2019新优化高考化学一轮全国通用版精致讲义镁铝及其重要化合物Word版含答案

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第二讲　镁、铝及其重要化合物 ‎1．了解镁、铝及其重要化合物的制备方法。‎ ‎2．掌握镁、铝及其重要化合物的主要性质及其应用。‎ ‎　镁、铝的性质及应用 ‎[知识梳理]‎ 一、镁的性质及应用 ‎1．镁的性质 ‎(1)物理性质：银白色、具有金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电性、导热性和延展性。‎ ‎(2)化学性质 ‎①与N2反应：3Mg＋N2Mg3N2‎ ‎②与CO2反应：2Mg＋CO22MgO＋C ‎③与热水反应：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑‎ ‎　Mg在CO2中能燃烧，所以Mg着火时不能用二氧化碳灭火器和泡沫灭火器灭火。‎ ‎2．海水提镁 ―→Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓‎ ‎↓‎ ―→Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O ‎↓‎ ―→MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑‎ ‎3．镁的用途 生产合金，冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。‎ ‎4．镁的重要化合物 物质 主要性质及反应方程式 氧化镁 碱性氧化物 MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O 氢氧 化镁 中强碱 Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O 难溶于水 Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓‎ 溶解度小于碳酸镁 MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑‎ 二、铝的性质及应用 ‎1．铝的结构和存在形式：铝位于元素周期表的第三周期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.铝的物理性质,铝是银白色、具有金属光泽的固体，硬度较小，具有良好的导电性、导热性和延展性。‎ ‎3.铝的化学性质 根据上图写出以下序号对应的有关反应的方程式(能写离子方程式的写离子方程式)：‎ ‎①‎ ‎③‎ ‎④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑‎ ‎⑤2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe(铝热反应)‎ ‎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。‎ ‎[自我检测]‎ ‎1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)(2017·高考海南卷)铝箔在氯气中燃烧可制备无水三氯化铝。(　　)‎ ‎(2)铝在自然界中有游离态和化合态两种形式。(　　)‎ ‎(3)MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂。(　　)‎ ‎(4)Mg粉与浓NH4Cl溶液反应放出H2和NH3。(　　)‎ ‎(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。(　　)‎ ‎(7)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。(　　)‎ 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√　(7)×‎ ‎2.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　④CuSO4溶液 A.①④ B.②③‎ C.①③ D.②③④‎ 解析：选C。镁能与CO2反应而铝不能，铝能与NaOH溶液反应而镁不能。‎ ‎(1)Mg、Al在常温下均易在其表面形成致密的氧化膜。‎ ‎(2)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。‎ ‎(3)铝与稀硝酸反应时生成的气体是NO而不是H2。‎ ‎(4)用铝箔包裹的钠与水反应时既考虑Na与水的反应，又考虑Al与NaOH溶液的反应。‎ ‎(5)铝热剂(发生铝热反应),铝热剂是铝与金属氧化物的混合物，铝热反应本质上是金属之间的置换反应，所以要遵循金属活动性顺序。例如：CuO与Al能发生铝热反应，而Al与MgO不能发生铝热反应。‎ ‎　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　　　　。‎ A.5.4 g B.3.6 g C.2.7 g D.1.8 g ‎[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的物质的量相等时，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]　(1)1∶1　(2)1∶3　(3)3∶1　(4)A Al既能溶于强酸，又能溶于强碱，所以说“Al既有金属性，又有非金属性”。