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第03讲 镁、铝及其重要化合物
目录
01 考情透视·目标导航 2
02 知识导图·思维引航 3
03 考点突破·考法探究 4
考点一 镁及其化合物 4
知识点1 镁的性质 4
知识点2 镁的氧化物MgO 5
知识点3 镁的氢氧化物Mg(OH)2 6
知识点4 镁的其他化合物 6
考向1 考查镁及其化合物的结构、性质及应用 6
考向2 考查镁及其化合物制备的工艺流程 7
考点二 铝及其化合物 10
知识点1 铝的性质 10
知识点2 氧化铝 12
知识点3 氢氧化铝 12
知识点4 常见的铝盐 13
知识点5 数形结合与“铝三角” 13
考向1 考查铝及其化合物的结构、性质及其应用 16
考向2 考查铝热反应及其应用 18
考向3 考查铝及其化合物制备的工艺流程 19
考向4 考查铝及其化合物与强酸、强碱反应有关计算 21
04 真题练习·命题洞见 24
考点要求 考题统计 考情分析
镁、铝及其化合物的性质与应用 2023天津卷第题，分 2023浙江1月卷第12题，2分 2023浙江卷6月卷第4题，2分 2023湖南卷第7题，3分 2022全国甲卷第9题，6分 2022海南卷第6题，2分 2022河北卷第4题，3分 2022湖北卷第1题，3分 2022浙江1月卷第8题，2分 2022浙江6月卷第8题，2分 2021重庆卷第6题，3分 2021浙江1月卷第8题，2分 2021浙江6月卷第9题，2分 从近三年高考试题来看，铝、镁及其化合物的性质与应用仍是高考的命题点。高考中一方面考查铝及其化合物的性质在日常生活、生产中的应用，另一方面以“铝三角”转化关系为载体，考查图像分析和计算能力等。 预测新的一年高考可能会在选择题或化工流程图题中考查金镁、铝、氧化镁、氧化铝及氢氧化镁、氢氧化铝的性质与应用，如化学方程式或离子方程式的正误判断，或在化工流程图中考查铝及其重要化合物的的转化或去除，题目难度中等偏大。
镁、铝及其化合物的制备的工艺流程 2023辽宁卷第16题，3分 2022全国卷第26题，1分 2022湖南卷第6题，3分 2021湖南卷第6题，3分
复习目标： 1．能列举、描述、辨识镁、铝及其化合物重要的物理和化学性质及实验现象。 2．能根据镁、铝及其化合物的性质分析实验室、生产、生活及环境中的某些常见问题，说明妥善保存、合理使用化学品的常见方法。 3．能说明镁、铝及其化合物的应用对社会发展的价值、对环境的影响。 4．了解铝土矿制备铝、海水制镁的原理。
考点一 镁及其化合物
知识点1 镁的性质
1．镁的原子结构及存在
（1）镁的原子结构：镁元素在元素周期表中位于第三周期第ⅡA族，原子结构示意图为。镁是较活泼的金属，在金属活动性顺序中位于铝、锌、铁的前面。镁在化学反应中，能表现出较强的金属性，即失电子的能力强，是常用的还原剂。
（2）镁的存在：镁蕴藏量丰富，在宇宙中含量第八，在地壳中含量丰度2%。含镁矿物主要来自白云岩[CaMg(CO3)2]、菱镁矿（MgCO3）、水镁矿[Mg(OH)2]、光卤石（KCl·MgCl2·6H2O）和橄榄石[(Mg，Fe)2SiO4]等。海水、天然盐湖水也是含镁丰富的资源。
2.镁的物理性质
具有银白色金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电、传热和延展性。
3.镁的化学性质
①与非金属反应
A.镁条在O2中燃烧，发出耀眼的强光，生成白色固体物质，反应的化学方程式为2Mg＋O22MgO；
B.镁条能与N2反应，化学方程式为3Mg＋N2Mg3N2(镁在空气中燃烧得到MgO、C和Mg3N2的混合物)。
【易错提醒】Mg3N2能与水剧烈反应生成Mg(OH)2沉淀，放出氨气，所以只能在干态下制取。
C.镁条能与Cl2反应，化学方程式为Mg＋Cl2MgCl2
②与CO2反应：2Mg＋CO22MgO＋C(镁着火不能用CO2灭火)
③与H2O反应：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑（镁与冷水反应很慢，镁在沸水中反应较快。）
④与H＋反应：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
4.镁的用途
①镁单质用于制造信号弹和焰火；
②镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件；
③氧化镁用于制耐高温材料；氢氧化镁用做阻燃剂；
④冶金工业上镁单质用作还原剂和脱氧剂。
5.镁的工业制备——海水提镁
工艺流程
基本步骤及主要反应 制石灰乳：化学方程式为CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2
沉淀：化学方程式为Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
酸化：化学方程式为Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
蒸发结晶：析出MgCl2·6H2O，MgCl2＋6H2O=MgCl2·6H2O↓
脱水：在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁，氯化氢的作用抑制Mg2+的水解，MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O
电解：电解熔融氯化镁制得镁，化学方程式为MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
【易错提醒】①由MgCl2·6H2O到无水MgCl2，必须在HCl气流中加热，以防MgCl2水解。
②因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应，故工业电解MgCl2得到的镁，应在H2氛围中冷却。
知识点2 镁的氧化物MgO
物理性质 白色固体，难溶于水，熔点高，密度小
化学 性质 类别 碱性氧化物
与H2O反应 MgO＋H2OMg(OH)2(反应缓慢)
与H＋反应 MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O
与浓铵盐溶液反应 MgO＋2NH4＋===Mg2＋＋H2O＋2NH3
与OH－反应 不反应
重要用途 制耐火、耐高温器材
知识点3 镁的氢氧化物Mg(OH)2
物理性质 白色固体，难溶于水，溶解度小于碳酸镁
电离性 中强碱，悬浊液使酚酞变浅红：Mg(OH)2Mg2＋＋2OH－
与H＋反应 Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O
与OH－反应 不反应
与铵盐浓溶液反应 Mg(OH)2＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3·H2O
热稳定性 Mg(OH)2MgO＋H2O
重要用途 治疗胃酸过多，阻燃剂
