2019版高考化学一轮精选教师用书苏教专用：专题31第一单元　从铝土矿到铝合金


第一单元　从铝土矿到铝合金


　铝的性质与应用

[知识梳理]
1．铝的结构和存在形式
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，仅次于硅。自然界中的铝全部以化合态存在。
2．铝的物理性质及用途
物理
性质
状态
色泽
密度
熔点
沸点
硬度
导电、导热性
延展性
固态
银白色
2.7 g·cm－3
660.4℃
2 467℃
较软
很好
良好
用途
纯铝用作导线，铝合金用于制备汽车、飞机、生活用品等
3.铝的化学性质

①
②2Al＋3Cl22AlCl3
③
钝化
④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑(用离子方程式表示)；
⑤2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe(铝热反应)。
4．从铝土矿中提取铝

图中步骤①～④的反应原理：
①Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O(用化学方程式表示)；
②NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3；
③2Al(OH)3Al2O3＋3H2O；
④2Al2O34Al＋3O2↑。
[自我检测]
1．(教材改编)日常生活中有一些铝制炊具，它质轻且坚固耐用，其中的原因是(　　)
A．铝很不活泼，不易与其他物质反应
B．铝虽然很活泼，但是在高温下才能反应
C．铝制品表面有一层致密的氧化物薄膜，起保护作用
D．铝制品表面镀有一层铜，可以保护铝
解析：选C。铝尽管很活泼，但由于表面能形成致密的氧化物薄膜，故可用于制作铝制炊具。
2．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)铝与Fe2O3发生铝热反应后固体物质增重。(　　)
(2)足量铝分别与含1 mol HCl、1 mol NaOH的溶液反应，产生相同量的氢气。(　　)
(3)工业上用电解熔融Al2O3的方法冶炼铝。(　　)
解析：(1)固体质量不变；(2)铝与HCl、NaOH分别发生反应：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，所以产生氢气的物质的量之比为1∶3。
答案：(1)×　(2)×　(3)√

(1)Mg、Al在常温下均易在其表面形成致密的氧化膜。
(2)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。
(3)铝与稀硝酸反应时生成的气体是NO而不是H2。
(4)用铝箔包裹的钠与H2O反应时既考虑Na与H2O的反应，又考虑Al与NaOH溶液的反应。
(5)铝热剂(发生铝热反应)
铝热剂是铝与金属氧化物的混合物，铝热反应本质上是金属之间的置换反应，所以要遵循金属活动性顺序。例如：CuO与Al能发生铝热反应，而Al与MgO的混合物不能发生铝热反应。

　(2015·高考山东卷)某化合物由两种单质直接反应生成，将其加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生。下列化合物中符合上述条件的是(　　)
A．AlCl3　　　　　　　　 B．Na2O
C．FeCl2 D．SiO2
[解析]　A．铝和氯气反应生成氯化铝，氯化铝和碳酸氢钡溶液反应的离子方程式为Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑。B.氧化钠加入碳酸氢钡溶液中只产生碳酸钡沉淀，没有气体产生。C.铁和氯气反应生成氯化铁，不是氯化亚铁。D.二氧化硅和碳酸氢钡溶液不反应。
[答案]　A

(1)铝与酸、碱反应的实质是什么？氧化剂是什么？
(2)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：(1)铝与酸、碱反应的实质都是AlAl3＋，2H＋H2，只不过碱中的H＋来源于水的电离。氧化剂分别为酸和水。
(2)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，都是失去电子，化合价升高，均作还原剂，因而铝具有较强的金属性。

