高考化学一轮复习-铝及其重要化合物（知识清单）（全国通用）（解析版）

这是一份高考化学一轮复习-铝及其重要化合物（知识清单）（全国通用）（解析版），共15页。学案主要包含了知能解读01，知能解读02，知能解读03，重难点突破01，重难点突破02，重难点突破03，易混易错01，方法技巧01等内容，欢迎下载使用。

01 铝的性质及应用
1．铝元素的原子结构和存在
(1)铝元素的结构
铝位于元素周期表第三周期ⅢA族，原子结构示意图为。
(2)铝元素的存在
铝元素地壳中含量最丰富的金属，仅次于氧、硅。自然界中的铝全部以化合态存在。
2．铝的物理性质
铝是银白色、具有金属光泽的固体，硬度较小，具有良好的导电性、导热性和延展性。
3．铝的化学性质
(1)与非金属单质反应
①与O2反应：
常温下，铝表面生成一层致密的氧化物，阻止铝和氧气继续反应。
②与Cl2反应：2Al+3Cl2eq \(=====,\s\up7(点燃))2AlCl3
(2)铝的两性
①铝与酸反应（离子方程式）：2Al+6H+===2Al3++3H2↑
②铝与NaOH溶液反应：2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑
(3)与强氧化性酸反应
①常温下，铝遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化，属于化学变化。
②与稀硝酸反应：Al+4HNO3===Al(NO3)3+NO↑+2H2O
(4)铝热反应
4．铝的制备和用途
(1)铝的制备
电解熔融氧化铝：2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解),\s\d7(冰晶石))4Al＋3O2↑。
(2)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，铝还用作还原剂。
【跟踪训练】
1．C919大型飞机的主结构材料大量使用了铝锂合金，铝锂合金的优点是( )
A．高强度、导热性 B．低密度、高强度
C．低密度、导电性 D．导热性、导电性
答案 B
解析 制造飞机的材料要求密度低、强度高，铝和锂都是轻金属，所以制成的铝锂合金密度低、强度高，适合用作制造飞机的材料，与其导电性和导热性无关。
2．将m g镁铝合金投入500 mL 2 ml·L－1盐酸中，固体完全溶解，收集到气体5.6 L(标准状况下)。向反应所得溶液中加入4 ml·L－1氢氧化钠溶液，沉淀质量的最大值为13.60 g，则m的值为( )
A．5.10 B．8.50 C．9.35 D．11.48
答案 A
解析 由关系式Mg(OH)2～Mg～H2～2OH－、2Al(OH)3～2Al～3H2～6OH－可知，n(OH－)＝2n(H2)＝2×eq \f(5.6 L,22.4 L·ml－1)＝0.5 ml，则m(OH－)＝0.5 ml×17 g·ml－1＝8.50 g，从而得出m＝13.60－8.50＝5.10，故选A。
3．工业上可用铝热反应冶炼锰、钒等金属，其原因与下列无关的是
A．铝还原性较强B．铝能形成多种合金
C．锰、钒熔点高D．反应放出大量热
答案 B
解析 A．铝热反应中Al作还原剂，Al的还原性比锰、钒等金属的强，因此可以将Mn、V等金属置换出来，A不符合题意；B．铝能形成多种合金和工业上可用铝热反应冶炼锰、钒等难熔金属无关，和铝本身的性质有关，B符合题意；C．铝热反应放出大量的热，冶炼熔点高的金属有利于使高熔点金属熔化并流出，得到较纯的产物，C不符合题意；D．铝热剂为铝和金属氧化物的混合物，反应在高温条件下发生氧化还原反应置换出金属单质，放出大量热，D不符合题意；故选B。
02 铝的氧化物和氢氧化物
1．氧化铝的性质与应用
(1)化学性质
氧化铝是两性氧化物，既能与强酸反应又能与强碱反应。
①与盐酸反应：Al2O3+6HCl===2AlCl3+3H2O
②与NaOH溶液反应：Al2O3+2NaOH+3H2O===2Na[Al(OH)4]或Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2O
(2)重要用途
①作耐火材料：Al2O3的熔点很高，可制造耐火坩埚等。
②冶炼金属铝：通过电解熔融氧化铝得到金属铝：2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up9(电解),\s\d8(冰晶石))4Al＋3O2↑。
3．氢氧化铝的性质与制备
(1)化学性质
①氢氧化铝具有两性，既能与强酸反应又能与强碱反应。
与盐酸反应(写出离子方程式)： Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。