你认为这种说法是否恰当？为什么？‎ 答案：不恰当。金属性是指元素的原子失电子的能力，非金属性是指元素的原子得电子的能力。铝不论是与酸反应还是与碱反应，都是失去3e－，化合价升高为＋3价，均作还原剂，因而铝具有较强的金属性。‎ 铝与酸、碱反应的定量关系 铝分别与盐酸、NaOH溶液反应的原理：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑， 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。‎ ‎(1)等量的铝与足量盐酸和足量氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为＝。‎ ‎(2)足量铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为＝。‎ ‎(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和NaOH溶液反应，若产生H2的体积比为<<，则必定是铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；铝与NaOH溶液反应时，铝不足而NaOH溶液过量。‎ ‎ 题组一　镁、铝的性质 ‎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.Mg 解析：选D。钾属于活泼金属，与氧气发生剧烈反应，A项错误；钠属于活泼金属，与空气中的氧气发生反应生成氧化钠，氧化钠不能保护内层金属钠，B项错误；铁表面生成的Fe2O3不能保护内层金属铁，C项错误；在空气中金属Mg表面形成致密的MgO保护层，保护内层金属不被氧化，D项正确。‎ ‎2.(2016·高考上海卷)已知NaOH＋Al(OH)3===NaAlO2＋2H2O。向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液，立即封闭罐口，易拉罐渐渐凹瘪；再过一段时间，罐壁又重新凸起。上述实验过程中没有发生的离子反应是(　　)‎ A.CO2＋2OH－===CO＋H2O B.Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O C.2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑‎ D.Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O 解析：选D。向集满CO2的铝罐中加入过量氢氧化钠浓溶液，首先CO2与氢氧化钠反应，表现为铝罐变瘪，接着过量的氢氧化钠再与铝罐反应，铝罐表面有氧化膜Al2O3，故可发生A、B、C的反应。‎ ‎ 题组二　镁、铝与酸或碱反应的计算 ‎3.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 解析：选A。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。‎ ‎4.(2018·兰州模拟)将等物质的量的金属Na、Mg、Al分别与100 mL 2 mol·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，则下列说法错误的是(　　)‎ A.x＝2.24‎ B.钠的物质的量为0.2 mol C.反应时，Na、Mg、Al均过量 D.曲线b为Mg与盐酸反应的图像 解析：选C。由图像可以看出，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2.24 L，可知Na失去0.2 mol电子，则钠的物质的量为0.2 mol，B正确。反应时如果钠过量，则钠会继续与水反应，生成的气体必多于2.24 L，C错误。根据反应速率可知曲线a、b、c依次是Na、Mg、Al与盐酸反应的图像，D正确。‎ 铝的重要化合物 ‎[知识梳理]‎ ‎1.氧化铝 ‎(1)物理性质：白色固体，难溶于水，有很高的熔点。‎ ‎(2)化学性质(用化学方程式表示)‎ ‎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 ‎① ‎ ‎②受热分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。‎ ‎(3)制备 ‎①向铝盐溶液中加入氨水，离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。‎ ‎②向NaAlO2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，离子方程式为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，其水溶液pH<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。‎ ‎[自我检测]‎ ‎1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)明矾用作净水剂不涉及化学变化。