2021届高考化学一轮复习镁、铝及其化合物学案(1) 23页

第二节　镁、铝及其化合物 考纲定位 要点网络 ‎1.掌握镁、铝的主要性质及其应用。‎ ‎2．掌握镁、铝的重要化合物的主要性质及其应用。‎ ‎3．了解镁、铝及其重要化合物的制备方法。‎ ‎ 镁及其化合物性质与海水中提取镁 ‎1．镁的性质 镁是银白色固体，易导热，导电，密度小，属于轻金属。‎ ‎(1)与非金属(O2、Cl2、N2等)的反应 ‎①2Mg＋O22MgO、②Mg＋Cl2MgCl2、‎ ‎③3Mg＋N2Mg3N2。‎ ‎(2)与水或酸的反应 ‎①镁与水的反应：镁不易与冷水反应，能与沸水反应，反应的化学方程式为Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑。‎ ‎②镁与酸的反应：镁是活泼金属，能与盐酸、稀硫酸反应放出H2，反应的离子方程式为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑。‎ ‎(3)与某些氧化物的反应 镁能在CO2中燃烧，反应的化学方程式为2Mg＋CO22MgO＋C。现象为：剧烈燃烧，发出强烈的光，同时有白色固体和黑色固体生成。‎ ‎2．从海水中提取镁 ‎(1)工艺流程 ‎(2)基本步骤及主要反应 制熟石灰 CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2‎ 沉淀 Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓‎ 酸化 Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O 蒸发结晶 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：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑‎ ‎3．镁的重要化合物 ‎(1)MgO：碱性氧化物，熔点很高(可用作耐火材料)，难溶于水，与酸反应：MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O。‎ ‎(2)Mg(OH)2：中强碱，难溶于水，存在溶解平衡Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，溶解度小于MgCO3，故MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑。‎ ‎(3)MgCO3：微溶于水的盐，受热可分解，与酸反应。‎ ‎(4)Mg3N2：在水中剧烈水解，其反应的化学方程式为Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑。‎ ‎(5)MgCl2：MgCl2可发生水解，由MgCl2·6H2O制备MgCl2时，要在HCl的气氛中脱水。‎ ‎[补短板]‎ ‎(1)镁在空气中燃烧，可与空气中的O2、N2及CO2反应，所得固体产物可能是MgO、Mg3N2、C的混合物。‎ ‎(2)Na、Mg等活泼金属着火，不能用CO2灭火。‎ ‎(3)MgCl2·6H2O加热脱水制取无水氯化镁时，要在HCl的气流中进行。主要目的是防止MgCl2水解生成Mg(OH)2，Mg(OH)2加热分解得到MgO。‎ ‎(4)由于Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小，故水垢的主要成分中是Mg(OH)2，而非MgCO3。‎ ‎(5)镁、铝在空气中易形成致密的氧化膜，不用密封保存。‎ 命题点1　镁及其化合物的性质 ‎1．镁粉是焰火、闪光粉、鞭炮中不可缺少的原料。工业上制造镁粉是将镁蒸气在某种气体中冷却，有下列气体：①空气；②CO2；③Ar；④H2；⑤N2，其中可作为冷却气体的是 (　　)‎ A．①和②　　　　　　　 B．②和③‎ C．③和④ D．④和⑤‎ ‎[答案]　C ‎2．如图所示的装置中，把X溶液逐滴滴下与Y物质反应，若X为浓硫酸，Y为第三周期金属元素中常温下与水难反应的单质。Z为品红溶液。实验中观察到Z褪色。则Y为(　　)‎ A．Na B．Mg C．Al D．Mg或Al B　[Na常温下与H2O反应，Al遇浓硫酸钝化。]‎ ‎3．在CO2中，Mg燃烧生成MgO和C。下列说法正确的是 (　　)‎ A．元素C的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体 B．Mg、MgO中镁元素粒子的半径：r(Mg2＋)>r(Mg)‎ C．在该反应条件下，Mg的还原性强于C的还原性 D．该反应中化学能全部转化为热能 ‎[答案]　C 命题点2　自然界中提取镁 ‎4．从海水中提取镁的工艺流程可表示如下：‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富 B．③步骤反应的离子方程式为Mg2＋＋OH－===Mg(OH)2↓‎ C．