优化方案高考化学一轮复习 第三章 第二讲 镁、铝及其化合物-人教版高三全册化学试题

第二讲 镁、铝及其化合物
[考纲展示]
1．了解金属铝的主要性质及其应用。

2.了解Al 的重要化合物的主要性质及其应用。

3.“铝三角”和铝热反应。

考 点 一 镁、铝的性质及应用
一、铝的结构和存在形式
铝位于元素周期表第三周期ⅢA 族，原子结构示意图为
写出图中有关反应的化学方程式：
④2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑ ⑤2Al ＋Fe 2O 3=====高温
Al 2O 3＋2Fe(铝热反应)
四、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)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。

,(2)铝与稀硝酸反应时生成的气体是NO 而不是H 2。

,(3)
用铝箔包裹的钠与水反应时既考虑Na 与水的反应，又考虑Al 与NaOH 溶液的反应。

(2015·哈尔滨高三模拟)下列有关铝及其化合物的叙述正确的是( ) A.铝粉与氧化镁共热可制取金属镁
B.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
C.工业上用电解熔融Al 2O 3的方法冶炼铝
D.在浓硝酸中加入等体积的浓硫酸后，立即加入铝片，铝片表面发生钝化
[解析] 镁比铝活泼，不能用铝粉制取镁，A 错误；根据关系式2Al ～6HCl ～3H 2，2Al ～2NaOH ～3H 2，当铝足量时，等量的HCl 和NaOH 产生H 2的体积比为1∶3，B 错误；浓H 2SO 4可吸收浓HNO 3中的水分，并放出大量热，促进HNO 3挥发，使两种酸的浓度减小，铝片不钝化，D 错误。

[答案] C
[思维建模])—铝与酸、碱反应生成H 2的量的关系
铝与盐酸、氢氧化钠反应的化学方程式分别为2Al ＋6HCl===2AlCl 3＋3H 2↑、2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑。

从化学方程式可以看出Al 与酸、碱反应时生成H 2的实质都
是Al ――→失3e －
Al 3＋
，所以无论与酸还是与碱反应，Al 与H 2的关系都是2Al ～3H 2。

(1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气体积比
V HCl （H 2）
V NaOH （H 2）
＝1∶1。

(2)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比
V HCl （H 2）
V NaOH （H 2）
＝1∶3。

(3)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1
3
＜
V HCl （H 2）V NaOH （H 2）＜1
1
，则必定是①铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；②铝与氢氧化钠反应时，
铝不足而氢氧化钠过量。

解题时应充分利用上述过量关系。

铝的这种既能与酸(非氧化性酸)又能与强碱反应产生H 2的性质常作为推断题的“题
眼”。

1.将某份铁铝合金样品均分为两份，一份加入足量盐酸，另一份加入足量
NaOH 溶液，同温同压下产生的气体体积比为3∶2，则样品中铁、铝物质的量之比为( )
A ．3∶2
B ．2∶1
C ．3∶4
D ．4∶3
解析：选C 。

设每份铁铝合金样品中含铁、铝的物质的量分别为x 、y ，则由
三个关系式得知⎝
⎛⎭⎪⎫x ＋3y 2∶3
2y ＝3∶2，解得x ∶y ＝3∶4。

题组一 镁、铝性质的比较
1．镁、铝单质的化学性质以相似性为主，但也存在某些重大差异性，下列物质能用于证明二者存在较大差异性的是( )
①CO 2 ②盐酸 ③NaOH 溶液 ④CuSO 4溶液 A ．①④ B ．②③ C ．①③
D ．②③④
解析：选C 。

镁能与CO 2反应而铝不能，铝能与NaOH 溶液反应而镁不能。

2．将等物质的量的镁和铝混合，取等质量该混合物四份，分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是( )
A ．3 mol ·L －1
HCl B ．4 mol ·L －1
HNO 3 C ．8 mol ·L －1 NaOH
D ．18 mol·L －1
H 2SO 4
解析：选A 。

