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第15讲　镁、铝及其化合物
1．了解铝、镁及其重要化合物的存在、性质和用途。2.掌握工业提取铝、镁的一般方法。
考点一　镁及其化合物
1．镁的物理性质
具有银白色金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电、导热和延展性。
2．镁及其化合物的性质
物质 主要性质 化学方程式
Mg 与O2、N2反应 ①2Mg＋O22MgO； ②3Mg＋N2Mg3N2
与CO2反应 ③2Mg＋CO22MgO＋C
与非氧化性酸反应 Mg＋2H＋===Mg2+＋H2↑
MgO 碱性氧化物 MgO＋2H＋===Mg2+＋H2O
Mg(OH)2 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↑
3.从海水中提取镁
(1)工艺流程
(2)主要化学反应
制石灰乳：CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2；
沉淀Mg2+：Mg2+＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2+；
制备MgCl2：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O、MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O；
电解MgCl2（熔融）：MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑。
　正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)工业上制造镁粉时，可将镁蒸气在N2中冷却。(　×　)
(2)加热MgCl2溶液最终可制得MgCl2固体。(　×　)
(3)工业上冶炼金属镁也可以采用电解熔融MgO的方法。(　×　)
(4)在Mg(HCO3)2溶液中加入足量的Ca(OH)2溶液，最终得到的沉淀是MgCO3和CaCO3。(　×　)
题组一　镁及其化合物的性质及应用
1．关于镁的性质，下列说法错误的是(　A　)
A．金属镁着火，可以用CO2灭火
B．镁是一种具有银白色光泽的金属
C．镁可以与热水反应生成氢气
D．镁可以与盐酸剧烈反应生成氢气
解析：镁能够在CO2中燃烧，生成MgO和C，所以金属镁着火不可以用CO2灭火，A错误；镁是一种银白色、有光泽、质软且能导电的金属，B正确；镁与热水反应，生成氢气和氢氧化镁，C正确；镁的活泼性很强，与盐酸剧烈反应生成氯化镁和氢气，D正确。
2．某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质。下列操作正确且能达到目的的是(　B　)
A．将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁条于其中探究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．将镁在空气中燃烧制得纯净的氧化镁
解析：稀释浓硫酸应该是把浓硫酸慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，A项不符合题意；NaOH与MgSO4两者反应的离子方程式为Mg2+＋2OH－===Mg(OH)2↓，因此能够观察到沉淀产生，B项符合题意；过滤应该用玻璃棒引流，而不是直接倒入已装好滤纸的漏斗中，C项不符合题意；空气中含氮气，氮气与镁反应生成氮化镁，得不到纯净的氧化镁，D项不符合题意。
题组二　工艺流程中镁及其化合物的转化
3．（2024·黑龙江绥化3月联考）一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下：
下列说法错误的是(　C　)
A．“沉镁”时可能发生反应：CaO＋H2O===Ca(OH)2，Ca(OH)2＋Mg2+===Mg(OH)2＋Ca2+
B．在实验室中“煅烧”时使用的仪器为坩埚
C．“氯化”过程中发生的反应为气体分子数增加的反应
D．不可以通过直接灼烧MgCl2·6H2O晶体的方法得到无水MgCl2固体
解析：“沉镁”是将Mg2+转化为Mg(OH)2，用CaO或者Ca(OH)2，可能发生反应：CaO＋H2O===Ca(OH)2，Ca(OH)2＋Mg2+===Mg(OH)2＋Ca2+，A正确；煅烧固体时应选用耐高温的坩埚，B正确；“氯化”过程中在氯气氛围中高温煅烧氧化镁和碳的混合物将镁转化为氯化镁，反应的化学方程式为MgO＋C＋Cl2MgCl2＋CO，反应为气体分子数不变的反应，C错误；直接灼烧MgCl2·6H2O晶体不能得到无水氯化镁，D正确。
