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2020版化学新增分大一轮苏教（江苏）讲义：专题3 常见的金属及其化合物第9讲
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第9讲 从铝土矿到铝合金
考纲要求 了解铝及其重要化合物的主要性质和重要应用。
考点一 铝的性质及应用
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．金属铝的物理性质
银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性等，密度较小，质地柔软。
3．金属铝的化学性质
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________。
④________________________________________________________________________。
答案 ①4Al＋3O22Al2O3
②2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3
③2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
4．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。
(1)铝在自然界中有游离态和化合态两种形式( )
(2)冶炼铝时常用焦炭作还原剂( )
(3)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( )
答案 (1)× (2)× (3)×
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)Al既能溶于强酸，又能溶于强碱，有人说“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？
(3)铝与氢氧化钠溶液反应时，反应机理是怎样的？请用双线桥法标出该反应电子转移的方向与数目。
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，保护铝不再被氧化，因而铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能。
(2)不恰当。金属性是指元素原子的失电子能力，非金属性是指元素原子的得电子能力。铝无论是溶于强酸，还是强碱溶液，都是Al失去3e－，化合价升高(为＋3价)，均作还原剂，因而铝具有较强的金属性。
(3)铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，Al(OH)3可溶于NaOH生成NaAlO2和H2O，反应中Al为还原剂，水为氧化剂。
题组一 铝单质的性质及应用
1．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
答案 A
解析 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、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。
2．下列说法错误的是( )
A．铝与Fe2O3发生铝热反应后固体物质增重
B．铝箔在Cl2中燃烧可制备无水AlCl3
C．工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al
D．铝制容器可盛装浓H2SO4
答案 A
解析 铝与Fe2O3发生铝热反应：2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，反应前后固体物质的质量不变。
题组二 铝与酸、碱反应的定量分析
3．Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应，产生标准状况下的氢气4.48 L，下列推断中不正确的是( )
A．参加反应的Mg、Al共0.2 mol
B．参加反应的HCl为0.4 mol
C．Mg、Al在反应中共提供0.4 mol电子
D．若与足量的稀硫酸反应能产生0.2 mol H2
答案 A
解析 反应的实质为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，n(H2)＝＝0.2 mol，则参加反应的n(HCl)＝n(H＋)＝0.4 mol。因为盐酸过量，故产生H2的量取决于金属的量，所以若换成过量的稀H2SO4，同样产生0.2 mol H2。依据得失电子守恒，由2H＋→H2得电子总数为0.4 mol。0.2 mol Mg在反应中提供0.4 mol电子，0.2 mol Al在反应中提供0.6 mol电子，0.2 mol Mg、Al混合物提供的电子应大于0.4 mol而小于0.6 mol，A项不正确。
4．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到等体积、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到等体积、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100 mL 3 mol·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比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为________(填字母)。
A．5.4 g B．3.6 g C．2.7 g D．1.8 g
答案 (1)1∶1 (2)1∶3 (3)3∶1 (4)A
解析 (1)根据化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，得Al与H2的关系式均为2Al～3H2，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过量，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，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积比为1∶3。
(3)因为铝足量且产生H2的量相等，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↑。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，而对于NaOH来说是不足的。
2Al＋6HCl=== 2AlCl3 ＋ 3H2↑
6 mol 3 mol
3 mol·L－1×0.1 L 0.15 mol
则Al与NaOH反应生成的H2为0.15 mol×2＝0.3 mol。
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2×27 g 3 mol
5．4 g 0.3 mol
即投入的铝粉为5.4 g。
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＜＜1，则必定
①铝与盐酸反应时，铝过量而HCl不足。
②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而NaOH过量。
考点二 铝热反应
1．本质
利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来：
2mAl＋3MnOm mAl2O3＋3nM。
2．反应特点
在高温下进行，反应迅速，放出大量的热。新生成的金属单质呈液态且易与Al2O3分离。
3．装置
4．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。
5．应用
(1)在生产上，可用于焊接钢轨等。
(2)在冶金工业上用于冶炼难熔金属。
6．铝热剂
(1)在铝热反应中，反应混合物(铝粉、金属氧化物)称为铝热剂。
(2)能与Al组成铝热剂的金属氧化物常见的有Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、MnO2、V2O5等。
铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反应思考下列问题：
(1)是否所有的金属氧化物都能和铝发生铝热反应？
答案 否，判断铝热反应能否发生，应看金属的活动性。例如MgO和Al不能发生铝热反应。
(2)在铝热反应中，镁条、KClO3的作用是_______________________________________。
答案 引燃、助燃作用
(3)做铝热反应时，应注意哪些事项？
答案 ①要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防止高温物质从四周溅出，同时损坏纸漏斗。
②蒸发皿中的细沙要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。
③实验装置不要距人群太近，应远离易燃物。
1．铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反应解答下列问题：
(1)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有________。
A．KCl B．KClO3 C．MnO2 D．Mg
(2)用等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物在一定条件下与Al粉进行铝热反应。
①引发铝热反应的操作是____________________________________________________。
②产物中单质是________(写名称)。
(3)取少量(1)中铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象，________(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3，理由是
________________________________________________________________________
___________________________________________________________(用离子方程式说明)。
答案 (1)BD (2)①加少量KClO3，插上镁条并将其点燃 ②铁 (3)不能 Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
解析 (1)做铝热反应的实验时，需要KClO3作助燃剂，且用镁条引燃。(2)在混合物上加少量KClO3固体并插上Mg条，点燃Mg条后放出热量，使KClO3固体分解放出O2，进一步加剧Mg的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。MgO不能与铝发生铝热反应，所以产物中单质为Fe。(3)反应后固体混合物中若有Fe2O3，因发生反应：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe3＋转化为Fe2＋，KSCN溶液不会变血红色。
2．粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。现进行如下实验：
①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；
②另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 mol·L－1盐酸中，得溶液C；
