2020-2021年新高三化学一轮复习讲解《铝及其化合物》

2020-2021年新高三化学一轮复习讲解《铝及其化合物》

2020-2021 年新高三化学一轮复习讲解《铝及其化合物》 【知识梳理】 一、铝 铝元素在元素周期表中位于第三周期ⅢA 族。铝为银白色金属，熔点为 660．40C，沸点为 24670C 密度为 2．7g·cm-3,导电性仅次于银、铜和金。 1．铝跟非金属反应：常温下，铝被空气里的氧气氧化，在表面生成一层致密的氧化物薄膜， 阻止内部的金属继续与氧气反应。铝在空气中强热：4Al＋3O2 2Al2O3（反应放出大量 的热和耀眼的白光，因此铝可用于制造燃烧弹、信号弹、火箭推进剂等。铝与氮气在高温下 反应：2Al＋N2 2AlN，铝容易和卤素反应，常温下和氯气激烈化合生成三氯化铝；在 溴中燃烧铝粉生成三溴化铝。在高温下也能和硫、氮气、碳直接化合成 Al2S3、AlN、 Al4C3(2000℃)。 温馨提示：将未打磨的铝箔在酒精灯火焰上加热，发现铝箔发红卷缩，变暗失去光泽，熔化 不落下（表面有氧化膜，因此不能燃烧）。将已打磨的铝箔在酒精灯火焰上加热，发现铝箔 也卷缩，变暗失去光泽，熔化不落下（打磨后铝箔表面又很快形成氧化膜，阻止了铝的燃烧）。 2．铝与酸反应 （1）与非氧化性强酸(稀硫酸、盐酸)反应： 2Al＋3H2SO4＝Al2(SO4)3＋3H2↑ 2Al＋6H+ ＝2Al3+＋3H2↑ （2）常温下，铝、铁遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化。所以可用铝制容器盛装浓硫酸或浓硝酸。 （3）加热时，铝与热浓硫酸、浓硝酸反应： 2Al＋6H2SO4(浓) Al2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O （4）铝与稀硝酸反应不产生 H2。 3．铝与强碱溶液反应：2Al＋6H2O＝Al(OH)3↓＋3H2↑，Al(OH)3＋NaOH＝NaAlO2＋2H2O。 上述两个反应叠加得：2Al＋2NaOH＋2H2O ＝ 2NaAlO2＋3H2↑ 温馨提示：Al 既能与强酸反应，又能与强碱溶液反应，Al 与酸、碱反应生成氢气的实质都 是 Al――→失3e− Al3＋，所以 Al 无论与酸反应还是与碱反应，Al 与 H2 的关系都是 2Al～3H2。 4．铝与某些金属氧化物反应：2Al＋Fe2O3 Al2O3＋2Fe,这个反应称为铝热反应,铝粉和氧 化铁粉末的混合物称为铝热剂．铝热反应可用于焊接钢轨，可用于冶炼 Ni、Mn、V 等难熔 金属。如 10Al＋3V2O5 5Al2O3＋6V ，8Al＋3Co3O4 4Al2O3＋9Co，8Al＋3Fe3O4 4Al2O3＋9Fe 等。 温馨提示：能用铝为原料来冶炼难熔的金属主要是因为铝具有还原性、发生氧化还原反应时 放出大量的热。 例题1、下列说法正确的是 。 ①铝在空气中不易氧化是因为性质不活泼 ②由于铝的导电性比铜、银都强，所以常用其制造电线、电缆 ③常温下，由于铝与浓硫酸钝化时不反应，所以可用铝制槽车运送浓硫酸 ④铝既能溶于酸，又能溶于碱 ⑤将一块带有氧化膜的铝片与过量的浓 NaOH 溶液完全反应后，取澄清溶液将其蒸干，得 纯净的 NaAlO2 固体 ⑥两份相同质量的铝粉，分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生的氢气的质量前者多 ⑦不直接用铝片跟稀硝酸反应制硝酸铝主要是因为铝在稀硝酸中发生钝化 ⑧常温下，相同的铝片分别加入足量的浓、稀硝酸，浓硝酸中铝片先溶解完 ⑨与 Al 反应能产生 H2 的溶液中一定大量共存：Fe2＋、K＋、NO－ 3 、SO2－ 4 ⑩浓硝酸滴入用砂纸打磨过的铝条中，产生红棕色气体 ⑪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 ⑫用 NaOH 溶液除去镁粉中的杂质铝：2Al＋2OH−＋2H2O===2AlO－ 2 ＋3H2↑ 二、铝的化合物 1．氧化铝：氧化铝白色固体，高熔点(2045℃)，难溶于水，是两性氧化物（既能与酸反应 生成盐和水，又能和碱反应时生成盐和水的氧化物），反应为 Al2O3＋6H+＝2Al3+＋3H2O， Al2O3＋2OH＝2AlO2−+2 H2O。利用其高熔点常用作高级耐火材料，如制坩埚、高温炉管等； 利用其高制刚玉球磨机、高压钠灯的灯管等 2．氢氧化铝 （1）氢氧化铝是几乎不溶于水的白色胶状物质，能凝聚水中的悬浮物，又能吸附色素，因 此可用于水的净化。 （2）氢氧化铝是两性氢氧化物（既能与酸反应生成盐和水，又能和碱反应时生成盐和水的 氢氧化物）：氢氧化铝具有两性，可用电离平衡移动的原理来解释：氢氧化铝的电离方程式 可表示如下： H++AlO2−+H2O Al（OH）3 Al3++3OH− （酸式电离） （碱式电离） 其电离程度相当微弱，只有加入强酸(或强碱)时，大量的 H+(或 OH−)才能破坏氢氧化铝的电 离平衡，使平衡向右(或左)移动，生成铝盐(或四羟基合铝酸盐)，所以氢氧化铝既能与酸反 应，又能与碱反应．当加入弱酸或弱碱时，因 H+或 OH−浓度太小，不能使上述平衡移动， 因此 Al(OH)3 只溶于强酸或强碱，而不溶于弱酸或弱碱。