考)Al2O3 熔点高，可用作耐高温材料(√) (3)(2016·江苏高考)向 Al2(SO4)3 溶液中加入过量氨水的离子方程式： Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4 (√) (4)(2015·全国卷Ⅱ)氯化铝溶液滴入浓 NaOH 溶液中，产生大量白色沉淀(×) (5)(2015·四川高考)明矾作净水剂时起还原作用(×) (6)(2015·重庆高考)Al2O3 和 MgO 均可与 NaOH 溶液反应(×) (7)(2015·江苏高考)制备 Al(OH) 3 的方法是：向 1 mol·L －1 AlCl3 溶液中加入过量的 6 mol·L－1 NaOH 溶液(×) (8)(2014·四川高考)氢氧化铝可作胃酸的中和剂(√) 2．(2017·郑州模拟)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．用过量氨水除去 Fe3＋溶液中的少量 Al3＋ C．Al(OH)3 中混有少量 Mg(OH)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通 入过量 CO2 后过滤 D．MgO 中混有少量 Al2O3：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得到 MgO 解析：选 B　氨水与 Fe3＋和 Al3＋均反应生成氢氧化物沉淀，不符合除杂的要求。 含铝杂质的提纯方法 利用 Al、Al2O3、Al(OH)3 可溶于强碱的特性，可除去物质中的含铝杂质，如 ①Mg(Al)：加足量 NaOH 溶液； ②Fe2O3(Al2O3)：加足量 NaOH 溶液； ③Mg(OH)2[Al(OH)3]：加足量 NaOH 溶液； ④Mg2＋(Al3＋)：加过量 NaOH 溶液，过滤，再加酸充分溶解。 题点(二)　从铝土矿中提取 Al2O3 的工艺流程 3．工业上用铝土矿(主要成分为 Al2O3·xH2O、Fe2O3、SiO2 等)提取纯 Al2O3 作冶炼铝的 原料，提取时操作过程如图所示，图中操作错误的是(　　) A．④⑤　　　　　　　　　 　B．③④ C．②⑤ D．①② 解析：选 A　由流程图可知，反应③得到的滤液为 NaAlO2 溶液，加入过量盐酸后得到 AlCl3 而不是 Al(OH)3 沉淀，应通入过量 CO2，操作④错误；Al(OH)3 在常温干燥条件下并不 发生分解，故操作⑤需要加热，⑤错误。 4．工业上用铝土矿(主要成分为 Al2O3，含 Fe2O3 杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图所 示： 下列叙述正确的是(　　) A．试剂 X 可以是 NaOH 溶液，也可以是盐酸 B．反应①过滤后所得沉淀为 Fe(OH)3 C．图中所有转化反应都不是氧化还原反应 D．反应②的化学方程式为 NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3 解析：选 D　A 项，试剂 X 不可以是盐酸；B 项，过滤后所得沉淀为 Fe2O3；C 项，电 解 Al2O3 生成 Al 是氧化还原反应。 从铝土矿(主要成分是 Al2O3，含 SiO2、Fe2O3、MgO 等杂质)提取 Al2O3 的两大工艺流程： 题点(三)　制备 Al(OH)3 的最佳途径 5．实验室可用铝屑、氨水、氢氧化钠溶液、稀硫酸等来制备氢氧化铝，某同学设计了 三种实验方案： 方案① Al→Al3＋→Al(OH)3 方案② Al→AlO－2 →Al(OH)3 方案③ Error!→Al(OH)3 (1)用方案①制备 Al(OH)3 时使用的药品最好是铝屑、稀硫酸和氨水，不用氢氧化钠代替 氨水的原因是_________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 写 出 该 方 案 中 有 关 的 离 子 方 程 式 ： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)用方案②来制备 Al(OH)3 时，必须注意________的用量，以防止生成的 Al(OH)3 溶解。 (3) 三 种 方 案 中 ， 你 认 为 最 好 的 是 ________( 填 序 号 ) ， 原 因 是 ________________________________________________________________________。 解析：分析本题应从 Al(OH)3 的两性着手，过量的强酸、强碱均会降低 Al(OH)3 的产率， 而 Al3＋与 AlO －2 反应制取 Al(OH)3，则不存在该问题，故方案③最佳。 答案：(1)若用 NaOH 溶液沉淀 Al3＋，终点不易控制，因为 Al(OH)3 会溶于过量的 NaOH 溶液，从而影响 Al(OH)3 的生成量　2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑， Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4 (2)稀硫酸　(3)③　药品用量最少 制备 Al(OH)3 的三种方法 方法一：可溶性铝盐溶液与过量氨水反应 离子方程式： Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4 方法二：向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量 CO2 离子方程式： AlO－2 ＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO－3 方法三：相互促进水解法 题点(四)　可溶性铝盐与强碱反应的计算 6．甲和乙两烧杯中各盛有 100 mL 0.2 mol·L－1 AlCl3 溶液，向两烧杯中分别加入相同体 积、相同浓度的 NaOH 溶液和氨水，两烧杯中都有沉淀生成。下列判断正确的是(　　) A．实验过程中甲中和乙中的现象始终保持一致 B．甲中沉淀一定比乙中的少 C．甲中沉淀可能比乙中的多 D．