高考化学总复习讲义 专题二 第二单元 从铝土矿到铝合

2015《金版新学案》高中化学总复习讲义：专题二 第二单元 从
铝土矿到铝合金
考点一 铝的性质和提取
1．物理性质
铝是银白色、具有金属光泽的固体，硬度较小，具有良好的导电性、导热性和延展性。

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：
①Al
O 2⎪⎪⎪⎪
―
―→常温形成致密的氧化膜―
―→加热4Al ＋3O 2=====△2Al 2O 3
②2Al ＋3Cl 2=====△
2AlCl 3
③Al
酸⎪⎪⎪⎪
――→氧化性酸遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化―
―→非氧化性酸2Al ＋6H ＋===2Al 3＋
＋3H 2↑
④2Al ＋2OH －
＋2H 2O===2AlO －
2＋3H 2↑ ⑤2Al ＋Fe 2O 3=====高温
Al 2O 3＋2Fe 3．从铝土矿中提取铝
铝土矿 二氧化碳 铝 ↓ ↓ ↑ 溶解―→过滤→酸化→过滤→灼烧→电解 ↑ ↓ ↓ ↓ NaOH 溶液 残渣 滤液 H 2O 写出所有化学方程式：
Al 2O 3＋2NaOH===2NaAlO 2＋H 2O ，
NaAlO 2＋CO 2＋2H 2O===Al(OH)3↓＋NaHCO 3，
2Al(OH)3=====△
Al 2O 3＋3H 2O ，
2Al 2O 3(熔融)=====通电
冰晶石4Al ＋3O 2↑。

4．用途
纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。

◎思考与探究
(1)金属铝是活泼的金属，能与酸反应，为什么能用铝槽储运浓H 2SO 4或浓HNO 3? (2)铝与氢氧化钠溶液反应时，反应机理如何？请用单线桥标出电子转移的方向与数
目。

(3)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的体积之比是多少？为什么？
提示：(1)常温下浓H2SO4、浓HNO3能使铝钝化(在表面形成一层致密的氧化膜)，阻止反应的继续进行。

(2)铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2。

反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH无电子得失。

2Al＋2NaOH＋6H6e－2O===2NaAlO2＋3H2↑＋4H2O
(3)1∶1(或相等)；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相等，所得H2必相等。

铝的化学性质及重要用途
1．下列关于铝的叙述中正确的是()
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
答案： B
2．若在加入铝粉能放出氢气的溶液中，分别加入下列各组离子，可能共存的是() A．NH＋4NO－3CO2－3Na＋
B．Na＋Ba2＋Mg2＋HCO－3
C．NO－3Ca2＋K＋Cl－
D．NO－3K＋AlO－2H＋
解析：A项，在酸性条件下因有NO－3，不能生成H2，在碱性条件下，OH－与NH＋4不共存，故A项不符合；B项，HCO－3与H＋或OH－均不能大量共存；C项，在碱性条件下符合题意；D项表示的为酸性条件，含有HNO3，不可能与Al反应放出氢气，且AlO－2和H ＋不能大量共存。

答案： C
3．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 HNO3
C．8 mol·L－1 NaOH D．18 mol·L－1 H2SO4
解析：B、D项中均不产生H2，Mg、Al与盐酸均反应生成H2，Mg与NaOH溶液不反应。

答案： A
◎名师提醒铝热剂
铝与金属氧化物的混合物，其中金属氧化物中金属元素的还原性要比铝弱。

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。

铝与酸、碱反应的定量关系
4．镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应，产生气体的体积(V )与时间(t )关系如图。

反应中镁和铝的( )
A ．物质的量之比为3∶2
B ．质量之比为3∶2
C ．摩尔质量之比为2∶3
D ．反应速率之比为2∶3
解析： 由关系式：Mg ～H 2,2Al ～3H 2，可知产生等量H 2时，消耗Mg 、Al 的物质的量之比为3∶2，故A 项正确。

二者质量之比为4∶3，摩尔质量之比为24∶27＝8∶9，反应速率之比为3∶2。

答案： A
5．甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol/L 盐酸和氢氧化钠溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后测得甲、乙两烧杯中产生的气体体积之比为1∶2，则加入铝粉的质量为( )
A ．5.4 g
B ．3.6 g
C ．2.7 g
D ．1.6 g
解析： 根据铝粉与盐酸、氢氧化钠溶液反应的化学方程式：2Al ＋6HCl===2AlCl 3＋3H 2↑，2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑，可知若在含等物质的量的HCl 和NaOH 溶液中分别加入足量的铝粉，产生的H 2的体积之比为1∶3。

