2021版高考化学鲁科版一轮教师用书:第4章第2节 铝及其化合物
展开第2节 铝及其化合物
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1.掌握铝的主要性质及其应用。 2.掌握铝的重要化合物的主要性质及其应用。 3.了解铝及其重要化合物的制备方法。 |
铝单质的性质及制备
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。铝元素在地壳中含量丰富,仅次于氧、硅。自然界中的铝全部以化合态存在。
2.铝单质的主要化学性质(写出有关方程式)
④2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑
⑤Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3
⑥2Al+3CuSO4===3Cu+Al2(SO4)3
3.铝热反应实验探究
(1)铝热反应的实验装置及试剂作用:
(2)原理:利用Al的还原性较强,高温下把金属氧化物中的金属置换出来。
(3)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。
(4)应用
①冶炼难熔金属,如Cr、Mn、V、W、Cu、Fe等;
②金属焊接,如野外焊接钢轨等。
注意:引发铝热反应的操作是加少量KClO3,插上镁条并点燃。
4.工业电解熔融Al2O3制备Al
(1)电极反应
(2)总反应方程式2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑。
注意:电解Al2O3时Na3AlF6的作用是作助熔剂。
[基础判断]
(1)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。 ( )
(2)铝制容器可以用于盛装浓硫酸和浓硝酸,说明铝不与二者反应。 ( )
(3)能与Al反应生成H2的溶液一定是酸性溶液。 ( )
(4)Al在高温下与MgO发生铝热反应制备Mg。 ( )
(5)加入Al粉能产生H2的溶液中,可能存在Al3+、NO。 ( )
[答案] (1)√ (2)× (3)× (4)× (5)×
[知识应用]
Al既能溶于强酸,又能溶于强碱,所以说“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?
[答案] 不恰当。金属性是指元素的原子失电子的能力,非金属性是指元素的原子得电子的能力。铝不论是与酸反应还是与碱反应,都是失去3e-,化合价升高为+3价,均是还原剂,因而铝具有较强的金属性。
◎命题点1 铝的性质及应用
1.镁、铝性质相似,下表中对两者的对比不正确的是( )
| 铝 | 镁 |
A.与非金属反应 | 能被Cl2、O2氧化 | 能与N2、O2反应 |
B.与水反应 | 能与沸水反应 | 反应很困难 |
C.与碱反应 | 能溶于强碱溶液 | 不反应 |
D.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 |
B [铝与沸水不反应,Mg与沸水反应,B错误。]
2.(2019·福州质检)科技工作者提出用铝粉处理含亚硝酸盐废水的思路:调节亚硝酸盐废水的酸碱性,使其pH>12,然后加入适量的铝粉搅拌,从而达到预期目的。下列判断错误的是 ( )
A.处理废水时铝单质转化为Al3+
B.处理废水时亚硝酸盐被还原
C.处理过程中,OH-参与了反应
D.铝粉颗粒大小影响废水处理的速率
A [pH>12,溶液显碱性,则处理废水时,铝单质转化为AlO,A错误;铝是金属,具有还原性,因此处理废水时,亚硝酸盐被还原,B正确;处理废水时铝单质转化为AlO,这说明OH-参与了反应,C正确;固体反应物的表面积越大,反应速率越快,因此铝粉颗粒的大小影响废水处理的速率,D正确。]
3.根据如图的转化关系判断,下列说法正确的是(反应条件已略去) ( )
A.生成等质量H2时,①和②反应消耗n(HCl)=n(NaOH)
B.反应③中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3
C.反应③和④消耗等量的Al时,生成的n(Cu)∶ n(Fe)=3∶2
D.反应⑤的离子方程式为Al3++3OH-===Al(OH)3↓
C [根据得失电子守恒,生成氢气的质量相等则消耗铝的物质的量相等,根据铝守恒,设1 mol铝参加反应,则生成四羟基合铝酸钠1 mol,则需氢氧化钠1 mol,铝与盐酸反应生成氯化铝1 mol,则需盐酸3 mol,所以①和②反应消耗n(HCl)=3n(NaOH),A项错误;铝与硫酸铜反应,铝是还原剂,硫酸铜是氧化剂,根据得失电子守恒,可知:硫酸铜与铝的物质的量之比为3∶2,B项错误;反应③和④消耗等量的Al时,失电子的物质的量相等,设2 mol铝参加反应,由得失电子守恒可知:生成铜的物质的量为3 mol,生成铁的物质的量为2 mol,所以生成的n(Cu)∶n(Fe)=3∶2,C项正确;一水合氨是弱电解质,书写离子方程式时用化学式,D项错误。]
