2021届高考化学一轮复习镁、铝及其化合物学案

2021届高考化学一轮复习镁、铝及其化合物学案

第二节 镁、铝及其化合物 ‎1.了解铝、镁及其重要化合物的制备方法。‎ ‎2.掌握铝、镁及其重要化合物的主要性质及其应用。‎ 考点(一)　镁、铝 【点多面广精细研】‎ ‎1．铝的性质和用途 ‎(1)物理性质 色、态 密度 质地 导电、导热、延展性 存在 银白色，有金属 光泽的固体 较小 柔软 良好 自然界中以 化合态存在 ‎[注意]　铝是地壳中含量最高的金属元素，仅次于硅元素。‎ ‎(2)化学性质 ‎　写出图中标号反应的化学方程式或离子方程式：‎ ‎④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。‎ ‎⑤2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3(铝热反应)。‎ ‎(3)制备及用途 制备 电解熔融Al2O3：2Al2O34Al＋3O2↑‎ 用途 ‎①纯铝用作导线 ‎②铝合金制备汽车、飞机、生活用品等 ‎2.镁的性质和用途 ‎(1)物理性质 ‎①镁：镁是银白色有金属光泽的固体，密度较小，硬度较低。‎ ‎②镁合金：密度较小，硬度和强度都较大。‎ ‎(2)对比记忆镁的化学性质 铝 镁 与非金属 反应 能被Cl2、O2氧化 ‎2Mg＋O22MgO ‎3Mg＋N2Mg3N2‎ 与水反应 反应很困难 能与沸水反应：‎ Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑‎ 与碱反应 能溶于强碱溶液 不反应 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：‎ ‎2Mg＋CO22MgO＋C ‎(3)用途 ‎①镁合金——用于制造火箭、导弹和飞机的部件。‎ ‎②镁——制造信号弹和焰火。‎ ‎[小题练微点]‎ 判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)(2017·全国卷Ⅱ)2.4 g Mg与H2SO4完全反应，转移的电子数为0.1NA(　　)‎ ‎(2)(2016·天津高考)用NaOH溶液除去镁粉中的杂质铝：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑(　　)‎ ‎(3)(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(　　)‎ ‎(4)(2015·全国卷Ⅱ)浓硝酸滴入用砂纸打磨过的铝条中，产生红棕色气体(　　)‎ ‎(5)(2014·全国卷Ⅱ)铝与Fe2O3发生铝热反应，反应后固体物质增重(　　)‎ ‎(6)Mg粉与浓NH4Cl溶液反应放出H2和NH3(　　)‎ ‎(7)冶炼铝时常用焦炭作还原剂(　　)‎ ‎(8)1 mol Al与足量的硫酸或足量的氢氧化钠溶液反应转移电子数相同(　　)‎ ‎(9)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(　　)‎ ‎(10)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(　　)‎ ‎(11)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)√　(7)×‎ ‎(8)√　(9)×　(10)×　(11)×‎ 镁、铝的性质 ‎1.铝制品具有较强的抗腐蚀性，主要是因为(　　)‎ A．铝的化学性质稳定 B．铝在常温时与氧气不反应 C．铝具有金属性，也具有非金属性 D．铝与氧气反应生成一层致密的氧化物薄膜 解析：选D　铝是活泼金属，化学性质活泼，故A错误；铝被氧气氧化生成氧化铝，而不是不反应，故B错误；铝具有金属性，不具有非金属性，故C错误；铝被氧气氧化生成氧化铝，氧化铝是致密的氧化物，能阻止铝进一步被氧化，故D正确。‎ ‎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的单质，常温下难与水反应。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 解析：选B　实验中品红溶液褪色，说明反应中有SO2产生，因此该金属是Mg，因为Al在常温下遇浓硫酸钝化，而Na是活泼的金属，极易与水反应生成H2，B项正确。‎ 铝与酸、碱反应的计算 ‎3.(2019·石景山区模拟)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↓‎ 解析：选C　根据得失电子守恒，生成氢气的物质的量相等则消耗铝的物质的量相等，根据铝原子守恒，设1 mol铝参加反应，则生成偏铝酸钠1 mol需氢氧化钠为1 mol，生成氯化铝1 mol需HCl为3 mol，所以①和②反应消耗n(HCl)＝3n(NaOH)，故A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，故B错误；反应③和④消耗等量的Al时，Al失电子的物质的量相等，设 2 ‎ mol 的铝参加反应，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，故C正确；一水合氨是弱电解质，书写离子方程式用化学式，氯化铝与氨水反应生成氢氧化铝沉淀和氯化铵，正确的离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH，故D错误。‎ ‎4．