2021版高考化学（人教版）一轮复习学案：第10讲　镁、铝及其重要化合物

第10讲　镁、铝及其重要化合物

　考点一　镁、铝单质的性质与应用

[知识梳理]
一、镁及其重要化合物的性质与应用
1．镁的性质
(1)物理性质：银白色、具有金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电性、导热性和延展性。
(2)化学性质

①与N2反应：3Mg＋N2Mg3N2；
②与CO2反应：2Mg＋CO22MgO＋C；
③与热水反应：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑；
④与稀硫酸反应：Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑。

Mg在CO2中能燃烧，所以Mg着火时不能用二氧化碳灭火器和泡沫灭火器灭火。
2．海水提镁

从MgCl2溶液中得到无水MgCl2固体需要两步。
第一步：将MgCl2溶液用浓盐酸酸化，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到MgCl2·6H2O；
第二步：在干燥的HCl气流中加热MgCl2·6H2O晶体使其脱水得到无水MgCl2。
3．镁的用途
生产合金，冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。
4．镁的重要化合物

物质
主要性质及反应方程式
氧化镁
碱性氧化物
MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O
氢氧
化镁
中强碱
Mg(OH)2＋2H＋===
Mg2＋＋2H2O
溶解度小
于碳酸镁
MgCO3＋H2O
Mg(OH)2＋CO2↑
氮化镁
盐
Mg3N2＋6H2O===
3Mg(OH)2＋2NH3↑
二、铝单质的性质与应用
1．铝的结构和存在形式
(1)铝位于元素周期表的第三周期ⅢA族，原子结构示意图为
（2）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.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

根据上图写出以下序号对应的有关反应的方程式（能写离子方程式的写离子方程式）：

4.铝的用途
纯铝可用作导线，铝合金可用于制造汽车、飞机、生活用品等。
[自主检测]
1.判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）（2019·高考全国卷Ⅱ，10B）将镁条点燃后迅速伸入集满CO2的集气瓶，集气瓶中产生浓烟并有黑色颗粒产生。（　　）
（2）（2019·高考天津卷）铝中添加适量锂，制得低密度、高强度的铝合金，可用于航空工业。（　　）
（3）将MgCl2溶液加热蒸干可制备无水MgCl2。（　　）
（4）铝在自然界中有游离态和化合态两种存在形式。（　　）
（5）MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂。（　　）
（6）冶炼铝时常用焦炭做还原剂。（　　）
（7）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。（　　）
（8）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。（　　）
（9）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）×　（7）×　（8）×　（9）×
2.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）铝与酸、碱反应的实质是什么？氧化剂是什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）将Al和Na的单质同时加入一定量的水中，充分反应后，发现既无沉淀生成又无残留金属存在，请用两个化学方程式表示其变化：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
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，保护内部的铝不再被氧化，因此铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能
（2）铝与酸、碱反应的实质都是，只不过碱中的H＋来源于水的电离。氧化剂分别为酸和水
（3）①2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑　②2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
3.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此事实：________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：在氯化铵溶液中存在水解平衡：NH＋H2ONH3·H2O＋H＋，溶液呈酸性，Mg是活泼金属，能与H＋反应产生H2，使上述水解平衡向右移动，逸出NH3

演练一　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
解析：选B。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.（教材改编题）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－===AlO＋2H2↑
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
解析：选A。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、得失电子均不守恒，正确的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋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。
演练二　铝与酸、碱反应的定量分析
3.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100mL3mol·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之比为V（甲）∶V（乙）＝1∶2，则加入铝粉的质量为　　　　（填字母）。
A.5.4g　　　B.3.6g　　　C.2.7g　　　D.1.8g
解析：（1）根据化学方程式2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑和2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，得Al与H2的关系式均为2Al～3H2，酸、碱均足量，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足量，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可知，当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积之比为1∶3。
（3）因为铝足量且产生H2的量相等，根据关系式可得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＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。由此可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量相同时，产生H2的体积之比是1∶3，而题设条件体积之比为1∶2，说明加入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对NaOH来说是不足的。
2Al＋6HCl===　2AlCl3　＋　3H2↑
6mol3mol
3mol·L－1×0.1L0.15mol
则Al与NaOH反应生成的H2为0.15mol×2＝0.3mol。
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2×27g　　　　　　　　　　　　3mol
5.4g　　　　　　　　　　　　　0.3mol
即加入的铝粉为5.4g。
答案：（1）1∶1　（2）1∶3　（3）3∶1　（4）A

