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1、 专题二 第 2 讲 第 2 页 第 2 讲 从铝土矿到铝合金【2019备考】最新考纲：1.理解并能应用常见金属的活动性顺序。2.了解 Al 及其重要化合物的主要性质和重要应用。3.了解金属材料在生产和生活中的重要应用。4.认识化学在金属矿物等自然资源综合利用和实现物质间转化等方面的实际应用。最新考情：铝及其化合物涉及 Al、Al2O3、Al(OH)3、Al3、AlO2的性质及相互之间的转化，一是在选择题中考查铝及其化合物的性质和转化关系，二是填空题中以工艺流程的形式考查铝及其化合物的冶炼，如 2019 高考 16 题。考点一 铝的性质及用途 知识梳理 1.铝的原子结构与物理性质 2.金属铝的
2、化学性质 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：2Al3Cl2=点燃2AlCl3 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 2AlFe2O3=高温Al2O32Fe(铝热反应)提醒：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。铝与稀硝酸反应时生成的气体是 NO 而不是 H2。能与铝反应产生氢气的溶液可能呈强酸性也可能呈强碱性。3.铝的制备及用途(1)制备：电解熔融 Al2O3：2Al2O3（熔融）=通电冰晶石4Al3O2。(2)用途：第 3 页 纯铝用作导线。铝合金制备汽车、飞机、生活用品等。题组诊断 铝的性质及用途 1.下列关
3、于铝单质的叙述中正确的是()A.由于铝在空气中不会锈蚀，所以铝制品的使用寿命都很长 B.由于铝具有强还原性，所以常用铝来冶炼某些高熔点金属 C.常温下，铝被浓硫酸钝化，所以可用浓硫酸除去铝表面的铜镀层 D.由于铝的导电性能比铜强，所以常用铝制造电线、电缆 解析 铜在加热的条件下才能与浓硫酸反应，加热时浓硫酸能与氧化铝反应；铜的导电性能比铝强。答案 B 2.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 pH12，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
4、了反应 D.铝粉颗粒大小影响废水处理的速率 解析 pH12，溶液显碱性，则处理废水时，铝单质转化为 AlO2，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 AlO2，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。答案 A 3.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的熔点、沸点数据如下：第 4 页 物质 Al Al2O3 Fe Fe2O3 熔
5、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
6、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 2Al2OH2H2O=2AlO23H2。(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，故答案为B。答案(1)合理(2)NaOH 溶液 2Al2OH2H2O=2AlO23H2(3)B【归纳总结】铝粉和氧化铁粉末的混合物称为铝热剂，铝热反应可用于焊接钢轨。实验装置图见右图。铝热反应先点燃镁条，KClO3是助燃剂。2AlFe2O
7、3=高温2FeAl2O3(现象：剧烈反应，放出大量热，纸漏斗被烧穿，有 第 5 页 熔融物落入沙子)铝热反应还可用于冶炼 Ni、Mn、V 等难熔金属。如：10Al3V2O5=高温5Al2O36V 等。铝与酸、碱反应的定量分析 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、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、
8、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 molL1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)12，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：2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2得 Al 与 H2的关系式均为 2Al3H2，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 H
