2020届一轮复习鲁科版第3章第9讲铝、镁及其重要化合物学案 17页

第 9 讲 铝、镁及其重要化合物 考纲要求 1.掌握铝、镁及其重要化合物的主要性质及其应用。2.了解铝、镁及其重要化合 物的制备方法。 考点一 铝、镁的性质及应用 1．铝的结构和存在 铝位于元素周期表第 3 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．金属铝的物理性质 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，密度较小，质地柔软。 3．金属铝的化学性质 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式： ①________________________________________________________________________。 ②________________________________________________________________________。 ③________________________________________________________________________。 ④________________________________________________________________________。 答案 ①4Al＋3O2===== △ 2Al2O3 ②2Al＋Fe2O3===== 高温 2Fe＋Al2O3 ③2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑ ④2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ 4．铝热实验中的有关问题 实验装置 实验现象 ①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高 温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中 实验结论 高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热：Fe2O3＋2Al===== 高温 2Fe＋Al2O3 原理应用 ①制取熔点较高、活动性弱于 Al 的金属，如铁、铬、锰、钨等， 3MnO2＋4Al===== 高温 3Mn＋2Al2O3； ②金属焊接，如野外焊接钢轨等 5.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。 6．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＋O2===== 点燃 2MgO 3Mg＋N2===== 点燃 Mg3N2 与水反应 反应很困难 能 与 沸 水 反 应 Mg＋2H2O===== △ Mg(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＋ CO2===== 点燃 2MgO＋C (1)铝在自然界中有游离态和化合态两种形式( ) (2)MgO 与 Al 粉的混合物也可称为铝热剂( ) (3)冶炼铝时常用焦炭做还原剂( ) (4)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( ) (5)相同质量的镁条分别在足量的 CO2 和 O2 中完全燃烧，所得固体的质量相同( ) (6)工业上制造镁粉时，可将镁蒸气在 N2 中冷却( ) 答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× 1．依据 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强的抗腐蚀性能？ (2)Al 既能溶于强酸，又能溶于强碱，有人说“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？ (3)铝与氢氧化钠溶液反应时，反应机理是怎样的？请用双线桥法标出该反应电子转移的方向 与数目。 答案 (1)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)不恰当。金属性是指元素原子的失电子能力，非金属性是指元素原子的得电子能力。铝无 论是溶于强酸，还是强碱溶液，都是 Al 失去 3e－，化合价升高(为＋3 价)，均做还原剂，因 而铝具有较强的金属性。 (3)铝先与强碱溶液中的水反应生成 H2 和 Al(OH)3，Al(OH)3 可溶于 NaOH 生成 Na[Al(OH)4] 和 H2O，反应中 Al 为还原剂，水为氧化剂。 2．镁粉能溶于浓氯化铵溶液，且产生两种气体，请结合镁单质的性质及平衡移动理论解释这 事实。 答案 在氯化铵溶液中存在水解平衡：NH＋ 4 ＋H2O??NH3·H2O＋H＋，溶液呈酸性，Mg 是活泼 的金属，能与 H＋反应产生 H2，使上述水解平衡向右移动，逸出氨气。 题组一 镁、铝单质的性质及应用 1．镁是一种活泼的金属单质，下列关于金属镁的说法中正确的是( ) A．镁能与 NaOH 溶液反应生成 Mg(OH)2 沉淀 B．大量镁条燃烧引起的火灾不能用干冰灭火器灭火 C．镁在任何条件下都不能与水反应 D．镁能在 N2 中燃烧，且生成 MgN 答案 B 解析 镁不是两性金属，不能与 NaOH 溶液反应，故 A 错误；镁能在 CO2 中燃烧，故 B 正 确；镁在加热条件下能与水反应生成氢氧化镁和氢气，故 C 错误；镁能在 N2 中燃烧，且生 成 Mg3N2，故 D 错误。 2．下列关于铝单质的叙述中，正确的是( ) A．不能用铝制的器皿来盛放酸梅汤或碱水是因为铝会和酸或碱反应 B．铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性是因为铝的化学性质很稳定 C．铝和 NaOH 溶液反应：Al＋2OH－＋2H2O===[Al(OH)4]－＋H2↑ D．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，熔化后的液态铝会滴落 下来，是因为金属铝的熔点较低 答案 A 解析 A 项，无论是铝还是其氧化物都能与酸或碱反应，正确；B 项，铝表面形成致密的氧 化膜，错误；C 项，电荷、电子均不守恒，正确的离子方程式为 2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4] －＋3H2↑，错误；D 项，打磨后的铝箔在酒精灯上灼烧表面生成 Al2O3，高熔点的 Al2O3 兜住 了熔融的液态铝，不会滴落，错误。 题组二 铝与酸、碱反应的定量分析 3．Mg、Al 组成的混合物与足量盐酸反应，产生标准状况下的氢气 4.48 L，下列推断中不正 确的是( ) A．参加反应的 Mg、Al 共 0.2 mol B．参加反应的 HCl 为 0.4 mol C．Mg、Al 在反应中共提供 0.4 mol 电子 D．若与足量的稀硫酸反应能产生 0.2 mol H2 答案 A 解析 反应的实质为 Mg＋2H ＋ ===Mg2 ＋ ＋H2↑，2Al＋6H ＋ ===2Al3 ＋ ＋3H2↑，n(H2)＝ 4.48 L 22.4 L·mol－1 ＝0.2 mol，则参加反应的 n(HCl)＝n(H＋)＝0.4 mol。因为盐酸过量，故产生 H2 的量取决于金属的量，所以若换成过量的稀 H2SO4，同样产生 0.2 mol H2。依据得失电子守恒， 由 2H＋→H2 得电子总数为 0.4 mol。0.2 mol Mg 在反应中提供 0.4 mol 电子，0.2 mol Al 在反应 中提供 0.6 mol 电子，0.2 mol Mg、Al 混合物提供的电子应大于 0.4 mol 而小于 0.6 mol，A 项 不正确。 4．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________(填字母)。 A．5.4 g B．3.6 g C．2.7 g D．1.8 g 答案 (1)1∶1 (2)1∶3 (3)3∶1 (4)A 解 析 (1) 根 据 化 学 方 程 式 ： 2Al ＋ 6HCl===2AlCl3 ＋ 3H2 ↑ 、 2Al ＋ 2NaOH ＋ 6H2O===2Na[Al(OH)4]＋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 的量相等，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＋6H2O===2Na[Al(OH)4] ＋3H2↑。可见当参加反应的 HCl 和 NaOH 的物质的量一样多时，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＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 2×27 g 3 mol 5．4 g 0.3 mol 即投入的铝粉为 5.4 g。 铝与酸或碱反应生成 H2 的量的关系 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ (1)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应： ①产生 H2 的物质的量相等。 ②消耗 H＋、OH－的物质的量之比为 n(H＋)∶n(OH－)＝3∶1。 (2)足量的铝分别与等物质的量的 HCl 和 NaOH 反应： ①消耗 Al 的物质的量之比为 1∶3。 ②生成 H2 的物质的量之比为 1∶3。 (3)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应： 若产生氢气的体积比为1 3 ＜ VHClH2 VNaOHH2 ＜1，则必定 ①铝与盐酸反应时，铝过量而 HCl 不足。 ②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而 NaOH 过量。 题组三 铝热反应及应用 5．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，关于铝热反应解 答下列问题： (1)用铝粉和 Fe2O3 做铝热反应实验，需要的试剂还有________。 A．KCl B．KClO3 C．MnO2 D．Mg (2)用等物质的量的 MgO 和 Fe2O3 组成的混合物在一定条件下与 Al 粉进行铝热反应。 ①引发铝热反应的操作是___________________________________________________。 ②产物中单质是________(写名称)。 (3)取少量(1)中铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀 H2SO4，滴加 KSCN 溶液无明显 现象，________(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无 Fe2O3，理由是 _______________________________________________________(用离子方程式说明)。 答案 (1)BD (2)①加少量 KClO3，插上镁条并将其点燃 ②铁 (3)不能 Fe2O3＋6H＋ ===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ 解析 (1)做铝热反应的实验时，需要 KClO3 做助燃剂，且用镁条引燃。