(新高考)高考化学一轮复习课时练习第3章第1讲钠、铝及其化合物(含解析)

这是一份(新高考)高考化学一轮复习课时练习第3章第1讲钠、铝及其化合物(含解析)，共43页。试卷主要包含了金属钠，氧化钠和过氧化钠，碳酸钠和碳酸氢钠，碱金属　焰色试验等内容，欢迎下载使用。

　　金属及其化合物
第1讲　钠、铝及其化合物
课 程 标 准
知 识 建 构
1.结合真实情景中的应用实例或通过实验探究了解钠、镁、铝及其重要化合物的主要性质。
2．了解钠、镁、铝及其重要化合物在生产、生活中的应用。
3．了解钠、镁、铝及其重要化合物的制备方法。
　

一、金属钠
1．钠的物理性质
颜色
密度
熔点
硬度
银白色，有金属光泽
比水的小，比煤油的大
低于100 ℃
质地柔软，可以用小刀切割
2.钠的化学性质
从原子结构认识钠的还原性：

(1)与非金属单质反应
①O2
②Cl2：2Na＋Cl22NaCl(黄色火焰，白烟)
③S：2Na＋S===Na2S(研磨爆炸)
(2)与水反应
①离子方程式：2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。
②钠与滴加酚酞的水反应的现象及解释

(3)与盐酸反应
离子方程式：2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑。
(4)钠与盐反应
①钠与盐溶液反应
如Na投入CuSO4溶液中，反应的离子方程式为2Na＋2H2O＋Cu2＋===2Na＋＋Cu(OH)2↓＋H2↑。
②钠与熔融盐反应：
4Na＋TiCl4Ti＋4NaCl。
3．钠的制取及保存

4．钠的用途

【诊断1】 判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。
(1)金属钠在石棉网上加热时，先熔化成银白色小球，然后剧烈燃烧，产生黄色火焰(　　)
(2)金属钠着火时，可用泡沫灭火器灭火(　　)
(3)钠表面自然形成的氧化层能够保护内层金属不被空气氧化(　　)
(4)金属钠具有强还原性，可与TiCl4溶液反应制取金属Ti(　　)
(5)根据反应Na＋KClNaCl＋K↑知，Na的金属性强于K(　　)
(6)实验完毕后剩余的金属钠不能随意丢弃，应放回原试剂瓶(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√
二、氧化钠和过氧化钠
1．氧化钠与过氧化钠的比较
化学式
Na2O
Na2O2
电子式


氧元素化合价
－2
－1
色、态
白色固体
淡黄色固体
阴、阳离子个数比
1∶2
1∶2
是否为碱性氧化物
是
不是
与水反应
Na2O＋H2O===2NaOH
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
与CO2反应
Na2O＋CO2===Na2CO3
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
与盐酸反应
Na2O＋2HCl===2NaCl＋H2O
2Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑
用途

氧化剂、供氧剂、漂白剂
2.金属钠露置在空气中会发生一系列变化，其过程：
银白色金属钠表面变暗出现白色固体接着表面变潮湿白色块状固体白色粉末状物质。请写出上述各步反应的化学方程式：
①4Na＋O2===2Na2O；
②Na2O＋H2O===2NaOH；
③2NaOH＋CO2＋9H2O===Na2CO3·10H2O；
④Na2CO3·10H2O===Na2CO3＋10H2O。
【诊断2】 判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。
(1)氧化钠、过氧化钠均为离子化合物(　　)
(2)1 mol Na2O2固体中含离子总数为4NA(　　)
(3)7.8 g过氧化钠含有的共用电子对数为0.2NA(　　)
(4)Na2O2与CO2反应时有单质O2生成，该反应属于置换反应(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×
三、碳酸钠和碳酸氢钠
1．物理性质和用途
名称
碳酸钠
碳酸氢钠
化学式
Na2CO3
NaHCO3
俗名
纯碱或苏打
小苏打
水溶性
易溶于水
易溶于水，溶解度比Na2CO3小
水溶液酸碱性
碱性
碱性
主要用途
用于玻璃、肥皂、合成洗涤剂、造纸等工业中
灭火器、治疗胃酸过多、发酵粉的主要成分之一
2.化学性质(书写化学方程式或现象)


3．相互转化
Na2CO3NaHCO3
【诊断3】 判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。
(1)苏打是面包发酵粉的主要成分之一(　　)
(2)相同温度下溶解度：小苏打<苏打，热稳定性：Na2CO3>NaHCO3(　　)
(3)在酒精灯加热条件下，Na2CO3、NaHCO3固体都会分解(　　)
(4)向Na2CO3饱和溶液中通入足量CO2，会有NaHCO3晶体析出(　　)
(5)用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和碳酸钠溶液(　　)
(6)将稀盐酸滴入碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液中，立即产生气泡(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×
四、碱金属　焰色试验
1．碱金属的相似性和递变性(由Li→Cs)

相似性
递变性
原子结构
最外层均有1个电子
电子层数逐渐增多
核电荷数逐渐增大
原子半径逐渐增大
元素性质
具有较强的金属性，最高正价均为＋1价
金属性逐渐增强
单质性质
物理性质
(除Cs外)都呈银白色，密度较小，熔、沸点较低
密度总体上增大，熔、沸点逐渐降低
化学性质
都具有较强的还原性
还原性逐渐增强
2.碱金属的特殊性
(1)碱金属的密度一般随核电荷数的增大而增大，但钾的密度比钠的小。
(2)碱金属一般都保存在煤油中，但由于锂的密度小于煤油的密度而将锂保存在石蜡中。
(3)碱金属跟氢气反应生成的碱金属氢化物都是离子化合物，其中氢以H－形式存在，显－1价，碱金属氢化物是强还原剂。
(4)与O2反应4Li＋O22Li2O、2Na＋O2Na2O2，K、Rb、Cs与O2反应生成结构更复杂的物质。
3．焰色试验
(1)焰色试验
某些金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现出特征颜色，属于物理变化，是元素的性质。
(2)焰色试验的操作
铂丝无色待测物观察火焰颜色铂丝无色
(3)常见金属元素的焰色
金属元素
钠
钾(透过黄
色钴玻璃)
钙
钡
铜
焰色
黄色
紫色
砖红色
黄绿色
绿色
【诊断4】 判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。
(1)ⅠA族元素又称碱金属元素(　　)
(2)碱金属元素Li、Na、K都可保存在煤油中(　　)
(3)焰色试验是一种复杂的化学变化(　　)
(4)钠、氧化钠、碳酸钠的焰色试验均显黄色(　　)
(5)钠的还原性比钾的弱，但工业上制取钾可用Na和熔融KCl在高温下反应制备(　　)
(6)Li在空气中加热可快速反应生成Li2O2(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×
五、镁、铝
1．镁
(1)位置和结构：镁位于元素周期表的第三周期ⅡA族，原子结构示意图为。
(2)化学性质
性质
化学(离子)方程式
与非金属反应
(O2 、N2)
2Mg＋O22MgO
3Mg＋N2Mg3N2
与沸水反应
Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑
与酸(H＋)反应
Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
与CO2反应
2Mg＋CO22MgO＋C
(3)镁的用途
①镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件；
②镁用于制造信号弹和焰火。
【特别提醒】
①Mg在空气中燃烧得到的固体物质主要为MgO和少量Mg3N2及C的混合物。
②Mg着火后，不可用CO2灭火，应用沙土盖灭。
2．海水提镁
(1)工艺流程

(2)基本步骤及主要反应
制石灰乳
CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2
沉淀
Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2＋
酸化
Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
蒸发浓缩、冷却结晶
析出MgCl2·6H2O
脱水
在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁
电解
电解熔融氯化镁制得镁
3.铝
(1)原子结构与物理性质