与NaOH溶液反应(写出离子方程式)：Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－或Al(OH)3＋OH－===AlOeq \\al(－,2)＋2H2O。
②不稳定性：2Al(OH)3eq \(=====,\s\up7(△))Al2O3＋3H2O。
(2)制备方法(写出离子方程式)
向可溶性铝盐溶液中加入足量氨水：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq \\al(＋,4)。
【跟踪训练】
1．下列关于铝的化合物的说法错误的是( )
A．氧化铝俗名为刚玉，是高温耐火材料
B．KAl(SO4)2·12H2O溶于水可形成Al(OH)3胶体，可以净水
C．Al3＋和AlOeq \\al(－,2)两种离子不能大量共存于同一溶液中
D．将AlCl3溶液滴入浓氨水中的离子方程式：Al3＋＋4NH3·H2O===AlOeq \\al(－,2)＋4NHeq \\al(＋,4)＋2H2O
答案 D
解析 将AlCl3溶液滴入浓氨水中，生成氢氧化铝沉淀，D错误。
2．下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是( )
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
答案 D
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项错误；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，B项错误；氢氧化铝具有弱碱性，可以中和过多的胃酸，C项错误；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项正确。
03 从铝土矿中提取铝 重要的铝盐
1．从铝土矿提纯Al2O3(碱溶法)的工艺流程
(1)氧化铝是两性氧化物，铝土矿的主要成分是Al2O3(还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质)，铝土矿是冶炼铝的原料。冶炼金属铝首先要提纯Al2O3。
(2)加入冰晶石(化学式：Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔融温度，电解熔融的Al2O3冶炼金属铝。
(3)写出Al(OH)3eq \(――→,\s\up7(△))Al2O3eq \(――→,\s\up7(电解))Al转化的化学方程式：2Al(OH)3eq \(=====,\s\up7(△))Al2O3＋3H2O、2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))4Al＋3O2↑。
2．一种重要的复盐——明矾
(1) 明矾是含有结晶水的硫酸钾和硫酸铝的复盐，明矾在水中电离：KAl(SO4)2·12H2O===K＋＋Al3＋＋2SOeq \\al(2－,4)＋12H2O，Al3＋容易水解，生成胶状的氢氧化铝：Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，氢氧化铝胶体的吸附能力很强，可以吸附水中悬浮的杂质，并形成沉淀，使水澄清，所以明矾是一种较好的净水剂。
(2) 明矾溶液与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式
①Al3＋恰好完全沉淀：2Al3＋＋3SOeq \\al(2－,4)＋3Ba2＋＋6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓。
②SOeq \\al(2－,4)恰好完全沉淀：Al3＋＋2SOeq \\al(2－,4)＋2Ba2＋＋4OH－===AlOeq \\al(－,2)＋2BaSO4↓＋2H2O。
【跟踪训练】
1．工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：
对上述流程中的判断正确的是( )
A．试剂X可以为氨水，沉淀中含有铁的化合物
B．CO2可以用H2SO4溶液或稀盐酸代替
C．反应Ⅱ中的离子方程式为CO2＋AlOeq \\al(－,2)＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCOeq \\al(－,3)
D．工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al，成本更低