乙中沉淀可能比甲中的多 解析：选 D　Al(OH)3 能溶于 NaOH 溶液，而不溶于氨水，NaOH 溶液和氨水均为一元 碱的水溶液，根据加入的碱溶液的量进行分析，可能出现以下几种情况：①若加入的碱溶液 均不足量或均恰好完全反应生成 Al(OH)3，则甲、乙中的现象一致，生成沉淀的量相等；② 若加入的碱溶液均过量，过量的 NaOH 会使生成的 Al(OH)3 沉淀部分溶解或完全溶解，而加 入氨水的烧杯中生成的 Al(OH)3 不会溶解。综上分析，只有 D 项符合题意。 7．现有 100 mL MgCl2 和 AlCl3 的混合溶液，其中 c(Mg2＋)＝2 mol·L－1，c(Cl－)＝7 mol·L －1，要使 Mg2＋转化成 Mg(OH)2 并使 Mg2＋和 Al3＋分离开来，至少需要 4 mol·L－1 的 NaOH 溶液(　　) A．140 mL B．120 mL C．200 mL D．80 mL 解析：选 C　溶液中，n(Cl－)＝0.1 L×7 mol·L－1＝0.7 mol，n(Mg2＋)＝0.1 mol·L－1×2 L ＝0.2 mol，所以 n(Al3＋)＝0.1 mol，将 100 mL 此溶液中的 Mg2＋转化为 Mg(OH)2 沉淀并分 离出来，反应后为 NaCl、NaAlO2 的混合液，由原子守恒可知，n(NaOH)＝n(Na)＝n(Cl)＋n(Al) ＝0.7 mol＋0.1 mol＝0.8 mol，至少需要 NaOH 溶液的体积为 0.8 mol÷4 mol·L－1＝0.2 L＝200 mL。 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]＝1 3n(OH－)； ②当 3n(Al3＋)＜n(OH－)＜4n(Al3＋)时，n[Al(OH)3]＝4n(Al3＋)－n(OH－)； ③当 n(OH－)≥4n(Al3＋)，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]。 考点三　用数形结合思想分析 Al(OH)3 的图像 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)有关反应的离子方程式： A→B：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓； B→D：Al(OH)3＋OH－===AlO－2 ＋2H2O。 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)有关反应的离子方程式： A→B：Al3＋＋4OH－===AlO－2 ＋2H2O； B→C：Al3＋＋3AlO－2 ＋6H2O===4Al(OH)3↓。 3．把强酸溶液逐滴加入到 AlO －2 溶液中至过量 (1)现象：先生成白色沉淀，随后沉淀逐渐溶解。 (2)有关反应的离子方程式： A→B：AlO－2 ＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓； B→D：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。 4．向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)有关反应的离子方程式： A→B：4H＋＋AlO－2 ===Al3＋＋2H2O； B→C：Al3＋＋3AlO－2 ＋6H2O===4Al(OH)3↓。 5．把 Ba(OH)2 溶液逐滴加入到明矾溶液中至过量 O→A 反 应 ： 2KAl(SO4)2 ＋ 3Ba(OH)2===2Al(OH)3↓ ＋ 3BaSO4↓ ＋ K2SO4； A→B 反应：2Al(OH) 3 ＋K 2SO4 ＋Ba(OH) 2===BaSO4↓＋2KAlO 2 ＋ 4H2O。 6．向等物质的量的 AlCl3、MgCl2 混合溶液中逐滴加入 NaOH 溶液至过量 O→A 反 应 ： Al3 ＋ ＋ 3OH － ===Al(OH)3↓ ， Mg2 ＋ ＋ 2OH － ===Mg(OH)2↓； A→B 反应：Al(OH)3＋OH－===AlO－2 ＋2H2O。 [注意]　 (1)分析图像时要注意加入酸或碱的强弱。 因为强酸、强碱会使 Al(OH)3 溶解，而弱酸、弱碱不能使 Al(OH)3 溶解。 (2)强酸、强碱使 Al(OH)3 溶解的图像中要注意加入的量和加入的顺序，因为滴加顺序不 同，产生的现象可能不同。 (3)若产生的沉淀有多种，则应仔细分析相关量间的关系，要特别关注沉淀是否同步生 成，沉淀物是否溶于所加入的过量试剂中。 (4)领悟 2 个数量关系。 ①沉淀 Al3＋所需 n(OH－)与 Al(OH)3 溶解所需 n(OH－)的比为 3∶1。 ②Al(OH)3 溶解所需 n(OH－)＝n[Al(OH)3]。 题点(一)　有关 Al(OH)3 沉淀的图像分析 1．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 解析：选 B　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，则 x 表示 NaOH 的物质的量，B 项符合题意；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．下列实验操作对应的图像不正确的是(　　) 选项 实验操作 图像 A 向 MgCl2、AlCl3 溶液中(各 1 mol)，逐滴加入 NaOH 溶液 B 向 HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl 溶液中(各 1 mol)， 逐滴加入 NaOH 溶液 C 向 NaOH、NaAlO2 溶液中(各 1 mol)，逐滴加入 HCl 溶液 D 向 NaOH、Na2CO3 混合溶液中(各 1 mol)滴加稀盐 酸 解析：选 D　A 项，向 MgCl2、AlCl3 溶液中加入 NaOH 溶液，会产生 Al(OH)3、Mg(OH)2 沉淀，当 NaOH 溶液过量时，Al(OH)3 沉淀又逐渐溶解，最后只剩余 Mg(OH)2 沉淀，图像与 反应事实符合，正确；B 项，向 HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl 溶液中加入 NaOH 溶液，首先 与 HCl 反应，无沉淀产生，然后产生 Al(OH)3、Mg(OH)2 沉淀，再生成 NH3·H2O，最后 Al(OH)3 沉淀溶解，只有 Mg(OH)2 沉淀，图像与反应事实符合，正确；C 项，向 NaOH、NaAlO2 溶 液中加入 HCl 溶液，首先与 NaOH 反应，没有沉淀生成，然后与 AlO －2 反应生成 Al(OH)3 沉 淀，HCl 溶液过量后，Al(OH) 3 沉淀完全溶解，图像与反应事实符合，正确；D 项，向 NaOH、Na2CO3 混合溶液中滴加稀盐酸，首先与 NaOH 反应，没有气体生成，后与 Na2CO3 反应生成 NaHCO3，没有气体生成，再与 NaHCO3 生成气体，图像与反应事实不符合，符合 题意。 