1、课时13 铝及其化合物(本课时对应学生用书第5661页)【课时导航】复习目标1. 了解常见金属铝及其重要化合物的主要性质和重要应用。2. 了解Al3+ 等常见离子的检验方法，能对常见的物质组成进行检验和分析。知识网络问题思考问题1化学中，哪些物质既能与盐酸反应又能与NaOH反应?问题2现有一定量的铝、硫酸、烧碱，请设计方案制取Al(OH)3，要求硫酸和烧碱的用量最少。【自主学习】 考点1铝的化学性质【基础梳理】1. 铝与非金属单质反应4Al+3O2(现象：在氧气中剧烈燃烧、在空气中加热铝片卷曲不)2Al+3S(只能干法制取，不能在水溶液中制取)2. 铝与酸、碱溶液反应的离子方程式：2Al+6H
2、+2Al+2OH-+2H2O3. 铝热反应2Al+Fe2O32Fe+Al2O3(现象：火星四射、熔铁滴落)微课1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。实验装置图见右图。铝热反应先点燃镁条，KClO3是助燃剂。2Al+Fe2O32Fe+Al2O3(现象：剧烈反应，放出大量热，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙子)铝热反应还可用于冶炼Ni、Mn、V等难熔金属。如：10Al+3V2O55Al2O3+6V 等。【举题说法】例题1金属铝与酸、碱反应的本质及定量计算。(1) 铝与酸、碱反应的实质是什么?氧化剂是什么?(2) 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
3、的体积之比是多少? 为什么?(3) 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的体积之比是多少?为什么?(4) 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多少?为什么?(5) 甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 molL-1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)=12，则加入铝粉的质量为()A. 5.4 gB. 3.6 gC. 2.7 gD. 1.8 g【答案】(1) 铝与酸反应的实质是AlAl3+、2H+H
4、2；与碱反应的实质是Al和H2O反应生成Al(OH)3和H2、Al(OH)3再与OH-反应生成Al；氧化剂分别为酸和水。(2) 11；根据化学方程式：2Al+6HCl2AlCl3+3H2、2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2得Al与H2的关系式均为2Al3H2，故只要参加反应的Al相等，所得H2的体积必相等。(3) 13；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：6HCl3H2、2NaOH3H2，当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积比为13。(4) 31；因为铝足量且产生H2相等，根据(3)中的关系式n(HCl)n(NaO
5、H)=31，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)=31。(5) A【解析】(5) 生成的气体体积比为V(甲)V(乙)=12，说明铝与盐酸反应时铝过量，铝和NaOH反应时NaOH过量，根据关系式：2Al6HCl3H22630.1mol0.3mol0.15mol2Al2NaOH3H222 30.2mol0.2mol0.3mol故铝的物质的量为0.2mol，m(Al)=5.4g。变式1(2014新课标卷)下列反应中，反应后固体物质增重的是()A. 氢气通过灼热的CuO粉末B. 二氧化碳通过Na2O2粉末C. 铝与Fe2O3发生铝热反应D. 将锌粒
6、投入Cu(NO3)2溶液【答案】B【解析】氢气能夺取CuO中的氧，使固体质量减小，A项错误；Na2O2粉末能夺取二氧化碳中相当于CO的成分形成Na2CO3，固体质量增加，B项正确；铝与Fe2O3发生铝热反应生成铁和氧化铝，反应前后均是固体，固体质量不变，C项错误；锌粒投入Cu(NO3)2溶液，相对原子质量较大的锌置换出相对原子质量较小的铜，固体质量减小，D项错误。【题组训练1】1. 用一张已除去表面氧化膜的铝箔紧紧包裹在试管外壁(如右图)，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
7、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【答案】D【解析】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；第二个反应是铝和汞形成原电池，铝很容易被空气中的氧气氧化生成氧化铝，反应放热。2. (2013山东高考)足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是()A. 氢氧化钠溶液 B. 稀硫酸 C. 盐酸D. 稀硝酸【答案】A【解析】Al与稀硝酸反应不产生氢气，D项错；Al与A、B、C反应的关系式为2Al2NaOH、2Al3H2SO4、2Al6HCl，由此可知消耗NaOH的物质的最少，A项正
