2019届一轮复习鲁科版铝及其化合物学案

2019届一轮复习鲁科版铝及其化合物学案

第2节 铝及其化合物 ‎1.了解铝及其重要化合物的制备方法。‎ ‎2.掌握铝及其重要化合物的主要性质及其应用。‎ 考点一　铝的性质及应用 ‎1．铝的原子结构与物理性质 ‎[注意]　铝是地壳中含量最高的金属元素。‎ ‎2．铝的化学性质 写出图中标号反应的化学方程式或离子方程式：‎ ‎④2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2‎ ‎⑤2Al＋Fe2O3高温,2Fe＋Al2O3(铝热反应)‎ ‎3．铝的制备及用途 制备 电解熔融Al2O3：2Al2O3 ‎4Al＋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 ‎4．铝与酸或碱反应生成H2的量的关系 ‎(1)铝与酸或碱反应中的比例关系 方程式 比例关系 与酸 反应 ‎2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑⇨2Al～6HCl～2AlCl3～3H2‎ 与碱 反应 ‎2Al＋2NaOH＋6H2O===‎ ‎2Na[Al(OH)4]＋3H2↑‎ ‎⇨‎ ‎2Al～2NaOH～‎ ‎2Na[Al(OH)4]～3H2‎ ‎(2)铝与酸、碱反应的规律分析 ‎①等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：‎ a．生成H2的物质的量之比为1∶1。‎ b．消耗H＋、OH－的物质的量之比为n(H＋)∶n(OH－)＝3∶1。‎ ‎②足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应：‎ a．生成H2的物质的量之比为1∶3。‎ b．消耗Al的物质的量之比为1∶3。‎ ‎③一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应：‎ 若产生氢气的体积比为<<1，则必定 a．铝与盐酸反应时，过量而HCl不足。‎ b．铝与氢氧化钠溶液反应时，不足而NaOH过量。‎ ‎[题点全练]‎ 题点(一)　铝的性质及应用 ‎1．常温下可用铝质容器储运的试剂是(　　)‎ A．浓硝酸　　　　　　　 B．食醋 C．石灰水 D．稀盐酸 解析：选A　常温下，Al和浓硝酸反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止进一步被氧化，所以可以用铝制容器储运浓硝酸，故A正确；食醋显酸性能与铝质容器反应，故B错误；石灰水呈碱性，Al能溶于强碱溶液，所以不能盛放石灰水，故C错误；Al和稀盐酸反应生成氯化铝和氢气，所以不能盛放稀盐酸，故D错误。‎ ‎2．下列说法正确的是(　　)‎ A．用坩埚钳夹住一小块经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 B．Al、盐酸、NaOH溶液三者之间两两均能发生反应 C．铝与Fe2O3发生铝热反应后固体物质增重 D．常温下，相同的铝片中分别加入足量的浓、稀硝酸，浓硝酸中铝片先溶解完 解析：选B　加热时，因为铝箔表面生成Al2O3，且Al2O3的熔点很高，把熔化的液态铝包裹在里面，不会滴落下来，A错误；Al既能与强酸反应又能与强碱反应，B正确；铝与Fe2O3发生铝热反应生成Al2O3和铁，固体质量不会增加，C错误；常温下，铝在浓HNO3中“钝化”，D错误。‎ ‎3．(2018·武邑中学二调)在铝制易拉罐中收集满CO2，加入过量的NaOH溶液，立即封口并振荡，可以发现易拉罐先咔咔作响，变瘪，然后再次鼓起来，其过程中没有涉及的化学反应是(　　)‎ A．Al(OH)3分解 B．CO2＋OH－‎ C．Al＋OH－＋H2O D．Al2O3＋OH－‎ 解析：选A　NaOH溶液先与CO2反应，气压减小，易拉罐变瘪；再与铝表面的Al2O3反应，最后与Al反应，生成H2，易拉罐变鼓。‎ 题点(二)　铝与酸碱反应的定量分析 ‎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－1NaOH D．18 mol·L－1H2SO4‎ 解析：选C　A项，氨水与铝不反应，不产生氢气；B项，铝与HNO3反应不放出氢气；C项，铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气；D项，铝与浓硫酸发生钝化，不产生氢气。‎ ‎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，就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盐酸、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、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中，在相同状况下，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的量相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是________。‎ ‎(4)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L－1‎ 的盐酸和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，则加入铝粉的质量为________(填字母)。‎ A．5.4 g B．3.6 g C．2.7 g D．1.8 g 解析：(1)根据化学方程式2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑得，Al与H2的关系式均为2Al～3H2，故只要参加反应的Al的量相等，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，在相同状况下，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。‎ ‎(4)其反应原理分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋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，而题设条件体积比是1∶2，说明投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对NaOH来说是不足的。