9、2由 HCl 和 NaOH 的量决定。根据化学反应中的关系式：6HCl3H2、2NaOH3H2，故当 HCl、NaOH 物质的量相等时，二者产生 H2的体积比为 13。(3)因为铝足量且产生 H2相等，根据关系式 n(HCl)n(NaOH)31，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)31。第 6 页(4)其 反 应 原 理 分 别 为 2Al 6HCl=2AlCl3 3H2，2Al 2NaOH 2H2O=2NaAlO23H2。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 13，而题设条件体积比为 12，说明
10、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。2Al6HCl=2AlCl33H2 6 mol 3 mol 3 molL10.1 L 0.15 mol 则 Al 与 NaOH 反应生成的 H2为 0.15 mol20.3 mol。2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 227 g 3 mol 5.4 g 0.3 mol 即投入的铝粉为 5.4 g。答案(1)11(2)13(3)31(4)A【反思归纳】铝与酸、碱反应生成 H2的量的关系 1.铝与酸、碱反应的化学方程式分别为 2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。从化学方程式
11、可以看出 Al 与酸、碱反应时生成 H2的实质都是 Al 失3eAl3，2H 得2eH2，所以无论与酸还是与碱反应，Al 与 H2的关系都是 2Al3H2。2.等量的铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气体积比VHCl（H2）VNaOH（H2）11。3.足量的铝分别与等物质的量的 HCl 和氢氧化钠反应，产生氢气的体积比 第 7 页 VHCl（H2）VNaOH（H2）13。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13VHCl（H2）VNaOH（H2）11，则必定是 a.铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；b.铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。考点二
12、铝的重要化合物 知识梳理 1.铝的氧化物 2.氢氧化铝(1)白色胶状不溶于水的固体。(2)化学性质：反应的化学方程式分别为：Al(OH)33H=Al33H2O；Al(OH)3OH=AlO22H2O；2Al(OH)3=Al2O33H2O。(3)制备 向铝盐中加入氨水，离子方程式为 Al33NH3H2O=Al(OH)33NH4。NaAlO2溶 液 中 通 入 足 量CO2，离 子 方 程 式 为AlO2 CO22H2O=Al(OH)3HCO3。NaAlO2溶 液 与 AlCl3溶 液 混 合：离 子 方 程 式 为 3AlO2 Al36H2O=4Al(OH)3。名师助学：Al(OH)3具有两性，能
13、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)。Al2O3、MgO 的熔点很高，可用作耐火材料，但氧化铝坩埚不能用于熔融 NaOH固体。第 8 页 既能与盐酸反应又能与 NaOH 溶液反应的物质有 Al、Al2O3、Al(OH)3，多元弱酸的酸式盐(如 NaHCO3、KHS、KHSO3、NaH2PO4等)及弱碱弱酸盐(如CH3COONH4等)。3.常见的铝盐(1)复盐：两种不同的金属阳离子(或金属离子和铵根)和一种酸根阴离子组成的盐。(2)明矾净水 明矾的化学式：KAl(SO4)212H2O，净水原理涉及的离子方程式：Al33H2OAl(OH
14、)3(胶体)3H。题组诊断 铝的重要化合物的性质用途 1.下列有关铝的重要化合物的说法不正确的是()A.Al(OH)3在用于治疗胃酸过多类疾病时表现出弱碱性 B.明矾溶于水后可得到少量的有强吸附性的 Al(OH)3胶体，故明矾可作净水剂 C.Al(OH)3可用于中和馒头制作过程(如发酵阶段)中产生的酸 D.Al2O3可用于制作耐火材料而 Al(OH)3不能 解析 治疗胃酸过多时要消耗胃中的酸，因此 Al(OH)3表现出弱碱性，A 项正确；Al(OH)3胶体有强吸附性，能吸附水中悬浮的杂质并最终转化为沉淀而使水变澄清，B 项正确；馒头制作过程中加小苏打是用于发泡和中和酸的，不用 Al(OH)3，