反应为 AlOH3＋3H+＝Al3+＋3H2O ， Al(OH)3＋OH−===AlO2−＋2H2O （3）氢氧化铝受热分解：2AlOH3 Al2O3＋3H2O （4）Al(OH)3 的制备： ①铝盐与氨水反应生成 Al（OH）3：Al3＋＋3NH3·H 2O===Al(OH)3↓＋3NH4 ＋ ②偏铝酸盐与二氧化碳反应生成 Al（OH）3：AlO2−＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO3−或 2AlO2−＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO32− ③铝盐与偏铝酸盐反应生成 Al（OH）3：Al3＋＋3AlO2−＋6H2O===4Al(OH)3↓ 3．硫酸铝 （1）硫酸铝溶液呈酸性，硫酸铝的水解 Al3+＋3H2O AlOH3＋3H+ （2）硫酸铝溶液与碳酸钠溶液混合，2Al3＋＋3CO32−＋3H2O＝2Al(OH)3↓＋3CO2↑ （3）泡沫灭火器，一般呈有 1mol/LAl2(SO4)3 和 1mol/L NaHCO3 溶液，反应原理为： Al3＋ ＋3HCO3−＝Al(OH)3↓＋3CO2↑ 4．明矾:明矾是含有结晶水的硫酸钾和硫酸铝的复盐,化学式 KAl(SO4)2·12H2O。 KAl(SO4)2·12H2O=K+＋Al3＋＋2SO42−＋12H2O，Al3＋容易水解，生成胶状的氢氧化铝 Al(OH)3， Al3++3H2O Al(OH)3（胶体）+3H+，氢氧化铝胶体的吸附能力很强，可以吸附水里悬浮 的杂质，并形成沉淀，使水澄清。所以明矾是一种较好的净水剂。 例题2、下列说法正确的是 。 ①泡沫灭火器灭火是利用了 Al2(SO4)3 和小苏打的反应 ②Al2O3 熔点高，可用作耐高温材料 ③向 Al2(SO4)3 溶液中加入过量氨水的离子方程式：Al3＋＋3NH3·H 2O===Al(OH)3↓＋3NH＋ 4 ④氯化铝溶液滴入浓 NaOH 溶液中，产生大量白色沉淀 ⑤明矾作净水剂时起还原作用 ⑥Al2O3 和 MgO 均可与 NaOH 溶液反应 ⑦制备 Al(OH)3 的方法是：向 1 mol·L−1 AlCl3 溶液中加入过量的 6 mol·L−1 NaOH 溶液 ⑧氢氧化铝可作胃酸的中和剂 ⑨用过量氨水除去 Fe3＋溶液中的少量 Al3＋ ⑩铝与 Fe2O3 发生铝热反应，反应后固体物质增重 ⑪将 AlCl3 加入 Ba(HCO3)2 溶液中同时有气体和沉淀产生 ⑫明矾[KAl(SO4)2·12H2O]既可用作净水剂，也可用作消毒剂 3．镁的性质及应用 原子结构 镁位于元素周期表第三周期ⅡA族 物理性质 镁是银白色有金属光泽的固体，密度较小，硬度较低 化学性质 与O2反应 镁条在O2中燃烧，发出耀眼的强光，生成白色固体物 质，反应的化学方程式为2Mg＋O2=====点燃 2MgO 与N2反应 镁条能与N2反应，化学方程式为3Mg＋N2=====点燃 Mg3N2 与水反应 镁不易与冷水反应，能与沸水反应 Mg＋2H2O=====△ Mg(OH)2＋H2↑ 与酸反应 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↑ 与某些氧化物反应 镁能在 CO2 中燃烧，反应的化学方程式为 2Mg＋ CO2=====点燃 2MgO＋C 制备 工艺流程 制熟石灰：CaCO3=====高温 CaO＋CO2↑ CaO＋H2O===Ca(OH)2 沉淀：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ 基本步骤及主要反应 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) =====电解 Mg ＋Cl2↑ 用途 镁制造信号弹和焰火；镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件；氧化镁用于 制耐高温材料 例题 3、下列说法正确的是 。 ①工业上制造镁粉是将镁蒸气在 CO2 气体中冷却 ②Mg、MgO 中镁元素微粒的半径：r(Mg2＋)>r(Mg) ③把相同大小的一块铝和镁分别投入相同浓度的 NaOH 溶液中，铝溶解有气泡放出，而镁 没有任何变化，说明铝的金属性比镁强 ④使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂能分离氧化镁中混有氧化铝 ⑤镁和铝原子的最外层电子数都为 3 ⑥Al2O3 和 MgO 均可与 NaOH 溶液反应 ⑦加入过量的氢氧化钠溶液,将含有 Mg2＋、Al3＋的混合溶液中的 Mg2＋沉淀下来 ⑧海水中提取镁的过程中包括了分解、化合、复分解、置换四种反应类型 ⑨将氯化镁晶体(MgCl2·6H2O)直接加热可制得无水氯化镁 ⑩将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁片于其中探讨 Mg 的活泼性 【课时练习】 1．下列转化过程不能一步实现的是 A．Al(OH)3→Al2O3 B．Al2O3→Al(OH)3 C．Al→AlCl3 D．Al→NaAlO2 2．下列关于铝的性质和用途描述不正确．．．的是 A．铝有很好的延展性且是良导体，所以常用作导线 B．用酒精灯外焰加热铝箔，可以看到少量液滴悬而不落，说明铝的熔点较高 C．