4．利用菱镁矿MgCO3（含杂质Al2O3、FeCO3）制取镁的工艺流程如图，下列说法错误的是(　B　)
A．“酸浸”时溶液中无电子转移
B．“氧化”时用稀硝酸代替更好
C．沉淀混合物为Al(OH)3和Fe(OH)3
D．电解熔融MgCl2可得到金属镁
解析：“酸浸”时MgCO3、Al2O3、FeCO3与盐酸反应，所得产物有金属氯化物、水和二氧化碳，元素化合价不变，无电子转移，A正确；过氧化氢是绿色氧化剂，若“氧化”时用稀硝酸，则易产生NO气体污染环境且引入新杂质，B错误；“沉淀”环节，加入MgO调节pH使Al3+、Fe3+生成Al(OH)3和Fe(OH)3沉淀，过滤除去，C正确；电解熔融氯化镁可得到金属镁，D正确。
考点二　铝及其化合物
1．铝的主要性质
(1)存在、物理性质
铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界中以化合态的形式存在。铝单质是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、硬度均较小。
(2)化学性质
写出图中有关的化学方程式或离子方程式：
②与氯气加热反应的化学方程式：2Al＋3Cl22AlCl3。
③与酸的反应
④与强碱溶液反应的离子方程式：2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑。
⑤铝热反应的化学方程式：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3。
2．铝的重要化合物
(1)氧化铝和氢氧化铝
①氧化铝和氢氧化铝的性质
物质 Al2O3 Al(OH)3
物理性质 白色粉末，不溶于水，熔点高，是优良的耐火材料 不溶于水的白色胶状固体，具有吸附性
化学性质 两性 物质 Al2O3＋6H＋===2Al3+＋3H2O Al(OH)3＋3H＋===Al3+＋3H2O
Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－ Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－
稳定性 — 2Al(OH)3Al2O3＋3H2O（填化学方程式）
②氢氧化铝的制备（填离子方程式）
a．Al3+与氨水反应（不用强碱）：
Al3+＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
b．[Al(OH)4]－溶液中通入过量的CO2：
[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO。
c．Al3+与[Al(OH)4]－相互促进的水解反应：
Al3+＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓。
(2)明矾
①化学式为KAl(SO4)2·12H2O，它是无色晶体，可溶于水。
②明矾净水的原理
电离方程式为KAl(SO4)2===K＋＋Al3+＋2SO，其中Al3+发生水解反应，产生Al(OH)3（胶体），能吸附水中悬浮物形成沉淀，使水澄清。
3．工业提取铝
铝土矿主要成分为Al2O3，含SiO2、Fe2O3等杂质。
(1)酸溶法
①流程中沉淀A、B分别是SiO2、Fe(OH)3。
②流程中的②③步转化的离子方程式分别为Fe3+＋3OH－===Fe(OH)3↓、Al3+＋4OH－===[Al(OH)4]－；[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO。
(2)碱溶法
①流程中的沉淀A、B分别是Fe2O3、H2SiO3。
②流程中的②③步转化的离子方程式分别为SiO＋2H＋===H2SiO3↓、[Al(OH)4]－＋4H＋===Al3+＋4H2O；Al3+＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
　正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)可用NaOH溶液除去镁粉中的少量铝粉。(　√　)
(2)实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、Na2CO3固体等。(　×　)
(3)明矾可作净水剂，起到杀菌、消毒的作用。(　×　)
(4)MgO与铝粉的混合物也可称为铝热剂。(　×　)
(5)由于铝在空气中不会锈蚀，所以铝制品的使用寿命都很长。(　×　)
题组一　铝及其化合物的性质及应用
1．化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法中不正确的是(　C　)