题组一　铝的性质与应用
1．下列关于铝的叙述中正确的是(　　)
A．铝还原性强且亲氧性强，所以可通过铝热反应冶炼高熔点金属
B．铝在空气中极易锈蚀，所以铝制品的使用时间很短
C．铝能耐稀硫酸腐蚀，所以运送稀硫酸可用铝制槽车
D．铝的导电性比铜、银更强，所以常用以制造电线、电缆
解析：选A。铝在空气中形成致密的氧化膜，保护内层铝不被氧化，B错；铝能被稀硫酸腐蚀，C错；铝的导电性不如铜、银，D错。
2．某同学对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并放出耀眼的光芒”“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。查阅《化学手册》知：Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔、沸点数据如下：
物质
Al
Al2O3
Fe
Fe2O3
熔点/℃
660
2 054
1 535
1 462
沸点/℃
2 467
2 980
2 750
—
(1)该同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是该反应放出的热量使铁熔化，而铝的熔点比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释是否合理：________(填“合理”或“不合理”)。
(2)设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是__________，反应的离子方程式为____________________________。
(3)实验室溶解该熔融物，下列试剂中最好的是________(填序号)。
A．浓硫酸　　　　　　　　　 B．稀硫酸
C．稀硝酸 D．氢氧化钠溶液
解析：(1)这种解释是合理的，它体现了铝热反应的特点之一——放热较多，并且结合了表格中提供的熔点数据。
(2)若证明所得块状熔融物中含有金属铝，只要加入NaOH溶液即可，因为金属铝与NaOH溶液反应放出氢气，而铁不与NaOH溶液反应，相应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。
(3)铁铝熔融物在一定条件下能与浓硫酸或稀硝酸反应，但会产生有毒气体，而且消耗酸的量多；熔融物中铁不能与氢氧化钠溶液反应。铁和铝均与稀硫酸反应且产物无污染。
答案：(1)合理　(2)NaOH溶液　2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑　(3)B
题组二　铝与酸、碱反应的定量关系
3．足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是(　　)
A．氢氧化钠溶液 B．稀硫酸
C．盐酸 D．稀硝酸
解析：选A。NaOH溶液、稀硫酸、盐酸与金属铝反应时，存在关系：2Al～2NaOH，2Al～3H2SO4，2Al～6HCl，因此等物质的量的Al与上述物质反应时，消耗NaOH的物质的量最少。Al与稀硝酸反应，生成硝酸铝、NO和H2O，得不到H2。
4．根据铝的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、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________。
A．5.4 g B．3.6 g
C．2.7 g D．1.8 g
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
0.3 mol 0.15 mol
Al与HCl反应生成的H2为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。
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、氢氧化钠溶液反应的原理：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。
从化学方程式可以看出Al与酸、碱反应时生成H2的实质都是AlAl3＋，所以无论与酸还是与碱反应，Al与H2的关系都是2Al～3H2。
若遇到铝与一定量的酸和碱反应的问题时可参考以下思路解决。
(1)等量的铝分别与足量盐酸和足量氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为＝。
(2)足量铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为＝。
(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，若产生H2的体积比为<<，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，铝不足而氢氧化钠溶液过量。
题组三　铝的冶炼工艺流程分析
5．工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3等杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：

下列叙述正确的是(　　)
A．试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸
B．反应①过滤后所得沉淀为氢氧化铁
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NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3
解析：选D。从工艺流程图上看出，加入的试剂X能将铝土矿中的Al2O3转化为溶液，且向该溶液中通入过量Y，可得到Al(OH)3沉淀和NaHCO3，故X为NaOH溶液，Y为CO2。反应①为Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O，故反应①过滤后得到的沉淀为Fe2O3，A、B错误；图中转化关系中由Al2O3冶炼铝属于氧化还原反应，C错误。
6．铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融电解制得。
①铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下：

②以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下：

回答下列问题：
(1)写出反应1的化学方程式：_______________________________。
(2)滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是________，反应2的离子方程式为_________________。
(3)E可作为建筑材料，化合物C是________，写出由D制备冰晶石的化学方程式：______________________________________。
(4)电解制铝的化学方程式是_____________________，
以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是________。
解析：结合Al2O3、SiO2与NaOH溶液反应后产物的性质来分析流程图1，根据萤石和纯碱为原料制取冰晶石来分析流程图2，充分利用质量守恒等来书写方程式。
(1)在加入NaOH溶液时，Al2O3和SiO2都能与NaOH反应，分别生成NaAlO2和Na2SiO3。(2)加入CaO后，SiO与Ca2＋结合生成难溶物CaSiO3；滤液Ⅱ中主要含有AlO，通入CO2后生成沉淀Al(OH)3，煅烧后生成Al2O3。(3)萤石能与浓硫酸反应生成CaSO4和HF气体；HF、Na2CO3、Al(OH)3三者没有发生氧化还原反应，根据质量守恒定律可写出化学方程式。(4)电解Al2O3制取金属铝，加入的冰晶石为助熔剂；阳极产生的O2能与石墨电极反应生成CO2(可能含有CO)。
答案：(1)2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O、2NaOH＋Al2O3===2NaAlO2＋H2O
(2)CaSiO3　2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO[或AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO]
(3)浓H2SO4　12HF＋3Na2CO3＋2Al(OH)3===2Na3AlF6＋3CO2＋9H2O
(4)2Al2O34Al＋3O2↑　O2、CO2(CO)

两种提纯氧化铝的方案
铝土矿的主要成分是Al2O3，含有的杂质是Fe2O3和SiO2，由于Al2O3具有两性，而杂质SiO2是酸性氧化物，Fe2O3是碱性氧化物。因而可设计出两种提纯氧化铝的方案。
　碱溶法

　酸溶法

　铝的重要化合物

[知识梳理]
1．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)

Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2
＋H2O
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
①
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式
Ⅰ.Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；
Ⅱ.Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O；
Ⅲ.2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。
②Al(OH)3的电离