答案 C
解析 A项，试剂X应为强碱溶液，使Al2O3溶解；B项，若用强酸代替CO2，强酸过量时，Al(OH)3会溶解，不能生成Al(OH)3沉淀；D项，因Al比Fe活泼，不能用Fe置换Al。
2．由工业废渣(主要含Fe、Si、Al等的氧化物)制取聚合硫酸铁铝净水剂的流程如下：
下列有关说法不正确的是( )
A．“浸取”时先将废渣粉碎并不断搅拌，有利于提高铁、铝元素的浸取率
B．Al2O3与稀硫酸反应的离子方程式为Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
C．“过滤”前用K3[Feeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(CN))6]检验浸取液中是否存在Fe2＋的反应是氧化还原反应
D．聚合硫酸铁铝水解形成的胶体具有吸附作用
答案 C
解析 将废渣粉碎并不断搅拌，可以增大接触面积、加快反应速率，充分反应，有利于提高铁、铝元素的浸取率，A正确；Al2O3与稀硫酸反应生成硫酸铝和水，离子方程式为Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，B正确；用K3[Fe(CN)6]检验浸取液中是否存在Fe2＋，K3[Fe(CN)6]与Fe2＋发生反应产生蓝色沉淀：K＋＋Fe2＋＋[Fe(CN)6]3－===KFe[Fe(CN)6]↓，反应中无元素化合价的变化，不是氧化还原反应，C错误；聚合硫酸铁铝水解可以生成氢氧化铝和氢氧化铁胶体，胶体表面积较大，具有吸附作用，D正确。
01 铝、氧化铝、氢氧化铝的两性
1．中学化学中常见的既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的物质：
①Al、②Al2O3、③Al(OH)3、④多元弱酸的酸式盐(如NaHCO3)、⑤弱酸的铵盐[如(NH4)2CO3]、⑥氨基酸。
2．氧化铝、氢氧化铝两性的重要应用
(1)检验与鉴别
①用过量NaOH溶液检验Al3＋的存在。
②用过量NaOH溶液鉴别AlCl3溶液和MgCl2溶液。
③用互滴法鉴别AlCl3溶液与NaOH溶液或NaAlO2溶液与盐酸。
(2)分离与除杂
除杂时，具体操作如下(括号内为杂质)：
①Mg(Al)：加足量NaOH溶液，过滤。
②Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液，过滤。
③Mg(OH)2[Al(OH)3]：加足量NaOH溶液，过滤。
④Mg2＋(Al3＋)：加过量NaOH溶液，过滤，再加相应酸充分溶解。
(3)实验室制备Al(OH)3
不选用NaOH溶液，其原因是Al(OH)3呈两性，但它只溶于强酸或强碱，而不溶于弱碱(氨水)、弱酸(碳酸)，则使用氨水、CO2容易控制产物。
3．基于“两性”类比推测Be、Zn及其化合物的性质
(1)Be、Zn都能溶于强酸、强碱溶液
①与NaOH溶液反应：Be＋2NaOH===Na2BeO2＋H2↑、Zn＋2NaOH===Na2ZnO2＋H2↑。
②与稀盐酸反应：Be＋2HCl===BeCl2＋H2↑、Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑。
(2)BeO、ZnO都能与强酸、强碱溶液反应
①与NaOH溶液反应：BeO＋2NaOH===Na2BeO2＋H2O、ZnO＋2NaOH===Na2ZnO2＋H2O。
②与稀盐酸反应：BeO＋2HCl===BeCl2＋H2O、ZnO＋2HCl===ZnCl2＋H2O。
(3)Be(OH)2、Zn(OH)2都能与强酸、强碱溶液反应
①与NaOH溶液反应：Be(OH)2＋2NaOH===Na2BeO2＋2H2O、Zn(OH)2＋2NaOH===Na2ZnO2＋2H2O。
②与稀盐酸反应：Be(OH)2＋2HCl===BeCl2＋2H2O、Zn(OH)2＋2HCl===ZnCl2＋2H2O。
【跟踪训练】
1．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．既能跟稀盐酸反应，又能跟氢氧化钠溶液反应的化合物是( )
①NaHCO3 ②Al2O3 ③Al(OH)3 ④Al
A．①②③ B.①④
C．②③④ D.①②③④
答案 A
解析 题给4种物质均既能与稀盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应，但铝是单质，不属于化合物。
02 铝及其化合物之间的性质与应用
铝及其化合物的转化关系(二维图)
【跟踪训练】