步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水 D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应 B　[石灰乳为浊液，写离子方程式时Ca(OH)2不可拆分。]‎ ‎5．如图是工业利用菱镁矿MgCO3(含杂质Al2O3、FeCO3)制取镁的工艺流程。‎ 回答有关问题：‎ ‎(1)菱镁矿送入酸浸池前需要粉碎，目的是________________。‎ ‎(2)氧化池中通入氯气的目的是氧化________，工业上不选用硝酸作氧化剂的原因是________和________。‎ ‎(3)沉淀混合物为________和________(填化学式)。‎ ‎(4)利用熔融氯化镁制取金属镁，选用的方法是________(填字母)。‎ A．电解法　　　　　　　 B．氧化还原法 C．碳还原法 D．分解法 ‎[解析]　加盐酸后，溶液中有Mg2＋、Fe2＋、Al3＋、Cl－，用Cl2氧化Fe2＋生成Fe3＋，用MgO调节pH，使Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀出来。‎ ‎[答案]　(1)提高酸浸速率　(2)Fe2＋(或FeCl2)　会产生污染性气体NOx　会引入杂质NO ‎(3)Al(OH)3　Fe(OH)3　(4)A ‎ 铝单质的性质及制备 ‎1．铝的结构和存在 铝位于元素周期表第三周期ⅢA族，原子结构示意图为 ‎。铝元素在地壳中含量丰富，仅次于氧、硅。自然界中的铝全部以化合态存在。‎ ‎2．铝单质的主要化学性质(写出有关方程式)‎ ‎②2Al＋3Cl22AlCl3‎ ‎④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑‎ ‎⑤Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3‎ ‎⑥2Al＋3CuSO4===3Cu＋Al2(SO4)3‎ ‎3．铝热反应实验探究 ‎(1)铝热反应的实验装置及试剂作用：‎ ‎(2)原理：利用Al的还原性较强，高温下把金属氧化物中的金属置换出来。‎ ‎(3)现象 ‎①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；‎ ‎②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。‎ ‎(4)应用 ‎①冶炼难熔金属，如Cr、Mn、V、W、Cu、Fe等；‎ ‎②金属焊接，如野外焊接钢轨等。‎ 注意：引发铝热反应的操作是加少量KClO3，插上镁条并点燃。‎ ‎4．工业电解熔融Al2O3制备Al ‎(1)电极反应 ‎(2)总反应方程式2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。‎ 注意：电解Al2O3时Na3AlF6的作用是作助熔剂。‎ ‎(1)除去氧化膜的铝箔在空气中加热，铝箔熔化但不滴落，说明铝易氧化形成氧化膜保护铝。(　　)‎ ‎(2)铝制容器可以用于盛装浓硫酸和浓硝酸，说明铝不与二者反应。(　　)‎ ‎(3)能与Al反应生成H2的溶液一定是酸性溶液。(　　)‎ ‎(4)Al在高温下与MgO发生铝热反应制备Mg。(　　)‎ ‎(5)加入Al粉能产生H2的溶液中，可能存在Al3＋、NO。(　　)‎ ‎[答案]　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×‎ Al既能溶于强酸，又能溶于强碱，所以说“Al既有金属性，又有非金属性”。你认为这种说法是否恰当？为什么？‎ ‎[答案]　不恰当。金属性是指元素的原子失电子的能力，非金属性是指元素的原子得电子的能力。铝不论是与酸反应还是与碱反应，都是失去3e－，化合价升高为＋3价，均是还原剂，因而铝具有较强的金属性。‎ 命题点1　铝的性质及应用 ‎1．镁、铝性质相似，下表中对两者的对比不正确的是(　　)‎ 铝 镁 A.与非金属反应 能被Cl2、O2氧化 能与N2、O2反应 B.与水反应 能与沸水反应 反应很困难 C.与碱反应 能溶于强碱溶液 不反应 D.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 B　[铝与沸水不反应，Mg与沸水反应，B错误。]‎ ‎2．(2019·福州质检)科技工作者提出用铝粉处理含亚硝酸盐废水的思路：调节亚硝酸盐废水的酸碱性，使其pH>12，然后加入适量的铝粉搅拌，从而达到预期目的。下列判断错误的是 (　　)‎ A．处理废水时铝单质转化为Al3＋‎ B．处理废水时亚硝酸盐被还原 C．处理过程中，OH－参与了反应 D．铝粉颗粒大小影响废水处理的速率 A　[pH>12，溶液显碱性，则处理废水时，铝单质转化为AlO，A错误；铝是金属，具有还原性，因此处理废水时，亚硝酸盐被还原，B正确；处理废水时铝单质转化为AlO，这说明OH－参与了反应，C正确；固体反应物的表面积越大，反应速率越快，因此铝粉颗粒的大小影响废水处理的速率，D正确。]