(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，离子方程式为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<7(填“<”“>”或“＝”)。明矾可以净水。其净水的原理是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮杂质形成沉淀而净水。
[自我检测]
1．(教材改编)下列物质组合中既能和酸反应又能和碱反应的化合物是(　　)
①Al　②Al2O3　③Al(OH)3　④NaHCO3
A．①②③④　　　　　　　 B．②③④
C．①③④ D．①②④
解析：选B。本题中给出的4种物质均既能和酸反应又能和碱反应，但Al是单质，不是化合物。
2．下列说法或离子方程式正确的是(　　)
A．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，说明金属铝的熔点较低
B．AlCl3溶液中加入过量稀氨水：Al3＋＋4NH3·H2O===AlO＋4NH＋2H2O
C．0.10 mol·L－1的氨水与AlCl3溶液发生反应的离子方程式为Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
D．新制的氧化铝可溶于氢氧化钠溶液：Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
解析：选D。用砂纸仔细打磨过的铝箔在空气中很快生成致密氧化膜，熔化后的液态铝被一层氧化膜包着，并不会滴落下来，A不正确；氢氧化铝不溶于氨水，B不正确；NH3·H2O是弱电解质，不能拆成离子形式，C不正确，B、C项正确的写法为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。

　下列各组物质，前者逐滴滴加到后者中直至过量，先出现白色沉淀，后来沉淀又消失的是(　　)
A．H2SO4滴入NaAlO2溶液中
B．Ba(OH)2溶液滴入Al2(SO4)3溶液中
C．Al2(SO4)3溶液滴入NaOH溶液中
D．氨水滴入Al2(SO4)3溶液中
[解析]　将H2SO4滴入NaAlO2溶液中，先生成Al(OH)3沉淀，Al(OH)3又溶于过量的H2SO4中，A正确；Ba(OH)2溶液滴入Al2(SO4)3溶液中，先生成BaSO4、Al(OH)3沉淀，而Al(OH)3又溶于Ba(OH)2溶液，但BaSO4不溶解，B错误；Al2(SO4)3溶液滴入NaOH溶液中，开始由于OH－过量发生反应：Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，故开始无沉淀生成，C错误；氨水滴入Al2(SO4)3溶液中，立即产生 Al(OH)3沉淀，但沉淀不溶于过量氨水，D错误。
[答案]　A

(1)将上述例题中滴加顺序颠倒，符合题意的选项是哪个？
(2)写出上述例题B项中Al2(SO4)3溶液中SO完全沉淀时的离子方程式。
答案；(1)C项符合题意。将NaAlO2滴入H2SO4溶液中，由于H2SO4过量先生成Al2(SO4)3，NaAlO2再与Al2(SO4)3反应生成Al(OH)3沉淀，A错误；Al2(SO4)3滴入Ba(OH)2溶液中，一定生成BaSO4沉淀，而BaSO4不溶解，B错误；NaOH滴入Al2(SO4)3溶液中，先生成Al(OH)3沉淀，Al(OH)3又溶于过量的NaOH溶液中，C正确；由于 Al(OH)3不溶于过量氨水，Al2(SO4)3滴入氨水中，立即产生Al(OH)3沉淀，D错误。
(2)当SO完全沉淀时，Al3＋与OH－的个数之比为1∶3，Al3＋刚好完全沉淀，故离子方程式为3Ba2＋＋6OH－＋2Al3＋＋3SO===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓。

铝及其化合物与H＋、OH－的反应规律

　　　　

题组一　Al2O3和Al(OH)3的两性
1．将表面已完全钝化的铝条，插入下列溶液中，不会发生反应的是(　　)
A．稀硝酸　　　　　　　 B．稀盐酸
C．硝酸铜 D．氢氧化钠
解析：选C。钝化的实质是Fe、Al在冷的浓H2SO4或冷的浓HNO3作用下其表面被氧化成一层致密的氧化膜。由于铝的氧化物(Al2O3)是一种两性氧化物，既可与强酸反应，又可与强碱反应，故A、B、D三项皆不符合题意，只有C选项中的Cu(NO3)2不与Al2O3反应，故不可能与钝化的铝条发生反应。
2．(2016·高考上海卷)下列各组混合物，使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂不能分离的是(　　)
A．氧化镁中混有氧化铝
B．氯化铝溶液中混有氯化铁
C．氧化铁中混有二氧化硅
D．氯化亚铁溶液中混有氯化铜
解析：选D。A.MgO是碱性氧化物与NaOH不反应，而Al2O3是两性氧化物，可以与NaOH发生反应生成NaAlO2和H2O，过滤后洗涤，就得到纯净的MgO，可用氢氧化钠溶液分离；B.向溶液中加入过量的NaOH溶液，氯化铁变为Fe(OH)3沉淀，氯化铝变为NaAlO2，过滤，然后向溶液中加入适量的盐酸，当沉淀量达到最大值时，过滤，得到Al(OH)3，再分别向两种沉淀中加入适量的盐酸溶解，就得到氯化铝溶液，除去了杂质，可用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂分离；C.二氧化硅是酸性氧化物，可以与NaOH发生反应，而氧化铁与NaOH不能发生反应，加入过量的NaOH，然后过滤洗涤，就得到纯净的氧化铁，可用氢氧化钠溶液分离；D.二者都可以与NaOH发生反应，当再向得到的沉淀中加入盐酸时，二者都溶解，不能达到分离、提纯的目的，不可用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂分离。
3．下列说法正确的是(　　)
A．Al2O3和MgO均可与NaOH溶液反应
B．只滴加氨水鉴别NaCl、AlCl3、MgCl2、Na2SO4四种溶液
C．氢氧化铝可作胃酸的中和剂
D．向NaAlO2溶液中通入少量 CO2制Al(OH)3的离子方程式：CO2＋AlO＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
解析：选C。A项，MgO不与NaOH溶液反应，错误；B项，滴加氨水，NaCl与Na2SO4溶液均无明显现象，AlCl3与MgCl2溶液均有白色沉淀，无法鉴别，错误；D项，向NaAlO2溶液中通入少量CO2制Al(OH)3的离子方程式应为CO2＋2AlO＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO，错误。