③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12 L(标况)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；
④用KSCN溶液检验时，溶液D不变血红色。
请回答下列问题：
(1)①中引发铝热反应的实验操作是____________________________，产物中的单质B是________。
(2)②中所发生的各反应的化学方程式是________________________________________。
(3)③中所发生的各反应的离子方程式是________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)若溶液D的体积仍视为0.15 L，则该溶液中c(Mg2＋)为__________，c(Fe2＋)为__________。
答案 (1)加少量KClO3，插上镁条并将其点燃 Fe
(2)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O、
MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O
(3)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
(4)0.67 mol·L－1 2.3 mol·L－1
解析 (1)铝热反应是指单质Al和某些金属氧化物发生的反应，反应过程中放出大量热，但该反应需要在较高的温度才能引发。在混合物上加少量KClO3固体并插上Mg条，点燃Mg条后放出热量，使KClO3固体分解放出O2，进一步加剧Mg的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。发生的反应为Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe，所以产物中单质B为Fe。
(2)Fe2O3和MgO都是碱性氧化物，能和酸反应生成盐和水：Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O、MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O。
(3)混合物中只有Fe2O3能和Al发生铝热反应，生成Fe单质。C溶液中有反应生成的FeCl3，还有未反应的HCl。发生的离子反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
(4)假设步骤②用去的20 g固体中，MgO的物质的量为x，则Fe2O3的物质的量也为x，则40 g·mol－1×x＋160 g·mol－1×x＝20 g，解得：x＝0.1 mol。
根据MgO～MgCl2的关系，则溶液中MgCl2的浓度为
0．1 mol÷0.15 L≈0.67 mol·L－1。
步骤④说明溶液中没有Fe3＋，也就是溶质为FeCl2和MgCl2。根据Cl－不变的关系，可知MgCl2和FeCl2的总的物质的量等于＝0.45 mol，所以，FeCl2的浓度为≈2.3 mol·L－1。
考点三 铝的重要化合物
1．氧化铝
(1)物理性质：白色固体，难溶于水，熔点很高。
(2)化学性质
2．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的电离方程式为
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
①Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。
②Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。
③2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。
(3)制备
①向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O ===Al(OH)3↓＋3NH。
②NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。
③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓。
3．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＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中的杂质形成沉淀而净水。
(1)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( )
(2)明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用( )
(3)AlO、HCO在水溶液中因发生双水解反应而不能大量共存( )
(4)AlO与NH在水溶液中因发生双水解反应不能大量共存( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√
1．按要求完成下列问题
明矾溶液与Ba(OH)2溶液反应：
(1)Al3＋恰好完全沉淀
其离子方程式为____________________________________________________________，
反应后溶液的pH________(填“>”“＝”或“<”)7。
(2)SO恰好完全沉淀
其离子方程式为_____________________________________________________________，
反应后溶液的pH________(填“>”“＝”或“<”)7。
答案 (1)2Al3＋＋3SO＋3Ba2＋＋6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓ ＝ (2)Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===AlO＋2BaSO4↓＋2H2O ＞
2．中学化学学习阶段接触到许多既能与酸反应又能与碱反应的物质，除了Al及其重要化合物外，你还知道哪些？
答案 ①弱酸的铵盐，如：NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；②弱酸的酸式盐，如：NaHCO3、KHS、NaHSO3等；③氨基酸。
两性物质是指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物，上述物质中只有Al2O3、Al(OH)3、氨基酸是两性物质。
题组一 Al2O3和Al(OH)3的两性
1．(2018·闵行区二模)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．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
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后过滤
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
答案 B
解析 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。
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＋)：加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。
题组二 制备Al(OH)3的最佳途径
3．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
答案 B
解析 若先加盐酸，Mg、Al均溶解，制取Al(OH)3的步骤较多；从NaAlO2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。
4．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：350 g 70% H2SO4溶液，NaOH固体240 g，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→W1 g Al(OH)3
乙：铝→加H2SO4溶液→加NaOH溶液→W2 g Al(OH)3
丙：→W3 g Al(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其质量由大到小的顺序是___________________。
(3)制得Al(OH)3的最大质量是________。
答案 (1)丙 (2)W3>W1>W2 (3)520 g
Al(OH)3的三种制备方法
方法一：可溶性铝盐溶液与过量氨水反应
反应原理：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
方法二：向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量CO2
反应原理：AlO＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
方法三：相互促进水解法
考点四 用数形结合思想理解“铝三角”
1．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。
答案 (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)①AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
②AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
(6)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
2．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
方程式序号
AB：(1)③ BD：(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
方程式序号
AB：(5)② BC：(2)
AB：(4) BC：(1)②
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
解析 都使用互滴法，两次操作应产生不同的现象。
①向含Al3＋的溶液中滴加NaOH溶液：先生成白色沉淀，后沉淀又逐渐溶解；向NaOH溶液中滴加含Al3＋的溶液：开始无沉淀产生，后产生白色沉淀，且沉淀不溶解。两次现象不同，可以鉴别。
②不论是NaHCO3溶液滴入H2SO4溶液中还是H2SO4溶液滴入NaHCO3溶液中都会立即产生气泡，现象相同，无法鉴别。
③NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO，溶液显强酸性。向NaAlO2溶液中滴加NaHSO4：开始出现白色沉淀，后沉淀逐渐溶解；向NaHSO4溶液中滴加NaAlO2溶液：开始无现象，后出现白色沉淀。现象不同，可以鉴别。
④向Na2CO3溶液中滴加盐酸：开始无现象，后产生气泡；向盐酸中滴加Na2CO3溶液：立即产生气泡。现象不同，可以鉴别。
⑤无论是NaHCO3溶液还是Na2CO3溶液，加入到Ca(OH)2溶液中都会产生白色沉淀，无法鉴别。