而题中产生的H 2的体积之比为1∶2，说明铝粉的量相对盐酸是过量的，而相对NaOH 是不足的，则与盐酸反应的铝粉是2.7 g ，与NaOH 溶液反应的铝粉应为5.4 g 。

答案： A
◎名师归纳 铝与酸、碱反应的定量关系 铝分别与盐酸、NaOH 溶液反应的原理： 2Al ＋6HCl===2AlCl 3＋3H 2↑，
2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑。

(1)等量的铝与足量盐酸和足量氢氧化钠溶液反应，产生H 2的体积比为V HCl (H 2)V NaOH (H 2)＝1
1。

(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H 2的体积比为
V HCl (H 2)
V NaOH (H 2)＝13。

(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和NaOH 溶液反应，若产生H 2的体积比为
1
3
<V HCl (H 2)V NaOH (H 2)<11
，则必定是：铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；铝与NaOH 溶液反应时，铝不足而NaOH 溶液过量。

考点二 铝的重要化合物
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
两性氧化物—⎪⎪⎪⎪
――→与HCl 反应Al 2O 3＋6HCl===2AlCl 3＋3H 2O ――→与NaOH 反应
Al 2O 3＋2NaOH===2NaAlO 2＋H 2O
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
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
①Al(OH)3＋3H ＋===Al 3＋
＋3H 2O ；
②Al(OH)3＋OH －===AlO －
2＋2H 2O ；
③2Al(OH)3=====△
Al 2O 3＋3H 2O 。

(3)制备
①向铝盐溶液中加入NH 3·H 2O ，离子方程式为： Al 3＋＋3NH 3·H 2O===Al(OH)3↓＋3NH ＋4
②向偏铝酸盐溶液中通入足量CO 2，离子方程式为：
AlO －2＋CO 2＋2H 2O===Al(OH)3↓＋HCO －
3。

3．明矾净水原理
明矾的化学式为KAl(SO 4)2·12H 2O ，其净水的原理涉及到的离子方程式表示为：Al 3＋
＋
3H 2O Al(OH)3(胶体)＋3H ＋。

◎思考与探究
(1)下列变化可通过一步化学反应直接完成的是________。

①Al(OH)3―→Al 2O 3 ②Al 2O 3―→Al(OH)3 ③Al ―→Al(OH)3 (2)既能与盐酸反应，又能与NaOH 溶液反应的物质有哪些？ (3)如何分离Al 2O 3和Fe 2O 3的混合物？(用示意图回答) 提示： (1)①
(2)Al 、Al 2O 3、Al(OH)3、弱酸的铵盐[如(NH 4)2CO 3]、多元弱酸的酸式盐(如NaHCO 3和氨基酸等物质)。

(3)
Al 2O 3、Al (OH )3的两性
1．下列各种物质既能与强酸溶液反应又能与强碱溶液反应的是( ) ①Al ②AlCl 3 ③NaAlO 2 ④Al(OH)3 ⑤Al 2O 3 ⑥NaHCO 3
A ．①②③④⑤⑥
B ．①③④⑤
C ．②④⑤
D ．①④⑤⑥ 答案： D
2．铝土矿的主要成分是Al 2O 3，此处还含有少量SiO 2、Fe 2O 3等杂质，从铝土矿中提纯Al 2O 3的工艺流程如下：
讨论回答下列问题：
(1)写出①、②中可能发生反应的离子方程式：
①________________________________________________________________________，
②________________________________________________________________________。

(2)步骤②中不用氨水沉淀Fe 3＋
的原因：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

答案： (1)①Al 2O 3＋6H ＋===2Al 3＋＋3H 2O 、Fe 2O 3＋6H ＋===2Fe 3＋
＋3H 2O
②Al 3＋＋4OH －===AlO －2＋2H 2O Fe 3＋＋3OH －
===Fe(OH)3↓
(2)Al(OH)3能溶于强碱溶液但不溶于氨水，用氨水不能将Fe(OH)3和Al(OH)3分离
◎名师提醒
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。

Al (OH )3的制取
3．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% H 2SO 4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W 1、W 2、W 3。