A．铝比铁活泼，但铝制品比铁制品在空气中耐腐蚀
B．铝热反应不仅用于焊接钢轨，而且还常用于冶炼熔点较高的金属
C．电解AlCl3饱和溶液可制得金属铝
D．Al2O3的熔点很高，可用于制作耐高温材料
解析：铝比铁活泼，但铝制品表面容易形成致密的氧化物薄膜，比铁制品在空气中耐腐蚀，A正确；铝属于活泼的金属元素，具有较强的还原性，铝热反应不仅被用于焊接钢轨，而且还常用于冶炼熔点较高的金属，B正确；冶炼铝，一般电解熔融状态的氧化铝，电解氯化铝饱和溶液得不到金属铝，C不正确；Al2O3的熔点很高，可用于制作耐高温材料，D正确。
2．某同学通过系列实验探究Al及其化合物的性质，下列操作正确且能达到目的的是(　D　)
A.将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，将铝条置于其中探究Al的活泼性
B．将NaOH溶液缓慢滴入Al2(SO4)3溶液中至过量，最终观察到有沉淀生成
C．将Al(OH)3悬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Al(OH)3沉淀转入蒸发皿中，加足量稀硫酸，加热蒸干得无水Al2(SO4)3固体
解析：稀释浓硫酸时应将浓硫酸沿烧杯壁缓慢加入水中并不断搅拌，A不符合题意；将过量的NaOH溶液滴入Al2(SO4)3溶液中，最终生成Na[Al(OH)4]，B不符合题意；悬浊液倒入漏斗时要用玻璃棒引流，C不符合题意。
题组二　工艺流程中铝及其化合物的转化
3．（2024·湖南邵阳二模）利用废铝箔（主要成分为Al，含少量Mg、Fe等）制明矾[KAl(SO4)2·12H2O]的一种工艺流程如图：
下列说法错误的是(　C　)
A．该工艺步骤①与步骤②顺序互换会更节约生产成本
B．②中发生的反应有Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4]
C．③中稀硫酸酸化的目的是将Al(OH)3转化成Al3+
D．由④可知，室温下明矾的溶解度小于Al2(SO4)3和K2SO4的溶解度
解析：由于Mg、Fe不与氢氧化钠溶液反应，步骤①与步骤②顺序互换后，通过操作a（过滤）即可得到Na[Al(OH)4]溶液，再加稀硫酸可得到硫酸铝溶液，调换顺序后，酸和碱的消耗减少，可节约生产成本，A正确；②中Al3+转化为[Al(OH)4]－，发生反应的化学方程式为Al2(SO4)3＋6NaOH===2Al(OH)3↓＋3Na2SO4、Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4]，B正确；③中稀硫酸酸化的目的是将[Al(OH)4]－转化为Al3+，C错误；④是根据溶解度差异来制取明矾，即室温下明矾的溶解度小于Al2(SO4)3和K2SO4的溶解度，D正确。
4．铝土矿的主要成分是Al2O3，还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质。
(1)氧化铝是两性氧化物，资料表明，SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀，除此外，滤渣中还含有Fe2O3（化学式）。写出“碱溶”时生成Na[Al(OH)4]的离子方程式：Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－。
(2)采用电解熔融Al2O3制备铝而不用氯化铝的原因是氯化铝是共价化合物，熔融氯化铝以分子的形式存在。
(3)电解时加入冰晶石的目的是降低Al2O3熔融的温度。
(4)写出Al(OH)3Al2O3Al转化的化学方程式：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O、2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑。
(5)电解熔融Al2O3时作阳极的石墨易消耗，原因是石墨电极被阳极上产生的O2氧化，应该采取的措施是定期补充石墨。
1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)（2024·浙江6月选考）Al(OH)3呈两性，不能用于治疗胃酸过多。(　×　)
(2)（2023·重庆卷）Mg分别与空气和氧气反应，生成的产物相同。(　×　)
(3)（2022·浙江6月选考）氧化铝熔点高，常用于制造耐高温材料。(　√　)
(4)（2022·浙江6月选考）工业上通过电解六水合氯化镁制取金属镁。(　×　)
(5)（2022·浙江6月选考）铝热反应非常剧烈，操作时要戴上石棉手套和护目镜。(　√　)
(6)（2022·广东卷改编）技术人员开发高端耐腐蚀镀铝钢板，是因为铝能形成致密氧化膜。(　√　)
