2024届高考化学复习讲义第三章金属及其化合物第四讲镁铝及其化合物考点二铝及其化合物含答案

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1.铝的性质及用途
（1）铝的物理性质及用途
银白色固体，具有良好的导热性、导电性和延展性，熔点为660.37 ℃。纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。
（2）铝的化学性质
注意 铝是活泼金属，但抗腐蚀性能强，原因是常温下Al与O2反应生成一层致密的氧化物薄膜而防止内部金属进一步被氧化。
2.Al2O3和Al（OH）3的性质及用途
注意 既能与强酸溶液反应，又能与强碱溶液反应的物质有Al、Al2O3、Al（OH）3。
3.从铝土矿中提取Al2O3的流程
铝土矿的主要成分为Al2O3，含有少量SiO2、Fe2O3等杂质。
方案一：碱溶法
①中相关反应的离子方程式为[10] Al2O3＋2OH－＋3H2O2[Al（OH）4]－，SiO2＋2OH－SiO32－＋H2O 。
③中相关反应的离子方程式为[11] [Al（OH）4]－＋CO2Al（OH）3↓＋HCO3－ ， SiO32－＋2CO2＋2H2OH2SiO3↓＋2HCO3－ 。
（实际生产中，硅元素转化为硅铝酸钠沉淀）
方案二：酸溶法
①中相关反应的离子方程式为[12] Al2O3＋6H＋2Al3＋＋3H2O Fe2O3＋6H＋2Fe3＋＋3H2O 。
②中相关反应的离子方程式为[13] Al3＋＋4OH－[Al（OH）4]－ Fe3＋＋3OH－Fe（OH）3↓ 。
1.易错辨析。
（1）[江苏高考改编]铝的金属活动性强，故可用于制作铝金属制品。（ ✕ ）
（2）铝粉和氧化铁组成的铝热剂可用于焊接钢轨。（ √ ）
（3）铝可用作包装材料和建筑材料。（ √ ）
（4）蒸发Al与稀盐酸反应后的溶液，可制备无水AlCl3。（ ✕ ）
（5）氢氧化铝受热易分解，故可用于中和过多的胃酸。（ ✕ ）
（6）氧化铝熔点高，故可用作电解冶炼铝的原料。（ ✕ ）
（7）明矾溶于水并水解形成胶体，故可用于净水。（ √ ）
（8）实验室可用氧化铝坩埚做熔化NaOH、Na2CO3固体的实验。（ ✕ ）
2.写出铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式，分析反应的本质，指出该反应的氧化剂和还原剂，并用单线桥法标出该反应电子转移的方向与数目：
+3H2↑ 铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al（OH）3，Al（OH）3再与NaOH反应生成Na[Al（OH）4]，反应中Al为还原剂，H2O为氧化剂 。
3.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（相同条件下）之比是 1∶1 。
（2）足量的两份铝分别投入等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中，产生H2的体积（相同条件下）之比是 1∶3 。
（3）足量的两份铝分别投入等体积、一定物质的量浓度的盐酸、NaOH溶液中，二者产生的H2的体积（相同条件下）相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是 3∶1 。
4.写出下列反应的离子方程式。
（1）向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量： Al3＋＋3OH－Al（OH）3↓，Al（OH）3＋OH－[Al（OH）4]－ 。
（2）向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液至过量： Al3＋＋4OH－[Al（OH）4]－Al3＋＋3[Al（OH）4]－ 4Al（OH）3↓ 。
（3）向Na[Al（OH）4]溶液中滴加盐酸至过量： [Al（OH）4]－＋H＋Al（OH）3↓＋H2O，Al（OH）3＋3H＋Al3＋＋3H2O 。
（4）向盐酸中滴加Na[Al（OH）4]溶液至过量： [Al（OH）4]－＋4H＋Al3＋＋4H2O，Al3＋＋3[Al（OH）4]－ 4Al（OH）3↓ 。
（5）向AlCl3溶液中逐滴滴加氨水： Al3＋＋3NH3·H2OAl（OH）3↓＋3NH4＋ 。
（6）向Na[Al（OH）4]溶液中通入过量CO2气体： [Al（OH）4]－＋CO2Al（OH）3↓＋HCO3－ 。
研透高考 明确方向
命题点1 有关铝及其化合物的性质
1.下列说法正确的是（ D ）
A.[江苏高考改编]用铝粉和NaOH溶液反应制取少量H2：Al＋4OH－＋H2O[Al（OH）4]－＋H2↑
B.[2022全国甲改编]明矾溶液与过量氨水混合：Al3＋＋4NH3＋4H2O[Al（OH）4]－＋4NH4＋
C.[江苏高考]Al（s）NaOH（aq）Na[Al（OH）4]（aq）过量HCl（aq）Al（OH）3（s）
D.[江苏高考改编]室温下，在0.1 ml·L－1 NaOH溶液中，Na＋、K＋、CO32－、[Al（OH）4]－能大量共存
解析 题给离子方程式不符合电荷守恒、原子守恒和得失电子守恒，A项错误；Al（OH）3不能溶于氨水中，故明矾溶液与过量氨水混合的离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2OAl（OH）3↓＋3NH4＋，B项错误；Al（OH）3（s）在HCl（aq）中不能存在，C项错误；室温下，题给四种离子在碱性条件下能大量共存，D项正确。