(　　)‎ ‎(2)向NaAlO2溶液中通入过量CO2制Al(OH)3的离子方程式：CO2＋AlO＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。(　　)‎ ‎(3)Al(OH)3既能与稀硫酸反应又能与NaOH溶液反应。(　　)‎ ‎(4)明矾溶于水产生Al(OH)3胶体的离子方程式：Al3＋＋3H2O===Al(OH)3↓＋3H＋。(　　)‎ 答案：(1)×　(2)√　(3)√　(4)×‎ ‎2．下列有关铝及其重要化合物的叙述正确的是(　　)‎ A．(2015·高考江苏卷)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 B．(2015·高考山东卷)向Al2(SO4)3溶液中加入过量NH3·H2O：Al3＋＋4NH3·H2O===AlO＋2H2O＋4NH C．(2015·高考全国卷Ⅰ，10C)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，现象是熔化后的液态铝滴落下来，结论是金属铝的熔点较低 D．(2015·高考山东卷改编)将AlCl3加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生 解析：选D。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；B项，Al(OH)3只能溶于强碱，不能溶于氨水；C项，铝在空气中加热生成的氧化铝的熔点较高，所以内部熔化的铝不会滴落；D项，Al3＋与HCO 发生水解相互促进的反应，生成Al(OH)3沉淀和CO2气体。‎ ‎1．Al(OH)3是一种不溶于水的白色胶状物，能作净水剂，能中和胃酸，也是一种阻燃材料。‎ ‎2．Al(OH)3具有两性，能溶于强酸、强碱，但不溶于弱酸(如H2CO3)、弱碱(如氨水)。因此，制备 Al(OH)3时用可溶性铝盐与过量氨水反应而不用NaOH溶液，或向偏铝酸盐溶液中通入足量CO2而不用盐酸。‎ ‎3．既能和强酸反应又能和强碱反应的物质 ‎(1)金属单质：如Al。‎ ‎(2)两性化合物：如Al2O3、Al(OH)3、氨基酸、蛋白质。‎ ‎(3)多元弱酸的酸式盐：如NaHCO3、KHS、KHSO3等。‎ ‎(4)弱碱弱酸盐：如CH3COONH4、(NH4)2CO3等。‎ ‎　下列各组物质，前者逐滴滴加到后者中直至过量，先出现白色沉淀，后来沉淀又消失的是(　　)‎ A．H2SO4滴入NaAlO2溶液中 B．Ba(OH)2溶液滴入Al2(SO4)3溶液中 C．Al2(SO4)3溶液滴入NaOH溶液中 D．氨水滴入Al2(SO4)3溶液中 ‎[解析]　将H2SO4滴入NaAlO2溶液中，先生成Al(OH)3沉淀，Al(OH)3又溶于过量的H2SO4中，A正确；Ba(OH)2溶液滴入Al2(SO4)3溶液中，先生成BaSO4、Al(OH)3沉淀，而Al(OH)3又溶于Ba(OH)2溶液，但BaSO4不溶解，B错误；Al2(SO4)3溶液滴入NaOH溶液中，开始由于OH－过量发生反应：Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，故开始无沉淀生成，C错误；氨水滴入Al2(SO4)3溶液中，立即产生 Al(OH)3沉淀，但沉淀不溶于过量氨水，D错误。‎ ‎[答案]　A 将上述例题中滴加顺序颠倒，符合题意的选项是哪个？说明理由。‎ 答案：C项符合题意。将NaAlO2滴入H2SO4溶液中，由于H2SO4过量先生成Al2(SO4)3，NaAlO2再与Al2(SO4)3反应生成Al(OH)3沉淀，A错误；Al2(SO4)3滴入Ba(OH)2‎ 溶液中，一定生成BaSO4沉淀，而BaSO4不溶解，B错误；NaOH滴入Al2(SO4)3溶液中，先生成Al(OH)3沉淀，Al(OH)3又溶于过量的NaOH溶液中，C正确；由于 Al(OH)3不溶于过量氨水，Al2(SO4)3滴入氨水中，立即产生Al(OH)3沉淀，D错误。‎ 铝及其化合物与H＋、OH－的反应规律 ‎　‎ 　　　　‎ ‎ 题组一　Al2O3和Al(OH)3的两性 ‎1.将表面已完全钝化的铝条，插入下列溶液中，不会发生反应的是(　　)‎ A.稀硝酸　　　　　　　　 B.稀盐酸 C.硝酸铜 D.氢氧化钠 解析：选C。钝化的实质是Fe、Al在浓H2SO4或浓HNO3作用下其表面被氧化成一层致密的氧化物保护膜。由于铝的氧化物Al2O3是一种两性氧化物，既可与强酸反应，又可与强碱反应，故A、B、D三项皆不符合题意，只有C选项中的Cu(NO3)2不与Al2O3反应，故不可能与钝化的铝条发生反应。‎ ‎2.(2018·最新改编题)按要求填空。‎ ‎①NaHSO3　②Al2O3　③Al(OH)3　④(NH4)2CO3‎ ‎⑤CH3COONH4　⑥NaHCO3　⑦Al ‎(1)在以上物质中，既能与强酸反应，又能与强碱反应的是　　　　。‎ ‎(2)属于两性化合物的是　　　　。‎ 解析：(2)两性化合物是指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物，故只有Al2O3和Al(OH)3符合。‎ 答案：(1)①②③④⑤⑥⑦　(2)②③‎ ‎ 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，下述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.