铝与酸、碱反应的定量关系
铝分别与盐酸、NaOH溶液反应的原理：
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑；
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。

考点二　铝的重要化合物

[知识梳理]
一、氧化铝
1.物理性质：白色固体，难溶于水，有很高的熔点。
2.化学性质（填化学方程式）

二、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
Al(OH)3的电离方程式如下：

写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：

(1)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；
(2)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O；
(3)2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。
3．制备
(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)NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。
(3)NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合，离子方程式为3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓。
三、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＋(填离子方程式)，Al(OH)3胶体吸附水中的杂质形成沉淀而净水。
[自主检测]
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2018·高考全国卷Ⅱ，7C)氢氧化铝可用于中和过多胃酸。(　　)
(2)(2017·高考全国卷Ⅲ，12C)化合物熔点：Al2O3 (3)MgO、Al2O3的熔点很高，可制作耐高温材料。(　　)
(4)AlCl3与过量NaOH溶液反应生成NaAlO2，但与过量氨水反应却生成Al(OH)3。(　　)
(5)中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈。(　　)
(6)明矾水解时能生成具有吸附性的Al(OH)3胶体，可用于净水和消毒。(　　)
(7)下列物质的转化在给定条件下能够实现：
Al2O3NaAlO2(aq)Al(OH)3。(　　)
(8)AlO、HCO在水溶液中因发生相互促进的水解反应而不能大量共存。(　　)
(9)MgCl2、AlCl3溶液分别加热蒸发、灼烧，最终所得固体产物分别是MgO和Al2O3。(　　)
(10)AlO与NH在水溶液中因发生相互促进的水解反应而不能大量共存。(　　)
答案：(1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√　(6)×　(7)√　(8)×　(9)√　(10)√

1．Al(OH)3能中和胃酸，也是一种阻燃材料；Al(OH)3胶体是一种不溶于水的白色胶状物，能做净水剂。
2．Al(OH)3具有两性，能溶于强酸、强碱，但不溶于弱酸(如H2CO3)、弱碱(如NH3·H2O)。因此，制备Al(OH)3时用可溶性铝盐与过量氨水反应而不用NaOH溶液，或向偏铝酸盐溶液中通入足量CO2而不用盐酸。
3．既能和强酸反应又能和强碱反应的物质
(1)金属单质，如Al。
(2)两性化合物，如Al2O3、Al(OH)3、Zn(OH)2、Be(OH)2、氨基酸、蛋白质。
(3)多元弱酸的酸式盐，如NaHCO3、KHS、KHSO3。
(4)弱碱弱酸盐，如CH3COONH4、(NH4)2CO3。

演练一　铝的重要化合物的性质
1．(离子大量共存)常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是(　　)
A．中性溶液中：Cl－、Mg2＋、Al3＋、K＋
B．1.0mol·L－1的NaAlO2溶液中：Cl－、HCO、K＋、Ca2＋
C．强碱性溶液中：AlO、SiO、Na＋、K＋
D．0.1mol·L－1明矾溶液中：NH、AlO、HCO、Na＋
解析：选C。A项，Al3＋易水解，在中性溶液中水解生成Al(OH)3沉淀；B项，HCO与AlO发生反应：HCO＋AlO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO；D项，Al3＋与AlO、HCO因发生相互促进的水解反应而不能大量共存，且AlO与NH、HCO也不能大量共存。
2．(两性的考查)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
解析：选C。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。
3．(除杂问题)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、干燥得到镁粉
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后再过滤、洗涤、干燥得到Al(OH)3
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
解析：选B。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。

1．离子共存问题
(1)Al3＋水解呈酸性，与OH－、AlO、CO、HCO、S2－等不能大量共存。
(2)AlO水解呈碱性，与H＋、HCO、Al3＋、Fe3＋等不能大量共存。
2．铝及其化合物与H＋、OH－的反应规律(两性)



3.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＋）：加足量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。　
演练二　Al（OH）3的制备
4.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
解析：选B。由镁粉和铝粉制取纯净Al（OH）3的过程如下：

5.（经典题）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：350g70%H2SO4溶液，240gNaOH固体，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→W1gAl（OH）3
乙：铝→加H2SO4溶液→加NaOH溶液→W2gAl（OH）3
丙：→W3gAl（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）520g
考点三　“铝三角”转化关系及其应用