◎命题点2 铝与酸、碱反应的有关计算
4.取四等份铝,分别加入足量的下列溶液中,充分反应后,放出氢气最多的是( )
A.3 mol·L-1氨水 B.4 mol·L-1HNO3
C.8 mol·L-1 NaOH D.18 mol·L-1 H2SO4
C [铝与氨水不反应,铝与HNO3反应不能放出H2,铝与18 mol·L-1的浓硫酸在常温下钝化。]
5.(1)足量的两份铝分别投入等体积、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________。
(2)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L-1的HCl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,则甲烧杯中剩余的反应物是________,加入铝粉质量为________g。
[解析] (1)因为铝足量且产生H2相等,根据关系式n(HCl)∶n(NaOH)=3∶1,又因为两溶液体积相等,故物质的量浓度之比为c(HCl)∶c(NaOH)=n(HCl)∶n(NaOH)=3∶1。(2)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。故甲中生成的H2为0.15 mol,乙中生成的H2为0.30 mol,故n(Al)=0.2 mol,m(Al)=5.4 g。
[答案] (1)3∶1 (2)Al 5.4
铝与酸、碱反应生成H2的定量关系
(1)无论与酸还是与碱反应,Al与H2的关系都是2Al~3H2。
(2)等质量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应
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。
(3)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。
(4)一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生氢气的体积比<<,则必定是铝与盐酸反应时,铝过量而盐酸不足;铝与氢氧化钠溶液反应时,铝不足而氢氧化钠过量。
铝的重要化合物的性质及应用
1.铝的氧化物(Al2O3)——两性氧化物
(1)物理性质:白色固体,难溶于水,熔、沸点很高,可用作耐火材料。
(2)化学性质(写离子方程式)
(3)用途:耐火材料,工业冶炼铝。
2.铝的氢氧化物[Al(OH)3]——两性氢氧化物
(1)主要性质
白色胶状固体,难溶于水,有较强的吸附性。
写出上图标号中有关反应的离子方程式:
①Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O;
②Al(OH)3+OH-===[Al(OH4)]-;
③2Al(OH)3Al2O3+3H2O。
提醒:Al(OH)3两性的电离
①酸式电离:Al(OH)3+H2OH++[Al(OH)4]-
②碱式电离:Al(OH)3Al3++3OH-
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)。
(2)制备Al(OH)3三种方法及原理
①向铝盐中加入足量氨水,离子方程式为
Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH;
②向四羟基合铝酸盐中通入足量CO2,离子方程式为
[Al(OH4)]-+CO2===Al(OH)3↓+HCO;
③Na[Al(OH4)]与AlCl3的溶液混合,离子方程式为
3[Al(OH4)]-+Al3+===4Al(OH)3↓。
3.两种盐——铝盐和四羟基合铝酸盐
(1)铝盐——明矾
①化学式为KAl(SO4)2·12H2O,为复盐。
②电离方程式为KAl(SO4)2===K++Al3++2SO。
③应用:净水,净水原理为明矾电离出的Al3+在水中水解生成Al(OH)3胶体,吸附水中悬浮物而沉淀,使水净化,其离子方程式为Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+。
(2)四羟基合铝酸盐——四羟基合铝酸钠
①向Na[Al(OH)4]溶液中滴加盐酸至过量,反应现象为先生成白色沉淀,然后沉淀又逐渐溶解至消失,反应的有关离子方程式为[Al(OH)4]-+H+===Al(OH)3↓+H2O,Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O。