2．[H＋、Al3＋、Al(OH)3、NH竞争OH－能力顺序]向HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl溶液中(假设各1 mol)，逐滴加入NaOH溶液，沉淀的物质的量随NaOH溶液体积变化的图像如下。(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溶液中(假设各1 mol)，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这五种微粒与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
题组一 涉及Al(OH)3沉淀的图像原理分析
1．[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
答案 B
解析 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，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，与本题图示情况不符。
2．(2018·重庆高三检测)室温下，在0.2 mol·L－1 Al2(SO4)3溶液中，逐滴加入1.0 mol·L－1 NaOH溶液，实验测得溶液pH随NaOH溶液体积变化曲线如下图，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
答案 C
解析 A项，Al2(SO4)3为强酸弱碱盐，Al3＋水解使溶液显酸性，离子方程式应为Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，错误；B项，a～b段，加入NaOH消耗H＋，使Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋反应正向进行，Al3＋的浓度减小，错误；C项，b～c段，pH变化不明显，说明OH－主要用于生成Al(OH)3沉淀，正确；D项，c～d过程中，pH变化较大，当pH＞10以后有比较平的阶段，说明发生了反应：Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O，所以d点以后Al(OH)3溶解完全，之后pH再变大较快，错误。
题组二 涉及Al(OH)3图像的计算
3．(2018·宝鸡质检)向30 mL 1 mol·L－1的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4 mol·L－1的NaOH溶液，若产生0.78 g白色沉淀，则加入的NaOH溶液的体积可能为( )
A．3 mL B．7.5 mL C．15 mL D．17.5 mL
答案 B
解析 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0.01 mol时需NaOH 0.03 mol或0.11 mol，显然B项符合题意。
解法二：已知n(AlCl3)＝0.03 mol，n[Al(OH)3]＝0.01 mol，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＝0.007 5 L＝7.5 mL；当碱稍过量时，则V(NaOH)＝ L＝0.027 5 L＝27.5 mL。
4．现有AlCl3和MgSO4混合溶液，向其中不断加入NaOH溶液，得到沉淀的量与加入NaOH溶液的体积如下图所示。原溶液中Cl－与SO的物质的量之比为( )
A．1∶3 B．2∶3 C．6∶1 D．3∶1
答案 C
解析 OA上升的直线表示生成Al(OH)3和Mg(OH)2沉淀，AB下降的直线表示Al(OH)3沉淀溶解，B点表示Al(OH)3完全溶解。AB段完全溶解Al(OH)3 消耗NaOH溶液0.1 L，则Al3＋生成Al(OH)3消耗NaOH溶液0.3 L，沉淀Mg2＋消耗NaOH溶液0.1 L，因而n(AlCl3)∶n(MgSO4)＝2∶1，所以n(Cl－)∶n(SO)＝6∶1。
5．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)＝0.2 mol
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
答案 B
解析 由①知溶液中一定含有H＋，一定没有CO、NO，由②及图像知溶液中一定含有Mg2＋、Al3＋和NH，且n(NH)＝0.7 mol－0.5 mol＝0.2 mol，n(H＋)＝0.1 mol，n(Al3＋)＝0.8 mol－0.7 mol＝0.1 mol，沉淀Al3＋、Mg2＋共消耗0.4 mol OH－，其中沉淀Al3＋消耗0.3 mol OH－，沉淀Mg2＋消耗0.1 mol OH－，根据Mg2＋～2OH－，可得n(Mg2＋)＝0.05 mol，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.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)KAl(SO4)2·12H2O溶于水可形成Al(OH)3胶体(√)(2018·江苏，6B)
(2)Al2O3是两性氧化物，所以可用作耐高温材料(×)(2018·江苏，3C)
(3)Al2O3熔点高，所以可用作耐高温材料(√)(2016·江苏，3D)
(4)甲(Al)、乙(HCl)、丙(NaOH)不满足任意两种物质在一定条件下均能发生反应(×)
(2014·江苏，8A)
(5)在给定条件下，能实现Al2O3NaAlO2(aq)Al(OH)3(√)(2012·江苏，7①)
2.(2018·江苏，16)以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下：
(1)焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为______________。
(2)添加1% CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如下图所示。
已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 ℃
硫去除率＝(1－)×100%
①不添加CaO的矿粉在低于500 ℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于________。
②700 ℃焙烧时，添加1% CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由________(填化学式)转化为________(填化学式)。
(4)“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)＝________。
答案 (1)SO2＋OH－===HSO
(2)①FeS2 ②硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中
(3)NaAlO2 Al(OH)3 (4)1∶16
解析 (2)①由已知多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 ℃，不添加CaO的矿粉在低于500 ℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于杂质FeS2。②700 ℃焙烧时，FeS2中的硫元素生成SO2，添加CaO后，SO2会与CaO、O2反应生成CaSO4而留在矿粉中。(3)用NaOH溶液碱浸后，Al2O3、SiO2溶解，转化为NaAlO2和Na2SiO3，通入过量CO2后，NaAlO2与CO2反应转化为Al(OH)3。(4)Fe2O3与FeS2在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，发生反应的化学方程式为16Fe2O3＋FeS211Fe3O4＋2SO2↑，可得关系式FeS2～16Fe2O3，则理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)＝1∶16。
一、单项选择题
1.(2019·无锡月考)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
答案 D
解析 铝与NaOH反应生成NaAlO2和H2，得不到Al(OH)3，故A错误；Al(NO3)3与过量的NaOH反应生成NaAlO2，得不到Al(OH)3，故B错误；Al2O3不溶于水，与热水不反应，得不到Al(OH)3，故C错误；Al2(SO4)3与氨水反应生成Al(OH)3和(NH4)2SO4，故D正确。
2．(2018·南通、徐州、扬州、泰州、淮安、宿迁六市高三第二次调研)下列通过制取硫酸铝、氢氧化铝，获得氧化铝的装置和原理能达到实验目的的是( )
答案 C
解析 常温下浓硫酸能使铝钝化得不到硫酸铝，选项A错误；过量氢氧化钠与硫酸铝反应生成偏铝酸钠而得不到氢氧化铝，选项B错误；氢氧化铝不溶于水，可通过过滤与水分离，且过滤操作正确，选项C正确；灼烧固体用坩埚，不用蒸发皿，选项D错误。
3.(2018·徐州市高三考前模拟)实验室将NH3通入AlCl3溶液中制备Al(OH)3，经过滤、洗涤、灼烧得Al2O3，下列图示装置和原理均能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制取NH3
B.用装置乙制备Al(OH)3
C.用装置丙过滤并洗涤Al(OH)3
D.用装置丁灼烧Al(OH)3得Al2O3
答案 A
4.下列实验中，所加固体可以完全溶解的是( )
A.在H2O2溶液中加入少量MnO2粉末
B.将一小块铝片投入足量NaOH溶液中
C.将少量氢氧化铝加入足量的浓氨水中
D.常温下将一小块铁片投入足量浓硝酸中
答案 B
解析 二氧化锰作催化剂，固体不会溶解，A项错误；Al与足量NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，固体Al可完全溶解，B项正确；氨水不能溶解氢氧化铝，固体不会溶解，C项错误；常温下，铁遇浓硝酸发生钝化，生成致密的氧化膜阻止反应的进一步发生，则固体不能完全溶解，D项错误。
5.在铝制易拉罐中收集满CO2，加入过量的NaOH溶液，立即封口并振荡，可以发现易拉罐先咔咔作响，变瘪，然后再次鼓起来，其过程中没有涉及的化学反应是( )
A.Al(OH)3分解 B.CO2＋OH－
C.Al＋OH－＋H2O D.Al2O3＋OH－
答案 A
解析 NaOH溶液先与CO2反应，气压减小，易拉罐变瘪，再与铝表面的Al2O3反应，最后与Al反应，生成H2，易拉罐变鼓。综上所述，应选A。
6.(2018·济南模拟)镁铝性质相似，下表中对两者的对比不正确的是( )
选项
反应
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
答案 B
解析 铝能被Cl2、O2氧化，能与某些金属氧化物发生铝热反应，与水反应很不明显，但与强碱溶液反应；Mg能在N2、O2、CO2中燃烧，能与沸水反应，但不能与强碱溶液反应。
二、不定项选择题
7.通过观察化学实验现象，分析归纳出正确的结论，是学习化学科学最基本的技能之一。下列由实验现象得出正确结论的是( )
选项
实验现象
结论
A
把相同大小的一块铝和镁分别投入相同浓度的NaOH溶液中：铝溶解有气泡放出，而镁没有任何变化
由此得出：铝的金属性比镁强
B
取一块铝箔，用酒精灯点燃：铝箔只熔化成液体而没有脱落
由此得出：铝不易燃烧
C
向氯化铵溶液中投入一铝片：铝片上产生大量气泡
由此得出：该气体是氨气
D
向氯化铝溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量：先产生白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，最后沉淀完全消失
由此得出：氢氧化铝能溶于强碱溶液
答案 D
解析 A项，比较金属性的强弱是用金属单质与水或酸反应产生H2的快慢程度，错误；B项，由于生成了熔点很高的氧化铝，起到隔绝空气的作用，错误；C项，产生的气体应为H2和NH3的混合气体，错误。