8、确。3. (2015上海徐汇二模)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. 硝酸铜 C. 稀盐酸 D. 氢氧化钠【答案】B【解析】表面已完全钝化的铝条的表面物质是氧化铝，氧化铝属于两性氧化物，能溶于强酸、强碱溶液，但和硝酸铜不反应，故选B。4. (2013重庆高考)合金是建造航空母舰的主体材料，航母升降机可由铝合金制造。(1) 铝元素在周期表中的位置为。工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程中通入的气体为。(2) Al-Mg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜，其化学方程式为 。 焊接过程中使用的保护气为(填化学式)。【答案】(1) 第3周期A族CO2
9、(2) Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2OAr【解析】(1) Al在周期表中的第3周期A族；将NaAlO2转化为Al(OH)3，通入的气体是CO2。(2) Al2O3为两性氧化物，与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2O；由于Mg与O2、N2、CO2在高温下剧烈反应，故Al-Mg合金焊接用Ar作保护气。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+6HCl2AlCl3+3H2、2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2。从化学方程式可以看出Al与酸、碱反应时Al与H2的关系都是2Al3H2。(1) 等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气体
10、积比=11。(2) 足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠反应，产生氢气的体积比为=13。(3) 一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠反应，产生氢气的体积比为，则必定是铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；铝与氢氧化钠反应时，铝不足而氢氧化钠过量。解题时应充分利用上述过量关系。注意：铝和部分弱酸反应也能产生H2，但铝不能和弱碱反应。 考点2铝的重要化合物【基础梳理】化合物氧化铝(Al2O3)氢氧化铝Al(OH)3物理性质白色固体、熔点白色胶状物质，溶于水化学性质与酸反应Al2O3+6H+2Al3+3H2OAl(OH)3+3H+Al3+3H2O与碱反应Al2O3+2OH-2Al+H2OAl(OH
11、)3+OH-加热不反应2Al(OH)3Al2O3+3H2O制备方法Al(OH)3加热分解Al3+与氨水反应或Al溶液中通入CO2气体，离子方程式分别为 、 主要用途作耐火材料、冶炼铝的原料制药、净水作用【举题说法】例题2工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，杂质为Fe2O3和SiO2)为原料冶炼铝的工艺流程之一如下图。下列叙述不正确的是()A. 沉淀甲为SiO2B. 生成沉淀乙的反应为Fe3+3OH-Fe(OH)3C. 溶液乙中含有AlD. 反应为2Al+CO2+3H2O2Al(OH)3+C【答案】D【解析】由分离流程可知，SiO2和盐酸不反应，先加过量盐酸，沉淀甲为SiO2，溶液甲为氯化铝和
12、氯化铁的混合液，再加过量的NaOH溶液，生成沉淀乙为Fe(OH)3，溶液乙中含NaAlO2，向偏铝酸钠溶液中通入过量的二氧化碳可以生成Al(OH)3沉淀，则沉淀丙为Al(OH)3，Al(OH)3加热分解可以得到氧化铝，电解氧化铝生成Al。反应通入的是过量的二氧化碳，则生成的产物是氢氧化铝和碳酸氢钠，正确的离子方程式为Al+CO2+2H2OAl(OH)3+HC。变式2(2014江苏高考)烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制备碱式硫酸铝Al2(SO4)x(OH)6-2x溶液，并用于烟气脱硫研究。(1) 酸浸时反应的化学方程式为 ；滤渣的主要成分为(填化
13、学式)。(2) 加CaCO3调节溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2(SO4)3转化为Al2(SO4)x(OH)6-2x。滤渣的主要成分为(填化学式)；若溶液的pH偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，其原因是(用离子方程式表示)。(3) 上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量，其主要原因是；与吸收SO2前的溶液相比，热分解后循环利用的溶液的pH将(填“增大”、“减小”或“不变”)。【答案】(1) Al2O3+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2OSiO2(2) CaSO43CaCO3+2Al3+3S+3H2O2Al(OH)3+3CaSO4+3CO2(3