‎ ‎3．根据如图的转化关系判断，下列说法正确的是(反应条件已略去) ‎ ‎(　　)‎ A．生成等质量H2时，①和②反应消耗n(HCl)＝n(NaOH)‎ B．反应③中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3‎ C．反应③和④消耗等量的Al时，生成的n(Cu)∶ n(Fe)＝3∶2‎ D．反应⑤的离子方程式为Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓‎ C　[根据得失电子守恒，生成氢气的质量相等则消耗铝的物质的量相等，根据铝守恒，设1 mol铝参加反应，则生成偏铝酸钠1 mol，则需氢氧化钠1 mol，铝与盐酸反应生成氯化铝1 mol，则需盐酸3 mol，所以①和②反应消耗n(HCl)＝3n(NaOH)‎ ‎，A项错误；铝与硫酸铜反应，铝是还原剂，硫酸铜是氧化剂，根据得失电子守恒，可知：硫酸铜与铝的物质的量之比为3∶2，B项错误；反应③和④消耗等量的Al时，失电子的物质的量相等，设2 mol铝参加反应，由得失电子守恒可知：生成铜的物质的量为3 mol，生成铁的物质的量为2 mol，所以生成的n(Cu)∶n(Fe)＝3∶2，C项正确；一水合氨是弱电解质，书写离子方程式时用化学式，D项错误。]‎ 命题点2　铝与酸、碱反应的有关计算 ‎4．取四等份铝，分别加入足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是(　　)‎ A．3 mol·L－1氨水　　　　　 B．4 mol·L－1HNO3‎ C．8 mol·L－1 NaOH D．18 mol·L－1 H2SO4‎ C　[铝与氨水不反应，铝与HNO3反应不能放出H2，铝与18 mol·L－1的浓硫酸在常温下钝化。]‎ ‎5．(1)足量的两份铝分别投入等体积、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________。‎ ‎(2)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L－1的HCl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，则甲烧杯中剩余的反应物是________，加入铝粉质量为________g。‎ ‎[解析]　(1)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，故物质的量浓度之比为c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。(2)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。故甲中生成的H2为0.15 mol，乙中生成的H2为0.30 mol，故n(Al)＝0.2 mol，m(Al)＝‎5.4 g。‎ ‎[答案]　(1)3∶1　(2)Al　5.4‎ 铝与酸、碱反应生成H2的定量关系 ‎(1)无论与酸还是与碱反应，Al与H2的关系都是2Al～3H2。　‎ ‎(2)等质量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应 ‎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。‎ ‎(3)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。‎ ‎(4)一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比<<，则必定是铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。‎ ‎ 铝的重要化合物的性质及应用 ‎1．铝的氧化物(Al2O3)——两性氧化物 ‎(1)物理性质：白色固体，难溶于水，熔、沸点很高，可用作耐火材料。‎ ‎(2)化学性质(写离子方程式)‎ ‎(3)用途：耐火材料，工业冶炼铝。‎ ‎2．铝的氢氧化物[Al(OH)3]——两性氢氧化物 ‎(1)主要性质 白色胶状固体，难溶于水，有较强的吸附性。‎ 写出上图标号中有关反应的离子方程式：‎ ‎①Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；‎ ‎②Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O；‎ ‎③2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。‎ 提醒：Al(OH)3两性的电离 Al(OH)3具有两性，能溶于强酸(如盐酸)、强碱(如NaOH溶液)，但不溶于弱酸(如H2CO3)、弱碱溶液(如氨水)。