铝合金质轻，强度大，耐腐蚀，可以用作门窗 D．铝有较强的抗腐蚀性，是因为铝的表面能形成致密的氧化膜 3．下列物质的制备方法正确的是 A．氯化铝溶液和硫化钠溶液反应制备 Al2S3 B．用镁粉和空气反应制备 Mg3N2 C．用铝粉和 MnO2 制得锰 D．用电解熔融氯化铝的方法制得单质铝 4．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 5．氢氧化铝是治疗胃酸过多的胃药的主要成分，目前已不常用，其原因是（ ） A．长期摄入不利于人体健康 B．它不能中和胃酸 C．它不易溶于胃液 D．它的疗效较差 6．下列物质中，既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应的是（ ） ①Al ②Al2O3 ③Ca(OH)2 ④Al(OH)3 ⑤Na2CO3 ⑥NaHCO3 A．①②③⑤ B．①②④⑥ C．①②⑤⑥ D．②③④⑥ 7．制备氮化镁的装置如图所示。实验时在不锈钢舟内加入镁粉，通氮气15min，升温至1073K， 加热半小时，冷却至室温，停止通氮气。下列说法正确的是（ ） A．1 中的试剂是饱和食盐水，便于观察气泡，调节气流速度 B．6 的作用是缓冲加热后未反应的氮气，7 的作用是防止空气中的水分进入装置 C．氮化镁是共价化合物，露置于空气中有刺激性气味的气体产生 D．实验中氮气是反应物，仅起到氧化镁粉的作用 8．将打磨后的镁条放入盛有 50ml 蒸馏水的烧杯后，用 pH 传感器和浊度传感器监测溶液中 pH 和溶液浊度随时间的变化如图。下列有关描述正确的（ ） A．该实验是在常温下进行的 B．实线表示溶液浊度随时间的变化 C．50s 时向溶液中滴入酚酞试液，溶液变红 D．150s 后溶液浊度下降是因为生成的 Mg(OH)2 沉降 9．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中产生的气泡是氮氧化合物，不是氢气 C．③中沉淀溶解的离子方程式是   - 2? 23AlOH+OHAlO+2H O D．②中加水稀释过程中，仅发生了氧化还原反应 10．镓 ( G a ) 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 备镓的流程如图所示，下列判断正确的是 A．酸性： 33Al(OH) Ga(OH) B． 3AlCl 和 3GaCl 中，既有离子键又有共价键 C．当 2CO 通入 2N a A l O 和 2N a G a O 溶液中， 3A l ( O H ) 和 3G a( O H ) 同时沉淀出来 D． 23G a O 和 均可与 N a O H 反应生成 11．最近，美国普度大学的研究人员开发出一种利用铝镓合金加水制造氢气的新工艺。这项 技术具有广泛的能源潜在用途，包括为汽车提供原料、为潜水艇提供燃料等。该技术通过向 铝镓合金注水，铝生成氧化铝，同时生成氢气。合金中镓(Ga，ⅢA)是关键成分，可阻止铝 形成致密的氧化膜。下列关于铝、镓的说法正确的是 A．铝的金属性比镓强 B．铝的熔点比镓低 C．Ga(OH)3 与 Al(OH)3 性质相似，一定能与 NaOH 溶液反应 D．铝、镓合金与水反应后的物质可以回收利用冶炼铝 12．俄罗斯西伯利亚研究人员 2005 年开发出一种生物活性吸附剂，可以吸附水中的几乎全 部微生物和噬菌体。据俄《科学信息》杂志报道，这种新的吸附剂由成本低廉、环保性能好 的棉纤维素和主要成分为氢氧化铝的勃姆石制造而成。下列有关说法中不正确的是（ ） A．Al(OH)3 既能够与盐酸反应又能够与 NaOH 溶液反应 B．纤维素和淀粉互为同分异构体 C．纤维素能够与醋酸发生酯化反应 D．实验室中 Al(OH)3 不可以由偏铝酸盐和氨水制备 13．废易拉罐的成分比较复杂，据查，铝易拉罐各部分成分及含量(质量百分含量)见表： Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Al 罐身/% 0.3 0.7 0.25 0.25 1.0～1.5 － － － 其余 罐盖/% 0.2 0.35 0.15 0.2～0.5 4.0～5.0 － 0.1 0.25 其余 拉环/% 0.2 0.35 0.15 0.2～0.5 3.0～4.0 0.1 0.25 0.1 其余 为了验证罐身的组成成分，进行了如下实验： （实验仪器与药品） 仪器：酒精灯、烧杯、试管、试管夹、漏斗、滤纸、铁圈、玻璃棒、砂纸、剪刀 药品：易拉罐、去污粉、NaOH 溶液、KSCN 溶液、盐酸、镁试剂、高碘酸(H5IO6，弱酸) （实验方案） 实验预处理。将剪好的易拉罐片用砂纸打磨，除去表面的涂料层，直到光亮后用去污粉清洗 干净备用。 （实验过程）分别向试管 a、b 中加入少量上述易拉罐片，进行如下操作： 请填写下列空白： (1)图中操作①②所用到的玻璃仪器有______________________________。 (2)沉淀 A 的成分为________。 (3)操作③观察到的现象为______________；反应的离子方程式为__________________。 (4)若试管 a、b 中取样量相等，则分别加入过量的 NaOH 溶液、稀盐酸后，相同条件下理论 上产生的气体体积 V(a)________V(b)(填“＜”、“＞”或“＝”)。 