新型镁铝合金(Mg17Al12)有储氢性能，它在一定条件下完全吸氢的反应为Mg17Al12＋17H2===17MgH2＋12Al，得到的混合物Y(17MgH2＋12Al)能与酸反应释放出大量氢气。下列说法正确的是(　　)‎ A．该合金应在氮气保护下，将一定比例的Mg、Al单质熔炼而成 B．该合金中含有离子键，铝元素呈正价 C．1 mol Mg17Al12 完全吸氢后得到的Y与盐酸完全反应放出的H2在标准状况下的体积为1 164.8 L D．合金的熔点高于金属镁、金属铝的熔点 解析：选C　镁和氮气反应，A错误；合金是金属的混合物，不存在离子键，B错误；1 mol Mg17Al12吸氢的反应为Mg17Al12＋17H2===17MgH2＋12Al，即吸收了17 mol的氢气，1 mol Mg17Al12相当于17 mol镁和12 mol铝，和盐酸反应生成的氢气为mol＝35 mol，所以总共产生的氢气为(35＋17)mol＝52 mol，其标准状况下的体积为52 mol×22.4 L·mol－1＝1 164.8 L，C正确；合金的熔点低于各成分金属的熔点，D错误。‎ ‎5．铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属，根据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HCl、NaOH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HCl、NaOH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________。‎ 解析：(1)根据化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，Al与H2的关系式均为2Al～3H2，故两份等质量的Al都完全反应时，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。‎ 答案：(1)1∶1　(2)1∶3　(3)3∶1　‎ 铝与酸、碱反应生成H2的量的关系 铝分别与盐酸、NaOH溶液反应的化学方程式为 ‎2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、‎ ‎2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。‎ 从化学方程式可以看出，Al与酸、碱反应时生成H2的实质是 ，所以不论是Al与酸还是与碱反应，Al与产生的H2的关系均是2Al～3H2。‎ ‎(1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为＝。‎ ‎(2)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为＝。‎ ‎(3)一定量的铝分别和一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，当产生氢气的体积比为＜＜，则必定是①铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。　　　　 ‎ 考点(二)　镁、铝的重要化合物 【点多面广精细研】‎ ‎1．MgO和Al2O3‎ 氧化物 MgO Al2O3‎ 物理性质 白色固体，难溶，熔点高，密度小 白色固体，难溶，熔点高 化 学 性 质 类别 碱性氧化物 两性氧化物 与H2O 反应 MgO＋H2OMg(OH)2(反应缓慢)‎ 不反应 与H＋‎ 反应 MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O 与OH－‎ 反应 不反应 Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O 重要用途 制耐火、耐高温器材 制耐火、耐高温器材；‎ 炼铝和人造宝石的原料 ‎[注意]　不能用氧化铝坩埚熔融NaOH固体。‎ ‎2．Mg(OH)2和Al(OH)3‎ 氢氧化物 Mg(OH)2‎ Al(OH)3‎ 物理性质 白色固体，难溶 白色固体，难溶；‎ Al(OH)3胶体吸附能力强 化 学 性 质 类别 中强碱，悬浊液使酚酞变浅红：‎ Mg(OH)2Mg2＋＋2OH－‎ 典型两性氢氧化物：H＋＋AlO＋H2O(酸式电离)Al(OH)3Al3＋＋3OH－(碱式电离)；不能与较弱的酸、碱反应，如H2CO3、NH3·H2O 与H＋‎ 反应 Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O 与OH－‎ 反应 不反应 Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O 与盐 反应 溶于NH4Cl浓溶液：Mg(OH)2＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3·H2O Al(OH)3不溶于NH4Cl浓溶液 热稳 定性 Mg(OH)2MgO＋H2O ‎2Al(OH)3Al2O3＋3H2O 制 法 实验室 Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓‎ Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH 工业 Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓等多种方法 AlO＋CO2(足量)＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO 用途 ‎①阻燃剂 ‎②镁盐的制造 ‎①治疗胃酸过多 ‎②Al(OH)3胶体可用于净水 ‎3.