高考化学一轮复习讲义专题二第八讲从铝土矿到铝合金镁

第八讲从铝土矿到铝合金镁[江苏考纲要求]—————————————————————————————————————1．理解并能应用常见金属的活动顺序。2．了解常见金属铝及其重要化合物的主要性质和重要应用。3．认识化学在金属矿物等自然资源综合利用和实现物质间转化等方面的实际应用。4．了解金属材料在生产和生活中的重要应用。认识常见无机物在生产中的应用和对生态环境的影响。镁、铝的性质及应用镁、铝的性质及应用[教材基础—自热身]1．铝的物理性质(1)位置与地位铝元素处在周期表中第三周期第ⅢA族，在地壳中含量仅次于硅，是地壳中含量最多的金属元素，在自然界中以化合态存在。(2)物理性质色态密度质地银白色，有金属光泽固体较小较软2.掌握铝的化学性质与用途(1)铝的化学性质铝的原子结构示意图为，其最外层有3个电子，决定了其金属性相对活泼，能与非金属、酸等发生反应。与非金属反应(O2、Cl2)与O2反应eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(常温：形成致密的氧化膜,加热：4Al＋3O2eq\o(=,\s\up7(△))2Al2O3))与Cl2反应：2Al＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2AlCl3与酸反应常温下，Al与浓硫酸、浓硝酸发生钝化，而遇稀的强氧化性稀HNO3：Al＋NOeq\o\al(－,3)＋4H＋=Al3＋＋NO↑＋2H2O非氧化性酸(盐酸或稀H2SO4)：2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑与强碱反应(NaOH)2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑与氧化物反应(Fe2O3)2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3(铝热反应)(2)铝热反应实验装置实验现象①镁带剧烈燃烧，放出一定的热，并发出耀眼的白光，氧化铁和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中实验结论高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，反应的化学方程式为2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3原理应用①制取熔点较高、活泼性弱于Al的金属铬、锰、钨等；②金属焊接，如野外焊接钢轨等(3)铝的制备及用途制备电解熔融Al2O3：2Al2O3eq\o(=,\s\up17(电解))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[知能深化—扫盲点]提能点一镁、铝的化学性质比较单质镁铝与非金属反应2Mg＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2MgO(发出耀眼白光)Mg＋Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))MgCl23Mg＋N2eq\o(=,\s\up7(点燃))Mg3N24Al＋3O2eq\o(=,\s\up7(△))2Al2O32Al＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2AlCl32Al＋3Seq\o(=,\s\up7(△))Al2S3与沸水反应Mg＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Mg(OH)2＋H2↑—与酸反应与非氧化性酸：Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑与非氧化性酸：2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑与氧化性酸：Mg与稀HNO3反应生成Mg(NO3)2、NOx(或N2、NH4NO3)、H2O与氧化性酸：在冷的浓H2SO4或浓HNO3中钝化与氧化物反应2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up7(点燃))2MgO＋C(在CO2中剧烈燃烧，生成白色粉末和黑色固体)2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3(铝热反应)与盐溶液反应发生置换反应发生置换反应与强碱反应不反应2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑[注意](1)镁、铝都是较活泼的金属，也都具有抗腐蚀的性能，原因是其在常温下能与氧气反应生成一层致密的氧化物薄膜而防止内部金属的继续氧化(会使金属失去光泽)。(2)Al与MgO不发生铝热反应；Mg能与CO2反应，因此Mg着火不能用CO2灭火。提能点二铝与酸、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：eq\o(Al,\s\up6(0))eq\o(→,\s\up7(失3e－))eq\o(Al,\s\up6(＋3))，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eq\f(VHClH2,VNaOHH2)＝eq\f(1,1)。(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eq\f(VHClH2,VNaOHH2)＝eq\f(1,3)。(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eq\f(1,3)＜eq\f(VHClH2,VNaOHH2)＜eq\f(1,1)，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。[对点练]甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol·L－1的盐酸和氢氧化钠溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后测得生成气体体积之比为1∶2，则加入的铝粉的质量为()A．5.4g B．3.6gC．2.7g D．1.8g解析：选A由2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑可知，两份等质量的Al都完全反应时，生成H2的量相等，消耗HCl与NaOH的量不相等。