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(括号内为杂质)
(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
4．用含有少量Mg的Al片制取纯净的Al(OH)3，下列操作中最恰当的组合是(　　)
①加盐酸溶解　②加NaOH溶液　③过滤　④通入过量CO2生成Al(OH)3　⑤加盐酸生成Al(OH)3　⑥加过量氨水生成Al(OH)3
A．①⑥③ B．①③⑥③
C．②③④③ D．②③⑤③
解析：选C。2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑，Mg和NaOH溶液不反应，过滤后向NaAlO2溶液中通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀，再过滤就可得到Al(OH)3。　
5．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：70%H2SO4溶液350 g，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)三位同学制得的Al(OH)3的质量由大到小的顺序是____________________(用W1、W2、W3表示)。
解析：n(NaOH)＝＝6 mol，n(H2SO4)＝＝2.5 mol，n(H＋)＝5 mol。
甲方案：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
　　　　6 mol　　　　　　6 mol
AlO　＋　H＋＋H2O===Al(OH)3↓
过量　 　　5 mol　　 　　5 mol
因此，甲方案最多制得5 mol Al(OH)3。
乙方案：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
　　　　 5 mol　　 mol
Al3＋　＋　3OH－===Al(OH)3↓
mol　　过量　 　 mol
因此，乙方案最多制得 mol Al(OH)3。
丙方案：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
　　　　 5 mol　　 mol
2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
　 　6 mol　　　　　6 mol
Al3＋　＋　3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
mol　　过量　　　　　　　 mol
因此，丙方案最多制得 mol Al(OH)3。
故W3＞W1＞W2。
答案：(1)丙方案　(2)W3＞W1＞W2
题组三　有关Al3＋、AlO的离子反应
6．常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是(　　)
A．无色溶液中：ClO－、MnO、Al3＋、K＋
B．1.0 mol·L－1的NaAlO2溶液中：Cl－、HCO、K＋、Ca2＋
C．在强碱性环境中：AlO、SiO、Na＋、K＋
D．能使甲基橙显红色的溶液中：NH、AlO、Na＋、Cl－
解析：选C。A项中MnO为紫红色，ClO－与Al3＋可发生双水解反应；B项中HCO＋AlO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO、CO＋Ca2＋===CaCO3↓；D项中酸性条件下AlO不能大量存在。
7．(2018·莆田高三质检)下列离子方程式书写正确的是(　　)
A．向硝酸铝溶液中通入过量氨气：4NH3＋Al3＋＋2H2O===AlO＋4NH
B．将铝片打磨后置于NaOH溶液中：2Al＋2OH－===2AlO＋H2↑
C．向明矾溶液中加入过量的Ba(OH)2溶液：Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===2BaSO4↓＋AlO＋2H2O
D．向NaAlO2溶液中通入足量CO2：2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO
解析：选C。A项，氨水不能溶解Al(OH)3；B项，氧元素不守恒；D项，通入足量CO2时，应生成HCO。

1．两性物质的概念辨析
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，如Al2O3、Al(OH)3、氨基酸等。但既能与酸反应又能与碱反应的物质不一定是两性物质，如NaHCO3是酸式盐。
2．Al(OH)3与Al2O3两性的重要应用
(1)用过量NaOH溶液检验Al3＋的存在。
(2)用过量NaOH溶液鉴别Al3＋和Mg2＋。
(3)用互滴法鉴别Al3＋与OH－、AlO与H＋。
(4)用过量NaOH溶液和相应酸溶液分离Al3＋与Mg2＋、Fe3＋等离子或分离MgO、Al2O3。
　数形结合思想理解“铝三角”之间的转化

[知识梳理]
1．四个基本图像
(1)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像
操作
向可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量
向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→沉淀渐多→沉淀最多→沉淀渐少→沉淀消失
无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→沉淀渐多→沉淀最多→沉淀不消失
图像