14、) 溶液中的部分S被氧化成S减小【解析】(1) 粉煤灰中的Al2O3能与H2SO4反应生成Al2(SO4)3，而SiO2不能与H2SO4反应，因而滤渣为SiO2。(2) 滤液为Al2(SO4)3，与CaCO3反应生成微溶物CaSO4，因而滤渣为CaSO4；溶液中存在Al3+3H2OAl(OH)3+3H+、CaCO3+2H+Ca2+H2O+CO2，溶液的pH偏高，碱性增强，会促进Al3+水解，铝元素容易转化为Al(OH)3沉淀而导致溶液中铝元素含量降低。(3) SO2在水中溶解度较大且SO2溶于水生成H2SO3，且加热时部分H2SO3会被氧化为酸性更强的H2SO4，因而比吸收SO2前酸性增强，p
15、H减小。【题组训练2】1. 下列物质既能跟稀硫酸反应，又能跟氢氧化钠溶液反应的是()NaHCO3(NH4)2SO3Al2O3Al(OH)3 AlA. B. C. D. 【答案】A【解析】NaHCO3属于酸式盐，既能与酸反应，又能与碱反应；(NH4)2SO3与硫酸反应生成SO2 ，与氢氧化钠溶液反应生成氨气；Al2O3、Al(OH)3与稀硫酸反应生成硫酸铝和水，与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水；Al与稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气，与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气。2. 下列各组物质的无色溶液，不用其他试剂即可鉴别的是(填序号)。NaOH、AlCl3NaHCO3、H2SO4NaAlO2、NaH
16、SO4 Na2CO3、HClNa2CO3、NaHCO3、Ca(OH)2【答案】【解析】中相互滴加其现象不同：中当刚滴入就出现白色沉淀，其滴入的是NaOH，当刚滴入没有出现白色沉淀，其滴入的是AlCl3；中当刚滴入就出现白色沉淀，其滴入的是NaHSO4 ，当刚滴入没有出现白色沉淀，其滴入的是NaAlO2 ；中当刚滴入就有气体放出，其滴入的是Na2CO3 ，当刚滴入没有气体放出，其滴入的是HCl；中无论怎么滴加，均立即有气体放出；中两两混合，无现象的是Na2CO3与NaHCO3，再用余下的Ca(OH)2与Na2CO3、NaHCO3混合，其现象一致，无法鉴别。3. (2015广东汕头期末)高纯度氧化
17、铝有广泛的用途，某研究小组用以下流程制取高纯度氧化铝。根据上述流程图回答下列问题：(1) “除杂”操作是加入过氧化氢后，用氨水调节溶液的pH约为8.0，以除去硫酸铵溶液中的少量Fe2+。写出除去Fe2+的过程中发生的主要反应的离子方程式：。(2) 检验上述流程中“过滤”后杂质是否除尽的实验方法是。(3) 配制硫酸铝溶液时，需用硫酸酸化，其目的是。(4) “结晶”操作中，母液经蒸发浓缩至溶液表面刚出现薄层晶体即停止加热，然后冷却结晶，得到铵明矾晶体(含结晶水)。母液不能蒸干的原因是。(5) 铵明矾晶体的化学式为NH4Al(SO4)212H2O，在0.1 molL-1铵明矾的水溶液中，浓度最大的离
18、子是，浓度最小的离子是。【答案】(1) 2Fe2+H2O2+4NH3H2O2Fe(OH)3+4N(2) 取少许滤液于试管中，加几滴KSCN溶液，若溶液不变红色，则杂质已除尽(3) 抑制Al3+水解(4) 减少可溶性杂质的析出及Al3+水解(5) SOH-【解析】(1) H2O2溶液具有强氧化性，可以氧化亚铁离子生成铁离子，铁离子在氨水存在的条件下生成氢氧化铁沉淀。(2) 由工艺流程可知，加入过氧化氢将溶液中Fe2+氧化为Fe3+，加入氨水调节溶液pH，使Fe3+转化为Fe(OH)3，过滤后的滤液中可能含有Fe3+，取少许滤液于试管中，加几滴KSCN溶液，若溶液不变红色，则杂质已除尽。(3) 由
19、于铝离子在溶液中能够发生水解生成氢氧化铝，所以加入硫酸酸化，抑制铝离子的水解。(4) 由于蒸干会析出可溶性杂质，且使Al3+水解程度增大，所以母液不能蒸干。(5) 铵明矾晶体的化学式为NH4Al(SO4)212H2O，在0.1 molL-1铵明矾的水溶液中，未水解前c(Al3+)=c(N)=0.1 molL-1，由于铵根和铝离子均水解，水解结合水电离出的氢氧根，故水解后浓度均小于0.1 molL-1，c(S)=0.2 molL-1。两性物质：两性物质指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物，包括Al2O3、ZnO、Al(OH)3、Zn(OH)2、氨基酸、蛋白质等。多元弱酸的酸式盐(如NaH
20、CO3、KHS、KHSO3、NaH2PO4等)及弱酸弱碱盐(如CH3COONH4、NH4HS等)也既能与强酸反应又能与强碱反应，但不能将它们称为两性物质。微课2Al(OH)3沉淀生成的计算1. 强碱与Al3+反应生成Al(OH)3沉淀的定量计算规律可溶性铝盐与强碱溶液混合时，二者相对量的大小会影响产物的生成。强碱不足时(反应)：Al3+3OH-Al(OH)3；强碱足量时(反应)：Al(OH)3+OH-Al+2H2O；综合上述两式可得(反应)：Al3+4OH-Al+2H2O。设Al3+、OH-的物质的量分别为n(Al3+)、n(OH-)，最终生成Al(OH)3的物质的量为nAl(OH)3。借助数