(7)（2022·海南卷改编）MgCl2溶液中滴加NaOH溶液至过量，现象为产生白色沉淀后沉淀消失。(　×　)
2．（2020·江苏卷）下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是(　D　)
A.铝的金属活泼性强，可用于制作铝金属制品
B．氧化铝熔点高，可用作电解冶炼铝的原料
C．氢氧化铝受热分解，可用于中和过多的胃酸
D．明矾溶于水并水解形成胶体，可用于净水
解析：铝的金属活泼性强与可用于制作铝金属制品无对应关系，A不符合题意；氧化铝熔点高，可用作耐高温材料，铝是活泼金属，用电解法冶炼，选择氧化铝作原料，是因为氧化铝是离子化合物，两者无对应关系，B不符合题意；氢氧化铝具有弱碱性，可以中和过多的胃酸，C不符合题意；明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，Al3+发生水解生成Al(OH)3胶体，可以吸附水中悬浮的颗粒物，从而起到净水的作用，D符合题意。
3．（2024·广东卷）部分含Mg或Al或Fe物质的分类与相应化合价关系如图。下列推断合理的是(　B　)
A．若a在沸水中可生成e，则a→f的反应一定是化合反应
B．在g→f→e→d转化过程中，一定存在物质颜色的变化
C．加热c的饱和溶液，一定会形成能产生丁达尔效应的红棕色分散系
D．若b和d均能与同一物质反应生成c，则组成a的元素一定位于周期表p区
解析：若a在沸水中可生成e，此时a为Mg，e为Mg(OH)2，即f为镁盐，a→f的反应有多种，可能为Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，该反应属于置换反应，可能为Mg＋Cl2MgCl2，该反应属于化合反应，综上所述，a→f的反应不一定是化合反应，A推断不合理。e能转化为d，此时e为白色沉淀Fe(OH)2，d为红褐色沉淀Fe(OH)3，说明在g→f→e→d转化过程中，一定存在物质颜色的变化，B推断合理。由题意得，此时能产生丁达尔效应的红棕色分散系为Fe(OH)3胶体，c应为铁盐，加热铁盐的饱和溶液，得不到Fe(OH)3胶体，C推断不合理。假设b为Al2O3，即d为Al(OH)3，c为铝盐，Al2O3、Al(OH)3与稀盐酸反应均生成铝盐，此时组成a的元素为Al，位于周期表p区；假设b为Fe2O3，即d为Fe(OH)3，c为铁盐，Fe2O3、Fe(OH)3与稀盐酸反应均生成铁盐，此时组成a的元素为Fe，位于周期表d区，D推断不合理。
4．（2022·湖南卷）铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下：
下列说法错误的是(　C　)
A．不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料
B．采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率
C．合成槽中产物主要有Na3AlF6和CO2
D．滤液可回收进入吸收塔循环利用
解析：陶瓷的成分中含有SiO2，SiO2能与HF发生反应，因此不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料，故A正确；采用溶液喷淋法可增大反应物的接触面积，提高吸收塔内烟气吸收效率，故B正确；烟气（含HF）通入吸收塔，加入过量的碳酸钠，发生反应：Na2CO3＋HF===NaF＋NaHCO3，向合成槽中通入Na[Al(OH)4]，发生反应：6NaF＋Na[Al(OH)4]＋4NaHCO3===Na3AlF6↓＋4Na2CO3＋4H2O，过滤得到Na3AlF6和含有Na2CO3的滤液，所以合成槽内产物主要有Na3AlF6、Na2CO3、H2O，故C错误；滤液的主要成分为Na2CO3，可回收进入吸收塔循环利用，故D正确。
5．（2020·山东卷）以菱镁矿（主要成分为MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3）为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下：
已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是(　B　)
A．浸出镁的反应为MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2O
B．浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行
C．流程中可循环使用的物质有NH3、NH4Cl
D．分离Mg2+与Al3+、Fe3+是利用了它们氢氧化物Ksp的不同