‎ ‎(2)制备Al(OH)3三种方法及原理 ‎①向铝盐中加入足量氨水，离子方程式为 Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH；‎ ‎②向偏铝酸盐中通入足量CO2，离子方程式为 AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO；‎ ‎③NaAlO2与AlCl3的溶液混合，离子方程式为 ‎3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓。‎ ‎3．两种盐——铝盐和偏铝酸盐 ‎(1)铝盐——明矾 ‎①化学式为KAl(SO4)2·12H2O，为复盐。‎ ‎②电离方程式为KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO。‎ ‎③应用：净水，净水原理为明矾电离出的Al3＋在水中水解生成Al(OH)3胶体，吸附水中悬浮物而沉淀，使水净化，其离子方程式为Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋。‎ ‎(2)偏铝酸盐——偏铝酸钠 ‎①向NaAlO2溶液中滴加盐酸至过量，反应现象为先生成白色沉淀，然后沉淀又逐渐溶解至消失，反应的有关离子方程式为AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。‎ ‎②向NaAlO2溶液中通入少量CO2，反应的离子方程式为2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO。‎ ‎[补短板]‎ ‎(1)中学学习阶段接触到的既能与酸反应又能与碱反应的物质有：①金属单质：Al等；②两性氧化物：Al2O3等；③两性氢氧化物：Al(OH)3等；④弱酸的铵盐：(NH4)2CO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；⑤弱酸的酸式盐：NaHCO3、KHS、NaHSO3等；⑥氨基酸等。‎ ‎(2)Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于强酸或不很弱的酸(如CH3COOH)，但不溶于H2CO3；Al、Al2O3、Al(OH)3只溶于强碱不溶于弱碱。‎ ‎(3)含铝的盐有铝盐和偏铝酸盐，铝盐存在于酸性溶液，偏铝酸盐存在于碱性溶液。‎ ‎(4)明矾净水是指生成的Al(OH)3胶体吸附悬浮物而澄清，不能杀菌消毒。‎ ‎1．通过小组讨论，总结所有符合下面转化关系的物质，把铝及化合物的化学式写在横线上。‎ ‎(1)a________、e________、b________、d________。‎ ‎(2)a________、e________、b________、d________。‎ ‎[答案]　(1)NaAlO2　HCl　AlCl3　Al(OH)3‎ ‎(2)AlCl3　NaOH　NaAlO2　Al(OH)3(合理即可)‎ ‎2．完成下列转化的离子方程式。‎ AlCl3溶液沉淀溶液沉淀溶液 ‎(1)__________________________________________________。‎ ‎(2)__________________________________________________。‎ ‎(3)__________________________________________________。‎ ‎(4)__________________________________________________。‎ ‎[答案]　(1)Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH ‎(2)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O ‎(3)AlO＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO ‎(4)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O 命题点1　铝的化合物的主要性质及应用 ‎1．铝、氧化铝、氢氧化铝和可溶性铝盐与过量强碱溶液的反应，其生成物有一定的规律，下列说法中正确的是(　　)‎ A．都有H2O生成　 B．都有H2生成 C．都有AlO生成 D．都有Al3＋生成 ‎[答案]　C ‎2．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 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，加盐酸不容易控制量的多少。故B项操作步骤为最佳顺序。]‎ 命题点2　提炼铝和Al(OH)3制备方案的评价 ‎3．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图所示：‎ 下列叙述正确的是(　　)‎ A．试剂X可以是NaOH溶液，也可以是盐酸 B．