8.铝自然形成的氧化膜易脱落。以硫酸为电解液，分别以石墨和铝材作阴、阳极材料，经过电解处理形成氧化铝膜，抗蚀能力强。其制备的简要流程如图所示。下列用来解释流程中反应的方程式不正确的是( )
A.碱洗目的是除去铝材表面的自然氧化膜：2OH－＋Al2O3===2AlO＋H2O
B.碱洗时铝材表面会出现气泡：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
C.获得耐蚀铝材的电极反应：4Al－12e－＋3O2===2Al2O3
D.用稀氨水洗去耐蚀铝材表面的酸：NH3·H2O＋H＋===NH＋H2O
答案 C
解析 A项，氧化铝能够溶于氢氧化钠，离子方程式为2OH－＋Al2O3===2AlO＋H2O，正确；B项，铝能够与氢氧化钠反应放出氢气，离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑，正确；C项，电极反应为：2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋，错误；D项，氨水是弱电解质，用化学式表示，离子方程式为NH3·H2O＋H＋===NH＋H2O，正确。
9.向含Na2CO3、NaAlO2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物质的量的变化如图所示，则下列说法中不正确的是( )
A.a曲线表示的离子方程式为AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
B.b和c曲线表示的离子反应不相同
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AlO的物质的量之比为1∶2
答案 BD
解析 Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中加入HCl溶液，先发生反应：AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，a曲线表示AlO减少，AlO反应完毕后，发生反应：CO＋H＋===HCO，b曲线表示CO减少，c曲线表示HCO增加，CO反应完毕后，发生反应：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O，d曲线表示HCO减少，此阶段Al(OH)3不参与反应，A项正确，B项错误；加入盐酸50 mL时NaAlO2中铝元素全部转化为氢氧化铝沉淀，加50 mL盐酸之后CO反应，氢氧化铝沉淀不溶解，则M点沉淀的质量和加入盐酸50 mL时沉淀的质量相同，由NaAlO2＋HCl＋H2O===NaCl＋Al(OH)3↓知，n[Al(OH)3]＝n(NaAlO2)＝n(HCl)＝0.05 mol，m[Al(OH)3]＝0.05 mol×78 g·mol－1＝3.9 g，C项正确；AlO与CO消耗的盐酸的体积都是50 mL，所以消耗的氯化氢的物质的量相等，依据反应AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓、CO＋H＋===HCO可知CO与AlO的物质的量之比为1∶1，但AlO与CO都发生水解，水解程度不同导致无法判断原混合溶液中CO与AlO的物质的量之比，D项错误。
10.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＋AlO＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
D.工业上不能采用Fe还原Al2O3的方法制Al
答案 CD
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。
三、非选择题
11.(2019·海安高级中学高三月考)粉煤灰是燃煤电厂的废渣，主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3和C等。实验室模拟工业从粉煤灰提取活性Al2O3，其流程如下图：
已知烧结过程的产物主要是：NaAlO2、Ca2SiO4、NaFeO2和Na2SiO3等。
(1)写出烧结过程中铝元素转化的化学方程式______________________________________
________________________________________________________________________。
(2)操作a为冷却、研磨，其中研磨的目的是_______________________________________
________________________________________________________________________。
(3)浸出过程中，NaFeO2可完全水解，水解反应的离子方程式为___________________。
(4)操作b的名称是________________，所用的玻璃仪器有________________、________________和烧杯。
(5)“碳化”时生成沉淀，沉淀的化学式为_______________________________________。
(6)上述过程中循环使用的物质是________。
答案 (1)Al2O3＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑
(2)提高烧结产物浸出率
(3)FeO＋2H2O===Fe(OH)3↓＋OH－
(4)过滤 漏斗 玻璃棒
(5)Al(OH)3 (6)CO2
解析 粉煤灰是燃煤电厂的废渣，主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3和C等，当加CaCO3、Na2CO3进行烧结，发生Al2O3＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑、Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑、2CaCO3＋SiO2Ca2SiO4＋2CO2↑、Fe2O3＋Na2CO32NaFeO2＋CO2↑、C＋O2CO2，所以气体X为CO2，操作a为冷却、研磨，加入碳酸钠溶液浸出，AlO＋2H2OAl(OH)3＋OH－，碳酸钠溶液呈碱性，抑制偏铝酸根离子的水解，NaFeO2可完全水解，FeO＋2H2O===Fe(OH)3↓＋OH－，操作b过滤出Fe(OH)3、Ca2SiO4，加入氧化钙脱硅，氧化钙和水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙和硅酸根离子反应生成硅酸钙沉淀，操作b过滤出硅酸钙沉淀，滤液为NaAlO2，通入过量二氧化碳，碳酸酸性强于氢氧化铝，所以发生：NaAlO2＋CO2＋2H2O===NaHCO3＋Al(OH)3↓，过滤出沉淀氢氧化铝，加热氢氧化铝生成氧化铝和水。
12．某铝土矿中主要含有Al2O3、Al(OH)3、AlO(OH)，还含有Fe2O3等杂质。利用拜耳法生产氧化铝的流程如图所示：
请回答下列问题：
(1)粉碎后的铝土矿碱浸时应在高温下进行，其目的是____________。
(2)AlO(OH)与NaOH溶液反应的化学方程式为___________________________________。
(3)在稀释、结晶过程中，稀释的目的是________________________________________；
加Al(OH)3晶核的目的是促进Al(OH)3的析出。上述“稀释、结晶”工艺，也可用通入足量的__________气体的方法来代替。
(4)浓缩所得的NaOH溶液由于吸收了空气中的CO2而含有杂质，该杂质可通过苛化反应除去，写出苛化反应的化学方程式：___________________________________________________。
(5)该生产流程能实现________(填化学式)的循环利用。
答案 (1)加快反应速率 (2)AlO(OH)＋NaOH===NaAlO2＋H2O (3)促进AlO的水解 CO2
(4)Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH (5)NaOH
解析 (1)粉碎后的铝土矿碱浸时应在高温下进行，是因为温度越高，反应速率越快。
(2)AlO(OH)与NaOH溶液反应，最后得到偏铝酸钠，钠和铝的物质的量之比为1∶1，所以AlO(OH)与NaOH以物质的量之比1∶1反应，即反应的化学方程式为AlO(OH)＋NaOH===NaAlO2＋H2O。
(3)AlO在溶液中会发生水解：AlO＋2H2OAl(OH)3＋OH－，依据越稀越水解，可知加水稀释是为了促进AlO的水解。“稀释、结晶”工艺中，也可以用偏铝酸盐与CO2反应代替，即2H2O＋AlO＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO。
(4)浓缩所得的NaOH溶液由于吸收了空气中的CO2而含有杂质，杂质是碳酸钠，碳酸钠与氢氧化钙反应生成苛性钠，从而除去碳酸根离子，化学方程式为Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH。
(5)后续反应中又生成氢氧化钠，而开始时是用氢氧化钠溶液溶解铝土矿，故该生产流程能实现循环利用的是NaOH。
13.氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料。为了分析某AlN样品(样品中的杂质不与氢氧化钠溶液反应)中AlN的含量，某实验小组设计了如下两种实验方案。
已知：AlN＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋NH3↑
方案1 取一定量的样品，用以下装置测定样品中AlN的纯度(夹持装置已略去)。
(1)上图装置C中球形干燥管的作用是__________________________________________。
(2)完成以下实验步骤：组装好实验装置，首先____________，再加入实验药品。接下来的实验操作是____________，打开分液漏斗活塞，加入NaOH浓溶液，至不再产生气体。打开K1，通入氮气一段时间，测定装置C反应前后的质量变化。通入氮气的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若去掉装置B，则导致测定结果________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。由于上述装置还存在缺陷，导致测定结果偏高，请提出改进意见：__________________________。
方案2 按以下步骤测定样品中AlN的纯度：
(4)步骤②生成沉淀的离子方程式为______________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)步骤③的操作是____________。AlN的纯度是_________(用含m1、m2的代数式表示)。
答案 (1)防止倒吸
(2)检查装置的气密性 关闭K1，打开K2 把装置中残留的氨气全部赶入装置C
(3)偏高 在装置C的出口处连接一个干燥装置
(4)CO2＋AlO＋2H2O===HCO＋Al(OH)3↓
(5)过滤、洗涤 %
解析 (2)实验步骤如下：组装好实验装置，首先检查装置的气密性，再加入实验药品；接下来的实验操作是关闭K1，打开K2，并打开分液漏斗活塞，加入NaOH浓溶液，至不再产生气体；打开K1，通入氮气一段时间，测定装置C反应前后的质量变化。由于反应中产生的氨气会残留在装置中，因此通入氮气的目的是把装置中残留的氨气全部赶入装置C。
(3)生成的氨气中含有水蒸气，若去掉装置B，则装置C的质量增加，导致测定结果偏高。由于空气中含有的水蒸气也会进入装置C，导致测定结果偏高，因此改进的措施是在装置C的出口处连接一个干燥装置。
(4)滤液中含有偏铝酸钠，则步骤②生成沉淀的离子方程式为CO2＋AlO＋2H2O===HCO＋Al(OH)3↓。
