2022年高考化學一輪復習 第三章 第2講 鋁及其重要化合物

2022年高考化學一輪復習 第三章 第2講 鋁及其重要化合物考綱要求了解鋁、鎂及其重要化合物的主要性質和應用。1鋁的結構和存在鋁位于元素周期表第三周期A族，原子結構示意圖為。鋁是地殼中含量最多的金屬元素。自然界中的鋁全部以化合態(tài)的形式存在。2金屬鋁的物理性質銀白色有金屬光澤的固體，有良好的延展性、導電性和傳熱性等，密度較小，質地柔軟。3金屬鋁的化學性質寫出圖中有關反應的化學方程式或離子方程式：Al2Al3Cl22AlCl3Al2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22AlFe2O3Al2O32Fe(鋁熱反應)4對比記憶鎂的化學性質鋁鎂與非金屬反應能被Cl2、O2氧化2MgO22MgO3MgN2Mg3N2與水反應反應很困難能與沸水反應Mg2H2OMg(OH)2H2與堿反應能溶于強堿溶液不反應與某些氧化物反應能與Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金屬氧化物發(fā)生鋁熱反應能在CO2中燃燒：2MgCO22MgOC5.鋁的用途純鋁用作導線，鋁合金用于制造汽車、飛機、生活用品等。深度思考1判斷正誤，正確的劃“”，錯誤的劃“×”(1)鋁在自然界中有游離態(tài)和化合態(tài)兩種形式()(2)Mg、Al在空氣中性質穩(wěn)定，因而都具有很強的抗腐蝕性()(3)MgO與Al粉的混合物也可稱為鋁熱劑()(4)Mg是活潑金屬，而Al是兩性金屬()答案(1)×(2)×(3)×(4)×2依據Mg、Al單質的性質，思考回答下列問題。(1)鋁的化學性質活潑，為什么日常生活中廣泛使用的鋁制品通常具有較好的抗腐蝕性能？答案鋁在常溫下迅速被氧氣氧化，形成一層致密的氧化膜，保護鋁不再被氧化，因而鋁制品通常具有較強的抗腐蝕性能。(2)Al既能溶于強酸，又能溶于強堿，所以說“Al既有金屬性，又有非金屬性”你認為這種說法是否恰當？為什么？答案不恰當。金屬性是指元素的原子失電子的能力，非金屬性是指元素的原子得電子的能力。鋁不論是與酸反應還是與堿反應，都是失去3e，化合價升高為3價，均是還原劑，因而鋁具有較強的金屬性。(3)鋁與酸、堿反應的實質是什么？氧化劑是什么？答案鋁與酸、堿反應的實質都是： Al3，2HH2，只不過堿中的H來源于水的電離。氧化劑分別為酸和水。(4)鎂在空氣中充分燃燒，所得固體產物可能有哪些：_(用化學式表示)。答案MgO、Mg3N2、C題組一對比掌握鋁、鎂的性質1下列關于鋁單質的敘述中正確的是()A由于鋁在空氣中不會銹蝕，所以鋁制品的使用壽命都很長B由于鋁具有強還原性，所以常用鋁來冶煉某些高熔點金屬C常溫下，鋁被濃硫酸鈍化，所以可用濃硫酸除去鋁表面的銅鍍層D由于鋁的導電性能比銅強，所以常用鋁制造電線、電纜答案B解析銅在加熱的條件下才能與濃硫酸反應，加熱時濃硫酸能與氧化鋁反應；銅的導電性能比鋁強。2鎂、鋁單質的化學性質以相似為主，但也存在某些重大差異性，下列物質能用于證明二者存在較大差異性的是(雙選)()ACO2 B鹽酸CNaOH溶液 D水答案AC解析Al能與NaOH溶液反應而Mg不能；Mg能在CO2中燃燒而Al不能。熟記鋁、鎂的特殊化學性質1活潑金屬與酸反應是金屬的通性，而鋁不但能與酸(H)反應，還能夠與堿溶液反應，表現出特殊性：2Al2OH2H2O=2AlO3H2。2鋁熱反應鋁和某些金屬氧化物反應，將其從氧化物中置換出來，同時放出大量的熱，這種反應稱為鋁熱反應，可用于焊接金屬、冶煉高熔點貴重金屬等。注意Al與MgO不能發(fā)生鋁熱反應。3Mg在CO2中能夠燃燒，所以活潑金屬著火不能用干冰滅火器和泡沫滅火器。題組二鋁與酸或堿反應的定量分析3將等物質的量的鎂和鋁混合，取等質量該混合物四份，分別加到足量的下列溶液中，充分反應后，放出氫氣最多的是()A3 mol·L1 HCl B4 mol·L1 HNO3C8 mol·L1 NaOH D18 mol·L1 H2SO4答案A解析在鎂、鋁混合物中加入HNO3和濃H2SO4都不產生H2；加入NaOH溶液，只有Al與之反應生成H2，而鎂不反應；加入鹽酸，鎂、鋁都與鹽酸反應生成H2，所以放出H2的量最多。4鋁是中學化學學習階段的唯一一種既能與酸(非氧化性酸)反應又能與強堿溶液反應放出H2的金屬，就鋁的這一特殊性質回答下列問題：(1)等質量的兩份鋁分別與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應，所得H2的體積之比是_。答案11解析根據化學方程式：2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2得Al與H2的關系式均為2Al3H2，故只要參加反應的Al的量相等，所得H2的量必相等。(2)足量的兩份鋁分別投入到等體積、等物質的量濃度的鹽酸、氫氧化鈉溶液中，產生H2的體積之比是_。答案13解析因為在反應中Al過量，產生的H2由HCl和NaOH的量決定。根據化學反應中的關系式：6HCl3H2、2NaOH3H2，故當HCl、NaOH物質的量相等時，二者產生H2的體積比為13。