1、1专题 07 铝及其化合物【复习目标】1.了解铝的主要性质及应用。2.了解铝的重要化合物的主要性质及应用。【考情分析】铝及其化合物的性质多与日常生活、生产中的应用有关，高考题型有选择题、实验题、化学工艺流程题等。选择题重点考查化学方程式、离子方程式、离子共存、物质鉴别、物质制取等，非选择题中常借助工艺流程的形式,以除杂或提纯等相关问题为主线综合考查金属元素化合物的性质，预计 2019 年会继续在选择题中或非选择题中加强对常见金属元素的考查,以工艺流程的形式考查考生对陌生金属元素的认知能力。【考点过关】考点一 金属铝原子结构铝位于元素周期表第三周期A族，铝是地壳中含量最多的金属元素，自然界中的铝
2、全部以化合态的形式存在物理性质 铝是银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性等，密度较小，质地柔软常温下，铝被空气里的氧气氧化，在表面生成一层致密的氧化物薄膜，阻止内部的金属继续与氧气反应与O 2反应 铝在空气中强热：4Al3O2 2Al2O3（反应放出大量的热和耀眼的白光，因此铝可用于制造燃烧弹、信号弹、火箭推进剂等）与Cl 2反应2Al3Cl 2 2AlCl3= = = = = 与非氧化性强酸(稀硫酸、盐酸)反应：2Al3H 2SO4Al 2(SO4)33H 2 2Al6H + 2Al 3+3H 2常温下，铝、铁遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化，所以可用铝制容器盛装浓硫酸或浓硝酸加热
3、时，铝与热浓硫酸、浓硝酸反应：2Al6H 2SO4(浓) Al2(SO4)33SO 26H 2O化学性质 与酸溶液反应铝与稀硝酸反应不产生 H22与强碱溶液反应 2Al6H 2OAl(OH) 33H 2，Al(OH)3NaOHNaAlO 22H 2O，上述两个反应叠加得：2Al2NaOH2H 2O 2NaAlO 23H 2铝热反应2AlFe 2O3 Al2O32Fe,这个反应称为铝热反应,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，可用于冶炼 Ni、Mn、V 等难熔金属，如10Al3V 2O5 5Al2O36V ，8Al3Co 3O4 4Al2O39Co，8Al3Fe 3O4
4、4Al2O39Fe 等制备 电解熔融 Al2O3：2Al 2O3 4Al3O 2= = = = =电 解 用途 纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等【考点演练】下列说法正确的是 。铝在空气中不易氧化是因为性质不活泼由于铝的导电性比铜、银都强，所以常用其制造电线、电缆常温下，由于铝与浓硫酸钝化时不反应，所以可用铝制槽车运送浓硫酸铝既能溶于酸，又能溶于碱将一块带有氧化膜的铝片与过量的浓 NaOH 溶液完全反应后，取澄清溶液将其蒸干，得纯净的 NaAlO2固体两份相同质量的铝粉，分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生的氢气的质量前者多不直接用铝片跟稀硝酸反应制硝酸铝主要是因为铝在稀硝
5、酸中发生钝化常温下，相同的铝片分别加入足量的浓、稀硝酸，浓硝酸中铝片先溶解完与 Al 反应能产生 H2的溶液中一定大量共存：Fe 2 、K 、NO 、SO 3 24浓硝酸滴入用砂纸打磨过的铝条中，产生红棕色气体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，说明铝的熔点较低用 NaOH 溶液除去镁粉中的杂质铝：2Al2OH 2H 2O=2AlO 3H 2 23答案：考点二 铝的化合物1.氧化铝物理性质 白色固体，高熔点(2045)，难溶于水化学性质氧化铝是两性氧化物，既能与酸反应生成盐和水，又能和碱反应时生成盐和水的氧化物，反应的离子方程式分别为：Al2O36H