[知识梳理]
一、Al3＋、Al（OH）3、AlO之间的转化关系

写出实现上述各步转化的离子方程式：
（1）①Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH
②Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al（OH）3↓
③Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓
（2）Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
（3）Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
（4）AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O
（5）①
②AlO＋H＋＋H2O===Al（OH）3↓
（6）Al（OH）3＋OH－===AlO＋2H2O
二、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


离子方程
式序号
AB：（1）③
BC：（6）
AB：（3）
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


离子方程
式序号
AB：（5）②
BC：（2）
AB：（4）
BC：（1）②
[自主检测]
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
2.[H＋、Al3＋、Al（OH）3、NH竞争OH－的顺序]向HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl（假设各1mol）混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液，产生沉淀的物质的量随NaOH溶液体积变化的图像如图所示：（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、Al（OH）3
（2）①H＋＋OH－===H2O
②Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓，Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓
③NH＋OH－===NH3·H2O
④Al（OH）3＋OH－===AlO＋2H2O
3.[OH－、CO、AlO、Al（OH）3竞争H＋的顺序]向NaOH、Na2CO3、NaAlO2（假设各1mol）混合溶液中，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－、CO、HCO、AlO、Al（OH）3五种微粒与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－、AlO、CO、HCO、Al（OH）3
（2）①OH－＋H＋===H2O
②AlO＋H＋＋H2O===Al（OH）3↓
③CO＋H＋===HCO，HCO＋H＋===CO2↑＋H2O
④Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O

与Al3＋、AlO有关的离子反应的一般规律
（1）当溶液中有多种离子时，要考虑离子之间的反应顺序，如向含有H＋、NH、Mg2＋、Al3＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，OH－先与H＋反应，再与Mg2＋、Al3＋反应生成沉淀，再与NH反应，最后才溶解Al（OH）3沉淀。
（2）AlO与HCO的反应不属于相互促进的水解反应，而是HCO电离出的H＋与AlO发生反应：AlO＋HCO＋H2O===Al（OH）3↓＋CO。

演练一　Al（OH）3沉淀的有关图像分析
1.（经典题）[Al3＋、AlO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AlO的物质的量的变化
解析：选B。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，显然符合题意，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，后有沉淀生成且最终沉淀不溶解，与本题图示情况不符。
2.室温下，在0.2mol/LAl2（SO4）3溶液中，逐滴加入1.0mol/LNaOH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
解析：选C。Al2（SO4）3为强酸弱碱盐，Al3＋水解使溶液显酸性：Al3＋＋3H2OAl（OH）3＋3H＋，A错误。a～b段，加入NaOH消耗H＋，使Al3＋＋3H2OAl（OH）3＋3H＋平衡正向移动，Al3＋的浓度减小，B错误。b～c段，pH变化不明显，说明OH－主要用于生成Al（OH）3沉淀，C正确。D.c～d过程中，pH变化较大，说明NaOH过量，发生了反应：Al（OH）3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O，所以c点以后Al（OH）3开始溶解，D错误。
演练二　Al（OH）3沉淀的有关计算
3.（2020·宝鸡质检）向30mL1mol·L－1的AlCl3溶液中逐滴加入浓度为4mol·L－1的NaOH溶液，若产生0.78g白色沉淀，则加入的NaOH溶液的体积可能为（　　）
A.3mL　　　　　　　　　 B.7.5mL
C.15mL D.17.5mL
解析：选B。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0.01mol时需NaOH0.03mol或0.11mol，显然B项符合题意。
解法二：已知n（AlCl3）＝0.03mol，n[Al（OH）3]＝0.01mol，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）＝L＝0.0075L＝7.5mL；当碱稍过量时，则V（NaOH）＝L＝0.0275L＝27.5mL。
4.（经典题）某溶液中可能含有H＋、NH、Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、CO、SO、NO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）＝0.2mol
C.溶液中一定不含CO，可能含有SO和NO
D.n（H＋）∶n（Al3＋）∶n（Mg2＋）＝1∶1∶1
解析：选B。由①知溶液中一定含有H＋，一定没有CO、NO，由电荷守恒知一定含有SO；由②知溶液中一定含有Mg2＋、Al3＋，一定没有Fe3＋；由图像可知溶液中还一定含有NH，且n（NH）＝0.7mol－0.5mol＝0.2mol，n（H＋）＝0.1mol，n（Al3＋）＝0.8mol－0.7mol＝0.1mol；沉淀Al3＋、Mg2＋共消耗0.4molOH－，其中沉淀Al3＋消耗0.3molOH－，沉淀Mg2＋消耗0.1molOH－，根据Mg2＋～2OH－，可得n（Mg2＋）＝0.05mol，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]＝n（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.下列说法或性质对应用途正确的是（　　）
A.（2017·高考海南卷）向硫酸铝溶液中滴加碳酸钠溶液的离子方程式：2Al3＋＋3CO===Al2（CO3）3↓
B.（2018·高考江苏卷）KAl（SO4）2·12H2O溶于水可形成Al（OH）3胶体
C.（2018·高考江苏卷）Al2O3是两性氧化物，可用作耐高温材料
D.（2018·高考江苏卷）在给定条件下，下列物质间转化能实现：Al（s）NaAlO2（aq）Al（OH）3（s）
解析：选B。A项，Al3＋与CO在溶液中会发生相互促进的水解反应，生成Al（OH）3和CO2；C项，Al2O3能用作耐高温材料的原因是其熔点高；D项，NaAlO2（aq）与过量HCl（aq）反应会生成AlCl3。
2.[2017·高考全国卷Ⅱ，26（3）]水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示。加氨水过程中加热的目的是___________________________________________
　　　　　　　　。沉淀B的主要成分为　　　　　、　　　　　　　（写化学式）。