含 Al3＋的混合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 Al3＋、Mg2＋反应生成沉淀， 再与 NH ＋4 反应，最后才溶解 Al(OH)3 沉淀。 题点(二)　利用 Al(OH)3 图像进行的相关计算 3．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 2－4 的物质的量之比为(　　) A．1∶3　　　　　　　　 　B．2∶3 C．6∶1 D．3∶1 解析：选 C　OA 上升的直线表示 Al(OH)3 和 Mg(OH)2 沉淀的生成，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 0.1 L， 则 Al3 ＋ 生 成 Al(OH)3 消 耗 NaOH 0.3 L ， 沉 淀 Mg2 ＋ 消 耗 NaOH 0.1 L ， 因 而 n(AlCl3)∶n(MgSO4)＝2∶1，所以，n(Cl－)∶n(SO2－4 )＝6∶1。 4．(2015·天津高考节选)向盛有 10 mL 1 mol·L－1NH4Al(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： (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：(1)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↓，之后是 NH＋4 ＋OH－===NH3·H2O，最后是沉淀的溶解 Al(OH)3＋OH－===AlO －2 ＋2H2O，故 m 点的离子方程式为 NH＋4 ＋OH－===NH3·H2O。 (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 SO2－4 ＋Ba2＋===BaSO4↓， n(SO2－4 )＝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＋4 ＋OH－===NH3·H2O， n(NH＋4 )＝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－2 ＋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。 答案：(1)NH＋4 ＋OH－===NH3·H2O　(2)0.022 破解 Al(OH)3 图像计算的技巧 当横坐标为 NaOH 溶液，纵坐标为沉淀的物质的量(或质量)时，可利用 Al(OH)3 溶于 NaOH 溶液的“量”的关系来计算。原溶液中 Al3＋的物质的量：沉淀溶解过程中消耗 NaOH 的物质的量与沉淀中 Al(OH)3 的物质的量或原 溶液中 Al3＋的物质的量相等。抓住这一定量关系可迅速破题。例如，向 MgCl2、AlCl3 混合溶液中加入 NaOH 溶液的图像如右所示。 则 AB 段为 Al(OH)3 溶于 NaOH 的过程，原溶液中 n(Al3＋)＝n[Al(OH)3]＝(0.6－0.5)mol ＝0.1 mol， n(Mg2＋)＝0.5 mol－0.1 mol × 3 2 ＝0.1 mol。 考点四　镁的性质及应用 一、镁的性质 1．物理性质 (1)镁：镁是银白色有金属光泽的固体，密度较小，硬度较低。 (2)镁合金：密度较小，硬度和强度都较大。 2．化学性质 (1)与非金属单质的反应 ①镁条在 O2 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 ＋O2 =====点燃 2MgO。 ②镁条能与 N2 反应，化学方程式为 3Mg＋N2 =====点燃 Mg3N2。 (2)与水或酸的反应 ①镁与水反应：镁不易与冷水反应，能与沸水反应 Mg＋2H2O =====△ Mg(OH)2＋H2↑。 ②镁与酸的反应：镁是活泼金属，能与盐酸、稀硫酸反应放出 H2，反应的离子方程式 为 Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑。 (3)与某些氧化物的反应 镁能在 CO2 中燃烧，反应的化学方程式为 2Mg＋CO2 =====点燃 2MgO＋C。 [思考]　镁在空气中燃烧，所得的固体产物可能有哪些？ 提示：Mg 与空气中的 O2、N2 及 CO2 反应，所得固体产物可能是 MgO、Mg3N2、C。 二、镁的提取和用途 1．从海水中提取镁 (1)工艺流程 (2)基本步骤及主要反应 制熟石灰 CaCO3 =====高温 CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2 沉淀 Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ 酸化 Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O 蒸发结晶 析出 MgCl2·6H2O 脱水 在氯化氢气流中使 MgCl2·6H2O 脱水制得无水氯化镁 电解 电解熔融氯化镁制得镁：MgCl2(熔融) =====电解 Mg＋Cl2↑ [思考]　MgCl2·6H2O 加热脱水制无水氯化镁时，为什么要在 HCl 的气流中进行？ 