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铝、镁及其化合物
[考纲要求]　
1.了解镁、铝的主要性质及应用。
2.了解镁、铝的重要化合物的主要性质及应用。
…………………………[铝及其化合物知识网络]……………………
考点一　铝、镁的性质及应用
[知识梳理]
1．铝的原子结构
铝位于元素周期表中第三周期ⅢA族，原子结构示意图为 ，最外层有3个电子，在化学反应中易失去电子而表现为＋3价，铝在地壳中含量丰富，仅次于氧，自然界中的铝全部以化合态形式存在。
2．铝的性质
(1)物理性质：
状态 色泽 密度 熔点 硬度 导电、导热性 延展性
固态 银白色 2.7 g·cm－3 660.4 ℃ 较小 很好 良好
(2)化学性质：
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
( http: / / www.21cnjy.com )
②2Al＋3Cl2△,2AlCl3
( http: / / www.21cnjy.com )
④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
⑤2Al＋Fe2O3高温,2Fe＋Al2O3
3．铝的应用
(1)制备：
电解熔融Al2O3：2Al2O3电解,4Al＋3O2↑
(2)用途：
①纯铝用作导线。
②铝合金制备汽车、飞机、生活用品等。
4． 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＋O22MgO3Mg＋N2Mg3N2
与水反应 反应很困难 能与沸水反应Mg＋2H2OMg(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
深度思考
1． 判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)铝在自然界中有游离态和化合态两种形式 (　　)
(2)Mg、Al在空气中性质稳定，因而都具有很强的抗腐蚀性 (　　)
(3)MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂 (　　)
(4)Mg是活泼金属，而Al是两性金属 (　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×
2． 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好的抗腐蚀性能？
答案　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)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 ( http: / / www.21cnjy.com )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，均是还原剂，因而铝具有较强的金属性。
(3)铝与酸、碱反应的实质是什么？氧化剂是什么？
答案　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。
(4)镁在空气中充分燃烧，所得固体产物可能有哪些：________________(用化学式表示)。
答案　MgO、Mg3N2、C
3． 铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反应思考下列问题：
(1)是否所有的金属氧化物都能和铝发生铝热反应？
答案　否，判断铝热反应能否发生，应首先看金属的活动性。例如MgO和Al不能发生铝热反应。
(2)在铝热反应中，镁条、KClO3的作用是________。
答案　引燃、助燃作用
(3)做铝热反应时，应注意哪些事项？
答案　①要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防止高温物质从四周溅出，同时损坏纸漏斗。
②蒸发皿中的细纱要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。
③实验装置不要距人群太近，应远离易燃物。
[知识精讲]
命题点　铝与酸、碱的反应及计算
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 ( http: / / www.21cnjy.com )成H2的实质是：A 失3e－,A，所以不论是Al与酸还是与碱反应，Al与产生H2的关系均是：2Al～3H2。
(1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为＝。
(2)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为＝。
(3)一定量的铝分别和一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，若产生氢气的体积比为＜＜，则必定是：
①铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；
②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。
[典题示例]
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－1HCl　　　　　　 B．4 mol·L－1HNO3
C．8 mol·L－1NaOH D．18 mol·L－1H2SO4
解析：选A　18 mol·L－1H2SO4 ( http: / / www.21cnjy.com )为浓H2SO4与Mg、Al反应不产生H2；Mg、Al与稀HNO3反应生成NO而不是H2；Mg与盐酸反应产生H2，而Mg与NaOH不反应，等质量的Al分别与足量的HCl和NaOH溶液反应，产生H2的量相等。故A项产生H2的量最多。
2．等体积、等物质的量浓度 ( http: / / www.21cnjy.com )的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为5∶6(相同条件下)，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能是(　　)
A．甲、乙中都是铝过量
B．甲中铝过量、乙中碱过量
C．甲中酸过量、乙中铝过量
D．甲中酸过量，乙中碱过量
解析：选B　若酸、碱过量，生成H2的体积比为1∶1，若铝均过量，生成H2的体积比为2∶3，可知反应情况甲中铝过量，乙中碱过量。
[当堂检测]
1．判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2014·福建高考)铝罐可久盛食醋。(　　)
(2)(2014·江苏高考)Al、盐酸、NaOH溶液三者之间两两均能发生反应。(　　)