(5)m2 g固体的成分是氧化铝，根据铝原子守恒可知AlN的纯度是×100%＝%。
考纲要求 了解铝及其重要化合物的主要性质和重要应用。
考点一 铝的性质及应用
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．金属铝的物理性质
银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性等，密度较小，质地柔软。
3．金属铝的化学性质
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________。
④________________________________________________________________________。
答案 ①4Al＋3O22Al2O3
②2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3
③2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
4．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。
(1)铝在自然界中有游离态和化合态两种形式( )
(2)冶炼铝时常用焦炭作还原剂( )
(3)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( )
答案 (1)× (2)× (3)×
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)Al既能溶于强酸，又能溶于强碱，有人说“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？
(3)铝与氢氧化钠溶液反应时，反应机理是怎样的？请用双线桥法标出该反应电子转移的方向与数目。
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，保护铝不再被氧化，因而铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能。
(2)不恰当。金属性是指元素原子的失电子能力，非金属性是指元素原子的得电子能力。铝无论是溶于强酸，还是强碱溶液，都是Al失去3e－，化合价升高(为＋3价)，均作还原剂，因而铝具有较强的金属性。
(3)铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，Al(OH)3可溶于NaOH生成NaAlO2和H2O，反应中Al为还原剂，水为氧化剂。
题组一 铝单质的性质及应用
1．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
答案 A
解析 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、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。
2．下列说法错误的是( )
A．铝与Fe2O3发生铝热反应后固体物质增重
B．铝箔在Cl2中燃烧可制备无水AlCl3
C．工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al
D．铝制容器可盛装浓H2SO4
答案 A
解析 铝与Fe2O3发生铝热反应：2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，反应前后固体物质的质量不变。
题组二 铝与酸、碱反应的定量分析
3．Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应，产生标准状况下的氢气4.48 L，下列推断中不正确的是( )
A．参加反应的Mg、Al共0.2 mol
B．参加反应的HCl为0.4 mol
C．Mg、Al在反应中共提供0.4 mol电子
D．若与足量的稀硫酸反应能产生0.2 mol H2
答案 A
解析 反应的实质为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，n(H2)＝＝0.2 mol，则参加反应的n(HCl)＝n(H＋)＝0.4 mol。因为盐酸过量，故产生H2的量取决于金属的量，所以若换成过量的稀H2SO4，同样产生0.2 mol H2。依据得失电子守恒，由2H＋→H2得电子总数为0.4 mol。0.2 mol Mg在反应中提供0.4 mol电子，0.2 mol Al在反应中提供0.6 mol电子，0.2 mol Mg、Al混合物提供的电子应大于0.4 mol而小于0.6 mol，A项不正确。
4．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到等体积、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到等体积、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100 mL 3 mol·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比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为________(填字母)。
A．5.4 g B．3.6 g C．2.7 g D．1.8 g
答案 (1)1∶1 (2)1∶3 (3)3∶1 (4)A
解析 (1)根据化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，得Al与H2的关系式均为2Al～3H2，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过量，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，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积比为1∶3。
(3)因为铝足量且产生H2的量相等，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↑。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，而对于NaOH来说是不足的。
2Al＋6HCl=== 2AlCl3 ＋ 3H2↑
6 mol 3 mol
3 mol·L－1×0.1 L 0.15 mol
则Al与NaOH反应生成的H2为0.15 mol×2＝0.3 mol。
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2×27 g 3 mol
5．4 g 0.3 mol
即投入的铝粉为5.4 g。
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＜＜1，则必定
①铝与盐酸反应时，铝过量而HCl不足。
②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而NaOH过量。
考点二 铝热反应
1．本质
利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来：
2mAl＋3MnOm mAl2O3＋3nM。
2．反应特点
在高温下进行，反应迅速，放出大量的热。新生成的金属单质呈液态且易与Al2O3分离。
3．装置
4．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。
5．应用
(1)在生产上，可用于焊接钢轨等。
(2)在冶金工业上用于冶炼难熔金属。
6．铝热剂
(1)在铝热反应中，反应混合物(铝粉、金属氧化物)称为铝热剂。
(2)能与Al组成铝热剂的金属氧化物常见的有Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、MnO2、V2O5等。
铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反应思考下列问题：
(1)是否所有的金属氧化物都能和铝发生铝热反应？
答案 否，判断铝热反应能否发生，应看金属的活动性。例如MgO和Al不能发生铝热反应。
(2)在铝热反应中，镁条、KClO3的作用是_______________________________________。
答案 引燃、助燃作用
(3)做铝热反应时，应注意哪些事项？
答案 ①要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防止高温物质从四周溅出，同时损坏纸漏斗。
②蒸发皿中的细沙要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。
③实验装置不要距人群太近，应远离易燃物。
1．铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反应解答下列问题：
(1)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有________。
A．KCl B．KClO3 C．MnO2 D．Mg
(2)用等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物在一定条件下与Al粉进行铝热反应。
①引发铝热反应的操作是____________________________________________________。
②产物中单质是________(写名称)。
(3)取少量(1)中铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象，________(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3，理由是
________________________________________________________________________
___________________________________________________________(用离子方程式说明)。
答案 (1)BD (2)①加少量KClO3，插上镁条并将其点燃 ②铁 (3)不能 Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
解析 (1)做铝热反应的实验时，需要KClO3作助燃剂，且用镁条引燃。(2)在混合物上加少量KClO3固体并插上Mg条，点燃Mg条后放出热量，使KClO3固体分解放出O2，进一步加剧Mg的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。MgO不能与铝发生铝热反应，所以产物中单质为Fe。(3)反应后固体混合物中若有Fe2O3，因发生反应：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe3＋转化为Fe2＋，KSCN溶液不会变血红色。
2．粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。现进行如下实验：
①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；
②另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 mol·L－1盐酸中，得溶液C；
③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12 L(标况)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；