提示：防止 MgCl2 水解生成 Mg(OH)2，Mg(OH)2 加热分解得到 MgO。 2．镁的用途 镁合金 用于制造火箭、导弹和飞机的部件 镁 制造信号弹和焰火 氧化镁 耐高温材料 [基点小练] 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)镁不是银白色金属(×) (2)镁表面能形成氧化膜对内部金属起保护作用，因此实验室对镁条不需要特殊保护(√) (3)镁失火可用 CO2 灭火器灭火(×) (4)2.4 g Mg 在足量 O2 中燃烧，转移的电子数为 0.1NA(×) (5)海水中提取镁所涉及的化学反应全都是氧化还原反应(×) (6)将氯化镁晶体(MgCl2·6H2O)直接加热可制得无水氯化镁(×) (7)有下列物质间转化：MgCO3 ― ― →HCl(aq) MgCl2(aq) ― ― →电解 Mg(×) 题点(一)　镁的性质及应用 1．某同学通过系列实验探讨 Mg 及其化合物的性质，下列对整个过程说法正确的是 (　　) A．将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁片于其中探讨 Mg 的活泼性 B．将 NaOH 溶液缓慢滴入 MgSO4 溶液中，观察 Mg(OH)2 沉淀的生成 C．将 Mg(OH)2 浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀 D．将 Mg(OH)2 沉淀转入表面皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水 MgCl2 固体 解析：选 B　浓 H2SO4 稀释时应将浓 H2SO4 加到水中，A 错误；过滤时应用玻璃棒引 流，C 错误；由于 MgCl2 水解，故加热蒸干 MgCl2 溶液时得不到 MgCl2 固体。 2．等质量的金属镁分别在下列气体中充分燃烧：①O2、②CO2、③N2、④空气，燃烧 后固体的质量分别是 W1 g、W2 g、W3 g、W4 g，试比较它们的大小：____________。 答案：W2＞W1＞W4＞W3 题点(二)　海水中提取镁 3．世界上 60%的镁是从海水中提取的，其提取步骤如下：①把贝壳制成生石灰；②向 海水中加入生石灰，过滤，洗涤沉淀物；③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤；④在氯化氢 热气流中加热晶体；⑤电解上述所得盐(熔融条件下)。下列说法正确的是(　　) A．向洗涤液中滴加碳酸钠溶液可检验沉淀是否洗涤干净 B．上述变化过程中包括了分解、化合、复分解、置换四种反应类型 C．在氯化氢热气流中干燥晶体是为了加快干燥速度 D．步骤⑤也可以采用电解该盐水溶液的方法 解析：选 A　洗涤液中如果含有 Ca2＋，滴加碳酸钠溶液会生成白色沉淀，所以可检验 沉淀是否洗涤干净，A 正确。提取镁的过程中涉及的反应主要有：CaCO 3 =====高温 CaO＋ CO2↑ 、 CaO ＋ H2O===Ca(OH)2 、 Ca(OH)2 ＋ MgCl2===CaCl2 ＋ Mg(OH)2↓ 、 Mg(OH)2 ＋ 2HCl===MgCl2 ＋ 2H2O 、 MgCl2·6H2O =====△ MgCl2 ＋ 6H2O↑ 、 MgCl2( 熔 融 ) =====电解 Mg ＋ Cl2↑。上述反应中没有置换反应，故 B 错误。在氯化氢热气流中干燥晶体是为了抑制 MgCl2 水解，故 C 错误。电解 MgCl2 溶液将得到氢氧化镁，故 D 错误。 4．(2014·全国卷Ⅱ节选)(1)海水提镁的一段工艺流程如下图： 浓海水的主要成分如下： 离子 Na＋ Mg2＋ Cl－ SO2－4 浓度/(g·L－1) 63.7 28.8 144.6 46.4 该 工 艺 过 程 中 ， 脱 硫 阶 段 主 要 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ______________________________________，产品 2 的化学式为________________，1 L 浓 海水最多可得到产品 2 的质量为________g。 (2) 采 用 石 墨 阳 极 、 不 锈 钢 阴 极 电 解 熔 融 的 氯 化 镁 ， 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________；电解时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出 有 关 反 应 的 化 学 方 程 式 ________________________________________________________________________。 解析：(1)由题给海水的主要成分，脱硫就是除掉硫酸根离子，发生反应：Ca2＋＋SO2－4 ===CaSO4↓；由框图信息知，产品 2 为 Mg(OH)2；1 L 浓海水中含有 Mg2＋ 28.8 g，物质的 量为 1.2 mol，则最多生成 Mg(OH)2 1.2 mol，质量为 1.2 mol×58 g·mol－1＝69.6 g。(2)电解 熔融氯化镁生成氯气和单质镁，若有水存在，则高温下镁与水反应。 答案：(1)Ca2＋＋SO2－4 ===CaSO4↓　Mg(OH)2　69.6 (2)MgCl2 =====电解 Mg＋Cl2↑ Mg＋2H2O =====高温 Mg(OH)2＋H2↑ [课堂巩固练] 1．铝箔在酒精灯上加热至熔化的实验现象与下列性质的叙述无关的是(　　) A．铝表面可形成一层氧化物保护膜 B．铝的熔点较低 C．Al2O3 熔点高，酒精灯不能将其熔化 D．铝能与酸或强碱溶液反应 解析：选 D　铝箔在酒精灯上加热至熔化看到的实验现象是铝熔化但不滴落，原因是铝 在加热条件下与空气中的氧气反应生成致密的熔点较高的 Al2O3 薄膜，内部低熔点的铝虽熔 化但不能滴落，可见该现象与 D 项叙述无关。 2．欲将含有 Mg2＋、Al3＋的混合溶液中的 Mg2＋沉淀下来，下列措施可行的是(　　) A．向混合溶液中加入过量的铝粉 B．向混合溶液中加入过量的盐酸 C．向混合溶液中加入过量的氨水 D．