命题拓展
[素材拓展]按照要求写出明矾与Ba（OH）2溶液反应的离子方程式。
（1）Al3＋恰好完全沉淀： 2Al3＋＋3SO42－＋3Ba2＋＋6OH－ 2Al（OH）3↓＋3BaSO4↓ ；
（2）SO42－恰好完全沉淀： Al3＋＋2SO42－＋2Ba2＋＋4OH－[Al（OH）4]－＋2BaSO4↓ 。
技巧点拨
Al3＋为弱碱阳离子，易水解生成的Al（OH）3具有吸附性应用：明矾[KAl（SO4）2·12H2O]用于净水与弱酸的酸根离子及酸式酸根离子（如S2－、HS－、CO32－、HCO3－）等不能大量共存，如Al3++3HCO3－Al（OH）3↓+3CO2↑与[Al（OH）4]－不能大量共存：Al3++3[Al（OH）4]－4Al（OH）3↓
命题点2 有关铝的制备工艺流程
2.工业上用铝土矿（主要成分是氧化铝，含氧化铁杂质）为原料冶炼铝的工艺流程如图所示。
下列叙述正确的是（ A ）
A.试剂X可以是氢氧化钠溶液
B.试剂Y可以是HCl，它与[Al（OH）4]－反应生成Al（OH）3
C.图中涉及的反应中包含2个氧化还原反应
D.将试剂X与Y进行互换，最终可以达到相同目的
解析 NaOH与Al2O3反应，与Fe2O3不反应，试剂X可以是氢氧化钠溶液，A项正确；若试剂Y是HCl，则过量HCl与[Al（OH）4]－反应生成Al3＋，得不到Al（OH）3沉淀，B项错误；题图中涉及的反应中，只有电解熔融Al2O3得到Al的反应为氧化还原反应，C项错误；试剂Y为CO2，若将试剂X与Y进行互换，CO2不与Al2O3反应，最终不能达到相同目的，D项错误。
3.[海南高考改编]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）制备明矾的过程如图所示。回答下列问题：
（1）为尽量少引入杂质，试剂①应选用d（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 2Al＋2NaOH＋6H2O2Na[Al（OH）4]＋3H2↑ 。
（3）沉淀B的化学式为 Al（OH）3 ；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是 Al3＋水解，使溶液中H＋浓度增大 。
（4）已知：Kw＝1.0×10－14，Al（OH）3＋H2O⇌[Al（OH）4]－＋H＋ K＝2.0×10－13。Al（OH）3溶于NaOH溶液反应的平衡常数等于 20 。
解析 （1）试剂①的作用是除去废易拉罐中的Fe、Mg杂质，根据题意，应选择NaOH溶液，以溶解Al，过滤出Fe、Mg。（2）易拉罐溶解过程中，Al与NaOH溶液发生反应。（3）滤液A的主要成分为Na[Al（OH）4]，加入NH4HCO3得到的沉淀为Al（OH）3。明矾溶于水，溶液呈弱酸性，是由于Al3＋发生水解，使溶液中H＋浓度增大。（4）Al（OH）3＋H2O⇌[Al（OH）4]－＋H＋的K＝c（[Al（OH）4]－）·c（H＋）＝2.0×10－13。Al（OH）3溶于NaOH溶液发生反应Al（OH）3＋OH－[Al（OH）4]－，平衡常数K＝c([Al（OH）4]－）c（OH－）＝c([Al（OH）4]－）·c（H＋）c（OH－）·c（H＋）＝2.0×10－131.0×10－14＝20。
命题拓展
[变式拓展]实验室中，采用废易拉罐（主要成分为Al，含有少量Fe、Mg杂质）制备明矾的过程如图所示：
下列叙述错误的是（ B ）
A.回收处理废易拉罐有利于保护环境和资源再利用
B.沉淀为Al2（CO3）3
C.操作a包含蒸发浓缩、冷却结晶等
D.上述流程中可用过量CO2代替NH4HCO3
解析 回收处理废易拉罐有利于保护环境和资源再利用，A项正确；Na[Al（OH）4]与碳酸氢铵发生反应可生成氢氧化铝，故沉淀为Al （OH）3，B项错误；操作a包含蒸发浓缩、冷却结晶等，C项正确；过量二氧化碳与Na[Al（OH）4]溶液反应也可得到氢氧化铝沉淀，D项正确。与非金属
单质反应
4Al＋3O22Al2O3 2Al＋3Cl2点燃2AlCl3
与酸反应
遇冷的浓硫酸或浓硝酸[1] 钝化 ；Al＋4HNO3（稀）Al（NO3）3＋NO↑＋2H2O
与非氧化性强酸（如稀盐酸、稀硫酸）反应：[2] 2Al＋6H＋2Al3＋＋3H2↑ （填离子方程式）
与强碱溶
液反应
[3] 2Al＋2OH－＋6H2O2[Al（OH）4]－＋3H2↑ （填离子方程式）
铝热反应
[4] 2Al＋Fe2O3高温2Fe＋Al2O3
Al2O3
Al（OH）3
类别
两性氧化物
两性氢氧化物
物理
性质
高熔点，高沸点，高硬度，不溶于水的白色固体
不溶于水的白色胶状固体，具有吸附性
化学
性质
①与强酸反应：
[5] Al2O3＋6H＋2Al3＋＋3H2O （填离子方程式，下同）
②与强碱反应：
[6] Al2O3＋2OH－＋3H2O2[Al（OH）4]－
①与强酸反应：
[7] Al（OH）3＋3H＋Al3＋＋3H2O
②与强碱反应：
[8] Al（OH）3＋OH－[Al（OH）4]－
③灼烧：
[9] 2Al（OH）3△Al2O3＋3H2O
用途
作耐火材料；炼铝原料
可用作吸附剂、媒染剂和净水剂；治疗胃酸过多；可作制造瓷釉、耐火材料、防水织物的原料