高考化學一輪復習講義專題二第八講從鋁土礦到鋁合金鎂

第八講從鋁土礦到鋁合金鎂[江蘇考綱要求]—————————————————————————————————————1．理解并能應用常見金屬的活動順序。2．了解常見金屬鋁及其重要化合物的主要性質和重要應用。3．認識化學在金屬礦物等自然資源綜合利用和實現(xiàn)物質間轉化等方面的實際應用。4．了解金屬材料在生產(chǎn)和生活中的重要應用。認識常見無機物在生產(chǎn)中的應用和對生態(tài)環(huán)境的影響。鎂、鋁的性質及應用鎂、鋁的性質及應用[教材基礎—自熱身]1．鋁的物理性質(1)位置與地位鋁元素處在周期表中第三周期第ⅢA族，在地殼中含量僅次于硅，是地殼中含量最多的金屬元素，在自然界中以化合態(tài)存在。(2)物理性質色態(tài)密度質地銀白色，有金屬光澤固體較小較軟2.掌握鋁的化學性質與用途(1)鋁的化學性質鋁的原子結構示意圖為，其最外層有3個電子，決定了其金屬性相對活潑，能與非金屬、酸等發(fā)生反應。與非金屬反應(O2、Cl2)與O2反應eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(常溫：形成致密的氧化膜,加熱：4Al＋3O2eq\o(=,\s\up7(△))2Al2O3))與Cl2反應：2Al＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2AlCl3與酸反應常溫下，Al與濃硫酸、濃硝酸發(fā)生鈍化，而遇稀的強氧化性稀HNO3：Al＋NOeq\o\al(－,3)＋4H＋=Al3＋＋NO↑＋2H2O非氧化性酸(鹽酸或稀H2SO4)：2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑與強堿反應(NaOH)2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑與氧化物反應(Fe2O3)2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋Al2O3(鋁熱反應)(2)鋁熱反應實驗裝置實驗現(xiàn)象①鎂帶劇烈燃燒，放出一定的熱，并發(fā)出耀眼的白光，氧化鐵和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應；②紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中實驗結論高溫下，鋁與氧化鐵發(fā)生反應，放出大量的熱，反應的化學方程式為2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋Al2O3原理應用①制取熔點較高、活潑性弱于Al的金屬鉻、錳、鎢等；②金屬焊接，如野外焊接鋼軌等(3)鋁的制備及用途制備電解熔融Al2O3：2Al2O3eq\o(=,\s\up17(電解))4Al＋3O2↑用途①純鋁用作導線②鋁合金制備汽車、飛機、生活用品等[知能深化—掃盲點]提能點一鎂、鋁的化學性質比較單質鎂鋁與非金屬反應2Mg＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2MgO(發(fā)出耀眼白光)Mg＋Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))MgCl23Mg＋N2eq\o(=,\s\up7(點燃))Mg3N24Al＋3O2eq\o(=,\s\up7(△))2Al2O32Al＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2AlCl32Al＋3Seq\o(=,\s\up7(△))Al2S3與沸水反應Mg＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Mg(OH)2＋H2↑—與酸反應與非氧化性酸：Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑與非氧化性酸：2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑與氧化性酸：Mg與稀HNO3反應生成Mg(NO3)2、NOx(或N2、NH4NO3)、H2O與氧化性酸：在冷的濃H2SO4或濃HNO3中鈍化與氧化物反應2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up7(點燃))2MgO＋C(在CO2中劇烈燃燒，生成白色粉末和黑色固體)2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋Al2O3(鋁熱反應)與鹽溶液反應發(fā)生置換反應發(fā)生置換反應與強堿反應不反應2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑[注意](1)鎂、鋁都是較活潑的金屬，也都具有抗腐蝕的性能，原因是其在常溫下能與氧氣反應生成一層致密的氧化物薄膜而防止內(nèi)部金屬的繼續(xù)氧化(會使金屬失去光澤)。