向混合溶液中加入过量的氢氧化钠溶液 解析：选 D　A 项，向混合溶液中加入过量的铝粉，不发生反应，不能将 Mg2＋沉淀下 来，错误；B 项，向混合溶液中加入过量的盐酸，不发生反应，不能将 Mg2＋沉淀下来，错 误；C 项，向混合溶液中加入过量的氨水，两种离子均转化为沉淀，错误；D 项，向混合溶 液中加入过量的氢氧化钠溶液，生成的氢氧化铝能溶解在强碱中，而氢氧化镁不能溶解，从 而可将 Mg2＋沉淀出来，正确。 3．双羟基铝碳酸钠是医疗上常用的一种抑酸剂，其化学式是 NaAl(OH)2CO3，关于该 物质的说法正确的是(　　) A．该物质属于两性氢氧化物 B．该物质是 Al(OH)3 和 Na2CO3 的混合物 C．1 mol NaAl(OH)2CO3 最多可消耗 3 mol H＋ D．该药剂不适合于胃溃疡患者服用 解析：选 D　A 项，该物质不属于氢氧化物，错误；B 项，双羟基铝碳酸钠是一种纯净 物，错误；C 项， NaAl(OH)2CO3 与盐酸发生反应 NaAl(OH)2CO3＋4HCl===NaCl＋AlCl3＋ 3H2O＋CO2↑，因此 1 mol 该物质最多可消耗 4 mol HCl，即消耗 4 mol H＋，错误；D 项， 该物质与较多的 H＋反应会产生 CO2 气体，胃溃疡患者容易导致胃穿孔，故不适合胃溃疡患 者，正确。 4．下列均为实验过程中产生沉淀的物质的量(Y)与加入试剂的量(X)之间的关系图，其中 正确的是(　　) A．图①：向 AlCl3 溶液中逐滴加入 NaOH 溶液至过量且边滴边振荡 B．图②：向 NaAlO2 溶液中逐滴滴加稀盐酸至过量且边滴边振荡 C．图③：向 NH4Al(SO4)2 溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液直至过量 D．图④：向 NaOH、Ba(OH)2、NaAlO2 的混合溶液中逐渐通入二氧化碳至过量 解析：选 C　生成沉淀与沉淀溶解消耗 NaOH 的物质的量之比应为 3∶1，A 错误；滴 入盐酸即可产生沉淀，且最终沉淀全部溶解，生成沉淀与沉淀溶解消耗 HCl 的物质的量之 比为 1∶3，B 错误；滴加 NaOH 溶液，依次与溶液中 Al3＋、NH＋4 、Al(OH)3 反应，沉淀生 成、溶解以及 NH ＋4 完全反应时消耗 NaOH 的物质的量之比为 3∶1∶1，C 正确；通入的过 量的 CO2 首先与 OH－反应生成 CO2－3 ，且 CO 2－3 与 Ba2＋反应生成 BaCO3[相当于 CO2 先与 Ba(OH)2 反应生成 BaCO3，再与 NaOH 反应生成 Na2CO3]，然后 CO2 与 NaAlO2 反应生 成 Al(OH)3 沉淀，最后 CO2 与 BaCO3 反应沉淀溶解，即最终溶液中的沉淀只有 Al(OH)3，D 错误。 5．(2017·衡水模拟)常温下，将一定量的钠铝合金置于水中，合金全部溶解，得到 20 mL pH＝14 的溶液，然后用 1 mol·L －1 的盐酸滴定，测得生成沉淀的质量与消耗盐酸的体积关 系如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．原合金质量为 0.92 g B．产生氢气的体积为 896 mL(标准状况下) C．图中 m 的值为 1.56 D．图中 V2 的值为 60 解析：选 C　pH＝14，则 c(OH－)＝1 mol·L－1，即 n(NaOH)＝1 mol·L－1×0.02 L＝0.02 mol，V1＝ 0.02 mol 1 mol·L－1＝0.02 L＝20 mL，则 n(NaAlO2)＝1 mol·L －1×0.02 L＝0.02 mol。根据 元素守恒，m(合金)＝(0.02＋0.02)mol×23 g·mol－1＋0.02 mol×27 g·mol－1＝1.46 g，A 错误； 在标准状况下生成 H2(0.04 mol 2 ＋0.02 × 3 2 mol)×22.4 L·mol－1＝1.12 L，B 错误；m[Al(OH)3] ＝0.02 mol×78 g·mol－1＝1.56 g，C 正确；V2＝(40－V1)×3＋40＝100，D 错误。 6．A、B、C、D、E 五种化合物均含有某种短周期常见元素，它们的转化关系如图所 示，其中 A 为澄清溶液，C 为难溶的白色固体，E 则易溶于水，若取 A 溶液灼烧，焰色反 应为浅紫色(透过蓝色钴玻璃)。 (1)写出化学式：A________，B________，C________，D________，E________。 (2)写出下列反应的离子方程式： A→B：____________________________________________________________。 A→D：____________________________________________________________。 解析：B 既能与盐酸反应，又能与 NaOH 溶液反应，知 B 为 Al(OH)3，C 为 Al2O3，A 溶液的焰色反应为浅紫色，则 A 为 KAlO2。 答案：(1)KAlO2　Al(OH)3　Al2O3　AlCl3　NaAlO2 (2)AlO－2 ＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3 AlO－2 ＋4H＋===Al3＋＋2H2O 7．以冶铝的废弃物铝灰为原料制取超细 α­氧化铝，既降低环境污染又可提高铝资源的 利用率。已知铝灰主要成分为 Al2O3(含少量杂质 SiO2、FeO、Fe2O3)，其制备实验流程如下： (1)铝灰中氧化铝与硫酸反应的化学方程式为________________________________。 (2)加 30%的 H2O2 溶液的目的是_______________________________________。 (3)煅烧硫酸铝铵晶体，发生的主要反应为： 4[NH4Al(SO4)2·12H2O] =====1 240 ℃ 2Al2O3＋2NH3↑＋N2↑＋5SO3↑＋3SO2↑＋53H2O，将 产生的气体通过如下图所示的装置。 ①集气瓶中收集到的气体是________(填化学式)； ②KMnO4 溶液褪色(MnO －4 还原为 Mn2＋)，此褪色过程中，氧化剂与还原剂的物质的量 之比为________。 