15、C 项错误；耐火材料本身应对热稳定且熔点很高，而 Al(OH)3受热易分解，D 项正确。答案 C 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 第 9 页 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 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
16、的。答案 B 3.工业上用铝土矿(主要成分为 Al2O3，杂质为 Fe2O3和 SiO2)为原料冶炼铝的工艺流程之一，如下图。下列叙述不正确的是()A.沉淀甲为 SiO2 B.生成沉淀乙的反应为 Fe33OH=Fe(OH)3 C.溶液乙中含有 AlO2 D.反应为 2AlO2CO23H2O=2Al(OH)3CO23 解析 由分离流程可知，SiO2和盐酸不反应，先加过量盐酸，沉淀甲为 SiO2，溶液甲为氯化铝和氯化铁的混合液，再加过量的 NaOH 溶液，生成沉淀乙为Fe(OH)3，溶液乙中含 NaAlO2，向偏铝酸钠溶液中通入过量的二氧化碳可以生成 Al(OH)3沉淀，则沉淀丙为 Al(OH)3
17、，Al(OH)3加热分解可以得到氧化铝，电解氧化铝生成 Al。反应通入的是过量的二氧化碳，则生成的产物是氢氧化铝和碳酸氢钠，正确的离子方程式为 AlO2CO22H2O=Al(OH)3HCO3。答案 D【方法总结】从铝土矿中提取 Al2O3的方法(1)碱溶法(2)酸溶法 “铝三角”及其拓展应用 第 10 页 4.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 Al2O3与过量 NaOH 反应生
18、成 NaAlO2，NaAlO2与 AlCl3反应生成Al(OH)3，Al(OH)3受热分解得 Al2O3，A 符合；AlCl3与少量 NaOH 反应生成Al(OH)3，Al(OH)3与 NaOH 反应生成 NaAlO2，NaAlO2和过量盐酸反应生成AlCl3，B 符合；Al 不能一步生成 Al(OH)3，C 不符合；MgCl2与 NaOH 反应生成 Mg(OH)2，Mg(OH)2受热分解得 MgO，MgO 和盐酸反应生成 MgCl2，D 符合。答案 C 5.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.1.0 molL1的 NaAlO2溶液中
19、：Cl、HCO3、K、Ca2 C.在强碱性环境中：AlO2、SiO23、Na、K D.0.1 molL1明矾溶液中：NH4、AlO2、HCO3、Na 解析 A 项，Al3易水解，在中性溶液中水解生成 Al(OH)3沉淀；B 项，HCO3AlO2H2O=Al(OH)3CO23；D 项，Al3与 AlO2、HCO3因发生双水解反应不能大量共存。答案 C 6.下列反应中的离子方程式书写正确的是()A.向氯化铝溶液中滴加过量氨水：4NH3H2OAl3=AlO24NH42H2O 第 11 页 B.NH4Al(SO4)2溶液中滴加少量 NaOH 溶液：NH4OH=NH3H2O C.向明矾溶液中加入过量的
20、Ba(OH)2溶液：Al32SO242Ba24OH=2BaSO4AlO22H2O D.向 NaAlO2溶液中通入足量 CO2：2AlO2CO23H2O=2Al(OH)3CO23 解析 A 项，氨水不能溶解 Al(OH)3；B 项，NH4、Al3同时存在时，Al3与 OH先反应；D 项，通足量 CO2时，应生成 HCO3。答案 C【练后归纳】含铝化合物间的转化关系及应用 1.Al3、AlO2、Al(OH)3的转化关系 2.可溶性铝盐与强碱(如 NaOH)溶液反应，铝元素的存在形式 3.应用(1)判断离子共存问题：Al3与 OH及 AlO2、CO23、S2等弱酸根阴离子或 AlO2与 H、HCO3
21、以及弱碱阳离子 Al3、Fe3等因生成沉淀或发生相互促进的水解反应而不能大量共存。(2)鉴别(利用滴加试剂顺序不同，现象不同)：向 AlCl3溶液中滴加 NaOH 溶液，先产生白色沉淀，后沉淀溶解。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。7 有关铝的化合物的图像分析 1.解答图像题思维模板 说明 前两“看”较直观，难度较小。第三“看”难度大些，只有在正确书写 第 12 页 出变化过程中的反应方程式并理清化学方程式中化学计量数与题目相关量的数量关系时才能顺利破题。2.铝盐与碱、偏铝酸盐与酸反应的六大图像 操作 向可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH 溶液