(2)Al與MgO不發(fā)生鋁熱反應；Mg能與CO2反應，因此Mg著火不能用CO2滅火。提能點二鋁與酸、堿反應生成H2的量的關系鋁分別與鹽酸、NaOH溶液反應的化學方程式為2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑從化學方程式可以看出，Al與酸、堿反應時生成H2的實質是：eq\o(Al,\s\up6(0))eq\o(→,\s\up7(失3e－))eq\o(Al,\s\up6(＋3))，所以不論是Al與酸還是與堿反應，Al與產(chǎn)生的H2的關系均是2Al～3H2。(1)等量鋁分別與足量鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，產(chǎn)生氫氣的體積比為eq\f(VHClH2,VNaOHH2)＝eq\f(1,1)。(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(chǎn)生氫氣的體積比為eq\f(VHClH2,VNaOHH2)＝eq\f(1,3)。(3)一定量的鋁分別和一定量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，當產(chǎn)生氫氣的體積比為eq\f(1,3)＜eq\f(VHClH2,VNaOHH2)＜eq\f(1,1)，則必定是①鋁與鹽酸反應時，鋁過量而鹽酸不足；②鋁與氫氧化鈉溶液反應時，鋁不足而氫氧化鈉過量。[對點練]甲、乙兩燒杯中各盛有100mL3mol·L－1的鹽酸和氫氧化鈉溶液，向兩燒杯中分別加入等質量的鋁粉，反應結束后測得生成氣體體積之比為1∶2，則加入的鋁粉的質量為()A．5.4g B．3.6gC．2.7g D．1.8g解析：選A由2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑可知，兩份等質量的Al都完全反應時，生成H2的量相等，消耗HCl與NaOH的量不相等。題中已知HCl、NaOH的物質的量均為0.3mol，且生成H2的體積之比為1∶2，所以實際發(fā)生反應時的情況為HCl的量不足，Al過量；NaOH過量，Al的量不足。由生成H2的體積之比為1∶2可知，反應的Al的量之比也為1∶2，即與0.3mol鹽酸完全反應的Al為2.7g，與NaOH溶液反應的Al為5.4g。[題點全練—過高考]題點一鎂、鋁的性質1．(2019·徐州模擬)用一張已除去表面氧化膜的鋁箔緊緊包裹在試管外壁(如圖)，將試管浸入硝酸汞溶液中，片刻取出，然后置于空氣中，不久鋁箔表面生出“白毛”，紅墨水柱右端上升。根據(jù)實驗現(xiàn)象判斷下列說法錯誤的是()A．實驗中發(fā)生的反應都是氧化還原反應B．鋁是一種較活潑的金屬C．鋁與氧氣反應放出大量的熱量D．鋁片上生成的白毛是氧化鋁和氧化汞的混合物解析：選D過程中發(fā)生了兩個反應，第一個反應是鋁與硝酸汞反應置換出汞，第二個反應是鋁被空氣中的氧氣氧化生成氧化鋁，反應放熱；“白毛”是氧化鋁。2．如圖所示的反應均在高溫引燃后進行，選項中的物質表示a和b，不合理的是()A．MgOAl B．CO2MgC．Fe3O4Al D．CuOH2解析：選AA項，Mg的活潑性強于Al，MgO與Al不能發(fā)生反應，不合理；B項，CO2與Mg反應生成C(c)和MgO(d)，Mg與O2反應生成MgO，c與足量O2反應生成CO2，合理；C項，F(xiàn)e3O4與Al能發(fā)生鋁熱反應生成Fe(c)和Al2O3(d)，F(xiàn)e與足量O2反應生成Fe3O4，Al與O2反應生成Al2O3，合理；D項，H2還原CuO生成Cu(c)和H2O(d)，Cu與O2反應生成CuO，H2與O2反應生成H2O，合理。3．某同學將光亮的鎂條放入盛有NH4Cl溶液的試管中，有大量氣泡產(chǎn)生。為探究該反應原理，該同學做了以下實驗并觀察到相關現(xiàn)象，由此得出的結論不合理的是()選項實驗及現(xiàn)象結論A將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，試紙變藍反應中有NH3產(chǎn)生B收集產(chǎn)生的氣體并點燃，火焰呈淡藍色反應中有H2產(chǎn)生C收集氣體的同時測得溶液的pH為8.6弱堿性溶液中Mg也可被氧化D將光亮的鎂條放入pH為8.6的NaHCO3溶液中，有氣泡產(chǎn)生弱堿性溶液中OH－氧化了Mg解析：選D氯化銨溶液中，NHeq\o\al(＋,4)水解使溶液顯酸性，活潑金屬鎂與H＋反應生成H2，H2燃燒的火焰呈淡藍色，同時NHeq\o\al(＋,4)水解平衡右移，產(chǎn)生的NH3可以使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，水溶液的pH不斷增大至8.6時還有氣體生成，證明在弱堿性環(huán)境中Mg可繼續(xù)被氧化，A、B、C正確；弱堿性溶液中Mg是被H＋氧化，而不是OH－氧化了Mg，D錯誤。題點二鋁與酸或堿反應的計算4．取四等份鋁，分別加入足量的下列溶液中，充分反應后，放出氫氣最多的是()A．3mol·L－1氨水 B．4mol·L－1HNO3C．