【易错提醒】碳酸镁水解生成氢氧化镁，反应的化学方程式：MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑，镁元素在水垢中的存在形式是Mg(OH)2。
知识点4 镁的其他化合物
1．氯化镁：MgCl2可发生水解，由MgCl2·6H2O制备MgCl2时，要在HCl的气氛中脱水，MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O，无水MgCl2用于电解制备金属镁。
2．氮化镁：在水中剧烈水解，其反应的化学方程式为Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑，与酸反应生成两种盐：Mg3N2＋8HCl===3MgCl2＋2NH4Cl。
考向1 考查镁及其化合物的结构、性质及应用
例1（2024·湖北·模拟预测）是一种新型储氢合金，该合金在一定条件下完全吸氢的化学方程式为，得到的混合物在4.0mol L-1HCl溶液中能完全释放出氢气。下列说法正确的是
A．该合金的熔点介于金属镁和金属铝的熔点之间
B．中，两种元素的化合价均为零价
C．在氮气保护下，将一定比例的Mg、Al单质熔炼可获得该合金
D．一定条件下，17mol和12molAl与盐酸完全反应，释放氢气的总量为52mol
【答案】D
【解析】A．合金的熔点比各成分的熔点都低，该合金的熔点低于金属镁、金属铝的熔点，A错误；B．中，H的化合价为-1，Mg的化合价为+2，B错误；C．在氮气条件下，一定温度下熔炼，镁和氮气会发生反应：，C错误；D．一定条件下，17 mol 与盐酸完全反应生成34 mol氢气，12 mol Al与盐酸完全反应生成18 mol氢气，共放出52 mol氢气，D正确；故选D。
【易错提醒】Mg在CO2中能够燃烧，所以活泼金属镁着火不能用干粉灭火器和泡沫灭火器灭火。同时镁与氮气反应生成Mg3N2。
【变式训练1】（2024·上海松江·二模）科学家们创造出了最轻的镁同位素18Mg，18Mg与24Mg具有
A．不同电子数 B．不同物理性质
C．不同核电荷数 D．不同化学性质
【答案】B
【解析】A．18Mg和24Mg都具有12个电子，A错误；B．18Mg和24Mg相对原子质量不同，物理性质不同，B正确；C．18Mg和24Mg核电荷数均为12，C错误；D．18Mg和24Mg最外层电子数均为2，两者化学性质相同，D错误；故答案选B。
【变式训练2】（2024·浙江舟山·三模）关于镁的性质，下列说法错误的是
A．金属镁着火，可以用CO2灭火 B．镁是一种具有银白色光泽的金属
C．镁可以与热水反应生成氢气 D．镁可以与盐酸剧烈反应生成氢气
【答案】A
【解析】A．镁能够在CO2中燃烧，生成MgO和C，所以镁条着火不可以用CO2灭火，A错误；
B．镁是一种银白色、有光泽、质软能导电的金属，B正确；C．镁与热水反应，生成氢气和氢氧化镁，C正确；D．镁的活泼性很强，与盐酸剧烈反应生成氯化镁和氢气，D正确；故选A。
考向2 考查镁及其化合物制备的工艺流程
例2（2024·山东潍坊·二模）以水泥厂的废料(主要成分为，含少量等杂质)为原料制备的工艺流程如下：
已知：下列说法正确的是
A．为提高酸浸速率，可使用浓硫酸 B．试剂X可以是
C．滤渣为 D．操作a所得滤液经处理后可循环利用
【答案】D
【分析】水泥厂的废料（主要成分为MgO，还有少量等杂质）制取MgSO4 7H2O，废料加入足量稀硫酸，都与硫酸反应，转化为对应的硫酸盐，SiO2不与硫酸反应，向反应后溶液中加入次氯酸钠溶液氧化亚铁离子为铁离子，同时使锰离子转化为MnO2沉淀，再加入氧化镁等物质调节溶液的pH值，除去锰离子、铁离子、铝离子，过滤，将滤液进行一系列操作得到MgSO4 7H2O；据此分析解题。
【解析】A．适当升温（或粉碎或搅拌）即可提高浸取速率，不需要使用浓硫酸，故A错误；B．试剂X为氧化镁或碳酸镁，不能为，故B错误；C．滤渣为、MnO2，故C错误；D．操作a是从溶液中经过一系列过程得到晶体，过滤时溶液中含有硫酸镁，为了提高原料中镁的利用率，操作a后滤液的处理方法是将操作a后的母液循环利用，故D正确；故答案选D。
【变式训练1】（23-24高三上·北京·阶段考试）为模拟海水制备MgO的工业过程，用氯化钠、氯化镁、氯化钙、碳酸氢钠等试剂配成模拟海水，制得了MgO，实验过程如下：
已知：ⅰ.模拟海水中主要离子的浓度
离子
0.439 0.050 0.011 0.560 0.001
ⅱ.溶液中某种离子的浓度小于，可认为该离子已完全沉淀；ⅲ.实验过程中，忽略溶液体积的变化；ⅳ.；；；。
下列说法正确的是
A．沉淀物X为
B．滤液M中已完全沉淀
C．滤液N中、均已完全沉淀
D．②中若改为加入4.2gNaOH固体，沉淀物Y为和的混合物
【答案】A
【解析】A．①中n(NaOH)=0.001mol，n(OH-)=0.001mol，依据离子反应“先中和、后沉淀、再其他”的反应规律，当1L模拟海水中，加入0.001molNaOH时，OH-恰好与完全反应：＋=＋H2O，生成0.001mol，由于<，生成的与水中的Ca2+反应生成CaCO3沉淀，所以沉淀物X为CaCO3，A正确；B．①中只有0.001mol，反应生成CaCO3所消耗的Ca2+也只有0.001mol，滤液中还剩余c(Ca2+)=0.010mol·L-1，所以滤液M中同时存在着Ca2+和Mg2+，B错误；C．②中加入NaOH固体，调至pH=11时，此时滤液中c()=1×10-3mol·L-1，则Ca(OH)2的浓度积为c (Ca2+) c2 ()=1×10-8 [Mg(OH)2]，有Mg(OH)2沉淀生成，又由于[Mg(OH)2]= c(Mg2+)c2 () =5.6×10-12，c(Mg2+)=5.6×10-6<10-5，无剩余，滤液N中不存在Mg2+，故C错误；D．步骤②中若改为加入4.2g NaOH固体，则n(NaOH)=0.105mol，与0.05mol Mg2+反应：Mg2++2＝Mg(OH)2↓，生成0.05mol Mg(OH)2，剩余0.005mol，由于Ca(OH)2的浓度积为：c (Ca2+)c2 ()=0.010× (0.005) 2=2.5×10-7 <[Ca(OH)2]，所以无Ca(OH)2沉淀析出，沉淀物Y为Mg(OH)2，故D错误；故本题选A。
【变式训练2】（23-24高三上·浙江·期末）某兴趣小组在定量分析了镁渣[含有、、、、和]中Mg含量的基础上，按如流程制备六水合氯化镁（）。
相关信息如下：
①700℃只发生和的分解反应
②溶液仅与体系中的MgO反应，且反应程度不大
③“蒸氨”是将氨从固液混合物中蒸出来，且须控制合适的蒸出量
下列说法错误的是
A．步骤Ⅱ，反应的方程式是：
B．步骤Ⅲ，可以将固液混合物C先过滤，再蒸氨
C．步骤Ⅲ，蒸氨促进平衡正向移动，提高MgO的溶解量
D．溶液F经盐酸酸化、蒸发、结晶、过滤、洗涤和低温干燥得到产品。取少量产品溶于水后发现溶液呈碱性，可能是结晶时过度蒸发导致氯化镁水解，部分生成碱式氯化镁
【答案】B
【分析】镁渣含有、、、、和，700高温煅烧有、分解，加入氯化铵溶液水解显酸性，只能与MgO反应，蒸氨是将氨气蒸发出来，在进行过滤即可得到六水合氯化镁。