根据盐酸的量求出生成气体的体积：‎ ‎2Al ＋ 6HCl　　===2AlCl3＋3H2↑‎ ‎　 6 mol　　 　　　　　 3 mol ‎3 mol·L－1×0.1 L　　　　　0.15 mol 则Al与NaOH反应生成的H2的物质的量为0.15 mol×2＝0.3 mol。‎ ‎2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑‎ ‎2×27 g＝54 g　　　　　　　　　　　　　3 mol ‎5．4 g　　　　　　　　　　　　　　　　 0.3 mol 即投入的铝粉为5.4 g。‎ 答案：(1)1∶1　(2)1∶3　(3)3∶1　(4)A 考点二　铝的重要化合物 ‎ (一)氧化铝 ‎1．性质及用途 ‎2．Al2O3的提取 由铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)提取Al2O3的两大工艺流程：‎ ‎(二)氢氧化铝 ‎1．物理性质 白色胶状固体，溶于水，有较强的吸附性。‎ ‎2．化学性质 ‎(1)Al(OH)3的电离 ‎(2)两性氢氧化物 ‎[注意]　Al(OH)3不溶于弱酸(如H2CO3)，也不溶于弱碱(如氨水)。‎ ‎(3)受热分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。‎ ‎3．制备Al(OH)3的三种方法 方法一：可溶性铝盐溶液与过量氨水反应 离子方程式：‎ Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH 方法二：向可溶性四羟基合铝酸盐溶液中通入过量CO2‎ 离子方程式：‎ ‎[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO 方法三：相互促进水解法 ‎(三)常见的铝盐 ‎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pH7(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 ‎(1)Al3＋恰好完全沉淀：‎ ‎2Al3＋＋3SO＋3Ba2＋＋6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓。‎ ‎(2)SO恰好完全沉淀：‎ Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===2BaSO4↓＋[Al(OH)4]－。‎ ‎(四)铝及其化合物之间的转化 ‎1．“铝三角”转化关系 写出实现上述各步转化的离子方程式。‎ ‎(1)① ‎②Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓‎ ‎③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓‎ ‎(2)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O ‎(3)Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－‎ ‎(4)[Al(OH)4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O ‎(5)① ‎②[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O ‎(6)Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－‎ ‎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[Al(OH)4]－、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。‎ ‎②[Al(OH)4]－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)判断铝元素的存在形式 可溶性铝盐与强碱(如NaOH)溶液反应，铝元素的存在形式 ‎[题点全练]‎ 题点(一)　Al2O3和Al(OH)3的两性 ‎1．既能与稀盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的化合物是(　　)‎ ‎①NaHCO3　②Al2O3　③Al(OH)3　④Al A．仅①②③　　　　　　　 B．仅①④‎ C．仅②③④ D．①②③④‎ 解析：选A　既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的物质有：Al、Al2O3、Al(OH)3，多元弱酸的酸式盐(如NaHCO3、NaHSO3、NaH2PO4等)，弱酸的铵盐(如CH3COONH4等)；但Al是单质不是化合物。‎ ‎2．下列除去杂质的方法不正确的是(　　)‎ A．铁粉中混有少量铝粉：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：选B　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。‎ ‎[规律方法]　含铝杂质的提纯方法 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：‎ ‎(1)Mg(Al)：加足量NaOH溶液。‎ ‎(2)Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液。‎ ‎(3)Mg(OH)2[Al(OH)3]：加足量NaOH溶液。‎ ‎(4)Mg2＋(Al3＋)：加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。‎ 题点(二)　“铝三角”转化关系的应用 ‎3．(2018·静海一中月考)下列各组物质，不能按a―→b―→c(“―→”表示反应一步完成)关系转化的是(　　)‎ 选项 a b c A Al2O3‎ Na[Al(OH)4]‎ Al(OH)3‎ B AlCl3‎ Al(OH)3‎ Na[Al(OH)4]‎ C Al Al(OH)3‎ Al2O3‎ D MgCl2‎ Mg(OH)2‎ MgO 解析：选C　氧化铝溶于氢氧化钠溶液生成四羟基合铝酸钠，四羟基合铝酸钠溶液通入二氧化碳生成氢氧化铝，故A正确；氯化铝与氨水反应生成氢氧化铝，氢氧化铝溶于氢氧化钠溶液生成四羟基合铝酸钠，故B正确；铝不能直接生成氢氧化铝，故C错误；氯化镁与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化镁，氢氧化镁加热分解生成氧化镁，故D正确。