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  • 2021-07-07 发布

2021届高考化学一轮复习镁、铝及其化合物学案(1)

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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↑‎