【解析】A. 根据上述分析可知步骤Ⅱ，反应的方程式是：，故A正确；B. 因为加入氯化铵溶液水解显酸性，只能与MgO反应，且反应程度不大，所以不能先过滤，否则氧化镁损耗很大，故B错误；C.氯化铵水解方程式为NH4Cl+H2ONH3·H2O+HCl，氧化镁和HCl反应，蒸氨即NH3·H2O分解，平衡向右移动，HCl 浓度变大，促进了氧化镁的溶解，故C正确；D. 溶液F经盐酸酸化、蒸发、结晶、过滤、洗涤和低温干燥得到产品，取少量产品溶于水后发现溶液呈碱性，不可能是氨气的影响，可能是结晶时过度蒸发导致氯化镁水解，部分生成碱式氯化镁，由于氯化镁水解使溶液呈酸性，所以溶液的碱性，氯化镁易水解，含有的杂质可能是Mg(OH)Cl或者Mg(OH)2，故D正确；答案：B。
考点二 铝及其化合物
知识点1 铝的性质
1．铝的原子结构和存在
（1）铝的原子结构：铝位于元素周期表第3周期ⅢA族，原子结构示意图为。
（2）铝的存在：自然界中的铝全部以化合态的形式存在，地壳中铝含量位列金属第一位，以铝土矿的形式存在，主要成分是Al2O3，含少量Fe2O3和SiO2。
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、导电性和导热性等，密度较小，质地柔软。
3．金属铝的化学性质
①常温下，铝与氧气形成致密氧化膜，加热发生：4Al＋3O22Al2O3，铝片在空气中加热，铝片卷曲而不滴落，是因为氧化铝的熔点高于铝。
②2Al＋3Cl22AlCl3
③常温铝遇氧化性酸——浓硫酸、浓硝酸钝化，与非氧化酸发生反应生成氢气：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
④2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑或2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
⑤2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3
4．铝热反应
实验装置
实验现象 ①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与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：Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3
原理应用 ①制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等， 3MnO2＋4Al3Mn＋2Al2O3； ②金属焊接，如野外焊接钢轨等
5.铝的制备和用途
（1）制备原理：铝土矿Al2O3Al，电解熔融Al2O3：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。
【特别提醒】工业上冶炼Al用电解熔融Al2O3而不用AlCl3的原因：AlCl3是共价化合物，熔融态不导电。
（2）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，铝还用作还原剂。
6.铝与酸或碱反应生成H2的量的关系
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
（1）等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：
①产生H2的物质的量相等。
②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：
①消耗Al的物质的量之比为1∶3。
②生成H2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
①铝与盐酸反应时，铝过量而HCl不足。
②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而NaOH过量。
【易错警示】（1）常温下，能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生“钝化”，而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。
（2）铝与稀硝酸反应时生成的气体是NO而不是H2。
（3）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↑。其反应机理应为：铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2，反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH无电子得失。
（4）铝热反应是在高温状态下进行的置换反应，铝只能与排在金属活动性顺序其后的金属氧化物反应。铝不能与MgO反应，铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。
（5）Mg在CO2中能够燃烧，所以活泼金属镁着火不能用干粉灭火器和泡沫灭火器灭火。同时镁与氮气反应生成Mg3N2。
知识点2 氧化铝
1.物理性质：白色固体，难溶于水，熔点很高。
2.化学性质——两性氧化物
①与酸反应：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
②与碱反应：Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
【易错警示】这里的酸碱是指强酸、强碱。
3.用途：①作耐火材料②冶炼铝的原料
4.制备：Al(OH)3加热分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
知识点3 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——两性氢氧化物
Al(OH)3的电离方程式为
（酸式电离）AlO＋H＋＋H2OAl(OH)3Al3＋＋3OH－（碱式电离）
①与酸反应：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
②与碱反应：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
③受热分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
【总结归纳】既能与酸反应又能与碱反应的物质：①弱酸的铵盐，如：NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；②弱酸的酸式盐，如：NaHCO3、KHS、NaHSO3等；③氨基酸；④铝及铝的氧化物、氢氧化物。
3.用途①制药 ②净水作用
4.制备Al(OH)3的三种方法
①向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
②NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。