(3)(2014·北京高考)Al溶于NaOH溶液中产生气体的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。(　　)
(4)(2014·全国卷Ⅱ)铝与Fe2O3发生铝热反应后固体物质增重。(　　)
(5)(2014·安徽高考)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。(　　)
(6)(2012·广东高考)工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al。(　　)
(7)铝制品在空气中能稳定存在是因为铝不活泼。(　　)
(8)(2011·安徽高考)铝箔插入稀硝酸中无现象，说明铝箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜。(　　)
答案：(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√　(7)×　(8)×
2．将5.4 g Al投入200.0 mL 2.0 mol·L－1的某溶液中有氢气产生，充分反应后有金属剩余。该溶液可能是(　　)
A．HNO3溶液 B．Ba(OH)2溶液
C．H2SO4溶液 D．HCl溶液
解析：选D　首先换算成物质的量，Al为 ( http: / / www.21cnjy.com )0.2 mol，溶液中的溶质为0.4 mol。A选项中硝酸与铝反应不生成氢气；B选项中n(OH－)＝0.8 mol，与铝反应剩余OH－；C、D选项中n(H＋)分别为0.8 mol、0.4 mol，根据反应2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑可知C选项中H＋有剩余，D选项中铝有剩余。
归纳总结
熟记铝、镁的特殊化学性质
(1)活泼金属与酸反应是金属的通性 ( http: / / www.21cnjy.com )，而铝不但能与酸(H＋)反应，还能够与碱溶液反应，表现为特殊性。2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑。
(2)铝热反应
铝和某些金属氧化物反应，将其从氧化物中置换出来，同时放出大量的热，这种反应称为铝热反应，可用于焊接金属、冶炼高熔点贵重金属。
注意　Al与MgO不能发生铝热反应。
(3)Mg在CO2中能够燃烧，所以活泼金属着火不能用干冰灭火器和泡沫灭火器。
思维建模
(1)铝与酸、碱反应生成H2的量的关系
铝与酸、碱反应的化学方程式分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑。从化学方程式可以看出Al与酸、碱反应时生成H2的实质都是AlAl3＋，所以无论与酸还是与碱反应，Al与H2的关系都是2Al～3H2。
①等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气体积比＝1∶1。
②足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比＝1∶3。
③一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢 ( http: / / www.21cnjy.com )氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比<<，则必定是a.铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；b.铝与氢氧化钠反应时，铝不足而氢氧化钠过量。解题时应充分利用上述过量关系。
(2)铝的这种既能与酸(非氧化性酸)又能与强碱反应产生H2的性质常作为推断题的“题眼”。
考点二 铝的重要化合物——氧化铝、氢氧化铝
[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
两性氧化物—
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)
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。
②Na[Al(OH)4]溶液中通入足量CO2，离子方程式为[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO。
③Na[Al(OH)4]溶液与AlCl3溶液混合：3[Al(OH)4]－＋Al3＋===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)2·12 ( http: / / www.21cnjy.com )H2O，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。
深度思考
1． 明矾的净水作用与液氯对自来水的消毒作用原理是否相同？
答案　不同。明矾净水只能除去水中的悬浮杂质，不能杀菌消毒，而液氯只能杀菌消毒，不能沉淀悬浮的杂质。
2． 在做铝的燃烧实验时， ( http: / / www.21cnjy.com )用坩埚钳夹住一小块铝箔，在酒精灯上加热至其熔化，会看到的现象是铝箔熔化，失去光泽，但熔化的铝并不滴落。原因是____________________。
答案　铝箔加热时与O2发生反应生成熔点很高的Al2O3薄膜，使内部的铝被Al2O3包裹着，所以熔化的铝不易滴下
3． 中学学习阶段接触到许多既能与酸反应又能与碱反应的物质，除了Al及其重要化合物外，你还知道哪些？
答案　①弱酸的铵盐，如： ( http: / / www.21cnjy.com )NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；②弱酸的酸式盐，如：NaHCO3、KHS、NaHSO3；③氨基酸。
[知识精讲]
命题点1　从铝土矿中提取Al2O3的方法
铝土矿的主要成分是Al2O3，含有的杂 ( http: / / www.21cnjy.com )质是Fe2O3和SiO2，由于Al2O3具有两性，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
( http: / / www.21cnjy.com )
方案二：酸溶法
( http: / / www.21cnjy.com )
[典题示例]
1．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下：
( http: / / www.21cnjy.com )
下列叙述正确的是(　　)
A．试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸
B．反应①过滤后所得沉淀为氢氧化铁