离子
方程式
Al3＋＋3OH－===
Al(OH)3↓，
Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，
3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓
(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像
操作
向偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量
向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→沉淀渐多→沉淀最多→沉淀渐少→沉淀消失
无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→沉淀渐多→沉淀最多→沉淀不消失
图像


离子
方程
式
AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O，
Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
2.四个拓展图像
(1)向AlCl3溶液中逐滴加入氨水或NaAlO2溶液至过量，图像如图1所示。
(2)向NaAlO2溶液中通入CO2或逐滴加入AlCl3溶液至过量，图像如图2所示。

(3)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)中逐滴加入NaOH溶液至过量，图像如图3所示。
(4)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)，图像如图4所示。

[自我检测]
1．用离子方程式完成下列三角转化关系中的代表反应：

①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________。
④________________________________________________________________________。
⑤________________________________________________________________________。
⑥________________________________________________________________________。
⑦________________________________________________________________________。
答案：①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH[或Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓]
②Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
③Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
④AlO＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
[或2AlO＋3H2O＋CO2===2Al(OH)3↓＋CO]
⑤AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O
⑥Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
⑦Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
2．下列各项操作中，不发生“先产生沉淀，然后沉淀又溶解”现象的是(　　)
①向饱和碳酸钠溶液中通入过量的CO2　
②向NaAlO2溶液中逐滴加入过量的稀盐酸 　
③向AlCl3溶液中逐滴加入过量稀氢氧化钠溶液 　
④向硅酸钠溶液中逐滴加入过量的盐酸
A．①② 　　　　　　　　　 B．①③
C．①④ D．②③
解析：选C。①Na2CO3与CO2、H2O反应生成NaHCO3，由于Na2CO3的溶解度比NaHCO3的大，因而只会产生NaHCO3沉淀；②NaAlO2中加入稀盐酸，开始产生白色沉淀Al(OH)3，当盐酸过量时，Al(OH)3又溶于盐酸；③向AlCl3溶液中加入NaOH溶液开始产生白色沉淀Al(OH)3，当NaOH溶液过量时，Al(OH)3又溶于NaOH溶液；④只会生成H2SiO3沉淀。

含Al3＋的溶液与碱反应的先后顺序
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，NaOH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。

　室温下，在0.2 mol/L Al2(SO4)3溶液中，逐滴加入1.0 mol/L NaOH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]　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＋反应正向进行，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。
[答案]　C

(2018·安徽四市联考)向一定量的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液，生成沉淀Al(OH)3的量随AlCl3加入量的变化关系如图所示。则下列离子组在对应的溶液中一定能大量共存的是(　　)

A．a点对应溶液中：K＋、Fe3＋、SO、Cl－
B．b点对应溶液中：Na＋、S2－、NO、Cl－
C．c点对应溶液中：K＋、Ag＋、NO、SO
D．d点对应溶液中：K＋、Mg2＋、I－、CO
解析：选B。向NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液时发生反应：Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，3AlO＋6H2O＋Al3＋===4Al(OH)3↓。a点时溶液中有大量OH－，故Fe3＋不能大量存在，c点时溶质为NaCl，故Ag＋不能大量存在；d点对应溶液中溶质为NaCl和AlCl3，CO与Mg2＋、Al3＋不能大量共存。

有关生成沉淀的量的图像问题的解法
一看起点：即加入极少量的X物质时，看能否产生沉淀。
二看终点：即加入过量的X物质时，看所生成的沉淀能否全部消失。
三看拐点：即图像中拐弯的点在x轴上的坐标，也就是生成最大沉淀量所需X的量与完全溶解这些沉淀所需X量的比值。

题组一　“铝三角”之间的转化及应用
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
NaAlO2
Al(OH)3
B
AlCl3
Al(OH)3
NaAlO2
C
Al
Al(OH)3
Al2O3
D
MgCl2
Mg(OH)2
MgO
解析：选C。A、B、D三项中的转化关系分别为
，，
，C项中Al不能经一步反应转化为Al(OH)3。　
2．某同学研究铝及其化合物的性质时设计了如下两个实验方案：
方案①：2.7 g AlX溶液Al(OH)3沉淀
方案②：2.7 g AlY溶液Al(OH)3沉淀
NaOH溶液和稀盐酸的浓度均是3 mol/L，如图是向X溶液中加入NaOH溶液和向Y溶液中加入稀盐酸时产生沉淀的物质的量与加入氢氧化钠溶液和盐酸体积之间的关系，下列说法正确的是(　　)