解析：铝灰的主要成分为 Al2O3(含少量杂质 SiO2、FeO、Fe2O3)，加稀硫酸，Al2O3、 FeO、Fe2O3 转化为离子，SiO2 不溶于硫酸，过滤，滤液中含有 Al3＋、Fe2＋、Fe3＋，加双氧 水，Fe2＋被氧化为 Fe3＋，加入 K4[Fe(CN)6]Fe3＋转化为沉淀，过滤，在滤液中加入硫酸铵， 生成 NH4Al(SO4)2，结晶、干燥、煅烧得到 α­Al2O3； (1)Al2O3 与硫酸反应生成硫酸铝和水，化学方程式为 Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋ 3H2O。 (2)滤液中含有 Al3＋、Fe2＋、Fe3＋，加 30%的 H2O2 溶液 Fe2＋被氧化为 Fe3＋，有利于在 沉铁过程中除去。 (3)①NH4Al(SO4)2·12H2O 分解生成的气体 NH3 和 SO3 被亚硫酸氢钠吸收，二氧化硫被 高锰酸钾吸收，最后集气瓶中收集到的气体是 N2；②在酸性条件下，氧化剂 KMnO4 与还原 剂 SO2 反应的离子方程式为 2MnO－4 ＋5SO2＋2H2O===2Mn2＋＋5SO2－4 ＋4H＋，其中氧化剂与 还原剂的物质的量之比为 2∶5。 答案：(1)Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O (2)氧化 Fe2＋为 Fe3＋，有利于在沉铁过程中除去 (3)①N2　②2∶5 [课下提能练] 1．科学家发明的透明坚硬镁铝氧化物新型材料，可以用作显示器和手机屏幕。下列有 关镁和铝的说法正确的是(　　) A．镁的金属性比铝弱 B．镁和铝的氧化物都可以与盐酸反应 C．镁和铝原子的最外层电子数都为 3 D．镁和铝的氧化物都可以与氢氧化钠溶液反应 解析：选 B　A 项，镁的金属性比铝强，错误；B 项，镁和铝的氧化物都可以与盐酸反 应，正确；C 项，镁和铝原子的最外层电子数分别是 2 和 3，错误；D 项，氧化铝是两性氧 化物，可以与氢氧化钠溶液反应，氧化镁是碱性氧化物，与氢氧化钠溶液不反应，错误。 2．用含有少量 Mg 的 Al 片制取纯净的 Al(OH)3，下列操作中最恰当的组合是(　　) ①加盐酸溶解　②加 NaOH 溶液　③过滤　④通入过量 CO2 生成 Al(OH)3　⑤加盐酸 生成 Al(OH)3　⑥加过量氨水生成 Al(OH)3 A．①⑥③　　　　　　　 　B．①③⑥③ C．②③④③ D．②③⑤③ 解析：选 C　2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2 ＋3H2↑，Mg 和 NaOH 溶液不反应，过滤后 向 NaAlO2 溶液中通入过量 CO2 生成 Al(OH)3 沉淀，再过滤即得到 Al(OH)3。 3.如图所示的装置中，把 X 溶液逐滴滴下与 Y 物质反应，若 X 为浓硫 酸，Y 为第三周期金属元素中常温下与水难反应的单质。Z 为品红溶液。实 验中观察到 Z 褪色。则 Y 为(　　) A．Na B．Mg C．Al D．Mg 或 Al 解析：选 B　实验中品红溶液褪色，说明反应中有 SO2 产生，因为铝在常温下遇浓硫酸 钝化，而钠是活泼的金属，极易与水反应，因此该金属是镁，B 项正确。 4．将 100 mL 3 mol·L－1 的 NaOH 溶液与 100 mL 3 mol·L－1 的 AlCl3 溶液按下列两种方 法混合：(1)将 NaOH 溶液逐滴滴入 AlCl3 溶液中，(2)将 AlCl3 溶液逐滴滴入 NaOH 溶液中， 对上述实验所得结论正确的是(　　) A．现象相同，沉淀量相等 B．现象相同，沉淀量不等 C．现象不同，沉淀量相等 D．现象不同，沉淀量不等 解析：选 C　100 mL 3 mol·L －1 NaOH 溶液中 n(NaOH)＝0.3 mol,100 mL 3 mol·L －1 的 AlCl3 溶液中 n(AlCl3)＝0.3 mol；①将 NaOH 溶液逐滴滴入 AlCl3 溶液中，发生：Al3＋＋3OH －===Al(OH)3↓，产生白色沉淀，n[Al(OH)3]＝0.1 mol；②将 AlCl3 溶液逐滴滴入 NaOH 溶 液中，分别发生：Al3＋＋4OH－===AlO－2 ＋2H2O，Al3＋＋3AlO－2 ＋6H2O===4Al(OH)3↓，开 始没有沉淀后出现沉淀，二者现象不同，根据方程式可知最终得到的沉淀是 0.1 mol，沉淀 量相等。 5．某校化学兴趣小组用如图所示过程除去 AlCl3 溶液中含有的 Mg2＋、K＋杂质离子并 尽可能减小 AlCl3 的损失。 Error! ― ― →足量 NaOH溶液 Error! 下列说法正确的是(　　) A．NaOH 溶液可以用氨水来代替 B．溶液 a 中含有 Al3＋、K＋、Cl－、Na＋、OH－ C．溶液 b 中只含有 NaCl D．向溶液 a 中滴加盐酸需控制溶液的 pH 解析：选 D　A 项，若用氨水，则 Mg2＋、Al3＋均转化为沉淀，不能分离 Mg(OH)2 和 Al(OH)3，错误；B 项，Al3＋与过量 NaOH 反应生成 NaAlO2，溶液 a 中含 AlO－2 、K＋、Cl－、 Na＋、OH－，错误；C 项，K＋、Cl－、Na＋在整个过程中不参加反应，溶液 b 中含 KCl、 NaCl，错误；D 项，因氢氧化铝能溶于盐酸，则向溶液 a 中滴加盐酸需控制溶液的 pH，正 确。 6．把 X 溶液逐滴滴入 Y 溶液中，与把 Y 溶液逐滴滴入 X 溶液中，反应现象不同的是 (　　) 选项 A B C D X NaHCO3 NaAlO2 NaHCO3 MgCl2 Y Ca(OH)2 HCl HCl NaOH 解析：选 B　A、C、D 三项中，无论前者滴入后者，还是后者滴入前者，反应现象均 相同；B 项，若将 NaAlO2 溶液滴入盐酸中，开始盐酸过量，没有沉淀生成，随着 NaAlO2 溶液的增多，会产生 Al(OH)3 白色沉淀，若将盐酸滴入 NaAlO2 溶液中，开始盐酸少量，会 立即产生 Al(OH)3 白色沉淀，随着盐酸的过量，最后白色沉淀逐渐溶解，反应现象不同，符 合题意。 7．