反应①过滤后所得沉淀为Fe(OH)3‎ C．图中所有转化反应都不是氧化还原反应 D．反应②的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3‎ D　[A项，试剂X不可以是盐酸；B项，过滤后所得沉淀为Fe2O3；C项，电解Al2O3(熔融)生成Al是氧化还原反应。]‎ ‎4．用稀硫酸、NaOH溶液和金属铝为原料制取Al(OH)3。甲、乙、丙三位学生的制备途径分别是 甲：AlAl2(SO4)3Al(OH)3‎ 乙：AlNaAlO2Al(OH)3‎ 丙：‎ 若要得到等量的Al(OH)3，则(　　)‎ A．三者消耗的原料相同 B．甲消耗的原料的总物质的量最多 C．乙消耗的原料的总物质的量最少 D．丙消耗的原料的总物质的量最多 B　[要制备1 mol Al(OH)3，三方案所需物质的量关系 甲：AlAl2(SO4)3Al(OH)3；‎ 乙：AlNaAlO2Al(OH)3；‎ 丙：‎ ‎(1)铝土矿中提纯Al的基本流程 ‎(2)Al、酸、碱为原料制Al(OH)3的最佳方案 ‎“铝三角”关系的应用与Al(OH)3沉淀图像的分析 ‎——证据推理与模型认知 能依据事实，分析研究对象的构成要素和各要素的关系，建立认识模型，反映研究对象的本质特征，揭示规律；高考大纲也要求能够通过对实际事物、实验现象、实物、模型、图形的观察，获取有关的感性知识和印象，并进行初步加工、吸收、有序存储的能力，数形结合的解题思想符合核心素养与考试大纲要求，是提高学生解题能力的有效途径。体现了“证据推理与模型认知”的核心素养。‎ 突破点一　“铝三角”关系及应用 ‎1．Al3＋、Al(OH)3、AlO之间的转化关系 ‎2．“铝三角”转化的应用 ‎(1)判断离子共存问题：Al3＋与OH－、AlO、CO、S2－等弱酸根阴离子，AlO与H＋、HCO以及弱碱阳离子Al3＋、Fe3＋等因生成沉淀或发生水解相互促进的反应而不能大量共存。‎ ‎(2)鉴别(利用滴加顺序不同，现象不同)‎ ‎①向AlCl3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AlCl3溶液，开始无明显现象，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。‎ ‎[突破训练]‎ ‎1．下列各组物质，不能按 (“―→”表示反应一步完成)关系转化的是(　　)‎ 选项 a b c A Al2O3‎ NaAlO2‎ Al(OH)3‎ B AlCl3‎ Al(OH)3‎ NaAlO2‎ C Al Al(OH)3‎ Al2O3‎ D MgCl2‎ Mg(OH)2‎ MgO C　[Al―→Al(OH)3不能一步转化，C符合题意。]‎ ‎2．(2019·西安名校三检)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、‎ 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 B　[据题意，一定不含有Cu2＋、HCO。当溶液中有Al3＋生成时，原溶液中含有H＋，不可能有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＋，于是不可能含有SO、SO，可能含有NO，C、D项错误。]‎ ‎3．下列各组溶液，不用外加试剂无法鉴别的是(　　)‎ A．Al2(SO4)3与KOH B．Na2CO3与HNO3‎ C．MgCl2、AlCl3‎ D．FeCl3与AlCl3‎ C　[A、B可利用顺序滴加法鉴别，D中的FeCl3为黄色，AlCl3为无色，观察可鉴别。]‎ 突破点二　Al(OH)3沉淀图像的分析与计算 ‎1．两个基本图像 操作 可溶性铝盐溶液中逐滴 加入NaOH溶液至过量 偏铝酸盐溶液中逐滴 加入稀盐酸至过量 图像 离子 方程式　‎ Al3＋＋3OH－=== Al(OH)3↓‎ Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓‎ Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O 注意：①沉淀Al3＋所需n(OH－)与Al(OH)3溶解所需n(OH－)的比为3∶1；‎ ‎②沉淀AlO所需n(H＋)与Al(OH)3溶解所需n(H＋)的比为1∶3。‎ ‎2．四个拓展图像 图1　　　　　　　　图2‎ ‎　‎ ‎　　 　 图3　　　　　　　　图4‎ ‎(1)向MgCl2、AlCl3和盐酸的混合溶液(即将Mg、Al溶于过量盐酸所得的溶液)中逐滴滴入NaOH溶液至过量，图像如图1所示。‎ ‎(2)向MgCl2、AlCl3混合溶液中先加入NaOH溶液，后加入盐酸(NaOH与盐酸的物质的量浓度相等)，沉淀图像如图2所示。‎ ‎(3)向明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至过量的图像如图3。