(3)足量的兩份鋁分別投入到等體積、一定物質的量濃度的HCl、NaOH溶液中，二者產生的H2相等，則HCl和NaOH的物質的量濃度之比是_。答案31解析因為鋁足量且產生H2相等，根據關系式n(HCl)n(NaOH)31，又因為兩溶液體積相等，故物質的量濃度 c(HCl)c(NaOH)n(HCl)n(NaOH)31。(4)甲、乙兩燒杯中各盛有100 mL 3 mol·L1的鹽酸和NaOH溶液，向兩燒杯中分別加入等質量的鋁粉，反應結束后，測得生成的氣體體積比為V(甲)V(乙)12，則加入鋁粉的質量為_。A5.4 g B3.6 gC2.7 g D1.8 g答案A解析其反應原理分別為2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。可見當參加反應的HCl和NaOH的物質的量一樣多時，產生H2的體積比是13，而題設條件體積比為12，說明此題投入的鋁粉對鹽酸來說是過量的，而對于NaOH來說是不足的。2Al6HCl=2AlCl33H2 6 mol 3 mol 3 mol·L1×0.1 L 0.15 mol則Al與NaOH反應生成的H2為0.15 mol×20.3 mol。2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22×27 g 3 mol54 g 0.3 mol即投入的鋁粉為5.4 g。1鋁與酸、堿反應生成H2的量的關系鋁與酸、堿反應的化學方程式分別為2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。從化學方程式可以看出Al與酸、堿反應時生成H2的實質都是AlAl3，所以無論與酸還是與堿反應，Al與H2的關系都是2Al3H2。(1)等量鋁分別與足量鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，產生氫氣體積比。(2)足量的鋁分別與等物質的量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，產生氫氣的體積比。(3)一定量的鋁分別與一定量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，產生氫氣的體積比<<，則必定是a.鋁與鹽酸反應時，鋁過量而鹽酸不足；b.鋁與氫氧化鈉反應時，鋁不足而氫氧化鈉過量。解題時應充分利用上述過量關系。2鋁的這種既能與酸(非氧化性酸)又能與強堿反應產生H2的性質常作為推斷題的“題眼”。考點二鋁的重要化合物1氧化鋁(1)物理性質：白色固體，難溶于水，有很高的熔點。(2)化學性質兩性氧化物2氫氧化鋁(1)物理性質白色膠狀不溶于水的固體，有較強的吸附性。(2)化學性質(用化學方程式表示)Al(OH)3的電離方程式為受熱分解：2Al(OH)3Al2O33H2O。(3)制備向鋁鹽中加入氨水，離子方程式為Al33NH3·H2O=Al(OH)33NH。NaAlO2溶液中通入足量CO2，離子方程式為AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO。NaAlO2溶液與AlCl3溶液混合：3AlOAl36H2O=4Al(OH)3。3常見的鋁鹽(1)硫酸鋁鉀是由兩種不同的金屬離子和一種酸根離子組成的復鹽。(2)明礬的化學式為KAl(SO4)2·12H2O，它是無色晶體，可溶于水，水溶液pH<7(填“<”、“>”或“”)。明礬可以凈水，其凈水的原理是Al33H2OAl(OH)3(膠體)3H，Al(OH)3膠體吸附水中雜質形成沉淀而凈水。深度思考1明礬的凈水作用與液氯對自來水的消毒作用原理是否相同？答案不同。明礬凈水只能除去水中的懸浮雜質，不能殺菌消毒，而液氯只能殺菌消毒，不能沉淀懸浮的雜質。2在做鋁的燃燒實驗時，用坩堝鉗夾住一小塊鋁箔，在酒精燈上加熱至其熔化，會看到的現象是鋁箔熔化，失去光澤，但熔化的鋁并不滴落。原因是_。答案鋁箔加熱時與O2發(fā)生反應生成熔點很高的Al2O3薄膜，使內部的鋁被Al2O3包裹著，所以熔化的鋁不易滴下3中學化學學習階段接觸到許多既能與酸反應又能與堿反應的物質，除了Al及其重要化合物外，你還知道哪些？答案弱酸的銨鹽，如：NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；弱酸的酸式鹽，如：NaHCO3、KHS、NaHSO3；氨基酸。題組一Al2O3和Al(OH)3的兩性1將表面已完全鈍化的鋁條，插入下列溶液中，不會發(fā)生反應的是()A稀硝酸 B稀鹽酸 C硝酸銅 D氫氧化鈉答案C解析鈍化的實質是Fe、Al在濃H2SO4或濃HNO3作用下其表面被氧化成一層致密的氧化物保護膜。由于鋁的氧化物Al2O3是一種兩性氧化物，既可與強酸反應，又可與強堿反應，故A、B、D三項皆不符合題意，只有C選項中的 Cu(NO3)2不與Al2O3反應，故不可能與鈍化的鋁條發(fā)生反應。