解析：氯化铵溶液显酸性，与MgO反应，相当于MgO促进了氯化铵的水解，生成氨气，A项正确；NH3·H2O易分解，故沉镁时温度不可太高，B项错误；由流程图可知氨气可循环使用，沉镁过程中产生氯化铵，故氯化铵也可循环使用，C项正确；浸出过程中产生Fe(OH)3和Al(OH)3，沉镁过程中加氨水调节pH产生Mg(OH)2，利用三种离子氢氧化物Ksp的不同，使其先后沉淀而分离，D项正确。
课时作业15
（总分：60分）
一、选择题（每小题3分，共33分。每小题只有1个选项符合题意）
1．下列说法不正确的是(　D　)
A．通过电解熔融的无水MgCl2可以制得金属镁
B．镁条在空气中燃烧所得的固体物质是混合物
C．氧化镁是优质的耐火材料
D．金属镁质地柔软，不适宜制作高强度的合金材料
解析：工业上采用电解熔融MgCl2的方法冶炼Mg，A正确；Mg在空气中燃烧生成MgO、Mg3N2和C，所得的固体物质是混合物，B正确；MgO熔点很高，在一般条件下不熔化，所以氧化镁是优质的耐火材料，C正确；虽然Mg质地柔软，但密度小，常用来制作合金材料，如镁铝合金，D错误。
2．下列关于铝及其化合物反应的离子方程式书写正确的是(　C　)
A．铝与NaOH溶液反应：Al＋4OH－===[Al(OH)4]－
B．Al2O3与NaOH溶液反应：Al2O3＋2OH－===[Al(OH)4]－
C．明矾净水原理：Al3+＋3H2O Al(OH)3（胶体）＋3H＋
D．Al2(SO4)3与过量氨水反应：Al3+＋4NH3·H2O===[Al(OH)4]－＋4NH
解析：铝与NaOH溶液反应的氧化剂是水，故其离子方程式为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，A错误；Al2O3与NaOH溶液反应的离子方程式未配平，配平后的离子方程式为Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－，B错误；明矾溶于水后电离产生的铝离子发生水解，产生的氢氧化铝胶体可吸附悬浮物，起到净水作用，C正确；一水合氨为弱碱，故氢氧化铝无法与一水合氨发生反应，Al2(SO4)3与过量氨水反应的离子方程式为Al3+＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH，D错误。
3．下列除去杂质的方法不正确的是(　B　)
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：Al(OH)3不溶于氨水，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。故选B。
4．易拉罐的主要成分以铝铁合金和铝镁合金最为常见。现取几小块易拉罐碎片进行下列实验，其中实验方案与现象、结论正确的是(　D　)
选项 实验方案 现象、结论
A 加入盐酸 产生无色气体；含铝、 铁、镁三种金属
B 加入NaOH溶液 有无色气体产生；含有镁、铝两种金属
C 加入盐酸后，所得溶液中再加入少量NaOH溶液 产生白色沉淀；含有金属镁
D 用盐酸溶解并放置一会儿后，加入KSCN溶液 溶液呈红色；含有铁元素
解析：铝、铁、镁都可与盐酸反应产生无色气体，不能得出含铝、铁、镁三种金属的结论，A错误；铝、铁、镁三种金属中只有铝能与NaOH溶液反应产生无色气体，B错误；加入少量NaOH溶液，Al3+过量，生成Al(OH)3，氢氧化镁与氢氧化铝均为白色沉淀，C错误；用盐酸溶解后生成的亚铁离子，在空气中易被氧化成Fe3+，加入KSCN溶液后，溶液呈红色，D正确。
5．铝热反应的实验装置如图所示，下列有关说法错误的是(　C　)
A．X物质为KClO3
B．镁条燃烧提供引发反应所需的热量
C．若转移0.3 mol电子，被还原的Fe2O3为16 g
D．可利用铝热反应冶炼铁
解析：A项，KClO3受热分解产生氧气，助燃，题图装置中X物质为助燃剂KClO3，正确；B项，镁条燃烧放出大量热，可为铝热反应提供引发反应所需的热量，正确；C项，反应2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe中，铁元素化合价从＋3变为0，还原1 mol Fe2O3转移6 mol电子，则转移0.3 mol电子还原Fe2O3的物质的量为＝0.05 mol，其质量为160 g·mol-1×0.05 mol＝8 g，错误；D项，Fe的活泼性小于Al，可利用铝热反应冶炼铁，正确。
6．实验室以空气和镁为原料制备Mg3N2的装置如图所示（夹持和加热装置略去）：
下列说法中正确的是(　C　)
A．装置 A、B 中可依次加入浓硫酸、NaOH 溶液
B．若去掉装置C，对产品纯度无影响
C．实验时，应先加热装置C，通入一段时间空气后再加热装置D