(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：
①
②2Al＋3Cl22AlCl3
③
④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
⑤2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe(铝热反应)
(3)制备
铝土矿Al2O3Al，
反应原理：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。
【特别提醒】
工业上冶炼铝用电解熔融Al2O3而不用AlCl3，原因是AlCl3为共价化合物，液态不导电。
【诊断5】 判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。
(1)铝在自然界中有游离态和化合态两种形式(　　)
(2)MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂(　　)
(3)冶炼铝时常用焦炭作还原剂(　　)
(4)铝与少量NaOH溶液反应得到铝盐，与足量NaOH溶液反应生成偏铝酸盐(　　)
(5)相同质量的镁条分别在足量的CO2和O2中完全燃烧，所得固体的质量相同(　　)
(6)工业上制造镁粉时，可将镁蒸气在N2中冷却(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×
六、镁、铝的重要化合物
1．氧化镁和氢氧化镁
(1)氧化镁：白色粉末状固体，难溶于水，属于碱性氧化物，与盐酸反应的离子方程式为：MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O。
(2)氢氧化镁：白色固体，难溶于水，中强碱，与盐酸反应的离子方程式为：Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O。
【特别提醒】
氢氧化镁溶解度小于碳酸镁，能发生反应MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑，镁元素在水垢中的存在形式是Mg(OH)2。
2．氧化铝和氢氧化铝
名称
氧化铝
氢氧化铝
物理性质
白色固体，熔点很高
白色胶状物质，难溶于水
化学性质
与酸
反应
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
与碱
反应
Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
加热
不分解
2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
制备方法
Al(OH)3加热分解
①Al3＋与氨水反应
②AlO溶液中通入CO2
③可溶性铝盐和偏铝酸盐水溶液中混合
主要用途
①作耐火材料
②冶炼铝的原料
①制药　②净水作用
3.常见的铝盐——明矾
(1)明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，属于复盐。
(2)明矾净水的原理
明矾溶于水时发生电离，电离方程式为KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO，其中Al3＋发生水解反应，产生Al(OH)3胶体，其吸附能力很强，可以吸附水中的杂质并形成沉淀，使水澄清。
【诊断6】 判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。
(1)Al2O3的熔点高，可作耐高温材料，实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、Na2CO3固体等(　　)
(2)氢氧化铝具有弱碱性，可用于制胃酸中和剂(　　)
(3)将氯化铝溶液滴入浓NaOH溶液中，产生大量白色沉淀(　　)
(4)明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用(　　)
(5)强酸性溶液中铝元素以Al3＋形式存在，强碱性溶液中铝元素以AlO形式存在(　　)
(6)AlO、HCO在水溶液中因发生相互促进水解反应而不能大量共存(　　)
(7)AlO与NH在水溶液中因发生相互促进水解反应不能大量共存(　　)
答案　(1)×　(2) √　(3)×　 (4)×　(5)√　(6)×　(7)√

考点一　钠的性质及应用
【典例1】 (2020·河南信阳高三模拟)向分别盛有100 mL水、100 mL 0.1 mol·L－1盐酸、100 mL 0.01 mol·L－1NaOH溶液的X、Y、Z三个烧杯中各投入0.05 mol Na。下列有关说法正确的是(　　)
A．三个烧杯中均先发生的离子反应为2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
B．三个烧杯中钠均在液面上剧烈反应，且X烧杯中的反应最剧烈
C．三个烧杯反应后，溶质的物质的量浓度相同
D．三个烧杯反应后，生成的气体的质量一定相同
答案　D
解析　钠与盐酸反应时钠先与H＋反应，离子方程式表示为2Na＋2H＋===2Na＋＋H2↑，A错误；三个烧杯中，Y烧杯中的氢离子浓度最大，反应最剧烈，B错误；100 mL水、100 mL 0.1 mol·L－1盐酸、100 mL 0.01 mol·L－1的NaOH，X、Y、Z三个烧杯各投入0.05 mol钠，反应后的溶液中溶质及其物质的量分别为：X中0.05 mol NaOH、Y中：0.01 mol·L－1 NaCl和0.04 mol NaOH、Z中0.051 mol NaOH，溶质的物质的量浓度不相同，C错误；因向三个烧杯中加入钠的物质的量相同且钠全部反应，故生成H2的量相同，D正确。

钠与水、酸、盐溶液反应的本质均是与H＋的反应，反应顺序是：有酸酸在前，无酸水为先。

【对点练1】 (钠与水溶液的反应)将金属钠放入盛有下列溶液的小烧杯中，既有气体又有白色沉淀产生的是________(填序号)。
①MgSO4溶液　②BaCl2溶液　③饱和澄清石灰水
④Ca(HCO3)2溶液　⑤CuSO4溶液　⑥饱和食盐水
⑦浓盐酸
答案　①③④⑥
解析　2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，①中Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；③中反应消耗水，溶液温度升高，Ca(OH)2的溶解度降低，析出Ca(OH)2，产生白色沉淀；④中Ca2＋＋HCO＋OH－===CaCO3↓＋H2O或Ca2＋＋2HCO＋2OH－===CaCO3↓＋CO＋2H2O；⑤中生成的Cu(OH)2是蓝色沉淀，不符合题意。⑥中水减少析出NaCl。
【对点练2】 (钠与氧气的反应)下列叙述正确的是(　　)
A．切开的金属Na暴露在空气中，光亮表面逐渐变暗：2Na＋O2===Na2O2
B．一定条件下，2.3 g的Na完全与O2反应，失去的电子数不能确定
C．钠在空气中受热时，熔化为银白色的小球，产生黄色的火焰，生成白色粉末
D．钠在空气中长期放置，最终主要生成物为碳酸钠
答案　D
解析　钠在通常条件下反应生成氧化钠，点燃条件生成过氧化钠，故A错误；2.3 g钠的物质的量为0.1 mol，而钠无论反应后产物是什么，钠元素反应后一定变为＋1价，故0.1 mol钠失去0.1NA个电子，故B错误；钠在空气中加热，生成了淡黄色的过氧化钠，故C错误；钠在空气中长期放置，开始生成氧化钠，最终变成碳酸钠，故D正确。
【对点练3】 (钠与盐的反应)为探究钠与盐反应的规律，某实验小组同学设计了下列两组实验：
实验1：如图1，在蒸发皿中放一小块钠，加热至熔化时，用玻璃棒蘸取少量无水CuSO4与熔化的钠接触。

现象：瞬间产生耀眼的火花，同时有红色物质生成。
实验2：如图2，向盛有CuSO4溶液的小烧杯中加入一小块钠。
现象：钠浮在水面上，熔化成液态钠球并四处游动，生成蓝色沉淀。
问题：(1)实验2中反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)比较实验1、实验2可知Na与CuSO4反应生成Cu的实验条件为___________________________________________________________________。
答案　(1)2Na＋Cu2＋＋2H2O===2Na＋＋Cu(OH)2↓＋H2↑　(2)加热且无水

(1)钠与氧气的反应
①钠与氧气反应的产物与反应温度有关，加热或点燃产物是过氧化钠。
②不管生成氧化钠还是过氧化钠，金属钠失电子均变为＋1价的阳离子，因而等量的钠完全反应失去的电子数相同。
(2)通常钠不能从盐溶液中置换出金属，若盐为熔融状态，钠可以置换出较不活泼的金属。
(3)钠失火的处理：用干燥的沙土盖灭，不能用水或泡沫灭火器灭火。

考点二　氧化钠和过氧化钠的性质和应用
【典例2】 (2020·河北唐山市区县联考)对于钠的含氧化合物的说法正确的是(　　)
A．7.8 g Na2O2固体中含离子总数为0.4NA
B．Na2O2、Na2O组成元素相同，与CO2反应产物也相同
C．Na2O2与H2O反应时，H2O既不是氧化剂又不是还原剂
D．氧化钠、过氧化钠均为离子化合物，仅含离子键
答案　C
解析　过氧化钠的电子式为，1 mol Na2O2中含有3 mol离子，7.8 g过氧化钠中含有离子为×3＝0.3 mol，故A错误； Na2O2、Na2O都是由Na元素和O元素组成，Na2O2与CO2反应：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，Na2O为碱性氧化物，与CO2反应：Na2O＋CO2===Na2CO3，产物不相同，故B错误；Na2O2与H2O反应：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，Na2O2既是氧化剂又是还原剂，H2O既不是氧化剂又不是还原剂，故C正确；氧化钠、过氧化钠为离子化合物，氧化钠只含有离子键，过氧化钠含有离子键和非极性共价键，故D错误。