(2)在混合物上加少量 KClO3 固体并插上 Mg 条，点燃 Mg 条后放出热量，使 KClO3 固体分解放出 O2，进一步加剧 Mg 的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。MgO 不能与铝发生铝热反应， 所以产物中单质为 Fe。(3)反应后固体混合物中若有 Fe2O3，因发生反应：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋ 3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe3＋转化为 Fe2＋，加 KSCN 溶液不会变红。 考点二 铝的重要化合物 1．氧化铝 (1)物理性质：白色固体，难溶于水，熔点很高。 (2)化学性质 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 酸式电离：Al(OH)3＋H2O??[Al(OH)4]－＋H＋ 碱式电离：Al(OH)3??Al3＋＋3OH－ 写出图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－===[Al(OH)4]－。 ③2Al(OH)3===== △ Al2O3＋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＋ 4 。 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－ 3 。 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)2·12H2O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液 pH＜(填“＜”“>” 或“＝”)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 胶体吸附水中的杂质形成沉淀而净水。 (1)Al2O3 的熔点高，可作耐高温材料，实验室可用氧化铝坩埚熔化 NaOH、Na2CO3 固体等 ( ) (2)明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用( ) (3)[Al(OH)4]－、HCO － 3 在水溶液中因发生双水解反应而不能大量共存( ) (4)[Al(OH)4]－与 NH ＋ 4 在水溶液中因发生双水解反应不能大量共存( ) 答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ 1．按要求完成下列问题 明矾溶液与 Ba(OH)2 溶液反应： (1)Al3＋恰好完全沉淀 其离子方程式为_________________，反应后溶液的 pH________(填“>”“＝”或“<”)7。 (2)SO 2－ 4 恰好完全沉淀 其离子方程式为_________________，反应后溶液的 pH________(填“>”“＝”或“<”)7。 答案 (1)2Al3＋＋3SO2－ 4 ＋3Ba2＋＋6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓ ＝ (2)Al3＋＋2SO2－ 4 ＋ 2Ba2＋＋4OH－===[Al(OH)4]－＋2BaSO4↓ ＞ 2．中学化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：NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S 等；②弱酸的酸式盐，如： NaHCO3、KHS、NaHSO3 等；③氨基酸。 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，上述物质中只有 Al2O3、 Al(OH)3、氨基酸是两性物质。 题组一 Al2O3 和 Al(OH)3 的两性 1．(2018·闵行区二模)探究氢氧化铝的两性，最适宜的试剂是( ) A．Al、NaOH 溶液、稀盐酸 B．Al2O3、氨水、稀盐酸 C．Al2(SO4)3 溶液、NaOH 溶液、稀盐酸 D．AlCl3 溶液、氨水、稀盐酸 答案 C 解析 可溶性的铝盐 Al2(SO4)3 溶液与少量 NaOH 溶液反应生成氢氧化铝沉淀，继续加过量的 氢氧化钠，氢氧化铝沉淀会溶解，氢氧化铝沉淀中加盐酸也会溶解。 2．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 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。 含铝杂质的提纯方法归类 利用 Al、Al2O3、Al(OH)3 可溶于强碱的特性，可除去许多物质中的含铝杂质，如： (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。 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 若先加盐酸，Mg、Al 均溶解，制取 Al(OH)3 的步骤较多；从 NaAlO2 制备 Al(OH)3， 加盐酸不容易控制量的多少，故 B 项操作步骤为最佳顺序。 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： 铝→加 H2SO4 溶液 铝→加 NaOH 溶液 →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 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 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＋ 4 方法二：向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量 CO2 反应原理：[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO－ 3 方法三：相互促进水解法 考点三 用数形结合思想理解“铝三角” 1．