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2021版浙江高考选考化学一轮复习教师用书：专题32 第二单元 从铝土矿到铝合金
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第二单元 从铝土矿到铝合金
[考点分布]
知识内容
考试要求
2016年
2017年
2018年
2019年
2020年
4月
10月
4月
11月
4月
11月
4月
1月
(1)地壳中铝的含量及存在形式，铝合金
a
(2)从铝土矿中获得铝的方法
b
(3)铝的重要性质(跟酸、碱反应，铝热反应，钝化现象)
b
T31
T12
(4)两性氧化物、两性氢氧化物的概念，Al2O3、Al(OH)3的重要性质，铝及其重要化合物之间的转化关系
c
T31
T30
T31
T31
T12
(5)明矾的组成及净水原理
b
T12
铝的性质和工业制法
一、铝的存在与性质
1．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．物理性质
银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和传热性等，密度较小，质地柔软。
3．化学性质
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
④2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
⑤2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe(铝热反应)
4．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)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。
(4)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。
5．用途
纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。
二、工业炼铝的流程
铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界主要以化合态形式存在于氧化铝中。铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，冶炼金属铝很重要的一个过程是Al2O3的提纯。由于Al2O3是两性氧化物，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。
方案一：碱溶法
(1)写出①、③两步骤中可能发生反应的离子方程式：
①Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O，SiO2＋2OH－===SiO＋H2O；
③AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO，SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO。
(2)步骤③中不用盐酸(或H2SO4)酸化的理由是AlO与酸反应生成的Al(OH)3具有两性，可溶于强酸，不易控制酸的量；CO2廉价而且生成的副产物NaHCO3用途广泛，经济效益好。
(3)步骤④中得到较纯的Al2O3，可能含有SiO2杂质，在电解时它不会影响铝的纯度的原因：由于SiO2的熔点很高，在加热到1__000__℃左右时不会熔化，因而不影响铝的纯度。
方案二：酸溶法
(1)写出①、②中可能发生反应的离子方程式：
①Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O；
②Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。
(2)步骤②中不用氨水沉淀Fe3＋的原因：Al(OH)3只能溶于强碱，不能溶于氨水，用氨水不能将Fe(OH)3和Al(OH)3分离。
题组一铝的性质及应用
1．下列关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：选B。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。
2．(2020·金华选考模拟)粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。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(标准状况)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不变色。
请填空：
(1)①中引发铝热反应的实验操作是__________________________________________
________________________________________________________________________，
产物中的单质B是________。
(2)③中所发生的各反应的离子方程式是________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若溶液D的体积仍视为0.15 L，则该溶液中c(Mg2＋)为________，c(Fe2＋)为________。
解析：此题将实验操作与元素化合物知识巧妙结合在一起考查，增大了试题的容量，增强了试题的测试能力。
(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)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＋。
(3)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－守恒，可知MgCl2和FeCl2的总物质的量等于＝0.45 mol，所以，FeCl2的浓度为＝2.3 mol·L－1。
答案：(1)加少量KClO3，插上镁条并将其点燃 Fe
(2)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
(3)0.67 mol·L－1 2.3 mol·L－1
题组二铝与酸或碱反应的定量分析
3．足量下列物质与等质量的铝反应，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。硝酸与金属铝反应不生成氢气，故D错误；根据化学方程式：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑、2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，等量的铝消耗溶质的量分别为2∶3∶6，可知答案选A。
4．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：选A。在镁、铝混合物中加入HNO3和浓H2SO4都不产生H2；加入NaOH溶液，只有Al与之反应生成H2，而镁不反应；加入盐酸，镁、铝都与盐酸反应生成H2，所以放出H2的量最多。
(1)铝与酸、碱反应生成H2的量的关系
铝与酸、碱反应的化学方程式分别为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。
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＝。
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＝。
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<<，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。
(2)铝的这种既能与酸(非氧化性酸)又能与强碱反应产生H2的性质常作为推断题的“题眼”。
题组三从铝土矿中获得铝