A．X溶液的溶质为AlCl3，Y溶液的溶质为NaAlO2
B．b曲线表示的是向X溶液中加入NaOH溶液
C．在O点时两方案中所得溶液的物质的量浓度相等
D．a、b曲线表示的反应都是氧化还原反应
解析：选C。A.n(Al)＝0.1 mol，n(HCl)＝3 mol/L×0.1 L＝0.3 mol，n(NaOH)＝3 mol/L×0.1 L＝0.3 mol，根据反应：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑可知，X为AlCl3溶液，Y为NaAlO2和NaOH的混合液，A错误；B.根据以上分析可知图像中a曲线表示向X溶液中加入NaOH溶液，B错误；C.在O点时，沉淀达到最大，所得溶液中只有氯化钠溶质，向X溶液和Y溶液中分别加入NaOH溶液和稀HCl的浓度及体积相等，根据原子守恒，O点时两方案中所得溶液浓度相等，C正确；D.a曲线表示的是氯化铝和氢氧化钠的复分解反应，b曲线表示的是氢氧化钠和偏铝酸钠与盐酸的反应，均不存在化合价的变化，不属于氧化还原反应，D错误。
题组二　铝的相关图像及计算
3．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，与本题图示情况不符。
4．向30 mL 1 mol·L－1的AlCl3溶液中逐滴加入浓度为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
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0.01 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，二是氢氧化钠过量。
当碱的量不足时，则V(NaOH)＝ L＝0.007 5 L＝7.5 mL；当碱过量时，则V(NaOH)＝ L＝0.027 5 L＝27.5 mL。
5．下列曲线图与对应的选项相符合的是(　　)


A．向1 L浓度均为0.1 mol·L－1的Ba(OH)2、NaAlO2混合溶液中加入0.1 mol·L－1的稀H2SO4
B．向1 L浓度分别为0.1 mol·L－1和0.3 mol·L－1的AlCl3、NH4Cl的混合溶液中加入0.1 mol·L－1的稀NaOH溶液
C．向烧碱溶液中滴加明矾溶液
D．向AlCl3溶液中滴加过量氨水
解析：选A。A项，向Ba(OH)2和NaAlO2的混合溶液中加入H2SO4，发生的反应依次为Ba2＋＋2OH－＋2H＋＋SO===BaSO4↓＋2H2O、AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓、Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，所以加1 L H2SO4时，Ba(OH)2反应完全，再加0.5 L H2SO4时AlO完全参加反应生成Al(OH)3沉淀，再加1.5 L H2SO4时，Al(OH)3全部溶解，A正确；B项，向1 L浓度分别为0.1 mol·L－1和0.3 mol·L－1的AlCl3、NH4Cl的混合溶液中加入0.1 mol·L－1的NaOH溶液，发生的反应依次是Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、OH－＋NH===NH3·H2O、Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，所以沉淀Al3＋和溶解Al(OH)3所用NaOH的量之比为3∶1，而图像上的是1∶1，B错误；C项，向烧碱溶液中滴加明矾溶液，发生的反应依次是Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O、Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓，C错误；D项，AlCl3溶液中滴加过量氨水，沉淀不会溶解，D错误。

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[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]。
[课后达标检测]
一、选择题
1．化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法中错误的是(　　)
A．MgO、Al2O3的熔点很高，可制作耐高温材料，工业上也用其电解冶炼对应的金属
B．明矾水解形成的胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化
C．燃放烟花是利用了某些金属元素的焰色反应
D．铝比铁活泼，但铝制品比铁制品在空气中耐腐蚀
解析：选A。MgO的熔点很高，通常电解熔点较低的MgCl2制备Mg，A错误；Al3＋水解生成的Al(OH)3胶体具有吸附性，能吸附水中的悬浮物，因而可用于水的净化，B正确；Al的表面形成致密的氧化膜，可以保护Al不被进一步腐蚀，D正确。
2．氧化还原反应在生产、生活中具有广泛的用途。下列做法中涉及到铝元素的还原性的是(　　)
A．明矾净化水
B．用氢氧化铝治疗胃酸过多
C．用铝制容器存放浓硫酸
D．电解熔融氧化铝制单质铝
解析：选C。A项是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附悬浮杂质而起到净化水的作用；B项是Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O；D项是电解时铝从化合物中被还原得到铝单质，表现出氧化性；而C项铝被浓硫酸氧化，表现出还原性，故选C项。
3．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
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。
4．下列说法错误的是(　　)
A．(2017·高考海南卷)铝箔在氯气中燃烧可制备无水三氯化铝
B．(2017·高考天津卷)用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物
C．(2017·高考海南卷)向硫酸铝溶液中滴加碳酸钠溶液：2Al3＋＋3CO===Al2(CO3)3↓
D．(2017·高考北京卷改编)氨气使AlCl3溶液产生白色沉淀，氨气既未被还原也未被氧化
解析：选C。向硫酸铝溶液中滴加碳酸钠溶液，Al3＋和CO相互促进水解，离子方程式应为 2Al3＋＋3CO＋3H2O===2Al(OH)3↓＋3CO2↑，C不正确。
5．铝土矿的主要成分为氧化铝、氧化铁和二氧化硅，工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝：

