高考化学一轮复习专题十四镁、铝及其化合物考点二镁、铝化合物的性质及应用教学案

高考化学一轮复习专题十四镁、铝及其化合物考点二镁、铝化合物的性质及应用教学案

考点二 镁、铝化合物的性质及应用 1 镁的重要化合物 氧化镁 碱性氧化物 MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O 氢氧 化镁 中强碱 Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O 难溶于水 Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ 溶解度小于碳酸镁 MgCO3＋H2O===Mg(OH)2＋CO2↑ 热稳定性 Mg(OH)2===== △ MgO＋H2O 氯化镁 用于冶炼金属镁 MgCl2===== 通电 熔融 Mg＋Cl2↑ 2 铝的主要化合物 (1)氧化铝和氢氧化铝 (2)复盐——硫酸铝钾 ①复盐定义：由两种不同的金属离子(或 NH＋ 4 )与一种酸根离子组成的盐叫复盐。 ②明矾 明矾的化学式为 KAl(SO4)2·12H2O，可溶于水，电离方程式为 KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋ 2SO2－ 4 。水溶液的 pH<7(填“>”“<”或“＝”)，原因是 Al3＋＋3H2O Al(OH)3＋3H＋。 明矾可用于净水，其原因是 Al3＋水解产生 Al(OH)3 胶体，Al(OH)3 胶体可以和悬浮于水中 的泥沙形成絮状不溶物而沉降下来，使水澄清。 学霸巧学卡 对镁、铝化合物的深层解析 (1)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。 (2)Al2O3、Al(OH)3 只与强酸、强碱溶液反应，与氨水和碳酸溶液不反应。 (3)Al3＋只能存在于酸性溶液中，AlO － 2 只能存在于碱性溶液中。若将分别含 Al3＋和 AlO － 2 的盐溶液混合，发生反应：Al3＋＋3AlO－ 2 ＋6H2O===4Al(OH)3↓。 (4)Al2O3、Al(OH)3 是中学阶段接触的唯一与碱反应的金属氧化物和氢氧化物，经常应用 到除杂、计算题中，所以一定要熟记这两个反应的离子方程式。 (5)明矾净水只能除去水中的悬浮杂质，不能杀菌消毒，与氯气消毒原理不同。 1.思维辨析 (1)在加热情况下利用氢气还原氧化铝的方法得到金属铝。( ) (2)将 Al(OH)3 沉淀转入蒸发皿中，加足量稀硫酸，加热蒸干得无水 Al2(SO4)3 固体。( ) (3)将 NaOH 溶液缓慢滴入 Al2(SO4)3 溶液中至过量，最终观察到有沉淀生成。( ) (4)日用铝制品表面覆盖着氧化膜对内部金属起保护作用。( ) (5)Al2O3 的熔点很高，可用作耐高温材料。( ) (6)明矾水解形成的 Al(OH)3 胶体能吸附水中的悬浮物，可用于对水的杀菌、消毒。( ) 答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√ (6)× 2．将等体积的 AlCl3 溶液和 NaOH 溶液混合后，沉淀物中含铝元素的物质的量与溶液中 含铝元素的物质的量相等，则原 AlCl3 溶液与 NaOH 溶液的物质的量浓度之比是 ( ) A．1∶3 B．2∶5 C．1∶4 D．2∶7 答案 D 解析 设 AlCl3 和 NaOH 的物质的量分别为 a、b。当 NaOH 少量时，铝元素以 Al3＋和 Al(OH)3 形式存在，a 2 ×3＝b，a∶b＝2∶3；当 NaOH 过量时，铝元素以 Al(OH)3 和 AlO － 2 形式存在，a 2 ×3 ＋a 2 ×4＝b，a∶b＝2∶7。 [考法综述] 铝的化合物是高考命题的热点，主要是“铝三角”的转化关系及应 用，涉及内容较多，如书写离子方程式，离子共存的判断，实验操作中的鉴别、分离、提纯， 结合图象的分析或计算等，综合性较强，属较难题。 命题法 1 常见的两性物质 典例 1 下列物质既能跟盐酸反应，又能跟 NaOH 溶液反应的是( ) ①SiO2 ②Al ③Al2O3 ④Al(OH)3 ⑤Na2CO3 溶液 ⑥Ca(HCO3)2 溶液 ⑦NH4HCO3 溶液 ⑧KHSO4 溶液 A．④⑥⑦⑧ B．