5．(2020·温岭选考模拟)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进行的操作是灼烧，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后的体系中含有氢氧化铁沉淀，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，需在高温下灼烧，D正确。
6．(2020·浙江十校联盟选考)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中的反应为CO2＋AlO＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
D．工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al，成本更低
解析：选C。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，不易控制酸的用量；D项因Al比Fe活泼，不能用Fe置换Al。
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
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(用化学方程式表示)
②受热分解：2Al(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<7。明矾可以净水，其净水的原理是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。
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。
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、洗涤、干燥
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。
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。例如：
(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＋)：加足量NaOH溶液，过滤，再向沉淀中加酸充分溶解。
题组二制备Al(OH)3的最佳途径
3．(2020·杭州选考模拟)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
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；从NaAlO2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．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的质量由大到小的顺序是__________(用W1、W2和W2表示)。
(3)制得Al(OH)3的最大质量是________。
答案：(1)丙
(2)W3>W1>W2
(3)520 g
题组三有关Al3＋、AlO的离子反应
5．(2020·台州教学质评)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MnO有颜色，ClO－与Al3＋可发生双水解反应；B项中HCO＋AlO－2＋H2O===Al(OH)3↓＋CO；D项中，酸性条件下AlO不能大量存在。
6．下列离子方程式书写正确的是( )
A．向氯化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，氧原子不守恒，得失电子不守恒；D项，通入足量CO2时，应生成HCO。
(1)离子共存问题
①Al3＋水解呈酸性，与OH－、AlO、CO(HCO)、S2－等不能大量共存。
②AlO水解呈碱性，与H＋、HCO、Al3＋、Fe3＋等不能大量共存。
(2)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。
用数形结合思想理解Al3＋、Al(OH)3、AlO之间的转化关系
1．Al3＋、Al(OH)3、AlO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；
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)把强碱溶液逐滴加入铝盐(Al3＋)溶液中至过量
①现象：先有白色沉淀产生，然后沉淀逐渐溶解。
②图像
③有关反应
A→B：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
B→D：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
(2)把铝盐(Al3＋)溶液逐滴加入强碱溶液中至过量
①现象：先无明显现象，反应一段时间后逐渐产生大量的白色沉淀。
②图像
③有关反应
A→B：Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
B→C：Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
(3)把强酸溶液逐滴加入AlO溶液中至过量
①现象：先生成白色沉淀，然后沉淀逐渐溶解。
②图像
③有关反应
A→B：AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
B→D：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
(4)把AlO溶液逐滴加入强酸溶液中至过量
①现象：先无明显现象，反应一段时间后逐渐产生大量的白色沉淀。
②图像
③有关反应
A→B：4H＋＋AlO===Al3＋＋2H2O
B→C：Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
(5)往等物质的量的AlCl3、MgCl2混合溶液中加入NaOH溶液至过量
①现象：开始出现白色沉淀，后沉淀量增多，最后沉淀部分溶解。
②图像
③有关反应
O→A：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，
Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
A→B：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
题组一Al3＋、AlO形成Al(OH)3图像的综合分析
1．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。
2．向含Al2(SO4)3和AlCl3的混合溶液中逐滴加入1 mol/L Ba(OH)2溶液至过量，加入Ba(OH)2溶液的体积和所得沉淀的物质的量的关系如图，下列说法不正确的是( )
A．图中C点铝元素的存在形式是AlO
B．向D点溶液中通入CO2气体，立即产生白色沉淀
C．原混合液中c[Al2(SO4)3]∶c(AlCl3)＝1∶2
D．OA段反应的离子方程式为3Ba2＋＋2Al3＋＋8OH－＋3SO===3BaSO4↓＋2AlO＋4H2O
解析：选D。向含有硫酸铝和氯化铝的混合溶液中逐滴加入氢氧化钡的反应的实质是铝离子和氢氧根离子的沉淀反应与钡离子和硫酸根离子的沉淀反应。1 mol 硫酸铝中硫酸根离子完全沉淀需氢氧化钡3 mol，同时提供6 mol氢氧根离子，此时铝离子刚好完全沉淀，OA段可认为是硫酸铝与氢氧化钡恰好完全反应生成硫酸钡和氢氧化铝沉淀；AB段为氯化铝与氢氧化钡反应，B点时溶液中Al3＋和SO完全沉淀，产生的沉淀量达到最大值，溶液中的溶质为BaCl2，BC段为氢氧化铝与氢氧化钡反应，C点时氢氧化铝完全溶解，转化为偏铝酸盐，故C点铝元素的存在形式是AlO，A项正确；D点的溶液中含有Ba2＋、AlO，通入二氧化碳立即产生碳酸钡、氢氧化铝沉淀，B项正确；前3 L Ba(OH)2溶液与溶液中的Al2(SO4)3反应，从3～6 L为Ba(OH)2溶液与溶液中的AlCl3反应，二者消耗的氢氧化钡的物质的量相等均为3 L×1 mol/L＝3 mol，由硫酸铝与氢氧化钡反应生成硫酸钡可知，3n[Al2(SO4)3]＝n[Ba(OH)2]，故n[Al2(SO4)3]＝1 mol，由氯化铝与氢氧化钡生成氢氧化铝可知，3n(AlCl3)＝2n[Ba(OH)2]＝6 mol，故n(AlCl3)＝2 mol，故原混合液中c[Al2(SO4)3]∶c(AlCl3)＝1∶2，C项正确；OA段反应的实质为硫酸铝与氢氧化钡恰好发生反应生成硫酸钡、氢氧化铝沉淀，反应的离子方程式为3Ba2＋＋2Al3＋＋6OH－＋3SO===3BaSO4↓＋2Al(OH)3↓，D项错误。