题中已知HCl、NaOH的物质的量均为0.3mol，且生成H2的体积之比为1∶2，所以实际发生反应时的情况为HCl的量不足，Al过量；NaOH过量，Al的量不足。由生成H2的体积之比为1∶2可知，反应的Al的量之比也为1∶2，即与0.3mol盐酸完全反应的Al为2.7g，与NaOH溶液反应的Al为5.4g。[题点全练—过高考]题点一镁、铝的性质1．(2019·徐州模拟)用一张已除去表面氧化膜的铝箔紧紧包裹在试管外壁(如图)，将试管浸入硝酸汞溶液中，片刻取出，然后置于空气中，不久铝箔表面生出“白毛”，红墨水柱右端上升。根据实验现象判断下列说法错误的是()A．实验中发生的反应都是氧化还原反应B．铝是一种较活泼的金属C．铝与氧气反应放出大量的热量D．铝片上生成的白毛是氧化铝和氧化汞的混合物解析：选D过程中发生了两个反应，第一个反应是铝与硝酸汞反应置换出汞，第二个反应是铝被空气中的氧气氧化生成氧化铝，反应放热；“白毛”是氧化铝。2．如图所示的反应均在高温引燃后进行，选项中的物质表示a和b，不合理的是()A．MgOAl B．CO2MgC．Fe3O4Al D．CuOH2解析：选AA项，Mg的活泼性强于Al，MgO与Al不能发生反应，不合理；B项，CO2与Mg反应生成C(c)和MgO(d)，Mg与O2反应生成MgO，c与足量O2反应生成CO2，合理；C项，Fe3O4与Al能发生铝热反应生成Fe(c)和Al2O3(d)，Fe与足量O2反应生成Fe3O4，Al与O2反应生成Al2O3，合理；D项，H2还原CuO生成Cu(c)和H2O(d)，Cu与O2反应生成CuO，H2与O2反应生成H2O，合理。3．某同学将光亮的镁条放入盛有NH4Cl溶液的试管中，有大量气泡产生。为探究该反应原理，该同学做了以下实验并观察到相关现象，由此得出的结论不合理的是()选项实验及现象结论A将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，试纸变蓝反应中有NH3产生B收集产生的气体并点燃，火焰呈淡蓝色反应中有H2产生C收集气体的同时测得溶液的pH为8.6弱碱性溶液中Mg也可被氧化D将光亮的镁条放入pH为8.6的NaHCO3溶液中，有气泡产生弱碱性溶液中OH－氧化了Mg解析：选D氯化铵溶液中，NHeq\o\al(＋,4)水解使溶液显酸性，活泼金属镁与H＋反应生成H2，H2燃烧的火焰呈淡蓝色，同时NHeq\o\al(＋,4)水解平衡右移，产生的NH3可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝，水溶液的pH不断增大至8.6时还有气体生成，证明在弱碱性环境中Mg可继续被氧化，A、B、C正确；弱碱性溶液中Mg是被H＋氧化，而不是OH－氧化了Mg，D错误。题点二铝与酸或碱反应的计算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．3mol·L－1氨水 B．4mol·L－1HNO3C．8mol·L－1NaOH D．18mol·L－1H2SO4解析：选CA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。镁、铝的重要化合物答案：(1)1∶1(2)1∶3(3)3∶1镁、铝的重要化合物[教材基础—自热身]1．MgO和Al2O3氧化物MgOAl2O3物理性质白色固体，难溶，熔点高，密度小白色固体，难溶，熔点高化学性质总述碱性氧化物两性氧化物与H2OMgO＋H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Mg(OH)2(反应缓慢)不反应与H＋MgO＋2H＋=Mg2＋＋H2OAl2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O与OH－不反应Al2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋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)2Al(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总述中强碱，悬浊液使酚酞变浅红：Mg(OH)2Mg2＋＋2OH－典型两性氢氧化物：H＋＋AlOeq\o\al(－,2)＋H2O(酸式电离)Al(OH)3Al3＋＋3OH－(碱式电离)；不能与较弱的酸、碱反应，如H2CO3、NH3·H2O与H＋Mg(OH)2＋2H＋=Mg2＋＋2H2OAl(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O与OH－不反应Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O与盐溶于NH4Cl浓溶液：Mg(OH)2＋2NH4Cl=MgCl2＋2NH3·H2OAl(OH)3不溶于NH4Cl浓溶液热稳定性Mg(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))MgO＋H2O2Al(OH)3eq\o(=,\s\up7(△))Al2O3＋3H2O制法实验室Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)工业Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓等多种方法AlOeq\o\al(－,2)＋CO2(足量)＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)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＋＋3H2OAl(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＋＋3SOeq\o\al(2－,4)＋3Ba2＋＋6OH－=2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓。②SOeq\o\al(2－,4)恰好完全沉淀Al3＋＋2SOeq\o\al(2－,4)＋2Ba2＋＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2BaSO4↓＋2H2O。[知能深化—扫盲点]提能点一从平衡角度认识氢氧化铝的两性(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。