答案：防止胶体生成，易沉淀分离　Al（OH）3　Fe（OH）3
3.（2019·高考全国卷Ⅰ，26，14分）硼酸（H3BO3）是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿（含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3）为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：

回答下列问题：
（1）在95℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
（2）“滤渣1”的主要成分有　　　　。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3＋，可选用的化学试剂是　　　　　。
（3）根据H3BO3的解离反应：H3BO3＋H2OH＋＋B（OH），Ka＝5.81×10－10，可判断H3BO3是　　　　酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）在“沉镁”中生成Mg（OH）2·MgCO3沉淀的离子方程式为________________________________________________________________________，
母液经加热后可返回　　　　　工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是　　　　。
解析：（1）硫酸铵溶液中存在水解平衡：NH＋H2ONH3·H2O＋H＋，硼酸镁能与水解出的H＋反应，促进平衡向右移动，生成的一水合氨浓度增大，因溶液中存在平衡NH3·H2ONH3＋H2O，一水合氨浓度增大，促进NH3·H2O分解产生NH3。用NH4HCO3溶液吸收氨，发生的反应为NH4HCO3＋NH3===（NH4）2CO3。（2）二氧化硅、氧化铁、氧化铝不溶于硫酸铵溶液，滤渣1的主要成分是二氧化硅、氧化铁、氧化铝。检验Fe3＋的试剂可选用KSCN。（3）由题给硼酸的解离反应方程式知，硼酸是一元弱酸。“过滤2”之前，调节pH≈3.5的目的是将硼元素转化为硼酸，促进硼酸析出。（4）“沉镁”中，碳酸铵溶液与硫酸镁溶液发生相互促进的水解反应生成碱式碳酸镁：2MgSO4＋2（NH4）2CO3＋H2O===Mg（OH）2·MgCO3↓＋2（NH4）2SO4＋CO2↑，或者反应生成碱式碳酸镁和碳酸氢盐。母液含硫酸铵，可以将母液返回“溶浸”工序循环使用，体现绿色化学理念和环境保护思想。碱式碳酸镁转化成轻质氧化镁，联系碳酸镁、氢氧化镁受热都能分解生成氧化镁，也可以联系碱式碳酸铜分解生成氧化铜、水和二氧化碳，可知采用的方法是高温焙烧法，化学方程式为MgCO3·Mg（OH）22MgO＋H2O＋CO2↑。
答案：（1）NH4HCO3＋NH3===（NH4）2CO3
（2）SiO2、Fe2O3、Al2O3　KSCN
（3）一元弱　转化为H3BO3，促进析出
（4）2Mg2＋＋3CO＋2H2O===Mg（OH）2·MgCO3↓＋2HCO[或2Mg2＋＋2CO＋H2O===Mg（OH）2·MgCO3↓＋CO2↑]　溶浸　高温焙烧