在镁、铝混合物中加入HNO 3和浓H 2SO 4都不产生H 2；加入NaOH 溶液，只有Al 与之反应生成H 2，而镁不反应；加入盐酸，镁、铝都与盐酸反应生成H 2，所以放出H 2的量最多。

题组二 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H 2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H 2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，在相同状况下，产生H 2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，测得生成的气体在相同状况下体积比为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。

答案：(1)1∶1(2)1∶3(3)3∶1(4)A
对比记忆铝、镁的化学性质
铝镁与非金
属反应能被Cl2、O2氧化
2Mg＋O2=====
点燃
2MgO3Mg＋N2=====
点燃
Mg3N2
与水反
应反应很困难
能与沸水反应Mg＋2H2O=====
△
Mg(OH)2＋H2↑
与碱反
应
能溶于强碱溶液不反应与某些
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：2Mg＋CO2=====
点燃
2MgO＋C
注意：①Al与MgO不能发生铝热反应。

②Mg在CO2中能够燃烧，所以活泼金属着火不能用二氧化碳灭火器和泡沫灭火器。

考点二铝的重要化合物[学生用书P52]
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
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(用化学方程式表示)
Al(OH)3的电离方程式为
(2)受热分解：2Al(OH)3=====△
Al 2O 3＋3H 2O 。

3．制备
(1)向可溶性铝盐中加入氨水，离子方程式为Al 3＋
＋3NH 3·H 2O===Al(OH)3↓＋3NH ＋
4。

(2)向NaAlO 2溶液中通入足量CO 2，离子方程式为AlO －
2＋CO 2＋2H 2O===Al(OH)3↓＋HCO －
3。

(3)NaAlO 2溶液与AlCl 3溶液混合：3AlO －
2＋Al 3＋
＋6H 2O===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(SO 4)2·12H 2O ，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Al 3＋
＋3H 2O Al(OH)3(胶体)＋3H ＋
，
Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。

(1)Al(OH)3是一种不溶于水的白色胶状物，能作净水剂，能中和胃酸，也是一种阻燃材料。

(2)Al(OH)3具有两性，能溶于强酸、强碱，但不溶于弱酸(如H 2CO 3)、弱碱(如氨水)。

因此，
制备Al(OH)3是用可溶性铝盐与过量氨水反应而不是过量NaOH 溶液。

(3)中学化学中常见的既能与盐酸反应，又能与NaOH 溶液反应的物质有①Al、②Al 2O 3、③Al(OH)3、④多元弱酸的酸式盐(如NaHCO 3)、⑤弱酸的铵盐[如(NH 4)2CO 3]。

(2014·高考组合题)下列说法中不正确的是( ) A ．(2014·高考重庆卷)用CO 2鉴别NaAlO 2溶液和CH 3COONa 溶液
B ．(2014·高考四川卷)AlCl 3溶液中加入过量稀氨水：Al 3＋
＋4NH 3·H 2O===AlO －
2＋4NH ＋
4＋
2H 2O
C ．(2014·高考北京卷)Al 片溶于NaOH 溶液中，产生气体：2Al ＋2OH －
＋2H 2O===2AlO －
2＋3H 2↑
D ．(2014·高考江苏卷)氢氧化铝具有弱碱性，可用于制胃酸中和剂
[解析] CO 2通入到NaAlO 2溶液中可产生白色沉淀，通入CH 3COONa 溶液中没有明显现象，故可鉴别二者，A 项正确；Al(OH)3不溶于氨水，B 项离子方程式书写错误，应为Al 3＋
＋3NH 3·H 2O===Al(OH)3↓＋3NH ＋
4；C 项正确；氢氧化铝属于两性氢氧化物，在与酸反应时表现弱碱性，可用于中和胃酸，D 项正确。