③可溶性铝盐和偏铝酸盐水溶液中混合：3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓。
知识点4 常见的铝盐
1.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。
3）明矾净水的原理：明矾可以净水，其净水的原理是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中的杂质形成沉淀而净水，使水澄清。
【易错警示】（1）Al2O3、Al(OH)3是中学阶段接触的唯一与碱反应的金属氧化物和氢氧化物，经常应用到除杂、计算题中，所以一定要熟记这两个反应的离子方程式。
（2）Al(OH)3具有两性，能溶于强酸(如盐酸)、强碱(如NaOH溶液)，但不溶于弱酸(如H2CO3)、弱碱溶液(如氨水)。
（3）由Al(OH)3的两式电离以及与酸和碱反应的离子方程式可知：与酸反应时相当于三元碱，与碱反应时相当于一元酸。
（4）明矾净水只能除去水中的悬浮杂质，不能杀菌消毒，与氯气消毒原理不同。
2.AlCl3的结构与性质
1）AlCl3熔点、沸点都很低，且会升华，易溶于乙醚等有机溶剂，因为它是一种共价型化合物。熔化的AlCl3不易导电，AlCl3晶体属于分子晶体，故制备铝时不用AlCl3电解。
2） AlCl3的蒸汽或处于熔融状态时，都以AlCl3二聚分子形式存在。AlCl3二聚分子的形成原因是铝原子的缺电子结构。AlCl3二聚分子结构示意图如图，其中每个铝原子均为sp3杂化，各有1条空的轨道，氯原子处于以铝原子为中心的四面体的4个顶点位置。分子中有桥式氯原子存在，桥式氯原子在与其中一个铝原子成σ键的同时，与另一个铝原子的空轨道发生配位，形成σ配位键。
3）AlCl3能与Cl－生成AlCl4-：AlCl3（aq）＋ Cl－（aq）=AlCl4-（aq）
4）与Al2Cl6类似，AlCl4-、Na3AlF6、Al(OH)4-中均存在配位键。
知识点5 数形结合与“铝三角”
1．Al3＋、Al(OH)3、[Al(OH)4]－之间的转化关系
（1）①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH②Al3＋＋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[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
②[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O
（6）Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－
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(从上述转化关系中选择符合图像变化的离子方程式，下同)
操作 可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量 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
方程式 序号 AB：（1）③ BD：（6） AB：（3） BC：（1）②
（2）偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像
操作 偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量 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→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失
图像
方程式 序号 AB：（5）② BC：（2） AB：（4） BC：（1）②
（3）突破Al(OH)3沉淀图像三个秘诀
①明晰横、纵坐标含义，然后通过曲线变化特点分析反应原理。
②掌握Al3＋、Al(OH)3、AlO三者之间的转化比例：
③明晰Al3＋溶液中加碱(OH－)的几种常见变形图像，如：
图A中，n(H＋)∶n(Al3＋)＝2∶1。
图B中，若已知原溶液中含有Mg2＋。则可推出：
n(Mg2＋)∶n(Al3＋)＝1∶1。
图C中，若已知原溶液中含有H＋和Mg2＋，则可推导出：n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝2∶1∶1。
3.铝三角的应用
（1）选择制备Al(OH)3的最佳途径
①由Al3＋制备Al(OH)3，宜用Al3＋与氨水反应：
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
②由NaAlO2制备Al(OH)3宜用CO2与AlO反应：
2H2O＋AlO＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
③从节约原料角度，由Al制备Al(OH)3，宜用Al制备Al3＋，Al制备AlO，然后将二者混合：
Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
（2）有关离子共存问题
①与Al3＋不能大量共存的(阴)离子有：OH－、AlO、HS－、SiO、CO、HCO、SO等。
②与AlO不能大量共存的(阳)离子有：H＋、Al3＋、NH、Fe2＋、Fe3＋等。
③AlO与HCO因发生(相对)强酸制弱酸的反应而不能共存。
（3）分析离子反应顺序
①向含有Al3＋、NH、H＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，反应顺序是：Ⅰ.H＋＋OH－===H2O；Ⅱ.Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓(若先与NH反应，则生成的NH3·H2O又使Al3＋沉淀且生成NH)；Ⅲ.NH＋OH－===NH3·H2O[若先溶解Al(OH)3，则产生的AlO又与NH反应生成沉淀]；Ⅳ.Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。
②向含有AlO、CO、OH－的混合溶液中逐滴加入盐酸，反应顺序是：Ⅰ.OH－＋H＋===H2O；Ⅱ.AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓(AlO比CO先反应)；Ⅲ.CO＋H＋===HCO；Ⅳ.HCO＋H＋===CO2↑＋H2O[HCO比Al(OH)3先反应]；Ⅴ.Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。
（4）有关Al(OH)3的计算
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＋)③当n(OH－)≥4n(Al3＋)时，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]。