④用KSCN溶液检验时，溶液D不变血红色。
请回答下列问题：
(1)①中引发铝热反应的实验操作是____________________________，产物中的单质B是________。
(2)②中所发生的各反应的化学方程式是________________________________________。
(3)③中所发生的各反应的离子方程式是________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)若溶液D的体积仍视为0.15 L，则该溶液中c(Mg2＋)为__________，c(Fe2＋)为__________。
答案 (1)加少量KClO3，插上镁条并将其点燃 Fe
(2)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O、
MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O
(3)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
(4)0.67 mol·L－1 2.3 mol·L－1
解析 (1)铝热反应是指单质Al和某些金属氧化物发生的反应，反应过程中放出大量热，但该反应需要在较高的温度才能引发。在混合物上加少量KClO3固体并插上Mg条，点燃Mg条后放出热量，使KClO3固体分解放出O2，进一步加剧Mg的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。发生的反应为Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe，所以产物中单质B为Fe。
(2)Fe2O3和MgO都是碱性氧化物，能和酸反应生成盐和水：Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O、MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O。
(3)混合物中只有Fe2O3能和Al发生铝热反应，生成Fe单质。C溶液中有反应生成的FeCl3，还有未反应的HCl。发生的离子反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
(4)假设步骤②用去的20 g固体中，MgO的物质的量为x，则Fe2O3的物质的量也为x，则40 g·mol－1×x＋160 g·mol－1×x＝20 g，解得：x＝0.1 mol。
根据MgO～MgCl2的关系，则溶液中MgCl2的浓度为
0．1 mol÷0.15 L≈0.67 mol·L－1。
步骤④说明溶液中没有Fe3＋，也就是溶质为FeCl2和MgCl2。根据Cl－不变的关系，可知MgCl2和FeCl2的总的物质的量等于＝0.45 mol，所以，FeCl2的浓度为≈2.3 mol·L－1。
考点三 铝的重要化合物
1．氧化铝
(1)物理性质：白色固体，难溶于水，熔点很高。
(2)化学性质
2．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的电离方程式为
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
①Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。
②Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。
③2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。
(3)制备
①向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O ===Al(OH)3↓＋3NH。
②NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。
③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓。
3．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＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中的杂质形成沉淀而净水。
(1)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( )
(2)明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用( )
(3)AlO、HCO在水溶液中因发生双水解反应而不能大量共存( )
(4)AlO与NH在水溶液中因发生双水解反应不能大量共存( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√
1．按要求完成下列问题
明矾溶液与Ba(OH)2溶液反应：
(1)Al3＋恰好完全沉淀
其离子方程式为____________________________________________________________，
反应后溶液的pH________(填“>”“＝”或“<”)7。
(2)SO恰好完全沉淀
其离子方程式为_____________________________________________________________，
反应后溶液的pH________(填“>”“＝”或“<”)7。
答案 (1)2Al3＋＋3SO＋3Ba2＋＋6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓ ＝ (2)Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===AlO＋2BaSO4↓＋2H2O ＞
2．中学化学学习阶段接触到许多既能与酸反应又能与碱反应的物质，除了Al及其重要化合物外，你还知道哪些？
答案 ①弱酸的铵盐，如：NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；②弱酸的酸式盐，如：NaHCO3、KHS、NaHSO3等；③氨基酸。
两性物质是指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物，上述物质中只有Al2O3、Al(OH)3、氨基酸是两性物质。
题组一 Al2O3和Al(OH)3的两性
1．(2018·闵行区二模)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．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
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后过滤
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
答案 B
解析 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。
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＋)：加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。
题组二 制备Al(OH)3的最佳途径
3．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
答案 B
解析 若先加盐酸，Mg、Al均溶解，制取Al(OH)3的步骤较多；从NaAlO2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。
4．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：350 g 70% H2SO4溶液，NaOH固体240 g，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→W1 g Al(OH)3
乙：铝→加H2SO4溶液→加NaOH溶液→W2 g Al(OH)3
丙：→W3 g Al(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其质量由大到小的顺序是___________________。
(3)制得Al(OH)3的最大质量是________。
答案 (1)丙 (2)W3>W1>W2 (3)520 g
Al(OH)3的三种制备方法
方法一：可溶性铝盐溶液与过量氨水反应
反应原理：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
方法二：向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量CO2
反应原理：AlO＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
方法三：相互促进水解法
考点四 用数形结合思想理解“铝三角”
1．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。
答案 (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)①AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
②AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
(6)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
2．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
方程式序号
AB：(1)③ BD：(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
方程式序号
AB：(5)② BC：(2)
AB：(4) BC：(1)②
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
解析 都使用互滴法，两次操作应产生不同的现象。
①向含Al3＋的溶液中滴加NaOH溶液：先生成白色沉淀，后沉淀又逐渐溶解；向NaOH溶液中滴加含Al3＋的溶液：开始无沉淀产生，后产生白色沉淀，且沉淀不溶解。两次现象不同，可以鉴别。
②不论是NaHCO3溶液滴入H2SO4溶液中还是H2SO4溶液滴入NaHCO3溶液中都会立即产生气泡，现象相同，无法鉴别。
③NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO，溶液显强酸性。向NaAlO2溶液中滴加NaHSO4：开始出现白色沉淀，后沉淀逐渐溶解；向NaHSO4溶液中滴加NaAlO2溶液：开始无现象，后出现白色沉淀。现象不同，可以鉴别。
④向Na2CO3溶液中滴加盐酸：开始无现象，后产生气泡；向盐酸中滴加Na2CO3溶液：立即产生气泡。现象不同，可以鉴别。
⑤无论是NaHCO3溶液还是Na2CO3溶液，加入到Ca(OH)2溶液中都会产生白色沉淀，无法鉴别。
2．[H＋、Al3＋、Al(OH)3、NH竞争OH－能力顺序]向HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl溶液中(假设各1 mol)，逐滴加入NaOH溶液，沉淀的物质的量随NaOH溶液体积变化的图像如下。(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溶液中(假设各1 mol)，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这五种微粒与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