一种重要的复盐——明矾 ‎(1)硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。‎ ‎(2)明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH＜7(填“＜”“＞”或“＝”)。明矾可以净水，其净水的原理是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。‎ ‎(3)明矾溶液与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式：‎ ‎①Al3＋恰好完全沉淀 ‎2Al3＋＋3SO＋3Ba2＋＋6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓。‎ ‎②SO恰好完全沉淀 Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===AlO＋2BaSO4↓＋2H2O。‎ ‎[小题练微点]‎ 判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)MgO、Al2O3的熔点很高，可制作耐高温材料(　　)‎ ‎(2)AlCl3与过量NaOH溶液反应生成NaAlO2，但与过量氨水反应却生成Al(OH)3(　　)‎ ‎(3)中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈(　　)‎ ‎(4)氢氧化铝、NaHCO3、Na2CO3均可作胃酸的中和剂(　　)‎ ‎(5)明矾水解时能生成具有吸附性的Al(OH)3胶粒，可用于净水和消毒(　　)‎ ‎(6)下列物质的转化在给定条件下能够实现：Al2O3NaAlO2(aq)Al(OH)3(　　)‎ 答案：(1)√　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√‎ ‎[学霸微提醒]‎ 从平衡角度认识Al(OH)3 的两性 ‎(1)Al(OH)3的电离：‎ ‎(2)Al(OH)3的碱性：加入强酸(如盐酸)时，Al(OH)3电离出的OH－与H＋反应，平衡向右移动，生成铝盐，体现Al(OH)3的碱性。‎ ‎(3)Al(OH)3的酸性：加入强碱(如NaOH溶液)时，Al(OH)3电离出的H＋与OH－反应，平衡向左移动，生成偏铝酸盐，体现Al(OH)3的酸性。‎ 铝的化合物的性质及用途 ‎1.判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)(2018·全国卷Ⅱ)氢氧化铝可用于中和过多胃酸(　　)‎ ‎(2)(2018·江苏高考)KAl(SO4)2·12H2O溶于水可形成Al(OH)3胶体(　　)‎ ‎(3)(2018·江苏高考)Al(s)NaAlO2(aq)Al(OH)3(s)(　　)‎ ‎(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)(2016·江苏高考)向Al2(SO4)3溶液中加入过量氨水的离子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH(　　)‎ ‎(6)(2015·全国卷Ⅱ)氯化铝溶液滴入浓NaOH溶液中，产生大量白色沉淀(　　)‎ 答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×‎ ‎2.向HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl溶液中(假设各1 mol)逐滴加入NaOH溶液，沉淀的物质的量随NaOH溶液体积变化的图像如图所示。(假设Mg2＋、Al3＋结合OH－能力相同)‎ 分析图像的变化情况，回答下列问题：‎ ‎(1)H＋、Al3＋、Al(OH)3、NH四种微粒与OH－反应的先后顺序依次为____________。‎ ‎(2)依次写出各阶段的离子方程式：‎ ‎①OA： _______________________________________________________________。‎ ‎②AB： _______________________________________________________________。‎ ‎③BC： _______________________________________________________________。‎ ‎④CD： _______________________________________________________________。‎ 答案：(1)H＋、Al3＋、NH、Al(OH)3‎ ‎(2)①H＋＋OH－===H2O ‎②Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓‎ ‎③NH＋OH－===NH3·H2O ‎④Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O ‎3.向NaOH、Na2CO3、NaAlO2溶液中(假设各1 mol)逐滴加入HCl溶液，产生沉淀的物质的量随HCl溶液体积变化的图像如图所示。