1．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( )
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
答案 D
解析 A项，稀释浓硫酸时应将浓硫酸沿烧杯壁缓慢地加入水中并不断搅拌；B项，将过量的NaOH溶液滴入Al2(SO4)3溶液中，最终生成NaAlO2。
2．下列关于铝及其化合物的叙述正确的是( )
A. 氧化铝坩埚可用于熔融NaOH
B. 向NaAlO2溶液中通入过量的二氧化碳，生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠
C. 电解制铝中加入冰晶石的目的是降低氧化铝的熔融温度
D. 工业上通过电解熔融氯化铝制铝
答案 C
解析 氧化铝为两性氧化物，能与NaOH反应，应该用铁坩埚熔融NaOH，A错误；向NaAlO2溶液中通入过量的二氧化碳会生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，B错误；AlCl3是共价化合物，熔融状态不导电，工业上通过电解熔融Al2O3制铝，D错误。
03 含铝物质的制备和转化
工业上冶炼铝的方案
一、碱溶法
二、酸溶法

【跟踪训练】
1．新型陶瓷钻头(氮化硅与金属氧化物烧结而成)加工铝件后，常因附着Al2O3而致钝，使用后需用饱和NaCl溶液进行超声清洗。下列关于该现象的产生及处理方法分析错误的是( D )
A．钻头摩擦铝件产生的高温促进了Al2O3的生成
B．不利用强酸、强碱溶液洗涤附着的Al2O3是防止钻头被腐蚀
C．与光照、加热相同，超声波也是为反应提供能量的一种方式
D．清洗过程的原理可表示为Al2O3＋8Cl－＋6H＋===2[AlCl4]－＋3H2O
答案 D
解析 用饱和NaCl溶液清洗，溶液呈中性，反应物不应该有H＋，D错误。
2．“铝渣”是铝工业的副产品，主要成分为Al、AlF3、LiF、CaO。利用“铝渣”制备Li2CO3的流程如图所示：
已知：LiHCO3易溶于水；Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表。
回答下列问题。
(1)“酸浸”过程不能在玻璃反应釜中进行，其主要原因是____________________。
(2)“沉淀”反应得到沉淀中，其成分有CaCO3、______________。
(3)“转化”步骤的目的是_____________________________________________________。
(4)“除钙”时温度不能太高，否则会影响Li2CO3的产率，其原因是______________________________(用化学方程式表示)。
(5)从“热分解”后的溶液中获得Li2CO3晶体的操作是蒸发结晶、______________、洗涤、干燥。
(6)利用表中数据计算100 ℃时Li2CO3的Ksp近似值为____________。
(7)以Li2CO3为原料采用固相法可制备锂离子电池的正极材料LiMn2O4，其制备过程：将MnO2和Li2CO3按一定物质的量之比配料，球磨后，高温加热，反应过程会产生两种气体，则两种气体的物质的量之比为_________ (要求：密度大的气体与密度小的气体作比)。
答案 (1)生成的HF会腐蚀玻璃 (2) Li2CO3、Al(OH)3
(3) 将CaCO3、Li2CO3转化为易溶于水的碳酸氢盐，便于与Al(OH)3分离
(4) 2LiHCO3eq \(=====,\s\up9(高温))Li2CO3＋CO2↑＋H2O
(5) 趁热过滤 (6) 4×10－3 (7) 2∶1
解析 “铝渣”主要成分为Al、AlF3、LiF、CaO，经浓硫酸酸浸后，氟化物转化为HF气体逸出，部分氧化钙转化为微溶的硫酸钙以滤渣形式除去，得到的滤液中含铝离子、锂离子和少量钙离子，再加入碳酸钠溶液后，会生成CaCO3、Li2CO3、Al(OH)3沉淀，过滤后的滤液分离除去，滤渣中再通入二氧化碳和水，使其中的碳酸盐转化为可溶于水的碳酸氢盐，从而过滤除去Al(OH)3沉淀，再加入磷酸锂稀溶液使钙离子转化为磷酸钙沉淀，达到“除钙”目的，碳酸氢锂溶液经过热分解和一系列操作生成碳酸锂、二氧化碳和水。
(1)“酸浸”过程会产生HF，因为HF会腐蚀玻璃，所以不能在玻璃反应釜中进行。
(2)依据上述分析可知，“沉淀”反应得到沉淀中有CaCO3、Li2CO3、Al(OH)3。
(3)沉淀过程有CaCO3、Li2CO3、Al(OH)3生成，所以通入二氧化碳和水，会使CaCO3、Li2CO3分别转化为可溶于水的Ca(HCO3)2、LiHCO3，再经过滤可除去Al(OH)3沉淀。