下列说法中错误的是(　　)
A．①②中除加试剂外，还需要进行过滤操作
B．a、b中铝元素的化合价相同
C．③中需要通入过量的氨气
D．④进行的操作是加热，而且d一定是氧化铝
解析：选C。反应①后的体系中含有固体二氧化硅，需要过滤除去，反应②后的体系中有氢氧化铁沉淀，需要过滤除去，A正确；a、b中Al元素分别以AlCl3和NaAlO2形式存在，其中铝元素的化合价都是＋3价，B正确；由NaAlO2制备氢氧化铝需要通入过量二氧化碳，C错误；由氢氧化铝制备氧化铝，加热即可，D正确。
6．(2018·兰州一中月考)如图所示的反应均是在高温引燃后进行的，选项中的物质表示A和B，不合理的是(　　)

A．MgO　Al　　　　　　　 B．CO2　Mg
C．Fe3O4　Al D．CuO　H2
解析：选A。Mg的活泼性强于Al，若A为MgO，B为Al，二者不能发生铝热反应，A项不合理；CO2与Mg反应生成C(C)和MgO(D)，Mg与O2反应生成MgO，C与足量O2反应生成CO2，B项合理；Fe3O4与Al能发生铝热反应，生成Fe(C)和Al2O3(D)，Fe与O2反应生成Fe3O4，Al与O2反应生成Al2O3，C项合理；H2还原CuO生成Cu(C)和H2O(D)，Cu与O2反应生成CuO，H2与O2反应生成H2O，D项合理。
7．(2018·邢台高三检测)相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应，至体系中均无固体物质，消耗碱的量最多的是(　　)
A．Al　　　　　　　　　　 B．Al(OH)3
C．AlCl3 D．Al2O3
解析：选A。体系中均无固体物质时，发生的反应分别为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑、Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O、AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋2H2O＋3NaCl、Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O，四种物质都得到NaAlO2溶液。从化学方程式可以看出，当它们的质量相同时，铝单质消耗碱的量最多。
8．将镁、铝、锌、铁四种金属分别与足量的稀硫酸反应，如图中各直线表示的是消耗金属的质量[m(X)]与产生氢气的质量[m(H2)]之间的关系，其中能代表Al与H2质量关系的是(　　)

A．a B．b
C．c D．d
解析：选A。产生1 g H2所需金属的质量分别为m(镁)＝＝12 g，m(铝)＝＝9 g，m(锌)＝＝32.5 g，m(铁)＝＝28 g，所以产生相同质量的H2，Al的用量最少，对应直线斜率最大。
9．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
解析：选B。由①知溶液中一定含有H＋，一定没有CO、NO，由②知溶液中一定含有Mg2＋、Al3＋，由图像可知溶液中还一定含有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。
10．将一定质量的Mg和Al混合物投入500 mL 稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体。待反应完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示。则下列说法正确的是(　　)

A．Mg和Al的总质量为8 g
B．硫酸的物质的量浓度为5 mol·L－1
C．生成的H2在标准状况下的体积为11.2 L
D．NaOH溶液的物质的量浓度为5 mol·L－1
解析：选D。由图可知，固体中含有0.15 mol Mg和0.2 mol Al，所以总质量为9 g；与硫酸反应生成的氢气在标准状况下的体积应为(0.15 mol＋0.2 mol×)×22.4 L·mol－1＝10.08 L；在加入240 mL NaOH溶液时，Al(OH)3恰好全部转化为NaAlO2，所以氢氧化钠溶液的浓度为＝5 mol·L－1；在加入200 mL NaOH溶液时，SO恰好全部转化成Na2SO4，则c(H2SO4)＝

＝1 mol·L－1。
二、非选择题
11．A、B、C、D、E五种化合物均含有某种短周期常见元素，它们的转化关系如图所示，其中A的溶液为澄清溶液，C为难溶的白色固体，E则易溶于水，取A的溶液灼烧，焰色反应为浅紫色(透过蓝色钴玻璃)。

(1)写出化学式：A________，B________，C________，
D________，E________。
(2)写出下列反应的离子方程式：
A→B____________________________________________；
A→D____________________________________________。
解析：在短周期元素形成的化合物中，既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的物质必为两性物质，又因为B受热时转化为C，故可知C为Al2O3，B为Al(OH)3，由此推出D是AlCl3，A与过量CO2反应生成Al(OH)3，且A的溶液的焰色反应为浅紫色，则A为KAlO2，E为NaAlO2。
答案：(1)KAlO2　Al(OH)3　Al2O3　AlCl3　NaAlO2
(2)AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O
12．(2016·高考海南卷)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2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。(3)滤液A中铝元素以AlO形式存在，与溶液中HCO发生复分解反应：AlO＋HCO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO，故沉淀B为Al(OH)3；明矾溶于水时，KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO，Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，使溶液呈弱酸性。
答案：(1)d
(2)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
(3)Al(OH)3　Al3＋水解，使溶液中H＋浓度增大
13．无水AlCl3易升华，可用作有机合成的催化剂等。工业上以铝土矿(Al2O3、Fe2O3)为原料制备无水AlCl3的工艺流程如下：