Al3＋、Al(OH)3、[Al(OH)4]－之间的转化关系 写出实现上述各步转化的离子方程式。 答案 (1)①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋ 4 ②Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓ ③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ (2)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O (3)Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－ (4)[Al(OH)4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O (5)①[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO－ 3 ②[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O (6)Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－ 2．与 Al(OH)3 沉淀生成有关的图像分析 (1)可溶性铝盐溶液与 NaOH 溶液反应的图像(从上述转化关系中选择符合图像变化的离子方 程式，下同) 操作 可溶性铝盐溶液中逐滴加入 NaOH 溶液 至过量 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 方程式序号 AB：(1)③ AB：(3) BD：(6) BC：(1)② (2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像 操作 偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至 过量 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→出现沉淀→渐多→最多→ 沉淀不消失 图像 方程式序号 AB：(5)② AB：(4) BC：(2) BC：(1)② 1．下列各组物质的无色溶液，不用其他试剂即可鉴别的是________(填序号)。 ①NaOH、AlCl3 ②NaHCO3、H2SO4 ③NaAlO2、NaHSO4 ④Na2CO3、HCl ⑤Na2CO3、 NaHCO3、Ca(OH)2 答案 ①③④ 解析 都使用互滴法，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 溶液滴入 H2SO4 溶液中还是 H2SO4 溶液滴入 NaHCO3 溶液中都会立即产生 气泡，现象相同，无法鉴别。 ③NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO2－ 4 ，溶液显强酸性。向 Na[Al(OH)4]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 Na[Al(OH)4]溶液：开始无现象， 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：开始无现象，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无论是 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，无法 鉴别。 2．[H＋、Al3＋、Al(OH)3、NH ＋ 4 竞争 OH－能力顺序]向 HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl 溶液中(假 设各 1 mol)，逐滴加入 NaOH 溶液，沉淀的物质的量随 NaOH 溶液体积变化的图像如下。(假 设 Mg2＋、Al3＋结合 OH－能力相同) 分析图像的变化情况，回答下列问题： (1)H＋、Al3＋、Al(OH)3、NH ＋ 4 四种微粒与 OH－反应的先后顺序依次为__________________。 (2)依次写出各阶段的离子方程式： ①OA：________________________________________________________________________。 ②AB：________________________________________________________________________。 ③BC：________________________________________________________________________。 ④CD：________________________________________________________________________。 答案 (1)H＋、Al3＋、NH＋ 4 、Al(OH)3 (2)①H＋＋OH－===H2O ②Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓， Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ ③NH＋ 4 ＋OH－===NH3·H2O ④Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－ 3．