②③④⑥⑦ C．①②③④⑦ D．②③④⑤⑧ [解析] SiO2 只能与 NaOH 溶液反应，与盐酸不反应；Al、Al2O3、Al(OH)3、Ca(HCO3)2、 NH4HCO3 既能跟盐酸反应，又能跟 NaOH 溶液反应；Na2CO3 只能与盐酸反应，与 NaOH 溶液不反 应；KHSO4 只能与 NaOH 溶液反应，与盐酸不反应。 [答案] B 【解题法】 常见的两性物质归纳总结 (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)两性物质：是指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物，上述物质中只有 Al2O3、Al(OH)3、氨基酸是两性物质。 命题法 2 “铝三角”转化关系 典例 2 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 [ 解 析 ] 各 选 项 中 物 质 间 的 转 化 为 ： A 项 ， Al2O3 ――→ NaOH NaAlO2 ――→ CO2 Al(OH)3 ――→ △ Al2O3 ； B 项 ， AlCl3 ――→ NH3·H2O Al(OH)3 ――→ NaOH NaAlO2 ――→ HCl AlCl3 ； D 项 ， MgCl2――→ NaOH Mg(OH)2――→ △ MgO――→ HCl MgCl2；C 项中，Al 不能一步转化成 Al(OH)3。 [答案] C 【解题法】 “铝三角”间的转化关系 相互转化的离子方程式如下： (1)Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ 或 Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋ 4 (2)Al(OH)3＋OH－===AlO－ 2 ＋2H2O (3)Al3＋＋4OH－===AlO－ 2 ＋2H2O (4)AlO－ 2 ＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓ 或 AlO－ 2 ＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－ 3 (5)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O (6)AlO－ 2 ＋4H＋===Al3＋＋2H2O 相互关系：①＋②＝③，④＋⑤＝⑥，注意，Al(OH)3 只溶于强酸强碱。 命题法 3 含 Al3＋的混合溶液中滴加 NaOH 的图象题 典例 3 某溶液中可能含有 H＋、Na＋、NH＋ 4 、Mg2＋、Fe3＋、Al3＋、SO2－ 4 、CO 2－ 3 等。当向该 溶液中加入一定物质的量浓度的 NaOH 溶液时，发现生成沉淀的物质的量随 NaOH 溶液的体积 变化的图象如图所示。下列说法正确的是( ) A．原溶液中含有的阳离子是 H＋、NH＋ 4 、Mg2＋、Al3＋ B．原溶液中一定含有 SO 2－ 4 和 Na＋ C．原溶液中含有的 Fe3＋和 Al3＋的物质的量之比为 1∶1 D．反应最后形成的溶液中含有的溶质为 Na2SO4 [解析] 从题中图象可知，滴入氢氧化钠溶液的过程中发生了四种反应：开始一个单位 是中和反应，接下来六个单位是沉淀反应，再接下来的两个单位是铵根离子与氢氧根离子的 反应，最后一个单位为氢氧化铝的溶解，由此确定生成氢氧化铝需要的氢氧化钠为三个单位， 另外三个单位的氢氧化钠生成的是氢氧化铁沉淀；有铝离子则没有碳酸根离子。因此可以确 定有 H＋、NH＋ 4 、Fe3＋、Al3＋、SO2－ 4 ，不能确定是否有 Na＋，可以确定没有 Mg2＋、CO2－ 3 。 [答案] C 【解题法】 含 Al3＋的混合溶液与 OH－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＋ 4 、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 ＋ 4 反应，最后才溶解 Al(OH)3 沉 淀。即“先结合，后溶解”。