过氧化钠的氧化性和还原性
(1)氧化性：如

(2)还原性：遇KMnO4等更强的氧化剂时，表现出还原性，氧化产物为O2。
(3)氧化性与还原性：遇CO2、H2O、H＋则发生自身的氧化还原反应(歧化反应)。

【对点练4】 (氧化钠与过氧化钠的性质)下列判断正确的是(　　)
A．可用水来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2
B．可用CO2来确定某Na2O粉末中是否含有Na2O2
C．可利用在空气中加热的方法除去Na2O中的Na2O2
D．将足量的Na2O2、Na2O分别加到酚酞试液中，最终溶液均为红色
答案　A
解析　CO2、H2O与Na2O2、Na2O均能反应，但与Na2O2反应时能产生气体，不过因氧气是无色无味的气体且CO2也是无色无味的气体，故CO2与Na2O2的反应无明显的现象产生，水与Na2O2反应则会因产生气泡而有明显的现象，故A项正确，B项错误；在空气中加热Na2O2与Na2O的混合物，Na2O会转化为Na2O2，故C项错误；D项中两种氧化物加到酚酞试液中后，均先与试液中的水反应生成碱而使试液变为红色，但因Na2O2具有漂白性，最后又会将变成红色的溶液漂白，D项错误。
【对点练5】 (Na2O2的性质)结合过氧化钠的性质，完成下列填空：
(1)用双线桥分析Na2O2与水反应中电子转移的方向和数目：___________________________________________________________________；
反应时，生成0.1 mol氧气时，转移的电子数为________。
(2)Na2O2加入酚酞溶液中的现象：____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)在酸性高锰酸钾溶液中加入足量Na2O2粉末，现象为
_______________________________________________________________。
答案　(1)
0.2NA或1.204×1023
(2)酚酞试液先变红后褪色，同时产生气泡
(3)溶液褪色，并产生无色气体
【对点练6】 (Na2O2反应的定量分析)(2020·安徽省黄山高三模拟)在一密闭容器中有CO、H2、O2共16.5 g和足量的Na2O2，用电火花引燃，使其完全反应，Na2O2增重7.5 g，则原混合气体中O2的质量分数是(　　)
A．54.5% B．40%
C．36% D．33.3%
答案　A
解析　CO、H2、O2完全反应后生成的二氧化碳、水与过氧化钠反应生成碳酸钠、氢氧化钠，所以过氧化钠固体增重的质量等于CO、H2的质量，所以原混合气体中CO、H2的质量之和为7.5 g，则O2的质量是16.5 g－7.5 g＝9.0 g，所以原混合气体中O2的质量分数是×100%≈54.5%。

Na2O2与H2O、CO2反应的定量关系
电子转移
关系
当Na2O2与CO2、H2O反应时，物质的量的关系为2Na2O2～O2～2e－，n(e－)＝n(Na2O2)＝2n(O2)
气体体积
变化关系
CO2、水蒸气(或两混合气体)通过足量Na2O2时，气体体积的减少量是原来气体体积的，等于生成氧气的体积，即ΔV＝V(O2)＝V(混合)
固体质量
变化关系
CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时，固体相当于吸收了CO2中的“CO”、水蒸气中的“H2”，所以固体增加的质量Δm(CO)＝28 g·mol－1×n(CO2)，Δm(H2)＝2 g·mol－1×n(H2O)

考点三　碳酸钠和碳酸氢钠的性质及应用
【典例3】 某校化学课外小组为了鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种白色固体，用不同的方法做了以下实验，如下图Ⅰ～Ⅳ所示。

(1)只根据图Ⅰ、Ⅱ所示实验，能够达到实验目的的是________(填装置序号)。
(2)图Ⅲ、Ⅳ所示实验均能鉴别这两种物质，其反应的化学方程式为___________________________________________________________________；
与实验Ⅲ相比，实验Ⅳ的优点是________(填字母)。
A．Ⅳ比Ⅲ复杂
B．Ⅳ比Ⅲ安全
C．Ⅳ比Ⅲ操作简便
D．Ⅳ可以做到用一套装置同时进行两个对比实验，而Ⅲ不行
(3)若用实验Ⅳ验证碳酸钠和碳酸氢钠的稳定性，则试管B中装入的固体最好是________(填化学式)。
答案　(1)Ⅱ　(2)2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑、CO2＋Ca(OH)2=== CaCO3↓＋H2O　D　(3)NaHCO3
解析　(1)图Ⅰ不能达到实验目的，因为无论碳酸钠还是碳酸氢钠均可以与盐酸反应产生二氧化碳，二氧化碳气体与澄清石灰水作用变浑浊；图Ⅱ可以鉴别，因为等质量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量的稀盐酸反应，生成二氧化碳气体的量不同，可根据气球膨胀程度来判断。(2)图Ⅲ、Ⅳ所涉及的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑、CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，实验Ⅳ的优点是可同时做对比实验。(3)试管B装入碳酸氢钠，试管A装入碳酸钠，直接加热的碳酸钠，温度高，不分解，不能使澄清石灰水变浑浊，而间接加热的碳酸氢钠分解，使澄清石灰水变浑浊，表明了碳酸氢钠比碳酸钠易分解，碳酸钠比碳酸氢钠稳定。

Na2CO3、NaHCO3的鉴别方法
(1)利用热稳定性不同

(2)相同条件下利用反应速率不同

(3)利用阴离子的不同

(4)利用溶液的碱性不同


【对点练7】 (碳酸钠与碳酸氢钠的性质比较)下列说法正确的是(　　)
A．NaHCO3的热稳定性比Na2CO3差
B．等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量的盐酸反应，前者产生的CO2多
C．足量的Na2CO3和NaHCO3分别与等物质的量的盐酸反应，两者产生的CO2一样多
D．等物质的量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量盐酸反应，后者消耗的盐酸多
答案　 A
解析　由于2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，故热稳定性：NaHCO3< Na2CO3，A项正确；分别取Na2CO3、NaHCO3各106 g，与足量盐酸反应，Na2CO3生成1 mol CO2，NaHCO3生成 mol CO2，B项错误；足量的Na2CO3溶液与盐酸发生反应Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3，而足量NaHCO3与盐酸发生反应：NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，C、D项错误。
【对点练8】 (侯氏制碱法)(2020·湖南衡阳市高三联考)用如图所示的实验装置模拟侯氏制碱法的主要反应原理。下列说法正确的是(　　)

A．侯氏制碱法中可循环利用的气体为NH3
B．先从a管通入NH3，再从b管通入CO2
C．为吸收剩余的NH3，c中应装入碱石灰
D．反应后冷却，瓶中析出的晶体主要是纯碱
答案　B
解析　侯氏制碱法中可循环利用的气体是CO2，A项错误；NH3在水中的溶解度极大，为了防止倒吸，应先从a管通入NH3，再从b管通入CO2，B项正确；碱石灰(主要成分是NaOH和CaO)不能吸收NH3，C项错误；反应后冷却，瓶中析出的晶体主要是NaHCO3，将其加热得到纯碱(Na2CO3)，D项错误。

侯氏制碱法
(1)反应原理
①产生NaHCO3的反应：NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。
②产生Na2CO3的反应：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。
(2)工艺流程

(3)循环利用的物质是CO2、饱和食盐水。

考点四　镁、铝的性质及应用
【典例4】 铝是一种既能与酸(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和氢氧化钠溶液中，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________(填字母)。
A．5.4 g B．3.6 g
C．2.7 g D．1.8 g
答案　(1)1∶1　(2)1∶3　(3)3∶1　(4)A
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的量相等，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的物质的量相等时，产生H2的体积比是1∶3，而题设条件体积比为1∶2，说明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 === 2 AlCl3 ＋ 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。

铝与酸或碱反应生成H2的量的关系
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
(1)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：
①产生H2的物质的量相等。
②消耗H＋、OH－的物质的量之比为n(H＋)∶n(OH－)＝3∶1。
(2)足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应：
①消耗Al的物质的量之比为1∶3。
②生成H2的物质的量之比为1∶3。
(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应：
若产生氢气的体积比为＜＜1，则必定
①铝与盐酸反应时，铝过量而HCl不足。
②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而NaOH过量。