6、 +2Al 3+3H 2O，Al 2O32OH 2AlO 2 +2 H2O用途 利用其高熔点常用作高级耐火材料，如制坩埚、高温炉管等；利用其高制刚玉球磨机、高压钠灯的灯管等2.氢氧化铝物理性质 氢氧化铝是几乎不溶于水的白色胶状物质，能凝聚水中的悬浮物，又能吸附色素，因此可用于水的净化氢氧化铝是两性氢氧化物，既能与酸反应生成盐和水，又能和碱反应时生成盐和水的氢氧化物，反应的离子方程式分别为：AlOH 33H +Al 3+3H 2O ，Al(OH) 3OH =AlO2 2H 2O化学性质受热分解：2AlOH 3 Al2O33H 2O铝盐与氨水反应：Al 3 3NH 3H2O=Al(OH)33NH
7、4制备 偏铝酸盐与二氧化碳反应：AlO 2 CO 22H 2O=Al(OH)3HCO 3 或2AlO2 CO 23H 2O=2Al(OH)3CO 324铝盐与偏铝酸盐反应：Al 3 3AlO 2 6H 2O=4Al(OH)33.氢氧化铝两性的应用：氢氧化铝具有两性，可用电离平衡移动的原理来解释：氢氧化铝的电离方程式可表示如下：H+AlO2+H2O Al（OH） 3 Al3+3OH（酸式电离） （碱式电离）其电离程度相当微弱，只有加入强酸(或强碱)时，大量的H +(或OH )才能破坏氢氧化铝的电离平衡，使平衡向右(或左)移动，生成铝盐(或四羟基合铝酸盐)，所以氢氧化铝既能与酸反应，又能与碱反应.
8、当加入弱酸或弱碱时，因H +或OH 浓度太小，不能使上述平衡移动，因此Al(OH) 3只溶于强酸或强碱，而不溶于弱酸或弱碱。判断离子共存问题Al3+与OH 会发生复分解反应而不能共存；AlO 2 与H 会发生AlO 2 +H +H2O=Al(OH)3反应而不能共存；Al 3+与AlO 2 、HS 、S 2、HCO 3、CO 32等；AlO2 与AI 3+、NH 4+、Fe 3+等会发生双水解反应而不能共存在AlCl 3溶液中滴加NaOH溶液：在 NaOH 溶液中滴加 AlCl3溶液：向可溶性铝盐溶液中滴加氨水至过量：Al3+、AlO 2 和Al（OH） 3的相互转化向偏铝酸盐溶液中缓慢通入二氧
9、化碳至过量：5利用滴加顺序不同鉴别物质 向AlCl 3溶液中逐滴滴加NaOH溶液，先出现白色沉淀后消失；向 NaOH 溶液中逐滴滴加AlCl 3溶液，开始无现象后出现白色沉淀向NaAlO 2溶液中逐滴滴加盐酸，先出现白色沉淀后消失；向盐酸中逐滴滴加NaAlO 2溶液，开始无现象后出现白色沉淀碱溶法：铝土矿冶炼金属铝酸溶法：4.铝盐水解性： Al 3 容易水解，Al 3+3H 2O AlOH 33H +，生成胶状的氢氧化铝Al(OH) 3，氢氧化铝胶体的吸附能力很强，可以吸附水里悬浮的杂质，并形成沉淀，使水澄清通性 双水解：Al 3+与AlO 2 、HS 、S 2、HCO 3、CO 32等会发生
10、双水解反应，如硫酸铝溶液与碳酸钠溶液混合发生离子反应的方程式为：2Al3 3CO 32 3H 2O2Al(OH) 33CO 2明矾 明矾是含有结晶水的硫酸钾和硫酸铝的复盐,化学式KAl(SO4)212H2O，明矾是一种较好的净水剂【考点演练】下列说法正确的是 。泡沫灭火器灭火是利用了 Al2(SO4)3和小苏打的反应6Al 2O3熔点高，可用作耐高温材料向 Al2(SO4)3溶液中加入过量氨水的离子方程式：Al 3 3NH 3H2O=Al(OH)33NH 4氯化铝溶液滴入浓 NaOH 溶液中，产生大量白色沉淀明矾作净水剂时起还原作用Al 2O3和 MgO 均可与 NaOH 溶液反应制备 Al(
11、OH)3的方法是：向 1 molL1 AlCl3溶液中加入过量的 6 molL1 NaOH 溶液氢氧化铝可作胃酸的中和剂用过量氨水除去 Fe3 溶液中的少量 Al3铝与 Fe2O3发生铝热反应，反应后固体物质增重将 AlCl3加入 Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生明矾 KAl(SO4)212H2O既可用作净水剂，也可用作消毒剂答案：考点三 镁的性质及应用原子结构 镁位于元素周期表第三周期A族物理性质 镁是银白色有金属光泽的固体，密度较小，硬度较低与O 2反应 镁条在O 2中燃烧，发出耀眼的强光，生成白色固体物7质，反应的化学方程式为2MgO 2 2MgO与N 2反应 镁条能与N2反