若不清楚结合的先后顺序，则可以采用“假设法”，如假 设 NH ＋ 4 先与 OH－结合，则会发生 NH＋ 4 ＋OH－===NH3·H2O，但溶液中的 Al3＋、Mg2＋会与 NH3·H2O 反应又生成 NH＋ 4 ，所以 NH ＋ 4 不能优先于 Al3＋和 Mg2＋与 OH－结合。若要正确排出结合的先后顺 序，需熟练掌握离子间的反应原理。 命题法 4 “铝三角”的主要应用 典例 4 Al(OH)3 的制备 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 gAl(OH)3 乙：铝→加 H2SO4 溶液→加 NaOH 溶液→W2 gAl(OH)3 丙： 铝→加 H2SO4 溶液 铝→加 NaOH 溶液 →W3 gAl(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 ， W1 、 W2 、 W3 其 质 量 由 大 到 小 的 顺 序 是 ____________________________________。 [解析] n(NaOH)＝ 240 g 40 g·mol－1＝6 mol，n(H2SO4)＝350 g×70% 98 g·mol－1＝2.5 mol， 甲方案：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 6 mol ⇒ 6 mol AlO－ 2 ＋ H＋ ＋H2O===Al(OH)3↓ 过量 2.5×2 mol ⇒ 5 mol 因此，甲方案最多制得 5 mol Al(OH)3。 乙方案：2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑ 2.5 mol ⇒1 3 ×2.5 mol Al2(SO4)3＋ 6NaOH===2Al(OH)3↓＋Na2SO4 1 3 ×2.5 mol 过量 ⇒2 3 ×2.5 mol 因此，乙方案最多制得5 3 mol Al(OH)3。 丙方案：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑ 5 mol⇒5 3 mol 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－ 2 ＋3H2↑ 6 mol ⇒ 6 mol Al3＋＋3AlO－ 2 ＋6H2O===4Al(OH)3↓ 5 3 mol 过量 ⇒ 20 3 mol 因此，丙方案最多制得 20 3 mol Al(OH)3。 故 W3>W1>W2。 [答案] (1)丙 (2)W3>W1>W2 典例 5 与铝元素有关的物质的分离、提纯 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 [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。 [答案] B 典例 6 利用“铝三角”转化关系进行物质鉴别 下列各组物质的无色溶液，不用其他试剂即可鉴别的是( ) ①KOH Na2SO4 AlCl3 ②NaHCO3 Ba(OH)2 H2SO4 ③HCl NaAlO2 NaHSO4 ④Ca(OH)2 Na2CO3 BaCl2 A．①② B．②③ C．①③④ D．①②④ [解析] 不用其他试剂鉴别，即用物质间相互滴加现象不同来鉴别。①中，将 KOH 逐滴 滴入 AlCl3 溶液中时，先后发生反应 Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－===AlO－ 2 ＋2H2O， 现象是：白色沉淀生成→溶解至消失；而将 AlCl3 逐滴滴入 KOH 溶液中时，先后发生 Al3＋＋ 4OH－===AlO－ 2 ＋2H2O；Al3＋＋3AlO－ 2 ＋6H2O===4Al(OH)3↓，现象是：开始无明显现象→白色沉 淀逐渐增多。两种滴加方式不同，现象也不同，从而可以鉴别。②中 NaHCO3 和 H2SO4 分别滴 加到 Ba(OH)2 中都有白色沉淀生成，但 BaCO3 沉淀溶于 H2SO4 中，且有气泡产生的是 NaHCO3 和 H2SO4 溶液混合，可鉴别出各种物质。③中 HCl 和 NaHSO4 都显酸性，无法鉴别。④中 CaCO3 和 BaCO3 都是白色沉淀，无法鉴别出 Ca(OH)2 和 BaCl2，所以答案为 A。 [答案] A 典例 7 利用 Al3＋或 AlO － 2 的存在环境进行离子共存的判断 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－ 4 、Al3＋、K＋ B．1.0 mol·L－1 的 NaAlO2 溶液中：Cl－、HCO－ 3 、K＋、Ca2＋ C．在强碱性环境中：AlO－ 2 、SiO2－ 3 、Na＋、K＋ D．能使甲基橙显红色的溶液中：NH＋ 4 、AlO－ 2 、Na＋ [解析] A 项 MnO － 4 有颜色，ClO－与 Al3＋可发生双水解反应；B 项中 HCO－ 3 ＋AlO－ 2 ＋ H2O===Al(OH)3↓＋CO2－ 3 ；D 项中，酸性条件下 AlO － 2 不能大量存在。 [答案] C 【解题法】 “铝三角”关系的应用小结 (1)Al(OH)3 的制备 方法一：可溶性铝盐溶液与过量氨水反应 反应原理：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋ 4 方法二：向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量 CO2 反应原理：AlO－ 2 ＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO－ 3 方法三：相互促进水解法 Al3＋＋3AlO－ 2 ＋6H2O===4Al(OH)3↓ (2)含铝元素的混合物的分离提纯 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： ①Mg(Al)：加足量 NaOH 溶液； ②Fe2O3(Al2O3)：加足量 NaOH 溶液； ③Mg(OH)2[Al(OH)3]：加足量 NaOH 溶液； ④Mg2＋(Al3＋)：加过量 NaOH 溶液，过滤，再加酸充分溶解。 (3)鉴别(利用滴加试剂顺序不同，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。 ③向 NaAlO2 溶液中滴加 HCl 溶液，开始产生白色沉淀，后沉淀逐渐溶解。 ④向 HCl 溶液中滴加 NaAlO2 溶液，开始无明显现象，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。 (4)判断离子共存问题 Al3＋与 OH－、AlO－ 2 、CO2－ 3 、S2－等弱酸根阴离子或 AlO － 2 与 H＋、HCO － 3 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。 1．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 答案 A 解析 FeCl2 不能由 Fe 和 Cl2 直接反应生成，C 项错误；SiO2 不溶于水，也不能与 Ba(HCO3)2 溶液反应，D 项错误；Na2O 可由 Na 和 O2 直接反应生成，Na2O＋H2O===2NaOH,2NaOH＋ Ba(HCO3)2===BaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，反应中无气体生成，B 项错误；AlCl3 可由 Al 与 Cl2 直 接反应生成，将 AlCl3 加入 Ba(HCO3)2 溶液中，Al3＋＋3HCO－ 3 ===Al(OH)3↓＋3CO2↑，发生强烈 双水解反应，生成 Al(OH)3 沉淀和 CO2 气体，A 项正确。 2．用如图所示装置进行下列实验：将①中溶液滴入②中，预测的现象与实际相符的是 ( ) 选项 ①中物质 ②中物质 预测②中的现象 A 稀盐酸 碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液 立即产生气泡 B 浓硝酸 用砂纸打磨过的铝条 产生红棕色气体 C 氯化铝溶液 浓氢氧化钠溶液 产生大量白色沉淀 D 草酸溶液 高锰酸钾酸性溶液 溶液逐渐褪色 答案 D 解析 稀盐酸滴入 Na2CO3 和 NaOH 的混合溶液中，先发生酸碱中和反应，开始没有气泡 产生，A 项错误；浓硝酸与 Al 发生钝化，无红棕色的 NO2 生成，B 项错误；将 AlCl3 溶液滴 入 NaOH 溶液中，开始无大量白色沉淀，C 项错误；草酸与酸性 KMnO4 溶液发生氧化还原反应， KMnO4 溶液的紫红色褪去，D 项正确。 