‎ ‎4．现有100 mL MgCl2和AlCl3的混合溶液，其中c(Mg2＋)＝2 mol·L－1，c(Cl－)＝7 mol·L－1，要使Mg2＋转化成Mg(OH)2并使Mg2＋和Al3＋分离开来，至少需要4 mol·L－1的NaOH溶液(　　)‎ A．140 mL B．120 mL C．200 mL D．80 mL 解析：选C　溶液中，n(Cl－)＝0.1 L×7 mol·L－1＝0.7 mol，n(Mg2＋)＝0.1 mol·L－1×2 L＝0.2 mol，所以n(Al3＋)＝0.1 mol，将100 mL此溶液中的Mg2＋转化为Mg(OH)2沉淀并分离出来，反应后为NaCl、Na[Al(OH)4]的混合液，由原子守恒、物料守恒可知，n(NaOH)＝n(Na)＝n(Cl)＋n(Al)＝0.7 mol＋0.1 mol＝0.8 mol，至少需要NaOH溶液的体积为0.8 mol÷4 mol·L－1＝0.2 L＝200 mL。‎ ‎[规律方法]　可溶性铝盐与强碱反应的计算规律 ‎(1)求产物Al(OH)3的量。‎ ‎①当n(OH－)≤3n(Al3＋)时，n[Al(OH)3]＝n(OH－)；‎ ‎②当3n(Al3＋)＜n(OH－)＜4n(Al3＋)时，n[Al(OH)3]＝4n(Al3＋)－n(OH－)；‎ ‎③当n(OH－)≥4n(Al3＋)，n[Al(OH)3]＝0，无沉淀。‎ ‎(2)求反应物碱的量。‎ ‎①若碱不足(Al3＋未完全沉淀)，‎ n(OH－)＝3n[Al(OH)3]；‎ ‎②若碱使生成的Al(OH)3部分溶解，‎ n(OH－)＝4n(Al3＋)－n[Al(OH)3]。‎ 题点(三)　Al2O3的提取与Al(OH)3的制备 ‎5．工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3·xH2O、Fe2O3、SiO2等)提取纯Al2O3作冶炼铝的原料，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 解析：选A　由流程图可知，反应③得到的滤液为Na[Al(OH)4]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。‎ ‎6．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→[Al(OH)4]－→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________(填序号)，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 考点三　用数形结合思想分析Al(OH)3的图像 ‎1．可溶性铝盐与强碱溶液反应的图像 ‎(1)把强碱溶液逐滴加入到铝盐(Al3＋)溶液中至过量(如图1所示)‎ 现象 先有白色沉淀产生，然后沉淀逐渐溶解 书写离子方程式 A→B Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓‎ B→D Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－‎ ‎(2)把铝盐(Al3＋)溶液逐滴加入到强碱溶液中至过量(如图2所示)‎ 现象 先无明显现象，然后逐渐产生大量的白色沉淀 书写离子方程式 A→B Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－‎ B→C Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓‎ ‎　　　‎ ‎　　　　　图1　　　　　　　　　图2‎ ‎2．四羟基合铝酸盐与强酸溶液反应的图像 ‎(1)把强酸溶液逐滴加入到[Al(OH)4]－溶液中至过量 ‎(如图3所示)‎ 现象 先生成白色沉淀，随后沉淀逐渐溶解 书写离子方程式 A→B ‎[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O B→D Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O ‎(2)向强酸溶液中逐滴加入[Al(OH)4]－溶液至过量(如图4所示)‎ 现象 先无明显现象，反应一段时间后逐渐产生白色沉淀 书写离子方程式 A→B ‎4H＋＋[Al(OH)4]－===Al3＋＋4H2O B→C Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓‎ ‎　　　‎ ‎　　　　 图3　　　　　　　　　　图4‎ ‎3．把Ba(OH)2溶液逐滴加入到明矾溶液中至过量(如图5所示)‎ O→A反应 ‎2KAl(SO4)2＋3Ba(OH)2===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓＋K2SO4‎ A→B反应 ‎2Al(OH)3＋K2SO4＋Ba(OH)2===BaSO4↓＋2K[Al(OH)4]‎ ‎4．向等物质的量的AlCl3、MgCl2混合溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量(如图6所示)‎ O→A反应 Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓‎ A→B反应 Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－‎ ‎　　　‎ ‎　　　　 图5　　　　　　　　　图6‎ ‎[题点全练]‎ 题点(一)　有关Al(OH)3沉淀的图像分析 ‎1.如图表示AlCl3溶液与NaOH溶液相互滴加过程中微粒的量的关系曲线，下列判断错误的是(　　)‎ A．①线表示Al3＋的物质的量的变化 B．x表示AlCl3的物质的量 C．③线表示Al(OH)3的物质的量的变化 D．④线表示[Al(OH)4]－的物质的量的变化 解析：选B　AlCl3溶液与NaOH溶液混合有两种方式：向AlCl3溶液中缓慢滴加NaOH溶液，开始有沉淀生成，后沉淀溶解，且生成沉淀与沉淀溶解消耗的NaOH的物质的量之比为3∶1，则x表示NaOH的物质的量，B项符合题意；另一种方式是向NaOH溶液中缓慢滴加AlCl3溶液，开始没有沉淀，后有沉淀生成，与本题图示情况不符。