[答案] B
[思维建模]—铝及其化合物与H ＋
、OH －
的反应规律
⎭⎪⎬⎪⎫Al
Al 2O 3
Al （OH ）3
AlO
－
2
――→H ＋
过量⎩⎪⎨⎪⎧Al 3＋
和H 2
Al 3＋
和H 2O
Al 3＋
和H 2O
Al 3＋
和H 2O
⎭⎪⎬⎪⎫Al
Al 2O 3
Al （OH ）3
Al
3＋
――→OH －
过量⎩⎪⎨⎪⎧AlO －
2和H 2
AlO －2和H 2O
AlO －2和H 2O
AlO －2
和H 2
O 2.(2015·西安高三模拟)现有Al 、Cl 2、Al 2O 3、HCl(aq)、Al(OH)3、
NaOH(aq) 6种物质，它们之间有如图所示转化关系，图中每条线两端的物质之间都可以发生反应，下列推断不合理的是( )
A ．N 一定是HCl(aq)
B ．X 可能为Al 或Cl 2
C ．Y 一定为NaOH(aq)
D ．Q 、Z 中的一种必定为Al 2O 3
解析：选B 。

在Al 、Cl 2、Al 2O 3、HCl(aq)、Al(OH)3、NaOH(aq)中，只有NaOH(aq)能与
Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3 5种物质反应，对照转化关系，可知Y为NaOH(aq)，只有HCl(aq)能与Al、Al2O3、Al(OH)3、NaOH(aq) 4种物质反应，对照图示转化关系可知N 为HCl(aq)，故选项A、C正确。

选项B，若X为Al，Al能与Cl2、HCl(aq)、NaOH(aq) 3种物质反应，而图示给出的是与2种物质反应，所以X不可能是Al，但可能是Cl2。

选项D，Al2O3既能与HCl(aq)反应，也能与NaOH(aq)反应，故Q、Z中的一种必定为Al2O3。

题组一Al2O3、Al(OH)3的两性
1．(教材改编)按要求填空。

①Al ②Al2O3③Al(OH)3④(NH4)2CO3
⑤CH3COONH4⑥NaHCO3
(1)在以上物质中，既能与强酸反应，又能与强碱反应的是________。

(2)属于两性化合物的是________。

解析：两性化合物是指既能与酸反应又能和碱反应生成盐和水的化合物，故只有Al2O3和Al(OH)3符合。

答案：(1)①②③④⑤⑥(2)②③
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：选C。

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。

题组二制备Al(OH)3的途径选择
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．①⑥⑤③B．②③④③
C ．②③⑤③
D ．①③⑤③
解析：选B 。

若先用盐酸溶解，Mg ，Al 均溶解，制取Al(OH)3的步骤较多；用NaAlO 2
制备Al(OH)3，若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．Al(OH)3是治疗胃酸过多的药物胃舒平的主要成分。

某课外兴趣小组用铝、稀硫酸、烧碱为原料，制备一定量的Al(OH)3。

他们分别设计了两种实验方案：
方案一：Al ――→H 2SO 4Al 2(SO 4)3――→NaOH
Al(OH)3 方案二：Al ――→NaOH NaAlO 2――→H 2SO 4Al(OH)3
(1)从节约药品的角度思考，你认为哪一种方案较好？________，方案一和方案二共同存在的问题是__________________________________________________。

(2)请用相同的原料设计一个更为节约药品的方案，并写出有关反应的化学方程式：__________________________________________________。

解析：(1)制取Al(OH)3时，一般不用强酸或强碱溶液，因为Al(OH)3能溶于二者，酸碱的用量不好控制。

(2)仅本着节约药品的目的出发，用Al 2(SO 4)3和NaAlO 2按1∶3的比例混合是最佳方案。

答案：(1)方案二较好 第二步操作很难控制试剂用量 (2)2Al ＋3H 2SO 4===Al 2(SO 4)3＋3H 2↑、 2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑、 Al 3＋
＋3AlO －
2＋6H 2O===4Al(OH)3↓
1．常见的既能与酸反应又能与碱反应的物质
①金属单质：Al 等；②两性氧化物：Al 2O 3等；③两性氢氧化物：Al(OH)3等；④弱酸的铵盐：(NH 4)2CO 3、CH 3COONH 4、(NH 4)2S 等；⑤弱酸的酸式盐：NaHCO 3、KHS 、NaHSO 3等；⑥氨基酸等。