22、至过量 向 NaOH 溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量 图像 图 1 图 2 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 图像 图 3 图 4 操作 向 AlCl3溶液中滴加氨水或NaAlO2溶液至过量 向 NaAlO2溶液中通入 CO2或加入 AlCl3溶液至过量 图像 图 5 图 6 操作 向混合离子(H、Mg2、Al3)中滴加 NaOH 溶液至过量 向 MgCl2、AlCl3混合溶液中先加入 NaOH 溶液，后加入 第 13 页 盐酸(NaOH 溶液与盐酸的物质的量浓度相等)图像 图 7 图 8 铝盐与碱、偏铝酸盐与酸反应图像 1.如图表示 AlC
23、l3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.线表示 Al3的物质的量的变化 B.x 表示 AlCl3的物质的量 C.线表示 Al(OH)3的物质的量的变化 D.线表示 AlO2的物质的量的变化 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 31，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。答案 B 2.室温下
24、，在 0.2 molL1 Al2(SO4)3溶液中，逐滴加入 1.0 molL1 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：Al33OHAl(OH)3 B.ab 段，溶液 pH 增大，Al3浓度不变 C.bc 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 第 14 页 解析 A 项，a 点时，即为 Al2(SO4)3溶液，由于 Al3 水解：Al3 3H2OAl(OH)33H，溶液呈酸性，错误；B 项，ab 段，主要是滴入的 NaOH
25、溶液中和了水解生成的 H，c(H)减小，溶液 pH 增大，另外，一方面，c(H)减小一定程度上促进了 Al3的水解，另一方面溶液体积增大，故 c(Al3)减小，错误；C 项，bc 段，pH 变化缓慢，主要发生反应：Al33OH=Al(OH)3，正确；D项，c点后pH变化较快的一段，为Al3沉淀完全，Al(OH)3未溶解而 c(OH)增大的过程，d 点前 pH 变化较缓慢的一段反应为：Al(OH)3OH=AlO22H2O，故 d 点时，Al(OH)3已完全溶解，错误。答案 C 铝盐、镁盐等混合液与碱的反应 3.某溶液中可能含有 H、NH4、Mg2、Al3、Fe3、CO23、SO24、NO3中的几
26、种。若加入锌粒，产生无色无味的气体；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(NH4)0.2 mol C.溶液中一定不含 CO23，可能含有 SO24和 NO3 D.n(H)n(Al3)n(Mg2)111 解析 由知溶液中一定含有 H，一定没有 CO23、NO3，由及图像知溶液中一定含有 Mg2、Al3和 NH4，且 n(NH4)0.7 mol0.5 mol0.2 mol，n(H)0.1 mol，n(Al3)0.8 mol0.7 mol0.1 mol，沉淀
27、 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 Mg22OH，可得 n(Mg2)0.05 mol，故只有选项 B 正确。答案 B 第 15 页 4.如图 是向 MgCl2、AlCl3混合液中依次加入 M 和 N 时生成沉淀的物质的量与加入的M 和 N 的体积关系图(M、N 分别表示盐酸或氢氧化钠溶液中的一种)，以下结论不正确的是()A.混合溶液中 c(AlCl3)c(MgCl2)11 B.混合溶液中 c(AlCl3)c(MgCl2)31 C.点 V 之前加 NaOH 溶液，点 V 之后加盐酸 D.所加盐酸与
28、 NaOH 溶液中溶质的物质的量浓度相同 解析 OA 加NaOH溶液 Mg22OH=Mg（OH）2Al33OH=Al（OH）3 AB 加NaOH溶液 Al（OH）3OH=AlO22H2OMg（OH）2不变 BC BG加NaOH溶液GC加盐酸OHH=H2O CD 加盐酸AlO2H2OH=Al（OH）3Mg（OH）2不变 DE 加盐酸Mg(OH)22H=Mg22H2OAl(OH)33H=Al33H2O终态溶质NaCl 守恒分析c（HCl）c（NaOH）答案 B 明矾与 Ba(OH)2溶液反应图像分析 5.将 1 mol 明矾完全溶解于水中，向此溶液中滴加 Ba(OH)2溶液，试求溶液中沉淀物的物质