8mol·L－1NaOH D．18mol·L－1H2SO4解析：選CA項，氨水與鋁不反應，不產(chǎn)生氫氣；B項，鋁與HNO3反應不放出氫氣；C項，鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉與氫氣；D項，鋁與濃硫酸發(fā)生鈍化，不產(chǎn)生氫氣。5．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HCl、NaOH溶液反應，所得H2的體積之比是________。(2)足量的兩份鋁分別投入到等體積、等物質的量濃度的HCl、NaOH溶液中，產(chǎn)生H2的體積之比是________。(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(chǎn)生的H2相等，則HCl和NaOH的物質的量濃度之比是________。解析：(1)根據(jù)化學方程式：2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，Al與H2的關系式均為2Al～3H2，故兩份等質量的Al都完全反應時，所得H2的量必相等。(2)因為在反應中Al過量，產(chǎn)生的H2由HCl和NaOH的量決定。根據(jù)化學反應中的關系式：6HCl～3H2、2NaOH～3H2，故當HCl、NaOH物質的量相等時，二者產(chǎn)生H2的體積比為1∶3。(3)因為鋁足量且產(chǎn)生H2相等，根據(jù)關系式n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1，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)＝3∶1。鎂、鋁的重要化合物答案：(1)1∶1(2)1∶3(3)3∶1鎂、鋁的重要化合物[教材基礎—自熱身]1．MgO和Al2O3氧化物MgOAl2O3物理性質白色固體，難溶，熔點高，密度小白色固體，難溶，熔點高化學性質總述堿性氧化物兩性氧化物與H2OMgO＋H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Mg(OH)2(反應緩慢)不反應與H＋MgO＋2H＋=Mg2＋＋H2OAl2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O與OH－不反應Al2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O重要用途制耐火、耐高溫器材制耐火、耐高溫器材；煉鋁和人造寶石的原料[注意]不能用氧化鋁坩堝熔融NaOH固體。2．Mg(OH)2和Al(OH)3氫氧化物Mg(OH)2Al(OH)3物理性質白色固體，難溶白色固體，難溶；Al(OH)3膠體吸附能力強化學性質總述中強堿，懸濁液使酚酞變淺紅：Mg(OH)2Mg2＋＋2OH－典型兩性氫氧化物：H＋＋AlOeq\o\al(－,2)＋H2O(酸式電離)Al(OH)3Al3＋＋3OH－(堿式電離)；不能與較弱的酸、堿反應，如H2CO3、NH3·H2O與H＋Mg(OH)2＋2H＋=Mg2＋＋2H2OAl(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O與OH－不反應Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O與鹽溶于NH4Cl濃溶液：Mg(OH)2＋2NH4Cl=MgCl2＋2NH3·H2OAl(OH)3不溶于NH4Cl濃溶液熱穩(wěn)定性Mg(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))MgO＋H2O2Al(OH)3eq\o(=,\s\up7(△))Al2O3＋3H2O制法實驗室Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)工業(yè)Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓等多種方法AlOeq\o\al(－,2)＋CO2(足量)＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)用途①阻燃劑；②鎂鹽的制造①治療胃酸過多；②Al(OH)3膠體可用于凈水3．一種重要的復鹽——明礬(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：Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋，Al(OH)3膠體吸附水中雜質形成沉淀而凈水。(3)明礬溶液與Ba(OH)2溶液反應的離子方程式：①Al3＋恰好完全沉淀2Al3＋＋3SOeq\o\al(2－,4)＋3Ba2＋＋6OH－=2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓。②SOeq\o\al(2－,4)恰好完全沉淀Al3＋＋2SOeq\o\al(2－,4)＋2Ba2＋＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2BaSO4↓＋2H2O。