【对点练9】 (铝与NaOH溶液的反应)(2020·广东广州市高三期末)对于Al与重氢氧化钠(NaOD)的水溶液反应，下列说法正确的是(　　)
A．生成的氢气中只含有D2
B．生成的氢气中含有H2、HD、D2
C．生成的氢气中只含有H2
D．以上判断都不正确
答案　B
解析　根据铝与氢氧化钠溶液反应生成溶于水的偏铝酸钠和氢气(2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑)，Al与重氢氧化钠(NaOD)的水溶液反应的过程中，水是氧化剂，金属铝是还原剂，Al先与H2O反应生成Al(OH)3，然后Al(OH)3与重氢氧化钠反应生成NaAlO2和HDO，有了HDO，则Al与NaOD的水溶液反应生成的氢气中含有H2、HD、D2，故选B。
【对点练10】 (镁铝的性质)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
答案　A
解析　A中Mg、Al与盐酸反应均生成H2；B中Mg、Al和HNO3反应不生成H2；C中Mg与NaOH不反应，Al与NaOH溶液反应生成H2；D中铝遇浓H2SO4钝化，无H2生成。

既能与酸反应又能与碱反应的物质
①弱酸的铵盐，如：NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；②弱酸的酸式盐，如：NaHCO3、KHS、NaHSO3等；③氨基酸；④铝及铝的氧化物、氢氧化物。

考点五　镁、铝重要化合物的性质及应用
【典例5】 (2021·1月江苏省新高考适应性考试，8)由制铝工业废渣(主要含Fe、Ca、Si、Al等的氧化物)制取聚合硫酸铁铝净水剂的流程如下。

下列有关说法不正确的是(　　)
A.控制适当反应温度并不断搅拌，有利于提高铁、铝浸取率
B.Al2O3与稀硫酸反应的离子方程式：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
C.滤液中主要存在的阳离子有：H＋、Fe2＋、Ca2＋、Al3＋
D.聚合硫酸铁铝水解形成的胶体具有吸附作用
答案　C
解析　控制适当反应温度并不断搅拌，可以加快反应速率，促使反应充分，有利于提高铁、铝浸取率，故A正确；Al2O3与稀硫酸反应生成硫酸铝和水，离子方程式为Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，故B正确；双氧水会将亚铁离子氧化，所以滤液中主要存在的阳离子没有Fe2＋，而是Fe3＋，故C错误；聚合硫酸铁铝水解可以生成氢氧化铝和氢氧化铁胶体，胶体表面积较大，具有吸附作用，故D正确。

由铝土矿冶炼铝的流程
铝土矿主要成分Al2O3，含有少量SiO2、Fe2O3等杂质
方案一：碱溶法

①、③中相关反应为：
①Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O，
SiO2＋2OH－===SiO＋H2O。
③AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO，
SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO。
(实际生产中，硅元素转化为硅铝酸钠沉淀)
方案二：酸溶法

①②中相关反应为：
①Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。
②Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。

【对点练11】 (铝及其化合物的转化)(2020·福建泉州市高三一模)铝在酸性或碱性溶液中均可与NO发生氧化还原反应，转化关系如下图所示：

下列说法错误的是(　　)
A．B溶液含AlO
B．A溶液和B溶液混合无明显现象
C．D与F反应生成盐
D．E排入大气中会造成污染
答案　B
解析　根据图像可知，Al在酸性条件下与硝酸根离子反应生成硝酸铝、NO和水，则溶液A为硝酸铝，气体C为NO；气体E则为二氧化氮，F为硝酸；铝在碱性条件下与硝酸根离子反应生成偏铝酸根和氨气，则溶液B含偏铝酸根，气体D为氨气，A说法正确；硝酸铝溶液和偏铝酸根溶液混合时，发生相互促进水解，产生氢氧化铝沉淀，B说法错误；D、F分别为氨气、硝酸，可反应生成硝酸铵，属于盐类，C说法正确；E为二氧化氮，有毒，排入大气中会造成污染，D说法正确。
【对点练12】 (氢氧化铝的制备)(2020·安徽省十校联盟线上联检)某兴趣小组计划用Al、稀H2SO4、NaOH溶液制备1 mol Al(OH)3。设计如下三种方案：
方案Ⅰ：向Al中加入NaOH溶液，至Al刚好完全溶解，得溶液①。向溶液①中加硫酸至刚好沉淀完。过滤、洗涤、干燥。
方案Ⅱ：向Al中加入硫酸，至Al刚好完全溶解，得溶液②。向溶液②中加 NaOH 溶液至刚好沉淀完。过滤、洗涤、干燥。
方案Ⅲ：将Al按一定比例分为两份，按前两方案先制备溶液①和溶液②。然后将两溶液混和。过滤、洗涤、干燥。
下列说法不正确的是(　　)
A．三种方案转移电子数一样多
B．方案Ⅲ所用硫酸的量最少
C．方案Ⅲ比前两个方案更易控制酸碱的加入量
D．采用方案Ⅲ时，用于制备溶液①的Al占总量的 0.25
答案　D
解析　三种方案中，消耗Al都为1 mol，Al都由0价升高为＋3价，则转移电子数一样多，A正确；从三个方案的比较中可以看出，生成等物质的量的氢氧化铝，方案Ⅲ所用硫酸的量最少，B正确；方案Ⅰ需控制酸的加入量，方案Ⅱ需控制碱的加入量，而方案Ⅲ不需对酸、碱的用量严格控制，所以方案Ⅲ比前两个方案更易控制酸碱的加入量，C正确；采用方案Ⅲ时，发生的反应为3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓，可知，用于制备溶液①的Al占总量的0.75，D不正确。
【对点练13】 (除杂问题)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
答案　B
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，如：
(1)Mg(Al)：加足量NaOH溶液，过滤。
(2)Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液，过滤。
(3)Mg(OH)2[Al(OH)3]：加足量NaOH溶液，过滤。
(4)Mg2＋(Al3＋)：加过量NaOH溶液，过滤，再向滤渣中加酸充分反应