特别提醒 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Al 2O 3、Al(OH)3、氨基酸是两性物质。

2．氢氧化铝两性的重要应用
(1)用过量NaOH 溶液检验Al 3＋
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－2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。

3．Al(OH)3的三种制备方法
制取Al(OH)3时，一般不用强酸或强碱溶液，因为强酸、强碱能溶解生成的Al(OH)3，而又无法控制酸碱的用量，一般使用氨水或CO2制取。

4．AlO－2与HCO－3不能大量共存，原因是AlO－2能与HCO－3电离出的H＋发生反应：AlO－2＋HCO－3＋H2O===Al(OH)3↓＋CO2－3。

往NaAlO2溶液中通入少量CO2得正盐(CO2－3)，通入足量CO2得酸式盐(HCO－3)。

考点三“铝三角”转化关系及应用[学生用书P53] 1．Al3＋、Al(OH)3、AlO－2之间的转化关系
写出上述转化的离子方程式。

(1)①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4；
②Al3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓；
③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓。

(2)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。

(3)Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2O。

(4)AlO－2＋4H＋===Al3＋＋2H2O。

(5)①AlO－2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3；
②AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓。

(6)Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O。

2．Al3＋、Al(OH)3、AlO－2之间的定性分析和定量计算
(1)把NaOH溶液逐滴加入到AlCl3溶液中至过量
Ⅰ.定性分析
①现象：先有白色沉淀产生，然后沉淀逐渐溶解。

②原理：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、
Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O。

③图像
Ⅱ.定量计算
①根据AlCl3(设为a mol)与NaOH(设为b mol)计算生成Al(OH)3沉淀的量
②根据AlCl3(设为a mol)和Al(OH)3(设为b mol)计算需要NaOH的量
当NaOH不足时，n(NaOH)＝3b，
当NaOH过量时，n(NaOH)＝4a－b。

(2)把AlCl3溶液逐滴加入到NaOH溶液中至过量
①现象：开始时无明显现象，然后逐渐产生大量的白色沉淀。

②原理：Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2O、Al3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓。

③图像
(3)向NaAlO2溶液中逐滴加盐酸至过量
Ⅰ.定性分析
①现象：先生成白色沉淀，随后沉淀逐渐溶解。

②原理：AlO－2＋H＋＋2H2O===Al(OH)3↓、Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。

③图像
Ⅱ.定量计算
①根据NaAlO2(设为a mol)和HCl(设为b mol)计算生成Al(OH)3的量
②根据NaAlO2(设为a mol)和Al(OH)3(设为b mol)计算需要HCl的量
当HCl不足时，n(HCl)＝b，
当HCl过量时，n(HCl)＝4a－3b。

(4)向HCl溶液中逐滴加入NaAlO2至过量
①现象：先无明显现象，反应一段时间后逐渐产生白色沉淀。

②原理：4H＋＋AlO－2===Al3＋＋2H2O、Al3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓。

③图像
(1)分析图像或作图时不仅要注意加入的酸或碱的强弱，还要注意所加入的量和滴加的顺序，
因为滴加的顺序不同可能产生的现象不同。

(2)若产生的沉淀有多种，则应仔细分析相关量间的关系，要特别关注沉淀是否同步生成，沉淀物是否溶于所加入的过量试剂中，同时要注意横纵坐标的意义。

(2015·金考卷选粹)向20 mL某物质的量浓度的AlCl3溶液中滴入 2 mol·L－1的NaOH溶液时，得到的Al(OH)3沉淀质量与所滴加NaOH溶液的体积(mL)的关系如图所示，试回答下列问题：
(1)图中A点表示的意义是________________________________________________________________________。

(2)图中B点表示的意义是________________________________________________________________________。