2下列除去雜質的方法不正確的是()A鎂粉中混有少量鋁粉：加入過量燒堿溶液充分反應，過濾、洗滌、干燥B用過量氨水除去Fe3溶液中的少量Al3CAl(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量燒堿溶液，充分反應，過濾，向濾液中通入過量CO2后過濾DMgO中混有少量Al2O3：加入足量燒堿溶液，充分反應，過濾、洗滌、干燥得到MgO答案B解析Al(OH)3不溶于氨水，故向含少量Al3的Fe3溶液中加入過量氨水時，Fe3、Al3均轉化為氫氧化物沉淀，達不到除雜的目的。含鋁雜質的提純方法歸類利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于強堿的特性，可除去許多物質中的含鋁雜質，如：Mg(Al)：加足量NaOH溶液；Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液；Mg(OH)2Al(OH)3：加足量NaOH溶液；Mg2(Al3)：加過量NaOH溶液，過濾，再加酸充分溶解。題組二制備Al(OH)3的最佳途徑3用含少量鎂粉的鋁粉制取純凈的氫氧化鋁，下列操作步驟中最恰當的組合是()加鹽酸溶解加燒堿溶液溶解過濾通入過量CO2生成Al(OH)3沉淀加入鹽酸生成Al(OH)3沉淀加入過量燒堿溶液A BC D答案B解析若先用鹽酸溶解，Mg、Al均溶解，制取Al(OH)3的步驟較多；從NaAlO2制備Al(OH)3，若加鹽酸不容易控制量的多少。故B項操作步驟為最佳順序。4若甲、乙、丙三位同學用規(guī)定的藥品制備Al(OH)3。規(guī)定必用的藥品如下：350 g 70% H2SO4溶液，NaOH固體240 g，足量鋁屑、水(不能用其他藥品)。甲、乙、丙用各自設計的方案制得Al(OH)3的質量分別是W1、W2、W3。三種實驗方案如下：甲：鋁加NaOH溶液加H2SO4溶液W1 g Al(OH)3乙：鋁加H2SO4溶液加NaOH溶液W2 g Al(OH)3丙：W3 g Al(OH)3試回答：(1)從充分利用原料、降低成本和提高產率等因素分析，實驗方案最合理的是_。(2)三位學生制得的Al(OH)3，W1、W2、W3其質量由大到小的順序是_。(3)制得Al(OH)3的最大質量是_。答案(1)丙(2)W3>W1>W2(3)520 g制取Al(OH)3一般不用強酸或強堿，因為強酸、強堿都能溶解生成的Al(OH)3，而不易控制酸、堿的用量。一般用氨水或CO2制取，也可用Al3、AlO的雙水解反應制取。題組三有關Al3、AlO的離子反應5常溫下，下列各組離子在指定溶液中能大量共存的是()A無色溶液中：ClO、MnO、Al3、KB1.0 mol·L1的NaAlO2溶液中：Cl、HCO、K、Ca2C在強堿性環(huán)境中：AlO、SiO、Na、KD能使甲基橙顯紅色的溶液中：NH、AlO、Na答案C解析A項MnO有顏色，ClO與Al3可發(fā)生雙水解反應；B項中HCOAlOH2O=Al(OH)3CO；D項中，酸性條件下AlO不能大量存在。6下列離子方程式書寫正確的是(雙選)()A向氯化鋁溶液中通入過量氨氣：4NH3Al32H2O=AlO4NHB將鋁片打磨后置于NaOH溶液中：2Al2OH=2AlOH2C向明礬溶液中加入過量的Ba(OH)2溶液：Al32SO2Ba24OH=2BaSO4AlO2H2OD向NaAlO2溶液中通入足量CO2：AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO答案CD解析A項，氨水不能溶解Al(OH)3；B項，氧元素不守恒。1離子共存問題(1)Al3水解呈酸性，與OH、AlO、CO(HCO)、S2等不能大量共存。(2)AlO水解呈堿性，與H、HCO、Al3、Fe3等不能大量共存。2含Al3的溶液與堿反應的先后順序當溶液中有多種離子時，要考慮離子之間的反應順序，如向含有H、NH、Mg2、Al3的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，NaOH先與H反應，再與Mg2、Al3反應生成沉淀，再與NH反應，最后才溶解Al(OH)3沉淀?？键c三用數形結合思想理解Al3、Al(OH)3、AlO之間的轉化關系1Al3、Al(OH)3、AlO之間的轉化關系寫出上述轉化的離子方程式。答案(1)Al33NH3·H2O=Al(OH)33NHAl33AlO6H2O=4Al(OH)3Al33OH=Al(OH)3(2)Al(OH)33H=Al33H2O(3)Al34OH=AlO2H2O(4)AlO4H=Al32H2O(5)AlOCO22H2O=Al(OH)3HCOAlOHH2O=Al(OH)3(6)Al(OH)3OH=AlO2H2O2與Al(OH)3沉淀生成有關的圖像分析(1)把強堿溶液逐滴加入到鋁鹽(Al3)溶液中至過量現象：先有白色沉淀產生，然后沉淀逐漸溶解。圖像有關反應：AB：Al33OH=Al(OH)3BD：Al(OH)3OH=AlO2H2O(2)把鋁鹽(Al3)溶液逐滴加入到強堿溶液中至過量現象：先無明顯現象，反應一段時間后逐漸產生大量的白色沉淀。