(4)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)、氨基酸。提能点二从海水中提取Mg(1)流程(2)主要化学反应①制石灰乳：CaCO3eq\o(=,\s\up7(高温))CaO＋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)eq\o(=,\s\up7(通电))Mg＋Cl2↑。[对点练]1．从海水中提取镁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。eq\a\vs4\al(提能点三从铝土矿中提纯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。方案1：碱溶法方案2：酸溶法[对点练]2．铝土矿的主要成分为氧化铝、氧化铁和二氧化硅，工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝。下列说法中不正确的是()eq\x(铝土矿)eq\o(→,\s\up7(盐酸),\s\do5(①))eq\x(a)eq\o(→,\s\up7(过量NaOH溶液),\s\do5(②))eq\x(b)eq\o(→,\s\up7(),\s\do5(③))eq\x(c)eq\o(→,\s\up7(),\s\do5(④))eq\x(d)eq\o(→,\s\up7(电解))eq\x(Al)A．①②中除加试剂外，还需要进行过滤操作B．a、b中铝元素的化合价相同C．③中需要通入过量的氨气D．④进行的操作是过滤、加热，而且d一定是氧化铝解析：选CA项，反应①后的体系中有SiO2，需要过滤除去；反应②后的体系中有Fe(OH)3，也需过滤除去，正确；B项，a、b中铝元素分别以Al3＋和AlOeq\o\al(－,2)形式存在，化合价均是＋3价，正确；C项，应通入过量CO2，错误；D项，Al(OH)3加热分解得到Al2O3，正确。[题点全练—过高考]题点一Al2O3和Al(OH)3的两性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．氢氧化钠解析：选C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．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：选B氨水与Fe3＋和Al3＋均反应生成氢氧化物沉淀，不符合除杂要求。题点二Al2O3、Al(OH)3的制备3．(2019·苏州重点中学月考)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．④⑤B．③④C．②⑤ D．①②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。4．用含少量镁粉的铝粉制取纯净的Al(OH)3，下述操作步骤中最恰当的组合是()①加盐酸溶解②加烧碱溶液溶解③过滤④通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀⑤加入盐酸生成Al(OH)3沉淀⑥加入过量烧碱溶液A．①⑥⑤③ B．②③④③C．②③⑤③ D．①③⑤③解析：选BAl(Mg)eq\o(→,\s\up7(足量NaOH溶液))eq\o(→,\s\up7(过滤))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Mg滤渣,NaAlO2和NaOH\a\vs4\al(,\o(→,\s\up7(通入过量CO2))\o(→,\s\up7(过滤))AlOH3),,,的混合溶液))铝三角的转化关系及图像分析铝三角的转化关系及图像分析[教材基础—自热身]1．Al3＋、Al(OH)3、AlOeq\o\al(－,2)之间的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①Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)。②Al3＋＋3AlOeq\o\al(－,2)＋6H2O=4Al(OH)3↓。③Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓。④Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O。(2)Al3＋与AlOeq\o\al(－,2)之间的转化⑤Al3＋＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O。⑥AlOeq\o\al(－,2)＋4H＋=Al3＋＋2H2O。(3)AlOeq\o\al(－,2)与Al(OH)3之间的转化⑦eq\a\vs4\al(AlO\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=AlOH3↓＋HCO\o\al(－,3))。⑧AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓。⑨Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O。2．与Al(OH)3沉淀生成有关的图像分析(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－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2OAl3＋＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O、3AlOeq\o\al(－,2)＋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AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓、Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2OAlOeq\o\al(－,2)＋4H＋=Al3＋＋2H2O、Al3＋＋3AlOeq\o\al(－,2)＋6H2O=4Al(OH)3↓[知能深化—扫盲点]eq\a\vs4\al(提能点一“铝三角”关系的应用)(1)用离子方程式表示制取Al(OH)3的3种方法①Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)；②AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)；③Al3＋＋3AlOeq\o\al(－,2)＋6H2O=4Al(OH)3↓。