1．(高考选项组合)判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。
(1)(2020·江苏，6A)室温下，Na在空气中反应生成Na2O2(　　)
(2)(2020·江苏，10B)NaCl(aq)NaHCO3(s)Na2CO3(s)(　　)
(3)(2020·浙江，8B)NaHCO3的热稳定性比Na2CO3强(　　)
(4)(4)(2019·天津，3C)盐碱地(含较多Na2CO3等)不利于作物生长，可施加熟石灰进行改良(　　)
(5)(2019·全国卷Ⅱ，11C)Na2O2在空气中放置后由淡黄色变为白色的原因的方程式是2Na2O2===2Na2O＋O2↑(　　)
(6)(2019·浙江4月选考，4C)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2属于置换反应(　　)
(7)(2018·江苏，9A)NaHCO3(s)Na2CO3(s)NaOH(aq)，物质间转化均能实现(　　)
(8)(2018·江苏，3A)由于NaHCO3受热易分解，可用于制胃酸中和剂(　　)
(9)(2018·全国卷Ⅱ，7A)碳酸钠可用于去除餐具的油污(　　)
(10)(2017·江苏，6A)钠与水反应的离子方程式为Na＋2H2O===Na＋＋2OH－＋H2↑(　　)
(11)(2017·全国卷Ⅱ，13B)将金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入集满CO2的集气瓶，集气瓶中产生大量白烟，瓶内有黑色颗粒产生，证明CO2具有氧化性(　　)
(12)(2017·北京，8A)二氧化碳使Na2O2固体变白，该过程中气体被还原(　　)
(13)(2017·江苏，3A)Na2O2吸收CO2产生O2，可用作呼吸面具供氧剂(　　)
(14)(2017·天津，4A)为除去NaHCO3固体中的Na2CO3，可将固体加热至恒重(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)√　(8)×　(9)√　(10)×　(11)√　(12)×
(13)√　(14)×
2．(2020·浙江7月选考组合)下列说法不正确的是(　　)
A．Cl－会破坏铝表面的氧化膜
B．NaHCO3的热稳定性比Na2CO3强
C．高压钠灯可用于道路照明
D．Na2O在空气中加热可得到固体Na2O2
答案　B
解析　酸、碱和Cl－都能破坏铝表面的氧化膜，A项正确；NaHCO3加热分解而Na2CO3加热不分解，B项错误；高压钠灯射程远，透雾能力强，可用于道路照明，C项正确；Na2O不稳定，在空气中加热可得到Na2O2，D项正确。
3．（双选）(2020·浙江1月选考组合)下列说法不正确的是(　　)
A．钠着火不能用泡沫灭火器灭火
B．可用H2还原MgO制备单质Mg
C．做焰色试验前，铂丝用稀盐酸清洗并灼烧至火焰呈无色
D．Mg加入到过量FeCl3溶液中可得到Fe
答案　BD
解析　钠与水、CO2均能发生反应，所以钠着火不能用泡沫灭火器灭火，A项正确；镁的还原性强于H2，不能用H2还原MgO的方法制备单质Mg，B项错误；做焰色试验前，铂丝应用稀盐酸清洗并灼烧至火焰呈无色，目的是防止其他离子产生干扰，C项正确；镁加入过量FeCl3溶液中只发生反应：Mg＋2Fe3＋===Mg2＋＋2Fe2＋，得不到Fe。
4.(2021·1月广东学业水平选择考适应性测试，12)陈述Ⅰ和Ⅱ均正确且具有因果关系的是(　　)
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
Na可与水反应产生O2
Na着火不能用水扑灭
B
可用铝槽运输浓硝酸
浓硝酸与Al不反应
C
硅胶用作干燥剂
硅胶具有很强的吸水性
D
Fe的金属性比Cu强
不锈钢水龙头上的铜部件易发生电化学腐蚀
答案　C
解析　A.Na可与水反应产生H2，陈述Ⅰ错误，A与题意不符；B.浓硝酸使Al发生钝化，发生了反应，陈述Ⅱ错误，B与题意不符；C.硅胶具有很强的吸水性，故硅胶可用作干燥剂，陈述正确，且具有因果关系，C符合题意；D.Fe比Cu活泼，则不锈钢水龙头上的铁部件易发生电化学腐蚀，陈述Ⅱ错误，D与题意不符；答案为C。
5．(2020·浙江1月选考，12)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
解析　A．明矾不能使蛋白质变性，所以不能用于水的消毒、杀菌，明矾中的铝离子能水解生成氢氧化铝胶体，能吸附水中的悬浮颗粒，所以明矾能净水，故A项错误；B.铝热反应在高温下进行，放出大量的热，可用于冶炼熔点高的金属，故B项正确；C.铝具有良好的延展性，因此铝可制成铝箔用于食品包装，铝也可用于做建筑材料，如铝合金门窗，故C项正确；D.氢氧化铝能中和胃酸，对人体无腐蚀作用，所以氢氧化铝可作治疗胃酸过多的药物，故D项正确。
6．(2020·江苏化学，3)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是(　　)
A．铝的金属活泼性强，可用于制作铝金属制品
B．氧化铝熔点高，可用作电解冶炼铝的原料
C．氢氧化铝受热分解，可用于中和过多的胃酸
D．明矾溶于水并水解形成胶体，可用于净水
答案　D
解析　铝具有很好的延展性，可以用于制作铝金属制品，与铝的活泼性无关，A项错误；电解氧化铝冶炼铝是因为氧化铝熔融状态下能导电，与熔点高无关，B项错误；氢氧化铝能与胃酸的主要成分盐酸发生反应，与氢氧化铝受热分解无关，C项错误；明矾中的Al3＋可以水解生成氢氧化铝胶体，胶体具有很强的吸附能力，可以吸附水中的悬浮物，起到净水作用，D项正确。
7．（双选）(高考选项组合)下列说法或性质对应用途正确的是(　　)
A．(2020·江苏，5B)室温下，Al与4.0 mol·L－1NaOH溶液反应生成NaAlO2
B．(2019·天津，3B)铝中添加适量锂，制得低密度、高强度的铝合金，可用于航空工业
C．(2020·浙江，12B)Mg加入到过量FeCl3溶液中可得Fe
D．(2020·江苏，6D)Mg(OH)2(s)HCl(aq),MgCl2(aq)电解,Mg(s)
答案　AB
解析　室温下，铝与NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，故A正确；锂和铝都是密度小的金属，铝中添加适量锂，制得低密度、高强度的铝合金，可用于航空工业，B正确；Mg加入过量的FeCl3溶液中只发生反应Mg＋2Fe3＋=== Mg2＋＋2Fe2＋，得不到Fe，C错误；电解氯化镁溶液无法得到镁单质，阳极氯离子放电生成氯气，阴极水电离出的氢离子放电产生氢气，同时产生大量氢氧根，与镁离子产生沉淀，故D错误。
8．(2020·山东学业水平等级考试，9)以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下：

已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是(　　)
A．浸出镁的反应为MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2O
B．浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行
C．流程中可循环使用的物质有NH3、NH4Cl
D．分离Mg2＋与Al3＋、Fe3＋是利用了它们氢氧化物Ksp的不同
答案　B
解析　结合工艺流程可知煅烧后得到的轻烧粉的成分为MgO和少量SiO2、Fe2O3、Al2O3，NH4Cl溶液呈酸性，浸出时使MgO及Fe2O3、Al2O3溶解，浸出后得到的废渣中含有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3，所得浸出液中含有Mg2＋及过量的NH4Cl，加入氨水时Mg2＋转化为Mg(OH)2，经煅烧得到高纯镁砂MgO。结合流程图和上述分析可知浸出镁的反应为MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2O，A项正确；浸出可以在较高温度下进行，促进NH4Cl水解和NH3的逸出，但沉镁时应在低温下进行，以减弱氨水分解，B项错误；结合流程图可知浸出得到的NH3可转化为氨水，用于沉镁，滤液中含有过量的NH4Cl，可用于浸出时的反应液，故该流程中NH3和NH4Cl可循环使用，C项正确；本流程中分离Mg2＋时，Al3＋、Fe3＋转化为沉淀，是利用了它们氢氧化物的Ksp不同，D项正确。
微专题9　碳酸钠质量分数测定的实验探究

测定碳酸钠质量分数的常用方法
1．气体法
(1)测定原理：Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑。
依据CO2的体积确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
(2)实验操作：向m g纯碱样品中加入足量的稀硫酸，准确测量产生CO2气体的体积为V mL(已折算为标准状况)。
(3)数据处理
纯碱样品中Na2CO3的质量为 mol×106 g·mol－1＝ g，则纯碱样品中Na2CO3的质量分数为×100%＝%。
2．沉淀法
(1)测定原理：Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl。
依据BaCO3沉淀的质量，确定Na2CO3的物质的量，进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
(2)实验操作：先将m g纯碱样品溶于水配成溶液，向溶液中加入过量的BaCl2溶液，经过滤、洗涤、干燥得BaCO3沉淀的质量为n g。
(3)数据处理
纯碱样品中Na2CO3的质量为×106 g·mol－1＝ g，则纯碱样品中Na2CO3的质量分数为×100%＝×100%。

1．为精确测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数(含少量NaCl)，准确称量W g样品进行实验，下列实验方法所对应的实验方案和测量数据合理的是(　　)
选项
实验方法
实验方案
测量数据
A
滴定法
将样品配成100 mL溶液，取10 mL，加入酚酞，用标准盐酸滴定
消耗盐酸的体积
B
量气法
将样品与盐酸反应，生成的气体全部被碱石灰吸收
碱石灰增加的质量
C
重量法
将样品放入烧瓶中，置于电子天平上，加入足量盐酸
减少的质量
D
量气法
将样品与盐酸反应，气体通过排水量气装置量气
排出水的体积
答案　A
解析　用酚酞作指示剂时，Na2CO3与盐酸发生反应Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3，依据消耗盐酸的量可以计算出样品中Na2CO3的量，进而确定样品中Na2CO3的质量分数，A项正确；测量碱石灰增重的方法是重量法而不是量气法，碱石灰增加的质量还包括水蒸气、氯化氢等，B项错误；样品中加入足量盐酸，因盐酸的质量未知，无法通过重量法测量Na2CO3的质量，C项错误；因部分CO2能溶解到水里，与水反应生成H2CO3，故排出水的体积并不是CO2的体积，D项错误。
2．(2020·河南安阳一模)为了测定NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物中各组分的含量，某同学设计如下实验：取一定质量的混合物，通过测量反应前后②和③装置质量的变化，测定该混合物中各组分的质量分数。下列说法中错误的是(　　)