21、轴讨论如下图所示：2. 强酸与Al反应生成Al(OH)3沉淀的定量计算规律强酸不足时(反应)：Al+H+H2OAl(OH)3；强酸足量时(反应)：Al(OH)3+3H+Al3+3H2O；综合上述两式可得(反应)：Al+4H+Al3+2H2O。设Al、H+的物质的量分别为n(Al)、n(H+)，最终生成Al(OH)3的物质的量为nAl(OH)3。借助数轴讨论如下图所示： 考点3Al3+、Al、Al(OH)3之间的转化【基础梳理】“铝三角”关系图根据上面的关系图，写出转化的离子方程式：1 Al(OH)3+3H+ 2 Al3+3OH-(少量) Al3+3NH3H2O Al3+3Al+6H2O 3 A
22、l3+4OH-(过量) 4 Al+4H+(过量) 5 Al(OH)3+OH- Al+H+(少量)+H2O 2Al+CO2(少量)+3H2O Al+CO2(过量)+2H2O 【举题说法】例题3试设计制备Al(OH) 3的途径。方案一用铝盐(Al3+)制取Al(OH)3加入氨水至沉淀完全，一般不用NaOH等强碱，为什么? 。方案二用铝屑、烧碱、稀硫酸制取Al(OH)3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，240 g NaOH固体，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、W
23、3。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：W3 g Al(OH)3试回答下列问题：(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的质量W1、W2、W3由大到小的顺序是。(3) 制得Al(OH)3的最大质量是。【答案】方案一氢氧化铝易溶于强碱而不溶于氨水，因此实验室制备氢氧化铝时一般不用氢氧化钠等强碱而用氨水，以免强碱过量时氢氧化铝溶解，或强碱不足时铝离子未完全沉淀方案二(1) 丙(2) W3W1W2(3) 520 g【解析】硫酸
24、的物质的量为=2.5 mol，n(H+)=5 mol，NaOH的物质的量为=6 mol。甲：AlOH-AlH+Al(OH)3，6 mol NaOH反应得到6 mol Al，消耗5 mol H+生成5 mol Al(OH)3；乙：Al3H+Al3+3OH-Al(OH)3，5 mol H+反应得到 mol Al3+，消耗5 mol OH-得到 mol Al(OH)3，剩余1 mol OH-，Al(OH)3OH-Al可以溶解1 mol Al(OH)3，最终得到Al(OH)3为 mol-1 mol= mol；丙：Al3H+Al3+，5 mol H+反应得到 mol Al3+，AlOH-Al，6 mol
25、 NaOH反应得到6 mol Al，3AlAl3+4Al(OH)3，Al3+不足，得到Al(OH)3为 mol4= mol。故W3W1W2，Al(OH)3的最大质量为mol78 gmol-1=520 g。变式3将AlCl3溶液和氢氧化钠溶液等体积混合，得到的沉淀中所含铝元素与溶液中所含铝元素质量相等，则原AlCl3与NaOH两溶液的物质的量浓度之比可能是()A. 13B. 23C. 14D. 27【答案】BD【解析】溶液中的Al元素可能有两种存在形式：若AlCl3过量，溶液中以Al3+形式存在，c(AlCl3)c(NaOH)=(1+1)3=23；若NaOH过量，溶液中以Al形式存在，c(AlC
26、l3)c(NaOH)=(1+1)(4+3)=27。【题组训练3】1. 下列化学实验操作正确的是()A. 将一块带有氧化膜的铝片浸入到浓烧碱溶液中，当恰好全部反应时，将生成的溶液加热蒸干，可以得到纯净的NaAlO2B. 向NaAlO2溶液中加入适量的AlCl3溶液，将所得沉淀过滤、洗涤、加热灼烧，得到纯净的化合物Al(OH)3C. 将铝块放入过量盐酸中，待反应结束加热溶液至无液体，其剩余固体为AlCl3D. 向AlCl3溶液中加入足量氨水，将所得沉淀过滤、洗涤、充分灼烧，不能得到纯净的Al2O3【答案】A【解析】B项，在灼烧条件下Al(OH)3分解为Al2O3和H2O，得到的是Al2O3；C项，
27、AlCl3水解：AlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl，HCl挥发，蒸干得到Al(OH)3；D项可以得到纯净的Al2O3。2. 下列离子方程式不正确的是()A. 铝片碱洗时常有气泡产生：2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2B. Al2O3溶于氨水：Al2O3+2OH-2Al+H2OC. AlCl3溶液中加入过量NaOH溶液：Al3+4OH-Al+2H2OD. 实验室用铝盐制Al(OH)3：Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3N【答案】B【解析】Al2O3是两性氧化物，能溶于强酸和强碱，但不溶于氨水，且氨水在离子方程式中应写成分子形式。3. 以冶铝的废弃物铝灰为原料制取超细-氧化铝