14．化学兴趣小组对某品牌牙膏中的摩擦剂成分及其含量进行以下探究：查得资料：该牙膏 摩擦剂由碳酸钙、氢氧化铝组成；牙膏中其它成分遇到盐酸时无气体产生。 Ⅰ．摩擦剂中氢氧化铝的定性检验 取适量牙膏样品，加水充足搅拌、过滤。 （1）往滤渣中加入过量 NaOH 溶液，过滤。氢氧化铝与 NaOH 溶液反应的离子方程式是 ______。 （2）往（1）所得滤液中先通入过量二氧化碳，再加入过量稀盐酸，观察到的现象是________， 通入过量二氧化碳的离子方程式是_________________。 Ⅱ．牙膏样品中碳酸钙的定量测定 利用下图所示装置（图中夹持仪器略去）进行实验，充分反应后，测定 C 中生成的 BaCO3 沉淀质量，以确定碳酸钙的质量分数。 依据实验过程回答下列问题： （3）实验过程中需持续缓缓通入空气。其作用除了可搅拌 B、C 中的反应物外，还有：_____。 （4）C 中反应生成沉淀的离子方程式是________。 （5）下列各项措施中，不能提高测定准确度的是___（填标号）。 a．在加入盐酸之前，应排净装置内的 CO2 气体 b．滴加盐酸不宜过快 c．在 A-B 之间增添盛有浓硫酸的洗气装置 d．在 B-C 之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置 （6）实验中准确称取 8.0g 样品三份，进行三次测定，测得 BaCO3 平均质量为 3.94 g。则样 品中碳酸钙的质量分数为__________。 （7）有人认为不必测定 C 中生成的 BaCO3 质量，只要测定装置 C 在吸收 CO2 前后的质量 差，一样可以确定碳酸钙的质量分数。实验证明按此方法测定的结果明显偏高，原因是___。 15．氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料。某 AlN 样品仅含有 Al2O3 杂质，为测定 AlN 的质量分数，设计如下两种实验方案。 （1）已知 AlN 与 NaOH 反应得到一种盐和一种碱性气体，化学反应方程式是____ （方案 1）取一定量的样品，用图 1 装置测定样品中 AlN 的质量分数（夹持仪器已略去）。 （2）图 1 中仪器 a 的名称是___ （3）完成以下实验步骤：组装好实验装置，首先检查装置气密性，再加入实验药品。关闭 K1，打开 K2 和分液漏斗活塞，加入 NaOH 浓溶液至不再产生气体，打开 K1，通入氮气一段 时间，测定 C 装置在反应前后的质量变化。通入氮气的目的是____ （4）由于装置存在缺陷，导致测定结果偏高，请提出改进意见____。 （方案 2）用图 2 装置测定 mg 样品中 AlN 的质量分数（部分夹持装置己略去）。 （5）为测定生成气体的体积，量气装置中的 X 液体可以是___（填字母序号）。 a．CCl4 b．H2O c．饱和 NH4Cl 溶液 d．苯 （6）若 mg 样品完全反应，测得生成气体的体积为 VmL（标准状况），则 AlN 的质量分数 为___。若将 b 处胶管用弹簧夹夹住，其他操作均不变，则最终测定的结果___（填“偏大”“偏 小”或“无影响”）。 16．铝元素含量居金属首位, 主要存在于铝土矿（主要成分为 Al2O3，还含有 Fe2O3、FeO、 SiO2）中。铝的单质及其化合物在生产、生活、科研等领城应用广泛。 Ⅰ、工业上用铝土矿制备铝的某种化合物的工艺流程如下： （1）在滤液 A 中加入漂白液，目的是氧化除铁，所得滤液 B 显酸性。 ①该过程中涉及某氧化还原反应如下，请完成： Fe2++□ClO-+□ ═□Fe(OH)3↓+□Cl-+□__________ ②检验滤液 B 中是否还含有铁元素的方法为：_________________________ ③将滤液 B 中的铝元素以沉淀形式析出，可选用的最好试剂为__________（选填代号） A．氢氧化钠溶液 B．硫酸溶液 C．氨水 D．二氧化 碳 ④由滤液 B 制备氯化铝晶体涉及的操作为：边滴加浓盐酸边蒸发浓缩、__________(填操作 名称)、过滤、洗涤。 Ⅱ、明矾(KAl(SO4)2·12H2O)在日常生活、生产中也占有一席之地。 （1）明矾曾经是净水明星，用离子方程式表示其净水原理________________。 （2）明矾净水时，若不慎过量会有一定程度的副作用。将含有明矾的水溶液中加入 Ba(OH)2 溶液至铝离子恰好完全沉淀，并且过滤，就可以避免，请用离子反方程式描述其过程______。 参考答案 例题1、④⑥⑫ 【解析】铝在空气中会与 O2 反应生成致密的氧化物薄膜，①错误；铝的导电性比铜、银都 弱，②错误；钝化是形成致密的氧化膜阻碍反应进行，不是不反应，③错误；铝既能溶于酸， 又能溶于碱，且均反应放出氢气，④正确；铝片与过量的浓 NaOH 溶液完全反应后，蒸干 得到的不是纯 NaAlO2，⑤错误；由 Al 与盐酸、氢氧化钠溶液反应的方程式易知相同质量的 Al 与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生的 H2 的质量相等，⑥正确；铝只与浓硝酸之间 有钝化作用，稀硝酸没有钝化作用，不直接用铝片跟稀硝酸反应制硝酸铝主要是因为铝片与 HNO3 反应生成污染环境的 NO 等气体，同时由于铝不纯，制备的硝酸铝不纯，⑦错误；常 温下铝与浓硝酸、浓硫酸发生钝化不可能完全溶解，⑧错误；与 Al 能放出氢气的，同业可 能显酸性也可能显碱性，若是碱性，则 Fe2＋和 OH－不共存，若酸性，NO3 －在酸性条件下具 有强氧化性，不产生 H2，⑨错误；常温下铝在浓硝酸中钝化，观察不到红棕色 NO2 气体， ⑩错误；铝在空气中加热生成氧化铝的熔点较高，所以内部熔化的铝不会滴落，⑪错误； 铝能够与氢氧化钠反应而镁不能，铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，⑫正确。 