3．(2020·杭州校级期末)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＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，A错误。B.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，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。
突破Al(OH)3沉淀图像三个秘诀
(1)明晰横、纵坐标含义，然后通过曲线变化特点分析反应原理。
(2)掌握Al3＋、Al(OH)3、AlO三者之间的转化比例：
(3)明晰Al3＋溶液中加碱(OH－)的几种常见变形图像。例如：
图A中，n(H＋)∶n(Al3＋)＝2∶1。
图B中，若已知原溶液中含有Mg2＋，则可推出：
n(Mg2＋)∶n(Al3＋)＝1∶1。
图C中，若已知原溶液中含有H＋和Mg2＋，则可推导出：n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝2∶1∶1。
题组二Al3＋形成Al(OH)3的简单计算
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。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。
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．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
解析：选C。OA段表示Al(OH)3和Mg(OH)2一起沉淀，AB段表示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 0.1 L，则Al3＋生成Al(OH)3消耗NaOH 0.3 L，沉淀Mg2＋消耗NaOH 0.1 L，因而n(AlCl3)∶n(MgSO4)＝2∶1，所以，n(Cl－)∶n(SO)＝6∶1。
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＋)
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]。
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一、选择题
1．(2020·浙江1月选考,T12)下列关于铝及其化合物说法，不正确的是( )
A．明矾可用作净水剂和消毒剂
B．利用铝热反应可冶炼高熔点金属
C．铝可用作包装材料和建筑材料
D．氢氧化铝可用作治疗胃酸过多的药物
答案：A
2．下列制作铅笔的材料与相应工业不对应的是( )
A．橡皮擦——橡胶工业
B．铝合金片——冶金工业
C．铅笔芯——电镀工业
D．铅笔漆——涂料工业
解析：选C。橡胶经加工处理得到橡皮擦，A项正确；铝在自然界中以化合态存在，经冶炼产生游离态的铝，B项正确；铅笔芯的主要成分是石墨，与电镀工业无关，C项错误；给铅笔的外层涂上一层油漆与涂料工业有关，D项正确。
3．(2020·杭州名校联盟联考)铝是一种低毒金属元素，它并非人体需要的微量元素，食用后不会导致急性中毒，但食品中铝的含量超过国家标准就会对人体造成危害。下列关于铝元素的说法正确的是( )
A．铝在空气中不易氧化是因为其性质不活泼
B．氢氧化铝可与胃酸反应，常用作中和胃酸的药物
C．明矾可用于饮用水的杀菌消毒
D．硫酸铝铵常用作面粉膨化剂，该物质不溶于水
解析：选B。A项中铝在空气中会与O2反应生成致密的氧化物薄膜；C项中明矾溶于水生成氢氧化铝胶体，具有吸附色素和杂质的性能，通常用作净水剂，但不能用于杀菌消毒；D项中铵盐都溶于水。
4．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：选A。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。
5．下列说法正确的是( )
A．只有Al粉与Fe2O3的混合物才可称为铝热剂
B．1 mol铝分别与含足量的盐酸或NaOH溶液充分反应，产生氢气的量相同
C．工业上可用电解AlCl3溶液的方法冶炼铝
D．将铝片放入到浓硝酸或浓硫酸中没有明显现象，说明铝与这两种溶液不能发生化学反应
答案：B
6．如图表示在某溶液中滴加Ba(OH)2溶液时，沉淀的物质的量随Ba(OH)2的物质的量的变化关系。该溶液的成分可能是( )
A．NH4Al(SO4)2 B．KAl(SO4)2
C．Al2(SO4)3 D．NaAlO2
解析：选C。根据图示，产生两种沉淀，总共5 mol，其中一种为Al(OH)3，物质的量为2 mol，只有C项符合。
7．向明矾溶液里滴加氢氧化钡溶液，当硫酸根离子沉淀到原来的一半时，铝元素的存在形式是( )
A．一部分为Al(OH)3沉淀，一部分以Al3＋形式存在于溶液中
B．一部分为Al(OH)3沉淀，一部分以AlO形式存在于溶液中
C．全部为Al(OH)3沉淀
D．几乎全部以AlO形式存在于溶液中
解析：选A。明矾的分子式为KAl(SO4)2·12H2O，当硫酸根离子沉淀到原来的一半时，此时明矾的物质的量可以看成1 mol，从而要求Ba(OH)2的物质的量为1 mol。此时n(Al3＋)和n(OH－)的物质的量之比为1∶2，故只发生Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，还有一部分Al3＋存在于溶液中，故选A。
8．下列说法正确的是( )
A．明矾溶于水产生Al(OH)3胶体：Al3＋＋3H2O===Al(OH)3↓＋3H＋
B．向明矾溶液中滴加Ba(OH)2溶液，恰好使SO沉淀完全：2Al3＋＋3SO＋3Ba2＋＋6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓
C．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
D．明矾的净水作用与液氯对自来水的消毒作用原理相同
答案：C
9．下列离子方程式表达正确的是( )
A．氯化铝溶液中加入过量氨水：Al3＋＋4NH3·H2O===AlO＋4NH＋2H2O
B．“84消毒液”(有效成分NaClO)和“洁厕灵”(浓盐酸)混合放出氯气：ClO－＋Cl－＋H＋===Cl2↑＋OH－
C．硫酸亚铁溶液被空气中氧气氧化：4Fe2＋＋O2＋2H2O===4Fe3＋＋4OH－
D．AlCl3溶液与NaAlO2溶液混合：Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
解析：选D。Al(OH)3不能溶于过量的氨水，A错误；Cl2能和OH－反应，二者不可能同时作为一个反应的生成物，且反应物中有H＋，生成物中不可能有OH－，B错误；C项忽视了Fe3＋和OH－能结合生成沉淀，C错误。
10．(2020·金华名校联考)工业上用铝土矿(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．图中所示转化反应都不是氧化还原反应
D．反应①的化学方程式为Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
解析：选D。由后续流程可知，反应①中试剂X的作用是将铝元素转移到溶液中，从而与Fe2O3分离。由于Al2O3属于两性氧化物，而Fe2O3属于碱性氧化物，所以应选用氢氧化钠溶液溶解Al2O3，A、B项均错误；流程最后一步电解Al2O3制取Al时元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，C项错误。