29、的量最大值_。图像提示：整个过程的反应方程式：第 16 页 OA：_ AB：_ OB：_ 答案 2.5 mol 2KAl(SO4)23Ba(OH)2=2Al(OH)33BaSO4K2SO4 2Al(OH)3 K2SO4 Ba(OH)2=BaSO4 2KAlO2 4H2O KAl(SO4)22Ba(OH)2=2BaSO4KAlO22H2O 6.向含 1.0 mol 明矾KAl(SO4)212H2O的溶液中滴入 Ba(OH)2溶液，试求溶液中沉淀的质量的最大值_。图像提示：答案 466 g【知识网络回顾】1.下列物质的制备方法正确的是()A.氯化铝溶液和硫化钠溶液反应制备 Al2S3 B.用镁粉和
30、空气反应制备 Mg3N2 C.用铝粉和 MnO2制得锰 D.用电解熔融氯化铝的方法制得单质铝 解析 硫化钠和氯化铝溶液反应，硫离子和铝离子发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀和硫化氢，A 错误；镁粉在空气中和氧气也反应，主要生成氧化镁，B 错误；铝热法可冶炼锰，C 正确；氯化铝属于共价化合物，熔融状态下不导电，工业上常用电解熔融的氧化铝来冶炼铝，D 错误。答案 C 2.下列物质中既能跟稀硫酸反应，又能跟氢氧化钠溶液反应的是()NaHCO3(NH4)2SO3 Al2O3 Al(OH)3 Al A.全部 B.只有 C.只有 D.只有 解析 弱酸的酸式盐、弱酸弱碱盐、Al、Al2O3、Al(OH)3等物质
31、既可与强酸反应又可与强碱反应，故选A。第 17 页 答案 A 3.向铝粉中添加少量 NH4Cl 固体并充分混合，其中铝粉在 1 000 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 与足量氢氧化钠溶液共热时生成氢氧化铝和氨气 C.少量 NH4Cl 能够破坏 Al 表面的 Al2O3薄面 D.AlN 与足量盐酸反应的离子方程式为 AlN3H=Al3NH3 解析 A.AlN 属于原子晶体，属于无机非金属材料，故 A 错误；B.Al(OH)34Cl固体并充分混合，有利于 AlN 的制备，其主要原因是 NH4Cl 分解产生的 HCl 能够破坏 Al 表面的
32、Al2O3薄膜，故 C 正确；D.AlN 与足量盐酸反应的离子方程式为 AlN4H=Al3NH4，故 D 错误。答案 C 4.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
33、璃仪器有_、_和烧杯。(5)“碳化”时生成沉淀，沉淀的化学式为_。答案(1)Al2O3Na2CO3=高温2NaAlO2CO2(2)提高烧结产物浸出率(3)FeO22H2O=Fe(OH)3OH(4)过滤 漏斗、玻璃棒 第 18 页(5)Al(OH)3 1.下列说法正确的是()A.铝罐可久盛食醋 B.焰火的五彩缤纷是某些金属元素化学性质的展现 C.氧化铝熔点很高，可作耐火材料 D.明矾作净水剂，可以除去废水中的铜离子 解析 铝罐的主要成分铝可与醋酸反应，故铝罐不能久盛食醋，A 项错误；焰火的五彩缤纷是因为某些金属元素的焰色反应，焰色反应是金属元素的物理性质，B 项错误；氧化铝熔点很高，可用于制耐火
34、砖、耐火坩埚、耐火管、耐高温实验仪器，C 项正确；明矾净水利用的是 Al(OH)3胶体的吸附性，其可吸附水中不溶于水的杂质形成沉淀，从而起到净水的作用，D 项错误。答案 C 2.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 钝化的实质是 Fe、Al 在浓 H2SO4或浓 HNO3作用下其表面被氧化成一层致密的氧化物保护膜。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。答案 C
35、 3.双羟基铝碳酸钠是医疗上常用的一种抑酸剂，其化学式是 NaAl(OH)2CO3。关于该物质的说法正确的是()A.该物质属于两性氢氧化物 B.该物质是 Al(OH)3和 Na2CO3的混合物 C.1 mol NaAl(OH)2CO3最多可消耗 4 mol H 第 19 页 D.该药剂不适合于胃溃疡患者服用 解析 双羟基铝碳酸钠属于盐类，A 错误；它是一种化合物，属于纯净物，不是混合物，B 错误；1 mol NaAl(OH)2CO3最多可消耗 4 mol H，C 正确；由于能与胃酸反应放出 CO2气体，故不适合于胃溃疡患者服用。答案 CD 4.(2019徐连宿三模)工业上常利用铝粉和氧化铁反应
36、来焊接铁轨。下列说法正确的是()A.氧化铝、氧化铁均为两性氧化物 B.氧化铝中的微粒半径：r(Al3)r(O2)C.在该反应中，铝的还原性强于铁的还原性 D.1 mol 氧化铁参加反应转移电子数约为 41023 解析 A 项，氧化铁是碱性氧化物，错误；B 项，两者具有相同的电子层结构，“序大径小”，r(Al3)r(O2)，错误；C 项，铝置换出铁，正确；D 项，1 mol Fe2O3参加反应转移 6 mol e，错误。答案 C 5.下列叙述正确的是()A.向氯化铝溶液中加入过量氨水反应的实质是 Al33NH33H2O=Al(OH)33NH4 B.存在于污水中的重金属离子，常用加入明矾等电解质的