分析图像的变化情况，回答下列问题：‎ ‎(1)OH－、CO、HCO、AlO、Al(OH)3这五种微粒与H＋反应的先后顺序依次为__________________________________________________________。‎ ‎(2)依次写出各阶段的离子方程式：‎ ‎①OA： ______________________________________________________________。‎ ‎②AB： _______________________________________________________________。‎ ‎③BC： _____________________________________________________________。‎ ‎④CD： _____________________________________________________________。‎ 答案：(1)OH－、AlO、CO、HCO、Al(OH)3‎ ‎(2)①OH－＋H＋===H2O ‎②AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓‎ ‎③CO＋H＋===HCO，HCO＋H＋===CO2↑＋H2O ‎④Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O 方法规律 铝线规律 Al(OH)3有两性，既溶于强酸(H＋)生成铝盐(Al3＋)，又溶于强碱(OH－)生成偏铝酸盐(AlO)，Al(OH)3、H＋、Al3＋、OH－、AlO是铝的化合物转化关系中最常见的5种粒子，将这5种粒子按pH由小到大列出线型关系：‎ H＋…Al3＋…Al(OH)3…AlO…OH－‎ 我们将这条线型排列称为“铝线”。这条“铝线”‎ 上相邻粒子不反应，不相邻粒子间可以反应。相隔的粒子反应生成处于两个反应粒子中间的粒子(产物水被略去)。相隔越远的粒子越容易发生反应。我们将上述规律称为“铝线规律”，“铝线规律”有着重要的应用。‎ ‎(1)用于判断粒子间能否大量共存 应用“铝线规律”，可直接判断粒子能否大量共存。例如，H＋和Al3＋、OH－和AlO能大量共存；而Al3＋和OH－、H＋和AlO不能大量共存。‎ ‎(2)用于判断粒子间反应的生成物 应用“铝线规律”，可直接判断相隔的粒子反应后的生成物。例如，H＋和Al(OH)3能反应生成Al3＋，Al3＋和AlO能反应生成Al(OH)3，OH－和Al(OH)3能反应生成AlO等。‎ 若处于两个粒子中间的粒子不是一个，而是有两个时，该规律仍能成立。例如，H＋与AlO能反应，生成Al3＋或Al(OH)3或含Al3＋和Al(OH)3的混合物，Al3＋与OH－能反应生成Al(OH)3或AlO或含Al(OH)3和AlO的混合物。‎ ‎(3)用于判断粒子间反应的先后顺序 如向含Al(OH)3和AlO的混合物中加入H＋，与H＋先反应的是AlO，所以沉淀量先增大，后减少；向含Al3＋和Al(OH)3的混合物中加入OH－，与OH－先反应的是Al3＋，沉淀量依然先增大，后减少。‎ 化工流程中的镁、铝及其化合物 ‎4.(2018·江苏高考节选)以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如图：‎ 向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由________(填化学式)转化为________(填化学式)。‎ 解析：用NaOH溶液碱浸后，Al2O3、SiO2溶解，转化为NaAlO2和Na2SiO3，通入过量CO2后，NaAlO2与CO2反应转化为Al(OH)3。‎ 答案：NaAlO2　Al(OH)3‎ ‎5．(2017·江苏高考)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(重要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如图：‎ 注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。‎ ‎(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_______________。‎ ‎(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH________(填“增大”“不变”或“减小”)。‎ ‎(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为____________________________，阴极产生的物质A的化学式为________。‎ ‎(5)铝粉在1 000 ℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是___________________________________________。‎ 解析：(1)Al2O3为两性氧化物，在NaOH溶液中会溶解生成NaAlO2。(2)加入的NaHCO3与过量的NaOH反应，导致溶液的pH减小。(3)电解Al2O3时阳极上生成O2，O2会氧化石墨。(4)阳极上OH－失去电子生成O2，由H2O电离出的H＋可以与CO反应生成HCO。阴极上H2O放电生成H2。