圖像有關反應：AB：Al34OH=AlO2H2OBC：Al33AlO6H2O=4Al(OH)3(3)把強酸溶液逐滴加入到AlO溶液中至過量現象：先生成白色沉淀，然后沉淀逐漸溶解。圖像有關反應：AB：AlOHH2O=Al(OH)3BD：Al(OH)33H=Al33H2O(4)向強酸溶液中逐滴加入AlO溶液至過量現象：先無明顯現象，反應一段時間后逐漸產生白色沉淀。圖像有關反應：AB：4HAlO=Al32H2OBC：Al33AlO6H2O=4Al(OH)3(5)往等物質的量的AlCl3、MgCl2混合溶液中加入NaOH溶液至過量現象：開始出現白色沉淀，后沉淀量增多，最后沉淀部分溶解。圖像有關反應：OA：Al33OH=Al(OH)3，Mg22OH=Mg(OH)2AB：Al(OH)3OH=AlO2H2O深度思考1下列各項操作中，能出現“先產生沉淀，然后沉淀又溶解”現象的是_。向飽和碳酸鈉溶液中通入過量的CO2向NaAlO2溶液中逐滴加入過量的稀鹽酸向AlCl3溶液中逐滴加入過量稀氫氧化鈉溶液向硅酸鈉溶液中逐滴加入過量的鹽酸答案解析中Na2CO3與CO2、H2O反應生成NaHCO3，由于Na2CO3的溶解度比NaHCO3的大，因而只會產生沉淀；NaAlO2中加入稀鹽酸，開始時產生白色沉淀Al(OH)3，當鹽酸過量時，Al(OH)3又溶于鹽酸；向AlCl3溶液中加入NaOH溶液，開始時產生白色沉淀Al(OH)3，當NaOH過量時，Al(OH)3又溶于NaOH；只會生成H2SiO3沉淀。2下列各組物質的無色溶液，不用其他試劑即可鑒別的是_。NaOH、AlCl3NaHCO3、H2SO4NaAlO2、NaHSO4Na2CO3、HClNa2CO3、NaHCO3、Ca(OH)2答案解析都使用互滴法，兩次操作應產生不同的現象。向含Al3的溶液中滴加NaOH溶液：先生成白色沉淀，后沉淀又逐漸溶解；向NaOH溶液中滴加含Al3的溶液：開始無沉淀產生，后產生白色沉淀，且沉淀不溶解。兩次現象不同，可以鑒別。不論是NaHCO3滴入H2SO4中還是H2SO4滴入NaHCO3中都會立即產生氣泡，現象相同，無法鑒別。NaHSO4=NaHSO，溶液顯強酸性。向NaAlO2溶液中滴加NaHSO4：開始出現白色沉淀后沉淀逐漸溶解；向NaHSO4溶液中滴加NaAlO2溶液：開始無現象，后出現白色沉淀。現象不同，可以鑒別。向Na2CO3溶液中滴加鹽酸：開始無現象，后產生氣泡；向鹽酸中滴加Na2CO3溶液：立即產生氣泡?，F象不同，可以鑒別。無論是NaHCO3還是Na2CO3加到Ca(OH)2中都會產生白色沉淀，無法鑒別。題組一Al3、AlO形成Al(OH)3圖像的綜合分析1如圖表示AlCl3溶液與NaOH溶液相互滴加過程中微粒的量的關系曲線，下列判斷錯誤的是()A線表示Al3的物質的量的變化Bx表示AlCl3的物質的量C線表示Al(OH)3的物質的量的變化D線表示AlO的物質的量的變化答案B解析AlCl3溶液與NaOH溶液混合有兩種方式：向AlCl3溶液中緩慢滴加NaOH溶液，開始有沉淀生成后沉淀溶解，且生成沉淀與沉淀溶解消耗的NaOH的物質的量之比為31，顯然符合題意，則x表示NaOH的物質的量，B項錯誤；另一種方式是向NaOH溶液中緩慢滴加AlCl3溶液，開始沒有沉淀，后有沉淀生成，與本題圖示情況不符。2下列曲線圖(縱坐標為沉淀的量，橫坐標為加入物質的量)與對應的選項相符合的是()A向1 L濃度均為0.1 mol·L1的Ba(OH)2、NaAlO2混合溶液中加入0.1 mol·L1的稀H2SO4B向1 L濃度分別為0.1 mol·L1和0.3 mol·L1的AlCl3、NH4Cl的混合溶液中加入0.1 mol·L1的稀NaOH溶液C向燒堿溶液中滴加明礬溶液D向AlCl3溶液中滴加過量氨水答案A解析A項，Ba(OH)2和NaAlO2中加入H2SO4，發(fā)生的反應依次為Ba22OH2HSO=BaSO42H2O、AlOHH2O=Al(OH)3、Al(OH)33H=Al33H2O，所以加1 L H2SO4時，Ba(OH)2反應完，再加0.5 L H2SO4時AlO參加反應，再加1.5 L H2SO4時，Al(OH)3全部溶解，A正確；B項，向1 L濃度分別為0.1 mol·L1和0.3 mol·L1的AlCl3、NH4Cl的混合溶液中加入0.1 mol·L1的NaOH溶液，發(fā)生的反應依次是Al33OH=Al(OH)3、OHNH=NH3·H2O、Al(OH)3OH=AlO2H2O，所以沉淀Al3和溶解Al(OH)3所用NaOH的量之比為31，而圖像上看到的是11，B錯誤；C項，向燒堿溶液中滴加明礬溶液，發(fā)生的反應依次是Al34OH=AlO2H2O、Al33AlO6H2O=4Al(OH)3，C錯誤；D項，AlCl3溶液中滴加過量氨水，沉淀不會溶解，D錯誤。突破Al(OH)3沉淀圖像三個秘訣1明晰橫、縱坐標含義，然后通過曲線變化特點分析反應原理。2掌握Al3、Al(OH)3、AlO三者之間的轉化比例：3明晰Al3溶液中加堿(OH)的幾種常見變形圖像，如：圖A中，n(H)n(Al3)21。圖B中，若已知原溶液中含有Mg2。