(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)分离提纯①利用Al能溶于强碱溶液，分离Al与其他金属的混合物。②利用Al2O3能与强碱溶液反应，分离Al2O3与其他金属氧化物。③利用Al(OH)3能与强碱溶液反应，分离Al3＋与其他金属阳离子。(4)判断离子共存问题Al3＋与OH－、AlOeq\o\al(－,2)、COeq\o\al(2－,3)、S2－等弱酸根阴离子或AlOeq\o\al(－,2)与H＋、HCOeq\o\al(－,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。[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、AlCl3②NaHCO3、H2SO4③NaAlO2、NaHSO4④Na2CO3、HCl⑤Na2CO3、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。两次现象不同，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＋＋SOeq\o\al(2－,4)，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：①③④eq\a\vs4\al(提能点二铝线规律)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(AlOeq\o\al(－,2))，Al(OH)3、H＋、Al3＋、OH－、AlOeq\o\al(－,2)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…AlOeq\o\al(－,2)…OH－我们将这条线形排列称为“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AlOeq\o\al(－,2)能(填“能”或“不能”，下同)大量共存；而Al3＋和OH－、H＋和AlOeq\o\al(－,2)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AlOeq\o\al(－,2)能反应生成Al(OH)3，OH－和Al(OH)3能反应生成AlOeq\o\al(－,2)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AlOeq\o\al(－,2)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AlOeq\o\al(－,2)或含Al(OH)3和AlOeq\o\al(－,2)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AlOeq\o\al(－,2)的混合物中加入H＋，与H＋先反应的是AlOeq\o\al(－,2)，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。[对点练]2．下列实验操作对应的图像不正确的是()选项实验操作图像A向MgCl2、AlCl3溶液中(各1mol)，逐滴加入NaOH溶液B向HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl溶液中(各1mol)，逐滴加入NaOH溶液C向NaOH、NaAlO2溶液中(各1mol)，逐滴加入HCl溶液D向NaOH、Na2CO3混合溶液中(各1mol)滴加稀盐酸解析：选DA项，向MgCl2、AlCl3溶液中加入NaOH溶液，会产生Al(OH)3、Mg(OH)2沉淀，当NaOH溶液过量时，Al(OH)3沉淀又逐渐溶解，最后只剩余Mg(OH)2沉淀，图像与反应事实符合，正确；B项，向HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl溶液中加入NaOH溶液，首先与HCl反应，无沉淀产生，然后产生Al(OH)3、Mg(OH)2沉淀，再生成NH3·H2O，最后Al(OH)3沉淀溶解，只有Mg(OH)2沉淀，图像与反应事实符合，正确；C项，向NaOH、NaAlO2溶液中加入HCl溶液，首先与NaOH反应，没有沉淀生成，然后与AlOeq\o\al(－,2)反应生成Al(OH)3沉淀，HCl溶液过量后，Al(OH)3沉淀完全溶解，图像与反应事实符合，正确；D项，向NaOH、Na2CO3混合溶液中滴加稀盐酸，首先与NaOH反应，没有气体生成，后与Na2CO3反应生成NaHCO3，没有气体生成，再与NaHCO3生成气体，图像与反应事实不符合，符合题意。[题点全练—过高考]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AlOeq\o\al(－,2)的物质的量的变化解析：选BAlCl3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项错误；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．某溶液中可能含有如下离子：H＋、Mg2＋、Al3＋、NHeq\o\al(＋,4)、Cl－、AlOeq\o\al(－,2)。当向该溶液中逐滴加入NaOH溶液时，产生沉淀的物质的量(n)与加入NaOH溶液的体积(V)的关系如图所示，下列说法正确的是()A．原溶液中一定含有的阳离子是H＋、Mg2＋、Al3＋、NHeq\o\al(＋,4)B．反应最后形成的溶液中的溶质含AlCl3C．原溶液中Al3＋与NHeq\o\al(＋,4)的物质的量之比为1∶3D．原溶液中含有的阴离子是AlOeq\o\al(－,2)、Cl－解析：选C根据图像可推断出溶液中肯定含有H＋、NHeq\o\al(＋,4)、Al3＋和Cl－，肯定不存在AlOeq\o\al(－,2)和Mg2＋，A、D错误；反应到最后溶液中的溶质为NH3·H2O、NaCl和NaAlO2，B错误；结合图像中的数量关系可得n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(NHeq\o\al(＋,4))＝2∶1∶3，C正确。题点二利用Al(OH)3图像进行的相关计算3．