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　从工艺流程图上看出，加入的 ( http: / / www.21cnjy.com )试剂X能将铝土矿中的Al2O3转化为溶液，且向该溶液中通入过量Y，可得到Al(OH)3沉淀和NaHCO3，故X为NaOH溶液，Y为CO2。反应①为：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O。SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。故反应①过滤后得到的沉淀为Fe2O3，A、B错误；图中转化关系中由Al2O3冶炼铝属于氧化还原反应，C错误。
2．工业上用铝土矿(主要成分为Al ( http: / / www.21cnjy.com )2O3·xH2O、Fe2O3、SiO2等)提取纯Al2O3作冶炼铝的原料，提取时操作过程如下图，指出图中操作错误的是(　　)
( http: / / www.21cnjy.com )
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 ( http: / / www.21cnjy.com )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。
命题点2　氢氧化铝的制备
[典题示例]
1．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－＋2H2 ( http: / / www.21cnjy.com )O===2AlO＋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，再过滤就可得到Al(OH)3。
2． 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 ( http: / / www.21cnjy.com )，制取Al(OH)3的步骤较多；从Na[Al(OH)4]制备Al(OH)3，若加盐酸不容易控制量的多少。故B项操作步骤为最佳顺序。
3． 若甲、乙、丙三位同学用规 ( http: / / www.21cnjy.com )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，W ( http: / / www.21cnjy.com )1、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
反思归纳
制取Al(OH)3一般不用强酸或强碱，因为 ( http: / / www.21cnjy.com )强酸、强碱都能溶解生成的Al(OH)3，而不易控制酸、碱的用量。一般用氨水或CO2制取，也可用Al3＋、[Al(OH)4]－的双水解反应制取。
[方法技巧]
Al(OH)3的三种制备方法
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
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命题点3　含铝化合物间的转化关系及应用
1．Al3＋、AlO、Al(OH)3的转化关系
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2．可溶性铝盐与强碱(如NaOH)溶液反应，铝元素的存在形式
( http: / / www.21cnjy.com )
3．应用
(1)判断离子共存问题：
Al3＋与OH－及AlO、CO、S2－等弱酸根阴离子或AlO与H＋、HCO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)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。
②利用Al2O3能与强碱溶液反应，分离Al2O3与其他金属氧化物。
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。
[典题示例]
1．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　Al(OH)3不溶于氨水， ( http: / / www.21cnjy.com )故向含少量Al3＋的Fe3＋溶液中加入过量氨水时，Fe3＋、Al3＋均转化为氢氧化物沉淀，达不到除杂的目的。
2．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　各选项中物质间的转化为：A ( http: / / www.21cnjy.com )项，Al2O3NaAlO2Al(OH)3Al2O3；B项，AlCl3Al(OH)3NaAlO2AlCl3；D项，MgCl2Mg(OH)2MgOMgCl2；C项中，Al不能一步转化成Al(OH)3。
[当堂检测]
1．判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2014·江苏高考)氢氧化铝具有弱碱性，可用于制胃酸中和剂。(　　)
(2)(2014·重庆高考)明矾用作净水剂不涉及化学变化。(　　)
(3)(2014·江苏高考)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。(　　)
(4)(2014·福建高考)Al(OH)3既能与稀硫酸反应又能与NaOH溶液反应。(　　)
(5)(2013·海南高考)明矾的化学式为Al2(SO4)3·12H2O。(　　)
(6)(2013·江苏高考)明矾溶于水产生Al(OH)3胶体的离子方程式：Al3＋＋3H2O===Al(OH)3↓＋3H＋。(　　)
(7)(2013·大纲卷)明矾溶液中滴入 ( http: / / www.21cnjy.com )Ba(OH)2溶液使SO恰好完全沉淀的离子方程式：2Ba2＋＋3OH－＋Al3＋＋2SO===2BaSO4↓＋Al(OH)3↓。(　　)
(8)(2012·江苏高考)下列物质的转化在给定条件下能够实现：Al2O3NaAlO2(aq)Al(OH)3。(　　)
答案：(1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)×　(7)×　(8)√
2．(2015·保定市高三模拟)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 ( http: / / www.21cnjy.com )；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。
考点三 Al(OH)3沉淀的图像分析
[考点精析]
1．四个基本图像
(1)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像：