則可推出：n(Mg2)n(Al3)11。圖C中，若已知原溶液中含有H和Mg2，則可推導出：n(H)n(Al3)n(Mg2)211。題組二Al3形成Al(OH)3的簡單計算3向30 mL 1 mol·L1的AlCl3溶液中逐漸加入濃度為4 mol·L1的NaOH溶液，若產生0.78 g白色沉淀，則加入的NaOH溶液的體積可能為()A3 mL B7.5 mLC15 mL D17.5 mL答案B解析解法一：把該題的信息轉化為圖像，用圖像法求解，如圖所示：當生成沉淀0.01 mol時需NaOH 0.03 mol或0.11 mol，顯然B項符合題意。解法二：已知n(AlCl3)0.03 mol，nAl(OH)30.01 mol，由沉淀的物質的量小于氯化鋁的物質的量可推知此題可能有兩個答案：一是氫氧化鈉不足，二是氫氧化鈉過量。當堿的量不足時，則V(NaOH)L0.007 5 L7.5 mL；當堿過量時，則V(NaOH)L0.027 5 L27.5 mL。4現有AlCl3和MgSO4混合溶液，向其中不斷加入NaOH溶液，得到沉淀的量與加入NaOH溶液的體積如下圖所示，原溶液中Cl與SO的物質的量之比為()A13 B23C61 D31答案C解析OA上升的直線表示Al(OH)3和Mg(OH)2一起沉淀，AB下降的直線表示Al(OH)3沉淀溶解，B點表示Al(OH)3完全溶解。AB段完全溶解Al(OH)3 消耗NaOH 0.1 L，則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)21，所以，n(Cl)n(SO)61。可溶性鋁鹽與強堿反應的計算規(guī)律1求產物Al(OH)3的量(1)當n(OH)3n(Al3)時，nAl(OH)3n(OH)；(2)當3n(Al3)<n(OH)<4n(Al3)時，nAl(OH)34n(Al3)n(OH)；(3)當n(OH)4n(Al3)時，nAl(OH)30，無沉淀。2求反應物堿的量(1)若堿不足(Al3未完全沉淀)，n(OH)3nAl(OH)3；(2)若堿使生成的Al(OH)3部分溶解，n(OH)4n(Al3)nAl(OH)3?？键c四化工生產中鎂、鋁及其化合物的轉化關系1從海水中提取鎂的流程(1)流程：(2)主要化學反應：制石灰乳：CaCO3CaOCO2、CaOH2O=Ca(OH)2；沉淀Mg2：Mg22Ca(OH)2=Mg(OH)2Ca2；制備MgCl2：Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O；電解MgCl2：MgCl2(熔融)MgCl2。2工業(yè)煉鋁的流程鋁是地殼中含量最多的金屬元素，在自然界主要以化合態(tài)形式存在于氧化鋁中。鋁土礦的主要成分是Al2O3，此外還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質，冶煉金屬鋁很重要的一個過程是Al2O3的提純。由于Al2O3是兩性氧化物，而雜質SiO2是酸性氧化物，Fe2O3是堿性氧化物，因而可設計出兩種提純氧化鋁的方案。方案一：堿溶法討論回答下列問題：(1)寫出、兩步驟中可能發(fā)生反應的離子方程式。答案Al2O32OH=2AlOH2O，SiO22OH=SiOH2OAlOCO22H2O=Al(OH)3HCO，SiO2CO22H2O=H2SiO32HCO(2)步驟中不用鹽酸(或H2SO4)酸化的理由是_。答案因為AlO與酸反應生成的Al(OH)3具有兩性，可溶于強酸，不易控制酸的量；CO2廉價而且生成的副產物NaHCO3用途廣泛，經濟效益好(3)步驟中得到較純的Al2O3，可能含有_雜質，在電解時它不會影響鋁的純度的原因：_。答案SiO2由于SiO2的熔點很高，在加熱到1 000 左右時不會熔化，因而不影響鋁的純度方案二：酸溶法討論回答下列問題：(1)寫出、中可能發(fā)生反應的離子方程式。答案Al2O36H=2Al33H2O，Fe2O36H=2Fe33H2OAl34OH=AlO2H2O，Fe33OH=Fe(OH)3(2)步驟中不用氨水沉淀Fe3的原因：_。答案Al(OH)3只能溶于強堿，不能溶于氨水，用氨水不能將Fe(OH)3和Al(OH)3分離題組一鋁的提煉過程1鋁土礦的主要成分為氧化鋁、氧化鐵和二氧化硅，工業(yè)上經過下列工藝可以冶煉金屬鋁：下列說法中錯誤的是(雙選)()A中除加試劑外，還需要進行過濾操作Ba、b中鋁元素的化合價不同C中需要通入過量的氨氣D進行的操作是加熱，而且d一定是氧化鋁答案BC解析反應后的體系中含有固體二氧化硅，需要過濾除去，反應后的體系中含有氫氧化鐵沉淀，需要過濾除去，A正確；a、b中Al元素分別以AlCl3和NaAlO2形式存在，其中鋁的化合價都是3價，B錯誤；由NaAlO2制備氫氧化鋁需要通入過量二氧化碳，C錯誤；由氫氧化鋁制備氧化鋁，加熱即可，D正確。