考向1 考查铝及其化合物的结构、性质及其应用
例1（23-24高三下·广东·阶段考试）生活中处处有化学。下列生活中及其化合物相关反应的离子方程式书写不正确的是
A．胃舒平[主要成分为]治疗胃酸过多：
B．泡沫灭火器灭火原理：
C．某主要成分为苛性钠、铝粉的管道疏通剂：
D．明矾净水原理：（胶体）
【答案】B
【解析】A．胃酸的主要成分为盐酸，胃舒平治疗胃酸过多的离子方程式为，故A正确；B．泡沫灭火器中碳酸氢钠与硫酸铝溶液反应的离子方程式为，故B错误；C．苛性钠与铝粉反应的离子方程式为，故C正确；D．明矾能净水是因为水解：（胶体），产生的氢氧化铝胶体能吸附水中悬浮的杂质，故D正确；故答案为：B。
【易错提醒】（1）常温下，能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生“钝化”，而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。
（2）铝与稀硝酸反应时生成的气体是NO而不是H2。
（3）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↑。其反应机理应为：铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2，反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH无电子得失。
【变式训练1】（2024·广东广州·模拟预测）“价类”二维图体现了元素的分类观、转化观，下图是及其部分化合物的“价类”二维图。下列说法错误的是
A．反应③④⑤⑥⑦均属于复分解反应 B．反应①⑥所加试剂可能相同
C．物质的类别处“”代表偏铝酸盐 D．反应④⑤均可以通过加入盐酸实现转化
【答案】B
【分析】根据“价类二维图”可知a为Al，b为Al2O3，c为铝盐，e为，c与d，d与e可以相互转化，则d为偏铝酸盐。
【解析】A．反应③是铝盐转化为偏铝酸盐，其离子方程式为，反应④是偏铝酸盐转化为铝盐，离子方程式为，反应⑥是铝盐转化为碱，离子方程式为，反应⑦是碱转化为偏铝酸盐，离子方程式为，上述反应均为复分解反应，故A正确；B．反应①是铝转化为铝盐，加酸可以实现转化，反应⑥是铝盐转化为氢氧化铝，加入碱实现转化，两反应所加试剂不可能相同，故B错误；C．根据价类二维图可知，d为偏铝酸盐，故C正确；D．反应④是偏铝酸盐转化为铝盐，离子方程式为，反应⑤是偏铝酸盐转化为碱，离子方程式为均可以通过加酸实现转化，故D正确；答案选B。
【变式训练2】（2024·浙江·三模）明矾应用广泛，下列说法不正确的是
A．明矾属于复盐
B．明矾溶液和小苏打溶液混合可以生成气体
C．明矾大晶体的培养可以通过形状完整的小晶体作为晶核
D．明矾可以用作净水剂，是因为明矾溶于水生成了氢氧化铝沉淀
【答案】D
【解析】A．明矾含有铝离子和钾离子两种阳离子，属于复盐，A正确；B．明矾溶液中含有Al3+，Al3+和碳酸氢钠溶液会发生双水解反应生成气体，B正确；C．选用形状较为规则的小明矾晶体作晶核，更有利于晶体的完美析出，C正确；D．明矾可以用作净水剂，是因为明矾溶于水生成了氢氧化铝胶体，D错误；故选D。
考向2 考查铝热反应及其应用
例2（2024·上海崇明·一模）工业上可用铝热反应冶炼锰、钒等金属，其原因与下列无关的是
A．铝还原性较强 B．铝能形成多种合金
C．锰、钒熔点高 D．反应放出大量热
【答案】B
【解析】A．铝热反应中Al作还原剂，Al的还原性比锰、钒等金属的强，因此可以将Mn、V等金属置换出来，A不符合题意；B．铝能形成多种合金和工业上可用铝热反应冶炼锰、钒等难熔金属无关，和铝本身的性质有关，B符合题意；C．铝热反应放出大量的热，冶炼熔点高的金属有利于使高熔点金属熔化并流出，得到较纯的产物，C不符合题意；D．铝热剂为铝和金属氧化物的混合物，反应在高温条件下发生氧化还原反应置换出金属单质，放出大量热，D不符合题意；故选B。
【易错提醒】铝热反应是在高温状态下进行的置换反应，铝只能与排在金属活动性顺序其后的金属氧化物反应。铝不能与MgO反应，铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。
【变式训练1】（2024·湖北·二模）化学焊接技术的原理之一是利用焊剂(主要成分为Al与CuO)在高温下反应制得液态金属(或合金)，凝固后，除去焊接点表面的焊渣，实现焊件金属的焊接。下列说法错误的是
A．Al与Fe2O3也能发生类似反应
B．焊渣的主要成分是Al(OH)3
C．焊接前可用还原性气体在加热条件下除去焊件金属表面的氧化膜
D．若在反应体系中加入低熔点金属，则可形成低熔点液态合金便于焊接
【答案】B
【解析】A．Fe的活泼性弱于Al，在高温条件下可发生铝热反应，故A正确；B．焊剂(主要成分为Al与CuO)在高温下反应得到液体金属，结合元素守恒可知，焊渣的主要成分为Al2O3，故B错误；C．利用还原性气体(如H2，CO等)除去焊件金属表面的氧化膜可使焊接更加牢固，故C正确；D．一般合金的熔点低于任一组分金属，加入低熔点金属，可在更低温度下得到液态合金，便于焊接，同时还可以保护焊件金属，故D正确；故答案选B。
【变式训练2】（2024·江苏·二模）反应2Al+Fe2O32Fe+Al2O3可用于焊接钢轨。下列有关说法不正确的是
A．该反应吸收大量热 B．铝在反应中作还原剂
C．该反应属于置换反应 D．Al2O3 属于两性氧化物
【答案】A
【解析】A．该反应为铝热反应，会放出大量的热，A项错误；B．反应中Al的化合价由0价变为+3价，失电子发生氧化反应，是还原剂，B项正确；C．该反应由一种单质和一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物，属于置换反应，C项正确；D．Al2O3 既能和强碱反应，又能和酸反应，属于两性氧化物，D项正确；答案选A。
考向3 考查铝及其化合物制备的工艺流程
例3（2024·广西南宁·二模）明矾是一种常用的净水剂，以废易拉罐(主要成分为铝和少量不溶于碱性溶液的物质)为原料制取明矾的实验流程如图所示。
下列说法错误的是
A．“碱溶”步骤中有H2产生
B．“沉铝”步骤所得滤液呈酸性
C．用浓硫酸配制9mol/L H2SO4溶液，将浓硫酸缓慢加入到水中，并用玻璃棒搅拌
D．“一系列操作”中还需要加入K2SO4
【答案】B
【分析】易拉罐的主要成分为Al，含有少量的不溶于碱的杂质，可选择浓NaOH溶解，得到偏铝酸钠溶液，并通过过滤除去不溶于碱的杂质，滤液中加入NH4HCO3溶液后，促进[Al(OH)4]-水解生成Al(OH)3沉淀，过滤后将沉淀溶解在稀硫酸中，得到硫酸铝溶液，添加K2SO4溶液后蒸发浓缩并冷却结晶得到晶体明矾，据此分析回答问题。
【解析】A．碱溶过程中发生的是NaOH和Al的反应，即：2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑，A正确；B．由分析可知，“沉铝”步骤有、和生成，所得滤液呈碱性，B错误；C．浓硫酸稀释时需要酸入水，并用玻璃棒不断搅拌，故用浓硫酸配制9mol/L H2SO4溶液，需要将浓硫酸缓慢加入水中，并用玻璃棒不断搅拌，C正确；D．由分析可知，“一系列操作”中还需要加入的试剂是K2SO4，D正确；故选B。