下列各组物质，不能按 (“→”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：选 C　A 项，Al2O3 ― ― →NaOH NaAlO2 ― ― →CO2＋H2O Al(OH)3 ― ― →△ Al2O3；B 项，AlCl3 ― ― →氨水 Al(OH)3 ― ― →NaOH NaAlO2 ― ― →HCl AlCl3；C 项，Al―→Al(OH)3 不能一步完成；D 项，MgCl2 ― ― →NaOH Mg(OH)2 ― ― →△ MgO ― ― →HCl MgCl2。 8．(2016·上海高考)下列各组混合物，使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂不能分离的是 (　　) A．氧化镁中混有氧化铝 B．氯化铝溶液中混有氯化铁 C．氧化铁中混有二氧化硅 D．氯化亚铁溶液中混有氯化铜 解析：选 D　A 项，MgO 是碱性氧化物，与 NaOH 溶液不能反应，而 Al2O3 是两性氧 化物，可以与 NaOH 溶液发生反应产生 NaAlO2，过滤后洗涤，就得到纯净的 MgO，向滤液 中加入盐酸至沉淀达到最大量，过滤洗涤，不溶物加热得 Al2O3；B 项，向溶液中加入过量 的 NaOH 溶液，氯化铁变为 Fe(OH)3 沉淀，氯化铝变为 NaAlO2，过滤，然后向滤液中加入 适量的盐酸，当沉淀达到最大值，过滤，得到 Al(OH)3，再分别向两种物质的沉淀中加入适 量的盐酸溶解，就分别得到氯化铝溶液和氯化铁溶液；C 项，二氧化硅是酸性氧化物，能与 NaOH 溶液发生反应，而氧化铁与 NaOH 溶液不反应。加入过量的 NaOH 溶液，然后过滤 洗涤，就得到纯净的氧化铁；D 项，二者都能与 NaOH 溶液反应，当再向得到的沉淀中加 入盐酸时，二者都溶解，而且得到 FeCl3 溶液，不能分离、提纯二者。 9．向甲溶液中缓慢滴加乙溶液，反应生成沉淀的质量如图所示，其中符合图像的一组 是(　　) 选项 甲 乙 A AlCl3、Mg(NO3)2、HNO3 NaOH B Na2CO3、NH4HCO3、 Na2SO4 Ba(OH)2 C NH4NO3、Al(NO3)3、 Fe(NO3)3、HCl NaOH D NaAlO2、氨水、NaOH H2SO4 解析：选 C　A 项，向甲溶液中缓慢滴加 NaOH 溶液时，图像中间一段沉淀质量不变的 反应不存在，与图像变化不符。B 项，向甲溶液中缓慢滴加 Ba(OH)2 溶液时，不存在沉淀部 分溶解的反应，与图像变化不符。C 项，在甲溶液中加入 NaOH 溶液时，NaOH 先与盐酸反 应，没有沉淀生成；随后 Al3＋、Fe3＋开始沉淀，当两种离子沉淀完全后，OH－和 NH ＋4 反应， 此时沉淀质量不变；最后 OH－与 Al(OH)3 反应，沉淀部分溶解与图像变化相符。D 项，向 甲溶液中加硫酸时，最终沉淀会全部溶解，与图像变化不符。 10．某同学在实验室利用氢氧化钠、盐酸分离铁粉和铝粉混合物，物质转化关系如图所 示： 下列说法不正确的是(　　) A．X 为 NaOH 溶液，Y 为盐酸 B．a→b 发生的反应为 AlO－2 ＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓ C．b→c→Al 的反应条件分别为：加热、电解 D．a、b、c 既能与酸又能与碱反应 解析：选 D　A 项，在铁粉和铝粉混合物中加入试剂 X，过滤得到铁，试剂 X 能溶解 铝不能溶解铁，X 为 NaOH 溶液，a 为 NaAlO2 溶液，NaAlO2 和适量盐酸反应生成 Al(OH)3 沉淀，X 为 NaOH 溶液，Y 为盐酸，正确；B 项，a 为 NaAlO2 溶液，b 为 Al(OH)3，a→b 发 生的反应为 AlO－2 ＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，正确；C 项，b 为 Al(OH)3，Al(OH)3 受热分解 生成 Al2O3 和水，电解 Al2O3 生成铝和氧气，正确；D 项，b 为 Al(OH)3，c 为 Al2O3，均既 能与酸又能与碱反应，a 为 NaAlO2 溶液，只能和酸反应，不能和碱反应，错误。 11．氯离子插层镁铝水滑石[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]是一种新型离子交换材料。某课外 活动小组同学利用如图甲装置(固定装置略去)测定[Mg 2Al(OH)6Cl·xH2O]的化学式， [Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]高温下分解为 MgO、Al2O3、HCl 和水蒸气。 (1)装置连接后首先进行的操作是____________________________________。 (2)将一定质量的[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]放在加热装置中充分加热，冷却后称量剩余固 体的质量是 131 g，则其中 MgO 的质量是________g。 (3)若只通过测定装置 C、D 的增重来确定 x，加热前先通过 N2 排尽装置中的空气，称 取 C、D 的初始质量后，再持续通入 N2。 ①装置的连接顺序为 a→________________(用接口处的小写字母表示)。 ② 实 验 过 程 中 装 置 C 吸 收 HCl 气 体 ， 没 有 用 如 图 乙 所 示 防 倒 吸 装 置 的 理 由 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③完全分解后测得 C 增重 3.65 g，D 增重 9.90 g，则 x＝________。 (4)下列实验方案也能测定 x 值的是________，并且对不选方案说明不合理的理由： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (若两个方案都选，此问就不作答)。 方案 1：测定加热装置剩余固体的质量和装置 D 增重的质量 方案 2：测定加热装置剩余固体的质量和装置 C 增重的质量 (5)上述水滑石在空气中放置时易发生反应生成[Mg2Al(OH)6Cl1－2x(CO3)x·zH2O]，该 生成物能发生类似的热分解反应。