3．化学与生活密切相关。下列说法不正确的是( ) A．乙烯可作水果的催熟剂 B．硅胶可作袋装食品的干燥剂 C．福尔马林可作食品的保鲜剂 D．氢氧化铝可作胃酸的中和剂 答案 C 解析 乙烯是一种植物生长调节剂，可以催熟果实，A 正确；硅胶无毒，可用作食品的 干燥剂，B 正确；福尔马林是 35%～40%的甲醛水溶液，有毒，C 错误；氢氧化铝可以中和盐 酸，可作胃酸的中和剂，D 正确。 4．常温下，下列各组物质中，Y 既能与 X 反应又能与 Z 反应的是( ) X Y Z ① NaOH 溶液 Al(OH)3 稀硫酸 ② KOH 溶液 SiO2 浓盐酸 ③ O2 N2 H2 ④ FeCl3 溶液 Cu 浓硝酸 A.①③ B．①④ C．②④ D．②③ 答案 B 解析 本题考查常见物质的性质，意在考查考生利用所学知识分析问题的能力。Al(OH)3 显两性，既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水，①正确；SiO2 与盐酸不反应， ②错误；N2 与 O2 在放电条件下反应生成 NO，N2 在高温、高压及催化剂存在条件下与 H2 反应 生成 NH3，但在常温时 N2 与 O2、H2 均不反应，③错误；根据方程式：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2、 Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 可知，④正确。 5．室温下，在 0.2 mol·L－1 Al2(SO4)3 溶液中，逐滴加入 1.0 mol·L－1 NaOH 溶液，实 验测得溶液 pH 随 NaOH 溶液体积变化曲线如下图，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 答案 C 解析 本题考查铝的化合物的转化、水解平衡的移动以及图象分析。Al3＋水解方程式为 Al3＋＋3H2O Al(OH)3＋3H＋，A 项错误；a～b 段，加入 NaOH 主要是与水解生成的 H＋反应， pH 增大，促进水解，Al3＋浓度减小，B 项错误；b～c 段 pH 增大缓慢，主要是生成氢氧化铝 沉淀，C 项正确；c 点后 pH 增大加快，主要是发生反应 Al(OH)3 ＋OH－===AlO－ 2 ＋2H2O，d 点 表示氢氧化铝完全溶解，D 项错误。 6．a g Mg、Al 合金完全溶解在 c1 mol·L－1、V1 L HCl 溶液中，产生 b g H2。再向反应 后的溶液中加入 c2 mol·L－1、V2 L NaOH 溶液，恰好使沉淀达到最大值，且沉淀质量为 d g。 下列关系错误的是( ) A．与金属反应后剩余盐酸为(c1V1－b) mol B．c1＝c2V2 V1 C．铝失去电子的物质的量为 b mol D．d＝a＋17b 答案 C 解析 反应后的溶液中溶质为 NaCl，根据 Cl 原子守恒可得 c1V1＝c2V2，即 c1＝c2V2 V1 ，B 项正确；根据题意可知消耗的 n(HCl)＝b 2 ×2 mol＝b mol，故剩余的 HCl 的物质的量为(c1V1 －b) mol，A 项正确；题中的沉淀为 Al(OH)3、Mg(OH)2，故有 n(OH－)＝n(H＋)＝2n(H2)，沉淀 质量为(a＋17b) g，D 项正确；C 项设 n(Mg)＝x mol，n(Al)＝y mol， 则 24x＋27y＝a 2x＋3y＝b 2 ×2， 求得：y＝12b－a 9 ， 所以铝失电子的物质的量为 4b－a 3 mol，C 项错误。 7．无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。 (1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体，其反应的离子方程式为 ____________________。 (2)工业上用铝土矿(主要成分为 Al2O3，含有 Fe2O3、SiO2 等杂质)制取无水氯化铝的一种 工艺流程示意如下： 已知： 物质 SiCl4 AlCl3 FeCl3 FeCl2 沸点/℃ 57.6 180(升华) 300(升华) 1023 ① 步 骤 Ⅰ 中 焙 烧 使 固 体 水 分 挥 发 、 气 孔 数 目 增 多 ， 其 作 用 是 _______________________________________(只要求写出一种)。 ②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气，则反应生成相对原子质量比硅大的单质是________。 ③已知： Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(s)＋3CO(g)ΔH1＝＋1344.1 kJ·mol－1 2AlCl3(g)===2Al(s)＋3Cl2(g)ΔH2＝＋1169.2 kJ·mol－1 由 Al2O3、C 和 Cl2 反应生成 AlCl3 的热化学方程式为______________________。 ④步骤Ⅲ的尾气经冷却至室温后，气体用足量的 NaOH 冷溶液吸收，生成的盐主要有 3 种，其化学式分别为____________。 ⑤ 结 合 流 程 及 相 关 数 据 分 析 ， 步 骤 Ⅴ 中 加 入 铝 粉 的 目 的 是 _________________________________________________________。 答案 (1)Al3＋＋3H2O Al(OH)3＋3H＋ (2)①防止后续步骤生成的 AlCl3 水解(或增大反应物的接触面积，加快反应速率) ②铁(或 Fe) ③Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g) ΔH＝＋174.9 kJ·mol－1 ④NaCl、NaClO、Na2CO3 ⑤除 FeCl3 杂质，提高 AlCl3 纯度 解析 (1)AlCl3 溶于水，Al3＋水解生成 Al(OH)3 胶体。 (2)①步骤Ⅰ中焙烧时，固体水分挥发，可以防止后续步骤生成的 AlCl3 水解；气孔数 目增多，可以增大反应物的接触面积，加快反应速率。②铝土矿粉和焦炭焙烧时，焦炭能还 原 Fe2O3 得到单质铁。③根据盖斯定律，由题中第一个热化学方程式减去第二个热化学方程 式可得 Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g) ΔH＝＋1344.1 kJ·mol － 1 － 1169.2 kJ·mol－1＝＋174.9 kJ·mol－1。④步骤Ⅲ的尾气中含有 Cl2、CO2、O2 等，用足量 NaOH 冷溶液吸收，生成的盐主要有 NaCl、NaClO、Na2CO3。⑤根据图示流程知 AlCl3 粗品中含有杂 质 FeCl3、SiCl4，根据提供数据知 SiCl4 沸点较低，步骤Ⅴ中加入铝粉，将 FeCl3 转化为 AlCl3， 以提高 AlCl3 的纯度。 工业上用铝土矿(主要成分为 Al2O3，含 Fe2O3 等杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下： 下列判断正确的是( ) A．试剂 X 为稀硫酸 B．反应Ⅱ的离子方程式为 CO2＋AlO－ 2 ＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－ 3 C．反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的反应类型完全相同 D．反应Ⅰ所得的沉淀无任何价值 [错解] A 或 C [错因分析] 不清楚 Al2O3、Fe2O3 的性质差异，错误判断试剂 X 为稀硫酸。不仔细阅读 流程信息，思维单一，不能根据反应Ⅱ的产物写出其离子方程式，对基础知识不熟悉，认为 B 项应生成 CO2－ 3 。不熟悉原理和常规实验操作而错选 C。 [解析] 选项 A，试剂 X 应是 NaOH 溶液；选项 B，溶液乙中含有 AlO－ 2 ，AlO － 2 与过量 CO2、 H2O 反应生成 Al(OH)3 沉淀，正确；选项 C，反应Ⅰ、Ⅱ是复分解反应，反应Ⅲ是分解反应， 反应Ⅳ是电解 Al2O3 生成 Al 的反应，属于分解反应，且该反应有电子转移，是氧化还原反应； 选项 D，反应Ⅰ所得沉淀的主要成分为 Fe2O3，经提纯后可用于作颜料或冶铁等。 [答案] B [心得体会]