‎ ‎2.(2018·湖南五市十校联考)向一定量的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液，生成沉淀Al(OH)3的量随AlCl3加入量的变化关系如图所示。则下列离子组在对应的溶液中一定能大量共存的是(　　)‎ A．a点对应的溶液中：Na＋、Fe3＋、SO、HCO B．b点对应的溶液中：Na＋、S2－、SO、Cl－‎ C．c点对应的溶液中：Ag＋、Ca2＋、NO、Na＋‎ D．d点对应的溶液中：K＋、NH、I－、HCO 解析：选B　向一定量的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液，先发生反应：Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－，无沉淀生成，当溶液中的OH－反应完全后，发生反应：Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓，生成Al(OH)3沉淀的量随AlCl3加入量的增大而增大，当溶液中的[Al(OH)4]－反应完全后，再继续滴加AlCl3溶液，Al(OH)3沉淀的量保持不变。a点对应的溶液中氢氧化钠过量，Fe3＋和HCO都不能大量存在，A项不符合题意；b点对应的溶液中溶质为NaCl、Na[Al(OH)4]，[Al(OH)4]－、Na＋、S2－、SO、Cl－可以大量共存，B项符合题意；c点对应的溶液中含有Cl－，Ag＋不能大量存在，C项不符合题意；d点对应的溶液中含有Al3＋，HCO会与Al3＋发生相互促进的水解反应而不能大量共存，D项不符合题意。‎ 题点(二)　利用Al(OH)3图像进行计算 ‎3．(2018·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(　　)‎ 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 解析：选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。‎ ‎4．向含Al2(SO4)3和AlCl3的混合溶液中逐滴加入1 mol·L－1 Ba(OH)2溶液至过量，加入Ba(OH)2溶液的体积和所得沉淀的物质的量的关系如图，下列说法不正确的是(　　)‎ A．图中C点铝元素存在形式是[Al(OH)4]－‎ B．向D点溶液中通入CO2气体，立即产生白色沉淀 C．原混合溶液中c[Al2(SO4)3]∶c(AlCl3)＝1∶2‎ D．0A段反应的离子方程式为2Al3＋＋3SO＋3Ba2＋＋8OH－===2[Al(OH)4]－＋3BaSO4↓‎ 解析：选D　C点为BaSO4沉淀，其物质的量为3 mol，此时铝元素以[Al(OH)4]－的形式存在，A正确；D点溶液溶质为Ba[Al(OH)4]2，通入CO2气体，立即产生BaCO3和Al(OH)3沉淀，B正确；B点为Al(OH)3和BaSO4沉淀，此时Al(OH)3的物质的量为7 mol－3 mol＝4 mol，故原混合液中有1 mol Al2(SO4)3，AlCl3物质的量为4 mol－1 mol×2＝2 mol，即c[Al2(SO4)3]∶c(AlCl3)＝1∶2，C正确；0A段反应的离子方程式为2Al3＋＋3SO＋3Ba2＋＋6OH－===3BaSO4↓＋2Al(OH)3↓，D错误。‎ ‎5．(2018·衡水中学调研)向含Na2CO3、Na[Al(OH)4]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 ‎[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O 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[Al(OH)4]－的物质的量之比为1∶2‎ 解析：选D　混合溶液中逐滴加入HCl溶液，发生的反应依次为①[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O、②CO＋H＋===HCO、③HCO＋H＋===CO2↑＋H2O，则a曲线表示[Al(OH)4]－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[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O，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Na[Al(OH)4]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(Na[Al(OH)4])＝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[Al(OH)4]－的物质的量之比为1∶1，错误。‎ ‎[综合演练提能]　 ‎ ‎[课堂真题练]‎ ‎1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)(2017·天津高考)用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物(√)‎ ‎(2)(2017·江苏高考)明矾的化学式为Al2(SO4)3(×)‎ ‎(3)(2016·天津高考)用NaOH溶液除去镁粉中的杂质铝：‎ ‎2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑(√)‎ ‎(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)Al2O3熔点高，可用作耐高温材料(√)‎ ‎(6)(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(√)‎ ‎(7)(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(×)‎ ‎(8)(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(×)‎ ‎(9)(2015·江苏高考)与Al反应能产生H2的溶液中一定大量共存：Fe2＋、K＋、NO、SO(×)‎ ‎(10)(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(×)‎ ‎(11)(2015·四川高考)明矾作净水剂时起还原作用(×)‎ ‎(12)(2015·重庆高考)Al2O3和MgO均可与NaOH溶液反应(×)‎ ‎(13)(2015·江苏高考)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(×)‎ ‎(14)(2014·四川高考)氢氧化铝可作胃酸的中和剂(√)‎ ‎2．