‎ ‎(4)向硫酸铝铵[NH4Al(SO4)2]溶液中逐滴加入NaOH溶液，沉淀的物质的量随加入NaOH的物质的量变化如图4。‎ ‎[突破训练]‎ ‎4．向甲溶液中缓慢滴加乙溶液，反应生成沉淀的质量如图所示，其中符合图像的一组是(　　)‎ 甲 乙 A AlCl3、Mg(NO3)2、HNO3‎ NaOH B Na2CO3、NH4HCO3、Na2SO4‎ Ba(OH)2‎ C NH4NO3、Al(NO3)3、Fe(NO3)3、HCl NaOH D NaAlO2、氨水、NaOH H2SO4‎ C　[A项，向甲溶液中缓慢滴加NaOH溶液时，图像中间一段沉淀质量不变的反应不存在，错误；B项，向甲溶液中缓慢滴加Ba(OH)2溶液时，不存在沉淀部分溶解的反应，错误；C项，在甲溶液中加入NaOH溶液时，NaOH先与盐酸反应，没有沉淀生成，随后Al3＋、Fe3＋开始沉淀，当两种离子沉淀完全后，OH－和NH反应，此时沉淀质量不变，最后OH－与Al(OH)3反应，沉淀部分溶解与图像变化相符，正确；D项，向甲溶液中加硫酸时，最终沉淀会全部溶解，错误。]‎ ‎5．(2019·衡水中学调研)向含Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中逐滴加入150 mL 1 mol·L－1 HCl溶液，测得溶液中的某几种离子的物质的量的变化如图所示，则下列说法不正确的是 (　　)‎ A．a曲线表示的离子方程式为AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓‎ B．b和c曲线表示的离子反应是相同的 C．M点时，溶液中沉淀的质量为‎3.9 g D．原混合溶液中的CO与AlO的物质的量之比为1∶2‎ D　[混合溶液中逐滴加入HCl溶液，发生的反应依次为①AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓、②CO＋H＋===HCO、③HCO＋H＋===CO2↑＋H2O，则a曲线表示AlO减少，b曲线表示CO 减少，c曲线表示HCO增加，d曲线表示HCO减少，此阶段Al(OH)3‎ 不参与反应。A项，混合溶液中加入HCl溶液，首先发生反应：AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，正确；B项，此阶段发生反应：CO＋H＋===HCO，b曲线表示CO减少，c曲线表示HCO增加，所以b和c曲线表示的离子反应是相同的，正确；C项，加入盐酸50 mL时NaAlO2全部转化为Al(OH)3，在加入150 mL盐酸之前沉淀不溶解，则M点沉淀的质量与加入盐酸50 mL时沉淀的质量相同，则n[Al(OH)3]＝n(NaAlO2)＝n(HCl)＝0.05 mol，m[Al(OH)3]＝0.05 mol×‎78 g·mol－1＝‎3.9 g，正确；D项，第一、第二两段消耗的n(HCl)相等，根据反应①、②可知CO与AlO的物质的量之比为1∶1，错误。]‎ ‎6．(2019·武汉模拟)生产上用过量烧碱溶液处理某矿物(含Al2O3、MgO)，过滤后得到的滤液用NaHCO3溶液处理，测得溶液pH、n[Al(OH)3]随加入NaHCO3溶液体积变化的曲线如图所示。下列有关说法错误的是(　　)‎ A．NaHCO3溶液的物质的量浓度为0.8 mol·L－1‎ B．b点与c点溶液所含粒子种类相同 C．a点溶液中大量存在的离子是Na＋、AlO、OH－‎ D．生成沉淀的离子方程式为HCO＋AlO＋H2O=== Al(OH)3↓＋CO A　[由图像可知，加入0～8 mL NaHCO3溶液时无沉淀产生，加入40 mL NaHCO3溶液时沉淀最多为0.032 mol Al(OH)3，即加入0～8 mL NaHCO3溶液时只发生反应OH－＋HCO===CO＋H2O，加入8～40 mL NaHCO3溶液时，发生反应HCO＋AlO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO，则c(NaHCO3)＝＝1.0 mol·L－1，A项错误；b点与c点溶液所含粒子种类相同，B项正确；a点溶液中的溶质为NaOH、NaAlO2，大量存在的离子是Na＋、AlO、OH－，C项正确；生成沉淀的离子方程式为HCO＋AlO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO，D项正确。]‎ ‎7．(2019·仙游月考)在200 mL 含Mg2＋、Al3＋、NH、H＋、Cl－的溶液中，逐滴加入5 mol·L－1 NaOH溶液，所加NaOH溶液的体积(mL)与产生沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示。下列叙述不正确的是(　　)‎ 沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示。下列叙述不正确的是(　　)‎ A．x－y＝0.01 mol B．原溶液中c(Cl－)＝0.75 mol·L－1‎ C．原溶液的pH＝1‎ D．