⑥③④③ ‎ C.②③⑤③ D.①③⑤③‎ 解析：选B。由镁粉和铝粉制取纯净Al(OH)3的过程如下：‎ ‎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 ‎1.两性物质的概念辨析 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，既能与酸反应又能与碱反应的物质不一定是两性物质。Al2O3、Al(OH)3、氨基酸是两性物质。‎ ‎2.Al(OH)3与Al2O3两性的重要应用 ‎(1)用过量NaOH溶液检验Al3＋的存在。‎ ‎(2)用过量NaOH溶液鉴别Al3＋和Mg2＋。‎ ‎(3)用互滴法鉴别Al3＋与OH－、AlO与H＋。‎ ‎(4)用过量NaOH溶液和相应酸溶液分离Al3＋与Mg2＋、Fe3＋等离子或Al2O3与MgO等物质。‎ ‎3.Al(OH)3的三种制备方法 制取Al(OH)3时，一般不用强酸或强碱溶液，因为强酸、强碱能溶解生成的Al(OH)3，而又无法控制酸碱的用量，一般使用氨水或CO2制取。 ‎ ‎　“铝三角”转化关系及应用 ‎[知识梳理]‎ ‎1.Al3＋、Al(OH)3、AlO之间的转化关系 写出上述转化的离子方程式：‎ ‎(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)①(CO2过量)，‎ ‎②AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓；‎ ‎(6)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。‎ ‎2.Al3＋、Al(OH)3、AlO之间的定性分析和定量计算 ‎(1)把NaOH溶液逐滴加入到AlCl3溶液中至过量 ‎①定性分析 a.现象：先有白色沉淀产生，然后沉淀逐渐溶解。‎ b.原理(填离子方程式，下同)：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。‎ c.图像 ‎②定量计算 a.根据AlCl3(设其物质的量为a)与NaOH(设其物质的量为b)计算生成Al(OH)3沉淀的量 b.根据AlCl3(设其物质的量为a)和Al(OH)3(设其物质的量为b)计算需要NaOH的量 当NaOH不足时，n(NaOH)＝3b；‎ 当NaOH过量时，n(NaOH)＝4a－b。‎ ‎(2)把AlCl3溶液逐滴加入到NaOH溶液中至过量 ‎①现象：开始时无明显现象，然后逐渐产生大量的白色沉淀。‎ ‎②原理：Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O、‎ Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓。‎ ‎③图像 ‎(3)向NaAlO2溶液中逐滴加入盐酸至过量 ‎①现象：先生成白色沉淀，随后沉淀逐渐溶解。‎ ‎②原理：AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓、‎ Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。‎ ‎③图像 ‎(4)向HCl溶液中逐滴加入NaAlO2溶液至过量 ‎①现象：开始无明显现象，反应一段时间后逐渐产生大量的白色沉淀。‎ ‎②原理：4H＋＋AlO===Al3＋＋2H2O、‎ Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓。‎ ‎③图像 ‎3.四个拓展图像 ‎(1)向AlCl3溶液中逐滴加入氨水或NaAlO2溶液至过量，图像如图1所示。‎ ‎(2)向NaAlO2溶液中逐滴加入AlCl3溶液或通入CO2至过量，图像如图2所示。‎ ‎(3)向MgCl2、AlCl3和盐酸的混合溶液(即将Mg、Al溶于过量盐酸所得的溶液)中逐滴加入NaOH溶液至过量，图像如图3所示。‎ ‎(4)向MgCl2、AlCl3、盐酸和NH4Cl的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量，图像如图4所示。‎ ‎[自我检测]‎ ‎1.下列各项操作中，不发生“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 ‎ A.①② 　　　　　　　　　 B.①③‎ C.①④ D.②③‎ 解析：选C。①Na2CO3与CO2、H2O反应生成 NaHCO3，由于Na2CO3的溶解度比NaHCO3的大，因而只会产生NaHCO3沉淀；②NaAlO2中加入稀盐酸，开始产生白色沉淀 Al(OH)3，当盐酸过量时，Al(OH)3又溶于盐酸；③向 AlCl3溶液中加入NaOH溶液开始产生白色沉淀Al(OH)3，当NaOH溶液过量时，Al(OH)3又溶于NaOH溶液；④只会生成H2SiO3沉淀。‎ ‎2.下列图像表示Al3＋与AlO物质的量变化的曲线，实线表示Al3＋，虚线表示AlO，其中正确的是(　　)‎ 解析：选B。