例题 2、①②③⑧⑪ 【解析】硫酸铝和碳酸氢钠发生反应生成氢氧化铝沉淀、硫酸钠和二氧化碳，能灭火，①正 确；Al2O3 熔点高，可用作耐高温材料，②正确；氨水是弱碱不能溶解氢氧化铝，则向 Al2(SO4)3 溶液中加入过量氨水的离子方程式为 Al3++3NH3·H 2O=Al(OH)3↓+3NH4+，③正确；氢氧化钠 溶液开始是过量的，滴入氯化铝生成偏铝酸钠，当氢氧化钠完全消耗后，再滴入氯化铝，铝 离子与偏铝酸根离子反应生成白色沉淀氢氧化铝，④错误；明矾净水是因为 Al3+水解成 Al(OH)3 胶体吸附，⑤错误；Al2O3 属于两性氧化物，能与氢氧化钠溶液反应，MgO 属于碱 性氧化物，与 NaOH 溶液不反应，⑥错误；Al(OH)3 是两性氢氧化物，可以和过量氢氧化钠 反应生偏铝酸钠，故不能制备氢氧化铝悬浊液，⑦错误；氢氧化铝属于两性氢氧化物能与酸 反应，可作胃酸的中和剂，⑧正确；氨水与 Fe3＋和 Al3＋均反应生成氢氧化物沉淀，不符合 除杂的要求，⑨错误；铝与氧化铁反应，反应前后都是固体，质量不变，⑩错误；Al3＋与 HCO－ 3 发生双水解反应，生成 Al(OH)3 沉淀和 CO2 气体，⑪正确；明矾[KAl(SO4)2·12H2O] 溶于水后，Al3＋能发生水解反应，生成的 Al(OH)3 胶体具有吸附作用，可用作净水剂，但 Al(OH)3 并不具有消毒作用，⑫错误。 例题 3、④⑦ 【解析】加热时 O2、N2、CO2 等都能与镁反应，①错误；Mg 的电子层数比 Mg2＋的多，所 以半径 r(Mg)>r(Mg2＋)，②错误；比较金属性的强弱是用金属单质与水或酸反应产生 H2 的快 慢程度，③错误；MgO 是碱性氧化物，与 NaOH 溶液不能反应，而 Al2O3 是两性氧化物， 可以与 NaOH 溶液发生反应产生 NaAlO2，过滤后洗涤，就得到纯净的 MgO，向滤液中加入 盐酸至沉淀达到最大量，过滤洗涤，不溶物加热得 Al2O3，④正确；镁和铝原子的电子层数 均为 3，最外层电子数分别是 2 和 3，⑤错误；Al2O3 属于两性氧化物，能与氢氧化钠溶液 反应，MgO 属于碱性氧化物，与 NaOH 溶液不反应，⑥错误；向混合溶液中加入过量的氢 氧化钠溶液，生成的氢氧化铝能溶解在强碱中，而氢氧化镁不能溶解，从而可将 Mg2＋沉淀 出来，⑦正确；提取镁的过程中涉及的反应主要有：CaCO3=====高温 CaO＋CO2↑、CaO＋ H2O===Ca(OH)2、Ca(OH)2＋MgCl2===CaCl2＋Mg(OH)2↓、Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O、 MgCl2·6H2O=====△ MgCl2＋6H2O↑、MgCl2(熔融)=====电解 Mg＋Cl2↑。上述反应中没有置换反应， ⑧错误；为了抑制 MgCl2 水解应在氯化氢热气流中干燥晶体是，⑨错误；浓 H2SO4 稀释时 应将浓 H2SO4 加到水中，⑩错误。 1．B【解析】A、Al(OH)3 加热分解 Al2O3，可一步实现转化，A 错误； B、氧化铝不溶于水,不能一步转化生成 Al(OH)3，B 正确； C、金属铝与盐酸或氯气反应均生成 AlCl3，可一步转化，C 错误； D、Al 与氢氧化钠溶液反应生成 NaAlO2，可一步实现转化，D 错误； 答案选 B。 2．B【解析】A 项、铝是金属单质，具有金属的通性，具有很好的延展性且是良导体，常 用作导线，故 A 正确； B 项、铝的熔点低于，而氧化铝的熔点高，当用酒精灯外焰加热铝箔，可以看到少量液滴悬 而不落，故 B 错误； C 项、铝合金密度小、硬度大、耐腐蚀，常用作门窗，故 C 正确； D 项、铝在空气中放置会形成致密的氧化层薄膜，使铝有较强的抗腐蚀性，故 D 正确； 故选 B。 3．C【解析】A、在溶液中 Al3＋与 S2－易发生水解反应，方程式为 2Al3＋＋3S2－＋6H2O＝ 2Al(OH)3↓＋3H2S↑，所以氯化铝溶液和硫化钠溶液反应不能制备 Al2S3，应该用金属铝与单 质硫化合制备，A 不正确； B、镁是活泼的金属，在空气中燃烧镁不但与氧气、氮气反应，分别生成氧化镁和氮化镁， 还能与 CO2 反应生成氧化镁和单质碳，所以不能用镁粉和空气反应制备 Mg3N2，应该用氮 气与镁化合，B 不正确； C、铝粉和 MnO2 混合发生铝热反应制得锰，C 正确； D、氯化铝是共价化合物，在熔融状态下不能导电，因此应该电解熔融的氧化铝制备单质铝， D 不正确。 答案选 C。 4．A【解析】A.明矾溶于水可生成具有吸附性的氢氧化铝胶体，可以净水但不能消毒，故 A 错误； B.铝热反应是金属铝和沸点较高的金属氧化物之间反应冶炼高熔点金属的过程，故 B 正确。 