【题后归纳】含铝杂质的提纯方法归类：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。
【变式训练1】（2024·河北唐山·模拟预测）铝土矿是生产金属铝的最佳原料，其用量占世界铝土矿总产量的90%以上。以铝土矿（主要成分为，含和等杂质）为原料制备有机合成中的重要还原剂铝氢化钠（）的一种工业流程如图（已知二氧化硅在“碱溶”时生成硅酸钠沉淀）：
下列说法中错误的是
A．为了提高“碱溶”效率，在“碱溶”前对铝土矿进行粉碎
B．“反应Ⅰ”的部分化学原理与泡沫灭火器的原理相同
C．“电解Ⅱ”中阳极的电极反应式为：
D．“反应Ⅲ”的化学方程式为
【答案】B
【分析】铝土矿主要成分为，含和等杂质。铝土矿加氢氧化钠溶解、生成四羟基合铝酸钠和硅酸钠沉淀，过滤出、Na2SiO3，滤液中加碳酸氢钠生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠，电解碳酸钠溶液，阴极生成氢气和氢氧化钠，阴极生成氧气和碳酸氢钠，氢氧化钠、碳酸氢钠循环到“碱溶”、“反应Ⅰ”利用，氢氧化铝灼烧生成氧化铝，电解氧化铝生成金属铝，铝和氯气反应生成氯化铝，氯化铝和NaH反应生成和氯化钠。
【解析】A．在“碱溶”前对铝土矿进行粉碎，可以增大接触面积，提高“碱溶”效率，故A正确；B．“反应Ⅰ”是 ，与泡沫灭火器的原理不相同，故B错误；C．“电解Ⅱ”是电解碳酸钠溶液，阳极的电极反应式为，故C正确；D．“反应Ⅲ”是氯化铝和NaH反应生成和氯化钠，化学方程式为，故D正确；选B。
【变式训练2】（2024·湖北黄冈·二模）铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下：
下列说法正确的是
A．陶瓷耐高温，可作吸收塔内衬材料
B．工业采用电解冰晶石制备金属铝
C．合成槽中产物主要有和
D．采用溶液喷淋法可提高烟气吸收效率
【答案】D
【分析】烟气(含HF)通入吸收塔，加入过量的碳酸钠，发生反应，向合成槽中通入NaAlO2，发生反应，过滤得到和含有的滤液。
【解析】A．陶瓷的成分中含有SiO2，SiO2能与烟气中的HF发生反应，因此不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料，故A错误；B．工业采用电解氧化铝制备金属铝，用冰晶石是可以降低氧化铝的熔点，故B错误；C．由上述分析可知，合成槽内发生反应，产物是和，故C错误；D．采用溶液喷淋法可增大反应物的接触面积，提高吸收塔内烟气吸收效率，故D正确；故答案选D。
考向4 考查铝及其化合物与强酸、强碱反应有关计算
例4（23-24高三上·江西宜春·阶段考试）把一小块镁铝合金溶于100mL盐酸中，然后向其中滴入1mol L-1NaOH溶液，生成沉淀的质量和加入NaOH溶液的体积如图所示，下列说法正确的是
A．镁铝合金溶于盐酸时一共产生448mLH2
B．盐酸的浓度为0.6mol L-1
C．反应至B点时，所得沉淀的质量为1.07g
D．合金中镁和铝的物质的量之比为1:1
【答案】C
【分析】由图可知，从开始至加入NaOH溶液10mL，没有沉淀生成，说明原溶液中盐酸溶解Mg、Al后盐酸有剩余，此时发生的反应为：HCl+NaOH=NaCl+H2O，继续滴加NaOH溶液，到氢氧化钠溶液为50mL时，沉淀量最大，此时为Mg(OH)2和Al(OH)3，溶液为氯化钠溶液．再继续滴加NaOH溶液，氢氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水，发生反应Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O；
【解析】A．由图可知，从加入10m氢氧化钠溶液开始产生沉淀，加入氢氧化钠溶液为50mL时，沉淀量最大，此时为Mg(OH)2和Al(OH)3，该阶段消耗氢氧化钠40mL，由氢氧根守恒可知3n[Al(OH)3]+2n[Mg(OH)2]=n(NaOH)=(0.06L-0.02L)×1mol/L=0.04mol．从加入氢氧化钠溶液50mL～60mL溶解氢氧化铝，该阶段发生反应Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O，所以n[Al(OH)3]=(0.06L-0.05L)×1mol/L=0.01mol，故3×0.01mol+2n[Mg(OH)2]=0.04mol，解得n[Mg(OH)2]=0.005mol，由元素守恒可知n(Mg)=n[Mg(OH)2]=0.005mol，故m(Mg)=0.005mol×24g mol-1=0.12g，m(Al)=0.01mol×27g mol-1=0.27g，由关系式、，一共产生标准状况下的氢气体积为0.112L+0.336L=0.448L=448mLH2，但选项未告知是标准状况，无法计算，故A错误；B．加入氢氧化钠溶液为50mL时，沉淀量最大，此时为Mg(OH)2和Al(OH)3，溶液为氯化钠溶液，根据钠元素守恒此时溶液中n(NaCl)=n(NaOH)=0.05L×1mol/L=0.05mol，根据氯元素守恒n(HCl)=0.05mol，故盐酸的物质的量浓度为
，故B错误；C．B点到沉淀量最大，此时为Mg(OH)2和Al(OH)3，n[Mg(OH)2]=0.005mol，n[Al(OH)3]=0.01mol，m(沉淀)=m[Mg(OH)2]+m[Al(OH)3]=0.005mol×58g/mol+0.01mol×78g/mol=1.07g，故C正确；D．由图可知，从加入10m氢氧化钠溶液开始产生沉淀，加入氢氧化钠溶液为50mL时，沉淀量最大，此时为Mg(OH)2和Al(OH)3，该阶段消耗氢氧化钠40mL，假设NaOH溶液的浓度为1mol/L，由氢氧根守恒可知3n[Al(OH)3]+2n[Mg(OH)2]=n(NaOH)=0.04L×1mol/L=0.04mol，从加入氢氧化钠溶液50mL～60mL溶解氢氧化铝，该阶段发生反应Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O，该阶段中n[Al(OH)3]=n(NaOH)=0.01L×1mol/L=0.01mol，代入上式可得n[Mg(OH)2]=0.005mol，由元素守恒可知，合金中镁铝的物质的量之比为0.005mol：0.01mol=1：2，故D错误；故选：C。
【变式训练1】（23-24高三上·江苏淮安·阶段考试）将5.10g镁铝合金加入120mL4.0mol·L－1的盐酸中，待合金完全溶解后，得到溶液X。下列说法一定正确的是
A．合金完全溶解后产生的H2的物质的量为0.24mol
B．合金中的镁与铝的物质的量之比小于1
C．若向溶液X中加入270mL2.0mol·L－1NaOH溶液，充分反应，所得沉淀为Mg(OH)2
D．若向溶液X中加入足量的氨水，充分反应，所得沉淀经过过滤、洗涤后充分灼烧，则残留固体质量大于8.50g.