(3)上述两步用总的离子方程式可表示为________________________________________________________________________ ______________________。

(4)假定反应混合物中有Al(OH)3沉淀0.39 g，则此时用去NaOH溶液的体积为________。

[解析] 把NaOH溶液滴入AlCl3溶液，先产生Al(OH)3沉淀，其质量最大值为A点，然后全部溶解消失(B点)。

其总反应的离子方程式为Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2O。

当有0.39 g Al(OH)3沉淀生成时，①当AlCl3过量时，加入NaOH使Al3＋部分产生沉淀为0.39 g，通过Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓可知需用NaOH溶液 7.5 mL。

②当NaOH过量时，Al3＋全部参加反应生成Al(OH)3沉淀后又部分溶解，需用NaOH溶液17.5 mL。

[答案] (1)表示滴入15 mL NaOH溶液时AlCl3完全转化为Al(OH)3沉淀，质量为0.78 g
(2)表示滴入20 mL NaOH溶液时生成的Al(OH)3沉淀完全溶解
(3)Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2O
(4)7.5 mL或17.5 mL
[思维建模]—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]
＝1
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(Al 3＋
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 (Al 3＋)－n [Al(OH)3]。

3.(2015·最新调研)将一定质量的镁铝混合物投入200 mL 硫酸中，固
体全部溶解后，向所得溶液中加入5 mol/L 的NaOH 溶液，生成沉淀的物质的量n 与加入NaOH 溶液的体积V 的变化如图所示：
则下列说法不正确的是( ) A ．镁和铝的总质量为9 g
B ．最初20 mL NaOH 溶液用于中和过量的硫酸
C ．硫酸的物质的量浓度为2.5 mol/L
D ．生成的氢气在标准状况下的体积为11.2 L
解析：选D 。

由图像知，n [Mg(OH)2]＝0.15 mol ，n [Al(OH)3]＝0.35 mol －0.15 mol ＝0.2 mol ，则m (Mg)＝0.15 mol×24 g/mol＝3.6 g ，m (Al)＝0.2 mol×27 g/mol＝5.4 g ，所以镁和铝的总质量为9 g ；由图像知，最初20 mL NaOH 溶液用于中和过量的硫酸；当沉淀达到最大值时，溶液中的溶质只有Na 2SO 4，则有n (Na ＋
)＝2n (SO 2－
4)，即n (NaOH)＝2n (H 2SO 4)，所以，硫酸的物质的量浓度为5 mol/L ×0.2 L
2×0.2 L ＝2.5 mol/L ；0.15 mol 的Mg 生成的氢气在
标准状况下的体积为3.36 L ，0.2 mol 的Al 生成的氢气在标准状况下的体积为6.72 L ，所以镁和铝混合物生成的氢气在标准状况下的体积为10.08 L ，故选D 项。

题组一 “铝三角”转化关系及定量分析
1．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CO 2 ②向NaAlO 2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．①④D．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 过量时，Al(OH)3又溶于NaOH；④只会生成H2SiO3沉淀。

2．向100 mL 1.0 mol·L－1的AlCl3溶液中逐滴加入0.5 mol·L－1的NaOH溶液至过量，生成沉淀的物质的量与加入NaOH的量的理论曲线图正确的是( )
解析：选D。

AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl
1 3 1
0．1 mol 0.5V0.1 mol
V＝0.6 L n(NaOH)＝0.3 mol
Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O
0．1 mol 0.1 mol
由此可知使AlCl3完全转化为Al(OH)3沉淀，消耗NaOH 0.3 mol。

溶解这些沉淀需NaOH 0.1 mol。

题组二铝土矿的冶炼
3．工业上以铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：
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．图中所示的转化都不是氧化还原反应
D．反应②的离子方程式为AlO－2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3
解析：选D。

由工艺流程图可知反应①过滤后得到的沉淀为Fe2O3，试剂X为NaOH；由Al2O3电解生成单质Al的反应为氧化还原反应，其他反应均为非氧化还原反应；反应②是NaAlO2溶液与过量CO2的反应，D项正确。