三种实验方案如下：
甲：铝→加NaOH 溶液→加H 2SO 4溶液→W 1 g Al(OH)3 乙：铝→加H 2SO 4溶液→加NaOH 溶液→W 2 g Al(OH)3
丙：
⎭
⎪⎬⎪
⎫铝→加H 2SO 4溶液铝→加NaOH 溶液→W 3 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，W 1、W 2、W 3其质量由大到小的顺序是__________。

(3)制得Al(OH)3的最大质量是________。

解析： 甲：2Al ＋2OH －＋2H 2O===2AlO －2＋3H 2↑
AlO －2＋H ＋＋H 2O===Al(OH)3↓
乙：2Al ＋6H ＋===2Al 3＋＋3H 2↑ Al 3＋＋3OH －===Al(OH)3↓ 丙：Al ――→3H ＋Al 3＋，3Al ――→3OH －3AlO －2 所以Al 3＋＋3AlO －2＋6H 2O===4Al(OH)3↓ 分析：(从化学方程式计量数看)
甲：制取2 mol Al(OH)3消耗H ＋ 2 mol 、OH － 2 mol 。

乙：制取2 mol Al(OH)3消耗H ＋ 6 mol 、OH － 6 mol 。

丙：制取4 mol Al(OH)3消耗H ＋ 3 mol 、OH － 3 mol 。

既制取2 mol Al(OH)3消耗H ＋ 1.5 mol 、OH － 1.5 mol ，
结论是丙以较少的原料制出较多的Al(OH)3，最合理；乙以较多的原料制出较少的产品，最不合理。

相同的原料制取的Al(OH)3质量应是W 3>W 1>W 2。

n (H ＋)＝350 g ×70%
98 g·mol －1
×2＝5 mol
n (OH －)＝240 g
40 g·mol －1
＝6 mol
由电荷守恒：OH －过量，按H ＋计算 按丙的方法：3H ＋～3OH －～4Al(OH)3
3 mol 312 g 5 mol x x ＝312 g ×5 mol 3 mol
＝520 g 。

答案： (1)丙 (2)W 3>W 1>W 2 (3)520 g ◎名师归纳 制取Al(OH)3的三途径
考点三用数形结合思想理解Al3＋、Al(OH)3、AlO－2之间转化量的关系1．用转化图探究
Al3＋、AlO－2、Al(OH)3的转化关系
写出转化(2)、(5)、(6)离子方程式：
(2)Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2O
(5)AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
(6)AlO－2＋4H＋===Al3＋＋2H2O
2．用数轴探究
可溶性铝盐与强碱(如NaOH溶液)反应，铝元素的存在形式
(NaAlO2溶液与盐酸反应的分析与上述内容类似，自己整理出来)
◎思考与探究
用图像探究Al3＋、Al(OH)3、AlO－2转化的定量关系
(1)将AlCl3溶液逐滴滴入到含4 mol NaOH的溶液中至过量，按顺序写出发生反应的离子方程式，并以n(AlCl3)为横坐标，以生成n[Al(OH)3]为纵坐标，在坐标系中画出二者的关系。

(2)向混有HCl的AlCl3溶液中，逐滴滴入NaOH溶液至过量，以n(NaOH)为横坐标，以生成n[Al(OH)3]为纵坐标，在坐标系中画出二者的关系。

提示：(1)Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2O
3AlO－2＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓
(2)
Al3＋、Al(OH)3、AlO－2转化的定性关系
1．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Al 2(SO 4)3溶液中
解析： A 项：NaAlO 2――→加H 2SO 4Al(OH)3↓――→加H 2SO 4Al 3＋
；
B 项：Al 2(SO 4)3――→加Ba (OH )2⎩⎪⎨⎪⎧
BaSO 4↓Al (OH )3
↓；
C 项：NaOH ――→加Al 2(SO 4)3AlO －2――→加Al 2(SO 4)3
Al(OH)3↓； D 项：Al 2(SO 4)3――→加氨水Al(OH)3↓。

答案： A 2.
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 为澄清溶液，C 为难溶的白色固体，E 则易溶于水，若取A 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： B 为两性物质，由A ―→B 知B 为Al(OH)3，C 为Al 2O 3，A 溶液的焰色反应为浅紫色，则A 为KAlO 2。