根据反应：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓和Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O中消耗OH－的量的关系可知A错误、B正确；由AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓和Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O可知C、D错误。‎ 铝线规律 Al(OH)3有两性，既能溶于强酸(H＋)生成铝盐(Al3＋)，又能溶于强碱(OH－)生成偏铝酸盐(AlO)，Al(OH)3、H＋、Al3＋、OH－、AlO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由小到大排列出线型关系：‎ H＋…Al3＋…Al(OH)3…AlO…OH－‎ 我们将这条线型排列称为“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。‎ ‎　将一定质量的镁、铝混合物投入200 mL稀硫酸中，固体全部溶解后，向所得溶液中加入5 mol/L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 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＝3.6 g，m(Al)＝0.2 mol×27 g/mol＝5.4 g，所以镁和铝的总质量为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)，所以，硫酸的物质的量浓度为＝2.5 mol/L；0.15 mol的Mg与过量稀硫酸反应生成的氢气在标准状况下的体积为3.36 L，0.20 mol的Al与过量稀硫酸反应生成的氢气在标准状况下的体积为6.72 L，所以镁和铝混合物与过量稀硫酸反应生成的氢气在标准状况下的体积为10.08 L，故选D项。‎ ‎[答案]　D 与例题的图像类似，在某混合溶液中含有多种离子，向其中滴加氢氧化钠或盐酸，根据产生的白色沉淀与所加溶液的关系，分别得到以下两个类似图像甲和乙。请思考图像甲和乙所示的溶液中分别存在哪些常见离子？并按反应顺序写出离子方程式。‎ 答案：图甲：H＋、Al3＋、Mg2＋、NH。按照反应的顺序，离子方程式为 ‎(1)H＋＋OH－===H2O；‎ ‎(2)Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；‎ ‎(3)NH＋OH－===NH3·H2O；‎ ‎(4)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。‎ 图乙：OH－、AlO、CO、SiO。按照反应的顺序，离子方程式为 ‎(1)H＋＋OH－===H2O；‎ ‎(2)AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，SiO＋2H＋===H2SiO3↓；‎ ‎(3)CO＋H＋===HCO，HCO＋H＋===H2O＋CO2↑；‎ ‎(4)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。‎ 解答图像题的思维模板 ‎[说明]　前两“看”较直观，难度较小。第三“看”难度大些，只有正确书写出变化过程中的反应方程式，并理清化学方程式中化学计量数与题目相关量的数量关系，才能顺利解题。 ‎ ‎ 题组一　Al3＋、AlO和Al(OH)3相互转化的定量关系及图像分析 ‎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，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.(2018·遂宁诊断)某溶液中可能含有如下离子：H＋、Mg2＋、Al3＋、NH、Cl－、AlO。当向该溶液中逐滴加入NaOH溶液时，产生沉淀的物质的量(n)与加入NaOH溶液的体积(V)的关系如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A.原溶液中一定含有的阳离子是H＋、Mg2＋、Al3＋、NH B.反应最后形成的溶液中的溶质含AlCl3‎ C.原溶液中Al3＋与NH的物质的量之比为1∶3‎ D.原溶液中含有的阴离子是AlO、Cl－‎ 解析：选C。根据图像可推断出溶液中肯定含有H＋、NH、Al3＋和Cl－，肯定不存在AlO和Mg2＋，A、D错误；反应到最后溶液中的溶质为NaCl和NaAlO2，B错误；结合图像中的数量关系可得n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(NH)＝2∶1∶3，C正确。‎ ‎1.离子反应先后顺序 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。‎ ‎2.“铝三角”转化关系的应用 ‎(1)判断离子共存 ‎①Al3＋水解呈酸性，与OH－、AlO、CO(HCO)、S2－等不能大量共存。‎ ‎②AlO水解呈碱性，与H＋、HCO、Al3＋、Fe3＋等不能大量共存。‎ ‎(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)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，如Mg(Al)：加足量NaOH溶液。