4．工业上用铝土矿(主要成分是Al2O3，还含有Fe2O3、SiO2)提取氧化铝作冶炼铝的原料。

其中一种提取方法的操作过程如下：
请回答下列问题：
(1)请写出①中Al2O3溶解的离子方程式：________________________________________________________________________。

(2)沉淀乙是Fe2O3和SiO2的混合物，向其中加入足量盐酸，写出反应的离子方程式：________________________________________________________________________，充分反应后过滤，将滤液加热蒸干灼烧，最后可得到红褐
色固体，用简要的文字和化学方程式说明这一变化过程：
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)上述提取氧化铝的方法叫碱溶法。

工业生产中还有一种酸溶法。

第一步：向铝土矿中加盐酸，然后过滤；第二步：处理得到的滤液。

第二步操作中使用的化学试剂为________________。

解析：(1)该反应为NaOH 溶液与Al 2O 3的反应，离子方程式为Al 2O 3＋2OH －
===2AlO －
2＋H 2O 。

(2)沉淀乙中只有Fe 2O 3与盐酸反应，该反应的离子方程式为Fe 2O 3＋6H ＋
===2Fe 3＋
＋3H 2O 。

充分反应过滤后所得滤液为FeCl 3与HCl 的混合溶液，加热蒸干时FeCl 3发生水解反应得到Fe(OH)3，灼烧时Fe(OH)3发生分解反应得到Fe 2O 3。

(3)酸溶法第一步可以分离出SiO 2，第二步使用NaOH 溶液或强碱溶液，可以使Fe 3＋
沉淀，得到NaAlO 2和NaOH 的混合溶液，再通入CO 2即可得到Al(OH)3。

答案：(1)Al 2O 3＋2OH －
===2AlO －
2＋H 2O (2)Fe 2O 3＋6H ＋
===2Fe 3＋＋3H 2O FeCl 3＋3H 2O
Fe(OH)3＋3HCl ，加热促进水解，且氯
化氢挥发，使平衡右移，生成氢氧化铁，氢氧化铁受热分解，生成氧化铁，2Fe(OH)3=====△Fe 2O 3＋3H 2O (3)NaOH(其他合理答案也可)
1．离子共存问题
(1)Al 3＋
与OH －
、AlO －
2、CO 2－
3(HCO －
3)、S 2－
等不能大量共存。

(2)AlO －
2与H ＋
、HCO －
3、Al 3＋
、Fe 3＋
等不能大量共存。

2．离子反应先后顺序问题
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 ＋
4、Mg 2＋
、Al
3＋
的混合溶液中逐滴加入NaOH 溶液，NaOH 先与H ＋
反应，再与Mg 2＋
、Al 3＋
反应生成沉淀，再与NH ＋
4反应，最后才溶解Al(OH)3沉淀。

3．Al 及其化合物的除杂归类事例 (1)Mg(Al)：加足量NaOH 溶液，过滤； (2)Fe 2O 3(Al 2O 3)：加足量NaOH 溶液，过滤； (3)Mg(OH)2[Al(OH)3]：加足量NaOH 溶液，过滤；
(4)Mg 2＋
(Al 3＋
)：加过量NaOH 溶液，过滤，再加适量酸充分溶解。

1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)(2013·高考重庆卷)向NaAlO2溶液中滴加NaHCO3溶液，有沉淀和气体生成。

( )
(2)(2013·高考江苏卷)氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝。

( )
(3)(2013·高考江苏卷)明矾溶于水产生Al(OH)3胶体：Al3＋＋3H2O===Al(OH)3↓＋3H＋。

( )
(4)(2013·高考广东卷)常温下将Al片放入浓硝酸中，无明显现象，所以Al与浓硝酸不反应。

( )
(5)(2013·高考海南卷)向明矾溶液中滴加Ba(OH)2溶液，恰好使SO2－4沉淀完全：2Al3＋＋3SO2－4＋3Ba2＋＋6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓。