②向Na[Al(OH4)]溶液中通入少量CO2,反应的离子方程式为2[Al(OH)4]-+CO2===2Al(OH)3↓+CO+H2O。
[补短板]
(1)中学学习阶段接触到的既能与酸反应又能与碱反应的物质有:①金属单质:Al等;②两性氧化物:Al2O3等;③两性氢氧化物:Al(OH)3等;④弱酸的铵盐:(NH4)2CO3、CH3COONH4、(NH4)2S等;⑤弱酸的酸式盐:NaHCO3、KHS、NaHSO3等;⑥氨基酸等。
(2)Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于强酸或不很弱的酸(如CH3COOH),但不溶于H2CO3;Al、Al2O3、Al(OH)3只溶于强碱不溶于弱碱。
(3)含铝的盐有铝盐和四羟基合铝酸盐,铝盐存在于酸性溶液,四羟基合铝酸盐存在于碱性溶液。
(4)明矾净水是指生成的Al(OH)3胶体吸附悬浮物而澄清,不能杀菌消毒。
[知识应用]
1.通过小组讨论,总结所有符合下面转化关系的物质,把铝及化合物的化学式写在横线上。
(1)a________、e________、b________、d________。
(2)a________、e________、b________、d________。
[答案] (1)Na[Al(OH)4] HCl AlCl3 Al(OH)3
(2)AlCl3 NaOH Na[Al(OH)4] Al(OH)3(合理即可)
2.完成下列转化的离子方程式。
AlCl3溶液沉淀溶液沉淀溶液
(1)__________________________________________________。
(2)__________________________________________________。
(3)__________________________________________________。
(4)__________________________________________________。
[答案] (1)Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH
(2)Al(OH)3+OH-===[Al(OH)4]-
(3)[Al(OH)4]-+CO2===Al(OH)3↓+HCO
(4)Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
◎命题点1 铝的化合物的主要性质及应用
1.铝、氧化铝、氢氧化铝和可溶性铝盐与过量强碱溶液的反应,其生成物有一定的规律,下列说法中正确的是( )
A.都有H2O生成 B.都有H2生成
C.都有[Al(OH)4]-生成 D.都有Al3+生成
[答案] C
2.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
B [若先用盐酸溶解,Mg、Al均溶解,制取Al(OH)3的步骤较多;从Na[Al(OH)4]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。]
◎命题点2 提炼铝和Al(OH)3制备方案的评价
3.工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含Fe2O3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.试剂X可以是NaOH溶液,也可以是盐酸
B.反应①过滤后所得沉淀为Fe(OH)3
C.图中所有转化反应都不是氧化还原反应
D.反应②的化学方程式为Na[Al(OH)4]+CO2===Al(OH)3↓+NaHCO3
D [A项,试剂X不可以是盐酸;B项,过滤后所得沉淀为Fe2O3;C项,电解Al2O3(熔融)生成Al是氧化还原反应。]
4.用稀硫酸、NaOH溶液和金属铝为原料制取Al(OH)3。甲、乙、丙三位学生的制备途径分别是
若要得到等量的Al(OH)3,则( )
A.三者消耗的原料相同
B.甲消耗的原料的总物质的量最多
C.乙消耗的原料的总物质的量最少
D.丙消耗的原料的总物质的量最多
B [要制备1 mol Al(OH)3,三方案所需物质的量关系
(1)铝土矿中提纯Al的基本流程
(2)Al、酸、碱为原料制Al(OH)3的最佳方案
。
“铝三角”关系的应用与Al(OH)3沉淀图像的分析
——证据推理与模型认知
能依据事实,分析研究对象的构成要素和各要素的关系,建立认识模型,反映研究对象的本质特征,揭示规律;高考大纲也要求能够通过对实际事物、实验现象、实物、模型、图形的观察,获取有关的感性知识和印象,并进行初步加工、吸收、有序存储的能力,数形结合的解题思想符合核心素养与考试大纲要求,是提高学生解题能力的有效途径。体现了“证据推理与模型认知”的核心素养。