操作 向可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量 向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 ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
离子方程式 Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O Al3＋＋4OH－=== AlO＋2H2O3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓
(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像：
操作 向偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量 向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(有但即溶)→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失
图像
离子方程式 AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O AlO＋4H＋=== Al3＋＋2H2O Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
2.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)中逐滴滴入NaOH溶液至过量，图像如图3所示。
(4)向MgCl2、AlCl3混合溶液中先加入NaOH溶液，后加入盐酸(NaOH与盐酸的物质的量浓度相等)，沉淀图像如图4所示。
[考项集训]
1．向物质的量浓度均为1 mol·L ( http: / / www.21cnjy.com )－1的AlCl3和盐酸的混合溶液中逐滴滴入NaOH溶液，下图[n表示Al(OH)3的物质的量，V表示NaOH溶液的体积]能正确表示这个反应过程的是(　　)
解析：选D　向混合溶液中逐滴滴入NaO ( http: / / www.21cnjy.com )H溶液，反应情况分为三个阶段：第一阶段为OH－＋H＋===H2O，此时无沉淀产生；第二阶段有白色沉淀产生，反应的离子方程式为Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓；第三阶段滴加NaOH溶液至过量，沉淀逐渐溶解最后完全消失，反应的离子方程式为Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，结合反应方程式及浓度关系可知三个阶段消耗NaOH物质的量之比为1∶3∶1。
2．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 ( http: / / www.21cnjy.com )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。
3．(2015·黄冈高三检测)某无色稀溶液X中，可能含有下表所列离子中的某几种。
阴离子 CO、SiO、AlO、Cl－
阳离子 Al3＋、Fe3＋、Mg2＋、NH、Na＋
现取该溶液适量，向其中加入某试剂Y，产生沉淀的物质的量(n)与加入试剂体积(V)的关系如图所示。
(1)若Y是盐酸，则oa段转化为沉 ( http: / / www.21cnjy.com )淀的离子(指来源于X溶液的，下同)是________，ab段发生反应的离子是________，bc段发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
(2)若Y是NaOH溶液，则X中一定 ( http: / / www.21cnjy.com )含有的阳离子是__________，其物质的量之比为__________，ab段反应的离子方程式为_______________________________________。
解析：溶液为无色，说明溶液X中不含Fe ( http: / / www.21cnjy.com )3＋；若Y为盐酸，由图像的特点判断溶液X中一定含有AlO、SiO、CO，其中oa段发生的反应为：AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，SiO＋2H＋===H2SiO3↓，故转化为沉淀的离子为SiO、AlO；ab段发生的反应为：CO＋H＋===HCO，HCO＋H＋===H2O＋CO2↑，但仅有CO来源于X溶液；bc段发生的反应为：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。若Y为NaOH溶液，由图像特点判断溶液中一定含有Mg2＋、Al3＋、NH。其中oa段发生反应为：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；ab段发生的反应为：NH＋OH－===NH3·H2O；bc段发生的反应为：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，n(Al3＋)∶n(Mg2＋)∶n(NH)＝1∶(4－1×3)×∶2＝2∶1∶4。
答案：(1)SiO、AlO　CO　Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O　(2)Al3＋、Mg2＋、NH　2∶1∶4　NH＋OH－===NH3·H2O
反思归纳
1． 离子共存问题
(1)Al3＋与OH－、[Al(OH)4]－、CO(HCO)、S2－等不能大量共存。
(2)[Al(OH)4]－与H＋、HCO、Al3＋、Fe3＋等不能大量共存。
2． 离子反应先后顺序问题
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 ( http: / / www.21cnjy.com )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。
3． Al及其化合物的除杂归类事例
(1)Mg(Al)：加足量NaOH溶液；
(2)Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液；
(3)Mg(OH)2[Al(OH)3]：加足量NaOH溶液；
(4)Mg2＋(Al3＋)：加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。
方法指导
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＋)③当n(OH－)≥4n(Al3＋)时，n[Al(OH)3]＝0，无沉淀。
(2)求反应物碱的量21世纪教育网
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]。