A．①②③中可以依次盛装碱石灰、无水CaCl2、碱石灰
B．硬质玻璃管加热前，应关闭b，打开a，缓缓通入空气，直至a处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止
C．若将①装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶，则测得的NaCl含量偏大
D．实验过程中一直通入空气，停止加热后再停止通入空气
答案　C
解析　根据实验目的和装置的连接顺序可知：装置①用于吸收空气中的CO2和水蒸气，可以使用碱石灰；装置②吸收Na2CO3·10H2O和NaHCO3分解生成的水蒸气，可以使用无水CaCl2；装置③吸收碳酸氢钠分解生成的CO2，使用碱石灰，A项正确；实验前必须将装置中的水蒸气和CO2赶净，避免影响测定结果，硬质玻璃管加热前，应关闭b，打开a，缓缓通入空气，直至a处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止，B项正确；若将①装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶，则会增加水的质量，使测得Na2CO3·10H2O和NaHCO3的含量偏高，NaCl的含量偏低，C项错误；实验过程中一直通入空气，停止加热后继续通入空气使存留在装置中的CO2和水蒸气完全被吸收，D项正确。
3．小苏打长期放置在空气中会变质(部分转变为Na2CO3)，某研究小组欲测定某小苏打样品中NaHCO3的质量分数，设计如下实验方案：
Ⅰ.加热分解法
利用图1装置，充分加热小苏打样品。
(1)仪器a的名称为_______________________________________________。
(2)在实验过程中，需要测量的实验数据如下：
①仪器a的质量；②_____________________________________________；
③____________________________________________________________。

Ⅱ.测量气体体积法
利用图2装置，测定反应生成气体的体积。
(3)组装好仪器后，首先进行的操作为_____________________________。
(4)导管g的作用为_________________________________________________
_______________________________________________________________。
(5)为了减小实验误差，B、C中最好用________溶液代替水。
(6)待反应结束，气体冷却至室温后，利用图示装置读取气体体积时，应注意的事项如下：
①_____________________________________________________________。
②_____________________________________________________________。
(7)若所取样品的质量为m g，反应前量气管C的读数为V1 mL，反应结束后量气管C的读数为V2 mL，则样品中NaHCO3和Na2CO3的物质的量之和为_______ (气体体积均已换算为标准状况下的体积)。
答案　(1)坩埚　(2)②加热前，仪器a和样品的总质量
③加热冷却后，仪器a和残留物的总质量
(3)检查装置气密性
(4)平衡分液漏斗与锥形瓶内的气压，使液体顺利流下；滴入锥形瓶的稀硫酸的体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除因加入稀硫酸而引起的气体体积误差
(5)饱和NaHCO3
(6)①读数时应上下移动C管，使B、C两管液面相平
②视线与液面最低处相平
(7) mol
解析　(7)根据碳原子守恒，1 mol碳原子对应1 mol二氧化碳，二氧化碳的物质的量为 mol，所以样品中NaHCO3和Na2CO3的物质的量之和为 mol。
微专题10　两种典型金属——Zn和Be

单质
氧化物
氢氧化物
Zn
Be
ZnO
BeO
Zn(OH)2
Be(OH)2
与H＋反应
Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
Be＋2H＋===Be2＋
ZnO＋2H＋===Zn2＋＋H2O
BeO＋2H＋===Be2＋＋H2O
Zn(OH)2＋2H＋===Zn2＋＋2H2O
Be(OH)2＋2H＋===Be2＋＋2H2O
与OH－反应
Zn＋2OH－===ZnO＋H2↑
Be＋2OH－===BeO＋H2↑
ZnO＋2OH－===ZnO＋H2O
BeO＋2OH－===BeO＋H2O
Zn(OH)2＋2OH－===ZnO＋2H2O
Be(OH)2＋2OH－===BeO＋2H2O

可溶性盐(如BeCl2、ZnCl2)
可溶性盐(如Na2ZnO2、Na2BeO2)
BeCl2
ZnCl2
Na2BeO2
Na2ZnO2
与少量NaOH溶液反应
Be2＋＋2OH－===
Be(OH)2↓
Zn2＋＋2OH－===
Zn(OH)2↓
与少量盐酸反应
BeO＋2H＋===
Be(OH)2↓
ZnO＋2H＋===
Zn(OH)2↓
与过量NaOH溶液反应
Be2＋＋4OH－===BeO＋2H2O
Zn2＋＋4OH－===ZnO＋2H2O
与过量盐酸反应
BeO＋4H＋===Be2＋＋2H2O
ZnO＋4H＋===Zn2＋＋2H2O

1．铝、铍及其化合物具有相似的化学性质，已知反应：BeCl2＋Na2BeO2＋2H2O===2NaCl＋2Be(OH)2↓能完全进行，则下列推断正确的是(　　)
A．Be(OH)2既能溶于盐酸，又能溶于NaOH溶液
B．因BeCl2水溶液的导电性强，故BeCl2是离子化合物
C．常温下Na2BeO2溶液的pH＞7，将其蒸干并灼烧后得到的残留物为BeO
D．常温下BeCl2溶液的pH＞7，将其蒸干并灼烧后得到的残留物是BeCl2
答案　A
解析　铝、铍及其化合物具有相似的化学性质，Be(OH)2与Al(OH)3性质相似，Be(OH)2既能溶于盐酸，又能溶于NaOH溶液，A正确；某些共价化合物水溶液的导电性也较强，B错误；Na2BeO2溶液蒸干灼烧后得到Na2BeO2，C错误；常温下BeCl2溶液的pH＜7，蒸干并灼烧后得到的残留物是BeO，D错误。
2．锌和铝都是活泼金属，其氢氧化物既能溶于强酸溶液，又能溶于强碱溶液，但是Al(OH)3不溶于氨水，而Zn(OH)2能溶于氨水，生成[Zn(NH3)4]2＋。
回答下列问题：
(1)单质铝溶于NaOH溶液后，溶液中铝元素的存在形式为________(用化学式表示)。
(2)写出锌和NaOH溶液反应的离子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)下列各组中的两种溶液，用相互滴加的实验方法可以鉴别的是________(填序号)。
①Al2(SO4)3和NaOH ②Al2(SO4)3和氨水
③ZnSO4和NaOH ④ZnSO4和氨水
(4)写出可溶性铝盐和氨水反应的离子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________。
试解释实验室不宜用可溶性锌盐与氨水反应制取氢氧化锌的原因：___________________________________________________________________。
答案　(1)[Al(OH)4]－(或AlO)
(2)Zn＋2OH－＋2H2O===[Zn(OH)4]2－＋H2↑(或Zn＋2OH－===ZnO＋H2↑)
(3)①③④　(4)Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH　可溶性锌盐与氨水反应产生的Zn(OH)2可溶于过量氨水中，生成[Zn(NH3)4]2＋，氨水的用量不易控制
解析　(1)Al与NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]或NaAlO2。(2)锌与NaOH溶液反应的离子方程式为Zn＋2OH－＋2H2O===[Zn(OH)4]2－＋H2↑或Zn＋2OH－===ZnO＋H2↑。(3)①Al2(SO4)3与NaOH溶液滴加顺序不同，现象不同，可鉴别；②Al2(SO4)3与氨水滴加顺序不同，现象相同，不可鉴别；③ZnSO4与NaOH溶液滴加顺序不同，现象不同，可鉴别；④ZnSO4与氨水滴加顺序不同，现象不同，可鉴别。(4)可溶性铝盐与氨水反应生成Al(OH)3，反应的离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH，因Zn(OH)2能溶于氨水，故在实验室里不能用可溶性锌盐与氨水反应制取Zn(OH)2。

一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1．镁、铝单质的化学性质部分相似，但也存在一定差异，下列物质能用于证明二者存在较大差异的是(　　)
①CO2　②盐酸　③NaOH溶液　④水
A．①④ B．②③
C．①③ D．②③④
答案　C
解析　Al能与NaOH溶液反应而Mg不能；Mg能在CO2中燃烧，而Al不能。
2．钙与钠相似，也能形成过氧化物，则下列叙述正确的是(　　)
A．过氧化钙的化学式是Ca2O2
B．1 mol过氧化钠或过氧化钙跟足量水反应都生成0.5 mol氧气
C．过氧化钙中阴阳离子数之比为2∶1
D．过氧化钙中只含离子键
答案　B
3．(2020·成都调研)过氧化钠与水反应后滴加酚酞，酚酞先变红后褪色。某小组欲探究其原因，进行如图所示实验。实验①取反应后溶液加入二氧化锰，立即产生大量气体；实验②③中红色均不褪去。下列分析错误的是(　　)