突破点一 “铝三角”关系及应用
1.Al3+、Al(OH)3、[Al(OH)4]-之间的转化关系
2.“铝三角”转化的应用
(1)判断离子共存问题:Al3+与OH-、[Al(OH)4]-、CO、S2-等弱酸根阴离子,[Al(OH)4]-与H+、HCO以及弱碱阳离子Al3+、Fe3+等因生成沉淀或发生水解相互促进的反应而不能大量共存。
(2)鉴别(利用滴加顺序不同,现象不同)
①向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液,先产生白色沉淀,后沉淀溶解。
②向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液,开始无明显现象,后产生白色沉淀,沉淀不溶解。
[突破训练]
1.下列各组物质,不能按 (“―→”表示反应一步完成)关系转化的是( )
选项 | a | b | c |
A | Al2O3 | Na[Al(OH)4] | Al(OH)3 |
B | AlCl3 | Al(OH)3 | Na[Al(OH)4] |
C | Al | Al(OH)3 | Al2O3 |
D | MgCl2 | Mg(OH)2 | MgO |
C [Al―→Al(OH)3不能一步转化,C符合题意。]
2.(2019·西安名校三检)某无色透明溶液与铝反应放出氢气,该溶液中可能含有Mg2+、Cu2+、Ba2+、H+、Ag+、SO、SO、HCO、OH-、NO十种离子中的若干种,下列推断正确的是( )
A.当溶液中有Al3+生成时,溶液中可能存在:SO、NO、H+、Mg2+
B.当溶液中有Al3+生成时,溶液中一定存在:H+、SO;可能存在Mg2+
C.当溶液中有[Al(OH)4]-生成时,溶液中一定存在:OH-、Ba2+、NO
D.当溶液中有[Al(OH)4]-生成时,溶液中可能存在:OH-、Ba2+、NO、SO
B [据题意,一定不含有Cu2+、HCO。当溶液中有Al3+生成时,原溶液中含有H+,不可能有NO(产生的气体为NO)、SO、OH-,据电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项错误,B项正确;当溶液中有[Al(OH)4]-生成时,原溶液含有OH-,肯定没有H+、Ag+、Mg2+,据电中性原理知其中必定含有Ba2+,于是不可能含有SO、SO,可能含有NO,C、D项错误。]
3.下列各组溶液,不用外加试剂无法鉴别的是( )
A.Al2(SO4)3与KOH
B.Na2CO3与HNO3
C.MgCl2、AlCl3
D.FeCl3与AlCl3
C [A、B可利用顺序滴加法鉴别,D中的FeCl3为黄色,AlCl3为无色,观察可鉴别。]
突破点二 Al(OH)3沉淀图像的分析与计算
1.两个基本图像
操作 | 可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量 | 四羟基合铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量 |
图像 | ||
离子方程式 | Al3++3OH-=== Al(OH)3↓Al(OH)3+OH-===[Al(OH)4]- | [Al(OH)4]-+H+===Al(OH)3↓+H2O Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O |
注意:①沉淀Al3+所需n(OH-)与Al(OH)3溶解所需n(OH-)的比为3∶1;
②沉淀[Al(OH)4]-所需n(H+)与Al(OH)3溶解所需n(H+)的比为1∶3。
2.四个拓展图像
图1 图2
图3 图4
(1)向MgCl2、AlCl3和盐酸的混合溶液(即将Mg、Al溶于过量盐酸所得的溶液)中逐滴滴入NaOH溶液至过量,图像如图1所示。
(2)向MgCl2、AlCl3混合溶液中先加入NaOH溶液,后加入盐酸(NaOH与盐酸的物质的量浓度相等),沉淀图像如图2所示。
(3)向明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至过量的图像如图3。
(4)向硫酸铝铵[NH4Al(SO4)2]溶液中逐滴加入NaOH溶液,沉淀的物质的量随加入NaOH的物质的量变化如图4。
[突破训练]
4.向甲溶液中缓慢滴加乙溶液,反应生成沉淀的质量如图所示,其中符合图像的一组是( )
| 甲 | 乙 |
A | AlCl3、Mg(NO3)2、HNO3 | NaOH |
B | Na2CO3、NH4HCO3、Na2SO4 | Ba(OH)2 |