现以此物质为样品，用(3)中连接的装置和试剂进行实验 测定 z，除测定 D 的增重外，至少还需测定下列数据中的________(填字母)。 a．样品质量　　　　　　　b．样品分解后残余物质量 c．装置 C 的增重 解 析 ： (1) 装 置 连 接 后 首 先 进 行 的 操 作 是 检 查 装 置 的 气 密 性 。 (2) 一 定 质 量 的 [Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]样品充分加热，冷却后得到的固体是 Al2O3 和 MgO，共 131 g，设 MgO 的物质的量是 x mol，根据[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]可知 Al2O3 的物质的量是 0.25x mol， 所以 x mol×40 g·mol－1＋0.25x mol×102 g·mol－1＝131 g，解得 x＝2，m(MgO)＝2 mol×40 g·mol－1＝80 g。(3)①装置 C 的作用是吸收 HCl 气体，装置 D 的作用是吸收水蒸气，实验中 应首先吸收水蒸气再吸收 HCl 气体，气体通过洗气瓶吸收时应“长进短出”，因此装置连接 顺序为 a→e→d→b。②因为整个实验过程中持续通入 N2，故不需采用如图乙所示防倒吸装 置。③根据题意写出方程式，则有 2[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O] =====高温 4MgO＋Al2O3＋2HCl↑＋(5＋2x)H2O 73 18×(5＋2x) 3.65 g 9.90 g 73 3.65 g＝18 × (5＋2x) 9.90 g ，解得 x＝3。 (4)根据上述反应方程式可知，测定加热装置剩余固体的质量和装置 D 增重的质量即水 蒸气的质量可以计算出 x；装置 C 增重的质量是 HCl 气体的质量，其质量和加热剩余固体的 质量可以根据方程式互相换算而与 x 无关，因此不能计算 x 的值，故方案 2 不合理。 (5)因为[Mg2Al(OH)6Cl1－2x(CO3)x·zH2O]中有 x 和 z 两个未知量，所以至少应该知道 3 个量才能列方程组计算，故除测定 D 的增重外还应该至少再测量 a、b、c 中的任意两个量。 答案：(1)检查装置的气密性　(2)80 (3)①e→d→b　②实验过程中持续通入 N2，没有必要用如图乙所示防倒吸装置　③3 (4)方案 1　由加热装置剩余固体的质量可计算装置 C 增重的质量，与 x 的大小没有关系， 因此方案 2 是不合理的 (5)ab 或 ac 或 bc 12．铝是一种重要的金属，在生产、生活中具有许多重要的用途，如图是从铝土矿中制 备铝的工艺流程： 已知：(1)铝土矿的主要成分是 Al2O3，此外还含有少量 SiO2、Fe2O3 等杂质； (2)溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠反应，能生成硅铝酸盐沉淀，化学反应方程式为 2Na2SiO3 ＋2NaAlO2＋2H2O===Na2Al2Si2O8↓＋4NaOH。 请回答下列问题： (1)铝土矿中 Al2O3 与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为 ________________________________________________________________________。 (2)在工艺流程中“酸化”时，加入的最佳物质 B 是______，理由是 ________________________________________________________________________， 写出酸化过程发生反应的化学方程式： ________________________________________________________________________。 (3)工业上用 Al2O3 与 C、Cl2 在高温条件下反应制取 AlCl3，理论上每消耗 6.0 g 碳单质， 转移 1 mol 电子，则反应的化学方程式为______________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)某同学推测铝与氧化铁发生铝热反应得到的熔融物中还含有 Fe2O3，设计了如下方案 来验证：取一块该熔融物投入少量稀硫酸中，反应一段时间后，向反应后的混合液中滴加物 质甲的溶液，观察溶液颜色的变化，即可证明熔融物中是否含有 Fe2O3。 则物质甲是________(填化学式)，请判断该同学设计的实验方案的合理性________(填 “合理”或“不合理”)。原因是____________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________( 若 合理，则不用填写)。 解析：(1)铝土矿主要成分是 Al2O3 还有少量 SiO2，加入足量 NaOH 溶液后发生如下反 应：Al2O3＋2OH－===2AlO－2 ＋H2O；SiO2＋2OH－===SiO2－3 ＋H2O；Fe2O3 不与 NaOH 溶液 发生反应。 (2)根据题干已知反应，滤液中主要含 NaAlO2，通入过量 CO2 可以将 NaAlO2 完全转化 为 Al(OH)3。 (3)每消耗 6.0 g(0.5 mol)碳单质，转移 1 mol 电子，说明碳被氧化为 CO，化学方程式为 Al2O3＋3Cl2＋3C =====高温 2AlCl3＋3CO。 (4)Fe3＋的检验可用 KSCN，但该同学的实验方案不合理，因为 Fe3＋能与 Fe、Al 发生反 应生成 Fe2＋，不能检验是否含有 Fe3＋。 答案：(1)Al2O3＋2OH－===2AlO－2 ＋H2O (2)CO2　CO2 过量时氢氧化铝不会溶解，反应易控制，且原料廉价　CO2＋NaAlO2＋ 2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3 (3)Al2O3＋3C＋3Cl2 =====高温 2AlCl3＋3CO (4)KSCN　不合理　Fe3＋能与 Fe、Al 反应生成 Fe2＋，不能检出 Fe3＋