37、方法进行处理 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.依据铝热反应原理，能发生反应 2Al3MgO=高温3MgAl2O3 解析 B 项中明矾只能使污水中的悬浮物沉降，不能除去重金属离子；C 项中Mg 不能溶于 NaOH 溶液；D 项中 Mg 的金属性比 Al 强，故 Al 与 MgO 不能发生铝热反应。答案 A 6.(2019徐州期中)下列制取 CO2、通过 CO2和 NaAlO2溶液制取 Al(OH)3、分离 第 20 页 并加热 Al(OH)3制 Al2O3的装置和原理能达到实验目的的是()解析 A 项，浓硫酸与 CaCO3反应生成 CaSO4，CaSO4微溶
38、于水，覆盖在 CaCO3表面阻止反应进行，应选用稀盐酸，错误；B 项，通 CO2的导管应长进短出，错误；C 项，过滤时漏斗下端应贴着烧杯内壁，错误。答案 D 7.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少 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 A 项，氨水也沉淀 Al3，不能代替 NaOH 溶液；B 项，a 中不含 Al3；C 项，b 也含有 KCl。答案 D 8.给定条件下
39、，下列选项中所示的物质间转化均能一步实现的是()A.Al2O3 NaOH(aq)NaAlO2(aq)CO2Al(OH)3 B.S O2点燃SO3 H2OH2SO4 C.Mg(OH)2 盐酸MgCl2(aq)蒸发HCl气流无水 MgCl2 D.Fe H2O高温Fe2O3 盐酸FeCl3 解析 A 项正确；B 项，SO2=点燃SO2，S O2点燃SO3不能一步实现，故错误；C 项，MgCl2溶液加热蒸发 HCl 气流抑制水解，能得到无水 MgCl2，故正确；D项，Fe 和水蒸气反应生成 Fe3O4，3Fe4H2O(g)=高温Fe3O44H2，故错误。答案 AC 9.铝土矿的主要成分中含有氧化铝、氧
40、化铁和二氧化硅等，工业上经过下列工艺 第 21 页 可以冶炼金属铝。下列说法错误的是()铝土矿 盐酸a 过量NaOHb c d 电解Al A中还需要进行过滤操作，滤渣为二氧化硅 Ba、b 中铝元素的存在形式不同 C中需要通入过量的氨气 D如果 d 为 AlCl3也可获得 Al 解析 铝土矿加盐酸生成 Al3和 Fe3，二氧化硅不溶于盐酸，所以要过滤、分离出二氧化硅；滤液中加过量 NaOH，Al3转化为 AlO2、Fe3转化为 Fe(OH)3沉淀，过滤除去 Fe(OH)3沉淀，向滤液中通入过量的二氧化碳，生成 Al(OH)3沉淀，Al(OH)3分解生成 Al2O3，最后电解熔融的 Al2O3生成
41、 Al。由以上分析可知、中除加试剂外，还需要进行过滤操作，故 A 正确；a 中为 Al3，b 中为AlO2，故 B 正确；中需要把 AlO2转化为 Al(OH)3沉淀，要通入过量的二氧化碳，AlO2CO22H2O=Al(OH)3HCO3，故 C 错误；熔融 AlCl3不导电，不能电解生成 Al，D 错误。答案 CD 10 向等物质的量浓度的HCl、AlCl3、NH4Cl、MgCl2混合溶液中逐滴加入1 molL1的 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。下列有关说法正确的是()A在 0a 段加入的 NaOH 溶液与 NH4Cl 反应 B在 bc 段加入 N
42、aOH 溶液发生反应的离子方程式为 Al33OH=Al(OH)3 C 在 de 段加入 NaOH 溶液发生反应的离子方程式为 Al34OH=AlO22H2O D 在滴加 NaOH 溶液全过程中主要粒子参与反应的先后顺序是 H、Al3、Mg2、NH4、Al(OH)3 解析 A 项错误，加入的 NaOH 溶液应先与 H反应；B 项错误，由图像中耗用 第 22 页 NaOH 溶液的体积可知，在 bc 段加入 NaOH 溶液发生反应的离子方程式为 Mg22OH=Mg(OH)2；C 项错误，在 de 段加入 NaOH 溶液发生反应的离子方程式为 Al(OH)3OH=AlO22H2O；D 项正确。答案 D