12、应，化学方程式为3MgN 2 Mg3N2与水反应 镁不易与冷水反应，能与沸水反应 Mg2H2O Mg(OH)2H 2与酸反应 镁是活泼金属，能与盐酸、稀硫酸反应放出 H2，反应的离子方程式为 Mg2H =Mg2 H 2化学性质与某些氧化物反应 镁能在 CO2中燃烧，反应的化学方程式为 2MgCO 22MgOC工艺流程制熟石灰：CaCO 3 CaOCO 2CaOH 2O=Ca(OH)2沉淀：Mg 2 2OH =Mg(OH)2酸化：Mg(OH) 22HCl= =MgCl22H 2O蒸发结晶：析出 MgCl26H2O脱水：在氯化氢气流中使 MgCl26H2O 脱水制得无水氯化镁制备基本步骤及主要反应
13、电解：电解熔融氯化镁制得镁：MgCl 2(熔融) MgCl 2用途 镁制造信号弹和焰火；镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件；氧化镁用于制耐高温材料【考点演练】下列说法正确的是 。工业上制造镁粉是将镁蒸气在 CO2气体中冷却Mg、MgO 中镁元素微粒的半径： r(Mg2 )r(Mg)把相同大小的一块铝和镁分别投入相同浓度的 NaOH 溶液中，铝溶解有气泡放出，而镁没有任何变化，8说明铝的金属性比镁强使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂能分离氧化镁中混有氧化铝镁和铝原子的最外层电子数都为 3Al 2O3和 MgO 均可与 NaOH 溶液反应加入过量的氢氧化钠溶液,将含有 Mg2 、Al 3 的混合溶液
14、中的 Mg2 沉淀下来海水中提取镁的过程中包括了分解、化合、复分解、置换四种反应类型将氯化镁晶体(MgCl 26H2O)直接加热可制得无水氯化镁将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁片于其中探讨 Mg 的活泼性答案：【过关练习】1. (保定 2016 届高三模拟)某同学通过系统实验探究铝及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是( )A向氯化铝溶液中滴加过量氨水，最终得到澄清溶液B等质量的铝粉分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应制得等质量的氢气C常温下铝与浓硝酸反应制得大量的 NO2DAlCl 3溶液加热蒸干得到无水氯化铝晶体解析：Al(OH) 3不溶于氨水，A 错误；常温下铝与浓 HNO3发生“钝化
15、”，C 错误；蒸发 AlCl3溶液促进AlCl3的水解得到 Al(OH)3，D 错误。答案：B2. (南昌 2016 届模拟)Al(OH) 3和 Ga(OH)3均为两性氢氧化物，已知酸性：9H2CO3Ga(OH)3Al(OH)3，若把过量的 CO2气体通入含等物质的量的 NaAlO2和 NaGaO2的混合溶液中，下列说法正确的是( )A无任何明显现象B先生成两种沉淀，后沉淀又逐渐溶解C先出现 Al(OH)3沉淀，后出现 Ga(OH)3沉淀，沉淀不溶解D先出现 Ga(OH)3沉淀，后出现 Al(OH)3沉淀，沉淀不溶解解析：因为酸性 H2CO3Ga(OH)3Al(OH)3，故向 NaAlO2和
16、NaGaO2的混合溶液中充入过量 CO2，Al(OH) 3先沉淀，Ga(OH) 3后沉淀，但均不溶于 H2CO3。答案：C 3. (2016 届银川高三质检)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步骤电解 MgCl2时阴极产生氯气C步骤可将晶体置于 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4.保定高阳中学(2017 届月考)下列图象表示 Al3 与 AlO 物质的量变化的曲线，实线表示 Al3 ，虚线表 2示 AlO ，其中正确的是( ) 2解析：根据反应 Al3 3OH =Al(OH)3，Al(OH) 3OH