D．装置E中碱石灰的作用是吸收尾气
解析：要制备氮化镁，需要除去空气中的氧气、CO2和水蒸气，则装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸，A错误；若去掉装置C ，镁与氧气反应生成氧化镁，对产品纯度有影响，B错误；实验时，应先加热装置C，通入一段时间空气除去氧气，再加热装置D ，C正确；装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，避免进入装置D中干扰实验，D错误。
7．从铝土矿（主要成分为Al2O3）中提取铝的工艺流程如图。下列说法不正确的是(　D　)
A．从Na[Al(OH)4]→Al(OH)3→Al2O3的转化过程中涉及的反应均为非氧化还原反应
B．Al2O3与NaOH溶液反应的化学方程式：Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4]
C．Na[Al(OH)4]生成Al(OH)3的离子方程式：[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
D．电解熔融Al2O3时，阳极的电极反应式：Al3+＋3e－===Al
解析：向Na[Al(OH)4]溶液中通入CO2气体，发生反应生成Al(OH)3，Al(OH)3不稳定，受热分解产生Al2O3，在上述转化过程中无元素化合价的变化，因此涉及的反应均为非氧化还原反应，A正确；Al2O3是两性氧化物，与NaOH溶液反应产生Na[Al(OH)4]，B正确；酸性：H2CO3＞Al(OH)3，向Na[Al(OH)4]溶液中通入过量CO2气体，反应产生Al(OH)3、NaHCO3，该反应的离子方程式为[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO，C正确；电解熔融Al2O3时，阳极上O2-失去电子变为O2，电极反应式为2O2-－4e－===O2↑，D错误。
8．（2025·八省联考四川卷）TiO2是重要的无机材料，一种含有铁的氧化物和氧化钙的TiO2废渣可以通过如下流程纯化。
已知：“铝热还原”时，Al转化为难溶于酸和碱的α Al2O3，TiO2转化为TiOx(1≤x≤1.5)；“浸取”时，TiOx溶于盐酸生成易被空气氧化的Ti3+。
下列说法错误的是(　B　)
A．TiO2具有弱氧化性
B．“浸取”需要惰性气体保护
C．“滤液”中存在Fe3+和Ca2+
D．H2来自Fe和盐酸的反应
解析：二氧化钛废渣与铝粉进行铝热还原生成TiOx(1≤x≤1.5)和难溶于酸和碱的α Al2O3，同时铁的氧化物转化为铁单质，加入盐酸后，Fe、TiOx与酸反应生成Fe2+、Ti3+和氢气，难溶的α Al2O3转化为浸渣，“氧化水解”时，Fe2+、Ti3+被H2O2氧化生成Fe3+和Ti4+，Ti4+水解生成TiO2·xH2O，过滤分离，滤液中含有Fe3+、Ca2+。TiO2转化为TiOx，化合价降低，则TiO2具有弱氧化性，A正确；“浸取”过程中，不需要惰性气体保护，产生的Ti3+在下一步需要氧化生成Ti4+，B错误；由分析可知，C正确；铝热反应中只有铁的氧化物转化为铁单质，且浸取时只有铁与盐酸反应生成H2，故氢气是铁与盐酸反应产生的，D正确。
9．（2024·辽宁六校协作体高三联考）某同学为探究Al和NO的反应情况，做如下实验：
实 验
现 象 溶液无色，试管上方呈浅红棕色 产生大量气泡，能使湿润红色石蕊试纸变蓝 有白色沉淀生成，产生气泡，能使湿润红色石蕊试纸变蓝
下列说法不正确的是(　B　)
A．实验Ⅰ的离子反应：Al＋NO＋4H＋===Al3+＋NO↑＋2H2O
B．实验Ⅱ、Ⅲ的产物结果，说明NO中的氮元素只有在碱性或中性时才被还原为最低价
C．实验Ⅲ中白色沉淀为Al(OH)3
D．实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ说明NO在酸、碱及中性溶液中都能被还原
解析：Al与稀硝酸反应生成Al(NO3)3和无色气体NO，NO在试管上方遇空气被氧化产生红棕色气体NO2，根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒，可得反应的离子方程式为Al＋NO＋4H＋===Al3+＋NO↑＋2H2O，A正确。实验Ⅱ为碱性条件下，生成能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，该气体为NH3；实验Ⅲ为中性条件下，生成能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，该气体为NH3，只能说明NO中的氮元素在碱性或中性时被还原为最低价，但不能说明只有在碱性或中性时NO中的氮元素才被还原为最低价，B错误。实验Ⅲ为中性条件下，生成能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，该气体为NH3，Al被氧化为Al3+，NH3溶于水显碱性，与溶液中的Al3+反应生成Al(OH)3白色沉淀，C正确。实验Ⅰ，NO在酸性条件下被还原为NO，实验Ⅱ，NO在碱性条件下被还原为NH3，实验Ⅲ，NO在中性条件下被还原为NH3，D正确。