C.铝具有良好的延展性，铝箔可以做包装材料，铝合金硬度大密度小常用做建筑材料，故 C 正确； D.胃酸主要成分为 HCl，氢氧化铝具有弱碱性可中和过多胃酸，故 D 正确； 故答案为 A。 5．A【解析】Al 元素不是人体必需的元素，长期摄入 Al 元素会引起记忆力下降，易患痴呆 症、影响儿童智力发育等，长期摄入 Al 元素不利于人体健康；因此不常用 Al(OH)3 来治疗 胃酸过多，是因为服用后生成能被人体吸收的 Al3+，长期摄入不利于人体健康，答案选 A。 6．B【解析】①Al 与盐酸反应生成氯化铝和氢气，与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢 气，①符合题意； ②Al2O3 与盐酸反应生成氯化铝和水，与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，②符合题意； ③Ca(OH)2 为强碱，与盐酸能反应生成氯化钙和水，但与氢氧化钠不反应，③不合题意； ④Al(OH)3 与盐酸反应生成氯化铝和水，与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，④符合题 意； ⑤Na2CO3 与盐酸能反应生成氯化钠、水和二氧化碳，与氢氧化钠不反应，⑤不合题意； ⑥NaHCO3 与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，⑥符 合题意； 综合以上分析，①②④⑥符合题意，故选 B。 7．B【解析】由图可知，反应在不锈钢舟中进行，为避免水和氧气的干扰，在发生装备两 端都需要进行干燥，故 1、7 种盛放的试剂为浓硫酸，用于吸收水蒸气，氮气除了作为反应 物之外还用于排尽装置中的空气，6 中未盛放任何试剂，通过观察 5 和 7 可知，其作用为安 全瓶，起缓冲作用。 A.1 中试剂为浓硫酸，用于除去氮气中的水蒸气，并可以通过观察气泡，调节气流速度，A 错误； B.6 的作用是安全瓶，起缓冲作用，7 中盛放浓硫酸，防止外界空气中的水分进入装置，B 正确； C.氮化镁是离子化合物，露置于空气中与水反应生成有刺激性气味的气体氨气，C 错误； D. 氮气除了作为反应物之外还用于排尽装置中的空气，D 错误； 答案选 B。 8．D【解析】A．常温下蒸馏水的 pH=7，而图像中初始水的 pH 小于 6.5，说明该实验温度 高于常温，A 错误； B．由开始时的数值判断，蒸馏水的 pH 不可能大于 8，且随着反应的进行 pH 增大，则实线 表示溶液 pH 随时间变化的情况，B 错误； C．50s 时溶液的 pH 约为 7.5，当溶液的 pH 大于 8.2 时，溶液中滴入酚酞后溶液变红；当 pH 小于 8.2 时，溶液中滴入酚酞后溶液不变色，C 错误； D．Mg(OH)2 为难溶物，随着 Mg(OH)2 的沉降，溶液的浊度会下降，即 150s 后溶液浊度下 降是因为生成的 Mg(OH)2 沉降，D 正确； 答案选 D。 9．D【解析】A. ①中铝片没明显溶解，因为浓硝酸具有强氧化性，常温下铝在浓硝酸中发 生钝化， A 正确； B. ②中加水，硝酸浓度下降，铝和变稀的硝酸发生氧化还原反应，产生的气泡是氮氧化合 物，不是氢气，B 正确； C. ③中沉淀为  3AlOH ，是两性氢氧化物，其在 NaOH 溶液中溶解的离子方程式是   - 2? 23Al OH +OH =AlO +2H O ，C 正确； D. 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，过程中不仅 发生了氧化还原反应， D 错误； 答案选 D。 10．D【解析】A. 二氧化碳通入 NaAlO2 及 NaGaO2，首先析出的是 3Al(OH) ，则酸性： 33Al(OH)Ga(OH)＜ ，A 错误； B. 3A l C l 和 3Ga C l 中，只有共价键，B 错误； C. 当 2CO 通入 2N a A l O 和 2N a G a O 溶液中，酸性较弱的 3A l ( O H ) 首先沉淀出来，C 错误； D. 镓 ( G a ) 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，故 23G a O 和 3G a( O H ) 均可与 N a O H 反应生成 ，D 正确； 答案选 D。 11．D【解析】A.同主族元素从上到下金属性逐渐增强，金属性 Ge>Al，故 A 错误； B.二者都是金属晶体，离子半径 Ge3+>Al3+，故金属 Al 中的金属键更强，则熔点 Al>Ge，故 B 错误； C. Ga 的金属性比 Al 强，Ga(OH)3 可能不表现为两性氢氧化物，故 Ga(OH)3 不一定与能与 NaOH 溶液反应，故 C 错误； D.铝镓合金与水反应，铝生成氧化铝，可以回收氧化铝冶炼铝，故 D 正确； 答案选 D。 12．B【解析】A．Al(OH)3 显两性，故 Al(OH)3 既能够与盐酸反应又能够与 NaOH 溶液反应， A 正确； B．纤维素和淀粉的分子式都可写作（C6H10O5）n，但是聚合度 n 不同，分子式不相同，故 不能互为同分异构体，B 错误； C．纤维素是多糖，结构中含有羟基，能够与醋酸发生酯化反应，C 正确； D．