[OH－、CO2－ 3 、[Al(OH)4]－、Al(OH)3 竞争 H＋的顺序]向 NaOH、Na2CO3、Na[Al(OH)4]溶 液中(假设各 1 mol)，逐滴加入 HCl 溶液，产生沉淀的物质的量随 HCl 溶液体积变化的图像 如下： 分析图像的变化情况，回答下列问题： (1)OH－、CO2－ 3 、HCO－ 3 、[Al(OH)4]－、Al(OH)3 这五种微粒与 H＋反应的先后顺序依次为_____。 (2)依次写出各阶段的离子方程式： ①OA：________________________________________________________________________。 ②AB：________________________________________________________________________。 ③BC：________________________________________________________________________。 ④CD：________________________________________________________________________。 答案 (1)OH－、[Al(OH)4]－、CO2－ 3 、HCO－ 3 、Al(OH)3 (2)①OH－＋H＋===H2O ②[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O ③CO2－ 3 ＋H＋===HCO－ 3 ，HCO－ 3 ＋H＋===CO2↑＋H2O ④Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O 题组一 涉及 Al(OH)3 沉淀的图像原理分析 1．[Al3＋、[Al(OH)4]－形成 Al(OH)3 图像的综合分析]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[Al(OH)4]－的物质的量的变化 答案 B 解析 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·重庆高三检测)室温下，在 0.2 mol·L－1 Al2(SO4)3 溶液中，逐滴加入 1.0 mol·L－1 NaOH 溶液，实验测得溶液 pH 随 NaOH 溶液体积变化曲线如图，下列有关说法正确的是( ) A．a 点时，溶液呈酸性的原因是 Al3＋水解，离子方程式为 Al3＋＋3OH－??Al(OH)3 B．a～b 段，溶液 pH 增大，Al3＋浓度不变 C．b～c 段，加入的 OH－主要用于生成 Al(OH)3 沉淀 D．d 点时，Al(OH)3 沉淀开始溶解 答案 C 解析 A 项，Al2(SO4)3 为强酸弱碱盐，Al3＋水解使溶液显酸性，离子方程式应为 Al3＋＋ 3H2O??Al(OH)3＋3H＋，错误；B 项，a～b 段，加入 NaOH 消耗 H＋，使 Al3＋＋3H2O??Al(OH)3 ＋3H＋反应正向进行，Al3＋的浓度减小，错误；C 项，b～c 段，pH 变化不明显，说明 OH－ 主要用于生成 Al(OH)3 沉淀，正确；D 项，c～d 过程中，pH 变化较大，当 pH＞10 以后有比 较平的阶段，说明发生了反应：Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4]，所以 d 点以后 Al(OH)3 溶 解完全，之后 pH 再变大较快，错误。 题组二 涉及 Al(OH)3 图像的计算 3．(2018·宝鸡质检)向 30 mL 1 mol·L－1 的 AlCl3 溶液中逐渐加入浓度为 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 答案 B 解析 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，二是氢氧化钠比生成沉淀量最大 时稍过量。 当碱的量不足时，则 V(NaOH)＝0.01×3 4 L＝0.007 5 L＝7.5 mL；当碱稍过量时，则 V(NaOH) ＝0.03×4－0.01 4 L＝0.027 5 L＝27.5 mL。 4．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 答案 C 解析 OA 上升的直线表示生成 Al(OH)3 和 Mg(OH)2 沉淀，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 溶液 0.1 L，则 Al3＋ 生成 Al(OH)3 消耗 NaOH 溶液 0.3 L，沉淀 Mg2＋消耗 NaOH 溶液 0.1 L，因而 n(AlCl3)∶n(MgSO4) ＝2∶1，所以 n(Cl－)∶n(SO2－ 4 )＝6∶1。 5．某溶液中可能含有 H＋、NH＋ 4 、Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、CO2－ 3 、SO2－ 4 、NO － 3 中的几种。①若加 入锌粒，产生无色无味的气体；②若加入 NaOH 溶液，产生白色沉淀，且产生的沉淀量与加 入 NaOH 的物质的量之间的关系如图所示。则下列说法正确的是( ) A．溶液中的阳离子只有 H＋、Mg2＋、Al3＋ B．溶液中 n(NH＋ 4 )＝0.2 mol C．溶液中一定不含 CO2－ 3 ，可能含有 SO 2－ 4 和 NO－ 3 D．