10．（2024·河北张家口一模）硫酸镁是一种重要的工业盐，工业上利用矿石废料（主要成分为MgO和SiO2，还含有少量的PbO、FeO、Fe2O3、Al2O3等）制取硫酸镁的工艺流程如下：
下列说法错误的是(　A　)
A．滤渣1的成分为SiO2
B．“氧化”时发生反应的离子方程式为H2O2＋2H＋＋2Fe2+===2Fe3+＋2H2O
C．“净化”时加入MgO是为了调节溶液的pH使杂质离子沉淀
D．“操作2”可直接将MgSO4·7H2O加热失水制备MgSO4
解析：由题干工艺流程图可知，向矿石废料中加入硫酸，将MgO转化为MgSO4，PbO转化为PbSO4沉淀，FeO转化为FeSO4，Fe2O3转化为Fe2(SO4)3，Al2O3转化为Al2(SO4)3，过滤出的滤渣1主要为SiO2和PbSO4，A错误；“氧化”时，加入双氧水将滤液中的Fe2+氧化为Fe3+，发生反应的离子方程式为H2O2＋2H＋＋2Fe2+===2Fe3+＋2H2O，B正确；“净化”时，加入MgO调节pH，使Fe3+、Al3+完全沉淀而Mg2+不沉淀，过滤出的滤渣2主要为Fe(OH)3和Al(OH)3，C正确；经过“操作1”得到MgSO4·7H2O，由于MgSO4水解生成难挥发稳定的H2SO4和Mg(OH)2，故“操作2”可直接将MgSO4·7H2O加热失水制备MgSO4，D正确。
11．（2025·辽宁省实验中学期中）将由FeSO4、Ba(OH)2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量的水中，用玻璃棒搅拌，充分溶解，一段时间后，向稳定的混合物溶液中滴加1 mol·L-1的稀硫酸，加入稀硫酸的体积与生成沉淀的物质的量关系如图所示。下列有关判断不正确的是(　D　)
A．AB段发生反应的离子方程式为Ba2+＋SO＋2H＋＋2OH－===BaSO4↓＋2H2O
B．D点表示的溶液呈酸性
C．混合物中FeSO4和AlCl3的物质的量相等
D．BC段发生反应的离子方程式为
[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O
解析：由题图可知最终0.05 mol沉淀为BaSO4，则固体混合物中n[Ba(OH)2]为0.05 mol，根据图像知，未加稀硫酸前A点的沉淀为0.02 mol，小于0.05 mol，说明FeSO4完全反应，Ba2+有剩余；由A→B一定发生反应Ba2+＋SO===BaSO4↓，加入20 mL稀硫酸，n(H2SO4)为0.02 mol，由题图可知沉淀量增加0.02 mol，沉淀增加的物质的量等于加入的硫酸的物质的量，说明加入的20 mL硫酸只与氢氧化钡反应，故未加稀硫酸前A点的溶液中Ba(OH)2有剩余，三种固体组成的混合物溶于足量的水中，用玻璃棒搅拌，充分溶解，一段时间发生反应：FeSO4＋Ba(OH)2===BaSO4↓＋Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3，Al3+＋4OH－===[Al(OH)4]－，故A点沉淀为Fe(OH)3、BaSO4，由方程式可知n[Fe(OH)3]＝n(BaSO4)＝0.01 mol，此时Al3+变为[Al(OH)4]－，可知n(FeSO4)＝0.01 mol；B→C，加入5 mL稀硫酸，H2SO4的物质的量为0.005 mol，由题图可知沉淀量增加0.015 mol，沉淀增加的物质的量等于加入的硫酸的物质的量的3倍，故发生反应Ba2+＋SO===BaSO4↓，[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O，由离子方程式可知，该阶段生成BaSO4为0.005 mol，生成Al(OH)3为0.01 mol，故C的沉淀为Fe(OH)3、BaSO4、Al(OH)3；C→D，加入15 mL硫酸，硫酸的物质的量为0.015 mol，由题图可知沉淀量增加0.005 mol，沉淀增加的物质的量等于加入的硫酸的物质的量的，沉淀量达最大值，说明C点[Al(OH)4]－完全反应，D点的溶液含有Al3+、Fe3+，Ba2+沉淀完全；D→E发生反应Al(OH)3＋3H＋===Al3+＋3H2O、Fe(OH)3＋3H＋===Fe3+＋3H2O，E点Al(OH)3和Fe(OH)3完全溶解，由C→E共消耗30 mL稀硫酸，而0.01 mol Fe(OH)3消耗15 mL H2SO4，可知Al(OH)3消耗15 mL H2SO4，判定n[Al(OH)3]＝n[Fe(OH)3]＝0.01 mol，可知原混合固体中n(AlCl3)＝0.01 mol，由上述分析可知，D错误。