(2019·南京外国语学校月考)常温下，将一定量的钠铝合金置于水中，合金全部溶解，得到20mLpH＝14的溶液，然后用1mol·L－1的盐酸滴定，测得生成沉淀的质量与消耗盐酸的体积关系如图所示，则下列说法正确的是()A．原合金质量为0.92gB．图中V2为60C．沉淀的质量m为1.65gD．OP段发生的反应为OH－＋H＋=H2O解析：选D反应后得到20mLpH＝14的溶液，所以n(OH－)＝0.02mol，所以需要1mol·L－1的盐酸20mL来中和，因此V1为20，继续加盐酸发生AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓，Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O，因此沉淀AlOeq\o\al(－,2)消耗20mL盐酸，溶解Al(OH)3消耗60mL盐酸，所以V2为100。沉淀AlOeq\o\al(－,2)时，消耗HCl0.02mol，所以生成的Al(OH)3为0.02mol，则m为1.56g，原合金中含有的Al为0.54g，当盐酸加到100mL时，溶液中的溶质为NaCl和AlCl3，又知n(Cl－)＝0.1mol，n(Al3＋)＝0.02mol，所以n(Na＋)＝0.04mol，依据原子守恒原合金中含有的Na为0.04mol，质量为0.92g，所以原合金的质量为0.92g＋0.54g＝1.46g。4．向盛有10mL1mol·L－1NH4Al(SO4)2溶液的烧杯中滴加1mol·L－1NaOH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20mL1.2mol·L－1Ba(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NHeq\o\al(＋,4)＋OH－=NH3·H2O，最后是沉淀的溶解Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，故m点的离子方程式为NHeq\o\al(＋,4)＋OH－=NH3·H2O。(2)因NH4Al(SO4)2的物质的量为0.01L×1mol·L－1＝0.01mol，Ba(OH)2的物质的量为0.02L×1.2mol·L－1＝0.024mol，产生沉淀的反应有两类，一是SOeq\o\al(2－,4)＋Ba2＋=BaSO4↓，n(SOeq\o\al(2－,4))＝0.01mol×2＝0.02mol,0.02mol<0.024mol，故n(BaSO4)＝0.02mol；二是OH－参与的反应，Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓0.01mol0.03mol0.01molOH－余0.024mol×2－0.03mol＝0.018mol，之后发生反应：NHeq\o\al(＋,4)＋OH－=NH3·H2O，n(NHeq\o\al(＋,4))＝0.01mol，消耗OH－0.01mol，则剩余OH－为0.018mol－0.01mol＝0.008mol，最后发生沉淀溶解的反应：Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，OH－为0.008mol，溶解Al(OH)30.008mol，剩余Al(OH)3为0.01mol－0.008mol＝0.002mol，溶液中产生沉淀的物质的量为0.02mol＋0.002mol＝0.022mol。答案：(1)NHeq\o\al(＋,4)＋OH－=NH3·H2O(2)0.022eq\a\vs4\al([本讲达标检测])[课堂真题集训—明考向]1．判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)(2018·江苏高考)Al2O3是两性氧化物，故可用作耐高温材料()(2)(2018·江苏高考)KAl(SO4)2·12H2O溶于水可形成Al(OH)3胶体()(3)(2017·江苏高考)明矾的化学式：Al2(SO4)3()(4)(2016·江苏高考)Al2O3熔点高，可用作耐高温材料()(5)(2016·江苏高考)MgCO3eq\o(→,\s\up7(HClaq))MgCl2(aq)eq\o(→,\s\up7(电解))Mg()(6)(2015·江苏高考)制备Al(OH)3悬浊液：向1mol·L－1AlCl3溶液中加过量的6mol·L－1NaOH溶液()(7)(2017·北京高考)氨气使AlCl3溶液产生白色沉淀()(8)(2017·天津高考)蒸发Al与稀盐酸反应后的溶液，制备无水AlCl3()(9)(2017·天津高考)用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物()(10)(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()(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()答案：(1)×(2)√(3)×(4)√(5)×(6)×(7)√(8)×(9)√(10)√(11)×(12)×2．(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1000℃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COeq\o\al(2－,3)反应生成HCOeq\o\al(－,3)。阴极上H2O放电生成H2。答案：(1)Al2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O(2)减小(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化(4)4COeq\o\al(2－,3)＋2H2O－4e－=4HCOeq\o\al(－,3)＋O2↑H2(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜3．(2016·海南高考)KAl(SO4)2·12H2O(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：eq\x(易拉罐)eq\o(→,\s\up7(试剂①),\s\do5(微热、过滤))eq\x(滤液A)eq\o(→,\s\up7(NH4HCO3))eq\x(沉淀B)eq\o(→,\s\up7(稀H2SO4),\s\do5(K2SO4))→eq\x(产物)(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