( )
(6)(2013·高考浙江卷)氯离子存在时，铝表面的氧化膜易被破坏，因此含盐腌制品不宜直接存放在铝制容器中。

( )
答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)× (6)√
2．(2014·高考安徽卷)
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：选C。

A.Al2(SO4)3为强酸弱碱盐，Al3＋水解使溶液显酸性，水解离子方程式为Al3
＋，A错误。

B.a～b段，加入NaOH消耗H＋，使Al3＋＋＋＋3H
2O Al(OH)3＋3H
3H2O Al(OH)3＋3H＋反应正向进行，Al3＋的浓度减小，B错误。

C.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。

3．(2013·高考山东卷)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。

A项，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，1 mol Al消耗1 mol NaOH；B项，2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑，1 mol Al消耗1.5 mol H2SO4；C项，2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，1 mol Al消耗3 mol HCl；D项，Al和稀硝酸反应不放H2。

综上所述，符合题意的是A项。

4．(2013·高考大纲全国卷)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Al 2O 3、SiO 2与NaOH 溶液反应后产物的性质来分析流程图一，根据萤石和纯碱为原料制取冰晶石来分析流程图二，充分利用质量守恒等来书写方程式。

(1)在加入NaOH 溶液时，Al 2O 3和SiO 2都能与NaOH 反应，分别生成NaAlO 2和Na 2SiO 3。

(2)加入CaO 后，SiO 2－3与Ca 2＋结合生成难溶物CaSiO 3；滤液Ⅱ中主要含有AlO －
2，通入CO 2后生成沉淀Al(OH)3，煅烧后生成Al 2O 3。

(3)萤石能与浓硫酸反应生成CaSO 4和HF 气体；HF 、Na 2CO 3、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Al 2O 3制取金属铝，加入的冰晶石为助熔剂；阳极产生的O 2能与石墨电极反应生成CO 2(可能含有CO)。

答案：(1)2NaOH ＋SiO 2===Na 2SiO 3＋H 2O 、2NaOH ＋Al 2O 3===2NaAlO 2＋H 2O
(2)CaSiO 3 2AlO －2＋CO 2＋3H 2O===2Al(OH)3↓＋CO 2－3
(3)浓H 2SO 4 12HF ＋3Na 2CO 3＋2Al(OH)3===2Na 3AlF 6＋3CO 2＋9H 2O
(4)2Al 2O 3=====高温通电，Na 3AlF 64Al ＋3O 2↑ O 2、CO 2(CO)
一、选择题
1．(2015·高考全国卷Ⅱ)用如图所示装置进行下列实验：将①中溶液滴入②中，预测的现象与实际相符的是( )
解析：选D。

A项，Na2CO3和NaOH的混合溶液中滴加稀盐酸，稀盐酸先与NaOH发生中和反应，再与Na2CO3分步发生反应：Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl，NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，因此开始阶段滴加稀盐酸，②中不产生气泡。

B项，常温下，浓硝酸与铝条发生钝化，铝条表面生成致密的氧化铝薄膜，阻止内层铝与浓硝酸继续反应，②中观察不到产生红棕色气体的现象。

C项，将AlCl3溶液滴加到浓NaOH溶液中，由于NaOH过量，发生的反应为AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O，得不到大量白色沉淀。

D项，KMnO4酸性溶液具有强氧化性，H2C2O4溶液具有较强的还原性，二者发生氧化还原反应：2MnO－4＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，由于MnO－4被还原为Mn2＋，②中KMnO4酸性溶液逐渐褪色。

2．化学在生产和日常生活中有着重要的应用。

下列说法中不正确的是( )
A．明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化
B．日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用
C．用Al(OH)3治胃酸过多
D．电解AlCl3饱和溶液，可制得金属铝
解析：选D。

由于H＋的放电能力大于Al3＋，电解饱和AlCl3溶液，得到Al(OH)3、H2、Cl2，无法得到金属铝。

3．相同物质的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时，消耗碱量最多的是( )
A．Al B．Al(OH)3
C．AlCl3D．Al2O3
解析：选C。