Al(OH)3 溶于强碱，不溶于氨水，实验室中 Al(OH)3 通常由可溶性铝盐和氨水制备，偏 铝酸盐和氨水不能反应，D 正确。 答案选 B。 13．（ 1）漏斗、烧杯、玻璃棒（2）Fe、Cu、Mn、Mg 等（3）开始生成白色沉淀，并逐渐 增多，后沉淀部分溶解；H＋＋AlO2-＋H2O＝Al(OH)3↓、Al(OH)3＋3H＋＝Al3＋＋3H2O、2H＋ ＋SiO32-＝H2SiO3↓（4） ＜ 【解析】罐身中所含元素为 Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Al，试管 a 中加过量 NaOH 溶液，Si、 Al 能发生反应生成 Na2SiO3、NaAlO2 溶液，过滤，所得沉淀 A 的成分为 Fe、Cu、Mn、Mg， 溶液 A 为 Na2SiO3、NaAlO2 溶液，加入过量盐酸然后过滤，所得沉淀 c 为 H2SiO3；试管 b 中加过量盐酸，Fe、Mn、Mg、Al 溶解，过滤，沉淀 B 的成分为 Si、Cu，焰色反应呈绿色， 说明含有 Cu，溶液的成分为 FeCl2、MnCl2、MgCl2、AlCl3，加入 KSCN 溶液，显红色，说 明生成了 Fe3+，加入高碘酸，得到紫色溶液，说明含有 Mn2+，加入镁试剂，得到淡紫色溶 液，说明含有 Mg。 (1)图中操作①②为过滤，所用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒。答案为：漏斗、烧杯、 玻璃棒； (2)由以上分析知，沉淀 A 的成分为 Fe、Cu、Mn、Mg 等。答案为：Fe、Cu、Mn、Mg 等； (3)操作③为 Na2SiO3、NaAlO2 溶液中加入过量盐酸，起初 AlO2-转化为 Al(OH)3 沉淀，后来 Al(OH)3 溶解，而 Na2SiO3 与盐酸反应生成 H2SiO3 沉淀，所以观察到的现象为开始生成白色 沉淀，并逐渐增多，后沉淀部分溶解；反应的离子方程式为 H＋＋AlO2-＋H2O=Al(OH)3↓、 Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O、2H＋＋SiO32-=H2SiO3↓。答案为：开始生成白色沉淀，并逐渐 增多，后沉淀部分溶解；H＋＋AlO2-＋H2O=Al(OH)3↓、Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O、2H＋＋ SiO32-=H2SiO3↓； (4)若试管 a、b 中取样量相等，则分别加入过量的 NaOH 溶液、稀盐酸后，Al 产生的 H2 体 积相同，先加碱时，还有 Si 与碱发生反应生成 H2；先加盐酸时，还有 Fe、Mn、Mg 产生 H2，设罐身质量为 100g，则 Si 产生的 H2 的物质的量为 0.3 228  mol=0.021mol；Fe、Mn、 Mg 产生 H2 的物质的量为( 0.7 0.25 1.0 56 55 24)mol=0.059mol，所以后者产生的 H2 多(Mg 以含 量为 1.0%代入计算)。答案为：＜。 14．（ 1）Al（OH）3+OH-═AlO2-+2H2O（也可写为 Al（OH）3+OH-═[Al（OH）4]-）（ 2）通 入 CO2 气体有白色沉淀生成；加入盐酸有气体产生、沉淀溶解； AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓（3）把生成的 CO2 全部排入 C 中，使之完全被 Ba（OH） 2 溶液吸收（4）Ba（OH）2+CO2═BaCO3↓+H2O（5）cd（6）25%（7）B 中的水蒸气、HC1 气体等进人装置 C 中会导致测量结果偏高 【解析】Ⅰ．（ 1）Al（OH）3 溶于 NaOH 溶液生成 NaAlO2 和 H2O，离子方程式为 Al（OH） 3+OH-═AlO2-+2H2O（也可写为 Al（OH）3+OH-═[Al（OH）4]-），故答案为：Al（OH） 3+OH-═AlO2-+2H2O（也可写为 Al（OH）3+OH-═[Al（OH）4]-）； （2）NaAlO2 溶液呈碱性，通入过量 CO2 时沉淀 Al（OH）3 和 NaHCO3，Al（OH）3 是两性 氢氧化物，能溶于强酸溶液，所以产生的沉淀溶于稀盐酸中，所以看到的现象是：通入 CO2 气体有白色沉淀生成；加入盐酸有气体产生、沉淀溶解，离子方程式为 AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓，故答案为：通入 CO2 气体有白色沉淀生成；加入盐酸 有气体产生、沉淀溶解；AlO2-+CO2+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓； Ⅱ．