A．过氧化钠与水反应产生的气体为O2
B．过氧化钠与水反应需要MnO2作催化剂
C．实验②③可证明使酚酞褪色的不是氢氧化钠和氧气
D．过氧化钠与水反应可能生成了具有漂白性的H2O2
答案　B
解析　过氧化钠与水反应不需要催化剂，B项错误；实验②③作为对照实验，可证明氢氧化钠和氧气不能使酚酞溶液褪色，C项正确；根据实验①的现象可判断过氧化钠与水反应可能生成了H2O2，H2O2在MnO2作催化剂的条件下分解产生O2，D项正确。
4．如图两圆圈相交的部分表示圆圈内的物质相互发生的反应。已知钠及其氧化物的物质的量均为0.1 mol，水的质量为100 g。下列说法正确的是(　　)

A．反应③最多能产生0.05 mol O2
B．反应①的离子方程式为Na＋2H2O===Na＋＋2OH－＋H2↑
C．Na2O2中阴阳离子数目之比为1∶1
D．①②③充分反应后所得溶液中溶质的质量分数：①>②>③
答案　 A
解析　0.1 mol Na2O2与100 g H2O反应，H2O过量，反应③最多能产生0.05 mol O2，A正确；反应①的离子方程式应为2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑，B错误；Na2O2中阴阳离子数目之比为1∶2，C错误；①、②、③充分反应后所得溶液中溶质(NaOH)的质量分数：③＝②＞①，D错误。
5．(2020·河北唐山市区县联考)向碳酸钠稀溶液中加入或通入少量下列物质能反应，但看不到明显现象的是(　　)
A．Ca(OH)2溶液 B．Na2O2固体
C．CO2 D．CaCl2溶液
答案　C
解析　发生Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH，有白色沉淀生成，故A不符合题意；加入Na2O2，发生2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，NaOH与Na2CO3不发生反应，但有气体生成，故B不符合题意；Na2CO3与CO2发生Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，虽然NaHCO3溶解度小于Na2CO3，但Na2CO3为稀溶液，不会有晶体析出，因此无现象，故C符合题意；发生CaCl2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaCl，有白色沉淀生成，有明显现象，故D不符合题意。
6．(2020·河北石家庄重点中学摸底)对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及两者间是否具有因果关系的判断都正确的是(　　)
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A
小苏打可用于治疗胃病
NaHCO3可与盐酸反应
Ⅰ对；Ⅱ对；有关系
B
滴有酚酞溶液的水溶液中加Na2O2，溶液变红
Na2O2与水反应生成氢氧化钠
Ⅰ对；Ⅱ错；无关系
C
金属钠具有强还原性
高压钠灯发出透雾性强的黄光
Ⅰ对；Ⅱ对；有关系
D
过氧化钠可用作航天员的供氧剂
Na2O2能和CO2、H2O反应生成O2
Ⅰ对；Ⅱ对；无关系
答案　A
解析　小苏打可用于治疗胃病，是因为NaHCO3可与盐酸反应；且碱性较弱，A项正确；滴有酚酞溶液的水溶液中加Na2O2，溶液先变红后褪色，B项错误；高压钠灯发出透雾性很强的黄光，与金属钠的还原性无关，C项错误；过氧化钠用作航天员的供氧剂，是因为Na2O2能与CO2、H2O反应生成O2，D项错误。
7．某小组用打磨过的铝片进行如下实验，下列分析不合理的是(　　)

A．①中铝片发生了钝化
B．②中产生的气泡可能是氮氧化合物
C．③中沉淀溶解的离子方程式是Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
D．②中加水稀释过程中，仅发生了氧化还原反应
答案　D
解析　常温下铝在浓硝酸中发生钝化，故A正确；加水稀释硝酸浓度变小，产生气泡说明铝和稀硝酸发生反应生成一氧化氮气体，②中产生的气泡可能是氮氧化合物，故B正确；③中沉淀溶解是氢氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，反应的离子方程式是Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，故C正确；②中加水稀释过程中，铝表面形成的氧化物薄膜溶于稀硝酸为复分解反应，Al与稀硝酸反应属于氧化还原反应，过程中不仅发生了氧化还原反应，故D错误。
8．(2020·福建福州质检)以铝土矿(主要成分为Al2O3，还含少量Fe2O3、SiO2等)为主要原料生产金属铝的工艺流程如图。

已知滤渣中含有硅铝酸钠(Na2Al2Si2O8)沉淀。下列说法错误的是(　　)
A．碱溶过程发生复杂的氧化还原反应
B．以氧化物的形式表示硅铝酸钠的化学式为：Na2O·Al2O3·2SiO2
C．X的主要溶质是Na2CO3
D．产生Al和O2的电解过程通常使用助熔剂Na3AlF6
答案　A
解析　结合铝土矿的主要成分及已知信息知，碱溶过程发生反应：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O、SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O,2Na2SiO3＋2NaAlO2＋2H2O===Na2Al2Si2O8↓＋4NaOH，反应过程中均未涉及化合价的变化，A项错误；以氧化物形式表示Na2Al2Si2O8为Na2O·Al2O3·2SiO2，B项正确；加入NaHCO3溶液发生的化学反应为NaHCO3＋NaAlO2＋H2O===Al(OH)3↓＋Na2CO3，则过滤后X的溶质主要为Na2CO3，C项正确；电解熔融Al2O3冶炼金属铝时，加入冰晶石(Na3AlF6)作助熔剂能降低熔融温度，减少能耗，D项正确。
9．过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)在生产和生活领域应用广泛，其制备反应为：2Na2CO3(aq)＋3H2O2(aq)2Na2CO3·3H2O2(s)　ΔH＜0。过碳酸钠具有Na2CO3和H2O2的双重性质，在50 ℃时分解为碳酸钠和过氧化氢。下列有关说法错误的是(　　)
A．实验室制备过碳酸钠时可采用冷水浴控制反应温度
B．过碳酸钠水溶液呈碱性，可用作漂洗剂和消毒杀菌剂
C．向盛过碳酸钠固体的烧杯中滴加酚酞后溶液先变红后褪色
D．过碳酸钠可使酸性高锰酸钾溶液褪色，并放出一种无色气体
答案　D
解析　A．在50 ℃时分解为碳酸钠和过氧化氢，则制备过碳酸钠时可采用冷水浴控制反应温度，不能使反应温度过高，故A正确；过碳酸钠具有Na2CO3和H2O2的双重性质，其中碳酸钠水解呈碱性，过氧化氢具有强氧化性，可用于漂洗剂和消毒杀菌剂，故B正确；C.向过碳酸钠固体中滴加酚酞，现象为先变红后褪色，正确；D.过碳酸钠可使酸性高锰酸钾溶液褪色，其中碳酸钠与酸反应生成二氧化碳气体，过氧化氢与高锰酸钾发生氧化还原反应生成氧气，则生成两种气体，故D错误。
10．(2020·郑州模拟)镓(Ga)与铝同主族，曾被称为“类铝”，其氧化物和氢氧化物均为两性化合物。工业制备镓的流程如下图所示：

下列判断不合理的是(　　)
A．Al、Ga均处于第ⅢA族
B．Ga2O3可与盐酸反应生成GaCl3
C．Ga(OH)3可与NaOH反应生成NaGaO2
D．酸性：Al(OH)3>Ga(OH)3
答案　D
解析　镓(Ga)与铝同主族，均处于第ⅢA族，A项正确；Ga2O3与Al2O3的性质相似，可与盐酸反应生成GaCl3，B项正确；Ga(OH)3与Al(OH)3的性质相似，能与NaOH溶液反应生成NaGaO2，C项正确；在NaAlO2和NaGaO2的混合液中通入适量CO2，只有Al(OH)3沉淀，而没有Ga(OH)3沉淀，根据强酸制弱酸的原理，Ga(OH)3的酸性强于碳酸，则酸性：Al(OH)3 11．下图是Na2O2和CO2定性、定量实验的装置示意图。注射器1中抽取了100 mL CO2，U形管中装有适量小玻璃珠和约1.5 g Na2O2粉末。实验开始时，打开K1、K2、K4止水夹，关闭K3止水夹，推动注射器1活塞，缓缓将CO2压至U形管中，注射器2活塞缓缓向外移动。下列叙述中不正确的是(　　)