11．碱式碳酸铝镁[MgaAlb(OH)c(CO3)d]在一定条件下的转化如图所示，下列说法正确的是( )
A．Q可能为NH3
B．X可能为NaOH
C．a、b、c、d符合关系式：2a＋3b＝c＋d
D．工业上用CO还原Al2O3的方法制取金属Al
解析：选B。结合流程进行分析，溶液Z可能为NaAlO2溶液，则气体Q可能为CO2，不可能为NH3，A项错误；根据流程，烧渣主要成分为氧化镁和氧化铝，氧化铝具有两性，能溶于强碱溶液，所以溶液X可能为NaOH溶液，B项正确；化合物中Mg的化合价为＋2、Al的化合价为＋3、氢氧根离子的化合价为－1、碳酸根离子的化合价为－2，根据正负化合价代数和为0可得2a＋3b＝c＋2d，C项错误；金属活动性顺序表中铝及排在铝前面的金属一般用电解法制取，所以工业上用电解Al2O3的方法制取金属Al，D项错误。
12．(2020·黄岩选考模拟)某无色透明溶液与铝反应放出氢气，该溶液中可能含有Mg2＋、Cu2＋、Ba2＋、H＋、Ag＋、SO、SO、HCO、OH－、NO十种离子中的若干种，下列推断正确的是( )
A．当溶液中有Al3＋生成时，溶液中可能存在SO、NO－3、H＋、Mg2＋
B．当溶液中有Al3＋生成时，溶液中一定存在H＋、SO，可能存在Mg2＋
C．当溶液中有AlO生成时，溶液中一定存在OH－、Ba2＋、NO
D．当溶液中有AlO生成时，溶液中可能存在OH－、Ba2＋、NO、SO
解析：选B。据题意可知溶液中一定不含有Cu2＋、HCO。当溶液中有Al3＋生成时，原溶液中含有H＋，不含有NO(产生的气体为NO)、SO、OH－，据电中性原理知其中必定含有SO，于是不能存在Ba2＋、Ag＋，可能含有Mg2＋，A项错误，B项正确；当溶液中有AlO生成时，原溶液含有OH－，肯定没有H＋、Ag＋、Mg2＋，据电中性原理知其中必定含有Ba2＋，于是不能存在SO、SO，可能含有NO，C、D项错误。
二、非选择题
13．如图是某同学在实验室中进行铝热反应(铝过量)的实验装置，实验中他观察到的现象之一为“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。
(1)写出该反应的化学方程式：__________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)探究铝热反应后固体的性质
将反应后容器中的固体残余置于烧杯中，加入一定量的稀硝酸，固体完全溶解，反应过程中无气体放出(活泼金属可把稀HNO3还原为NH4NO3)。在反应后的溶液中缓慢滴加4 mol·L－1的NaOH溶液，产生沉淀的物质的量(mol)与加入NaOH溶液的体积(mL)的关系如图所示：
①写出DE段发生反应的离子方程式：__________________________________
________________________。
②B与A的差值为_________________________________________________________。
答案：(1)2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe
(2)①NH＋OH－===NH3·H2O ②0.008
14．某实验小组拟探究在含Mg2＋、Al3＋的混合溶液中滴加NaOH溶液时，生成氢氧化物沉淀的过程。
[实验]在0.10 mol·L－1 MgSO4、0.05 mol·L－1 Al2(SO4)3的混合溶液中加0.05 mol·L－1 NaOH溶液，借助于氢离子传感器和相应分析软件，测得溶液的pH随NaOH溶液加入变化情况如图所示。
(1)为精确控制加入NaOH溶液的体积，可将NaOH溶液置于________(填仪器名称)中滴加。
(2)图中有个pH增加缓慢的阶段，第一阶段(a点前)对应的实验现象是________________________________________________________________________。
(3)对第二阶段(b、c之间)溶液pH变化缓慢的本质，小组同学做出如下推测，请补充推测2和3。
推测1：生成Mg(OH)2沉淀，消耗OH－；
推测2：______________________________________________________________；
推测3：__________________________________________________________。
若推测1符合实际情况，则a点之前反应的离子方程式为______________________________，请据此描述Mg(OH)2、Al(OH)3两种物质在水溶液中溶解性的差异：____________________________________________________________。
解析：(1)注意“精确”联系到酸碱中和滴定，用碱式滴定管。(3)整个过程3个阶段可以理解成Al3＋沉淀、Mg2＋沉淀、Al(OH)3溶解。若第二阶段为Mg2＋沉淀，则第一阶段为Al3＋沉淀。说明Al3＋先沉淀，即Al(OH)3溶解度小。
答案：(1)碱式滴定管 (2)生成白色沉淀并逐渐增多
(3)生成Al(OH)3沉淀，消耗OH－ Al(OH)3沉淀溶解，消耗OH－ Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
Al(OH)3比Mg(OH)2更难溶(或其他合理答案)
15．(2020·杭州选考模拟)明矾石的主要成分是K2SO4·Al2(SO4)3·2Al2O3·6H2O，此外还含有少量Fe2O3杂质。利用明矾石制备氢氧化铝的流程如下：
回答下列问题：
(1)焙烧过程中发生的反应为2Al2(SO4)3＋3S2Al2O3＋9SO2↑，其中氧化剂为________。
(2)“溶解”时反应的离子方程式为______________________________________。
(3)调节pH时使用的是质量浓度(单位体积溶液所含溶质的质量)为882 g·L－1的H2SO4，配制1 L该溶液，需用量筒量取质量分数为98%的硫酸(密度是1.8 g·cm－3)________mL。
解析：(1)根据化合价分析，Al2(SO4)3中硫元素由＋6价降为＋4价，Al2(SO4)3为氧化剂。(2)“溶解”时与氢氧化钠反应的是氧化铝，反应生成偏铝酸钠和水。(3)需要配制的1 L溶液中含溶质硫酸为882 g，根据质量分数和浓硫酸的密度可以求得浓硫酸的体积。
答案：(1)Al2(SO4)3 (2)Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O (3)500.0
16．(2017·浙江11月选考，T31)某兴趣小组用铝箔制备Al2O3、AlCl3·6H2O及明矾大晶体，具体流程如下：
已知：AlCl3·6H2O易溶于水、乙醇及乙醚；明矾在水中的溶解度如下表。
温度/℃
0
10
20
30
40
60
80
90
溶解度/g
3.00
3.99
5.90
8.39
11.7
24.8
71.0
109
请回答：
(1)步骤Ⅰ中化学方程式：________________________；步骤Ⅱ中生成Al(OH)3的离子方程式：____________。
(2)步骤Ⅲ，下列操作合理的是________。
A．坩埚洗净后，无需擦干，即可加入Al(OH)3灼烧
B．为了得到纯Al2O3，需灼烧至恒重
C．若用坩埚钳移动灼热的坩埚，需预热坩埚钳
D．坩埚取下后放在石棉网上冷却待用
E．为确保称量准确，灼烧后应趁热称重
(3)步骤Ⅳ，选出在培养规则明矾大晶体过程中合理的操作并排序：________________。
①迅速降至室温 ②用玻璃棒摩擦器壁 ③配制90 ℃的明矾饱和溶液 ④自然冷却至室温 ⑤选规则明矾小晶体并悬挂在溶液中央 ⑥配制高于室温10～20 ℃的明矾饱和溶液
(4)由溶液A制备AlCl3·6H2O的装置如下图：
①通入HCl的作用是抑制AlCl3水解和________________________________。
②步骤Ⅴ，抽滤时，用玻璃纤维替代滤纸的理由是________________________________；洗涤时，合适的洗涤剂是________。
③步骤Ⅵ，为得到纯净的AlCl3·6H2O，宜采用的干燥方式是________。
答案：(1)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