[知能深化—掃盲點]提能點一從平衡角度認識氫氧化鋁的兩性(1)Al(OH)3的電離：(2)Al(OH)3的堿性：加入強酸(如鹽酸)時，Al(OH)3電離出的OH－與H＋反應，平衡向右移動，生成鋁鹽，體現(xiàn)Al(OH)3的堿性。(3)Al(OH)3的酸性：加入強堿(如NaOH溶液)時，Al(OH)3電離出的H＋與OH－反應，平衡向左移動，生成偏鋁酸鹽，體現(xiàn)Al(OH)3的酸性。(4)既能與鹽酸反應，又能與NaOH溶液反應的物質有：Al、Al2O3、Al(OH)3、多元弱酸的酸式鹽(如NaHCO3、NaHSO3、NaH2PO4等)、弱酸的銨鹽(如CH3COONH4等)、氨基酸。提能點二從海水中提取Mg(1)流程(2)主要化學反應①制石灰乳：CaCO3eq\o(=,\s\up7(高溫))CaO＋CO2↑、CaO＋H2O=Ca(OH)2；②沉淀Mg2＋：Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓；③制備MgCl2：Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O；④電解MgCl2：MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(通電))Mg＋Cl2↑。[對點練]1．從海水中提取鎂的工藝流程如圖所示：下列說法錯誤的是()A．用此法提取鎂的優(yōu)點之一是原料來源豐富B．步驟⑥電解MgCl2時陰極產(chǎn)生氯氣C．步驟⑤可將晶體置于HCl氣體氛圍中脫水D．上述工藝流程中涉及化合、分解和復分解反應解析：選B海水中含有大量的鎂元素，A項正確；電解MgCl2時，陽極產(chǎn)生Cl2，B項錯誤；加熱脫水過程中Mg2＋水解生成Mg(OH)2，為防止Mg2＋水解，應在HCl氣體氛圍中脫水，C項正確；①、③、⑥分別為化合反應、復分解反應、分解反應，D項正確。eq\a\vs4\al(提能點三從鋁土礦中提純Al2O3的方法)鋁土礦的主要成分是Al2O3，含有的雜質是Fe2O3和SiO2，由于Al2O3具有兩性，而雜質SiO2是酸性氧化物，F(xiàn)e2O3是堿性氧化物，因而可設計出兩種提純Al2O3的方案。方案1：堿溶法方案2：酸溶法[對點練]2．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(jīng)過下列工藝可以冶煉金屬鋁。下列說法中不正確的是()eq\x(鋁土礦)eq\o(→,\s\up7(鹽酸),\s\do5(①))eq\x(a)eq\o(→,\s\up7(過量NaOH溶液),\s\do5(②))eq\x(b)eq\o(→,\s\up7(),\s\do5(③))eq\x(c)eq\o(→,\s\up7(),\s\do5(④))eq\x(d)eq\o(→,\s\up7(電解))eq\x(Al)A．①②中除加試劑外，還需要進行過濾操作B．a(chǎn)、b中鋁元素的化合價相同C．③中需要通入過量的氨氣D．④進行的操作是過濾、加熱，而且d一定是氧化鋁解析：選CA項，反應①后的體系中有SiO2，需要過濾除去；反應②后的體系中有Fe(OH)3，也需過濾除去，正確；B項，a、b中鋁元素分別以Al3＋和AlOeq\o\al(－,2)形式存在，化合價均是＋3價，正確；C項，應通入過量CO2，錯誤；D項，Al(OH)3加熱分解得到Al2O3，正確。[題點全練—過高考]題點一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．氫氧化鈉解析：選C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Al3＋C．Al(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D．MgO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解析：選B氨水與Fe3＋和Al3＋均反應生成氫氧化物沉淀，不符合除雜要求。題點二Al2O3、Al(OH)3的制備3．(2019·蘇州重點中學月考)工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3·xH2O、Fe2O3、SiO2等)提取純Al2O3作冶煉鋁的原料，提取時操作過程如圖所示，圖中操作錯誤的是()A．④⑤B．③④C．②⑤ D．①②解析：選A由流程圖可知，反應③得到的濾液為NaAlO2溶液，加入過量鹽酸后得到AlCl3而不是Al(OH)3沉淀，應通入過量CO2，操作④錯誤；Al(OH)3在常溫干燥條件下并不發(fā)生分解，故操作⑤需要加熱，⑤錯誤。4．用含少量鎂粉的鋁粉制取純凈的Al(OH)3，下述操作步驟中最恰當?shù)慕M合是()①加鹽酸溶解②加燒堿溶液溶解③過濾④通入過量CO2生成Al(OH)3沉淀⑤加入鹽酸生成Al(OH)3沉淀⑥加入過量燒堿溶液A．①⑥⑤③ B．②③④③C．②③⑤③ D．