C | NH4NO3、Al(NO3)3、Fe(NO3)3、HCl | NaOH |
D | Na[Al(OH)4]、氨水、NaOH | H2SO4 |
C [A项,向甲溶液中缓慢滴加NaOH溶液时,图像中间一段沉淀质量不变的反应不存在,错误;B项,向甲溶液中缓慢滴加Ba(OH)2溶液时,不存在沉淀部分溶解的反应,错误;C项,在甲溶液中加入NaOH溶液时,NaOH先与盐酸反应,没有沉淀生成,随后Al3+、Fe3+开始沉淀,当两种离子沉淀完全后,OH-和NH反应,此时沉淀质量不变,最后OH-与Al(OH)3反应,沉淀部分溶解与图像变化相符,正确;D项,向甲溶液中加硫酸时,最终沉淀会全部溶解,错误。]
5.(2019·衡水中学调研)向含Na2CO3、Na[Al(OH)4]的混合溶液中逐滴加入150 mL 1 mol·L-1 HCl溶液,测得溶液中的某几种离子的物质的量的变化如图所示,则下列说法不正确的是 ( )
A.a曲线表示的离子方程式为
[Al(OH)4]-+H+===Al(OH)3↓+H2O
B.b和c曲线表示的离子反应是相同的
C.M点时,溶液中沉淀的质量为3.9 g
D.原混合溶液中的CO与[Al(OH)4]-的物质的量之比为1∶2
D [混合溶液中逐滴加入HCl溶液,发生的反应依次为①[Al(OH)4]-+H+===Al(OH)3↓+H2O、②CO+H+===HCO、③HCO+H+===CO2↑+H2O,则a曲线表示[Al(OH)4]-减少,b曲线表示CO 减少,c曲线表示HCO增加,d曲线表示HCO减少,此阶段Al(OH)3不参与反应。A项,混合溶液中加入HCl溶液,首先发生反应:[Al(OH)4]-+H+===Al(OH)3↓+H2O,正确;B项,此阶段发生反应:CO+H+===HCO,b曲线表示CO减少,c曲线表示HCO增加,所以b和c曲线表示的离子反应是相同的,正确;C项,加入盐酸50 mL时,Na[Al(OH)4]全部转化为Al(OH)3,在加入150 mL盐酸之前沉淀不溶解,则M点沉淀的质量与加入盐酸50 mL时沉淀的质量相同,则n[Al(OH)3]=n(Na[Al(OH)4])=n(HCl)=0.05 mol,m[Al(OH)3]=0.05 mol×78 g·mol-1=3.9 g,正确;D项,第一、第二两段消耗的n(HCl)相等,根据反应①、②可知CO与[Al(OH)4]-的物质的量之比为1∶1,错误。]
6.(2019·武汉模拟)生产上用过量烧碱溶液处理某矿物(含Al2O3、MgO),过滤后得到的滤液用NaHCO3溶液处理,测得溶液pH、n[Al(OH)3]随加入NaHCO3溶液体积变化的曲线如图所示。下列有关说法错误的是( )
A.NaHCO3溶液的物质的量浓度为0.8 mol·L-1
B.b点与c点溶液所含微粒种类相同
C.a点溶液中大量存在的离子是Na+、[Al(OH)4]-、OH-
D.生成沉淀的离子方程式为HCO+[Al(OH)4]-===Al(OH)3↓+CO+H2O
A [由图像可知,加入0~8 mL NaHCO3溶液时无沉淀产生,加入40 mL NaHCO3溶液时沉淀最多为0.032 mol Al(OH)3,即加入0~8 mL NaHCO3溶液时只发生反应OH-+HCO===CO+H2O,加入8~40 mL NaHCO3溶液时,发生反应HCO+[Al(OH)4]-===Al(OH)3↓+CO+H2O,则c(NaHCO3)==1.0 mol·L-1,A项错误;b点与c点溶液所含微粒种类相同,B项正确;a点溶液中的溶质为NaOH、Na[Al(OH)4],大量存在的离子是Na+、[Al(OH)4]-、OH-,C项正确;生成沉淀的离子方程式为HCO+[Al(OH)4]-===Al(OH)3↓+CO+H2O,D项正确。]
7.(2019·仙游月考)在200 mL 含Mg2+、Al3+、NH、H+、Cl-的溶液中,逐滴加入5 mol·L-1 NaOH溶液,所加NaOH溶液的体积(mL)与产生沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示。下列叙述不正确的是( )
A.x-y=0.01 mol
B.原溶液中c(Cl-)=0.75 mol·L-1
C.原溶液的pH=1
D.原溶液中n(Mg2+)∶n(Al3+)=5∶1