(2)BCD
(3)⑥⑤④
(4)①增加c(Cl－)，有利于AlCl3·6H2O结晶
②溶液具有强酸性 浓盐酸
③减压干燥(或低温干燥)
[考点分布]
知识内容
考试要求
2016年
2017年
2018年
2019年
2020年
4月
10月
4月
11月
4月
11月
4月
1月
(1)地壳中铝的含量及存在形式，铝合金
a
(2)从铝土矿中获得铝的方法
b
(3)铝的重要性质(跟酸、碱反应，铝热反应，钝化现象)
b
T31
T12
(4)两性氧化物、两性氢氧化物的概念，Al2O3、Al(OH)3的重要性质，铝及其重要化合物之间的转化关系
c
T31
T30
T31
T31
T12
(5)明矾的组成及净水原理
b
T12
铝的性质和工业制法
一、铝的存在与性质
1．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．物理性质
银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和传热性等，密度较小，质地柔软。
3．化学性质
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
④2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
⑤2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe(铝热反应)
4．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)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。
(4)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。
5．用途
纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。
二、工业炼铝的流程
铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界主要以化合态形式存在于氧化铝中。铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，冶炼金属铝很重要的一个过程是Al2O3的提纯。由于Al2O3是两性氧化物，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。
方案一：碱溶法
(1)写出①、③两步骤中可能发生反应的离子方程式：
①Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O，SiO2＋2OH－===SiO＋H2O；
③AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO，SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO。
(2)步骤③中不用盐酸(或H2SO4)酸化的理由是AlO与酸反应生成的Al(OH)3具有两性，可溶于强酸，不易控制酸的量；CO2廉价而且生成的副产物NaHCO3用途广泛，经济效益好。
(3)步骤④中得到较纯的Al2O3，可能含有SiO2杂质，在电解时它不会影响铝的纯度的原因：由于SiO2的熔点很高，在加热到1__000__℃左右时不会熔化，因而不影响铝的纯度。
方案二：酸溶法
(1)写出①、②中可能发生反应的离子方程式：
①Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O；
②Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。
(2)步骤②中不用氨水沉淀Fe3＋的原因：Al(OH)3只能溶于强碱，不能溶于氨水，用氨水不能将Fe(OH)3和Al(OH)3分离。
题组一铝的性质及应用
1．下列关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：选B。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。
2．(2020·金华选考模拟)粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。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(标准状况)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不变色。
请填空：
(1)①中引发铝热反应的实验操作是__________________________________________
________________________________________________________________________，
产物中的单质B是________。
(2)③中所发生的各反应的离子方程式是________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若溶液D的体积仍视为0.15 L，则该溶液中c(Mg2＋)为________，c(Fe2＋)为________。
解析：此题将实验操作与元素化合物知识巧妙结合在一起考查，增大了试题的容量，增强了试题的测试能力。
(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)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＋。
(3)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－守恒，可知MgCl2和FeCl2的总物质的量等于＝0.45 mol，所以，FeCl2的浓度为＝2.3 mol·L－1。
答案：(1)加少量KClO3，插上镁条并将其点燃 Fe
(2)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
(3)0.67 mol·L－1 2.3 mol·L－1
题组二铝与酸或碱反应的定量分析
3．足量下列物质与等质量的铝反应，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。硝酸与金属铝反应不生成氢气，故D错误；根据化学方程式：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑、2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，等量的铝消耗溶质的量分别为2∶3∶6，可知答案选A。
4．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：选A。在镁、铝混合物中加入HNO3和浓H2SO4都不产生H2；加入NaOH溶液，只有Al与之反应生成H2，而镁不反应；加入盐酸，镁、铝都与盐酸反应生成H2，所以放出H2的量最多。
(1)铝与酸、碱反应生成H2的量的关系
铝与酸、碱反应的化学方程式分别为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。
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＝。
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＝。
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<<，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。
(2)铝的这种既能与酸(非氧化性酸)又能与强碱反应产生H2的性质常作为推断题的“题眼”。
题组三从铝土矿中获得铝
5．(2020·温岭选考模拟)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进行的操作是灼烧，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后的体系中含有氢氧化铁沉淀，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，需在高温下灼烧，D正确。