一、选择题
1.铝元素对人体健康有危害，因此，1989年世界卫生组织正式把铝确定为食品污染源之一而须加以控制。铝在下列应用场合使用时应加以控制的是（　　）
①制铝合金　②制电线　③制炊具　④制银色漆颜料　⑤用明矾净水　⑥明矾和小苏打制食品膨松剂　⑦制易拉罐　⑧用氢氧化铝凝胶制胃舒平　⑨包装糖果和小食品
A.③⑤⑧⑨　　　　　　　 B.⑥⑧⑨
C.③⑤⑨ D.③⑤⑥⑦⑧⑨
解析：选D。由铝的应用可知，铝制炊具、铝制易拉罐、明矾净水、明矾和小苏打制食品膨松剂、使用铝包装糖果和小食品、用氢氧化铝凝胶制胃舒平药品都有可能使铝元素进入人体，对人体造成危害，都需要加以控制。
2.（2020·上海浦东新区期末）氢氧化铝和碳酸钙都可作为治疗胃酸过多的内服药成分，两者（　　）
A.都属于强电解质 B.都难溶于水
C.都具有两性 D.治疗时都产生气体
解析：选B。氢氧化铝是两性氢氧化物，属于弱电解质；碳酸钙属于强碱弱酸盐，属于强电解质，A项错误。氢氧化铝和碳酸钙都难溶于水，B项正确。碳酸钙是强碱弱酸盐，不具有两性，C项错误。治疗时，氢氧化铝与盐酸反应生成氯化铝和水，碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，D项错误。
3.（2020·大庆月考）下列各组物质能相互反应得到Al（OH）3的是（　　）
A.铝跟NaOH溶液
B.Al（NO3）3跟过量的NaOH溶液
C.Al2O3和热水
D.Al2（SO4）3溶液跟过量的氨水
解析：选D。A项，Al与NaOH溶液反应生成NaAlO2；B项，Al3＋与过量OH－反应生成NaAlO2；C项，几乎不反应。
4.下列叙述中正确的是（　　）
A.依据铝热反应原理，能发生反应2Al＋3MgO3Mg＋Al2O3
B.在加入铝粉能放出氢气的溶液中，K＋、NH、CO、Cl－一定能够大量共存
C.镁铝合金既可完全溶于过量盐酸又可完全溶于过量NaOH溶液
D.氯化铝溶液中加入过量氨水发生反应的实质是Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH
解析：选D。铝热反应的原理是Al与活动性比其差的金属氧化物发生置换反应，Mg的活动性强于Al，故Al与MgO不能反应，故A错误；加入铝粉产生H2的溶液中，可能大量存在H＋或OH－，NH与OH－不能大量共存，CO与H＋不能大量共存，故B错误；镁铝合金可溶于过量盐酸，但Mg不与NaOH反应，故不能完全溶于NaOH溶液，故C错误；Al（OH）3不溶于氨水，能溶于强碱，故D正确。
5.易拉罐主要材料为铝合金，其中以铝铁合金和铝镁合金最为常见。现取几小块易拉罐碎片进行下列实验，其中实验方案、现象与结论均正确的是（　　）

选项
实验方案
现象与结论
A
加入盐酸中
产生无色气体，说明含有铝、铁、镁三种元素
B
加入NaOH溶液中
产生无色气体，说明含有铝元素
C
加入盐酸后，所得溶液中再加入少量NaOH溶液
产生白色沉淀，说明含有镁元素
D
加入盐酸后，所得溶液中再加入少量KSCN溶液
无红色出现，说明不含铁元素
解析：选B。选项A只能说明易拉罐含有三种元素中的一种、两种或三种，A错。选项C中加入少量NaOH溶液，产生的白色沉淀也可能是Al（OH）3，C错。选项D中铁和盐酸反应生成Fe2＋，而Fe2＋遇KSCN溶液不会出现红色，因此不能说明合金中不含铁元素，D错。
6.（2020·北京朝阳区模拟）某小组用打磨过的铝片进行如下实验，下列分析不合理的是（　　）