‎ ‎②利用Al2O3能与强碱溶液反应，分离Al2O3与其他金属氧化物，如Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液。‎ ‎③利用Al(OH)3能与强碱溶液反应，分离Al3＋与其他金属阳离子，如Mg2＋(Al3＋)：加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。 ‎ ‎ 题组二　Al3＋形成Al(OH)3的简单计算 ‎3.(2018·贵州高三模拟)向30 mL 1 mol·L－1的AlCl3溶液中逐滴加入浓度为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 解析：选B。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，二是氢氧化钠过量。‎ 当碱的量不足时，则V(NaOH)＝ L＝0.007 5 L＝7.5 mL；当碱过量时，则V(NaOH)＝ L＝0.027 5 L＝27.5 mL。‎ ‎4.(2018·晋城高三模拟)在Al2(SO4)3和MgSO4的混合溶液中滴加NaOH溶液，生成沉淀的量与滴入NaOH溶液的体积关系如图所示，则原混合液中Al2(SO4)3与MgSO4的物质的量浓度之比为(　　)‎ A.6∶1 B.3∶1 ‎ C.2∶1 D.1∶2‎ 解析：选D。从图像中可以看出，溶解Al(OH)3消耗NaOH的体积为60 mL－50 mL＝10 mL，故沉淀Al3＋消耗NaOH的体积应为10 mL×3＝30 mL，则沉淀Mg2＋消耗NaOH的体积为50 mL－30 mL＝20 mL，依据Mg2＋、Al3＋与OH－反应的物质的量关系判断n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝1∶1，即Al2(SO4)3与MgSO4的物质的量之比为1∶2，则浓度之比亦为1∶2。‎ ‎[课后达标训练]‎ 一、选择题 ‎1.下列关于铝及其化合物的说法不正确的是(　　)‎ A.Al既可用于食品包装，也可用作建筑材料 B.Al2O3既可用来冶炼金属Al，也可用作耐火材料 C.明矾[KAl(SO4)2·12H2O]既可用作净水剂，也可用作消毒剂 D.Al(OH)3既可用作治疗胃酸过多的药物，也可用来制备一些铝盐 解析：选C。A项，金属铝具有良好的延展性，因此铝可以制成铝箔用于食品包装，金属铝也可用作建筑材料，如铝合金门窗等，正确；B项，电解熔融的Al2O3可冶炼金属Al，由于Al2O3具有耐高温的性质，也可用作耐火材料，正确；C项，明矾[KAl(SO4)2·12H2O]溶于水后，Al3＋能发生水解反应，生成的Al(OH)3胶体具有吸附作用，可用作净水剂，但Al(OH)3并不具有消毒作用，错误；D项，Al(OH)3与胃酸中的盐酸反应生成氯化铝和水，正确。‎ ‎2.镁、铝性质相似，下表中对两者的对比不正确的是(　　)‎ 选项 反应 铝 镁 A 与非金属 反应 能被Cl2、O2氧化 能与N2、O2反应 B 与水反应 能与沸水反应 反应很困难 C 与碱反应 能溶于强碱溶液 不反应 D 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 解析：选B。镁的金属性强于铝，铝与水反应很困难，镁能与沸水反应。‎ ‎3.如图是铝在氧气中燃烧的实验，铝条点燃后，为维持继续燃烧，正确的操作是(　　)‎ A.铝条应始终置于集气瓶瓶口位置 B.迅速将铝条插入集气瓶接近瓶底位置 C.将铝条从瓶口位置慢慢伸向瓶底位置 D.铝条应不断上下移动 答案：C ‎4.多年前，世界卫生组织把铝确定为食品的污染源之一而加以控制使用。铝在下列应用中应加以控制的是(　　)‎ ‎①制铝合金　②制电线　③制炊具　④制银色漆颜料　⑤用明矾净水　⑥用明矾与苏打作食品膨松剂　⑦制易拉罐　⑧用氢氧化铝凝胶制胃舒平药品　⑨包装糖果和食品 A.③⑤⑧⑨　　　　　　　　 B.②⑥⑧⑨‎ C.③④⑤⑨ D.③⑤⑥⑦⑧⑨‎ 解析：选D。解答本题时，要抓住题中的“把铝确定为食品的污染源之一”与“控制使用”。D项符合题意。‎ ‎5.(2018·保定高三模拟)某同学通过系统实验探究铝及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是(　　)‎ A.向氯化铝溶液中滴加过量氨水，最终得到澄清溶液 B.等质量的铝粉分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应制得等质量的氢气 C.常温下铝与浓硝酸反应制得大量的NO2‎ D.AlCl3溶液加热蒸干得到无水氯化铝晶体 解析：选B。Al(OH)3不溶于氨水，A错误；常温下铝与浓HNO3发生“钝化”，C错误；蒸发AlCl3溶液促进AlCl3的水解得到Al(OH)3，D错误。‎ ‎6.下列叙述正确的是(　　)‎ A.向氯化铝溶液中加入过量氨水反应的实质是Al3＋＋3NH3·3H2O===Al(OH)3↓＋3NH B.存在于污水中的重金属离子，常用加入明矾等电解质的方法进行处理 C.镁铝合金既可完全溶于过量盐酸又可完全溶于过量NaOH溶液 D.依据铝热反应原理，能发生反应2Al＋3MgO3Mg＋Al2O3‎ 解析：选A。B项中明矾只能使污水中的悬浮物沉降，不能除去重金属离子；C项中Mg不能溶于NaOH溶液；D项中Mg的金属性比Al强，故Al与MgO不能发生铝热反应。‎ ‎7.