①③⑤③解析：選BAl(Mg)eq\o(→,\s\up7(足量NaOH溶液))eq\o(→,\s\up7(過濾))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Mg濾渣,NaAlO2和NaOH\a\vs4\al(,\o(→,\s\up7(通入過量CO2))\o(→,\s\up7(過濾))AlOH3),,,的混合溶液))鋁三角的轉化關系及圖像分析鋁三角的轉化關系及圖像分析[教材基礎—自熱身]1．Al3＋、Al(OH)3、AlOeq\o\al(－,2)之間的轉化關系寫出上述轉化的離子方程式：(1)Al3＋與Al(OH)3之間的轉化①Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)。②Al3＋＋3AlOeq\o\al(－,2)＋6H2O=4Al(OH)3↓。③Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓。④Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O。(2)Al3＋與AlOeq\o\al(－,2)之間的轉化⑤Al3＋＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O。⑥AlOeq\o\al(－,2)＋4H＋=Al3＋＋2H2O。(3)AlOeq\o\al(－,2)與Al(OH)3之間的轉化⑦eq\a\vs4\al(AlO\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=AlOH3↓＋HCO\o\al(－,3))。⑧AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓。⑨Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O。2．與Al(OH)3沉淀生成有關的圖像分析(1)可溶性鋁鹽溶液與NaOH溶液反應的圖像操作向可溶性鋁鹽溶液中逐滴加入NaOH溶液至過量向NaOH溶液中逐滴加入可溶性鋁鹽溶液至過量現(xiàn)象立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失無沉淀(有但即溶)→出現(xiàn)沉淀→漸多→最多→沉淀不消失圖像離子方程式Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓、Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2OAl3＋＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O、3AlOeq\o\al(－,2)＋Al3＋＋6H2O=4Al(OH)3↓(2)偏鋁酸鹽溶液與鹽酸反應的圖像操作向偏鋁酸鹽溶液中逐滴加入稀鹽酸至過量向稀鹽酸中逐滴加入偏鋁酸鹽溶液至過量現(xiàn)象立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失無沉淀(有但即溶)→出現(xiàn)沉淀→漸多→最多→沉淀不消失圖像離子方程式AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓、Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2OAlOeq\o\al(－,2)＋4H＋=Al3＋＋2H2O、Al3＋＋3AlOeq\o\al(－,2)＋6H2O=4Al(OH)3↓[知能深化—掃盲點]eq\a\vs4\al(提能點一“鋁三角”關系的應用)(1)用離子方程式表示制取Al(OH)3的3種方法①Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)；②AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)；③Al3＋＋3AlOeq\o\al(－,2)＋6H2O=4Al(OH)3↓。(2)鑒別(利用滴加試劑順序不同，現(xiàn)象不同)①向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀溶解。②向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，開始無明顯現(xiàn)象，后產(chǎn)生白色沉淀，沉淀不溶解。(3)分離提純①利用Al能溶于強堿溶液，分離Al與其他金屬的混合物。②利用Al2O3能與強堿溶液反應，分離Al2O3與其他金屬氧化物。③利用Al(OH)3能與強堿溶液反應，分離Al3＋與其他金屬陽離子。(4)判斷離子共存問題Al3＋與OH－、AlOeq\o\al(－,2)、COeq\o\al(2－,3)、S2－等弱酸根陰離子或AlOeq\o\al(－,2)與H＋、HCOeq\o\al(－,3)以及弱堿陽離子Al3＋、Fe3＋等因生成沉淀或發(fā)生水解相互促進的反應而不能大量共存。[對點練]1．下列各組物質的無色溶液，不用其他試劑即可鑒別的是________。