A.①中铝片发生了钝化
B.②中产生的气泡可能是氮氧化合物
C.③中沉淀溶解的离子方程式是Al（OH）3＋OH－===AlO＋2H2O
D.②中加水稀释过程中，仅发生了氧化还原反应
解析：选D。②中加水稀释过程中，铝片表面形成的氧化物薄膜溶于稀硝酸为复分解反应，铝与稀硝酸发生氧化还原反应，故D项错误。
7.下列变化不能通过一步反应直接完成的是（　　）
A.Al3＋→Al（OH）3 B.Al→AlO
C.Al（OH）3→Al2O3 D.Al2O3→Al（OH）3
解析：选D。Al3＋与氨水发生反应生成Al（OH）3，可一步完成，故A不选；Al与NaOH溶液发生反应生成AlO，可一步完成，故B不选；Al（OH）3加热分解为Al2O3与水，可一步完成，故C不选；Al2O3不能直接生成Al（OH）3，应先生成Al3＋或AlO后，然后加入弱碱或弱酸才能反应生成Al（OH）3，故选D。
8.某校化学兴趣小组用如图所示过程除去AlCl3溶液中含有的Mg2＋、K＋杂质离子并尽可能减小AlCl3的损失。下列说法正确的是（　　）

A.NaOH溶液可以用氨水来代替
B.溶液a中含有Al3＋、K＋、Cl－、Na＋、OH－
C.溶液b中只含有NaCl
D.向溶液a中滴加盐酸需控制溶液的pH
解析：选D。A项，若用氨水，则Mg2＋、Al3＋均转化为沉淀，不能分离Mg（OH）2和Al（OH）3，错误；B项，Al3＋与过量NaOH反应生成NaAlO2，溶液a中含有AlO、K＋、Cl－、Na＋、OH－，错误；C项，K＋、Cl－、Na＋在整个过程中不参加反应，溶液b中含有KCl、NaCl，错误；D项，因Al（OH）3能溶于盐酸，则向溶液a中滴加盐酸需控制溶液的pH，正确。
9.（2020·承德高三期末）向铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，其中铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。下列说法正确的是（　　）
A.AlN是一种金属材料
B.AlN与足量盐酸反应的离子方程式为AlN＋3H＋===Al3＋＋NH3↑
C.AlN与足量氢氧化钠溶液共热时生成氢氧化铝和氨
D.少量NH4Cl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜
解析：选D。氮化铝（AlN）是一种新型无机非金属材料，故A不符合题意；AlN与足量盐酸反应生成氯化铝和氯化铵，离子方程式为AlN＋4H＋===Al3＋＋NH，故B不符合题意；AlN与足量氢氧化钠溶液共热时生成偏铝酸钠和氨，故C不符合题意；NH4Cl加热分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜，故D符合题意。
10.（2020·江西红色七校联考）将mg镁铝合金投入500mL2mol/L的盐酸中，固体完全溶解，收集到气体5.6L（标准状况下）。向反应所得溶液中加入4mol/L的氢氧化钠溶液，沉淀达到最大值为13.60g，则m的值为（　　）
A.11.48　　　B.9.35 C.8.50　　　D.5.10
解析：选D。镁、铝最终转化为氢氧化镁和氢氧化铝沉淀，这说明Mg、Al在反应中失去电子的物质的量等于生成沉淀需要氢氧根离子的物质的量，5.6L气体是氢气，物质的量是0.25mol，转移0.5mol电子，即与金属阳离子结合的氢氧根离子的物质的量是0.5mol，质量是8.5g，所以m＝13.60－8.5＝5.10。
11.（2020·试题调研）在一定条件下，向Al2O3和过量C粉的混合物中通入氯气，可制得易水解的AlCl3，实验装置如图所示。下列说法不正确的是（　　）

A.装置c中盛装的是浓硫酸
B.实验时应先点燃装置d处酒精灯，再点燃装置a处酒精灯
C.此反应中的尾气，除氯气外都可直接排放到大气中
D.该装置不完善，其中应改进的一项是在装置d、e之间添加一个干燥装置
解析：选C。装置a制取Cl2，装置b除去Cl2中的HCl，装置c干燥Cl2，装置d制备AlCl3，装置e处理尾气。装置c中盛装的是浓硫酸，用来干燥Cl2，A正确；实验时应先点燃装置d处酒精灯，再点燃装置a处酒精灯，可以充分利用Cl2，B正确；此反应中的尾气，除Cl2外还有CO等，不能直接排放到大气中，C错误；为防止装置e中的水蒸气进入装置d，应在装置d、e之间添加一个干燥装置，D正确。
12.某溶液中可能含有如下离子：H＋、Mg2＋、Al3＋、NH、Cl－、AlO。当向该溶液中逐滴加入NaOH溶液时，产生沉淀的物质的量（n）与加入NaOH溶液的体积（V）的关系如图所示，下列说法正确的是（　　）
A.原溶液中一定含有的阳离子是H＋、Mg2＋、Al3＋、NH
B.反应最后形成的溶液中的溶质含AlCl3
C.原溶液中Al3＋与NH的物质的量之比为1∶3
D.原溶液中含有的阴离子是AlO、Cl－
解析：选C。根据图像可推断出溶液中肯定含有H＋、NH、Al3＋和Cl－，肯定不存在AlO和Mg2＋，A、D错误；反应到最后溶液中的溶质为NH3·H2O、NaCl和NaAlO2，B错误；结合图像中的数量关系可得原溶液中n（H＋）∶n（Al3＋）∶n（NH）＝2∶1∶3，C正确。
二、非选择题
13.铝土矿的主要成分是Al2O3，含有Fe2O3、SiO2等杂质，按下列操作从铝土矿中提取Al2O3。