‎ 答案：(1)Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O ‎(2)减小　(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化 ‎(4)4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑　H2‎ ‎(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜 ‎6．(2014·全国卷Ⅱ节选)(1)海水提镁的一段工艺流程如图：‎ 浓海水的主要成分如表：‎ 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：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)由题给海水的主要成分，脱硫就是除掉SO，发生反应：Ca2＋＋SO===CaSO4↓；由框图信息知，产品2为Mg(OH)2；1 L浓海水中含有Mg2＋ 28.8 g，物质的量为1.2 mol，则最多生成 Mg(OH)2 1.2 mol，质量为1.2 mol×58 g·mol－1＝69.6 g。(2)电解熔融氯化镁生成氯气和单质镁，若有水存在，则高温下镁与水反应。‎ 答案：(1)Ca2＋＋SO===CaSO4↓　Mg(OH)2　69.6‎ ‎(2)MgCl2Mg＋Cl2↑‎ Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑‎ 方法规律 ‎1．从铝土矿中提纯Al2O3的方法 铝土矿的主要成分是Al2O3，含有的杂质是Fe2O3和SiO2，由于Al2O3具有两性，而杂质SiO2是酸性氧化物，Fe2O3是碱性氧化物，因而可设计出两种提纯Al2O3的方案。‎ ‎2．从海水中提取镁的方法 ‎(1)流程 ‎(2)主要化学反应 ‎①制石灰乳：‎ CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2。‎ ‎②沉淀Mg2＋：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓。‎ ‎③制备MgCl2：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O。‎ ‎④电解MgCl2：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。‎ ‎1．工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3·xH2O、Fe2O3、SiO2等)提取纯Al2O3作的原料，提取时操作过程如图所示，图中操作错误的是(　　)‎ A．④⑤　　　 B．③④　　　　‎ C．②⑤　　　　 D．①②‎ ‎　 谨记：冶炼Al的化学方程式为2Al2O34Al＋3O2↑。不能用AlCl3，因为AlCl3是共价化合物，熔融时AlCl3不导电；不能电解AlCl3溶液，那样得不到Al。为了降低Al2O3的熔点，加入冰晶石。　　　‎ 解析：选A　由流程图可知，反应③得到的滤液为NaAlO2溶液，加入过量盐酸后得到AlCl3而不是Al(OH)3沉淀，应通入过量CO2，操作④错误；Al(OH)3在常温干燥条件下并不发生分解，故操作⑤需要加热，⑤错误。‎ ‎2.的工艺流程如图所示，下列说法错误的是(　　)‎ A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富 B．步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气 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 海水提镁注意 方面 ‎①用石灰乳，不用澄清石灰水。‎ ‎②从MgCl2溶液中提取MgCl2·6H2O的操作：加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。‎ ‎③用MgCl2·6H2O制MgCl2时，需通入HCl气体抑制MgCl2水解。‎ ‎④冶炼Mg不能用MgO，因为MgO熔点比较高。也不能电解MgCl2溶液，那样得不到Mg。　　　　‎ 解析：选B　海水中含有大量的镁元素，A项正确；电解MgCl2时，阳极产生Cl2，B项错误；加热脱水过程中Mg2＋水解生成Mg(OH)2，为防止Mg2＋水解，应在HCl气体氛围中脱水，C项正确；①、③、⑥分别为化合反应、复分解反应、分解反应，D项正确。‎ ‎3.某混合溶液中可能含有HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl、Na2CO3、KCl中的一种或几种物质，往该溶液中逐滴加入NaOH溶液，产生沉淀的物质的量(n)与加入的NaOH溶液体积(V)的关系如图所示。回答下列问题：‎ ‎(1)溶液中一定含有的溶质是______________(填化学式，下同)，一定不含有的溶质是__________。‎ ‎(2)溶液中可能含有的溶质是________(填名称)，判断该物质是否存在的实验方法是________________________________________________________________________，‎ 现象是________________________________________。‎ ‎(3)分别写出AB段、BC段发生反应的离子方程式：‎ ‎①AB段为_____________________________________________________________；‎ ‎②BC段为___________________________________________________________。‎ 解析：OA段是NaOH溶液中和HCl；加入过量NaOH溶液，沉淀全部溶解，说明无MgCl2，所以沉淀只有Al(OH)3；BC段是NaOH溶液与NH4Cl反应，故原溶液中一定含有HCl、AlCl3和NH4Cl，一定无MgCl2；又因为HCl与Na2CO3不能大量共存，所以一定无Na2CO3，可能含有KCl，可用焰色反应进行确定。‎ 答案：(1)HCl、AlCl3、NH4Cl　MgCl2、Na2CO3‎ ‎(2)氯化钾　焰色反应　透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色是否为紫色 ‎(3)①Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓　②NH＋OH－===NH3·H2O 考点(三)　用数形结合思想巩固“铝三角” 【多角探明无盲点】‎ 学习“铝及其化合物”的相关知识时，接触最多的是含铝化合物的相互转化，以及用图像来描述它们的相互转化关系。为防止出现理解不到位、分析不准确、知识运用不熟练，引入了“铝三角”的概念。“铝三角”是用来表示Al3＋、Al(OH)3、AlO在不同pH条件下，铝元素的存在形式及其转化关系，根据铝三角可以进行离子共存的判断、Al(OH)3的制备、物质的鉴别等。‎ Al3＋、Al(OH)3、AlO之间的转化关系及应用 ‎1．“铝三角”转化关系 写出上述转化的离子方程式：‎ ‎(1)Al3＋与Al(OH)3之间的转化 ‎①。‎ ‎②Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓。‎ ‎③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓。‎ ‎④Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。‎ ‎(2)Al3＋与AlO之间的转化 ‎⑤Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O。‎ ‎⑥AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O。‎ ‎(3)AlO与Al(OH)3之间的转化 ‎⑦。‎ ‎⑧AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓。‎ ‎⑨Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。‎ ‎2．含铝化合物转化关系的应用 ‎(1)判断离子共存问题 ‎①Al3＋与OH－及AlO、CO、S2－等弱酸根阴离子因生成沉淀或发生相互促进的水解反应而不能共存。‎ ‎②AlO与H＋、HCO以及弱碱阳离子Al3＋、Fe3＋等因生成沉淀或发生相互促进的水解反应而不能大量共存。‎ ‎(2)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)Al(OH)3的制备 用离子方程式表示制取Al(OH)3的3种方法 ‎①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。‎ ‎②AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。‎ ‎③Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓。‎ ‎[对点练]‎ ‎1．下列各组物质的无色溶液，不用其他试剂即可鉴别的是________。‎ ‎①NaOH、AlCl3　②NaHCO3、H2SO4　③NaAlO2、NaHSO4 ‎ ‎④Na2CO3、HCl　⑤Na2CO3、NaHCO3、Ca(OH)2‎ 解析：使用互滴法进行鉴别时，两次操作应产生不同的现象。①向含Al3＋的溶液中滴加NaOH溶液：先生成白色沉淀，后沉淀又逐渐溶解；向NaOH溶液中滴加含Al3＋‎ 的溶液：开始无沉淀产生，后产生白色沉淀，且沉淀不溶解。现象不同，可以鉴别。②不论是NaHCO3滴入H2SO4中还是H2SO4滴入NaHCO3中都会立即产生气泡，现象相同，无法鉴别。③NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO，溶液显强酸性。向NaAlO2溶液中滴加NaHSO4：开始出现白色沉淀后沉淀逐渐溶解；向NaHSO4溶液中滴加NaAlO2溶液：开始无现象，后出现白色沉淀。现象不同，可以鉴别。④向Na2CO3溶液中滴加盐酸：开始无现象，后产生气泡；向盐酸中滴加Na2CO3溶液：立即产生气泡。现象不同，可以鉴别。⑤无论是NaHCO3还是Na2CO3加到Ca(OH)2中都会产生白色沉淀，无法鉴别。‎ 答案：①③④‎ ‎2．实验室可用铝屑、氨水、氢氧化钠溶液、稀硫酸等来制备氢氧化铝，某同学设计了三种实验方案：‎ 方案①‎ Al→Al3＋→Al(OH)3‎ 方案②‎ Al→AlO→Al(OH)3‎ 方案③‎ →Al(OH)3‎ ‎(1)用方案①制备Al(OH)3时使用的药品最好是铝屑、稀硫酸和氨水，不用氢氧化钠代替氨水的原因是__________________________________________________________________；‎ 写出该方案中有关的离子方程式： _________________________________________。‎ ‎(2)用方案②来制备Al(OH)3时，必须注意________的用量，以防止生成的Al(OH)3溶解。