题组一 涉及Al(OH)3沉淀的图像原理分析
1．[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
答案 B
解析 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，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，与本题图示情况不符。
2．(2018·重庆高三检测)室温下，在0.2 mol·L－1 Al2(SO4)3溶液中，逐滴加入1.0 mol·L－1 NaOH溶液，实验测得溶液pH随NaOH溶液体积变化曲线如下图，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
答案 C
解析 A项，Al2(SO4)3为强酸弱碱盐，Al3＋水解使溶液显酸性，离子方程式应为Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，错误；B项，a～b段，加入NaOH消耗H＋，使Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋反应正向进行，Al3＋的浓度减小，错误；C项，b～c段，pH变化不明显，说明OH－主要用于生成Al(OH)3沉淀，正确；D项，c～d过程中，pH变化较大，当pH＞10以后有比较平的阶段，说明发生了反应：Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O，所以d点以后Al(OH)3溶解完全，之后pH再变大较快，错误。
题组二 涉及Al(OH)3图像的计算
3．(2018·宝鸡质检)向30 mL 1 mol·L－1的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4 mol·L－1的NaOH溶液，若产生0.78 g白色沉淀，则加入的NaOH溶液的体积可能为( )
A．3 mL B．7.5 mL C．15 mL D．17.5 mL
答案 B
解析 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0.01 mol时需NaOH 0.03 mol或0.11 mol，显然B项符合题意。
解法二：已知n(AlCl3)＝0.03 mol，n[Al(OH)3]＝0.01 mol，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＝0.007 5 L＝7.5 mL；当碱稍过量时，则V(NaOH)＝ L＝0.027 5 L＝27.5 mL。
4．现有AlCl3和MgSO4混合溶液，向其中不断加入NaOH溶液，得到沉淀的量与加入NaOH溶液的体积如下图所示。原溶液中Cl－与SO的物质的量之比为( )
A．1∶3 B．2∶3 C．6∶1 D．3∶1
答案 C
解析 OA上升的直线表示生成Al(OH)3和Mg(OH)2沉淀，AB下降的直线表示Al(OH)3沉淀溶解，B点表示Al(OH)3完全溶解。AB段完全溶解Al(OH)3 消耗NaOH溶液0.1 L，则Al3＋生成Al(OH)3消耗NaOH溶液0.3 L，沉淀Mg2＋消耗NaOH溶液0.1 L，因而n(AlCl3)∶n(MgSO4)＝2∶1，所以n(Cl－)∶n(SO)＝6∶1。
5．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)＝0.2 mol
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
答案 B
解析 由①知溶液中一定含有H＋，一定没有CO、NO，由②及图像知溶液中一定含有Mg2＋、Al3＋和NH，且n(NH)＝0.7 mol－0.5 mol＝0.2 mol，n(H＋)＝0.1 mol，n(Al3＋)＝0.8 mol－0.7 mol＝0.1 mol，沉淀Al3＋、Mg2＋共消耗0.4 mol OH－，其中沉淀Al3＋消耗0.3 mol OH－，沉淀Mg2＋消耗0.1 mol OH－，根据Mg2＋～2OH－，可得n(Mg2＋)＝0.05 mol，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.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)KAl(SO4)2·12H2O溶于水可形成Al(OH)3胶体(√)(2018·江苏，6B)
(2)Al2O3是两性氧化物，所以可用作耐高温材料(×)(2018·江苏，3C)
(3)Al2O3熔点高，所以可用作耐高温材料(√)(2016·江苏，3D)
(4)甲(Al)、乙(HCl)、丙(NaOH)不满足任意两种物质在一定条件下均能发生反应(×)
(2014·江苏，8A)
(5)在给定条件下，能实现Al2O3NaAlO2(aq)Al(OH)3(√)(2012·江苏，7①)
2.(2018·江苏，16)以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下：
(1)焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为______________。
(2)添加1% CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如下图所示。
已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 ℃
硫去除率＝(1－)×100%
①不添加CaO的矿粉在低于500 ℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于________。
②700 ℃焙烧时，添加1% CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由________(填化学式)转化为________(填化学式)。
(4)“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)＝________。
答案 (1)SO2＋OH－===HSO
(2)①FeS2 ②硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中
(3)NaAlO2 Al(OH)3 (4)1∶16
解析 (2)①由已知多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 ℃，不添加CaO的矿粉在低于500 ℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于杂质FeS2。②700 ℃焙烧时，FeS2中的硫元素生成SO2，添加CaO后，SO2会与CaO、O2反应生成CaSO4而留在矿粉中。(3)用NaOH溶液碱浸后，Al2O3、SiO2溶解，转化为NaAlO2和Na2SiO3，通入过量CO2后，NaAlO2与CO2反应转化为Al(OH)3。(4)Fe2O3与FeS2在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，发生反应的化学方程式为16Fe2O3＋FeS211Fe3O4＋2SO2↑，可得关系式FeS2～16Fe2O3，则理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)＝1∶16。
一、单项选择题
1.(2019·无锡月考)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
答案 D
解析 铝与NaOH反应生成NaAlO2和H2，得不到Al(OH)3，故A错误；Al(NO3)3与过量的NaOH反应生成NaAlO2，得不到Al(OH)3，故B错误；Al2O3不溶于水，与热水不反应，得不到Al(OH)3，故C错误；Al2(SO4)3与氨水反应生成Al(OH)3和(NH4)2SO4，故D正确。
2．(2018·南通、徐州、扬州、泰州、淮安、宿迁六市高三第二次调研)下列通过制取硫酸铝、氢氧化铝，获得氧化铝的装置和原理能达到实验目的的是( )
答案 C
解析 常温下浓硫酸能使铝钝化得不到硫酸铝，选项A错误；过量氢氧化钠与硫酸铝反应生成偏铝酸钠而得不到氢氧化铝，选项B错误；氢氧化铝不溶于水，可通过过滤与水分离，且过滤操作正确，选项C正确；灼烧固体用坩埚，不用蒸发皿，选项D错误。
3.(2018·徐州市高三考前模拟)实验室将NH3通入AlCl3溶液中制备Al(OH)3，经过滤、洗涤、灼烧得Al2O3，下列图示装置和原理均能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制取NH3
B.用装置乙制备Al(OH)3
C.用装置丙过滤并洗涤Al(OH)3
D.用装置丁灼烧Al(OH)3得Al2O3
答案 A
4.下列实验中，所加固体可以完全溶解的是( )
A.在H2O2溶液中加入少量MnO2粉末
B.将一小块铝片投入足量NaOH溶液中
C.将少量氢氧化铝加入足量的浓氨水中
D.常温下将一小块铁片投入足量浓硝酸中
答案 B
解析 二氧化锰作催化剂，固体不会溶解，A项错误；Al与足量NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，固体Al可完全溶解，B项正确；氨水不能溶解氢氧化铝，固体不会溶解，C项错误；常温下，铁遇浓硝酸发生钝化，生成致密的氧化膜阻止反应的进一步发生，则固体不能完全溶解，D项错误。
5.在铝制易拉罐中收集满CO2，加入过量的NaOH溶液，立即封口并振荡，可以发现易拉罐先咔咔作响，变瘪，然后再次鼓起来，其过程中没有涉及的化学反应是( )
A.Al(OH)3分解 B.CO2＋OH－
C.Al＋OH－＋H2O D.Al2O3＋OH－
答案 A
解析 NaOH溶液先与CO2反应，气压减小，易拉罐变瘪，再与铝表面的Al2O3反应，最后与Al反应，生成H2，易拉罐变鼓。综上所述，应选A。
6.(2018·济南模拟)镁铝性质相似，下表中对两者的对比不正确的是( )
选项
反应
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
答案 B
解析 铝能被Cl2、O2氧化，能与某些金属氧化物发生铝热反应，与水反应很不明显，但与强碱溶液反应；Mg能在N2、O2、CO2中燃烧，能与沸水反应，但不能与强碱溶液反应。
二、不定项选择题
7.通过观察化学实验现象，分析归纳出正确的结论，是学习化学科学最基本的技能之一。下列由实验现象得出正确结论的是( )
选项
实验现象
结论
A
把相同大小的一块铝和镁分别投入相同浓度的NaOH溶液中：铝溶解有气泡放出，而镁没有任何变化
由此得出：铝的金属性比镁强
B
取一块铝箔，用酒精灯点燃：铝箔只熔化成液体而没有脱落
由此得出：铝不易燃烧
C
向氯化铵溶液中投入一铝片：铝片上产生大量气泡
由此得出：该气体是氨气
D
向氯化铝溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量：先产生白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，最后沉淀完全消失
由此得出：氢氧化铝能溶于强碱溶液
答案 D
解析 A项，比较金属性的强弱是用金属单质与水或酸反应产生H2的快慢程度，错误；B项，由于生成了熔点很高的氧化铝，起到隔绝空气的作用，错误；C项，产生的气体应为H2和NH3的混合气体，错误。
8.铝自然形成的氧化膜易脱落。以硫酸为电解液，分别以石墨和铝材作阴、阳极材料，经过电解处理形成氧化铝膜，抗蚀能力强。其制备的简要流程如图所示。下列用来解释流程中反应的方程式不正确的是( )
A.碱洗目的是除去铝材表面的自然氧化膜：2OH－＋Al2O3===2AlO＋H2O