①NaOH、AlCl3②NaHCO3、H2SO4③NaAlO2、NaHSO4④Na2CO3、HCl⑤Na2CO3、NaHCO3、Ca(OH)2解析：使用互滴法進行鑒別時，兩次操作應產(chǎn)生不同的現(xiàn)象。①向含Al3＋的溶液中滴加NaOH溶液：先生成白色沉淀，后沉淀又逐漸溶解；向NaOH溶液中滴加含Al3＋的溶液：開始無沉淀產(chǎn)生，后產(chǎn)生白色沉淀，且沉淀不溶解。兩次現(xiàn)象不同，可以鑒別。②不論是NaHCO3滴入H2SO4中還是H2SO4滴入NaHCO3中都會立即產(chǎn)生氣泡，現(xiàn)象相同，無法鑒別。③NaHSO4=Na＋＋H＋＋SOeq\o\al(2－,4)，溶液顯強酸性。向NaAlO2溶液中滴加NaHSO4：開始出現(xiàn)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(xiàn)象，后出現(xiàn)白色沉淀?，F(xiàn)象不同，可以鑒別。④向Na2CO3溶液中滴加鹽酸：開始無現(xiàn)象，后產(chǎn)生氣泡；向鹽酸中滴加Na2CO3溶液：立即產(chǎn)生氣泡?，F(xiàn)象不同，可以鑒別。⑤無論是NaHCO3還是Na2CO3加到Ca(OH)2中都會產(chǎn)生白色沉淀，無法鑒別。答案：①③④eq\a\vs4\al(提能點二鋁線規(guī)律)Al(OH)3有兩性，既溶于強酸(H＋)生成鋁鹽(Al3＋)，又溶于強堿(OH－)生成偏鋁酸鹽(AlOeq\o\al(－,2))，Al(OH)3、H＋、Al3＋、OH－、AlOeq\o\al(－,2)是鋁的化合物轉化關系中最常見的5種粒子，將這5種粒子按pH由小到大列出線型關系：H＋…Al3＋…Al(OH)3…AlOeq\o\al(－,2)…OH－我們將這條線形排列稱為“鋁線”。這條“鋁線”上相鄰粒子不反應，不相鄰粒子間可以反應。相隔的粒子反應生成處于兩個反應粒子中間的粒子(產(chǎn)物水被略去)。相隔越遠的粒子越容易發(fā)生反應。我們將上述規(guī)律稱為“鋁線規(guī)律”，“鋁線規(guī)律”有著重要的應用。(1)用于判斷粒子間能否大量共存應用“鋁線規(guī)律”，可直接判斷粒子能否大量共存。例如，H＋和Al3＋、OH－和AlOeq\o\al(－,2)能(填“能”或“不能”，下同)大量共存；而Al3＋和OH－、H＋和AlOeq\o\al(－,2)不能大量共存。(2)用于判斷粒子間反應的生成物應用“鋁線規(guī)律”，可直接判斷相隔的粒子反應后的生成物。例如，H＋和Al(OH)3能反應生成Al3＋，Al3＋和AlOeq\o\al(－,2)能反應生成Al(OH)3，OH－和Al(OH)3能反應生成AlOeq\o\al(－,2)等。若處于兩個粒子中間的粒子不是一個，而是有兩個時，該規(guī)律仍能成立。例如，H＋與AlOeq\o\al(－,2)能反應，生成Al3＋或Al(OH)3或含Al3＋和Al(OH)3的混合物，Al3＋與OH－能反應生成Al(OH)3或AlOeq\o\al(－,2)或含Al(OH)3和AlOeq\o\al(－,2)的混合物。(3)用于判斷粒子間反應的先后順序如向含Al(OH)3和AlOeq\o\al(－,2)的混合物中加入H＋，與H＋先反應的是AlOeq\o\al(－,2)，所以沉淀量先增大，后減少；向含Al3＋和Al(OH)3的混合物中加入OH－，與OH－先反應的是Al3＋，沉淀量依然先增大，后減少。[對點練]2．下列實驗操作對應的圖像不正確的是()選項實驗操作圖像A向MgCl2、AlCl3溶液中(各1mol)，逐滴加入NaOH溶液B向HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl溶液中(各1mol)，逐滴加入NaOH溶液C向NaOH、NaAlO2溶液中(各1mol)，逐滴加入HCl溶液D向NaOH、Na2CO3混合溶液中(各1mol)滴加稀鹽酸解析：選DA項，向MgCl2、AlCl3溶液中加入NaOH溶液，會產(chǎn)生Al(OH)3、Mg(OH)2沉淀，當NaOH溶液過量時，Al(OH)3沉淀又逐漸溶解，最后只剩余Mg(OH)2沉淀，圖像與反應事實符合，正確；B項，向HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl溶液中加入NaOH溶液，首先與HCl反應，無沉淀產(chǎn)生，然后產(chǎn)生Al(OH)3、Mg(OH)2沉淀，再生成NH3·H2O，最后Al(OH)3沉淀溶解，只有Mg(OH)2沉淀，圖像與反應事實符合，正確；C項，向NaOH、NaAlO2溶液中加入HCl溶液，首先與NaOH反應，沒有沉淀生成，然后與AlOeq\o\al(－,2)反應生成Al(OH)3沉淀，HCl溶液過量后，Al(OH)3沉淀完全溶解，圖像與反應事實符合，正確；D項，向NaOH、Na2CO3混合溶液中滴加稀鹽酸，首先與NaOH反應，沒有氣體生成，后與Na2CO3反應生成NaHCO3，沒有氣體生成，再與NaHCO3生成氣體，圖像與反應事實不符合，符合題意。[題點全練—過高考]題點一有關Al(OH)3沉淀的圖像分析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．