下列曲线图(纵坐标为沉淀的物质的量，横坐标为加入物质的体积)与对应的选项相符合的是(　　)‎ A.向1 L浓度均为0.1 mol·L－1的NaAlO2、Ba(OH)2混合溶液中加入0.1 mol·L－1的稀H2SO4‎ B.向1 L浓度分别为0.1 mol·L－1和0.3 mol·L－1的AlCl3、NH4Cl的混合溶液中加入0.1 mol·L－1的稀NaOH溶液 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 解析：选A。A项，Ba(OH)2和NaAlO2中加入稀H2SO4，发生的反应依次为Ba2＋＋2OH－＋2H＋＋SO===BaSO4↓＋2H2O、AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓、Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，所以加入1 L稀H2SO4时，Ba(OH)2反应完，再加0.5 L稀H2SO4时AlO反应完，再加1.5 L稀H2SO4时，Al(OH)3全部溶解，正确；B项，向1 L浓度分别为0.1 mol·L－1和0.3 mol·L－1的AlCl3、NH4Cl的混合溶液中加入0.1 mol·L－1的NaOH溶液，发生的反应依次是Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、OH－＋NH===NH3·H2O、Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，所以沉淀Al3＋和溶解Al(OH)3所用NaOH溶液的体积之比为3∶1，而图像中是1∶1，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＋2H2O、Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓，所以无现象阶段与产生沉淀阶段所加入的明矾溶液体积之比为3∶1，错误；D项，向AlCl3溶液中滴加过量氨水，沉淀不会溶解，错误。‎ ‎8.(2018·潍坊高三模拟)将15.6 g Na2O2和5.4 g Al同时放入一定量的水中，充分反应后得到200 mL溶液，再向该溶液中缓慢通入标准状况下的HCl气体6.72 L，若反应过程中溶液的体积保持不变，则下列说法正确的是 (　　)‎ A.标准状况下，反应过程中得到6.72 L气体 B.最终得到的溶液中c(Na＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)‎ C.最终得到7.8 g沉淀 D.最终得到的溶液中c(Na＋)＝1.5 mol·L－1‎ 解析：选C。n(Na2O2)＝0.2 mol，n(Al)＝0.2 mol，由2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑和2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑可知，生成n(O2)＝0.1 mol，n(H2)＝0.3 mol，n(NaAlO2)＝0.2 mol，反应剩余 n(NaOH)＝0.4 mol－0.2 mol＝0.2 mol，通入的HCl气体为0.3 mol，0.2 mol HCl与NaOH反应，0.1 mol HCl与NaAlO2反应生成0.1 mol Al(OH)3沉淀，反应后溶液中含0.1 mol NaAlO2。A项，反应过程中得到8.96 L气体；B项，最终得到的溶液中还有0.1 mol NaAlO2；D项，最终得到的溶液中c(Na＋)＝2 mol·L－1。‎ ‎9.(2018·保定质检)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：‎ 对上述流程中的判断正确的是(　　)‎ 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：选C。A项，试剂X应为强碱溶液，使Al2O3溶解；B项，若用强酸代替CO2，强酸过量时，Al(OH)3会溶解，不能保证生成Al(OH)3沉淀；D项，因Al比Fe活泼，不能用Fe置换Al。‎ 二、非选择题 ‎10.(2016·高考海南卷)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溶解并除去Fe、Mg杂质，HCl溶液和H2SO4溶液可溶解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＋＋3H2OAl(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 ‎11.一位同学在复习时遇到这样一道习题：某无色溶液中可能含有H＋、OH－、Na＋、NO，加入铝粉后，只产生H2，问该无色溶液中能大量存在哪几种离子。‎ ‎(1)加入铝粉产生H2，说明铝具有　　　　(填“氧化性”或“还原性”)。‎ ‎(2)该同学分析：若H＋大量存在，则NO就不能大量存在。‎ 设计实验证实如下：‎ 装置 现象 ⅰ.实验初始，未见明显现象 ⅱ.过一会儿，出现气泡，液面上方呈浅棕色 ⅲ.