6．(2020·浙江十校联盟选考)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中的反应为CO2＋AlO＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
D．工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al，成本更低
解析：选C。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，不易控制酸的用量；D项因Al比Fe活泼，不能用Fe置换Al。
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
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(用化学方程式表示)
②受热分解：2Al(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<7。明矾可以净水，其净水的原理是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。
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。
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、洗涤、干燥
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。
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。例如：
(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＋)：加足量NaOH溶液，过滤，再向沉淀中加酸充分溶解。
题组二制备Al(OH)3的最佳途径
3．(2020·杭州选考模拟)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
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；从NaAlO2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．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的质量由大到小的顺序是__________(用W1、W2和W2表示)。
(3)制得Al(OH)3的最大质量是________。
答案：(1)丙
(2)W3>W1>W2
(3)520 g
题组三有关Al3＋、AlO的离子反应
5．(2020·台州教学质评)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MnO有颜色，ClO－与Al3＋可发生双水解反应；B项中HCO＋AlO－2＋H2O===Al(OH)3↓＋CO；D项中，酸性条件下AlO不能大量存在。
6．下列离子方程式书写正确的是( )
A．向氯化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，氧原子不守恒，得失电子不守恒；D项，通入足量CO2时，应生成HCO。
(1)离子共存问题
①Al3＋水解呈酸性，与OH－、AlO、CO(HCO)、S2－等不能大量共存。
②AlO水解呈碱性，与H＋、HCO、Al3＋、Fe3＋等不能大量共存。
(2)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。
用数形结合思想理解Al3＋、Al(OH)3、AlO之间的转化关系
1．Al3＋、Al(OH)3、AlO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；
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)把强碱溶液逐滴加入铝盐(Al3＋)溶液中至过量
①现象：先有白色沉淀产生，然后沉淀逐渐溶解。
②图像
③有关反应
A→B：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
B→D：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
(2)把铝盐(Al3＋)溶液逐滴加入强碱溶液中至过量
①现象：先无明显现象，反应一段时间后逐渐产生大量的白色沉淀。
②图像
③有关反应
A→B：Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
B→C：Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
(3)把强酸溶液逐滴加入AlO溶液中至过量
①现象：先生成白色沉淀，然后沉淀逐渐溶解。
②图像
③有关反应
A→B：AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
B→D：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
(4)把AlO溶液逐滴加入强酸溶液中至过量
①现象：先无明显现象，反应一段时间后逐渐产生大量的白色沉淀。
②图像
③有关反应
A→B：4H＋＋AlO===Al3＋＋2H2O
B→C：Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
(5)往等物质的量的AlCl3、MgCl2混合溶液中加入NaOH溶液至过量
①现象：开始出现白色沉淀，后沉淀量增多，最后沉淀部分溶解。
②图像
③有关反应
O→A：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，
Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
A→B：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
题组一Al3＋、AlO形成Al(OH)3图像的综合分析
1．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。
2．向含Al2(SO4)3和AlCl3的混合溶液中逐滴加入1 mol/L Ba(OH)2溶液至过量，加入Ba(OH)2溶液的体积和所得沉淀的物质的量的关系如图，下列说法不正确的是( )
A．图中C点铝元素的存在形式是AlO
B．向D点溶液中通入CO2气体，立即产生白色沉淀
C．原混合液中c[Al2(SO4)3]∶c(AlCl3)＝1∶2
D．OA段反应的离子方程式为3Ba2＋＋2Al3＋＋8OH－＋3SO===3BaSO4↓＋2AlO＋4H2O
解析：选D。向含有硫酸铝和氯化铝的混合溶液中逐滴加入氢氧化钡的反应的实质是铝离子和氢氧根离子的沉淀反应与钡离子和硫酸根离子的沉淀反应。1 mol 硫酸铝中硫酸根离子完全沉淀需氢氧化钡3 mol，同时提供6 mol氢氧根离子，此时铝离子刚好完全沉淀，OA段可认为是硫酸铝与氢氧化钡恰好完全反应生成硫酸钡和氢氧化铝沉淀；AB段为氯化铝与氢氧化钡反应，B点时溶液中Al3＋和SO完全沉淀，产生的沉淀量达到最大值，溶液中的溶质为BaCl2，BC段为氢氧化铝与氢氧化钡反应，C点时氢氧化铝完全溶解，转化为偏铝酸盐，故C点铝元素的存在形式是AlO，A项正确；D点的溶液中含有Ba2＋、AlO，通入二氧化碳立即产生碳酸钡、氢氧化铝沉淀，B项正确；前3 L Ba(OH)2溶液与溶液中的Al2(SO4)3反应，从3～6 L为Ba(OH)2溶液与溶液中的AlCl3反应，二者消耗的氢氧化钡的物质的量相等均为3 L×1 mol/L＝3 mol，由硫酸铝与氢氧化钡反应生成硫酸钡可知，3n[Al2(SO4)3]＝n[Ba(OH)2]，故n[Al2(SO4)3]＝1 mol，由氯化铝与氢氧化钡生成氢氧化铝可知，3n(AlCl3)＝2n[Ba(OH)2]＝6 mol，故n(AlCl3)＝2 mol，故原混合液中c[Al2(SO4)3]∶c(AlCl3)＝1∶2，C项正确；OA段反应的实质为硫酸铝与氢氧化钡恰好发生反应生成硫酸钡、氢氧化铝沉淀，反应的离子方程式为3Ba2＋＋2Al3＋＋6OH－＋3SO===3BaSO4↓＋2Al(OH)3↓，D项错误。