43、 11利用铝灰(主要成分为 Al、Al2O3、AlN、FeO 等)制备铝鞣剂主要成分为Al(OH)2Cl的一种工艺如下：(1)气体 A 能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。铝灰在 90 水解生成 A 的化学方程式为_。“水 解”采 用90 而 不 在 室 温 下 进 行 的 原 因 是_ _。(2)“酸溶”时，Al2O3发 生 反应的离 子 方程 式为_ _。(3)“氧化”时，发生反应的离子方程式为_ _。(4)“废渣”成分为_(填化学式)。(5)采用喷雾干燥而不用蒸发的原因是_ _。解析(1)将 H2O 写成 HOH，AlN 与 HOH 反应可看成是 Al3与 OH结合生成 Al(OH)3，N 与
44、H 结合生成 NH3。水解为吸热反应，所以升高温度可加速水解，且促进水解，同时因为 NH3易挥发，在加热时也可促进其挥发。(2)Al2O3酸溶时，生成 Al3和 H2O。(3)FeO 酸溶时生成 Fe2，加入漂白液为 NaClO，具有强氧化性，可以氧化 Fe2，根据得失电子守恒可配平反应。(4)加入纯碱，可以使 Fe3沉淀。(5)蒸发时，会促进 Al(OH)2Cl 水解，使得产量变少。第 23 页 答案(1)AlN3H2O=90 Al(OH)3NH3 加快 AlN 水解反应速率；降低NH3在水中的溶解度，促使 NH3逸出(2)Al2O36H=2Al33H2O(3)2Fe22HClO=2Fe3C
45、lH2O(4)Fe(OH)3(5)防止 Al(OH)2Cl 水解生成 Al(OH)3 12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
46、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。写出上述除杂过程中涉及的离子方程式：_ _、_。AlCl3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AlCl36H2O脱 水 制 备 无 水AlCl3，实 现 这 一 步 的 方 法 是_ _。第 24 页 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 Al2O33Cl23C=2AlCl33CO。(2)亚硫酸钠是还原剂，氯气是氧化剂，则离子方
47、程式为SO23Cl2H2O=SO242Cl2H。(4)除杂过程中涉及的离子方程式为 Fe33OH=Fe(OH)3，Al34OH=AlO22H2O。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 g0.65 g15.6 g，AlCl3的纯度为15.6 g16.25 g100%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(
48、1)Al2O33Cl23C=2AlCl33CO(2)SO23Cl2H2O=SO242Cl2H(3)除去 FeCl3(4)Fe33OH=Fe(OH)3 Al34OH=AlO22H2O 96%(5)在 HCl 气流中加热脱去结晶水 13(2019淮安宿迁期中)从废电池外壳中回收锌(锌皮中常有少量铁、外表沾有NH4Cl、ZnCl2、MnO2等杂质)，制取 ZnSO47H2O 可以采取如下工艺流程：已知：Zn(OH)2和 Al(OH)3化学性质相似；金属氢氧化物沉淀的 pH：氢氧化物 开始沉淀的pH 完全沉淀的 pH Zn(OH)2 Fe(OH)3 请回答下列问题：(1)“酸 溶”时，为 了 提 高
49、酸 溶 速 率，可 采 取 的 措 施 有：_ _(任答一点)。第 25 页(2)“氧 化”时，酸 性 滤 液 中 加 入NaNO2反 应 的 离 子 方 程 式 为_。(3)“氧化”时，为了减少污染，工业上常用 H2O2替代 NaNO2。若参加反应的 NaNO2为 0.2 mol，对应则至少需要加入 10%H2O2溶液_mL(密度近似为 1 gcm3)。该过程中加入的 H2O2需多于理论值，原因除了提高另外反应物的转化率外，还可能是_。(4)“调节 pH”时，若 pH8 则造成锌元素沉淀率降低，其原因可能是_。(5)将滤渣 A 溶于适量稀硫酸，调节溶液 pH，过滤，将滤液蒸发浓缩，冷却结晶析
50、出 ZnSO47H2O 晶体。则该过程中需调节溶液 pH 的范围为_。答案(1)将废锌皮粉碎(或升高温度；适当提高硫酸浓度；搅拌)(合理答案任写一点)(2)Fe2NO22H=Fe3NOH2O(3)34 Fe3(或 Fe2)催化分解双氧水(4)碱性过强，氢氧化锌可能溶解 14 某研究性学习小组为测定某含镁 3%5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计了下列两种不同实验方案进行探究，请根据他们的设计回答有关问题。探究一实验方案：铝镁合金 NaOH溶液测定剩余固体质量。问题讨论：(1)实验中发生反应的化学方程式是_ _。(2)若实验中称取 5.4 g 铝镁合金粉末样品，投入 V mL 2.