n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝1∶1∶1 答案 B 解析 由①知溶液中一定含有 H＋，一定没有 CO2－ 3 、NO－ 3 ，由②及图像知溶液中一定含有 Mg2＋、Al3＋和 NH＋ 4 ，且 n(NH＋ 4 )＝0.7 mol－0.5 mol＝0.2 mol，n(H＋)＝0.1 mol，n(Al3＋)＝0.8 mol －0.7 mol＝0.1 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－，根据 Mg2＋～2OH－，可得 n(Mg2＋)＝0.05 mol，故只有选项 B 正 确。 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＋)时，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]。 1．(高考选项组合)下列说法正确的是( ) A．向硫酸铝溶液中滴加碳酸钠溶液的离子方程式：2Al3＋＋3CO2－ 3 ===Al2(CO3)3↓ (2017·海南，6C) B．泡沫灭火器灭火是利用了 Al2(SO4)3 和小苏打的反应(2016·全国卷Ⅲ，7A) C．铝与 Fe2O3 发生铝热反应，反应后固体物质增重(2014·新课标全国卷Ⅱ，9C) D．氯化铝溶液滴入浓 NaOH 溶液中，产生大量白色沉淀(2015·全国卷Ⅱ，13C) 答案 B 解析 A 项，Al3＋与 CO 2－ 3 在溶液中会发生双水解反应，生成 Al(OH)3 和 CO2，错误；C 项， 铝与氧化铁反应，反应前后都是固体，质量不变，错误；D 项，忽视了 NaOH 可能过量，Al(OH)3 能溶于过量 NaOH 溶液，错误。 2．(2018·海南，10 改编)絮凝剂有助于去除工业和生活废水中的悬浮物。下列物质可作为絮 凝剂的是( ) A．CoC2O4·2H2O B．CaSO4·2H2O C．Pb(CH3COO)2·3H2O D．KAl(SO4)2·12H2O 答案 D 3．(高考选项组合)下列说法或性质对应用途正确的是________。 A．氢氧化铝可用于中和过多胃酸(2018·全国卷Ⅱ，7C) B．KAl(SO4)2·12H2O 溶于水可形成 Al(OH)3 胶体(2018·江苏，6B) C．Al2O3 是两性氧化物，可用作耐高温材料(2018·江苏，3C) D．给定条件转化：Al(s)――――→NaOHaq NaAlO2(aq)―――――→过量 HClaq Al(OH)3(s)(2018·江苏，9B) 答案 AB 4．(2016·海南，14)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： 易拉罐 ―――――→试剂① 微热，过滤 滤液 A ―――――→NH4HCO3 沉淀 B ――――→稀 H2SO4 K2SO4 产物 (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_______________________________________。 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 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 溶液均可溶解 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，主要发生反应为 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。(3)滤液 A 中铝 元素以 AlO － 2 形式存在，与溶液中 HCO － 3 发生反应：AlO－ 2 ＋HCO－ 3 ＋H2O===Al(OH)3↓＋CO2－ 3 ， 故沉淀 B 为 Al(OH)3，明矾溶于水时，KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO2－ 4 ，Al3＋＋3H2O??Al(OH)3 ＋3H＋，使溶液呈弱酸性。 5．[2017·天津，7Ⅰ(1)(2)]某混合物浆液含 Al(OH)3、MnO2 和少量 Na2CrO4。考虑到胶体的 吸附作用使 Na2CrO4 不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置，使浆液分离 成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。回答Ⅰ中的问题。 固体混合物分离利用的流程图 Ⅰ.固体混合物的分离和利用(流程图中的部分分离操作和反应条件未标明) (1)反应①所加试剂 NaOH 的电子式为_________________________________________， B→C 的反应条件为________，C→Al 的制备方法称为________。 (2)该小组探究反应②发生的条件。D 与浓盐酸混合，不加热，无变化；加热有 Cl2 生成，当 反应停止后，固体有剩余，此时滴加硫酸，又产生 Cl2。由此判断影响该反应有效进行的因 素有(填序号)________。 a．温度 b．Cl－的浓度 c．溶液的酸度 答案 (1) 加热(或煅烧) 电解法 (2)ac 解析 (1)由题给流程图知，溶液 A 中含有的溶质为偏铝酸钠、铬酸钠和 NaOH，通入 CO2 得到的沉淀 B 为 Al(OH)3，Al(OH)3 受热分解可得到固体 C(Al2O3)，电解熔融的 Al2O3 可得到 Al；固体 D 为 MnO2 ，MnO2 可与浓盐酸在加热的条件下生成 Cl2 。NaOH 的电子式为 。B→C 的反应条件为加热(或煅烧)，C→Al 的制备方法称为电解法。 (2)由题意“反应②发生的条件。D 与浓盐酸混合，不加热，无变化，加热有 Cl2 生成”说明 温度对反应有影响；当反应停止后，滴加硫酸，提供 H＋，故反应又开始产生 Cl2。由此判断 H ＋对反应有影响。综上所述，故选 ac。