B.碱洗时铝材表面会出现气泡：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
C.获得耐蚀铝材的电极反应：4Al－12e－＋3O2===2Al2O3
D.用稀氨水洗去耐蚀铝材表面的酸：NH3·H2O＋H＋===NH＋H2O
答案 C
解析 A项，氧化铝能够溶于氢氧化钠，离子方程式为2OH－＋Al2O3===2AlO＋H2O，正确；B项，铝能够与氢氧化钠反应放出氢气，离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑，正确；C项，电极反应为：2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋，错误；D项，氨水是弱电解质，用化学式表示，离子方程式为NH3·H2O＋H＋===NH＋H2O，正确。
9.向含Na2CO3、NaAlO2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物质的量的变化如图所示，则下列说法中不正确的是( )
A.a曲线表示的离子方程式为AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
B.b和c曲线表示的离子反应不相同
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AlO的物质的量之比为1∶2
答案 BD
解析 Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中加入HCl溶液，先发生反应：AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，a曲线表示AlO减少，AlO反应完毕后，发生反应：CO＋H＋===HCO，b曲线表示CO减少，c曲线表示HCO增加，CO反应完毕后，发生反应：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O，d曲线表示HCO减少，此阶段Al(OH)3不参与反应，A项正确，B项错误；加入盐酸50 mL时NaAlO2中铝元素全部转化为氢氧化铝沉淀，加50 mL盐酸之后CO反应，氢氧化铝沉淀不溶解，则M点沉淀的质量和加入盐酸50 mL时沉淀的质量相同，由NaAlO2＋HCl＋H2O===NaCl＋Al(OH)3↓知，n[Al(OH)3]＝n(NaAlO2)＝n(HCl)＝0.05 mol，m[Al(OH)3]＝0.05 mol×78 g·mol－1＝3.9 g，C项正确；AlO与CO消耗的盐酸的体积都是50 mL，所以消耗的氯化氢的物质的量相等，依据反应AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓、CO＋H＋===HCO可知CO与AlO的物质的量之比为1∶1，但AlO与CO都发生水解，水解程度不同导致无法判断原混合溶液中CO与AlO的物质的量之比，D项错误。
10.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＋AlO＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
D.工业上不能采用Fe还原Al2O3的方法制Al
答案 CD
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。
三、非选择题
11.(2019·海安高级中学高三月考)粉煤灰是燃煤电厂的废渣，主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3和C等。实验室模拟工业从粉煤灰提取活性Al2O3，其流程如下图：
已知烧结过程的产物主要是：NaAlO2、Ca2SiO4、NaFeO2和Na2SiO3等。
(1)写出烧结过程中铝元素转化的化学方程式______________________________________
________________________________________________________________________。
(2)操作a为冷却、研磨，其中研磨的目的是_______________________________________
________________________________________________________________________。
(3)浸出过程中，NaFeO2可完全水解，水解反应的离子方程式为___________________。
(4)操作b的名称是________________，所用的玻璃仪器有________________、________________和烧杯。
(5)“碳化”时生成沉淀，沉淀的化学式为_______________________________________。
(6)上述过程中循环使用的物质是________。
答案 (1)Al2O3＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑
(2)提高烧结产物浸出率
(3)FeO＋2H2O===Fe(OH)3↓＋OH－
(4)过滤 漏斗 玻璃棒
(5)Al(OH)3 (6)CO2
解析 粉煤灰是燃煤电厂的废渣，主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3和C等，当加CaCO3、Na2CO3进行烧结，发生Al2O3＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑、Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑、2CaCO3＋SiO2Ca2SiO4＋2CO2↑、Fe2O3＋Na2CO32NaFeO2＋CO2↑、C＋O2CO2，所以气体X为CO2，操作a为冷却、研磨，加入碳酸钠溶液浸出，AlO＋2H2OAl(OH)3＋OH－，碳酸钠溶液呈碱性，抑制偏铝酸根离子的水解，NaFeO2可完全水解，FeO＋2H2O===Fe(OH)3↓＋OH－，操作b过滤出Fe(OH)3、Ca2SiO4，加入氧化钙脱硅，氧化钙和水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙和硅酸根离子反应生成硅酸钙沉淀，操作b过滤出硅酸钙沉淀，滤液为NaAlO2，通入过量二氧化碳，碳酸酸性强于氢氧化铝，所以发生：NaAlO2＋CO2＋2H2O===NaHCO3＋Al(OH)3↓，过滤出沉淀氢氧化铝，加热氢氧化铝生成氧化铝和水。
12．某铝土矿中主要含有Al2O3、Al(OH)3、AlO(OH)，还含有Fe2O3等杂质。利用拜耳法生产氧化铝的流程如图所示：
请回答下列问题：
(1)粉碎后的铝土矿碱浸时应在高温下进行，其目的是____________。
(2)AlO(OH)与NaOH溶液反应的化学方程式为___________________________________。
(3)在稀释、结晶过程中，稀释的目的是________________________________________；
加Al(OH)3晶核的目的是促进Al(OH)3的析出。上述“稀释、结晶”工艺，也可用通入足量的__________气体的方法来代替。
(4)浓缩所得的NaOH溶液由于吸收了空气中的CO2而含有杂质，该杂质可通过苛化反应除去，写出苛化反应的化学方程式：___________________________________________________。
(5)该生产流程能实现________(填化学式)的循环利用。
答案 (1)加快反应速率 (2)AlO(OH)＋NaOH===NaAlO2＋H2O (3)促进AlO的水解 CO2
(4)Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH (5)NaOH
解析 (1)粉碎后的铝土矿碱浸时应在高温下进行，是因为温度越高，反应速率越快。
(2)AlO(OH)与NaOH溶液反应，最后得到偏铝酸钠，钠和铝的物质的量之比为1∶1，所以AlO(OH)与NaOH以物质的量之比1∶1反应，即反应的化学方程式为AlO(OH)＋NaOH===NaAlO2＋H2O。
(3)AlO在溶液中会发生水解：AlO＋2H2OAl(OH)3＋OH－，依据越稀越水解，可知加水稀释是为了促进AlO的水解。“稀释、结晶”工艺中，也可以用偏铝酸盐与CO2反应代替，即2H2O＋AlO＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO。
(4)浓缩所得的NaOH溶液由于吸收了空气中的CO2而含有杂质，杂质是碳酸钠，碳酸钠与氢氧化钙反应生成苛性钠，从而除去碳酸根离子，化学方程式为Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH。
(5)后续反应中又生成氢氧化钠，而开始时是用氢氧化钠溶液溶解铝土矿，故该生产流程能实现循环利用的是NaOH。
13.氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料。为了分析某AlN样品(样品中的杂质不与氢氧化钠溶液反应)中AlN的含量，某实验小组设计了如下两种实验方案。
已知：AlN＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋NH3↑
方案1 取一定量的样品，用以下装置测定样品中AlN的纯度(夹持装置已略去)。
(1)上图装置C中球形干燥管的作用是__________________________________________。
(2)完成以下实验步骤：组装好实验装置，首先____________，再加入实验药品。接下来的实验操作是____________，打开分液漏斗活塞，加入NaOH浓溶液，至不再产生气体。打开K1，通入氮气一段时间，测定装置C反应前后的质量变化。通入氮气的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若去掉装置B，则导致测定结果________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。由于上述装置还存在缺陷，导致测定结果偏高，请提出改进意见：__________________________。
方案2 按以下步骤测定样品中AlN的纯度：
(4)步骤②生成沉淀的离子方程式为______________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)步骤③的操作是____________。AlN的纯度是_________(用含m1、m2的代数式表示)。
答案 (1)防止倒吸
(2)检查装置的气密性 关闭K1，打开K2 把装置中残留的氨气全部赶入装置C
(3)偏高 在装置C的出口处连接一个干燥装置
(4)CO2＋AlO＋2H2O===HCO＋Al(OH)3↓
(5)过滤、洗涤 %
解析 (2)实验步骤如下：组装好实验装置，首先检查装置的气密性，再加入实验药品；接下来的实验操作是关闭K1，打开K2，并打开分液漏斗活塞，加入NaOH浓溶液，至不再产生气体；打开K1，通入氮气一段时间，测定装置C反应前后的质量变化。由于反应中产生的氨气会残留在装置中，因此通入氮气的目的是把装置中残留的氨气全部赶入装置C。
(3)生成的氨气中含有水蒸气，若去掉装置B，则装置C的质量增加，导致测定结果偏高。由于空气中含有的水蒸气也会进入装置C，导致测定结果偏高，因此改进的措施是在装置C的出口处连接一个干燥装置。
(4)滤液中含有偏铝酸钠，则步骤②生成沉淀的离子方程式为CO2＋AlO＋2H2O===HCO＋Al(OH)3↓。
(5)m2 g固体的成分是氧化铝，根据铝原子守恒可知AlN的纯度是×100%＝%。
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