B [分析图示可知x-y的值即为氢氧化铝的物质的量,溶解氢氧化铝消耗氢氧化钠溶液的体积为35 mL-33 mL=2 mL,x-y=5 mol·L-1×2×10-3 L=0.01 mol,A不符合题意;加入33 mL氢氧化钠溶液时溶液中溶质为NaCl,原溶液中n(Cl-)=5 mol·L-1×33×10-3 L=0.165 mol,c(Cl-)=0.825 mol·L-1,B符合题意;由图知0~4 mL时发生反应H++OH-===H2O,则H+的物质的量为4 mL×0.001 L×5 mol·L-1=0.02 mol,H+的物质的量浓度为=0.1 mol·L-1,则pH=1,C不符合题意;由4 mL~30 mL Mg2+、Al3+结合OH-生成沉淀的反应知,n(OH-)=5 mol·L-1×26×10-3 L=0.13 mol,则根据Al3++3OH-===Al(OH)3↓,与0.01 mol Al3+反应的OH-的物质的量为0.03 mol,与Mg2+反应的OH-的物质的量为0.1 mol,由Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓知,n(Mg2+)=0.05 mol,则原溶液中n(Mg2+)∶n(Al3+)=0.05∶0.01=5∶1,D不符合题意。]
分析沉淀图像的两个关键
(1)一是“三看”:一看两坐标含义,二看起点与终点,三看拐点或折点。
(2)二是明确沉淀生成与溶解所需酸或碱的量比。如沉淀Al3+与溶解Al(OH)3所需OH-的物质的量比为3∶1。
[一题串知,落实考法]
用铝土矿(主要成分为Al2O3,含有Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下:
(1)流程中X、Y分别是________、________,反应①、②的离子方程式分别为___________________________________________。[考查Al2O3、[Al(OH)4]-的化学性质]
(2)Al(OH)3溶于NaOH溶液、盐酸的离子方程式分别为__________________________________、________________________。[考查Al(OH)3的两性]
(3)若“流程”中Y为少量,反应②的离子方程式为__________。[考查[Al(OH)4]-与CO2的反应]
(4)另一工艺流程为
①X、Y分别是________、________。[考查物质的推断]
②流程第②步反应的离子方程式为_______________________。[考查Al3+、Al(OH)3的化学性质]
[答案] (1)NaOH CO2
Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]-
[Al(OH)4]-+CO2===Al(OH)3↓+HCO
(2)Al(OH)3+OH-===[Al(OH)4]- Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
(3)2[Al(OH)4]-+CO2===2Al(OH)3↓+CO+H2O
(4)①Fe(OH)3 CO2 ②Al3++4OH-===[Al(OH)4]-、Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
[真题体验,感悟考向]
1.下列说法正确的是________(填序号)。
①(2018·全国卷Ⅱ)氢氧化铝可用于中和过多胃酸
②(2016·全国卷Ⅲ)泡沫灭火器灭火是利用了Al2(SO4)3和小苏打的反应
③(2015·全国卷Ⅰ)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,熔化后的液态铝滴落下来,说明铝的熔点较低
④(2015·全国卷Ⅱ)浓硝酸滴入用砂纸打磨过的铝条上,产生红棕色气体
⑤(2015·全国卷Ⅱ)氯化铝溶液滴入浓氢氧化钠溶液中,产生大量白色沉淀
⑥(2014·全国卷Ⅱ)铝与Fe2O3发生铝热反应,反应后固体质量增加
[答案] ①②
2.(2016·海南高考,T14)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:
(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________________________________________。
[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+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑。(3)滤液A中铝元素以AlO形式存在,与溶液中HCO发生反应为[Al(OH)4]-+HCO===Al(OH)3↓+CO+H2O,故沉淀B为Al(OH)3,明矾溶于水时,KAl(SO4)2===K++Al3++2SO,Al3++3H2OAl(OH)3+3H+,使溶液呈弱酸性。
[答案] (1)d (2)2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑
(3)Al(OH)3 Al3+水解,使溶液中H+浓度增大