‎ ‎(3)三种方案中，你认为最好的是________(填标号)，原因是 ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：分析本题应从Al(OH)3的两性着手，过量的强酸、强碱均会降低Al(OH)3的产率，而Al3＋与AlO反应制取Al(OH)3，则不存在该问题，故方案③最佳。‎ 答案：(1)若用NaOH溶液沉淀Al3＋，终点不易控制，因为Al(OH)3会溶于过量的NaOH溶液，从而影响Al(OH)3 的生成量　2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，Al3＋＋3NH3·H2O===‎ Al(OH)3↓＋3NH ‎(2)稀硫酸　(3)③　药品用量最少，操作最为简单 用数形结合思想分析Al(OH)3的图像 ‎1.可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像 操作 向可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量 向NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量 现象 立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失 无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失 图像 离子 方程 式　‎ Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、‎ Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O、‎ ‎3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓‎ ‎2．偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像 操作 向偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量 向稀盐酸中逐滴加入偏铝酸盐溶液至过量 现象 立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失 无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失 图像 离子 方程 式　‎ AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓、‎ Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O、‎ Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓‎ ‎[对点练]‎ ‎3.(2019·兴庆区模拟)向100 mL 0.1 mol·L－1的AlCl3溶液中，加入1 mol·L－1的NaOH溶液V mL后，再滴加1 mol·L－1盐酸。滴加盐酸的体积(横坐标)与生成沉淀的质量(纵坐标)如图所示的关系，则加入的NaOH溶液的体积为(　　)‎ A．10 mL　　　　　　　　　　 B．30 mL C．40 mL D．50 mL 解析：选D　开始阶段是盐酸和NaOH之间的中和反应，根据消耗盐酸的量，知道剩余的NaOH的物质的量是0.01 L×1 mol·L－1＝0.01 mol，然后沉淀量逐渐增多，发生的是NaAlO2与盐酸之间的反应，即NaAlO2＋HCl＋H2O===Al(OH)3↓＋NaCl，Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O，根据各段消耗盐酸的量知道生成的NaAlO2的物质的量是0.01 L×1 mol·L－1＝0.01 mol，根据铝原子守恒，所以Al3＋的物质的量是0.01 mol，生成NaAlO2时消耗NaOH溶液40 mL，剩余NaOH溶液的量是10 mL，所以加入NaOH的量是50 mL。‎ ‎4．(2019·东安区模拟)向可溶性铝盐或偏铝酸盐溶液中逐滴加入NaOH溶液(或盐酸)，反应过程中的下列图像正确的是(　　)‎ 解析：选B　向溶液中滴加盐酸，H＋与Al3＋不反应，图像与实际不相符，故A错误；由图B、C可知，溶液中含有1 mol Al3＋，向溶液加NaOH，首先发生反应与Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Al3＋完全沉淀，消耗3 mol OH－，生成1 mol Al(OH)3，然后发生反应Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，沉淀完全溶解消耗1 mol OH－，生成1 mol AlO，前后两部分消耗的OH－为3∶1，故B正确，C错误；由图D可知，溶液中含有1 mol AlO，向溶液滴加盐酸，首先发生反应：AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，AlO完全沉淀，消耗1 mol H＋，生成1 mol Al(OH)3，然后发生反应3H＋＋Al(OH)3===Al3＋＋3H2O，沉淀完全溶解消耗3 mol H＋，生成1 mol Al3＋，前后两部分消耗的H＋为1∶3，图像中Al(OH)3最大值时AlO没有完全反应，图像与实际不符合，故D错误。