答案： (1)KAlO 2 Al(OH)3 Al 2O 3 AlCl 3 NaAlO 2
(2)AlO －2＋CO 2＋2H 2O===Al(OH)3↓＋HCO －
3
AlO －2＋4H ＋===Al 3＋
＋2H 2O
◎名师归纳 “互滴法”鉴别物质的适用条件 以鉴别AlCl 3溶液和NaOH 溶液为例：
(1)向AlCl 3溶液中滴加NaOH 溶液，先产生白色沉淀，后沉淀溶解。

(2)向NaOH 溶液中滴加AlCl 3溶液，开始无明显现象，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。

具有“滴加顺序不同，产生的现象不同”的两种溶液均可适用“互滴法”鉴别。

除AlCl 3和NaOH 溶液外，还有如NaAlO 2溶液与盐酸，Na 2CO 3溶液与盐酸等。

Al 3＋
、Al (OH )3、AlO －
2转化的图像关系
3．将物质X 逐渐加入(或通入)Y 溶液中，生成沉淀的量与加入X 的物质的量关系如图所示，符合图示情况的是( )
A B C D X
CO 2 HCl NaOH
AlCl 3
Y Ca(OH)2NaAlO2AlCl3NaOH
解析：A项生成沉淀和溶解沉淀消耗的CO2的物质的量相等；B项沉淀生成与溶解消耗盐酸量的比例为1∶3，D项开始无沉淀，后来才产生沉淀。

答案： C
4.
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点对应的溶液中：Na＋、Fe3＋、SO2－4、HCO－3
B．b点对应的溶液中：Na＋、S2－、SO2－4、Cl－
C．c点对应的溶液中：Ag＋、Ca2＋、NO－3、F－
D．d点对应的溶液中：K＋、NH＋4、I－、CO2－3
解析：向NaOH溶液中逐渐加入AlCl3溶液时发生Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2O,3AlO－2＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓。

a点时溶液中有大量OH－，与Fe3＋、HCO－3不能大量共存。

b点时溶质为NaCl和NaAlO2，所有离子可以大量共存。

c点时溶质为NaCl，与Ag＋不能大量共存。

d点时溶质为NaCl和AlCl3，Al3＋与CO2－3互相促进水解不能大量共存。

答案： B
5．右图表示AlCl3溶液与NaOH溶液相互滴加混合，由图中判断错误的是()
A．①线表示Al3＋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物质的量的变化
D．④线表示AlO－2物质的量的变化
解析：往AlCl3溶液中逐滴加入NaOH发生如下反应：
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O，
此时图像中x表示NaOH的量，
①表示Al3＋物质的量的变化，④表示AlO－2物质的量的变化，②、③表示Al(OH)3物质的量的变化。

往NaOH溶液中逐滴加入AlCl3时发生如下反应：
Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2O，
3AlO－2＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓，
此过程与图像表示的不相等。

答案： B
◎名师归纳常考Al3＋、Al(OH)3、AlO－2转化的图像归纳
类别图像实验现象
向含1 mol AlCl3溶液中滴加氨
水开始产生沉淀，到NH3·H2O的量为3 mol时，沉淀不再增加
向含1 mol AlCl3溶液中滴加
NaOH溶液开始产生沉淀，到NaOH的量为3 mol时沉淀量最大，到NaOH的量为4 mol时，沉淀完
全溶解
向酸化的AlCl3溶液(即Al3＋、H ＋各1 mol)中滴加NaOH溶液
NaOH的量为1 mol时开始沉淀，NaOH的量为4 mol时沉淀开始溶解，NaOH的量为5 mol 时，沉淀完全溶解
向各1 mol MgCl2、AlCl3混合溶液中滴加NaOH溶液开始产生沉淀，NaOH的量为5 mol时沉淀开始溶解，NaOH的量为6 mol时，沉淀不再溶解。