28、，既降低环境污染又可提高铝资源的利用率。已知铝灰的主要成分为Al2O3(含少量杂质SiO2、FeO、Fe2O3)，其制备实验流程如下： (1) 图中“沉铁”的化学方程式为。(2) 图中“过滤”后滤液中金属阳离子除了含有Al3+，还含有(填离子符号)。(3) 加30%的H2O2溶液发生反应的离子方程式为。(4) 煅烧硫酸铝铵晶体，发生的主要反应为4NH4Al(SO4)212H2O2Al2O3+2NH3+N2+5SO3+3SO2+53H2O，将产生的气体通过如下图所示的装置。集气瓶中收集到的气体是(填化学式)。足量饱和NaHSO3溶液吸收的物质除大部分H2O(g)外还有(填化学式)。KMnO4溶液
29、褪色(Mn还原为Mn2+)，发生反应的离子方程式为。【答案】(1) 2K4Fe(CN)6+Fe2(SO4)32KFeFe(CN)6+3K2SO4 (2) Fe2+、Fe3+ (3) 2Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2O (4) N2SO3、NH32Mn+5SO2+2H2O2Mn2+5S+4H+【解析】(1) 由K4Fe(CN)6生成KFeFe(CN)6 沉淀。(2) 铁的氧化物和氧化铝溶于酸，二氧化硅不溶于酸形成滤渣。(3) 溶液中的亚铁离子不易除去，用H2O2把其氧化为铁离子再沉淀除去。(4) 通过饱和亚硫酸氢钠溶液除去氨气、三氧化硫，通过高锰酸钾溶液除去二氧化硫，故收集到的气体为氮
30、气；KMnO4溶液与二氧化硫反应，二氧化硫被氧化为硫酸根离子。用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，在自然界中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。对于以提纯某一物质为实验目的的流程题，其实就是考查混合物的除杂、分离、提纯的有关知识。解这一类题时，一般的思路是认真地在流程中找出得到的主要物质是什么，混有的杂质有哪些；认真分析当加入某一试剂后，能与什么物质发生反应，生成了什么产物，要用什么样的方法才能将杂质除去。只有这样才能明白每一步所加试剂或操作的目的。由于Al2O3
31、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。方案一：碱溶法方案二：酸溶法【随堂检测】1. 下列有关铝及其化合物的叙述正确的是()A. 铝粉与氧化镁共热可制取金属镁B. 足量铝分别与含1 mol HCl、1 mol NaOH的溶液反应，产生相同量的氢气C. 工业上用电解熔融Al2O3的方法冶炼铝D. 在浓硝酸中加入等体积的浓硫酸后，立即加入铝片，铝片表面发生钝化【答案】C 【解析】A项，铝热反应制取的一般是活泼性比铝弱的金属(根据氧化还原反应中还原剂的还原性一般大于还原产物)，镁比铝活泼，故工业制取镁一般采用电解熔融的氯化镁；B项，产生的氢
32、气体积之比是13；C项正确；D项，在浓硝酸中加入等体积的浓硫酸，相互稀释，加入铝片后不再钝化。2. 将黄豆粒般大小的金属钠置于一铝片上，在铝片下用酒精灯加热至钠充分燃烧，移去酒精灯后，在铝片上有淡黄色粉末生成，过一段时间后，铝片上的黄色粉末变成带有白色泡沫的潮湿液体。以下有关该实验的叙述错误的是()A. 上述实验过程中的化学变化都是氧化还原反应B. 上述实验中产生的泡沫里存在混合气体C. 上述实验中存在反应：2NaOH+Al2O32NaAlO2+H2OD. 上述实验中存在反应：2NaOH+2Al+2H2O2NaAlO2+3H2【答案】A【解析】整个实验中的反应有2Na+O2Na2O2、2Na2
33、O2+2H2O4NaOH+O2、Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O、2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2。铝片表面氧化膜Al2O3与NaOH的反应是非氧化还原反应，A项错误；实验中产生的气体有氢气和氧气，B、C、D项正确。3. (2015上海嘉定二模)某小组同学利用铝和氧化铁发生铝热反应后得到的固体进行如下实验。(1) 铝和氧化铁反应的化学方程式是 。(2) 固体成分的初步确定。实验序号操作及现象取少量固体样品，加入过量稀盐酸，固体溶解，产生无色气体(经检验为H2)，溶液呈浅黄色向中所得溶液中加入少量KSCN溶液，溶液呈浅红色，再加入H2O2溶液至过量，产生无色气体(经
34、检验为O2)，溶液变为深红色，且红色很快褪去由上述实验可知：溶液中Fe元素的存在形式有。中产生H2的原因是样品中除含Fe外，可能有未反应的Al，为检验样品中是否含Al单质，设计了相关实验，依据的原理是(用离子方程式表示)。生成O2的化学方程式是；进一步的实验表明，上述固体样品中Fe元素的存在形式有：Fe、Fe2O3、Fe3O4。(3) 该小组同学对中溶液红色褪去的原因做进一步探究。实验序号操作及现象将中剩余溶液均分为两份，一份滴加NaOH溶液，产生红褐色沉淀；另一份滴加BaCl2溶液，产生白色沉淀，加入盐酸，沉淀不溶解取2 mL 0.1 molL-1 FeCl3溶液，滴入KSCN溶液，溶液变为
35、红色，通入一段时间O2，无明显变化，再加入H2O2溶液，红色很快褪去提示：KSCN中S元素的化合价为-2价实验中白色沉淀的化学式是 。结合实验和分析，实验中红色褪去的原因是 。查阅资料得知：Cl-对溶液红色褪去的反应有催化作用，验证该说法应补充的实验和现象是 。【答案】(1) 2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe(2) Fe2+、Fe3+2Al+2OH-+2H2O2Al+3H22H2O22H2O+O2(3) BaSO4溶液中SCN-被H2O2氧化，溶液红色褪去分别取2 mL 0.1 molL-1FeCl3溶液和2 mL 0.05 molL-1Fe2(SO4)3溶液，分别滴入KSCN溶液，溶液