考点四　以“化工生产流程”为载体考查Mg、Al的性质
铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界主要以化合态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①、③两步骤中可能发生反应的离子方程式。
答案　①Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－，SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
③[Al(OH)4]－＋CO2===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[Al(OH)4]－与酸反应生成的 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )________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①、②中可能发生反应的离子方程式。[来源:21世纪教育网]
答案　①Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
②Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－，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
反思归纳
解答化工流程题的基本方法
(1)明确目的，提取有用信息
通过阅读题头，明确生产目的— ( http: / / www.21cnjy.com )—制备什么物质，找到制备物质时所需的原料及所含杂质，提取出所给的相关信息——化学反应方程式、物质的稳定性和溶解性等。
(2)分析流程，弄清各步作用
对比分析流程图中的一种物质(原料 ( http: / / www.21cnjy.com ))与最后一种物质(产品)，找出原料与产品之间的关系，联系问题有针对性地思考：原料转化为产品的过程中依次进行了什么反应？每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物？杂质是否要除去，采用什么操作方法除去？
(3)看清问题，准确规范作答
这一步很关键，答题时要看清问题，不能答非所问，要注意语言表达的科学性和准确性，如分清是要求回答实验操作名称还是具体操作步骤。
课后巩固
1． 判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)向明矾溶液中滴加Ba(OH)2溶液，恰好使SO沉淀完全：2Al3＋＋3SO＋3Ba2＋＋
6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓ (　×　)
(2013·海南，10B)
解析　明矾溶液中，Al3＋和SO个数比为1∶2，SO完全沉淀时，Al3＋应转化为AlO。
(2)0.10 mol·L－1的氨水与Al ( http: / / www.21cnjy.com )Cl3溶液发生反应的离子方程式为Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ (　×　)
(2013·福建理综，8A)
解析　NH3·H2O是弱电解质，不能拆分。
(3)0.1 mol·L－1 NaAlO2溶液中：H＋、Na＋、Cl－、SO能大量共存 (　×　)
(2013·江苏，3D)
解析　AlO与H＋不能大量共存，错误。
(4)氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝 (　×　)
(2013·江苏，4D)
解析　AlCl3是共价化合物，熔融状态不导电，错误。
(5)明矾溶于水产生Al(OH)3胶体：Al3＋＋3H2O===Al(OH)3↓＋3H＋ (　×　)
(2013·江苏，8B)
解析　Al(OH)3胶体不是沉淀，不能加沉淀符号，错误。
(6)向NaAlO2溶液中滴加NaHCO3溶液，有沉淀和气体生成 (　×　)
(2013·重庆理综，2C)
解析　向NaAlO2溶液中滴加NaHCO3溶液，仅有沉淀生成，方程式为AlO＋HCO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO。
(7)如图所示，①AlCl3溶液、②浓氨水，①中有白色沉淀生成 (　√　)
(2012·北京理综，10C改编)
解析　浓氨水中挥发出NH3，NH3与AlCl3溶液反应生成Al(OH)3白色沉淀。
(8)新制的氧化铝可溶于氢氧化钠溶液：Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O (　√　)
(2012·海南，12D)
2． (2013·山东理综，9)足量下列物质与相同质量的铝反应，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
答案　A
解析　A项，2Al＋2NaOH＋2H2 ( http: / / www.21cnjy.com )O===2NaAlO2＋3H2↑，1 mol Al消耗1 mol NaOH；B项，2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑，1 mol Al消耗1.5 mol H2SO4；C项，2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，1 mol Al消耗3 mol HCl；D项，Al和稀硝酸反应不放H2。综上所述，符合题意的是A项。
3． (2012·安徽理综，13) ( http: / / www.21cnjy.com )已知室温下，Al(OH)3的Ksp或溶解度远大于Fe(OH)3。向浓度均为0.1 mol·L－1的Fe(NO3)3和Al(NO3)3混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液。下列示意图表示生成Al(OH)3的物质的量与加入NaOH溶液的体积的关系，合理的是 (　　)
答案　C
解析　解答本题时应特别注意，难溶物的Ksp越大，在溶液中越难形成沉淀；Al(OH)3能溶于过量的NaOH溶液。由于Al(OH)3的Ksp比Fe(OH)3的Ksp大，故在混合液中加入NaOH溶液时，先生成Fe(OH)3沉淀，而不生成Al(OH)3沉淀，当Fe(NO3)3反应完全后再生成Al(OH)3沉淀，继续加入NaOH溶液，Al(OH)3沉淀又溶解，故只有C图像符合题意。
4． [2013·重庆理综，8(1)]合金是建造航空母舰的主体材料。
航母升降机可由铝合金制造。
①铝元素在周期表中的位置_______________________________________________，