①線表示Al3＋的物質的量的變化B．x表示AlCl3的物質的量C．③線表示Al(OH)3的物質的量的變化D．④線表示AlOeq\o\al(－,2)的物質的量的變化解析：選BAlCl3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3∶1，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．某溶液中可能含有如下離子：H＋、Mg2＋、Al3＋、NHeq\o\al(＋,4)、Cl－、AlOeq\o\al(－,2)。當向該溶液中逐滴加入NaOH溶液時，產(chǎn)生沉淀的物質的量(n)與加入NaOH溶液的體積(V)的關系如圖所示，下列說法正確的是()A．原溶液中一定含有的陽離子是H＋、Mg2＋、Al3＋、NHeq\o\al(＋,4)B．反應最后形成的溶液中的溶質含AlCl3C．原溶液中Al3＋與NHeq\o\al(＋,4)的物質的量之比為1∶3D．原溶液中含有的陰離子是AlOeq\o\al(－,2)、Cl－解析：選C根據(jù)圖像可推斷出溶液中肯定含有H＋、NHeq\o\al(＋,4)、Al3＋和Cl－，肯定不存在AlOeq\o\al(－,2)和Mg2＋，A、D錯誤；反應到最后溶液中的溶質為NH3·H2O、NaCl和NaAlO2，B錯誤；結合圖像中的數(shù)量關系可得n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(NHeq\o\al(＋,4))＝2∶1∶3，C正確。題點二利用Al(OH)3圖像進行的相關計算3．(2019·南京外國語學校月考)常溫下，將一定量的鈉鋁合金置于水中，合金全部溶解，得到20mLpH＝14的溶液，然后用1mol·L－1的鹽酸滴定，測得生成沉淀的質量與消耗鹽酸的體積關系如圖所示，則下列說法正確的是()A．原合金質量為0.92gB．圖中V2為60C．沉淀的質量m為1.65gD．OP段發(fā)生的反應為OH－＋H＋=H2O解析：選D反應后得到20mLpH＝14的溶液，所以n(OH－)＝0.02mol，所以需要1mol·L－1的鹽酸20mL來中和，因此V1為20，繼續(xù)加鹽酸發(fā)生AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓，Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O，因此沉淀AlOeq\o\al(－,2)消耗20mL鹽酸，溶解Al(OH)3消耗60mL鹽酸，所以V2為100。沉淀AlOeq\o\al(－,2)時，消耗HCl0.02mol，所以生成的Al(OH)3為0.02mol，則m為1.56g，原合金中含有的Al為0.54g，當鹽酸加到100mL時，溶液中的溶質為NaCl和AlCl3，又知n(Cl－)＝0.1mol，n(Al3＋)＝0.02mol，所以n(Na＋)＝0.04mol，依據(jù)原子守恒原合金中含有的Na為0.04mol，質量為0.92g，所以原合金的質量為0.92g＋0.54g＝1.46g。4．向盛有10mL1mol·L－1NH4Al(SO4)2溶液的燒杯中滴加1mol·L－1NaOH溶液，沉淀物質的量隨NaOH溶液體積變化示意圖如下：(1)寫出m點反應的離子方程式：________________________________________。(2)若在NH4Al(SO4)2溶液中改加20mL1.2mol·L－1Ba(OH)2溶液，充分反應后，溶液中產(chǎn)生沉淀的物質的量為________mol。解析：(1)向NH4Al(SO4)2溶液中加入NaOH溶液，由圖像分析，先發(fā)生Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓，之后是NHeq\o\al(＋,4)＋OH－=NH3·H2O，最后是沉淀的溶解Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，故m點的離子方程式為NHeq\o\al(＋,4)＋OH－=NH3·H2O。(2)因NH4Al(SO4)2的物質的量為0.01L×1mol·L－1＝0.01mol，Ba(OH)2的物質的量為0.02L×1.2mol·L－1＝0.024mol，產(chǎn)生沉淀的反應有兩類，一是SOeq\o\al(2－,4)＋Ba2＋=BaSO4↓，n(SOeq\o\al(2－,4))＝0.01mol×2＝0.02mol,0.02mol<0.024mol，故n(BaSO4)＝0.02mol；二是OH－參與的反應，Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓0.01mol0.03mol0.01molOH－余0.024mol×2－0.03mol＝0.018mol，之后發(fā)生反應：NHeq\o\al(＋,4)＋OH－=NH3·H2O，n(NHeq\o\al(＋,4))＝0.01mol，消耗OH－0.01mol，則剩余OH－為0.018mol－0.01mol＝0.008mol，最后發(fā)生沉淀溶解的反應：Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，OH－為0.008mol，溶解Al(OH)30.008mol，剩余Al(OH)3為0.01mol－0.008mol＝0.002mol，溶液中產(chǎn)生沉淀的物質的量為0.02mol＋0.002mol＝0.022mol。