36、均变为红色；再分别加入等浓度等体积的H2O2溶液，FeCl3溶液褪色快或取0.05 molL-1 Fe2(SO4)3溶液，滴入KSCN溶液，溶液变红色，将红色溶液均分为两份，一份加入NaCl固体，另一份不变，向这两份溶液中均加入等浓度等体积的H2O2溶液，加入NaCl固体的溶液红色迅速褪去【解析】(1) Al与氧化铁在高温下发生铝热反应生成氧化铝和铁。(2) 向中所得溶液中加入少量KSCN溶液，溶液呈浅红色，说明溶液中含有Fe3+；再加入H2O2溶液至过量，产生无色气体(经检验为O2)，溶液变为深红色，说明加入H2O2溶液后溶液中铁离子浓度增大，则原溶液中含有Fe2+。金属铝能够与氢氧化钠溶液
37、反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2，而铁不与氢氧化钠溶液反应，据此可以检验是否含有Al。H2O2溶液在铁离子作催化剂条件下分解生成水和氧气，反应的化学方程式为2H2O22H2O+O2。(3) 实验中溶液红色褪去的原因必然是Fe3+或SCN-被消耗所致，实验首先验证实验剩余的溶液中存在铁离子，然后证明溶液中存在硫酸根离子，从而证明SCN-被氧化；实验证明氧化SCN-的是H2O2溶液，而不是氧气。加入氯化钡溶液后生成不溶于盐酸的白色沉淀为BaSO4。Fe3+3SCN-Fe(SCN)3，加入H2O2溶液后SCN-被氧化，溶液红色褪去。可将实验中2 mL
38、 0.1 molL-1 FeCl3溶液改为2 mL 0.05 molL-1 Fe2(SO4)3溶液，重复该实验，现象为加入H2O2溶液后，红色过一段时间褪去(或缓慢褪去)。【问题思考和基础梳理答案】【参考答案】问题思考问题1铝、两性化合物Al2O3、Al(OH)3、氨基酸、多元弱酸的酸式盐(NaHCO3、NaH2PO4等)、弱酸弱碱盐(NH4)2S、(NH4)2CO3等。问题2根据反应2Al+6H+2Al3+3H2、2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2、Al3+3Al+6H2O4Al(OH)3，用1份的铝与硫酸反应、3份的铝与烧碱反应，得到的铝盐和偏铝酸盐混合，可以生成Al(OH)3沉淀，
39、该方案消耗的硫酸和烧碱的量最少。基础梳理考点11. 2Al2O3滴落Al2S32. 2Al3+3H22Al+3H2考点2高难Al+2H2OAl3+3NH3H2OAl(OH)3+3N2Al+CO2(少量)+3H2O2Al(OH)3+C或Al+CO2(过量)+2H2OAl(OH)3+HC考点3Al3+3H2OAl(OH)3Al(OH)3+3N4Al(OH)3Al+2H2OAl3+2H2O Al+2H2OAl(OH)32Al(OH)3+CAl(OH)3+HC趁热打铁，事半功倍。请老师布置同学们完成配套检测与评估中的练习第2122页。【课后检测】课时13铝及其化合物1. 下列有关物质性质、应用的说法正
40、确的是()A. 小苏打可与酸反应，可用作治疗胃酸过多的药剂B. 氯化铝是电解质，可电解其水溶液获得金属铝C. SO2具有漂白性，可用于将银耳漂白为“雪耳”D. 二氧化硅具有导电性，可用于生产光导纤维2. (2014南京二模)下列有关物质性质的应用错误的是()A. 药皂中加入少量苯酚，可以起到杀菌消毒的作用B. 明矾能水解生成Al(OH)3胶体，可用作净水剂C. 为防止月饼等富脂食品氧化变质，常在包装袋中放入生石灰D. NaHCO3受热能分解产生CO2气体，在食品工业中可作为焙制糕点的膨松剂3. (2014山东高考)下列说法正确的是()A. 无色溶液中可能大量存在：Al3+、N、Cl-、S2-B
41、. 酸性溶液中可能大量存在：Na+、ClO-、S、I-C. 弱碱性溶液中可能大量存在：Na+、K+、Cl-、HCD. 中性溶液中可能大量存在：Fe3+、K+、Cl-、S4. 下列物质的转化在给定条件下能实现的是()NaAlO2Al(OH)3Al2O3(熔融)AlFeSSO3H2SO4Cu2(OH)2CO3CuCl2 CuFe2O3FeCl3无水FeCl3饱和NaCl(aq)NaHCO3Na2CO3A. B. C. D. 5. 下列物质的制备与工业生产相符的是()NH3NOHNO3浓盐酸Cl2漂白粉MgCl2无水MgCl2Mg饱和NaCl NaHCO3Na2CO3铝土矿 NaAlO2溶液Al(O
42、H)3Al2O3Al A. B. C. D. 6. (2015南通二模)下列各组物质中，能一步实现下图所示转化关系的是()XYZWAFe3O4FeFeCl2FeCl3BAlAl2O3NaAlO2Al(OH)3CH2SO4SO2SSO3DCH3CH2BrCH2CH2C2H5OHCH2BrCH2Br7. (2015南通三模)下列物质性质与应用对应关系正确的是()A. 铝合金熔点低，可用来制造门窗B. 二氧化氯具有强氧化性，可用来漂白织物C. 过氧化钠固体呈淡黄色，可用来作供氧剂D. 硫酸铜溶于水呈酸性，可用来作杀菌剂8. 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