3．(2020·杭州校级期末)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＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，A错误。B.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，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。
突破Al(OH)3沉淀图像三个秘诀
(1)明晰横、纵坐标含义，然后通过曲线变化特点分析反应原理。
(2)掌握Al3＋、Al(OH)3、AlO三者之间的转化比例：
(3)明晰Al3＋溶液中加碱(OH－)的几种常见变形图像。例如：
图A中，n(H＋)∶n(Al3＋)＝2∶1。
图B中，若已知原溶液中含有Mg2＋，则可推出：
n(Mg2＋)∶n(Al3＋)＝1∶1。
图C中，若已知原溶液中含有H＋和Mg2＋，则可推导出：n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝2∶1∶1。
题组二Al3＋形成Al(OH)3的简单计算
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。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。
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．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
解析：选C。OA段表示Al(OH)3和Mg(OH)2一起沉淀，AB段表示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 0.1 L，则Al3＋生成Al(OH)3消耗NaOH 0.3 L，沉淀Mg2＋消耗NaOH 0.1 L，因而n(AlCl3)∶n(MgSO4)＝2∶1，所以，n(Cl－)∶n(SO)＝6∶1。
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＋)
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．(2020·浙江1月选考,T12)下列关于铝及其化合物说法，不正确的是( )
A．明矾可用作净水剂和消毒剂
B．利用铝热反应可冶炼高熔点金属
C．铝可用作包装材料和建筑材料
D．氢氧化铝可用作治疗胃酸过多的药物
答案：A
2．下列制作铅笔的材料与相应工业不对应的是( )
A．橡皮擦——橡胶工业
B．铝合金片——冶金工业
C．铅笔芯——电镀工业
D．铅笔漆——涂料工业
解析：选C。橡胶经加工处理得到橡皮擦，A项正确；铝在自然界中以化合态存在，经冶炼产生游离态的铝，B项正确；铅笔芯的主要成分是石墨，与电镀工业无关，C项错误；给铅笔的外层涂上一层油漆与涂料工业有关，D项正确。
3．(2020·杭州名校联盟联考)铝是一种低毒金属元素，它并非人体需要的微量元素，食用后不会导致急性中毒，但食品中铝的含量超过国家标准就会对人体造成危害。下列关于铝元素的说法正确的是( )
A．铝在空气中不易氧化是因为其性质不活泼
B．氢氧化铝可与胃酸反应，常用作中和胃酸的药物
C．明矾可用于饮用水的杀菌消毒
D．硫酸铝铵常用作面粉膨化剂，该物质不溶于水
解析：选B。A项中铝在空气中会与O2反应生成致密的氧化物薄膜；C项中明矾溶于水生成氢氧化铝胶体，具有吸附色素和杂质的性能，通常用作净水剂，但不能用于杀菌消毒；D项中铵盐都溶于水。
4．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：选A。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。
5．下列说法正确的是( )
A．只有Al粉与Fe2O3的混合物才可称为铝热剂
B．1 mol铝分别与含足量的盐酸或NaOH溶液充分反应，产生氢气的量相同
C．工业上可用电解AlCl3溶液的方法冶炼铝
D．将铝片放入到浓硝酸或浓硫酸中没有明显现象，说明铝与这两种溶液不能发生化学反应
答案：B
6．如图表示在某溶液中滴加Ba(OH)2溶液时，沉淀的物质的量随Ba(OH)2的物质的量的变化关系。该溶液的成分可能是( )
A．NH4Al(SO4)2 B．KAl(SO4)2
C．Al2(SO4)3 D．NaAlO2
解析：选C。根据图示，产生两种沉淀，总共5 mol，其中一种为Al(OH)3，物质的量为2 mol，只有C项符合。
7．向明矾溶液里滴加氢氧化钡溶液，当硫酸根离子沉淀到原来的一半时，铝元素的存在形式是( )
A．一部分为Al(OH)3沉淀，一部分以Al3＋形式存在于溶液中
B．一部分为Al(OH)3沉淀，一部分以AlO形式存在于溶液中
C．全部为Al(OH)3沉淀
D．几乎全部以AlO形式存在于溶液中
解析：选A。明矾的分子式为KAl(SO4)2·12H2O，当硫酸根离子沉淀到原来的一半时，此时明矾的物质的量可以看成1 mol，从而要求Ba(OH)2的物质的量为1 mol。此时n(Al3＋)和n(OH－)的物质的量之比为1∶2，故只发生Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，还有一部分Al3＋存在于溶液中，故选A。
8．下列说法正确的是( )
A．明矾溶于水产生Al(OH)3胶体：Al3＋＋3H2O===Al(OH)3↓＋3H＋
B．向明矾溶液中滴加Ba(OH)2溶液，恰好使SO沉淀完全：2Al3＋＋3SO＋3Ba2＋＋6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓
C．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
D．明矾的净水作用与液氯对自来水的消毒作用原理相同
答案：C
9．下列离子方程式表达正确的是( )
A．氯化铝溶液中加入过量氨水：Al3＋＋4NH3·H2O===AlO＋4NH＋2H2O
B．“84消毒液”(有效成分NaClO)和“洁厕灵”(浓盐酸)混合放出氯气：ClO－＋Cl－＋H＋===Cl2↑＋OH－
C．硫酸亚铁溶液被空气中氧气氧化：4Fe2＋＋O2＋2H2O===4Fe3＋＋4OH－
D．AlCl3溶液与NaAlO2溶液混合：Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
解析：选D。Al(OH)3不能溶于过量的氨水，A错误；Cl2能和OH－反应，二者不可能同时作为一个反应的生成物，且反应物中有H＋，生成物中不可能有OH－，B错误；C项忽视了Fe3＋和OH－能结合生成沉淀，C错误。
10．(2020·金华名校联考)工业上用铝土矿(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．图中所示转化反应都不是氧化还原反应
D．反应①的化学方程式为Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
解析：选D。由后续流程可知，反应①中试剂X的作用是将铝元素转移到溶液中，从而与Fe2O3分离。由于Al2O3属于两性氧化物，而Fe2O3属于碱性氧化物，所以应选用氢氧化钠溶液溶解Al2O3，A、B项均错误；流程最后一步电解Al2O3制取Al时元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，C项错误。
11．碱式碳酸铝镁[MgaAlb(OH)c(CO3)d]在一定条件下的转化如图所示，下列说法正确的是( )
A．Q可能为NH3
B．X可能为NaOH
C．a、b、c、d符合关系式：2a＋3b＝c＋d
D．工业上用CO还原Al2O3的方法制取金属Al