剩余量和溶解的量相等
向含12 mol NaOH溶液中滴加
AlCl3溶液开始无沉淀生成，到AlCl3的量为3 mol时开始沉淀，AlCl3的量为4 mol时沉淀量不再变化
向含1 mol NaAlO2溶液中滴加
盐酸开始生成沉淀，到HCl的量为1 mol时，沉淀量最大，后逐渐溶解，到HCl的量为4 mol时，完
全溶解
向含有NaOH和NaAlO2各1 mol的溶液(即OH－、AlO－2各1 mol)中滴加盐酸到HCl的量为1 mol时开始沉淀，HCl为2 mol时沉淀量最大，后溶解，HCl的量为5 mol时溶
解完全
向含4 mol盐酸中滴加NaAlO2
溶液到NaAlO2的量为1 mol时开始沉淀，到NaAlO2的量为4 mol 时，沉淀不再变化
Al3＋、Al(OH)3、AlO－2转化的定量关系
6．(2014·潍坊期中)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：n(Na2O2)＝0.2 mol，n(Al)＝0.2 mol，由2Na2O2＋2H2O＝4NaOH＋O2↑和2Al
＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑可知，生成n (O 2)＝0.1 mol ，n (H 2)＝0.3 mol ，n NaAlO 2＝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NaAlO 2反应生成0.1 mol Al(OH)3沉淀，由Na ＋守恒可知反应后溶液中含0.1 mol NaAlO 2；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 NaAlO 2；D 项，由Na ＋守恒可知最终得到的溶液中c (Na ＋)＝2 mol·L －1。

答案： C
7．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： 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。

答案： D ◎名师归纳 以AlCl 3与NaOH 反应归纳Al 3＋、Al(OH)3、AlO －
2转化的计算方法 Al 3＋＋3OH －===Al(OH)3↓①
Al(OH)3＋OH －===AlO －2＋2H 2O ②
由①②得：Al 3＋＋4OH －===AlO －2＋2H 2O ③
n (OH －)n (Al 3＋)
≤3时，发生反应①，则： n [Al(OH)3]＝13
n (OH －) n (OH －)n (Al 3＋)
≥4时，发生反应③，无Al(OH)3生成。

3<n (OH －)n (Al 3＋)
<4时，发生反应 ①②，则：n [Al(OH)3]＝4n (Al 3＋)－n (OH －) (NaAlO 2溶液与盐酸反应的计算与之类似，请自行归纳)
铝及其化合物的性质和应用
1．(2013·山东理综·9)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： 根据关系式：2Al ～2NaOH,2Al ～3H 2SO 4,2Al ～6HCl ，A 项正确，B 、C 项错误；Al 与稀硝酸反应不产生氢气，D 项错误。

答案： A
2．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)工业上电解熔融状态的Al 2O 3制备Al(2012·广东理综，10B)( )
(2)明矾能水解生成Al(OH)3胶体，可用做净水剂(2012·江苏化学，5A)( )
(3)明矾水解时产生具有吸附性的胶体粒子，可做漂白剂(2012·天津化学，1C)( )
(4)复方氢氧化铝药片的有效成分是Al(OH)3可用作抗酸药(2012·北京理综，6C)( ) (5)如图所示，①AlCl 3溶液、②浓氨水，①中有白色沉淀生成(2012·北京理综，10C 改编)( )
(6)新制的氧化铝可溶于氢氧化钠溶液：Al 2O 3＋2OH －===2AlO －2＋H 2O(2012·海南，
12D)( )
(7)Al 2O 3――→NaOH (aq )△
NaAlO 2(aq)――→CO 2Al(OH)3(2012·江苏，7①)( ) (8)Al 箔插入稀HNO 3中，无现象，说明Al 箔表面被HNO 3氧化，形成致密的氧化膜(2011·安徽理综，10C)( )
(9)加入铝粉能产生H 2的溶液中，可能存在大量的Na ＋、Ba 2＋、AlO －2、NO －3(2011·天津
理综，5C)( )
答案： (1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)√ (6)√ (7)√ (8)× (9)√
铝及其化合物的转化
3．(2012·安徽理综·13)已知室温下，Al(OH)3的K sp 或溶解度远大于Fe(OH)3。

向浓度均
为0.1 mol·L －1的Fe(NO 3)3和Al(NO 3)3混合溶液中，逐滴加入NaOH 溶液。

下列示意图表示
生成Al(OH)3的物质的量与加入NaOH 溶液的体积的关系，合理的是( )
解析： 因Al(OH)3的溶解度大于Fe(OH)3，所以当向浓度均为0.1 mol·L －1的Fe(NO 3)3和Al(NO 3)3混合溶液中逐滴加入NaOH 溶液时，应先生成Fe(OH)3沉淀，再生成Al(OH)3
沉淀，生成Al(OH)3沉淀时发生的反应为Al 3＋＋3OH －===Al(OH)3↓，继续滴加NaOH 溶液，发生反应Al(OH)3＋OH －===AlO －2＋2H 2O ，最终Al(OH)3沉淀消失，由方程式知，生成Al(OH)3沉淀的过程与Al(OH)3沉淀消失的过程中，消耗NaOH 溶液的体积比为3∶1，故C 项正确。