43、程如下，下列判断正确的是()A. 试剂X为稀硫酸B. 反应中生成Al(OH)3的反应为CO2+Al+2H2OAl(OH)3+HCC. 结合质子(H+)的能力由强到弱的顺序是OH-CAlD. Al2O3熔点很高，工业上还可采用电解熔融AlCl3冶炼Al9. (2015山东泰安一模)铁、铝及其化合物的应用十分广泛。请回答下列问题：(1)在实验室中，硝酸铝必须与可燃物分开存放，是因为硝酸铝具有(填字母)。A. 可燃性B. 氧化性C. 还原性(2)已知：当Al(NO3)3溶液pH3时，铝元素有多种存在形态，如A13+、Al(OH)2+、Al(OH)2+等，各形态之间可相互转化，写出该溶液中Al(OH)
44、2+转化为Al(OH)2+的离子方程式：。(3)氯化铁溶液常用作印刷电路铜板的腐蚀剂，反应的离子方程式为；从腐蚀废液中回收金属铜还需要的试剂是。(4)铁红是一种红色颜料，其成分是Fe2O3，将一定量的铁红溶于160 mL 5 molL-1盐酸中，再加入一定量铁粉恰好溶解，收集到2.24 L氢气(标准状况)，溶液中铁元素的存在形式为(填离子符号)，检验该离子的实验操作、现象和结论是 ；参加反应的铁粉的质量为 。10. 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
45、乙加入烧碱后生成Si的离子方程式为 。(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=5.610-12，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+)=。11. 把NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量的水后，产生1.16 g白色沉淀，再向所得浊液中加入1 molL-1HCl溶液，加入HCl溶液的体积与生成沉淀的质量关系如下图所示。请回答下列问题：(1)A点之前沉
46、淀物的化学式为，理由是 。(2)写出A点到B点发生反应的离子方程式：。(3)原混合物中MgCl2的质量是g，AlCl3的质量是g，NaOH的质量是g。(4)C点HCl溶液的体积为mL。12. (2015山东德阳期中)铝是一种重要的金属，在生产、生活中具有许多重要的用途，下图是从铝土矿中制备铝的工艺流程。已知：铝土矿的主要成分是A12O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质；溶液中的Na2SiO3与NaAl(OH)4能生成硅铝酸盐沉淀，反应的化学方程式为2Na2SiO3+2NaAl(OH)4Na2Al2Si2O8+2H2O+4NaOH回答下列问题：(1)写出向铝土矿中加入足量氢氧化钠溶液后
47、，发生主要反应的离子方程式： 。(2)滤渣A的主要成分为；滤渣A的用途是(只写一种)；实验室过滤时使用玻璃棒，其作用是 。(3)在工艺流程第三步中，选用二氧化碳作酸化剂的原因是。(4)若将铝溶解，下列试剂中最好选用(填字母)。A. 浓硫酸B. 稀硫酸C. 稀硝酸理由是 。【课后检测答案】课时13铝及其化合物1. A【解析】A中，小苏打是NaHCO3 ，能与酸反应，所以可用作治疗胃酸过多的药剂，正确；B中，AlCl3是共价化合物，无论是电解其水溶液还是熔融物都得不到Al，错误；C中，SO2有毒，不能用于食品的漂白，错误；D中，二氧化硅不具有导电性，错误。2. C【解析】A中，苯酚能杀菌消毒，正确
48、；B中，明矾水解形成胶体，胶体具有吸附作用，可作净水剂，正确；C中，生石灰是干燥剂，为防止月饼等富脂食品氧化变质应加还原剂如铁粉等，错误；D正确。3. C【解析】 Al3+、S2-发生水解互促反应不能大量共存，A项错误；酸性溶液中不能大量存在ClO-，且ClO-和I-会发生氧化还原反应，B项错误；HC水解使溶液呈弱碱性，C项正确；中性溶液中不能大量存在Fe3+，D项错误。4. A【解析】正确；S与氧气反应只生成二氧化硫，错误；电解CuCl2溶液得到铜和氯气，正确；加热条件下FeCl3水解完全，最终得到氢氧化铁，错误；为侯氏制碱法，正确。5. A【解析】正确；实验室用二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气
49、，工业用电解饱和食盐水制备氯气，错误，MgCl2加热得不到无水MgCl2，其水解最终得到氢氧化镁或氧化镁，错误；正确；正确。6. A【解析】Al与Fe3O4反应生成Fe，Fe与盐酸反应生成FeCl2，Fe与氯气反应生成FeCl3，FeCl2与氯气反应生成FeCl3，FeCl3与Fe反应生成FeCl2，A正确；Al与氧气反应生成Al2O3，Al2O3与NaOH反应生成NaAlO2，Al2O3不能直接转化为Al(OH)3，NaAlO2与CO2反应生成Al(OH)3，Al(OH)3与NaOH反应生成NaAlO2，B错；浓硫酸与Cu反应生成二氧化硫，二氧化硫与硫化氢反应生成S，二氧化硫与氧气反应生成三
50、氧化硫，S和SO3之间不能一步转化，C错；CH3CH2Br发生消去反应生成乙烯，乙烯与水发生加成反应生成乙醇，乙烯与溴水发生加成反应生成CH2BrCH2Br，乙醇和CH2BrCH2Br之间不能一步转化，D错。7. B【解析】铝合金的密度小、硬度大，所以铝合金用来制造门窗，不是因为其熔点低，A错误；二氧化氯具有强氧化性，所以可用来漂白织物，B正确；过氧化钠能与水或二氧化碳等反应生成氧气，所以过氧化钠可用作供氧剂，不是因为过氧化钠固体呈淡黄色，C错误；硫酸铜溶液作杀菌剂，主要是利用铜离子为重金属离子可以使蛋白质变性，不是因为溶于水呈酸性，D错误。8. B【解析】由流程图可知，溶液乙中含有铝元素，则