(1)氯化炉中Al2O3、Cl2和C反应的化学方程式为___________________________。
(2)用Na2SO3溶液可除去冷却器排出的尾气中的Cl2，此反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)升华器中主要含有AlCl3和FeCl3，需加入少量Al，其作用是______________________。
(4)为测定制得的无水AlCl3产品(含杂质FeCl3)的纯度，称取16.25 g无水AlCl3样品，溶于过量的NaOH溶液中，过滤出沉淀物，沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重，得其质量为0.32 g。
①写出上述除杂过程中涉及的离子方程式：______________、______________________。
②AlCl3产品的纯度为__________。
(5)工业上另一种以铝灰为原料制备无水AlCl3的工艺中，最后一步是由AlCl3·6H2O脱水制备无水AlCl3，实现这一步的方法是_____________________________________。
解析：(1)由经冷却器出来的气体有CO和Cl2可知，CO是氯化炉中的生成物，且Cl2是过量的，故氯化炉中发生反应的化学方程式为Al2O3＋3Cl2＋3C2AlCl3＋3CO。(2)亚硫酸钠是还原剂，氯气是氧化剂，则离子方程式为SO＋Cl2＋H2O===SO＋2Cl－＋2H＋。(4)①除杂过程中涉及的离子方程式为Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓，Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O。②沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重，得到的0.32 g固体物质是氧化铁，即其物质的量为0.002 mol，则氯化铁的物质的量为0.004 mol，即其质量为0.65 g，得出AlCl3的质量为16.25 g－0.65 g＝15.6 g，则AlCl3的纯度为×100%＝96%。(5)由于氯化铝易水解，水解后生成的氯化氢气体挥发后，使水解平衡正向移动，生成大量的氢氧化铝，故为了抑制其水解，必须在氯化氢的气流中加热脱去结晶水。
答案：(1)Al2O3＋3Cl2＋3C2AlCl3＋3CO
(2)SO＋Cl2＋H2O===SO＋2Cl－＋2H＋
(3)除去FeCl3
(4)①Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓　Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O　②96%
(5)在HCl气流中加热脱去结晶水
14．铝是现今人类生产生活中使用广泛性仅次于铁的重要金属。工业上常以“铝钒土矿”为原料来冶炼金属铝。已知：“铝钒土矿”的主要成分是Al2O3(其中含有Fe2O3、SiO2等杂质)。为了检测某“铝钒土矿”样中Al2O3的含量，进行了如下实验过程：
①取矿样10.0 g加入过量稀盐酸溶解(假定其他未知成分的杂质都不溶于盐酸，也不与盐酸反应)，过滤弃去不溶残渣。
②将滤液稀释并在250 mL容量瓶中定容后，取25.0 mL逐滴滴加2.0 mol·L－1的NaOH溶液，得到如图所示的变化关系。

请根据有关数据回答下列问题：
(1)写出滴加NaOH溶液24～30 mL时发生反应的离子方程式：_____________________。
(2)最后所得不溶于NaOH溶液的沉淀的化学式为________，其物质的量为______________。
(3)该“铝钒土矿”样中Al2O3的质量分数为________。
(4)工业上制取金属铝的化学反应原理可表示为2Al2O34Al＋3O2↑。用10.0 t “铝钒土矿”样提纯所得的Al2O3(提纯过程的损耗忽略不计)进行电解，理论上最多可制得金属铝________t。
解析：(1)滴加NaOH溶液24～30 mL时Al(OH)3逐渐溶解，离子方程式为Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。(2)实验①中加入过量盐酸过滤后得到的滤液中
含有AlCl3、FeCl3和HCl，不溶残渣为SiO2，实验②中滴加NaOH溶液至过量得到的沉淀为Fe(OH)3，溶液中含有NaOH、NaAlO2和NaCl。根据24～30 mL段，n(Al3＋)＝n[Al(OH)3]＝2.0 mol·L－1×(30－24)×10－3 L＝0.012 mol，根据Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓、Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，则3n(Al3＋)＋3n(Fe3＋)＝(24－3)×10－3 L×2.0 mol·L－1＝0.042 mol，故n(Fe3＋)＝(0.042 mol－0.012 mol×3)×＝0.002 mol，故n[Fe(OH)3]＝0.002 mol。(3)10.0 g矿样中n(Al2O3)＝0.012 mol××10＝0.06 mol，故Al2O3的质量分数为×100%＝61.2%。(4)根据Al2O3～2Al，用10.0 t “铝钒土矿”样提纯并电解，制得金属铝的质量为10.0 t×61.2%×＝3.24 t。
答案：(1)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
(2)Fe(OH)3　0.002 mol
(3)61.2%
(4)3.24