【答案】D
【解析】A．假设全部是镁，物质的量为：=0.21mol，则消耗盐酸为0.42mol，生成氢气为0.21mol；假设全部是铝，其物质的量为：=0.19mol，消耗盐酸为0.57mol，而盐酸的总物质的量为0.48mol，铝过量，生成氢气的物质的量为0.24mol，故A错误；B．将5.10g镁铝合金加入120mL4.0molL的盐酸溶液中，待合金完全溶解后，说明盐酸与合金恰好完全反应，或盐酸过量，设合金中镁铝的物质的量分别为：xmol、ymol，则24x+27y=5.1、2x+3y=0.48，解之得：x的值约为0.1mol，如果盐酸过量，说明镁的含量更大，则合金中的镁与铝的物质的量之比大于1，故B错误；C．如果氢氧化钠过量所得沉淀为氢氧化镁，如果氢氧化钠不足沉淀中还会有氢氧化铝，故C错误；D．假设全部是镁，物质的量为：=0.21mol，氧化镁的质量为：0.21mol×40g/mol=8.4g，如果全是铝，则氧化铝的质量为：0.09mol×102g/mol=9.18g，8.50g在两者之间，故D正确；故选D。
【变式训练2】（23-24高三上·浙江·阶段考试）硝酸与金属反应时，浓度越稀还原产物价态越低。现用一定量的铝粉与镁粉组成的混合物与100mL硝酸钾溶液与硫酸组成的混合溶液充分反应，反应过程中无任何气体放出，向反应后的溶液中逐滴加入4.00mol/L的NaOH溶液，加入的溶液体积与产生的沉淀质量的关系如图所示：
下列结论正确的是
A．铝与混合溶液反应的离子方程式为8Al+30H＋+3NO3 ＝8Al3++3NH4++9H2O
B．参加反应硝酸根离子物质的量为0.06 mol
C．参加反应的铝与镁的质量之比为4:3
D．混合液中硫酸的物质的量的浓度为0.72 mol/L
【答案】A
【解析】A. 硝酸根浓度很低时被氧化生成的产物是铵根离子，因此无气体放出，镁、铝反应生成金属阳离子，则离子反应分别为4Mg+10H++NO3 ＝4Mg2++NH4++3H2O、8Al+30H＋+3NO3 ＝8Al3++3NH4++9H2O，A项正确；B. 由图示可以看出加入氢氧化钠溶液从15.0mL到16.5mL区间内发生的反应是氢氧根离子与铵根离子的反应，由氮原子守恒可知，铵根离子的物质的量即为原溶液中反应的硝酸根离子的物质的量，则原溶液中NO3 物质的量是(16.5－15)×10 3L×4mol/L=0.006mol，B项错误；C. 从图示提示中看出从氢氧化溶液体积16.5mL到18.5mL区间内发生的反应是氢氧化铝与氢氧化钠的反应，氢氧化铝与氢氧化钠等物质的量反应，由Al～Al3+～Al(OH)3～NaOH，则Al的物质的量为0.008mol，再由Mg2++2OH =Mg(OH)2↓、Al3++3OH =Al(OH)3↓，沉淀镁离子和铝离子共消耗氢氧化钠溶液体积(15.0－3.0)mL，由此可知：沉淀镁离子时消耗的氢氧根离子物质的量为(15.0－3.0)×10 3L×4.00mol/L－8×10 3mol×3=24×10 3mol，镁离子物质的量为1.2×10 2mol，参加反应的镁与铝的质量之比：8×10 3mol×27g/mol：1.2×10 2mol×24g/mol=3：4，C项错误；D. 由4Mg+10H++NO3 ＝4Mg2++NH4++3H2O、8Al+30H＋+3NO3 ＝8Al3++3NH4++9H2O可知，消耗氢离子为0.008mol×+1.2×10 2mol×=0.06mol，图中开始3.0mLNaOH溶液消耗氢离子的物质的量为3×10 3L×4mol/L=0.012mol，原溶液中硫酸的物质的量为=0.036mol，混合液中硫酸的物质的量的浓度为=0.36mol/L，D项错误；答案选A。
1．（2023·天津卷）下列常见物质及用途，错误的是
A．氢氧化铝可用于治疗胃酸过多
B．SiO2可用于制造光导纤维
C．Fe2O3是铁红，可以用作染料
D．钠起火，可以使用水基灭火器扑灭
【答案】D
【解析】A．胃酸中含有HCl，氢氧化铝可以与HCl反应，能用于治疗胃酸过多，A正确；B．SiO2具有良好的光学特性，可用于制造光导纤维，B正确；C．Fe2O3是一种红色粉末，俗称铁红，常用作红色染料，C正确；D．钠能与水反应生成易燃性气体氢气，不能使用水基灭火器扑灭，D错误；故选D。
2．（2023·湖南卷）取一定体积的两种试剂进行反应，改变两种试剂的滴加顺序(试剂浓度均为)，反应现象没有明显差别的是
选项 试剂① 试剂②
A 氨水 溶液
B 溶液 溶液
C 溶液 酸性溶液
D 溶液 溶液
【答案】D
【解析】A．向氨水中滴加溶液并振荡，由于开始时氨水过量，振荡后没有沉淀产生，发生的反应为，继续滴加产生沉淀；向溶液中滴加氨水并振荡，开始时生成白色沉淀且沉淀逐渐增多，发生的反应为；当氨水过量后，继续滴加氨水沉淀逐渐减少直至沉淀完全溶解，发生的反应为，因此，改变两种试剂的滴加顺序后反应现象有明显差别，A不符合题意；B．向中滴加溶液并振荡，由于开始时过量，振荡后没有沉淀产生，发生的反应为；向溶液中滴加并振荡，开始时生成白色沉淀且沉淀逐渐增多，发生的反应为；当过量后，继续滴加沉淀逐渐减少直至沉淀完全溶解，发生的反应为，因此，改变两种试剂的滴加顺序后反应现象有明显差别，B不符合题意；C．向溶液中滴加酸性溶液并振荡，由于开始时是过量的，可以被完全还原，可以看到紫红色的溶液褪为无色，发生的反应为;向溶液中滴加酸性溶液并振荡，由于开始时是过量的，逐渐被还原，可以看到紫红色的溶液逐渐变浅，最后变为无色，因此，改变两种试剂的滴加顺序后反应现象有明显差别，C不符合题意；D．向溶液中滴加溶液，溶液立即变为血红色；向溶液中滴加溶液，溶液同样立即变为血红色，因此，改变两种试剂的滴加顺序后反应现象没有明显差别，D符合题意；综上所述，本题选D。