(2014·北京高考)下列金属中，表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化的是(　　)‎ A．K　　　　　　　　　 B．Na C．Fe D．Al 解析：选D　K、Na易与O2反应，A、B错误；铁易生锈，生成的Fe2O3不能保护内部金属，C错误；在空气中Al表面形成致密的Al2O3保护层，保护内层金属不被氧化，D正确。‎ ‎3．(2016·海南高考)KAl(SO4)2·12H2‎ O(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_________‎ ‎__________________________________________________________。‎ 答案：(1)d ‎(2)2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑‎ ‎(3)Al(OH)3　Al3＋水解，使溶液中H＋浓度增大 ‎4．(2017·江苏高考)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：‎ 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，原理如下图所示。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Na[Al(OH)4]。(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－＋3H2O===2[Al(OH)4]－‎ ‎(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 ‎[课下提能练]‎ ‎1．如表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及两者间因果关系的判断，完全正确的是(　　)‎ 选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ 判断 A 铝制炊具最好不要盛放酸性或碱性较强的液体食物 因为Al和Al2O3既可以与酸反应又可以与碱反应 Ⅰ对，Ⅱ对，有 B 铝箔在酒精灯火焰上加热熔化但不滴落 铝箔对熔化的铝有较强的吸附作用 Ⅰ对，Ⅱ对，有 C 海啸使水源发生污染可用明矾进行消毒和净化 因为明矾水解生成Al(OH)3胶体，具有吸附性 Ⅰ对，Ⅱ错，无 D 铁或铝制成的槽车可以密封贮运浓硫酸或浓硝酸 因为铁和铝不能与浓硫酸或浓硝酸反应 Ⅰ错，Ⅱ对，无 解析：选A　因为Al和Al2O3既可以与酸反应，又可以与碱反应，故最好不要盛放酸性或碱性较强的液体食物，两者有因果关系，A正确；铝与氧气反应生成氧化铝，其熔点高，铝箔在酒精灯火焰上加热熔化但不滴落，Ⅱ错，B错误；明矾中铝离子水解生成氢氧化铝胶体，胶体吸附水中的悬浮物而净化水，不能杀菌消毒，C错误；铁和铝与浓硫酸或浓硝酸发生钝化反应，D错误。‎ ‎2．用含有少量Mg的Al片制取纯净的Al(OH)3，下列操作中最恰当的组合是(　　)‎ ‎①加盐酸溶解　②加NaOH溶液　③过滤　④通入过量CO2生成Al(OH)3　⑤加盐酸生成Al(OH)3　⑥加过量氨水生成Al(OH)3‎ A．①⑥③　　　　　　　 B．①③⑥③‎ C．②③④③ D．②③⑤③‎ 解析：选C　2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，Mg和NaOH溶液不反应，过滤后向Na[Al(OH)4]溶液中通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀，再过滤即得到Al(OH)3。‎ ‎3.‎ 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3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退色。则Y为(　　)‎ A．Na B．Mg C．Al D．Mg或Al 解析：选B　实验中品红溶液退色，说明反应中有SO2产生，因为铝在常温下遇浓硫酸钝化，而钠是活泼的金属，极易与水反应，因此该金属是镁，B项正确。‎ ‎4．(2018·遵义航天高级中学模拟)镓(Ga)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。下列判断不合理的是(　　)‎ A．Al、Ga均处于第ⅢA族 B．Ga2O3可与盐酸反应生成GaCl3‎ C．Ga(OH)3可与NaOH溶液反应生成Na[Ga(OH)4]‎ D．由流程图可知酸性：Al(OH)3＞Ga(OH)3‎ 解析：选D　镓(Ga)与铝同主族，均位于第ⅢA族，A项正确；Ga2O3与Al2O3的性质具有相似性，可与盐酸反应生成GaCl3，B项正确；Ga(OH)3与Al(OH)3的性质相似，属于两性氢氧化物，能与NaOH溶液反应生成Na[Ga(OH)4]，C项正确；化学反应遵循强酸制弱酸原理，在Na[Al(OH)4]和Na[Ga(OH)4]的混合溶液中通入CO2，有Al(OH)3生成，而无Ga(OH)3生成，可能是Ga(OH)3酸性强于碳酸，则酸性：Al(OH)3＜Ga(OH)3，D项错误。‎ ‎5．(2018·石家庄二中月考)下列实验过程中产生沉淀的物质的量(Y)与加入试剂的物质的量(X)之间的关系正确的是(　　)‎ A．甲向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量且边滴边振荡 B．乙向Na[Al(OH)4]溶液中滴加稀盐酸至过量且边滴边振荡 C．丙向NH4Al(SO4)2溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量 D．