空气中含有 CO2，所以 A 装置能吸收空气中 CO2，通入空气的目的是将 B 中产生的 CO2 全部排入 C 中，使 CO2 完全被 Ba（OH）2 吸收，D 装置能吸收水蒸气、二氧化碳，防止 C 中右边导管进入空气； （3）实验过程中需持续缓缓通入空气，能把生成的 CO2 全部排入 C 中，使之完全被 Ba（OH） 2 溶液吸收，否则使测定结果偏小，故答案为：把生成的 CO2 全部排入 C 中，使之完全被 Ba（OH）2 溶液吸收； （4）Ba（OH）2 和 CO2 反应 BaCO3 沉淀和水，化学方程式为 Ba（OH）2+CO2═BaCO3↓+H2O， 故答案为：Ba（OH）2+CO2═BaCO3↓+H2O； （5）a、在加入盐酸之前，应排净装置内的 CO2 气体，防止影响碳酸钡质量的测定，可以 提高测定准确度，故 a 不符合； b、滴加盐酸过快，CO2 来不及被吸收，就排出装置 C，滴加盐酸不宜过快，使二氧化碳吸 收完全，可以提高测定准确度，故 b 不符合； c、在 AB 之间增添盛有浓硫酸的洗气装置，吸收水分，不影响 CO2，不能提高提高测定准 确度，故 c 符合； d、在 BC 之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置 Ba(OH)2，可以吸收 CO2 中的 HCl， 不影响 CO2，不能提高测定准确度，故 d 符合； 故选：cd； （6）根据 C 原子守恒得 n（CaCO3）=n（BaCO3），所以 m（CaCO3）= 3.94 197 / g g mol ×100g/mol =2g，其质量分数= 2g 8g ×100%=25%，故答案为：25%。 （7）直接测量 C 装置实验前后的质量，可求出生成的气体的质量，但因从 B 中出来的还有 水蒸气、HCl 气体等，会导致测量结果偏高。答案为：B 中的水蒸气、HC1 气体等进人装置 C 中会导致测量结果偏高。 15．（ 1）AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑（2）干燥管（3）将 A 中残留气体全部赶至 C 中 （4）C 装置后添加一个装有碱石灰的干燥管（5）a、d（6） 4.1V 22.4m %；偏大 【解析】（1）已知 AlN 与 NaOH 反应得到一种盐和一种碱性气体，根据反应物，盐为偏铝 酸钠，碱性气体为氨气，方程式为 AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑； （2）根据装置特点，图 1 中仪器 a 的名称是干燥管； （3）反应结束时，为了使测量的含量更准确，将装置 A、B 中残留有氨气排入装置 C，被 硫酸完全吸收； （4）浓硫酸具有吸水性，防止浓硫酸吸收外界气体中的水蒸气造成误差，则应在装置 C 后 加一干燥装置； （5）为测定生成的气体氨气的体积，并利用 U 型管测量气体体积，则要求 U 型管内液体不 溶解氨气，且不与氨气反应， a．CCl4 与氨气不相溶，且不反应，a 正确； b．H2O 可溶解氨气，少量反应，b 错误； c．饱和 NH4Cl 溶液，可降低氨气的溶解度，但氨气依然有较多的溶解，c 错误； d．苯与氨气不相溶，且不反应，d 正确； 答案为 ad； （6）根据 N 原子守恒，n（NH3）=n（AlN）=V×10-3L÷22.4L/mol，AlN 的质量分数= V×10-3L÷22.4L/mol×41g/mol÷m×100%= 4.1V 22.4m %；若将 b 处胶管用弹簧夹夹住，加入的 NaOH 溶液的体积会计算成氨气的体积，则结果偏大。 16．（ 1）①2Fe2++1ClO-+5H2O=2Fe(OH)3↓+1C1-+4H+②取少量滤液 B，加入 KSCN 溶液，若 不变红，说明滤液 B 中不含铁元素；若变红，说明滤液 B 中含铁元素（其他合理答案均得 分）③c ④冷却结晶Ⅱ、（ 1）Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+（2）2Al3+＋3SO42-＋3Ba2+ ＋6OH-==2Al(OH) 3↓＋3BaSO4↓ 【解析】(1). ①滤液 A 中含有氯化铁和氯化亚铁、氯化铝，加入漂白液，目的是氧化除铁， 所得滤液 B 显酸性，说明生成了氢离子，次氯酸根离子具有氧化性氧化亚铁离子生成铁离 子，在溶液中形成氢氧化铁沉淀除去，次氯酸根离子被还原为氯离子，根据电子守恒和电荷 守恒分析，所以反应的离子方程式为 2Fe2++ClO-+5H2O=2Fe(OH)3↓+C1-+4H+，故答案为： 2Fe2++1ClO-+5H2O=2Fe(OH)3↓+1C1-+4H+ ； ②滤液 B 中是否含有铁元素的方法为利用铁离 子的检验方法进行，铁离子遇到硫氰化钾显红色，所以答案为： 取少量滤液 B，加入 KSCN 溶液，若不变红，说明滤液 B 中不含铁元素；若变红，说明滤液 B 中含铁元素（其他合理 答案均得分）；③ 滤液 B 中铝元素以铝离子形式存在，将其转化为沉淀需要加入氨水，加 入氢氧化钠不好控制其物质的量多少，因为氢氧化铝可以溶于氢氧化钠，故答案为：c； ④ 滤液 B 制备氯化铝晶体涉及的的方法为重结晶，将溶液加热浓缩，然后冷却结晶，过滤、 洗涤、干燥即可得氯化铝晶体，故答案为：冷却结晶；Ⅱ、（ 1） 明矾净水是明矾中的铝离 子水解生成氢氧化铝胶体具有吸附作用，故答案为：Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+ ； （2）将含有明矾的水溶液中加入 Ba(OH)2 溶液至铝离子恰好完全沉淀，则 2 摩尔明矾需要 6 摩尔氢氧化钡，离子方程式为：2Al3+＋3SO42-＋3Ba2+＋6OH-==2Al(OH) 3↓＋3BaSO4↓。故 答案为：2Al3+＋3SO42-＋3Ba2+＋6OH-==2Al(OH) 3↓＋3BaSO4↓。