答案： C
4．(2013·全国理综·29)铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al 2O 3和冰晶石(Na 3AlF 6)混合熔融电解制得。

①铝土矿的主要成分是Al 2O 3和SiO 2等。

从铝土矿中提炼Al 2O 3的流程如下：
②以萤石(CaF 2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下：
[已知：CaF 2＋H 2SO 4(浓)===CaSO 4＋2HF ↑]
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： (1)因为铝土矿的主要成分为二氧化硅、氧化铝，前者与NaOH 反应生成硅酸钠，后者与NaOH 反应生成偏铝酸钠(NaAlO 2)。

(2)CaO 加入水溶液中先生成氢氧化钙，氢
氧化钙电离出的Ca 2＋与SiO 2－3反应生成CaSiO 3；反应2为偏铝酸钠与CO 2反应生成氢氧化铝。

(3)浓硫酸与萤石反应生成HF 气体和硫酸钙，故C 为浓硫酸，D 为HF ，E 为硫酸钙；结合制备冰晶石的反应物HF 、碳酸钠和氢氧化铝及生成物Na 3AlF 6，由元素守恒可知该反应的生成物中还有二氧化碳和水。

(4)工业上利用熔融的氧化铝，通过电解可制得单质铝，并有氧气生成；阳极生成物氧气可与石墨反应，生成碳的氧化物。

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)
思维建模__反映
Al 3＋、Al(OH)3、AlO －2之间转化的计算方法——数轴分析法 1．根据AlCl 3与NaOH 的量计算生成Al(OH)3的量
2．根据NaAlO 2与HCl 计算生成Al(OH)3的量 向50 mL 1 mol/L Al 2(SO 4)3溶液中加入100 mL KOH 溶液，充分反应得到3.9 g
沉淀，则KOH 溶液的物质的量浓度可能是(双选)( )
A ．1 mol/L
B ．3 mol/L
C ．1.5 mol/L
D ．3.5 mol/L
解析： n (Al 3＋)＝0.05 L ×1 mol·L －1×2＝0.1 mol
n [Al(OH)3]＝ 3.9 g 78 g·mol －1
＝0.05 mol 由于n [Al(OH)3]<n (Al 3＋)，所以有两种情况符合题意。

(1)n (OH －)n (Al 3＋)
<3时，只发生反应Al 3＋＋3OH －===Al(OH)3↓ n (OH －)＝3n [Al(OH)3]＝0.05 mol ×3＝0.15 mol
即c (KOH)＝0.15 mol 0.1 L
＝1.5 mol·L －1 (2)3<n (OH －)n (Al 3＋)
<4时，发生反应： Al 3＋＋3OH －===Al(OH)3↓①
Al 3＋＋4OH －===AlO －2＋2H 2
O ② 方法Ⅰ：由反应①知，此反应消耗n (OH －)＝3n [Al(OH)3]＝3×0.05 mol ＝0.15 mol
再由Al 元素守恒知，由反应②生成的AlO －2的物质的量n (AlO －2
)＝0.1 mol －0.05 mol ＝0.05 mol
故由反应②消耗n (OH －)＝4n (AlO －2)＝4×0.05 mol ＝0.2 mol
因此c (KOH)＝0.15 mol ＋0.2 mol 0.1 L
＝3.5 mol·L －1 方法Ⅱ.n [Al(OH)3]＝4n (Al 3＋)－n (OH －)
即n (OH －)＝4n (Al 3＋)－n [Al(OH)3]＝4×0.1 mol －0.05 mol ＝0.35 mol
因此c (KOH)＝0.35 mol 0.1 L
＝3.5 mol·L －1。

答案： CD
向20 mL 某物质的量浓度的AlCl 3溶液中滴入2 mol·L －1 NaOH 溶液时，得到的
Al(OH)3沉淀的质量与所滴加NaOH 溶液的体积(mL)关系如下图所示，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，①AlCl3过量，加入NaOH使Al3＋部分产生沉淀为0.39 g，通过Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓可知用NaOH 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，用NaOH 17.5 mL。

答案：(1)表示滴入15 mL NaOH溶液时AlCl3完全能转化为Al(OH)3沉淀的质量为0.78 g
(2)表示滴入20 mL NaOH溶液生成的Al(OH)3沉淀完全溶解
(3)Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2O
(4)7.5 mL或17.5 mL。