原溶液中n(Mg2＋)∶n(Al3＋)＝5∶1‎ B　[分析图示可知x－y的值即为氢氧化铝的物质的量，溶解氢氧化铝消耗氢氧化钠溶液的体积为35 mL－33 mL＝2 mL，x－y＝5 mol·L－1×2×10－‎3 L＝0.01 mol，A不符合题意；加入33 mL氢氧化钠溶液时溶液中溶质为NaCl，原溶液中n(Cl－)＝5 mol·L－1×33×‎ ‎10－‎3 L＝0.165 mol，c(Cl－)＝0.825 mol·L－1，B符合题意；由图知0～4 mL时发生反应H＋＋OH－===H2O，则H＋的物质的量为4 mL ‎ ‎×‎0.001 L×5 mol·L－1＝0.02 mol，H＋的物质的量浓度为＝0.1 mol·L－1，则pH＝1，C不符合题意；由4 mL～30 mL Mg2＋、Al3＋结合OH－生成沉淀的反应知，n(OH－)＝5 mol·L－1×26×10－‎3 L＝0.13 mol，则根据Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，与0.01 mol Al3＋反应的OH－的物质的量为0.03 mol，与Mg2＋反应的OH－的物质的量为0.1 mol，由Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓知，n(Mg2＋)＝0.05 mol，则原溶液中n(Mg2＋)∶n(Al3＋)＝0.05∶0.01＝5∶1，D不符合题意。]‎ 分析沉淀图像的两个关键 ‎(1)一是“三看”：一看两坐标含义，二看起点与终点，三看拐点或折点。‎ ‎(2)二是明确沉淀生成与溶解所需酸或碱的量比。如沉淀Al3＋与溶解Al(OH)3所需OH－的物质的量比为3∶1。‎ ‎ [一题串知，落实考法]‎ 用铝土矿(主要成分为Al2O3，含有Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：‎ ‎(1)流程中X、Y分别是________、________，反应①、②的离子方程式分别为_________________________________________、‎ ‎_______________________________________________________。‎ ‎[考查Al2O3、AlO的化学性质]‎ ‎(2)Al(OH)3溶于NaOH溶液、盐酸的离子方程式分别为_______________________________________________________、‎ ‎____________________________________。[考查Al(OH)3的两性]‎ ‎(3)若“流程”中Y为少量，反应②的离子方程式为__________‎ ‎________________________________________________________。‎ ‎[考查AlO与CO2的反应]‎ ‎(4)另一工艺流程为 ‎①X、Y分别是________、________。[考查物质的推断]‎ ‎②流程第②步反应的离子方程式为_______________________‎ ‎________________________________________________________。‎ ‎[考查Al3＋、Al(OH)3的化学性质]‎ ‎[答案]　(1)NaOH　CO2‎ Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O　AlO＋CO2＋2H2O=== Al(OH)3↓＋HCO ‎(2)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O　Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O ‎(3)2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO ‎(4)①Fe(OH)3　CO2　②Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O、Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓‎ ‎[真题体验，感悟考向]‎ ‎1．下列说法正确的是________(填序号)。‎ ‎①(2019·全国卷Ⅱ)将镁条点燃后迅速伸入集满CO2的集气瓶，集气瓶中产生浓烟并有黑色颗粒产生 ‎②(2018·全国卷Ⅱ)氢氧化铝可用于中和过多胃酸 ‎③(2017·全国卷Ⅱ)‎2.4 g Mg与H2SO4完全反应，转移的电子数为0.1NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)‎ ‎④(2016·全国卷Ⅲ)泡沫灭火器灭火是利用了Al2(SO4)3和小苏打的反应 ‎⑤(2015·全国卷Ⅰ)用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，熔化后的液态铝滴落下来，说明铝的熔点较低 ‎⑥(2015·全国卷Ⅱ)浓硝酸滴入用砂纸打磨过的铝条上，产生红棕色气体 ‎⑦(2015·全国卷Ⅱ)氯化铝溶液滴入浓氢氧化钠溶液中，产生大量白色沉淀 ‎⑧(2014·全国卷Ⅱ)铝与Fe2O3发生铝热反应，反应后固体质量增加 ‎[答案]　①②④‎ ‎2．