17、=AlO 2H 2O 可知，Al 3 减少消耗 NaOH 的物 2质的量与 AlO 增加消耗 NaOH 的物质的量之比为 31，A 项错误，B 项正确；根据 2AlO H H 2O=Al(OH)3、Al(OH) 33H =Al3 3H 2O，AlO 减少消耗 HCl 的物质的量与 Al3 增加 2 2消耗 HCl 的物质的量之比为 13，C、D 项错误。答案：B5.(淄博 2018 届联考)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( )10AX 为 NaOH 溶液，Y 为盐酸 Bab 发生的反应为 AlO H H 2O=Al(OH)3 2C
18、bcAl 的反应条件分别为加热、电解 Da、b、c 既能与酸又能与碱反应6.(武邑中学 2017 届二调)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( )AAl(OH) 3分解 BCO 2OH CAlOH H 2O DAl 2O3OH 解析：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。答案：A7. (衡水 2017 届模拟)常温下，将一定量的钠铝合金置于水中，合金全部溶解，得到 20 mL pH14 的溶液
19、，然后用 1 molL1 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 0.92 g B产生氢气的体积为 896 mL(标准状况下)C图中 m 的值为 1.56 D图中 V2的值为 60解析：pH14，则 c(OH )1 molL1 ，即 n(NaOH)1 molL1 0.02 L0.02 mol， V10.02 L20 mL，则 n(NaAlO2)1 molL1 0.02 L0.02 mol。根据元素守恒， m(合金)0.02 mol1 molL 1(0.020.02)mol23 gmol1 0.02 mol27 gmol1 1.46 g
20、，A 错误；在标准状况下生成 H222.4 Lmol1 1.12 L，B 错误； mAl(OH)30.02 mol78 (0.04 mol2 0.0232 mol)gmol1 1.56 g，C 正确； V2(40 V1)340100，D 错误。答案：C8. 氯离子插层镁铝水滑石Mg 2Al(OH)6ClxH2O是一种新型离子交换材料。某课外活动小组同学利用如图甲装置(固定装置略去)测定Mg 2Al(OH)6ClxH2O的化学式，Mg2Al(OH)6ClxH2O高温下分解为 MgO、Al 2O3、HCl 和水蒸气。(1)装置连接后首先进行的操作是_。(2)将一定质量的Mg 2Al(OH)6Clx
21、H2O放在加热装置中充分加热，冷却后称量剩余固体的质量是 131 g，则其中 MgO 的质量是_g。(3)若只通过测定装置 C、D 的增重来确定 x，加热前先通过 N2排尽装置中的空气，称取 C、D 的初始质量11后，再持续通入 N2。装置的连接顺序为 a_(用接口处的小写字母表示)。实验过程中装置 C 吸收 HCl 气体，没有用如图乙所示防倒吸装置的理由是_。完全分解后测得 C 增重 3.65 g，D 增重 9.90 g，则 x_。(4)下列实验方案也能测定 x 值的是_，并且对不选方案说明不合理的理由： _(若两个方案都选，此问就不作答)。方案 1：测定加热装置剩余固体的质量和装置 D 增
22、重的质量方案 2：测定加热装置剩余固体的质量和装置 C 增重的质量(5)上述水滑石在空气中放置时易发生反应生成Mg 2Al(OH)6Cl12 x(CO3)xzH2O，该生成物能发生类似的热分解反应。现以此物质为样品，用(3)中连接的装置和试剂进行实验测定 z，除测定 D 的增重外，至少还需测定下列数据中的_(填字母)。a样品质量 b样品分解后残余物质量 c装置 C 的增重Mg2Al(OH)6Cl12 x(CO3)xzH2O中有 x 和 z 两个未知量，所以至少应该知道 3 个量才能列方程组计算，故除测定 D 的增重外还应该至少再测量 a、b、c 中的任意两个量。答案：(1)检查装置的气密性 (