丁向NaOH、Ba(OH)2、Na[Al(OH)4]的混合溶液中逐渐通入CO2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Al(OH)3沉淀：AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl，继续滴加NaOH溶液，Al(OH)3和NaOH溶液反应，生成四羟基合铝酸钠，沉淀溶解：NaOH＋Al(OH)3===Na[Al(OH)4]，所以沉淀量达到最大时消耗NaOH和沉淀完全溶解时消耗NaOH的物质的量之比为3∶1，A项错误；向Na[Al(OH)4]溶液中滴加稀盐酸，开始阶段先产生Al(OH)3沉淀，发生反应：[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2‎ O，随着盐酸的逐滴加入，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HCl和沉淀完全溶解消耗的HCl的物质的量之比是1∶3，B项错误；向NH4Al(SO4)2溶液中逐滴加入NaOH溶液，开始滴加NaOH溶液发生反应：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，先产生Al(OH)3沉淀，当Al3＋沉淀完全后，发生反应：NH＋OH－===NH3·H2O，此时沉淀Al(OH)3的量不变，最后继续滴加NaOH溶液，发生反应：Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－，Al(OH)3沉淀溶解，沉淀量达到最大、沉淀量不变和沉淀完全溶解消耗NaOH的物质的量之比为3∶1∶1，故C项正确；向NaOH、Ba(OH)2、Na[Al(OH)4]的混合溶液中逐渐通入CO2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：2Na[Al(OH)4]＋CO2===2Al(OH)3↓＋Na2CO3＋H2O，产生沉淀，然后又发生反应：CO＋H2O＋CO2===2HCO，沉淀量不变，最后又发生反应：BaCO3＋H2O＋CO2===Ba(HCO3)2，沉淀部分溶解，D项错误。‎ ‎6．(2018·长沙一模)将铝粉与某铁的氧化物FeO·2Fe2O3粉末配制成铝热剂，分成两等份。一份直接放入足量的烧碱溶液中，充分反应后放出气体在标准状况下的体积为3.92 L；另一份在高温下恰好反应完全，反应后的混合物与足量的盐酸反应后，放出的气体在标准状况下的体积为(　　)‎ A．2.80 L　　　　　　　 B．3.92 L C．5.60 L D．7.84 L 解析：选A　混合物放入NaOH溶液中，Al与NaOH发生反应：2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，n(Al)＝×＝0.117 mol。另一份发生反应：14Al＋3FeO·2Fe2O3===7Al2O3＋15Fe，得n(Fe)＝0.117 mol×＝0.125 mol,1 mol Fe与盐酸反应生成1 mol H2，则V(H2)＝0.125 mol×22.4 L·mol－1＝2.80 L。‎ ‎7．现有AlCl3和MgSO4混合溶液，向其中不断加入NaOH溶液，得到沉淀的量与加入NaOH溶液的体积如下图所示。原溶液中Cl－与SO的物质的量之比为(　　)‎ A．1∶3 B．2∶3‎ C．6∶1 D．3∶1‎ 解析：选C　OA上升的直线表示Al(OH)3和Mg(OH)2沉淀的生成，AB下降的直线表示Al(OH)3沉淀溶解，B点表示Al(OH)3完全溶解。AB段完全溶解Al(OH)3消耗NaOH 0.1 L，则Al3＋生成Al(OH)3消耗NaOH 0.3 L，沉淀Mg2＋消耗NaOH 0.1 L，因而n(AlCl3)∶n(MgSO4)＝2∶1，所以，n(Cl－)∶n(SO)＝6∶1。‎ ‎8．化学小组为分析某铝合金组成，用足量稀硝酸将合金溶解，用NaOH溶液调pH，在pH为3.4时开始出现沉淀，在pH为5、9时分别过滤沉淀，继续滴加NaOH无沉淀析出。下列说法错误的是(　　)‎ A．在pH为9时过滤所得沉淀为Cu(OH)2‎ B．该合金中还含有金属铁 C．该合金的成分为Al和Cu D．等量铝合金分别与足量的硫酸溶液或氢氧化钠溶液反应得到的氢气一样多 解析：选B　铝合金用足量稀硝酸溶解，加入NaOH调pH，在pH为3.4时开始出现沉淀，由图像可知，合金中不含Fe，在pH为5时过滤出的是Al(OH)3沉淀，在pH为9时过滤出的是Cu(OH)2沉淀，继续滴加无沉淀析出，则合金中不含金属Mg。A项，在pH为9时过滤出的是Cu(OH)2沉淀，正确；B项，合金中不含Fe，错误；C项，由以上分析可知，该合金中含有Al和Cu，正确；D项，合金中只有Al与NaOH和H2SO4反应，等量的Al得到的H2一样多，正确。‎ ‎9．某同学在实验室利用氢氧化钠、盐酸分离铁粉和铝粉混合物，物质转化关系如图所示：‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A．X为NaOH溶液，Y为盐酸 B．a→b发生的反应为[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O C．b→c→Al的反应条件分别为：加热、电解 D．a、b、c既能与酸又能与碱反应 解析：选D　A项，在铁粉和铝粉混合物中加入试剂X，过滤得到铁，试剂X能溶解铝不能溶解铁，X为NaOH溶液，a为Na[Al(OH)4]溶液，Na[Al(OH)4]和适量盐酸反应生成Al(OH)3沉淀，X为NaOH溶液，Y为盐酸，正确；B项，a为Na[Al(OH)4]溶液，b为Al(OH)3，a→b发生的反应为[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O，正确；C项，b为Al(OH)3，Al(OH)3受热分解生成Al2O3和水，电解Al2O3生成铝和氧气，正确；D项，b为Al(OH)3，c为Al2O3，均既能与酸又能与碱反应，a为Na[Al(OH)4]溶液，只能和酸反应，不能和碱反应，错误。‎ ‎10．氮化铝(AlN)是一种综合性能优良的陶瓷材料，能缓慢水解，不耐酸碱腐蚀。某化学实验小组在实验室制备AlN并测定产品纯度，设计实验如下。请回答：‎ Ⅰ.制备AlN ‎(1)实验时，以空气为原料制备AlN。按气流从左向右的方向，上述装置的正确连接顺序为j→______________→i(填仪器接口字母编号)。‎ ‎(2)上述装置中，需要检漏的仪器名称为____________________________________。‎ ‎(3)试剂X的作用为___________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)装置D中发生反应的化学方程式为___________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ Ⅱ.测定产品纯度 ‎(5)设计实验证明装置D的产品中含有Al单质：________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(6)测定产品纯度：取装置D中产品4.37 g，加入足量NaOH浓溶液，充分反应后，通入水蒸气，将生成的气体全部赶出，用V1 mL c1 mol·L－1的盐酸吸收；以酚酞作指示剂，用c2 mol·L－1的NaOH标准溶液滴定过量的盐酸，达到滴定终点时，消耗V2 mL NaOH标准溶液。则：‎ ‎①达到滴定终点的现象为_____________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②产品中AlN的质量分数为_________________________________________________‎ ‎________________________________(列出计算式即可)。‎ 解析：Ⅰ.(1)高温下，空气中的CO2、O2和H2O(g)会干扰实验，应先用NaOH溶液除去CO2，再用浓硫酸除去水蒸气，最后用还原铁粉除掉O2，进而使N2与Al在高温环境中反应，最后用碱石灰防止空气进入装置D，避免产品变质。‎ ‎(2)该实验装置中的分液漏斗需要检漏。‎ ‎(3)由题中信息知，装置C中NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2，装置A中还原铁粉的作用为除去O2，故装置B中试剂X为浓硫酸，其作用是干燥N2，避免水蒸气进入装置A中与还原铁粉反应。‎ ‎(4)装置D为制取AlN的装置，其反应的化学方程式为2Al＋N22AlN。‎ Ⅱ.(5)向装置D中的产品中加入稀硫酸，AlN与稀硫酸反应生成Al2(SO4)3和(NH4)2SO4；Al与稀硫酸反应生成Al2(SO4)3和H2，检验H2的生成即可检验产品中是否有Al单质。‎ ‎(6)①强碱滴定强酸时，以酚酞为指示剂，当溶液由无色变为浅红色时，说明达到滴定终点。‎ ‎②AlN与NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]和NH3，根据元素守恒可得关系式：AlN～NH3，用过量盐酸吸收NH3气体有关系式：HCl～NH3，再用NaOH滴定剩余盐酸，则有关系式：NaOH～HCl，根据上述关系式可得n(AlN)＝n(HCl)－n(NaOH)，代入数据计算可得产品中AlN的质量分数。‎ 答案：(1)fedcabgh ‎(2)分液漏斗 ‎(3)吸收空气中的水蒸气，避免其与还原铁粉反应干扰实验(其他合理答案也可)‎ ‎(4)2Al＋N22AlN ‎(5)取D中少量产品于试管中，加入足量稀硫酸，有无色、无味的可燃性气体生成，则产品中含有Al单质(其他合理答案也可)‎ ‎(6)①滴入最后一滴NaOH标准溶液时，溶液恰好从无色变为浅红色，且半分钟内不变色 ‎②×100%(其他合理答案也可)‎ ‎11．(2018·安徽师大附中段考)用铝土矿(含30% SiO2、40.8% Al2O3和少量Fe2O3等)制取铝硅合金材料有湿法、干法等方法，其中干法制备的工艺流程如下：‎ ‎(1)若湿法处理铝土矿，用强酸浸取时，所得溶液中阳离子有____________。‎ ‎(2)焙烧除铁的反应为4(NH4)2SO4＋Fe2O3△,2NH4Fe(SO4)2＋3H2O＋6NH3↑(Al2O3部分发生类似反应)。氧化物转化为硫酸盐的转化率与温度的关系如图，最适宜的焙烧温度为______________。‎ ‎(3)操作①包括加水溶解、________。‎ ‎(4)用焦炭还原SiO2、Al2O3会产生中间体SiC、Al4C3。写出高温下Al4C3与Al2O3反应生成铝单质的化学方程式：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)铝硅合金材料中若含铁，会影响其抗腐蚀性，原因是___________________________。‎ ‎(6)不计损失，投入1 t铝土矿，当加入54 kg纯铝后，铝硅合金中m∶n＝____________________。‎ 解析：铝土矿加(NH4)2SO4焙烧，Fe2O3转化为NH4Fe(SO4)2，同时生成氨气，加水溶解、过滤，滤渣为SiO2和Al2O3，用焦炭在高温条件下还原SiO2、Al2O3得到铝硅熔体，再加纯铝搅拌，得到铝硅合金。‎ ‎(1)铝土矿中的氧化铝和氧化铁能溶于强酸生成Al3＋、Fe3＋，另外还有剩余的H＋，所以溶液中的阳离子有Al3＋、Fe3＋、H＋。‎ ‎(2)焙烧除铁时尽可能使氧化铁的转化率升高，并使氧化铝的转化率降低，由图可知在300 ℃时，氧化铁转化为硫酸盐的转化率很高，而氧化铝转化为硫酸盐的转化率最低，所以最适宜的焙烧温度为300 ℃。‎ ‎(3)由流程分析可知，操作①包括加水溶解、过滤。‎ ‎(4)在高温条件下，Al4C3与Al2O3反应生成Al和CO，其反应的化学方程式为Al4C3＋Al2O36Al＋3CO↑。‎ ‎(5)Al、Fe形成原电池，Al的活泼性比Fe强，作负极，被腐蚀，所以铝硅合金材料中若含铁，容易发生电化学腐蚀。‎ ‎(6)已知铝土矿中含30% SiO2、40.8% Al2O3，不考虑损失，投入1 t铝土矿，加入54 kg纯铝，则得到的铝硅合金中Al元素的总质量为1 000 kg×40.8%×＋54 kg＝270 kg，Si元素的总质量为1 000 kg×30%×＝140 kg，则铝硅合金中m∶n＝∶＝2∶1。‎ 答案：(1)Al3＋、Fe3＋、H＋‎ ‎(2)300 ℃　(3)过滤　(4)Al4C3＋Al2O3高温,6Al＋3CO↑‎ ‎(5)铁与铝形成原电池，加快了铝的腐蚀　(6)2∶1‎ ‎12．某冶金厂的矿渣含有较多的Al2O3、Fe2O3、MgO、SiO2，现欲进行综合利用以提取氧化铝、氧化镁、氧化铁作为工业原料，其设计的工艺流程如下：‎ 已知：氧化镁与水反应生成氢氧化镁；硅酸的酸性比氢氧化铝强。饱和氯化铵溶液的pH约为5，氢氧化镁开始沉淀至沉淀完全的pH范围：9.0～12.0。氢氧化铁开始沉淀至沉淀完全的pH范围：2.7～4.0。‎ ‎(1)写出过程Ⅱ中氧化铝发生反应的化学方程式：_________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)过程Ⅲ的名称是____________________，产品乙的俗名是______________。‎ ‎(3)过程Ⅴ中所用适量的B是一种气体，B是__________(填化学式)，过程Ⅴ中所发生的反应的离子方程式为_______________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)残渣甲用饱和氯化铵溶液能部分溶解的原因是____________________________‎ ‎__________________________(结合平衡表达式，用化学平衡理论解释)。‎ ‎(5)取适量溶液丙，加入过量盐酸并过滤除去沉淀，再用惰性电极电解滤液，一段时间后，在阴极区有沉淀生成，最后沉淀消失。电解时生成沉淀的化学方程式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：矿渣粉碎后与纯碱混合熔融，Al2O3、SiO2分别生成四羟基合铝酸钠、硅酸钠。产品乙是红棕色固体，应是Fe2O3。根据已知信息MgO溶于水转化为Mg(OH)2，即残渣甲是Fe2O3和Mg(OH)2的混合物。用饱和氯化铵溶液溶解，Mg(OH)2转化为氯化镁，过滤后与氢氧化钠反应生成Mg(OH)2沉淀，灼烧得到MgO，产品甲是MgO。溶液丙中含有硅酸钠和四羟基合铝酸钠，通入适量CO2，因为硅酸的酸性比Al(OH)3强，则优先生成Al(OH)3沉淀，灼烧得到氧化铝。‎ ‎(1)根据以上分析可知过程Ⅱ中氧化铝发生的反应类似SiO2与Na2CO3的反应。‎ ‎(2)Mg(OH)2和Fe2O3不溶于水，则过程Ⅲ的名称是溶解、过滤；Fe2O3的俗名是铁红。‎ ‎(4)氢氧化镁中存在溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，氯化铵电离出的NH能与OH－结合，生成一水合氨，使[OH－]降低，则平衡右移，从而溶解氢氧化镁。‎ ‎(5)取适量溶液丙，加入过量盐酸，硅酸钠转化为硅酸沉淀，过滤除去沉淀，然后用惰性电极电解滤液，阳极氯离子放电，阴极氢离子放电，电解时生成沉淀的化学方程式为2AlCl3＋6H2O2Al(OH)3↓＋3H2↑＋3Cl2↑。‎ 答案：(1)Al2O3＋Na2CO3＋4H2O高温,2Na[Al(OH)4]＋CO2↑‎ ‎(2)溶解、过滤　铁红 ‎(3)CO2　CO2＋2[Al(OH)4]－===2Al(OH)3↓＋CO＋H2O ‎(4)Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，氯化铵中NH能与OH－反应，[OH－]降低，平衡右移 ‎(5)2AlCl3＋6H2O通电,2Al(OH)3↓＋3H2↑＋3Cl2↑‎ ‎13．硼是第ⅢA族元素，单质硼在加热条件下能与多种非金属反应。某同学欲利用氯气和单质硼反应制备三氯化硼。已知BCl3的沸点为12.5 ℃，熔点为－107.3 ℃，遇水剧烈反应。‎ ‎(1)选用如图所示的装置(可以重复选用)进行实验，装置依次连接的合理顺序为______________。‎ ‎(2)图中g管的作用是___________________________________________，‎ 装置E的作用是______________________________________________________。‎ ‎(3)开始实验时，先点燃________(填“A”或“C”)处的酒精灯。‎ ‎(4)请写出BCl3遇水变质的化学方程式：_______________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)硼酸是一元弱酸，其钠盐化学式为Na[B(OH)4]，则硼酸在水中的电离方程式是________________________________________________________________________。‎ ‎(6)实验完成后，某同学向F(溶液中含有0.05 mol·L－1 NaClO、0.05 mol·L－1 NaCl、0.1 mol·L－1 NaOH)中滴加品红溶液，发现溶液退色。现设计实验探究溶液退色的原因，请将表中数据补充完整，完成实验方案。‎ 实验 序号 ‎0.1 mol·L－1NaClO溶液/mL ‎0.1 mol·L－1NaCl溶液/mL ‎0.2 mol·L－1NaOH溶液/mL H2O/‎ mL 品红 溶液 现象 ‎①‎ ‎4.0‎ ‎0‎ ‎0‎ x ‎3滴 较快 退色 ‎②‎ ‎0‎ ‎4.0‎ ‎4.0‎ ‎0‎ ‎3滴 不退 色 ‎③‎ ‎4.0‎ ‎0‎ ‎4.0‎ ‎0‎ ‎3滴 缓慢 退色 x＝________，结论：______________________________________________________。‎ 解析：(1)A装置用于制备Cl2，B装置用于除去Cl2中混有的HCl，C装置用于BCl3的制备，D装置用于干燥Cl2，并防止外界水蒸气进入系统，E装置用于收集BCl3；F装置用于处理尾气(Cl2)，故连接顺序为A→B→D→C→E→D→F。‎ ‎(2)g管用于连通分液漏斗与烧瓶，使二者气压相同，利于分液漏斗内液体顺利流下；BCl3的沸点较低，用E装置冷凝BCl3蒸气，从而形成液态BCl3。‎ ‎(3)为了排尽系统内的空气，故先点燃A处酒精灯，使Cl2充满整套装置后，再点燃C处酒精灯。‎ ‎(4)BCl3遇水发生水解反应(复分解反应)生成H3BO3和HCl：BCl3＋3H2O===H3BO3＋3HCl。‎ ‎(5)H3BO3为一元弱酸，可类比Al(OH)3电离：Al(OH)3＋H2O[Al(OH)4]－＋H＋，则H3BO3的电离方程式为H3BO3＋H2O[B(OH)4]－＋H＋。‎ ‎(6)设计实验探究不同溶液使品红溶液退色的原因，通常溶液浓度不同但溶液的总体积相同，据实验②③可知，溶液总体积为8.0 mL，则x＝4.0 mL；实验①③均有NaClO，则品红退色，实验②没有NaClO则品红不退色；实验①和③对比，碱性条件下品红退色慢，从而得出结论：NaClO使品红溶液退色，溶液碱性越强品红退色越慢。‎ 答案：(1)ABDCEDF ‎(2)保持气压平衡，便于分液漏斗中的液体流入蒸馏烧瓶　冷凝并收集BCl3‎ ‎(3)A ‎(4)BCl3＋3H2O===H3BO3＋3HCl ‎(5)H3BO3＋H2O[B(OH)4]－＋H＋‎ ‎(6)4.0　NaClO使品红溶液退色，溶液碱性越强，退色越慢