二、非选择题（共27分）
12．（11分）氯化镁是重要的无机材料，在常温下易吸湿，可溶于水和乙醇。某兴趣小组以海水为原料制备无水氯化镁。
实验1　制备MgCl2·6H2O晶体
以海水为原料，对其进行一系列处理，得到晶体。
(1)除去海水中不溶性杂质常用的实验操作是过滤（填名称）。
(2)从氯化镁溶液中析出MgCl2·6H2O晶体的结晶方法是降温结晶（填“降温结晶”或“蒸发结晶”）。
实验2　制备无水氯化镁
利用如图实验装置（夹持和加热装置省略），准确称取一定质量MgCl2·6H2O晶体在HCl气流中小心加热。
(3)A装置的作用是干燥氯化氢气体。
(4)某同学在实验前后测得玻璃管B减重m1 g，干燥管C增重m2 g，m1>m2，其可能的原因是MgCl2·6H2OMgO＋2HCl＋5H2O[或MgCl2·6H2OMg(OH)Cl＋HCl＋5H2O或MgCl2·6H2OMg(OH)2＋2HCl＋4H2O]（用化学方程式表示）。
13．（16分）（2025·江苏徐州高三期中）絮凝剂聚合氯化铝{[Al2(OH)aClb]m，a＝1～5}广泛用于废水处理。由四羟基合铝酸钙{Ca[Al(OH)4]2}制备聚合氯化铝的一种工艺流程如下：
已知：[Al2(OH)aClb]m的絮凝效果可用盐基度衡量，当盐基度为0.60～0.85时，絮凝效果较好。
(1)“碱溶”时，反应的化学方程式为
Ca[Al(OH)4]2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2Na[Al(OH)4]。
(2)“沉降”时，温度需控制在40 ℃左右，主要原因是温度过低，反应速率慢，温度过高，二氧化碳在水中的溶解度小；若滤液浓度较大，则通入过量CO2不利于减少Al(OH)3滤饼中的杂质，其原因是滤液浓度较大时通入过量CO2生成氢氧化铝和碳酸氢钠，碳酸氢钠溶解度比碳酸钠低，更易析出形成杂质。
(3)“酸化”时的装置如图所示，仪器A的名称为分液漏斗，若要使产品盐基度为，则a＝4。先将Al(OH)3滤饼分散在蒸馏水中，再向其中滴加一定量的盐酸，与直接向滤饼中加盐酸相比，优点是能得到均一的聚合氯化铝，反应更充分。
(4)已知溶液pH不同时，钒元素与铝元素存在形式如表所示，补充完整利用含HV2O、[Al(OH)4]－的碱性废水制取聚合氯化铝的实验方案：取适量废水，向废水中加入稍过量的5%的双氧水充分反应，然后用0.1 mol·L-1HCl调节溶液的pH至5，过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，取最后一次洗涤滤液，加入AgNO3溶液不产生白色沉淀，将氢氧化铝沉淀分散到蒸馏水中，向其中滴加一定量的盐酸，得到聚合氯化铝。（实验中须使用的试剂有0.1 mol·L-1 HCl、5%的双氧水、蒸馏水、AgNO3溶液。）
化合价 pH＝5 pH＝13
＋4价V VO(OH)2沉淀 HV2O
＋5价V VO VO
＋3价Al Al(OH)3沉淀 [Al(OH)4]－
解析：(1)碱溶时，Ca[Al(OH)4]2与Na2CO3反应生成CaCO3和Na[Al(OH)4]，化学方程式为Ca[Al(OH)4]2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2Na[Al(OH)4]。(2)温度越高，二氧化碳溶解度越小，导致反应不充分，温度过低，反应速率慢，所以温度控制在40 ℃左右；Na[Al(OH)4]浓度较大时通入过量CO2生成氢氧化铝和碳酸氢钠，碳酸氢钠溶解度比碳酸钠低，更易析出形成杂质。(3)产品盐基度为，即＝，得a＝2b；根据[Al2(OH)aClb]m有a＋b＝6，解得a＝4，b＝2；在水溶液中反应比在固体中反应更充分，所以相比于直接向滤饼加盐酸的优点是能得到均一的聚合氯化铝，反应更充分。(4)根据题表数据知，要想得到氢氧化铝沉淀，溶液的pH＝5，且钒元素为＋5价，要使＋4价的钒元素转化为＋5价的钒元素，需要加入氧化剂，为5%的双氧水，且用0.1 mol·L-1 HCl调节溶液的pH为5，过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，取最后一次洗涤滤液，加入AgNO3溶液不产生白色沉淀，将氢氧化铝沉淀分散到蒸馏水中，向其中滴加一定量的盐酸，得到聚合氯化铝。

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