试管变热，溶液沸腾 ‎①盐酸溶解Al2O3薄膜的离子方程式是________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②根据现象ⅱ，推测溶液中产生了NO，为进一步确认，进行如下实验：‎ 实验 内容 现象 实验1‎ 将湿润的淀粉KI试纸置于空气中 未变蓝 实验2‎ 用湿润的淀粉KI试纸检验浅棕色气体 试纸变蓝 a.浅棕色气体是　　　　。‎ b.实验1的目的是_____________________________________________________。‎ c.实验1、2说明反应生成了NO，将生成NO的离子方程式补充完整：‎ Al＋　　　　NO＋　　　　===　　　　Al3＋＋　　　　NO↑＋　　　　‎ ‎(3)再假设：若OH－大量存在，NO也可能不能大量存在。‎ 重新设计实验证实如下：‎ 装置 现象 ⅰ.实验初始，未见明显现象 ⅱ.过一会儿，出现气泡，有刺激性气味 为确认“刺激性气味”气体，进行如下实验：用湿润的淀粉KI试纸检验，未变蓝；用湿润红色石蕊试纸检验，试纸变蓝。‎ ‎①有刺激性气味的气体是　　　　　。‎ ‎②产生该气体的离子方程式是______________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)在NaOH溶液中加入铝粉，结果只检验出有H2生成，其化学方程式是_________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)加入铝粉产生H2，Al失去电子，H得到电子，则Al为还原剂，具有还原性。‎ ‎(2)①盐酸与氧化铝反应生成氯化铝和水，该离子反应为6H＋＋Al2O3===2Al3＋＋3H2O。②液面上方呈浅棕色，一定不是氢气，为氮的氧化物，由将湿润的淀粉KI试纸置于空气中未变蓝，说明KI在空气中不能被氧化，而用湿润的淀粉KI试纸检验浅棕色气体试纸变蓝，则KI被氧化，即二氧化氮与水反应生成硝酸，再氧化碘离子生成碘单质。a.由上述分析可知，浅棕色气体是NO2；b.实验1的目的是做对比实验；c.Al与H＋、NO发生氧化还原反应生成Al(NO3)3、NO和水，离子方程式为Al＋NO＋4H＋===Al3＋＋NO↑＋2H2O。‎ ‎(3)①用湿润的淀粉KI试纸检验，未变蓝；用湿润红色石蕊试纸检验，试纸变蓝，则该气体为NH3。②由上述分析可知，碱性条件下Al与NO发生氧化还原反应生成氨气，离子方程式为8Al＋3NO＋5OH－＋2H2O===3NH3↑＋8AlO。‎ ‎(4)NaOH溶液中加入铝粉，结果只检验出有H2生成，即反应生成偏铝酸钠和氢气，化学方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。‎ 答案：(1)还原性 ‎(2)①6H＋＋Al2O3===2Al3＋＋3H2O ‎②a.NO2　b.做对比实验，排除氧气使湿润的淀粉KI试纸变蓝的可能　c.1　4H＋　1　1　2H2O ‎(3)①NH3‎ ‎②8Al＋3NO＋5OH－＋2H2O===3NH3↑＋8AlO ‎(4)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑‎ ‎12.铝镁合金已成为轮船制造、化工生产等行业的重要材料。某研究性学习小组为测定某含镁3%～5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计了下列两种不同实验方案进行探究，请根据他们的设计回答有关问题。‎ ‎[探究一]实验方案：铝镁合金测定剩余固体质量。‎ 问题讨论：‎ ‎(1)实验中发生反应的离子方程式是__________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)若实验中称取5.4 g铝镁合金粉末样品，投入V mL 2.0 mol/L NaOH溶液中，充分反应。则NaOH溶液的体积V≥　　　　mL。‎ ‎(3)实验中，当铝镁合金充分反应后，在称量剩余固体质量前，还需进行的实验操作按顺序依次为________________________________________________________________‎ ‎　　　　　　　　。‎ ‎[探究二]实验方案：称量x g的铝镁合金粉末，放在如图所示装置的惰性电热板上，通电使其充分灼烧。‎ 问题讨论：‎ ‎(4)欲计算Mg的质量分数，该实验中还需测定的数据是______________________。‎ ‎(5)假设实验中测出该数据为y g，则原铝镁合金粉末中镁的质量分数为　　　　(用含x、y的代数式表示)。‎ 解析：(1)注意镁与NaOH溶液不反应。(2)5.4 g铝镁合金中铝的最大质量为5.4 g×97%，根据2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，可求出与铝反应的NaOH的物质的量的最大值为5.4 g×97%÷27 g/mol＝0.194 mol，体积为0.194 mol÷2.0 mol/L＝0.097 L，即97 mL。(5)设x g铝镁合金中镁、铝的物质的量分别是a mol、b mol，则灼烧生成a mol MgO、 mol Al2O3，则24a＋27b＝x，40a＋51b＝y，解得a＝，镁的质量为 g，镁的质量分数为。‎ 答案：(1)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑‎ ‎(2)97　(3)过滤、洗涤、干燥　(4)灼烧后固体的质量　(5)