(2016·海南高考，T14)KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题：‎ ‎(1)为尽量少引入杂质，试剂①应选用________(填标号)。‎ a．HCl溶液　　　　　　 b．H2SO4溶液 c．氨水 d．NaOH溶液 ‎(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为_____________‎ ‎________________________________________________________。‎ ‎(3)沉淀B的化学式为________；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是___________________________________________‎ ‎________________________________________________________。‎ ‎[解析]　(1)易拉罐的主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质，试剂①‎ 的作用是将Al溶解并除去Fe、Mg杂质，HCl溶液和H2SO4溶液均可溶解Al及Fe、Mg杂质，会引入Fe2＋、Mg2＋，氨水不溶解Al；NaOH溶液可溶解Al，但不溶解Fe、Mg杂质，故d项符合。(2)选用NaOH溶液溶解易拉罐，主要发生反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。(3)滤液A中铝元素以AlO形式存在，‎ 与溶液中HCO发生反应为AlO＋HCO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO，故沉淀B为Al(OH)3，明矾溶于水时，KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO，Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，使溶液呈弱酸性。‎ ‎[答案]　(1)d　(2)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑‎ ‎(3)Al(OH)3　Al3＋水解，使溶液中H＋浓度增大 ‎3．(2014·全国卷Ⅱ，T36节选)(1)海水提镁的一段工艺流程如下图：‎ 浓海水的主要成分如下：‎ 离子 Na＋‎ Mg2＋‎ Cl－‎ SO 浓度/(g·L－1)‎ ‎63.7‎ ‎28.8‎ ‎144.6‎ ‎46.4‎ 该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为__________‎ ‎_________________________________________________________，‎ 产品2的化学式为________，‎1 L浓海水最多可得到产品2的质量为________g。‎ ‎(2)采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为____________________________________________；‎ 电解时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出有关反应的化学方程式为_________________________________________。‎ ‎[解析]　(1)工艺流程中，脱硫加入的是得到产品2过程中过滤时的滤液，而此滤液中所含的能够脱硫的离子来源于合成步骤中的石灰乳，故脱硫阶段的主要离子方程式为Ca2＋＋SO===CaSO4↓；而产品2是由加入石灰乳之后得到的沉淀得来的，即Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2＋，故产品2为Mg(OH)2；‎1 L浓海水中Mg2＋为‎28.8 g，故可得到产品2即Mg(OH)2的质量为×‎58 g·mol－1＝‎69.6 g。‎ ‎(2)电解熔融MgCl2会得到Mg和Cl2，故化学方程式为MgCl2(熔融)电解,Mg＋Cl2↑。因为Mg会与H2O发生反应生成Mg(OH)2和H2，故水存在会造成产品Mg的消耗，有关反应的化学方程式为Mg＋2H2O高温,Mg(OH)2＋H2↑。‎ ‎[答案]　(1)Ca2＋＋SO===CaSO4↓　Mg(OH)2　69.6‎ ‎(2)MgCl2(熔融)电解,Mg＋Cl2↑　Mg＋2H2O高温,Mg(OH)2＋H2↑‎