2工業(yè)上用某種氧化鋁礦石(含Fe2O3雜質)為原料冶煉鋁的工藝流程如下：對上述流程中的判斷正確的是()A試劑X可以為氨水，沉淀中含有鐵的化合物BCO2可以用H2SO4溶液或稀鹽酸代替C反應中的反應為CO2AlO2H2O=Al(OH)3HCOD工業(yè)上還可采用Fe還原Al2O3的方法制Al，成本更低答案C解析A項試劑X應為強堿溶液，使Al2O3溶解；B項若用強酸代替CO2，強酸過量時，Al(OH)3會溶解，不能保證生成Al(OH)3沉淀；D項因Al比Fe活潑，不能用Fe置換Al。題組二鎂及其重要化合物轉化關系的應用3MgSO4·7H2O是一種重要的化工原料。某研究性學習小組設計了利用菱鎂礦石(主要成分是MgCO3，并含有MnCO3、SiO2雜質)制取MgSO4·7H2O的實驗，流程如下。(1)第步研磨的目的是_，所得濾液主要含_、_等溶質。(2)第步反應的離子方程式為_。(3)第步濃縮結晶后，要經過_、洗滌、干燥等步驟才可得到MgSO4·7H2O，洗滌沉淀的基本操作是_。(4)若制得MgSO4·7H2O質量為82.00 g，測得MnO2質量為1.74 g，且測得第步濾渣質量為4.70 g，忽略各物質在溶液中的溶解損失，可計算出菱鎂礦石中MgCO3的質量分數為_。答案(1)使溶解充分并加快溶解速率MgSO4MnSO4(2)Mn2ClOH2O=MnO2Cl2H(3)過濾將沉淀置于過濾器中，加蒸餾水至剛好浸沒沉淀，待水流盡，重復23次(4)80%解析(1)研磨可增大固體的表面積，使被溶物充分溶解并使溶解速率加快。菱鎂礦石與稀硫酸反應，MgCO3、MnCO3會轉變?yōu)镸gSO4、MnSO4。(2)根據流程圖，加入NaClO溶液，MnSO4轉變?yōu)镸nO2。根據得失電子守恒和元素守恒即可寫出第步反應的離子方程式：Mn2ClOH2O=MnO2Cl2H。(3)第步濃縮結晶后要經過過濾、洗滌、干燥才能得到MgSO4·7H2O晶體。洗滌沉淀時要注意加水不能過多，且不能用玻璃棒攪拌，還要重復23次。(4)根據題中信息可求得MgCO3、MnCO3的質量分別是28.00 g、2.30 g，則菱鎂礦石中MgCO3的質量分數為×100%80%。解答化工流程題的基本方法1明確目的，提取有用信息通過閱讀題頭，明確生產目的制備什么物質，找到制備物質時所需的原料及所含雜質，提取出所給的相關信息反應的化學方程式、物質的穩(wěn)定性和溶解性等。2分析流程，弄清各步作用對比分析流程圖中的一種物質(原料)與最后一種物質(產品)，找出原料與產品之間的關系，聯(lián)系問題有針對性地思考：原料轉化為產品的過程中依次進行了什么反應？每一步除目標物質外還產生了什么雜質或副產物？雜質是否要除去，采用什么操作方法除去？3看清問題，準確規(guī)范作答這一步很關鍵，答題時要看清問題，不能答非所問，要注意語言表達的科學性和準確性，如分清是要求回答實驗操作名稱還是具體操作步驟。探究高考明確考向1下列關于鋁及其化合物的敘述正確的是()A鋁罐可久盛食醋(xx·福建理綜，6C)B氫氧化鋁可作胃酸的中和劑(xx·四川理綜，1D)C明礬用作凈水劑不涉及化學變化(xx·重慶理綜，1A)D鋁與Fe2O3發(fā)生鋁熱反應，反應后固體物質增重(xx·新課標全國卷，9C)答案B解析鋁罐容易受食醋中的醋酸腐蝕而破裂，無法久盛食醋，A錯；明礬用作凈水劑是利用Al3水解生成的氫氧化鋁膠體的吸附性，涉及化學變化，C錯；鋁與氧化鐵反應，反應前后都是固體，質量不變，D錯。2下列關于鋁及其化合物的離子方程式不正確的是()AAlCl3溶液中加入過量稀氨水：Al33NH3·H2O=Al(OH)34NH(xx·四川理綜，3C改編)B向NaAlO2溶液中通入過量CO2制Al(OH)3：CO2AlO2H2O=Al(OH)3HCO(xx·江蘇，7D)CAl片溶于NaOH溶液中，產生氣體：2Al2OH2H2O=2AlO3H2(xx·北京理綜，9D)D明礬溶液中滴入Ba(OH)2溶液使SO恰好完全沉淀：2Ba23OHAl32SO=2BaSO4Al(OH)3(xx·大綱全國卷，11D)答案D解析氫氧化鋁不能溶于氨水，A對；偏鋁酸鈉溶液中通入CO2氣體生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉，B正確；SO恰好完全沉淀時，Al3與OH的物質的量之比為14，應生成AlO，D錯。3(xx·北京理綜，7)下列金屬中，表面自然形成的氧化層能保護內層金屬不被空氣氧化的是()AK BNa CFe DAl答案D解析金屬鋁在空氣中表面會形成一層致密的氧化膜保護層，防止內層的金屬進一步被氧化，D正確。K、Na、Fe表面形成的氧化膜比較疏松，不能保護內層金屬，A、B、C錯誤。4.(xx·安徽理綜，13)室溫下，在0.2 mol·L1 Al2(SO4)3溶液中，逐滴加入1.0 mol·L1 NaOH溶液，實驗測得溶液pH隨NaOH溶液體積變化曲線如右圖，下列有關說法正確的是()Aa點時，溶液呈酸性的原因是Al3水解，離子方程式為Al33OHAl(OH)3Bab段，溶液pH增大，Al3濃度不變Cbc段，加入的OH主要用于生成Al(OH)3沉淀Dd點時，Al(OH)3沉淀開始溶解答案C解析A項，Al2(SO4)3為強酸弱堿鹽，Al3水解使溶液顯酸性，離子方程式應為Al33H2OAl(OH)33H，錯誤；B項，ab段，加入NaOH消耗H，使Al33H2OAl(OH)33H反應正向進行，Al3的濃度減小，錯誤；C項，bc段，pH變化不明顯，說明OH主要用于生成Al(OH)3沉淀，正確；D項，cd過程中，pH變化較大，說明發(fā)生了反應：Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O，所以c點以后Al(OH)3開始溶解，錯誤。