根据化学方程式分析即可。

2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，Al(OH)3
＋NaOH===NaAlO2＋2H2O，AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋2H2O＋3NaCl，Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O。

由反应化学方程式可知：AlCl3消耗碱量最多。

4．(2015·贵州遵义高三模拟)下列除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．FeCl3溶液中混有少量AlCl3：加入过量的氨水，过滤洗涤沉淀，将沉淀再用适量盐酸溶解
C．用新制的生石灰，通过加热蒸馏，以除去乙醇中少量水
D．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
解析：选B。

氨水与FeCl3、AlCl3分别发生反应：FeCl3＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH4Cl、AlCl3＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4Cl，但Fe(OH)3和Al(OH)3均不溶于氨水，故用过量的氨水无法除去FeCl3溶液中混有的少量AlCl3，B项错误。

5．在Al2(SO4)3和MgSO4的混合溶液中，滴加NaOH溶液，生成沉淀的量与滴入NaOH溶液的体积关系如图所示，则原混合液中Al2(SO4)3与MgSO4的物质的量浓度之比为 ( )
A．6∶1 B．3∶1
C．2∶1 D．1∶2
解析：选D。

由图像知，溶解Al(OH)3耗碱10 mL，则生成Al(OH)3耗碱为30 mL，生成Mg(OH)2耗碱(50－30)mL，故Al3＋与Mg2＋浓度之比为1∶1，则Al2(SO4)3与MgSO4的物质的量浓度之比为1∶2。

6．某铝土矿样品中含有Al2O3、Fe2O3和SiO2，进行一系列操作将它们分离：加入试剂、过滤、洗涤、灼烧等。

依次加入的一组试剂是 ( )
A．NaOH溶液、盐酸、氨气
B．硫酸、NaOH溶液、盐酸
C．NaOH溶液、盐酸、CO2
D．水、盐酸、NaOH溶液
解析：选A。

A项，向样品中加入过量的氢氧化钠溶液，过滤分离出氧化铁；在滤液中加入过量的盐酸，过滤分离出硅酸，经洗涤、灼烧得到SiO2；再在滤液中通入过量的氨气，得到氢氧化铝，经过滤、洗涤、灼烧得到Al2O3，A项正确。

7．(2015·山东潍坊模拟)将15.6 g Na2O2和5.4 g Al同时放入一定量的水中，充分反应后得到200 mL溶液，再向该溶液中缓慢通入标准状况下的HCl气体6.72 L，若反应过程中溶液的体积保持不变，则下列说法正确的是 ( )
A．标准状况下，反应过程中得到6.72 L气体
B．最终得到的溶液中c(Na＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)
C．最终得到7.8 g沉淀
D．最终得到的溶液中c(Na＋)＝1.5 mol·L－1
解析：选C。

n(Na2O2)＝0.2 mol，n(Al)＝0.2 mol，由2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑和2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑可知，生成n(O2)＝0.1 mol，n(H2)＝0.3 mol，n(NaAlO2)＝0.2 mol，反应剩余n(NaOH)＝0.4 mol－0.2 mol＝0.2 mol，通入的HCl气体为0.3 mol，0.2 mol HCl与NaOH反应，0.1 mol HCl与NaAlO2反应生成0.1 mol Al(OH)3沉淀，反应后溶液中含0.1 mol NaAlO2。

A项，反应过程中得到8.96 L气体；B项，最终得到的溶液中还有0.1 mol NaAlO2；D项，最终得到的溶液中c(Na＋)＝2 mol·L－1。

8．等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为5∶6(相同条件下)，则甲，乙两烧杯中的反应情况可能是( )
A．甲、乙中都是铝过量
B．甲中铝过量，乙中碱过量
C．甲中酸过量，乙中铝过量
D．甲中酸过量，乙中碱过量
解析：选B。

2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑。