【步步高】2014届高三化学一轮总复习 第三章 第2讲 铝及其重要化合物 新人教版

1 第第 2 2 讲讲 铝及其重要化合物铝及其重要化合物 考纲要求 了解铝及其重要化合物的主要性质和应用 考点一 铝的性质及应用 1 铝的结构和存在 铝位于元素周期表第三周期 A 族 原子结构示意图为 铝元素在地壳中含 量丰富 仅次于硅 自然界中的铝全部以化合态存在 2 金属铝的物理性质 银白色有金属光泽的固体 有良好的延展性 导电性和传热性等 密度较小 质地 柔软 3 金属铝的化学性质 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式 AlError O2 2Al 3Cl22AlCl3 点燃 AlError 酸 2Al 2NaOH 2H2O 2NaAlO2 3H2 2Al Fe2O3Al2O3 2Fe 铝热反应 高温 4 对比记忆镁的化学性质 铝镁 2 与非金属反 应 能被 Cl2 O2氧化 2Mg O22Mg 点燃 O 3Mg N2Mg3 点燃 N2 与水反应反应很困难 能与沸水反应 Mg 2H2O Mg 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 CO2 2MgO C 点燃 5 铝的用途 纯铝用作导线 铝合金用于制造汽车 飞机 生活用品等 深度思考 1 铝的化学性质活泼 为什么日常生活中广泛使用的铝制品通常具有较好的抗腐蚀性 能 答案 铝在常温下迅速被氧气氧化 形成一层致密的氧化膜 保护铝不再被氧化 因而铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能 2 金属铝是活泼的金属 能与酸反应 为什么能用铝槽储运浓 H2SO4或浓 HNO3 答案 常温下浓 H2SO4 浓 HNO3能使铝钝化 在表面形成一层致密的氧化膜 阻止 反应继续进行 3 实验室能否用硫化物与铝盐溶液混合制取 Al2S3 用离子方程式说明原因 答案 不能 Al3 和 S2 在水溶液中发生双水解反应 2Al3 3S2 6H2O 2Al OH 3 3H2S 4 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 题组一 铝的化学性质及应用 1 1989 年世界卫生组织把铝确定为食品污染源之一 加以控制使用 铝在下列应用 3 时应加以控制的是 制铝合金 制电线 制炊具 明矾净水 明矾和苏打制食品膨松剂 用氢氧化铝凝胶制胃舒平药品 银色漆颜料 制易拉罐 包装糖果和小食品 A 全部 B C D 答案 D 解析 D 中所涉及的铝易进入食品 饭 水等 并被人体吸收 所以要加以控 制 2 下列关于铝的叙述中正确的是 A 铝还原性强且亲氧性强 所以可通过铝热反应冶炼高熔点金属 B 铝在空气中极易锈蚀 所以铝制品的使用时间很短 C 铝能耐稀硫酸腐蚀 所以运送稀硫酸可用铝制槽车 D 铝的导电性比铜 银更强 所以常用以制造电线 电缆 答案 A 解析 铝在空气中形成致密的氧化膜 保护内层不被氧化 B 错 铝不能耐稀硫酸 腐蚀 C 错 铝的导电性不如铜 银 D 错 3 常温下把铝粉加入下列物质中 能产生氢气的是 A 硫酸钠溶液 B 稀硝酸 C 浓硫酸 D 氯化铵溶液 答案 D 解析 硫酸钠溶液呈中性 与 Al 不反应 A 项不能产生 H2 稀硝酸具有强氧化性 B 项不能产生 H2 常温下铝粉在浓硫酸中钝化 C 项不能产生 H2 D 项中 NH水解 4 溶液呈酸性 加入铝粉时 Al 与 H 反应产生 H2 题组二 对比掌握铝 镁的性质 4 镁 铝都是较活泼的金属 下列描述中正确的是 A 高温下 镁 铝在空气中都有抗腐蚀性 B 镁 铝都能跟稀盐酸 稀硫酸 强碱反应 C 镁在点燃条件下可以与二氧化碳反应 铝在一定条件下可以与氧化铁发生氧化 还原反应 D 铝热剂是镁条 铝粉和氧化铁的混合物 答案 C 解析 在常温下 镁和铝在空气里都能与氧气反应 生成一层致密而坚固的氧化物 薄膜 这层氧化物薄膜能够阻止金属的继续氧化 所以镁和铝都有抗腐蚀的性能 但是在高温下能与氧气剧烈反应 放出大量热 A 错 镁能跟酸反应 不能跟碱反 4 应 B 错 铝热剂是铝粉和氧化铁的混合物 在进行铝热反应时 为了引燃 在铝 热剂上放供氧剂 氯酸钾 中间插一根镁条 是引燃用的 D 错 5 将等物质的量的镁和铝混合 取等质量该混合物四份 分别加到足量的下列溶液中 充分反应后 放出氢气最多的是 A 3 mol L 1 HCl B 4 mol L 1 HNO3 C 8 mol L 1 NaOH D 18 mol L 1 H2SO4 答案 A 解析 在镁 铝混合物中加入 HNO3和浓 H2SO4都不产生 H2 加入 NaOH 溶液 只有 Al 与之反应生成 H2 而镁不反应 加入盐酸 镁 铝都与盐酸反应生成 H2 所以 放出 H2的量最多 熟记铝 镁的特殊化学性质 1 活泼金属与酸反应是金属的通性 而铝不但能与酸 H 反应 还能够与碱溶液 反应 表现为特殊性 2Al 2OH 2H2O 2AlO 3H2 2 2 铝热反应 铝和某些金属氧化物反应 将其从氧化物中置换出来 同时放出大量的热 这种反 应称为铝热反应 可用于焊接金属 冶炼高熔点贵重金属 注意 Al 与 MgO 不能发生铝热反应 3 Mg 在 CO2中能够燃烧 所以活泼金属着火不能用干冰灭火器和泡沫灭火器 题组三 从定性和定量的角度理解铝与酸 碱反应的实质 6 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 铝与酸 碱反应的实质是什么 氧化剂是什么 答案 铝与酸 碱反应的实质都是 Al3 2H H2 只不过碱中的 Al 0 失3e 得2e H 来源于水的电离 氧化剂分别为酸和水 2 区别镁和铝最好的方法是取少量试样 然后 A 投入沸水中 B 投入冷水中 C 投入盐酸 D 投入 NaOH 溶液中 答案 D 3 等质量的两份铝分别与足量的盐酸 氢氧化钠溶液反应 所得 H2的体积之比是 5 答案 1 1 解析 根据化学方程式 2Al 6HCl 2AlCl3 3H2 2Al 2NaOH 2H2O 2NaAlO2 3H2 得 Al 与 H2的关 系式均为 2Al 3H2 故只要参加反应的 Al 相等 所得 H2必相等 4 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 产生 H2的体积之比是 答案 1 3 解析 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 5 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 答案 3 1 解析 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 6 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 A 5 4 g B 3 6 g C 2 7 g D 1 8 g 答案 A 解析 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 而对于 NaOH 来说是不足的 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为 0 15 mol 2 0 3 mol 2Al 2NaOH 2H2O 2NaAlO2 3H2 2 27 g 3 mol 5 4 g 0 3 mol 即投入的铝粉为 5 4 g 6 1 铝与酸 碱反应生成 H2的量的关系 铝与酸 碱反应的化学方程式分别为 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的实质都是 AlAl3 所以无论与酸还是 失3e 与碱反应 Al 与 H2的关系都是 2Al 3H2 等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应 产生氢气体积比 1 1 VHCl H2 VNaOH H2 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 1 3 VHCl H2 VNaOH H2 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 1 3 则必定是 a 铝与盐酸反应时 铝过量而盐酸不足 b 铝与氢氧化 VHCl H2 VNaOH H2 1 1 钠反应时 铝不足而氢氧化钠过量 解题时应充分利用上述过量关系 2 铝的这种既能与酸 非氧化性酸 又能与强碱反应产生 H2的性质常作为推断题的 题眼 考点二 铝的重要化合物 1 氧化铝 1 物理性质 白色固体 难溶于水 有很高的熔点 2 化学性质 两性氧化物 Error 2 氢氧化铝 1 物理性质 白色胶状不溶于水的固体 有较强的吸附性 2 化学性质 用化学方程式表示 Al OH 3的电离方程式为 7 两性氢氧化物 Error 受热分解 2Al OH 3Al2O3 3H2O 3 制备 向铝盐中加入氨水 离子方程式为 Al3 3NH3 H2O Al OH 3 3NH 4 NaAlO2溶液中通入足量 CO2 离子方程式为 AlO CO2 2H2O Al OH 3 HCO 2 3 NaAlO2溶液与 AlCl3溶液混合 3AlO Al3 6H2O 4Al OH 3 2 3 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 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 深度思考 1 明矾的净水作用与液氯对自来水的消毒作用原理是否相同 答案 不同 明矾净水只能除去水中的悬浮杂质 不能杀菌消毒 而液氯只能杀菌 消毒 不能沉淀悬浮的杂质 2 在做铝的燃烧实验时 用坩锅钳夹住一小块铝箔 在酒精灯上加热至其熔化 会看 到的现象是铝箔熔化 失去光泽 但熔化的铝并不滴落 原因是 答案 铝箔加热时与 O2发生反应生成熔点很高的 Al2O3薄膜 使内部的铝被 Al2O2 包裹着 所以熔化的铝不易滴下 题组一 Al2O3 Al OH 3溶于酸或碱相关考查 1 将表面已完全钝化的铝条 插入下列溶液中 不会发生反应的是 A 稀硝酸 B 稀盐酸 C 硝酸铜 D 氢氧化钠 答案 C 解析 钝化的实质是 Fe Al 在浓 H2SO4或浓 HNO3作用下其表面被氧化成一层致密 的氧化物保护膜 由于铝的氧化物 Al2O3 是一种两性氧化物 既可与强酸反应 又可与强碱反应 故 A B D 三项皆不符合题意 只有 C 选项中的 Cu NO3 2不与 Al2O3反应 故不可能与钝化的铝条发生反应 2 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 8 A 都有 H2O 生成 B 都有 H2生成 C 都有 AlO生成 D 都有 Al3 生成 2 答案 C 题组二 两性物质及其应用 3 下列物质中既能跟稀硫酸反应 又能跟氢氧化钠溶液反应的是 NaHCO3 NH4 2SO3 Al2O3 Al OH 3 Al A 全部 B 只有 C 只有 D 只有 答案 A 解析 弱酸的酸式盐 弱酸弱碱盐 Al Al2O3 Al OH 3等物质既可与强酸反应又 可与强碱反应 故选 A 4 小苏打 胃舒平 达喜都是常用的中和胃酸的药物 1 小苏打片每片含 0 5 g NaHCO3 2 片小苏打片和胃酸完全中和 被中和的 H 是 mol 2 胃舒平每片含 0 245 g Al OH 3 中和胃酸时 6 片小苏打片相当于胃舒平 片 3 达喜的化学成分是铝和镁的碱式盐 其化学式为 Al2Mg6 OH 16CO3 4H2O 1 mol 达喜分别与足量的盐酸和 NaOH 溶液反应 消耗盐酸和 NaOH 的物质的量之比为 答案 1 0 012 2 3 8 3 9 2 解析 1 2 片小苏打所含 NaHCO3的质量为 1 g 其物质的量为 0 012 mol 由 HCO H CO2 H2O 可知n H 0 012 1 g 84 g mol 1 3 mol 2 6 片小苏打的物质的量为 即中和的 H 为 mol 而每片的 3 g 84 g mol 1 3 84 Al OH 3的物质的量为 由 Al OH 3 3H Al3 3H2O 所以 Al OH 3 0 245 g 78 g mol 1 的片数为 3 8 片 3 84 mol 0 245 78 3 mol 3 Al2Mg6 OH 16CO3 4H2O 与足量的盐酸反应时 最终产物为 AlCl3和 MgCl2 依据 电荷守恒和原子守恒可得如下关系式 Al2Mg6 OH 16 4H2O 2AlCl3 6MgCl2 18HCl 因而 1 mol 达喜消耗 HCl 的最大物质的量为 18 mol 由于 Al OH 3可溶于 NaOH 9 生成 NaAlO2 Mg OH 2不溶于 NaOH 且溶解度比 MgCO3的小 故达喜与足量 NaOH 反应后的最终产物为 NaAlO2 Mg OH 2和 Na2CO3 依据钠原子守恒可知 1 mol 达喜 消耗 NaOH 的最大量为 4 mol 题组三 关于 Al OH 3的制备的最佳途径 5 Al OH 3是治疗胃酸过多的药物胃舒平的主要成分 某课外兴趣小组用铝 稀硫酸 烧碱为原料 制备一定量的 Al OH 3 他们分别设计了两种实验方案 方案一 AlAl2 SO4 3Al OH 3 H2SO4 NaOH 方案二 AlNaAlO2Al OH 3 NaOH H2SO4 1 从节约药品的角度思考 你认为哪一种方案较好 方案一和方案二 共同存在的问题是 2 请用相同的原料设计一个更为节约药品的方案 并写出有关反应的化学方程式 答案 1 方案二较好 第二步操作很难控制试剂用量 2 2Al 3H2SO4 Al2 SO4 3 3H2 2Al 2NaOH 2H2O 2NaAlO2 3H2 Al3 3AlO 6H2O 4Al OH 3 2 6 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 g Al OH 3 乙 铝 加 H2SO4溶液 加 NaOH 溶液 W2 g Al OH 3 丙 Error W3 g Al 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 3 制得 Al OH 3的最大质量是 答案 1 丙 2 W3 W1 W2 3 520 g 10 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 金属单质 Al 等 两性氧化物 Al2O3等 两性氢氧化物 Al OH 3等 弱酸的铵盐 NH4 2CO3 CH3COONH4 NH4 2S 等 弱酸的酸式盐 NaHCO3 KHS NaHSO3等 氨基 酸等 特别提醒 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 2 离子守恒法在解有关离子反应计算题时的应用技巧 在离子反应中 元素的种 类不变 同种元素对应离子反应前后的物质的量守恒 在复杂离子反应或多步离子 反应中 运用离子守恒的思路 选取具有守恒特征的某一离子 找出其在始态和终 态物质中的等量关系 即可迅速求解 考点三 用数形结合思想理解 Al3 Al OH 3 AlO之间转化关系 2 1 Al3 Al OH 3 AlO之间的转化关系 2 写出上述转化的离子方程式 答案 1 Al3 3NH3 H2O Al OH 3 3NH 4 Al3 3AlO 6H2O 4Al OH 3 2 Al3 3OH Al OH 3 2 Al OH 3 3H Al3 3H2O 3 Al3 4OH AlO 2H2O 2 4 AlO 4H Al3 2H2O 2 5 AlO CO2 2H2O Al OH 3 HCO 2 3 AlO H H2O Al OH 3 2 6 Al OH 3 OH AlO 2H2O 2 2 与 Al OH 3沉淀生成有关的计算及图像分析 1 把强碱溶液逐滴加入到铝盐 Al3 溶液中至过量 现象 先有白色沉淀产生 然后沉淀逐渐溶解 有关反应 A B Al3 3OH Al OH 3 11 B D Al OH 3 OH AlO 2H2O 2 图像 有关计算 a 根据 AlCl3和 NaOH 的量计算生成 Al OH 3的量 b 根据 AlCl3和 Al OH 3的量计算需要 NaOH 的量 NaOH 的量 n NaOH 当 NaOH 不足时n NaOH 3n Al OH 3 当 NaOH 过量时 n NaOH 3n Al3 n Al3 n Al OH 3 4n Al3 n Al OH 3 2 把铝盐 Al3 溶液逐滴加入到强碱溶液中至过量 现象 先无明显现象 然后逐渐产生大量的白色沉淀 有关反应 A B Al3 4OH AlO 2H2O 2 B C Al3 3AlO 6H2O 4Al OH 3 2 图像 3 把强酸溶液逐滴加入到 AlO溶液中至过量 2 现象 先生成白色沉淀 随后沉淀逐渐溶解 有关反应 A B AlO H H2O Al OH 3 2 B D Al OH 3 3H Al3 3H2O 图像 12 有关计算 a 根据 NaAlO2和 HCl 计算生成 Al OH 3的量 b 根据 Al OH 3和 NaAlO2的量计算需要加入 HCl 的量 HCl 的量 n HCl 当 HCl 不足时n HCl n Al OH 3 当 HCl 过量时 n HCl n AlO 3 n AlO n Al OH 3 2 2 4n AlO 3n Al OH 3 2 4 向强酸溶液中逐滴加入 AlO溶液至过量 2 现象 先无明显现象 反应一段时间后逐渐产生白色沉淀 有关反应 A B 4H AlO Al3 2H2O 2 B C Al3 3AlO 6H2O 4Al OH 3 2 图像 5 向明矾溶液中逐滴加入 Ba OH 2溶液至过量 现象 先有白色沉淀生成 然后部分沉淀溶解 有关反应 O A 2KAl SO4 2 3Ba OH 2 2Al OH 3 3BaSO4 K2SO4 A B 2Al OH 3 K2SO4 Ba OH 2 BaSO4 2KAlO2 4H2O 图像 13 6 往等物质的量的 AlCl3 MgCl2混合溶液中加入 NaOH 溶液至过量 现象 开始出现白色沉淀 后沉淀量增多 沉淀部分溶解 有关反应 O A Al3 3OH Al OH 3 Mg2 2OH Mg OH 2 A B Al OH 3 OH AlO 2H2O 2 图像 题组一 Al3 AlO溶液加碱或酸反应现象的应用 2 1 向一定量的下列物质的溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液 先生成白色沉淀 后沉淀逐 渐溶解 这种物质是 A MgSO4 B NaAlO2 C AlCl3 D FeCl3 答案 C 2 下列各项操作中 不发生 先产生沉淀 然后沉淀又溶解 现象的是 向饱和碳酸钠溶液中通入过量的 CO2 向 NaAlO2溶液中逐滴加入过量的稀盐酸 向 AlCl3溶液中逐滴加入过量稀氢氧化钠溶液 向硅酸钠溶液中逐滴加入过量 的盐酸 A B C D 答案 C 解析 中 Na2CO3与 CO2 H2O 反应生成 NaHCO3 由于 Na2CO3的溶解度比 NaHCO3的 大 因而只会产生沉淀 NaAlO2中加入稀盐酸 开始产生白色沉淀 Al OH 3 当 盐酸过量时 Al OH 3又溶于盐酸 向 AlCl3溶液中加入 NaOH 溶液开始产生白色 沉淀 Al OH 3 当 NaOH 过量时 Al OH 3又溶于 NaOH 只会生成 H2SiO3沉淀 3 下列各组物质的无色溶液 不用其他试剂即可鉴别的是 14 NaOH AlCl3 NaHCO3 H2SO4 NaAlO2 NaHSO4 Na2CO3 HCl Na2CO3 NaHCO3 Ca OH 2 答案 解析 都使用互滴法 两次操作应产生不同的现象 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 两次现象不同 可以鉴别 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 NaHSO4 Na H SO 溶液显强酸性 2 4 向 NaAlO2溶液中滴加 NaHSO4 开始出现白色沉淀后消失 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 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 无论是 NaHCO3还是 Na2CO3加到 Ca OH 2中都会产生白色沉淀 无法区别 4 某晶体由两种阳离子 一种阴离子和结晶水组成 取少量该晶体进行如下实验 将晶体置于试管中加热 试管口有液体生成 待试管冷却后 加水使固体全部溶解 向试管中逐滴加入 Ba OH 2溶液至过量 同时加热 沉淀的物质的量先增多后减 少 但最终仍有沉淀未溶解 在此过程中还有刺激性气味气体生成 根据以上实验判断 该晶体是 A KAl SO4 2 12H2O B NH4Al SO4 2 12H2O C NH4 2Fe SO4 2 6H2O D KCl MgCl2 6H2O 答案 B 解析 本题从常见的 SO Al3 NH Fe2 Mg2 等与 Ba2 OH 作用的角度 2 4 4 推测存在的离子 考查学生由实验现象推测结论的分析判断能力 充分体现高考命 题的趋向 这种形式还可衍变成物质中存在或不存在某种离子的推断 应特别注意 解决此类问题应用逐项排除法 依据特征现象确定存在的离子 排除其他不存在的 离子所构成的物质 实验 说明晶体中有结晶水 实验 说明晶体中有 Al3 和 SO NH 沉淀减少是由于 Al OH 3溶于过量碱液造成的 沉淀不能完全溶解是 2 4 4 因为 BaSO4不溶于碱液 刺激性气味气体是由 NH和 OH 反应生成的 NH3 4 15 Al OH 3是两性氢氧化物 可溶于酸或强碱 加强碱或强酸先生成白色沉淀 然 后沉淀又溶解的现象是推断 Al3 或 AlO的 突破口 2 题组二 铝土矿冶炼金属铝的流程 铝是地壳中含量最多的金属元素 在自然界主要以化合态形式存在于氧化铝中 铝 土矿的主要成分是 Al2O3 此外还含有少量 SiO2 Fe2O3等杂质 冶炼金属铝很重要 的一个过程是 Al2O3的提纯 由于 Al2O3是两性氧化物 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氧化铝的方案 5 方案一 碱溶法 讨论回答下列问题 1 写出 两步骤中可能发生反应的离子方程式 答案 Al2O3 2OH 2AlO H2O SiO2 2OH SiO H2O 22 3 AlO CO2 2H2O Al OH 3 HCO SiO 2CO2 2H2O H2SiO3 2HCO 2 32 3 3 2 步骤 中不用盐酸 或 H2SO4 酸化的理由是 答案 因为 AlO与酸反应生成的 Al OH 3具有两性 可溶于强酸 不易控制酸 2 的量 CO2廉价而且生成的副产物 NaHCO3用途广泛 经济效益好 3 步骤 中得到较纯的 Al2O3 可能含有 杂质 在电解时它不会影响铝的 纯度的原因 答案 SiO2 由于 SiO2的熔点很高 在加热到 1 000 左右时不会熔化 因而不 影响电解产物的纯度 6 方案二 酸溶法 讨论回答下列问题 16 1 写出 中可能发生反应的离子方程式 答案 Al2O3 6H 2Al3 3H2O Fe2O3 6H 2Fe3 3H2O Al3 4OH AlO 2H2O Fe3 3OH Fe OH 3 2 2 步骤 中不用氨水沉淀 Fe3 的原因 答案 Al OH 3只能溶于强碱 不能溶于氨水 不能将 Fe OH 3和 Al OH 3分离 7 从铝土矿 主要成分是 Al2O3 含 SiO2 Fe2O3 MgO 等杂质 中提取氧化铝的两种工 艺流程如下 请回答下列问题 1 流程甲加入盐酸后生成 Al3 的离子方程式为 2 流程乙加入烧碱后生成 SiO的离子方程式为 2 3 3 验证滤液 B 中含 Fe3 可取少量滤液并加入 填试剂名称 4 滤液 E K 中溶质的主要成分是 填化学式 写出该溶液的一种用途 5 已知 298 K 时 Mg OH 2的溶度积常数Ksp 5 6 10 12 取适量的滤液 B 加入 一定量的烧碱达到沉淀溶解平衡 测得 pH 13 00 则此温度下残留在溶液中的 c Mg2 答案 1 Al2O3 6H 2Al3 3H2O 2 SiO2 2OH SiO H2O 2 3 3 硫氰化钾 或苯酚溶液等合理答案均可 4 NaHCO3 制纯碱 或做发酵粉等合理答案均可 5 5 6 10 10 mol L 1 解析 本题考查铝土矿中氧化铝提取的工艺流程 铝土矿中的成分能与 HCl 反应的 有 Al2O3 Fe2O3 MgO 不反应的是 SiO2 所以固体 A 为 SiO2 滤液 B 中有 Al3 Fe3 Mg2 再加入过量烧碱 Al3 4OH AlO 2H2O Fe3 3OH Fe OH 3 Mg2 2OH Mg OH 2 2 沉淀 C 为 Fe OH 3 Mg OH 2混合物 滤液 D 为 NaAlO2 NaOH 过量 NaAlO2 17 能与 CO2反应 NaAlO2 2H2O CO2 Al OH 3 NaHCO3 滤液 E 为 NaHCO3 沉淀 F 为 Al OH 3 Al OH 3灼烧得到 Al2O3 铝土矿中能与 NaOH 溶液反应的有 Al2O3 SiO2 其余均不反应 所以固体 X 为 Fe2O3 MgO Al2O3 2NaOH 2NaAlO2 H2O SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O 5 题中 应用Ksp的有关计算 Ksp c Mg2 c2 OH c OH 1 0 10 1 mol L 1 所以c Mg2 mol L 1 Ksp c2 OH 5 6 10 10 mol L 1 5 6 10 12 1 0 10 1 2 题组三 Al3 Al OH 3 AlO三者之间关系的定量分析 2 8 向物质的量浓度均为 1 mol L 1的 AlCl3和盐酸的混合溶液中逐滴滴入 NaOH 溶液 如图中 n表示 Al OH 3的物质的量 V表示 NaOH 溶液的体积 能正确表示这个反应 过程的是 答案 D 解析 向混合溶液中逐滴滴入 NaOH 溶液 反应情况分为三个阶段 第一阶段为 OH H H2O 此时无沉淀产生 第二阶段有白色沉淀产生 反应的离子方程式 为 Al3 3OH Al OH 3 第三阶段滴加 NaOH 溶液至过量 沉淀逐渐溶解最后 完全消失 反应的离子方程式为 Al OH 3 OH AlO 2H2O 结合反应方程式及 2 浓度关系可知三个阶段消耗 NaOH 物质的量之比为 1 3 1 9 向 30 mL 1 mol L 1的 AlCl3溶液中逐渐加入浓度为 4 mol L 1的 NaOH 溶液 若产生 0 78 g 白色沉淀 则加入的 NaOH 溶液的体积可能为 A 3 mL B 7 5 mL C 15 mL D 17 5 mL 答案 B 解析 解法一 把该题的信息转化为图像 用图像法求解 如图所示 当生成沉淀 0 01 mol 时需 NaOH 0 03 mol 或需 NaOH 0 11 mol 显然 B 项符合题 18 意 解法二 已知n AlCl3 0 03 mol n Al OH 3 0 01 mol 由沉淀的物质的量小 于氯化铝的物质的量可推知此题可能有两个答案 一是氢氧化钠不足 二是氢氧化 钠过量 由两者反应的离子方程式知 Al3 3OH Al OH 3 Al OH 3 OH AlO 2H2O 2 当碱的量不足时 则V NaOH L 0 007 5 L 7 5 mL 当碱过量时 则 0 03 4 V NaOH L 0 027 5 L 27 5 mL 0 03 3 0 02 4 10 某溶液中可能含有 H NH Mg2 Al3 Fe3 CO 4 2 3 SO NO中的几种 若加入锌粒 产生无色无味 2 4 3 的 气体 若加入 NaOH 溶液 产生白色沉淀 且产生的沉淀量与加入 NaOH 的物质的量之 间的关系如图所示 则下列说法正确的是 A 溶液中的阳离子只有 H Mg2 Al3 B 溶液中n NH 0 2 mol 4 C 溶液中一定不含 CO 可能含有 SO和 NO 2 32 4 3 D n H n Al3 n Mg2 1 1 1 答案 B 解析 由 知溶液中一定含有 H 一定没有 CO NO 由 知溶液中一定含 2 3 3 有 Mg2 Al3 由图像可知溶液中还一定含有 NH 且n NH 0 7 mol 0 5 4 4 mol 0 2 mol n H 0 1 mol n Al3 0 8 mol 0 7 mol 0 1 mol 沉淀 Al3 Mg2 共消耗 0 4 mol OH 其中沉淀 Al3 消耗 0 3 mol OH 沉淀 Mg2 消耗 0 1 mol OH 根据 Mg2 2OH 可得n Mg2 0 05 mol 故只有选项 B 正确 1 判断正误 正确的划 错误的划 1 Al 箔插入稀 HNO3中 无现象 说明 Al 箔表面被 HNO3氧化 形成致密的氧化膜 2011 安徽理综 10C 19 解析 铝在浓 HNO3中钝化 2 加入铝粉能产生 H2的溶液中 可能存在大量的 Na Ba2 AlO NO 2 3 2011 天津理综 5C 3 如图所示 AlCl3溶液 浓氨水 中有白色沉淀生成 2012 北京理综 10C 改编 解析 浓氨水中挥发出 NH3 NH3与 AlCl3溶液反应生成 Al OH 3白色沉淀 4 新制的氧化铝可溶于氢氧化钠溶液 Al2O3 2OH 2AlO H2O 2 2012 海南 12D 5 Al2O3NaAlO2 aq Al OH 3 NaOH aq CO2 2012 江苏 7 解析 反应原理为 Al2O3 2OH 2AlO H2O AlO CO2 2H2O Al OH 2 2 3 HCO 3 6 AlCl3溶液中滴加 NaOH 后铝的存在形式 2008 江苏 13C 解析 根据 Al3 3OH Al OH 3 Al3 4OH AlO 2H2O 3 时 铝的存在形式为 Al OH 2 n NaOH n AlCl3 3 Al3 3 4 n NaOH n AlCl3 2 n NaOH n AlCl3 时 铝的存在形式为 AlO 2 2 2008 四川延考 7 20 g 由两种金属粉末组成的混合物 与足量的盐酸充分反应 后得到 11 2 L 氢气 标准状况 这种金属混合物的组成可能是 A Mg 和 Al B Al 和 Fe C Fe 和 Zn D Zn 和 Cu 答案 B 解析 11 2 L 氢气的物质的量为 0 5 mol 假设均为 2 价金属与盐酸反应生成 则 2 价金属的总物质的量为 0 5 mol 所以 2 价金属的平均摩尔质量为 20 40 g mol 1 因为为两种金属的混合物 则其摩尔质量应一个比 40 20 g 0 5 mol g mol 1大 一个比 40 g mol 1小 比较选项中各金属的相对原子质量可以得 出答案为 B 其中 Al 作为 2 价时其摩尔质量为 27 18 g mol 1 铜等不反应 2 3 的金属的摩尔质量为无穷大 3 2012 安徽理综 13 已知室温下 Al OH 3的Ksp或溶解度远大于 Fe OH 3 向浓 度均为 0 1 mol L 1的 Fe NO3 3和 Al NO3 3混合溶液中 逐滴加入 NaOH 溶液 下列示意图表示生成 Al OH 3的物质的量与加入 NaOH 溶液的体积的关系 合理的 是 答案 C 解析 解答本题时应特别注意 难溶物的Ksp越大 在溶液中越难形成沉淀 Al OH 3能溶于过量的 NaOH 溶液 由于 Al OH 3的Ksp比 Fe OH 3的Ksp大 故在混 合液中加入 NaOH 溶液时 先生成 Fe OH 3沉淀 而不生成 Al OH 3沉淀 当 Fe NO3 3反应完全后再生成 Al OH 3沉淀 继续加入 NaOH 溶液 Al OH 3沉淀又溶 解 故只有 C 图像符合题意 4 2009 四川理综 11 向m g 镁和铝的混合物中加入适量的稀硫酸 恰好完全反应 生成标准状况下的气体b L 向反应后的溶液中加入c mol L 1氢氧化钾溶液V mL 使金属离子刚好沉淀完全 得到的沉淀质量为n g 再将得到的沉淀灼烧至质 量不再改变为止 得到固体p g 则下列关系不正确的是 A c B p m 1 000 b 11 2 V Vc 125 C n m 17Vc D m p m 5 3 17 9 答案 C 21 解析 向m g Mg Al 的混合物中加入适量的稀 H2SO4 恰好完全反应 溶液中只有 MgSO4 Al2 SO4 3两种物质 且 Mg2 与 Al3 的质量和为m g 向反应后的溶液中加 入 c mol L 1 KOH 溶液V mL 使金属离子恰好完全沉淀 发生的反应是 Mg2 2OH Mg OH 2 Al3 3OH Al OH 3 则得到沉淀的质量是 Mg2 Al3 的质量与 KOH 溶液中 OH 质量的质量和 所以 n m V 10 3 c 17 m 1 7 10 2 Vc C 项错误 5 2012 山东理综 30 1 4 实验室采用 MgCl2 AlCl3的混合溶液与过量氨水反 应制备 MgAl2O4 主要流程如下 1 为使 Mg2 Al3 同时生成沉淀 应先向沉淀反应器中加入 填 A 或 B 再滴加另一反应物 4 无水 AlCl3 183 升华 遇潮湿空气即产生大量白雾 实验室可用下列装置制 备 装置 B 中盛放饱和 NaCl 溶液 该装置的主要作用是 F 中试剂的 作用是 用一件仪器装填适当试剂后也可起到 F 和 G 的作用 所 装填的试剂为 答案 1 B 4 除去 HCl 吸收水蒸气 碱石灰 或 NaOH 与 CaO 混合物 解析 1 Mg OH 2的溶解度小于 Al OH 3 向 MgCl2 AlCl3溶液中加入氨水 Mg2 先产生沉淀 为使沉淀同时生成 应先向反应器中加入 B 4 B 中 NaCl 溶液的作用是除去 Cl2中混有的 HCl F 中试剂的作用是防止 G 中的水 蒸气进入 E 中 使 AlCl3遇 H2O 反应产生大量白雾 用一件仪器装填适当试剂可起 到 F 和 G 的作用 所加试剂应既能防止水蒸气进入 E 又能吸收尾气 Cl2 故可装填 碱石灰 1 近年来 科学家正在探索利用铝粉作为新能源的可能性 以期铝能成为一种石油的 取代物 假如铝作为一种普遍使用的新型能源被开发利用 关于其有利因素的下列 22 说法 你认为哪项是错误的 A 铝质轻 便于运输 贮存 且安全 B 铝燃烧时放出的热量大 且燃烧后产物对环境的污染容易得到有效的控制 C 在地球上 铝矿资源比较丰富 D 现代电冶铝的工业技术已为铝作为新能源奠定了重要基础 答案 D 解析 电冶铝时要消耗大量的电能 因而 D 项错误 2 下列叙述正确的是 A 铝制容器可盛装热的浓硫酸 B 镁的金属性比铝的金属性强 C 氢氧化铝能溶于过量氨水 D 镁在空气中燃烧生成的固体只有 MgO 答案 B 解析 铝与热的浓硫酸发生反应 氢氧化铝不能溶于氨水 镁在空气中燃烧生成的 固体有 MgO Mg3N2和 C 3 在火星上工作的美国 勇气号 机遇号 探测车的一个重要任务就是收集有关 Fe2O3及硫酸盐的信息 以证明火星上存在或曾经存在过水 以下叙述正确的是 A 铝热剂就是单指 Fe2O3和铝粉的混合物 B 检验从火星上带回来的红色物质是否是 Fe2O3的操作步骤为 样品 粉碎 加水溶解 过滤 向滤液中滴加 KSCN 溶液 C 分别还原a mol Fe2O3所需 H2 Al CO 的物质的量之比为 3 2 3 D 明矾属硫酸盐 含结晶水 是混合物 答案 C 解析 铝热剂是指能发生铝热反应的物质 不单是指 Al 和 Fe2O3 铝与其他难熔金 属氧化物也可称为铝热剂 B 项 Fe2O3难溶于水 故用该实验方法不能检验该红 色物质是否是 Fe2O3 明矾是结晶水合物 是纯净物 不是混合物 由电子守恒可 知 还原 1 mol Fe2O3需要 3 mol H2 2 mol Al 3 mol CO 4 相同质量的下列物质分别与等浓度的 NaOH 溶液反应 至体系中均无固体物质 消 耗碱量最多的是 A Al B Al OH 3 C AlCl3 D Al2O3 答案 A 23 解析 假设上述四种物质均为 1 g 则物质的量分别为 mol mol 1 27 1 78 1 133 5 mol mol 完全溶解转化为 NaAlO2时 所需 NaOH 的物质的量分别为 mol 1 102 1 27 mol 4 mol mol 2 mol mol 所以选 A 1 78 1 133 5 1 33 4 1 102 1 51 5 某溶液既能溶解 Al OH 3 又能溶解 Al 但不能溶解 Fe 在该溶液中可以大量共 存的离子组是 A K Na HCO NO 3 3 B Na SO Cl S2 2 4 C NH Mg2 SO NO 42 4 3 D H K Cl Na 答案 B 解析 能溶解 Al OH 3 Al 而不能溶解 Fe 的溶液只能是强碱溶液 A 项中的 HCO C 项中的 NH Mg2 D 项中的 H 都不能在强碱溶液中大量共存 3 4 6 将一定质量的 Mg 和 Al 混合物投入 500 mL 稀硫酸中 固体全部溶解并产生气体 待反应完全后 向所得溶液中加入 NaOH 溶液 生成沉淀的物质的量与加入 NaOH 溶液的体积关系如下图所示 则下列说法正确的是 A Mg 和 Al 的总质量为 8 g B 硫酸的物质的量浓度为 5 mol L 1 C 生成的 H2在标准状况下的体积为 11 2 L D NaOH 溶液的物质的量浓度为 5 mol L 1 答案 D 解析 由图可知 固体中含有 0 15 mol 的 Mg 和 0 2 mol 的 Al 所以总质量为 9 g 与硫酸反应生成的氢气的体积应为 0 15 mol 0 3 mol 22 4 L mol 1 10 08 L 在加入 240 mL NaOH 溶液时 Al OH 3恰好全部转化为 NaAlO2 所以氢氧化钠溶液的浓度为 5 0 35 0 15 mol 240 200 mL 10 3 L mL 1 mol L 1 7 双羟基铝碳酸钠是医疗上常用的一种抑酸剂 其化学式是 NaAl OH 2CO3 关于该物 质的说法正确的是 24 A 该物质属于两性氢氧化物 B 该物质是 Al OH 3和 Na2CO3的混合物 C 1 mol NaAl OH 2CO3最多可消耗 3 mol H D 该药剂不适合于胃溃疡患者服用 答案 D 解析 双羟基铝碳酸钠属于盐类 A 错误 它是一种化合物 属于纯净物 不是混 合物 B 错误 1 mol NaAl OH 2CO3最多可消耗 4 mol H C 错误 由于能与胃酸 反应放出 CO2气体 故不适合于胃溃疡患者服用 8 取少量由 MgO Al2O3 Fe2O3 SiO2四种氧化物组成的混合粉末 加入过量盐酸 充分反应后过滤 得到沉淀 X 和滤液 Y 下列叙述正确的是 A 上述四种氧化物对应的水化物中 Al OH 3的酸性最强 B 向沉淀 X 中加入氢氟酸 沉淀 X 不溶解 C 滤液 Y 中的阳离子主要有 Mg2 Al3 Fe3 H D 滤液 Y 中加入过量氨水 所得沉淀为 Fe OH 3和 Mg OH 2 答案 C 解析 四种氧化物对应的水化物中 硅酸酸性最强 SiO2不与盐酸反应 反应得到 的沉淀是 SiO2 SiO2能溶于氢氟酸 滤液 Y 中加入过量氨水 所得沉淀为 Fe OH 3 Mg OH 2和 Al OH 3 9 有一无色溶液 可能含有 K Al3 Mg2 NH Cl SO HCO MnO中 42 4 3 4 的几种 为确定其成分 做如下实验 取部分溶液 加入适量 Na2O2固体 产生无色无味的气体和白色沉淀 再加入足 量的 NaOH 溶液后白色沉淀部分溶解 另取部分溶液 加入 HNO3酸化的 Ba NO3 2溶液 有白色沉淀产生 下列推断正确的是 A 肯定有 Al3 Mg2 NH Cl 4 B 肯定有 Al3 Mg2 HCO 3 C 肯定有 K HCO MnO 3 4 D 肯定有 Al3 Mg2 SO2 4 答案 D 解析 因溶液无色 所以其中不含 MnO 加入 Na2O2后产生无色无味的气体 说 4 明原溶液中不含 NH 继续加入 NaOH 沉淀只有部分溶解 所以其中既含有 4 Mg2 又含有 Al3 由实验 可知原溶液中一定含有 SO 2 4 10 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下 25 下列叙述正确的是 A 试剂 X 可以是氢氧化钠溶液 也可以是盐酸 B 反应 过滤后所得沉淀为氢氧化铁 C 图中所示转化反应都不是氧化还原反应 D 反应 的化学方程式为 NaAlO2 CO2 2H2O Al OH 3 NaHCO3 答案 D 解析 试剂 X 只能是氢氧化钠溶液 不能是盐酸 反应 过滤后所得沉淀为 Fe2O3 电解氧化铝制铝的反应是氧化还原反应 11 A B C D E 五种化合物均含有某种短周期常见元素 它们的转化关系如图所 示 其中 A 的溶液为澄清溶液 C 为难溶的白色固体 E 则易溶于水 取 A 的溶液 灼烧 焰色反应为浅紫色 透过蓝色钴玻璃 1 写出化学式 A B C D E 2 写出下列反应的离子方程式 A B A D 答案 1 KAlO2 Al OH 3 Al2O3 AlCl3 NaAlO2 2 AlO