回答下列问题：
（1）写出沉淀的化学式：a　　　　　；d　　　　　；f　　　　　　。
（2）写出加入过量NaOH溶液时所发生主要反应的离子方程式：________________________________________________________________________，
________________________________________________________________________。
（3）写出通入气体B（过量）时溶液c中发生反应的离子方程式：________________________________________________________________________，
________________________________________________________________________。
（4）气体B能否改用试剂A代替？　　　　（填“能”或“不能”）；原因是________________________________________________________________________。
解析：（1）根据流程图可知，沉淀a为SiO2，沉淀d为Fe（OH）3，沉淀f为Al（OH）3。（2）溶液b中含有铁离子和铝离子，加入过量氢氧化钠溶液后反应的离子方程式为Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓。（3）根据流程图可知，溶液c中含有氢氧化钠和偏铝酸钠，NaAlO2溶液与过量的CO2反应生成Al（OH）3沉淀，反应的离子方程式为CO2＋AlO＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO，过量的CO2与OH－反应生成HCO，反应的离子方程式为CO2＋OH－===HCO。（4）气体B为二氧化碳，试剂A为强酸，氢氧化铝能与过量的强酸反应而溶解，无法控制加入酸的量。
答案：（1）SiO2　Fe（OH）3　Al（OH）3
（2）Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O　Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓
（3）CO2＋AlO＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO　CO2＋OH－===HCO
（4）不能　生成的氢氧化铝能够溶于强酸
14.镁及其化合物是实验设计的热点载体，查阅资料如下表。
i
2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O
ii
Mg3N2与水反应
iii
常温下，NH3·H2O、CH3COOH的电离常数均为1.8×10－5
某学习小组设计实验探究镁与二氧化氮反应的产物，实验装置如图所示。

（1）B中试剂是　　　　　；D装置的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）实验时，先启动A中反应，当C装置中充满红棕色气体时点燃酒精灯，这样操作的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）确定有N2生成的实验现象是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）实验完毕后，设计实验确认产物中有Mg3N2，取少量C中残留固体于试管中，滴加蒸馏水，________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
则产物中有氮化镁。
（5）经测定，Mg与NO2反应生成MgO、Mg3N2和N2，其中Mg3N2和N2的物质的量相等。C中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
答案：（1）P2O5（答案合理即可）　吸收E中挥发出来的水蒸气
（2）排尽装置内的空气，避免O2、CO2、N2等与镁反应　（3）E中产生气泡，瘪气球缓慢鼓起　（4）产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝　（5）11Mg＋4NO28MgO＋Mg3N2＋N2
15.无水AlCl3可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等。工业上可由铝土矿（主要成分是Al2O3和Fe2O3）和焦炭制备AlCl3，流程如下：

已知：AlCl3、FeCl3分别在183℃、315℃时升华。
（1）铝离子的结构示意图为　　　　　　，实验室配制氯化铝溶液时加入盐酸的目的是________________________________________________________________________。
（2）氯化炉中Al2O3、Cl2和焦炭在高温下发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________；
炉气中残余的少量Cl2，可用NaOH溶液吸收，其离子方程式为________________________________________________________________________。
（3）700℃时，升华器中物质经充分反应后需降温实现FeCl3和AlCl3的分离。请选择合适的温度范围：　　　　。
a.低于183℃　　　　　b.介于183℃和315℃之间
c.高于315℃
（4）样品（含少量FeCl3）中AlCl3含量可通过下列操作测得（部分物质略去）：
mg样品NaAlO2溶液Al（OH）3ngAl2O3
计算该样品中AlCl3的质量分数为______________________________________
（结果用m、n表示，不必化简）。