5(xx·上海，22)已知：2NaAl(OH)4CO22Al(OH)3Na2CO3H2O。向含2 mol NaOH、1 mol Ba(OH)2、2 mol NaAl(OH)4的混合溶液中慢慢通入CO2，則通入CO2的量和生成沉淀的量的關系正確的是(雙選)()選項ABCDn(CO2)(mol)2346n(沉淀)(mol)1233答案AC解析向含2 mol NaOH、1 mol Ba(OH)2、2 mol NaAl(OH)4的混合溶液中慢慢通入CO2發(fā)生反應依次為2NaOHCO2Na2CO3 H2O2 mol 1 mol 1 molBa(OH)2CO2BaCO3H2O1 mol 1 mol 1 mol2NaAl(OH)4CO22Al(OH)3Na2CO3H2O2 mol 1 mol 2 mol 1 molNa2CO3CO2 H2O2NaHCO31 mol 1 molBaCO3CO2H2OBa(HCO3)21 mol 1 mol當通入2 mol CO2時，生成1 mol BaCO3沉淀；當通入3 mol CO2時，生成1 mol BaCO3沉淀和2 mol Al(OH)3沉淀；當通入4 mol CO2時，生成1 mol BaCO3沉淀和2 mol Al(OH)3沉淀；當通入5 mol CO2時，生成2 mol Al(OH)3沉淀；當通入 6 mol CO2時，BaCO3已完全反應，Al(OH)3量不變，即仍為 2 mol 沉淀。6xx·天津理綜，7(3)已知：化合物MgOAl2O3MgCl2AlCl3類型離子化合物離子化合物離子化合物共價化合物熔點/2 8002 050714191工業(yè)制鎂時，電解MgCl2而不電解MgO的原因是_；制鋁時，電解Al2O3而不電解AlCl3的原因是_。答案MgO的熔點高，熔融時耗費更多資源，增加生產成本AlCl3是共價化合物，熔融態(tài)難導電7(xx·江蘇，16)煙氣脫硫能有效減少二氧化硫的排放。實驗室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制備堿式硫酸鋁Al2(SO4)x(OH)62x溶液，并用于煙氣脫硫研究。(1)酸浸時反應的化學方程式為_；濾渣的主要成分為_(填化學式)。(2)加CaCO3調節(jié)溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2(SO4)3轉化為Al2(SO4)x(OH)62x。濾渣的主要成分為_(填化學式)；若溶液的pH偏高，將會導致溶液中鋁元素的含量降低，其原因是_(用離子方程式表示)。(3)上述流程中經完全熱分解放出的SO2量總是小于吸收的SO2量，其主要原因是_；與吸收SO2前的溶液相比，熱分解后循環(huán)利用的溶液的pH將_(填“增大”“減小”或“不變”)。答案(1)Al2O33H2SO4=Al2(SO4)33H2OSiO2(2)CaSO43CaCO32Al33SO3H2O=2Al(OH)33CaSO43CO2(3)溶液中的部分SO被氧化成SO減小解析(1)酸浸時能與H2SO4反應的是Al2O3，H2SO4與Al2O3反應生成鹽和水，SiO2不和H2SO4反應，成為濾渣。(2)CaCO3和溶液中的H2SO4反應生成CaSO4；如果pH偏高，一部分Al3會轉化為Al(OH)3沉淀，離子方程式為3CaCO32Al33SO3H2O=2Al(OH)33CaSO43CO2。(3)熱分解時，一部分亞硫酸鹽被氧化為硫酸鹽，不能分解成為SO2；SO2溶于水生成H2SO3，會中和溶液中的部分OH，使溶液的pH減小。練出高分一、單項選擇題1下列敘述正確的是()A鋁制容器可盛裝熱的濃硫酸B鎂的金屬性比鋁的金屬性強C氫氧化鋁能溶于過量氨水D鎂在空氣中燃燒生成的固體只有MgO答案B解析鋁與熱的濃硫酸發(fā)生反應；氫氧化鋁不能溶于氨水；鎂在空氣中燃燒生成的固體有MgO、Mg3N2和C。2鋁是一種低毒金屬元素，它并非人體需要的微量元素，食用后不會導致急性中毒，但食品中鋁的含量超過國家標準就會對人體造成危害。下列關于鋁元素的說法正確的是()A鋁在空氣中不易氧化是因為其性質不活潑B氫氧化鋁可與胃酸反應，常用作中和胃酸的藥物C明礬可用于飲用水的殺菌消毒D硫酸鋁銨常用作面粉膨化劑，該物質不溶于水答案B解析A項中鋁在空氣中會與O2反應生成致密的氧化物薄膜；C項中明礬溶于水生成氫氧化鋁膠體，具有吸附色素和雜質的性能，通常用作凈水劑，但不能用于殺菌消毒；D項中銨鹽都溶于水。3下列物質中既能跟稀硫酸反應，又能跟氫氧化鈉溶液反應的是()NaHCO3(NH4)2SO3Al2O3Al(OH)3AlA全部 B只有C只有 D只有答案A解析弱酸的酸式鹽、弱酸弱堿鹽、Al、Al2O3、Al(OH)3等物質既可與強酸反應又可與強堿反應，故選A。