‎ ‎5．下列实验过程中产生沉淀的物质的量(y)与加入试剂的量(x)之间的关系正确的是(　　)‎ A．向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量且边滴边振荡 B．向NaAlO2溶液中滴加稀盐酸至过量且边滴边振荡 C．向NH4Al(SO4)2溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液直至过量 D．向NaOH、Ba(OH)2、NaAlO2的混合溶液中逐渐通入二氧化碳至过量 解析：选C　向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量且边滴边振荡，先产生氢氧化铝沉淀：AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl，继续滴加NaOH溶液，Al(OH)3和NaOH溶液反应生成偏铝酸钠，沉淀溶解：NaOH＋Al(OH)3===NaAlO2＋2H2O，所以沉淀量达到最大消耗NaOH和沉淀溶解消耗NaOH的比为3∶1，故A错误；向NaAlO2溶液中滴加稀盐酸，开始阶段先产生氢氧化铝沉淀，发生反应：AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，随着盐酸的逐滴加入，则沉淀开始溶解，发生反应：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，所以沉淀量达到最大消耗的盐酸和沉淀完全溶解消耗的盐酸的物质的量之比是1∶‎ ‎3，故B错误；向NH4Al(SO4)2溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液，开始滴加发生反应为Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，先产生氢氧化铝沉淀，当Al3＋沉淀完全后，然后发生反应NH＋OH－===NH3·H2O，此时氢氧化铝沉淀的量不变，最后继续滴加NaOH，发生反应Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，氢氧化铝沉淀溶解，沉淀量达到最大消耗NaOH、沉淀量不变和沉淀溶解消耗NaOH的比为3∶1∶1，故C正确；向NaOH、Ba(OH)2、NaAlO2的混合溶液中逐渐通入二氧化碳至过量，先发生反应：Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O，产生沉淀，然后发生反应：CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O，此时沉淀的量不变，再发生反应2NaAlO2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO3，产生沉淀，又发生反应：Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3，沉淀量不变，最后发生反应：BaCO3＋H2O＋CO2===Ba(HCO3)2，沉淀部分溶解，故D错误。‎ ‎6．向盛有10 mL 1 mol·L－1 NH4Al(SO4)2 溶液的烧杯中滴加1 mol·L－1 NaOH溶液，沉淀物质的量随NaOH溶液体积变化示意图如下：‎ ‎(1)写出m点反应的离子方程式： __________________________________________。‎ ‎(2)若在NH4Al(SO4)2溶液中改加20 mL 1.2 mol·L－1 Ba(OH)2溶液，充分反应后，溶液中产生沉淀的物质的量为________ mol。‎ 解析：(1)向NH4Al(SO4)2溶液中加入NaOH溶液，由图像分析，先发生Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，之后是NH＋OH－===NH3·H2O，最后是沉淀的溶解Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，故m点的离子方程式为NH＋OH－===NH3·H2O。‎ ‎(2)因NH4Al(SO4)2的物质的量为0.01 L×1 mol·L－1＝0.01 mol，Ba(OH)2的物质的量为0.02 L×1.2 mol·L－1＝0.024 mol，产生沉淀的反应有两类，一是SO＋Ba2＋===BaSO4↓，n(SO)＝0.01 mol×2＝0.02 mol，0.02 mol<0.024 mol，故n(BaSO4)＝0.02 mol；二是OH－参与的反应，‎ Al3＋　＋　3OH－　===　Al(OH)3↓‎ ‎ 0.01 mol 0.03 mol 0.01 mol OH－余0.024 mol×2－0.03 mol＝0.018 mol，之后发生反应：NH＋OH－===NH3·H2O，n(NH)＝0.01 mol，消耗OH－ 0.01 mol，则剩余OH－为0.018 mol－0.01 mol＝0.008 mol，最后发生沉淀溶解的反应：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，OH－为0.008 mol，溶解Al(OH)3 0.008 mol，剩余Al(OH)3为0.01 mol－0.008 mol＝0.002 mol，溶液中产生沉淀的物质的量为0.02 mol＋0.002 mol＝0.022 mol。‎ 答案：(1)NH＋OH－===NH3·H2O　(2)0.022‎