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 ( http: / / www.21cnjy.com )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)。
答案　①第三周期第ⅢA族　CO2　②Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O　Ar(其他合理答案均可)
5． (2013·大纲全国卷，29)铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融电解制得。
①铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下：
②以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下：
回答下列问题：
(1)写出反应1的化学方程式_______________________________________________。
(2)滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是________，反应2的离子方程式为____________。
(3)E可作为建筑材料，化合物C是__ ( http: / / www.21cnjy.com )______，写出由D制备冰晶石的化学方程式________________________________________________________________________。
(4)电解法制铝的化学方程式是________，以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是________。
答案　(1)2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O、2NaOH＋Al2O3===2NaAlO2＋H2O
(2)CaSiO3　2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO(或AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO)
(3)浓H2SO4　12HF＋3Na2CO3＋2Al(OH)3===2Na3AlF6＋3CO2＋9H2O
(4)2Al2O34Al＋3O2↑　O2、CO2(CO)
解析　结合Al2O3、SiO2与Na ( http: / / www.21cnjy.com )OH溶液反应后产物的性质来分析流程图一，根据萤石和纯碱为原料制取冰晶石来分析流程图二，充分利用质量守恒等来书写方程式。
(1)在加入NaOH溶液时，Al2O3 ( http: / / www.21cnjy.com )和SiO2都能与NaOH反应，分别生成NaAlO2和Na2SiO3。(2)加入CaO后，SiO与Ca2＋结合生成难溶物CaSiO3；滤液Ⅱ中主要含有AlO，通入CO2后生成沉淀Al(OH)3，煅烧后生成Al2O3。(3)萤石能与浓硫酸反应生成CaSO4和HF气体；HF、Na2CO3、Al(OH)3三者没有发生氧化还原反应，根据质量守恒定律可写出化学方程式。(4)电解Al2O3制取金属铝，加入的冰晶石为助熔剂；阳极产生的O2能与石墨电极反应生成CO2(可能含有CO)。
6．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 ( http: / / www.21cnjy.com )有固体二氧化硅，需要过滤除去，反应②后的体系中有氢氧化铁沉淀，需要过滤除去，A正确；a、b中Al元素分别以AlCl3和Na[Al(OH)4]形式存在，其中铝的化合价都是＋3价，B正确；由Na[Al(OH)4]制备氢氧化铝需要通入过量二氧化碳，C错误；由氢氧化铝制备氧化铝，加热即可，D正确。
7．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的溶液为澄清溶液，C为难溶的白色固体，E则易溶于水，取A的溶液灼烧，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：_______________________________________________________________。
答案　(1)K[Al(OH)4]　Al(OH)3　Al2O3　AlCl3　Na[Al(OH)4]
(2)[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
[Al(OH)4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O
解析　在短周期元素形成的化合物中， ( http: / / www.21cnjy.com )既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的物质必为两性物质，又因为B受热时转化为C，故可知C为Al2O3，B为Al(OH)3，由此推出D是AlCl3，A与过量CO2反应生成Al(OH)3，且A的溶液的焰色反应为浅紫色，则A为K[Al(OH)4]，E为Na[Al(OH)4]。
8．如图所示为一定量AlCl3溶液中加入NaOH溶液后，产生Al(OH)3白色沉淀的质量与NaOH的物质的量之间的关系曲线。
请回答下列问题：
(1)A点时已参加反应的AlCl3和NaOH的物质的量之比为__________。
(2)AB段曲线所表示的反应的离子方程式为___________________________________
________________________________________________________________________。
(3)向B处生成的溶液中通入二氧化 ( http: / / www.21cnjy.com )碳，可观察到的现象是________________________________________________________________________。
(4)向含有0.1 mol NH ( http: / / www.21cnjy.com )4Al(SO4)2溶液中逐滴加入5 mol·L－1 NaOH溶液，开始发现溶液中出现白色沉淀并逐渐增多；一段时间后有刺激性气味的气体逸出；最后白色沉淀逐渐减少并最终消失。请在下图中画出生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积的关系示意图。
答案　(1)1∶3
(2)Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－
(3)生成白色沉淀
(4)

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