(4)因为LiHCO3的性质与NaHCO3相似，可推知，若温度过高，LiHCO3受热易分解，其化学方程式为2LiHCO3eq \(=====,\s\up9(高温))Li2CO3＋CO2↑＋H2O。
(5)根据Li2CO3在不同温度下的溶解度数据可知，随着温度的升高，Li2CO3的溶解度不断减小，所以从“热分解”后的溶液中获得Li2CO3晶体的操作是蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥。
(6)100 ℃时，Li2CO3的溶解度为0.740 g/100 g H2O，则溶质Li2CO3的物质的量为eq \f(0.740 g,74 g/ml)＝0.01 ml，其浓度约为eq \f(0.01 ml,0.100 L)＝0.1 ml/L，所以Ksp＝c2(Li＋)·c(COeq \\al(2－,3))＝4×10－3。
(7)MnO2和Li2CO3发生反应转化为LiMn2O4过程中，Mn元素化合价降低，根据氧化还原反应的规律可知，必有元素化合价升高，C元素和Li元素化合价均已是最高价，所以推知必产生O2，另一种气体应为CO2，根据氧化还原反应的配平原则可知，反应的化学方程式为8MnO2＋2Li2CO3eq \(=====,\s\up9(△))4LiMn2O4＋2CO2↑＋O2↑，又因为密度CO2>O2，则两种气体的物质的量之比为2∶1。
01 铝及其化合物的易错点
(1)常温下，能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生“钝化”，而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。
(2)铝与稀硝酸反应时生成的气体是NO而不是H2。
(3)铝不但能与酸(H＋)反应，还能够与碱溶液反应，表现为特殊性。2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑。其反应机理应为：铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2，反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH无电子得失。
(4)铝热反应是在高温状态下进行的置换反应，铝只能与排在金属活动性顺序其后的金属氧化物反应。铝不能与MgO反应，铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。
(4)Al2O3、Al(OH)3是中学阶段接触的唯一与碱反应的金属氧化物和氢氧化物，经常应用到除杂、计算题中，所以一定要熟记这两个反应的离子方程式。
(5)Al(OH)3具有两性，能溶于强酸(如盐酸)、强碱(如NaOH溶液)，但不溶于弱酸(如H2CO3)、弱碱溶液(如氨水)。
(6)由Al(OH)3的两式电离以及与酸和碱反应的离子方程式可知：与酸反应时相当于三元碱，与碱反应时相当于一元酸。
(7)明矾净水只能除去水中的悬浮杂质，不能杀菌消毒，与氯气消毒原理不同。
【跟踪训练】
易错辨析：正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)铝制餐具不能长时间存放酸性、碱性食物。( √ )
(2)向氯化铵溶液中投入一个铝片，铝片上产生大量气泡，该气体是氨气。( × )
(3)能用铝槽车储运浓硫酸与浓硝酸，是因为铝的化学性质稳定。不与浓硫酸、浓硝酸反应。( × )
(4)投入铝片产生氢气的溶液一定呈强酸性。( × )
(5)氢氧化铝可用于治疗胃酸过多。( √ )
(6)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。( × )
(7)明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用。( × )
(8)除去含Fe3＋溶液中的Al3＋，可加入过量氨水，过滤。( × )
(9)除去Fe2O3中混有的Al2O3，可加入足量NaOH溶液，充分反应后过滤。( √ )
(10)除去氧化膜的铝箔在空气中加热，铝箔熔化但不滴落，说明铝易氧化形成氧化膜保护铝。( √ )
01 铝与酸、碱反应生成H2的定量关系
铝与酸或碱反应生成H2的量的关系
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋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 eq \f(1,3) < eq \f(VHCl（H2）,VNaOH（H2）)