4相同質量的下列物質分別與等濃度的NaOH溶液反應，至體系中均無固體物質時，消耗堿量最多的是()AAl BAl(OH)3CAlCl3 DAl2O3答案A解析假設上述四種物質均為1 g，則物質的量分別為 mol、 mol、 mol、 mol，完全溶解轉化為NaAlO2時，所需NaOH的物質的量分別為 mol、 mol、(×4) mol mol、(×2) mol mol，所以選A。5有一塊鎂鋁合金，其中鎂與鋁的質量比是89。加入足量稀H2SO4使其完全溶解后，再加入NaOH溶液，生成沉淀的質量隨NaOH溶液體積變化的曲線如下圖，其中正確的是()答案A解析鎂與鋁的質量比是89，則物質的量之比是11，NaOH溶液過量后Al(OH)3完全溶解，只有Mg(OH)2，B錯；等物質的量的Mg(OH)2與Al(OH)3的質量之比是 5878，即剩余的Mg(OH)2的質量小于沉淀最大質量的，排除C、D，故選A。6甲、乙兩燒杯中分別裝有相同體積、相同pH的氨水和NaOH溶液，各加入10 mL 0.1 mol·L1 AlCl3溶液，兩燒杯中都有沉淀生成。下列判斷正確的是()A甲中沉淀一定比乙中的多B甲中沉淀可能比乙中的多C甲中沉淀一定比乙中的少D甲中和乙中的沉淀一定一樣多答案B解析若AlCl3過量，由于相同體積、相同pH的氨水比NaOH提供的OH物質的量大，所以甲比乙生成的Al(OH)3沉淀多；若AlCl3電離出的Al3與氨水或NaOH溶液電離出的OH恰好完全反應，生成沉淀的量相等；若AlCl3少量，由于在NaOH溶液中生成的Al(OH)3可繼續(xù)與NaOH反應而溶解，乙中的沉淀量小于甲。7某無色透明溶液與鋁反應放出氫氣，該溶液中可能含有Mg2、Cu2、Ba2、H、Ag、SO、SO、HCO、OH、NO十種離子中的若干種，下列推斷正確的是()A當溶液中有Al3生成時，溶液中可能存在：SO、NO、H、Mg2B當溶液中有Al3生成時，溶液中一定存在：H、SO；可能存在Mg2C當溶液中有AlO生成時，溶液中一定存在：OH、Ba2、NOD當溶液中有AlO生成時，溶液中可能存在：OH、Ba2、NO、SO答案B解析據題意可知溶液中一定不含有Cu2、HCO。當溶液中有Al3生成時，原溶液中含有H，不含有NO(產生的氣體為NO)、SO、OH，據電中性原理知其中必定含有SO，于是不能存在Ba2、Ag，可能含有Mg2，A項錯誤，B項正確；當溶液中有AlO生成時，原溶液含有OH，肯定沒有H、Ag、Mg2，據電中性原理知其中必定含有Ba2，于是不能存在SO、SO，可能含有NO，C、D項錯誤。8從海水中提取鎂，可按如下步驟進行：把貝殼制成石灰乳；在引入的海水中加入石灰乳，沉降、過濾、洗滌沉淀物；將沉淀物與鹽酸反應，結晶過濾、在HCl氣體氛圍中干燥產物；將得到的產物熔融電解得到鎂。下列說法不正確的是()A此法的優(yōu)點之一是原料來源豐富B第步電解時陰極產生氯氣C步驟的目的是從海水中提取MgCl2D以上提取鎂的過程中涉及化合、分解和復分解反應答案B解析電解熔融的MgCl2時，陰極產生鎂，陽極產生氯氣，B錯。二、雙項選擇題9某溶液中可能含有H、NH、Mg2、Al3、Fe3、CO、SO、NO中的幾種。若加入鋅粒，產生無色無味的氣體；若加入NaOH溶液，產生白色沉淀，且產生的沉淀量與加入NaOH的物質的量之間的關系如圖所示。則下列說法正確的是()A溶液中的陽離子只有H、Mg2、Al3B溶液中n(NH)0.2 molC溶液中一定不含CO，可能含有SO和NODn(H)n(Al3)n(Mg2)221答案BD解析由知溶液中一定含有H，一定沒有CO、NO，由及圖像知溶液中一定含有Mg2、Al3和NH，且n(NH)0.7 mol0.5 mol0.2 mol，n(H)0.1 mol，n(Al3)0.8 mol0.7 mol0.1 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，根據Mg22OH，可得n(Mg2)0.05 mol。10將一定質量的Mg和Al的混合物投入250 mL 2.0 mol·L1的稀硫酸中，固體全部溶解并產生氣體。待反應完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物質的量與加入NaOH溶液體積的關系如圖所示。則下列說法正確的是()A當加入氫氧化鈉溶液的體積為20 mL時，溶液的pH等于7B當加入氫氧化鈉溶液的體積為20 mL時，溶液中的溶質只有硫酸鎂和硫酸鋁CNaOH溶液的物質的量濃度為5 mol·L1D生成的H2在標準狀況下的體積為10.08 L答案CD解析從圖像可以看出加入的NaOH溶液先將過量的H2SO4中和，此時溶液中的溶質為MgSO4、Al2(SO4)3和Na2SO4，但是此時因Al3、Mg2水解使溶液呈酸性，A、B項錯誤；當加入NaOH溶液的體積為200 mL時，此時溶質只有Na2SO4，根據元素守恒，可得n(NaOH)2n(H2SO4)，c(NaOH)×0.2 L2×2.0 mo