23、2)80(3)edb 实验过程中持续通入 N2，没有必要用如图乙所示防倒吸装置 3(4)方案 1 由加热装置剩余固体的质量可计算装置 C 增重的质量，与 x 的大小没有关系，因此方案 2 是不合理的(5)ab 或 ac 或 bc 9. 实验室采用 MgCl2、AlCl 3的混合溶液与过量氨水反应制备 MgAl2O4的主要流程如下：12(1)制备 MgAl2O4过程中，高温焙烧时发生反应的化学方程式为_。(2)判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是_。(3)在 25 下，向浓度均为 0.01 molL1 的 MgCl2和 AlCl3混合溶液中逐滴加入氨水，先生成_沉淀(填化学式)，生成该沉淀的离子方
24、程式： _已知 25 时 KspMg(OH)21.810 11 ， KspAl(OH)3310 34 。(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_。(5)将 Mg、Cu 组成的 3.92 g 混合物投入过量稀硝酸中，充分反应后，固体完全溶解时收集到还原产物 NO气体 1.792 L(标准状况)，向反应后的溶液中加入 4 molL1 的 NaOH 溶液 80 mL 时金属离子恰好完全沉淀。则形成沉淀的质量为_g。 m(金属) m(OH )3.92 g0.12 mol217
25、gmol 1 8.00 g。答案：(1)2Al(OH) 3Mg(OH) 2=MgAl2O44H 2O(2)AgNO3溶液(或硝酸酸化的 AgNO3溶液)(3)Al(OH) 3 Al3 3NH 3H2O=Al(OH)33NH (4)除去 HCl 吸收水蒸气(5)8.00 410. 某铝土矿中主要含有 Al2O3、Al(OH) 3、AlO(OH)，还含有 Fe2O3等杂质。利用拜耳法生产氧化铝的流程如图所示：13请回答下列问题：(1)粉碎后的铝土矿碱浸时应在高温下进行，其目的是_。(2)AlO(OH)与 NaOH 溶液反应的化学方程式为_。(3)在稀释、结晶过程中，稀释的目的是_；加 Al(OH)
26、3晶核的目的是促进Al(OH)3的析出。上述“稀释、结晶”工艺，也可用通入足量的_气体的方法来代替。(4)浓缩所得的 NaOH 溶液由于吸收了空气中的 CO2而含有杂质，该杂质可通过苛化反应除去，写出苛化反应的化学方程式：_。(5)该生产流程能实现_(填化学式)的循环利用。答案：(1)加快反应速率(2)AlO(OH)NaOH= =NaAlO2H 2O(3)促进 AlO 的水解 CO 2(4)Na2CO3Ca(OH) 22=CaCO32NaOH(5)NaOH11. 硼及其化合物在工农业生产中应用广泛。已知：硼镁矿的主要成分为 Mg2B2O5H2O，硼砂的化学式为Na2B4O710H2O。利用硼镁
27、矿制取金属镁及粗硼的工艺流程为回答下列有关问题：(1)硼砂中 B 的化合价为_价；溶于热水后，常用稀硫酸调 pH 至 23 制取 H3BO3，该反应的离子方程式为_。X 为 H3BO3晶体加热脱水的产物，其与 Mg 反应制取粗硼的化学方程式为_。(2)MgCl27H2O 在 HCl 氛围中加热的原因是_。若用惰性电极电解 MgCl2溶液，其阴极反应式为_。(3)镁H 2O2酸性燃料电池的反应机理为 MgH 2O22H =Mg2 2H 2O，则其正极反应式为_。常温下，14若起始电解质溶液 pH1，则 pH2 时，溶液中 Mg2 的浓度为_。已知 KspMg(OH)25.610 12 ，当溶液
28、pH6 时，_(填“有”或“没有”)Mg(OH) 2沉淀析出。(4)制得的粗硼在一定条件下生成 BI3，BI 3加热分解可以得到纯净的单质硼。现将 0.020 g 粗硼制成的 BI3完全分解，生成的 I2用 0.30 molL1 Na2S2O3(H2S2O3为弱酸)溶液滴定至终点，消耗 Na2S2O3溶液 18.00 mL。滴定时用到的指示剂是_。该粗硼样品的纯度为_。(提示：I22S 2O =2I S 4O )23 26答案：(1)3 B 4O 2H 5H 2O=4H3BO3 3MgB 2O3高温,2B3MgO (2)防止 MgCl2水解 272H2OMg 2 2e =H2Mg(OH) 2(3)H 2O22H 2e =2H2O 0.045 molL 1 没有 (4)淀粉 99%