答案：(1)NHeq\o\al(＋,4)＋OH－=NH3·H2O(2)0.022eq\a\vs4\al([本講達標檢測])[課堂真題集訓—明考向]1．判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)(2018·江蘇高考)Al2O3是兩性氧化物，故可用作耐高溫材料()(2)(2018·江蘇高考)KAl(SO4)2·12H2O溶于水可形成Al(OH)3膠體()(3)(2017·江蘇高考)明礬的化學式：Al2(SO4)3()(4)(2016·江蘇高考)Al2O3熔點高，可用作耐高溫材料()(5)(2016·江蘇高考)MgCO3eq\o(→,\s\up7(HClaq))MgCl2(aq)eq\o(→,\s\up7(電解))Mg()(6)(2015·江蘇高考)制備Al(OH)3懸濁液：向1mol·L－1AlCl3溶液中加過量的6mol·L－1NaOH溶液()(7)(2017·北京高考)氨氣使AlCl3溶液產(chǎn)生白色沉淀()(8)(2017·天津高考)蒸發(fā)Al與稀鹽酸反應后的溶液，制備無水AlCl3()(9)(2017·天津高考)用可溶性的鋁鹽和鐵鹽處理水中的懸浮物()(10)(2016·全國卷Ⅲ)泡沫滅火器滅火是利用了Al2(SO4)3和小蘇打的反應()(11)(2015·四川高考)明礬作凈水劑時起還原作用()(12)(2015·重慶高考)Al2O3和MgO均可與NaOH溶液反應()答案：(1)×(2)√(3)×(4)√(5)×(6)×(7)√(8)×(9)√(10)√(11)×(12)×2．(2017·江蘇高考)鋁是應用廣泛的金屬。以鋁土礦(重要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質)為原料制備鋁的一種工藝流程如下：注：SiO2在“堿溶”時轉化為鋁硅酸鈉沉淀。(1)“堿溶”時生成偏鋁酸鈉的離子方程式為_______________________________。(2)向“過濾Ⅰ”所得濾液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH________(填“增大”“不變”或“減小”)。(3)“電解Ⅰ”是電解熔融Al2O3，電解過程中作陽極的石墨易消耗，原因是________________________________________________________________________。(4)“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液，原理如下圖所示。陽極的電極反應式為____________________________，陰極產(chǎn)生的物質A的化學式為________。(5)鋁粉在1000℃時可與N2反應制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，其主要原因是_______________________________________。解析：(1)Al2O3為兩性氧化物，在NaOH溶液中會溶解生成NaAlO2。(2)加入的NaHCO3與過量的NaOH反應，導致溶液的pH減小。(3)電解Al2O3時陽極上生成O2，O2會氧化石墨。(4)陽極上OH－失去電子生成O2，由H2O電離出的H＋可以與COeq\o\al(2－,3)反應生成HCOeq\o\al(－,3)。陰極上H2O放電生成H2。答案：(1)Al2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O(2)減小(3)石墨電極被陽極上產(chǎn)生的O2氧化(4)4COeq\o\al(2－,3)＋2H2O－4e－=4HCOeq\o\al(－,3)＋O2↑H2(5)NH4Cl分解產(chǎn)生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜3．(2016·海南高考)KAl(SO4)2·12H2O(明礬)是一種復鹽，在造紙等方面應用廣泛。實驗室中，采用廢易拉罐(主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質)制備明礬的過程如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}：eq\x(易拉罐)eq\o(→,\s\up7(試劑①),\s\do5(微熱、過濾))eq\x(濾液A)eq\o(→,\s\up7(NH4HCO3))eq\x(沉淀B)eq\o(→,\s\up7(稀H2SO4),\s\do5(K2SO4))→eq\x(產(chǎn)物)(1)為盡量少引入雜質，試劑①應選用______(填標號)。a．HCl溶液 b．H2SO4溶液c．氨水