51、试剂X为氢氧化钠，A错误；试剂Y是CO2，B正确；结合质子的能力就是指碱性，结合质子能力越强，其碱性越强，碱性：OH-AlC，所以结合质子能力：OH-AlC，C错误；氯化铝是共价化合物，熔融时不存在铝离子，电解熔融的氯化铝不能获得金属铝，D错误。9. (1) B(2) Al(OH)2+H2OAl(OH)2+H+(3) 2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+过量的铁粉和稀盐酸(4) Fe2+取少量待测液于试管中，加入KSCN溶液，溶液不变红，再通入Cl2，溶液变红，则溶液中含Fe2+11.2 g【解析】(1) 因为硝酸铝易水解生成强氧化性的硝酸，所以必须与可燃物分开存放。(2) Al(OH)2+与水反
52、应生成Al(OH)2+和氢离子，离子方程式为Al(OH)2+H2OAl(OH)2+H+。(3) 氯化铁与铜发生氧化还原反应生成氯化铜和氯化亚铁，离子方程式：2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+；从腐蚀废液中回收金属铜，应加入过量的铁粉，使铁与铜离子反应置换出铜，然后用过量的盐酸溶解剩余的铁粉。(4) 铁红与过量的盐酸反应生成氯化铁，加入铁粉后铁先与Fe3+反应，然后再与氢离子反应，因为有氢气生成，所以溶液中不存在三价铁离子，只存在亚铁离子；氢气的物质的量为0.1 mol，和盐酸反应的铁的物质的量为0.1 mol，反应消耗盐酸0.2 mol，n(HCl)总=16010-3 L5 molL-1=0.8
53、 mol，则和Fe2O3反应的盐酸为0.6 mol，生成0.2 mol FeCl3，可以和0.1 mol Fe反应生成FeCl2，所以参加反应的铁粉的质量为(0.1 mol+0.1 mol)56 gmol-1=11.2 g。10. (1) Al2O3+6H+2Al3+3H2O(2) SiO2+2OH-Si+H2O(3) 硫氰化钾(或苯酚溶液等)(4) NaHCO3制纯碱(或做发酵粉等)(5) 5.610-10 molL-1【解析】(1) (2) Al2O3、SiO2、Fe2O3、MgO中SiO2不溶于盐酸，其余溶于盐酸。Al2O3与SiO2溶于烧碱，而Fe2O3、MgO不溶于烧碱。(3) 检验
54、Fe3+可用硫氰化钾，若出现血红色(或用苯酚溶液，若出现紫色)，则证明Fe3+存在。(4) 滤液B为AlCl3 、FeCl3、MgCl2 ，滤液D为NaAlO2，通入过量的CO2后生成NaHCO3，滤液Y为NaAlO2 与Na2SiO3，通入过量的CO2后也生成NaHCO3。(5) 由pH=13.00得出c(OH-)=0.1 molL-1，易求出c(Mg2+)=5.610-10 molL-1。11. (1) Mg(OH)2加入10 mL HCl溶液正好中和过量的NaOH，再加入HCl溶液，沉淀增多，说明Al转化为Al(OH)3，故A点之前沉淀为Mg(OH)2(2) Al+H+H2OAl(OH)
55、3(3) 1.92.675.2(4) 130【解析】(1) 加入10 mL HCl溶液后沉淀才增加，说明加入10 mL HCl溶液正好把过量的NaOH中和，故A点之前沉淀物只有Mg(OH)2。(2) AB，Al生成Al(OH)3，反应的离子方程式为Al+H+H2OAl(OH)3。(3) n(MgCl2)=nMg(OH)2=0.02 molm(MgCl2)=0.02 mol95 gmol-1=1.9 gn(AlCl3)=n(Al)=1 molL-1(30 mL-10 mL)10-3 LmL-1=0.02 molm(AlCl3)=0.02 mol133.5 gmol-1=2.67 gn(NaOH)
56、=2n(MgCl2)+4n(AlCl3)+1 molL-10.01 L=0.13 molm(NaOH)=0.13 mol40 gmol-1=5.2 g(4) 从BC，加入的HCl溶液把Mg(OH)2、Al(OH)3全部溶解，n(HCl)=30 mL10-3 LmL-11 molL-1+2nMg(OH)2+3nAl(OH)3=0.13 molV(HCl)=0.13 L=130 mL12. (1) Al2O3+2OH-+3H2O2Al(OH)4-SiO2+2OH-Si+H2O(2) Fe2O3、Na2Al2Si2O8炼铁的原料(或生产硅酸盐产品的原料)引流(3) 将NaAlO2完全转化为Al(OH
57、)3(4) B铝与浓硫酸在常温下发生钝化，加热溶解会产生有毒气体SO2，原料利用率低；稀硝酸能溶解铝但会产生NO气体，污染空气，硝酸利用率低；铝与稀硫酸反应速率较快，产生的H2对空气无污染【解析】(1) 氧化铝、二氧化硅与NaOH溶液反应均生成盐和水，离子方程式分别为Al2O3+2OH-+3H2O2Al(OH)4-、SiO2+2OH-Si+H2O。(2) 只有氧化铁与碱不反应，结合信息可知还生成Na2Al2Si2O8，则滤渣A的主要成分为Fe2O3、Na2Al2Si2O8，氧化铁用于冶炼铁，Na2Al2Si2O8用于制硅酸盐，过滤利用玻璃棒引流。(3) 经过足量氢氧化钠溶液的溶解，大部分铝元素均以NaAlO2的形式存在于滤液中，通入过量二氧化碳可以将NaAlO2完全转化为Al(OH)3。