解析：选B。结合流程进行分析，溶液Z可能为NaAlO2溶液，则气体Q可能为CO2，不可能为NH3，A项错误；根据流程，烧渣主要成分为氧化镁和氧化铝，氧化铝具有两性，能溶于强碱溶液，所以溶液X可能为NaOH溶液，B项正确；化合物中Mg的化合价为＋2、Al的化合价为＋3、氢氧根离子的化合价为－1、碳酸根离子的化合价为－2，根据正负化合价代数和为0可得2a＋3b＝c＋2d，C项错误；金属活动性顺序表中铝及排在铝前面的金属一般用电解法制取，所以工业上用电解Al2O3的方法制取金属Al，D项错误。
12．(2020·黄岩选考模拟)某无色透明溶液与铝反应放出氢气，该溶液中可能含有Mg2＋、Cu2＋、Ba2＋、H＋、Ag＋、SO、SO、HCO、OH－、NO十种离子中的若干种，下列推断正确的是( )
A．当溶液中有Al3＋生成时，溶液中可能存在SO、NO－3、H＋、Mg2＋
B．当溶液中有Al3＋生成时，溶液中一定存在H＋、SO，可能存在Mg2＋
C．当溶液中有AlO生成时，溶液中一定存在OH－、Ba2＋、NO
D．当溶液中有AlO生成时，溶液中可能存在OH－、Ba2＋、NO、SO
解析：选B。据题意可知溶液中一定不含有Cu2＋、HCO。当溶液中有Al3＋生成时，原溶液中含有H＋，不含有NO(产生的气体为NO)、SO、OH－，据电中性原理知其中必定含有SO，于是不能存在Ba2＋、Ag＋，可能含有Mg2＋，A项错误，B项正确；当溶液中有AlO生成时，原溶液含有OH－，肯定没有H＋、Ag＋、Mg2＋，据电中性原理知其中必定含有Ba2＋，于是不能存在SO、SO，可能含有NO，C、D项错误。
二、非选择题
13．如图是某同学在实验室中进行铝热反应(铝过量)的实验装置，实验中他观察到的现象之一为“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。
(1)写出该反应的化学方程式：__________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)探究铝热反应后固体的性质
将反应后容器中的固体残余置于烧杯中，加入一定量的稀硝酸，固体完全溶解，反应过程中无气体放出(活泼金属可把稀HNO3还原为NH4NO3)。在反应后的溶液中缓慢滴加4 mol·L－1的NaOH溶液，产生沉淀的物质的量(mol)与加入NaOH溶液的体积(mL)的关系如图所示：
①写出DE段发生反应的离子方程式：__________________________________
________________________。
②B与A的差值为_________________________________________________________。
答案：(1)2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe
(2)①NH＋OH－===NH3·H2O ②0.008
14．某实验小组拟探究在含Mg2＋、Al3＋的混合溶液中滴加NaOH溶液时，生成氢氧化物沉淀的过程。
[实验]在0.10 mol·L－1 MgSO4、0.05 mol·L－1 Al2(SO4)3的混合溶液中加0.05 mol·L－1 NaOH溶液，借助于氢离子传感器和相应分析软件，测得溶液的pH随NaOH溶液加入变化情况如图所示。
(1)为精确控制加入NaOH溶液的体积，可将NaOH溶液置于________(填仪器名称)中滴加。
(2)图中有个pH增加缓慢的阶段，第一阶段(a点前)对应的实验现象是________________________________________________________________________。
(3)对第二阶段(b、c之间)溶液pH变化缓慢的本质，小组同学做出如下推测，请补充推测2和3。
推测1：生成Mg(OH)2沉淀，消耗OH－；
推测2：______________________________________________________________；
推测3：__________________________________________________________。
若推测1符合实际情况，则a点之前反应的离子方程式为______________________________，请据此描述Mg(OH)2、Al(OH)3两种物质在水溶液中溶解性的差异：____________________________________________________________。
解析：(1)注意“精确”联系到酸碱中和滴定，用碱式滴定管。(3)整个过程3个阶段可以理解成Al3＋沉淀、Mg2＋沉淀、Al(OH)3溶解。若第二阶段为Mg2＋沉淀，则第一阶段为Al3＋沉淀。说明Al3＋先沉淀，即Al(OH)3溶解度小。
答案：(1)碱式滴定管 (2)生成白色沉淀并逐渐增多
(3)生成Al(OH)3沉淀，消耗OH－ Al(OH)3沉淀溶解，消耗OH－ Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
Al(OH)3比Mg(OH)2更难溶(或其他合理答案)
15．(2020·杭州选考模拟)明矾石的主要成分是K2SO4·Al2(SO4)3·2Al2O3·6H2O，此外还含有少量Fe2O3杂质。利用明矾石制备氢氧化铝的流程如下：
回答下列问题：
(1)焙烧过程中发生的反应为2Al2(SO4)3＋3S2Al2O3＋9SO2↑，其中氧化剂为________。
(2)“溶解”时反应的离子方程式为______________________________________。
(3)调节pH时使用的是质量浓度(单位体积溶液所含溶质的质量)为882 g·L－1的H2SO4，配制1 L该溶液，需用量筒量取质量分数为98%的硫酸(密度是1.8 g·cm－3)________mL。
解析：(1)根据化合价分析，Al2(SO4)3中硫元素由＋6价降为＋4价，Al2(SO4)3为氧化剂。(2)“溶解”时与氢氧化钠反应的是氧化铝，反应生成偏铝酸钠和水。(3)需要配制的1 L溶液中含溶质硫酸为882 g，根据质量分数和浓硫酸的密度可以求得浓硫酸的体积。
答案：(1)Al2(SO4)3 (2)Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O (3)500.0
16．(2017·浙江11月选考，T31)某兴趣小组用铝箔制备Al2O3、AlCl3·6H2O及明矾大晶体，具体流程如下：
已知：AlCl3·6H2O易溶于水、乙醇及乙醚；明矾在水中的溶解度如下表。
温度/℃
0
10
20
30
40
60
80
90
溶解度/g
3.00
3.99
5.90
8.39
11.7
24.8
71.0
109
请回答：
(1)步骤Ⅰ中化学方程式：________________________；步骤Ⅱ中生成Al(OH)3的离子方程式：____________。
(2)步骤Ⅲ，下列操作合理的是________。
A．坩埚洗净后，无需擦干，即可加入Al(OH)3灼烧
B．为了得到纯Al2O3，需灼烧至恒重
C．若用坩埚钳移动灼热的坩埚，需预热坩埚钳
D．坩埚取下后放在石棉网上冷却待用
E．为确保称量准确，灼烧后应趁热称重
(3)步骤Ⅳ，选出在培养规则明矾大晶体过程中合理的操作并排序：________________。
①迅速降至室温 ②用玻璃棒摩擦器壁 ③配制90 ℃的明矾饱和溶液 ④自然冷却至室温 ⑤选规则明矾小晶体并悬挂在溶液中央 ⑥配制高于室温10～20 ℃的明矾饱和溶液
(4)由溶液A制备AlCl3·6H2O的装置如下图：
①通入HCl的作用是抑制AlCl3水解和________________________________。
②步骤Ⅴ，抽滤时，用玻璃纤维替代滤纸的理由是________________________________；洗涤时，合适的洗涤剂是________。
③步骤Ⅵ，为得到纯净的AlCl3·6H2O，宜采用的干燥方式是________。
答案：(1)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
(2)BCD
(3)⑥⑤④
(4)①增加c(Cl－)，有利于AlCl3·6H2O结晶
②溶液具有强酸性 浓盐酸
③减压干燥(或低温干燥)
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