A．U形管内的玻璃珠可增大过氧化钠与二氧化碳的接触面积
B．U形管内淡黄色粉末渐渐变白
C．注射器1活塞推到底后，注射器2中收集到的气体大于50 mL，只是因为还含有CO2
D．打开胶塞，立即将带火星的木条伸入U形管中，可验证反应产物之一为氧气
答案　C
解析　A项，玻璃珠的存在可增大Na2O2粉末与玻璃珠间的缝隙，增大Na2O2与CO2的接触面积，加快反应速率，正确；B项，U形管中发生2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，固体由淡黄色粉末变为白色粉末，正确；D项，可用带火星的木条检验生成的氧气，正确；C项，n(Na2O2)＝＝0.019 mol＞n(CO2)＝＝4.5×10－3mol，CO2未剩余，收集到的气体大于50 mL是因为反应放热，温度升高气体体积膨胀，错误。
12．(2020·山东临沂模拟)在加热固体NH4Al(SO4)2·12H2O时，固体质量随温度的变化曲线如图所示。已知A点物质为NH4Al(SO4)2，B点物质为Al2(SO4)3，下列判断正确的是(　　)

A．0 ℃～T ℃的过程变化是物理变化
B．C点物质是工业上冶炼铝的原料
C．A～B反应中生成物只有Al2(SO4)3和NH3两种
D．Al2(SO4)3能够净水，可用离子方程式表示为Al3＋＋3OH－===Al(OH)3
答案　B
解析　A项，0 ℃～T ℃，NH4Al(SO4)2·12H2O分解生成NH4Al(SO4)2，属于化学变化，错误；B项，B点物质为Al2(SO4)3，C点物质为Al2O3，可用作工业冶炼铝的原料，正确；C项，A～B段NH4Al(SO4)2受热分解，生成NH3、H2SO4、Al2(SO4)3，错误；D项，Al2(SO4)3净水原理为Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，吸收水中的悬浮物，错误。
二、非选择题(本题包括3小题)
13．已知A、B、C、D是单质及其化合物，其焰色试验均为黄色，存在如图转化(部分反应物或生成物已略去)。

(1)若A为金属钠，则E为________，A与水反应的离子方程式为__________________________________________________________________。
(2)若A为过氧化钠，则E为________，A与CO2反应的化学方程式为__________________________________________________________________，
A与水反应的离子方程式为_______________________________________。
若A的质量为7.8 g，与足量水反应，转移电子的物质的量为________。
(3)过氧化钠是碱性氧化物吗？________(选填“是”或“不是”)，过氧化钠的电子式为______________________________________________________，
过氧化钠中阴、阳离子个数比是________。
(4)①向C、D溶液中分别加入足量Ca(OH)2溶液，现象分别是________________________、________________________，有关离子方程式为___________________________________________________________________、
___________________________________________________________________。
②向C、D溶液中分别逐滴滴入稀盐酸，现象分别是________________________________________________________________________________________________________________________________________，
有关的离子方程式分别为________________________________________、
___________________________________________________________________。
答案　(1)H2　2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
(2)O2　2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑　0.1 mol
(3)不是　Na＋[]2－Na＋　1∶2
(4)①生成白色沉淀　生成白色沉淀　CO＋Ca2＋===CaCO3↓　HCO＋OH－＋Ca2＋===CaCO3↓＋H2O
②开始没有气体生成，后来有气体生成　立即有气体生成　CO＋H＋===HCO、HCO＋H＋===CO2↑＋H2O　HCO＋H＋===CO2↑＋H2O
14．某班级化学兴趣小组做如下实验，请回答相关问题：

(1)甲组做金属钠在空气中燃烧的实验。实验室取用金属钠的方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)金属钠燃烧时会生成黑色固体，黑色固体的可能来源是________、________。
(3)某同学想用金属钠和空气制备纯度较高的Na2O2(不考虑空气中的N2)，可利用的装置如下。

回答下列问题：
①装置Ⅳ中盛放的药品是________，若没有该装置可能导致生成的Na2O2中含有________，其反应的化学方程式为___________________________________________________________________。
②若规定气流的方向为从左到右，各仪器连接的顺序是：空气进入________，________接________，________接________，________接________(填字母)。
③装置Ⅱ的作用是_____________________________________________。
答案　(1)打开盛放金属钠的试剂瓶，用镊子取出一块钠，放在滤纸上吸干表面的煤油，再用小刀切下所需大小的钠块，余下的放回原试剂瓶，盖好即可
(2)来自表面的煤油　来自空气中的二氧化碳　来自酒精灯挥发的酒精　金属钠存在杂质铁元素，燃烧时生成铁的氧化物(答任意两点即可)
(3)①氢氧化钠溶液　Na2CO3　2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　②h　g　f　e　a　b　c
③防止空气中的水和二氧化碳进入装置Ⅰ
解析　(3)要制备高纯度的Na2O2，需要除去空气中的CO2和水蒸气。装置Ⅲ的作用是除去水蒸气，装置Ⅳ的作用是用NaOH溶液除去CO2，如果不除去CO2，则CO2会与Na2O2反应生成Na2CO3；装置Ⅱ连接在硬质玻璃管末端，作用是防止空气中的水蒸气和CO2进入装置Ⅰ，所以连接顺序为空气→h→g→f→e→a→b→c。
15．(2019·安徽师大模拟)用铝土矿(含30% SiO2、40.8% Al2O3和少量Fe2O3等)制取铝硅合金材料有湿法、干法等方法，其中干法制备的工艺流程如下：

(1)若湿法处理铝土矿，用强酸浸取时，所得溶液中阳离子有________。
(2)焙烧除铁的反应为：4(NH4)2SO4＋Fe2O32NH4Fe(SO4)2＋3H2O＋6NH3↑(Al2O3部分发生类似反应)。氧化物转化为硫酸盐的转化率与温度的关系如图所示，最适宜的焙烧温度为________。

(3)操作①包括加水溶解、________。
(4)用焦炭还原SiO2、Al2O3会产生中间体SiC、Al4C3。写出高温下Al4C3与Al2O3反应生成铝单质的化学方程式：___________________________________________________________________。
(5)铝硅合金材料中若含铁，会影响其抗腐蚀性，原因是
_______________________________________________________________。
(6)不计损失，投入1 t铝土矿，当加入54 kg纯铝后，铝硅合金中m∶n＝________。
答案　(1)Al3＋、Fe3＋、H＋　(2)300 ℃　(3)过滤
(4)Al4C3＋Al2O36Al＋3CO↑
(5)铁与铝形成原电池，加快了铝的腐蚀　(6)2∶1
解析　铝土矿加(NH4)2SO4焙烧，Fe2O3转化为NH4Fe(SO4)2，同时生成氨气，加水溶解、过滤，滤渣为SiO2和Al2O3，用焦炭在高温条件下还原SiO2、Al2O3得到铝硅熔体，再加纯铝搅拌，得到铝硅合金。(1)铝土矿中的氧化铝和氧化铁能溶于强酸生成Al3＋、Fe3＋，另外还有剩余的H＋，所以溶液中的阳离子有Al3＋、Fe3＋、H＋。(2)焙烧除铁时尽可能使氧化铁的转化率升高，并使氧化铝的转化率降低，由题图可知在300 ℃时，氧化铁转化为硫酸盐的转化率很高，而氧化铝转化为硫酸盐的转化率最低，所以最适宜的焙烧温度为300 ℃。(3)由流程分析可知，操作①包括加水溶解、过滤。(4)在高温条件下，Al4C3与Al2O3反应生成Al和CO，其反应的化学方程式为Al4C3＋Al2O36Al＋3CO↑。(5)Al、Fe形成原电池，Al的活泼性比Fe强，作负极，被腐蚀，所以铝硅合金材料中若含铁，容易发生电化学腐蚀。(6)已知铝土矿中含30% SiO2、40.8% Al2O3，不考虑损失，投入1 t铝土矿，加入54 kg纯铝，则得到的铝硅合金中铝元素的总质量为1 000 kg×40.8%×＋54 kg＝270 kg，硅元素的总质量为1 000 kg×30%×＝140 kg，则铝硅合金中m∶n＝∶＝2∶1。