3．（2022·河北卷）NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A．3.9gNa2O2与足量水反应，转移电子个数为0.1NA
B．1.2gMg在空气中燃烧生成MgO和Mg3N2，转移电子个数为0.1NA
C．2.7gAl与足量NaOH溶液反应，生成H2的个数为0.1NA
D．6.0gSiO2与足量NaOH溶液反应，所得溶液中SiO的个数为0.1NA
【答案】B
【解析】A．过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气，则3.9g过氧化钠与足量水反应，转移电子个数为×1×NAmol-1=0.05NA，故A错误；B．镁在空气中燃烧无论生成氧化镁，还是氮化镁，镁均转化为镁离子，则1.2gMg在空气中燃烧生成氧化镁和氮化镁时，转移电子个数为×2×NAmol-1=0.1NA，故B正确；C．铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，则2.7g铝与足量氢氧化钠溶液反应生成氢气的个数为××NAmol-1=0.15NA，故C错误；D．二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，硅酸钠在溶液中发生水解反应，则由原子个数守恒可知，6.0g二氧化硅与足量氢氧化钠溶液反应所得溶液中硅酸根离子的个数小于×NAmol-1=0.1NA，故D错误；故选B。
4．（2022·浙江卷）下列说法不正确的是
A．晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，常用于制造光导纤维
B．高压钠灯发出的黄光透雾能力强、射程远，可用于道路照明
C．氧化铝熔点高，常用于制造耐高温材料
D．用石灰石-石膏法对燃煤烟气进行脱硫，同时可得到石膏
【答案】A
【解析】A．晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，可用于制造晶体管、集成电路等，而二氧化硅常用于制造光导纤维，A错误；B．钠的焰色反应为黄色，可用作透雾能力强的高压钠灯，B正确；C．耐高温材料应具有高熔点的性质，氧化铝熔点高，可用作耐高温材料，C正确；D．石灰石的主要成分为碳酸钙，石灰石-石膏法脱硫过程中发生反应：CaCO3CaO+CO2↑，SO2+CaCO3=CaSO3+CO2，2CaSO3+O2=2CaSO4，得到了石膏，D正确；答案选A。
5．（2022·全国卷）能正确表示下列反应的离子方程式为
A．硫化钠溶液和硝酸混合：S2-+2H+=H2S↑
B．明矾溶液与过量氨水混合：Al3++4NH3+2H2O=AlO+4NH
C．硅酸钠溶液中通入二氧化碳：SiO+CO2+H2O=HSiO+HCO
D．将等物质的量浓度的Ba(OH)2和NH4HSO4溶液以体积比1∶2混合：Ba2++2OH-+2H++SO=BaSO4↓+2H2O
【答案】D
【解析】A．硝酸具有强氧化性，可以将S2-氧化为S单质，自身根据其浓度大小还原为NO或NO2，反应的离子方程式为4H++2NO+S2-=S↓+2NO2↑+2H2O(浓)或8H++2NO+3S2-=3S↓+2NO↑+4H2O(稀)，A错误；B．明矾在水中可以电离出Al3+，可以与氨水电离出的OH-发生反应生成Al(OH)3，但由于氨水的碱性较弱，生成的Al(OH)3不能继续与弱碱发生反应，故反应的离子方程式为Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH，B错误；C．硅酸的酸性小于碳酸，向硅酸钠溶液中通入二氧化碳时，生成硅酸沉淀，二氧化碳则根据其通入的量的多少反应为碳酸根或碳酸氢根，反应的离子方程式为SiO+H2O+CO2=H2SiO3↓+CO(CO2少量)或SiO+2H2O+2CO2=H2SiO3↓+2HCO(CO2过量)，C错误；D．将等物质的量浓度的Ba(OH)2与NH4HSO4溶液以体积比1：2混合，Ba(OH)2电离出的OH-与NH4HSO4电离出的H+反应生成水，Ba(OH)2电离出的Ba2+与NH4HSO4电离出的SO反应生成BaSO4沉淀，反应的离子方程为为Ba2++2OH-+2H++SO=BaSO4↓+2H2O，D正确；故答案选D。
6．（2022·海南卷）依据下列实验，预测的实验现象正确的是
选项 实验内容 预测的实验现象
A 溶液中滴加NaOH溶液至过量 产生白色沉淀后沉淀消失
B 溶液中滴加KSCN溶液 溶液变血红色
C AgI悬浊液中滴加NaCl溶液至过量 黄色沉淀全部转化为白色沉淀
D 酸性溶液中滴加乙醇至过量 溶液紫红色褪去
【答案】D
【解析】A．MgCl2溶液中滴加NaOH溶液至过量，两者发生反应产生白色沉淀，白色沉淀为氢氧化镁，氢氧化镁为中强碱，其不与过量的NaOH溶液发生反应，因此，沉淀不消失，A不正确；B．FeCl3溶液中滴加 KSCN洛液，溶液变血红色，实验室通常用这种方法检验的Fe3+存在；FeCl2溶液中滴加 KSCN洛液，溶液不变色，B不正确；C．AgI的溶解度远远小于AgCl，因此，向AgI悬浊液中滴加 NaCl溶液至过量，黄色沉淀不可能全部转化为白色沉淀，C不正确；D．酸性KMnO4溶液呈紫红色，其具有强氧化性，而乙醇具有较强的还原性，因此，酸性KMnO4溶液中滴加乙醇至过量后溶液紫红色褪去，D正确；综上所述，依据相关实验预测的实验现象正确的是D，本题选D。
7．（2021·浙江卷）下列说法不正确的是
A．硅酸钠是一种难溶于水的硅酸盐 B．镁在空气中燃烧可生成氧化镁和氮化镁
C．钠与水反应生成氢氧化钠和氢气 D．常温下，铝遇浓硝酸或浓硫酸时会发生钝化
【答案】A
【解析】A．硅酸钠是溶于水的硅酸盐，故A错误；B．镁在空气中燃烧时，与氧气和二氧化碳反应生成氧化镁，与氮气反应生成氮化镁，故B正确；C．钠具有强还原性，能与冷水反应生成氢氧化钠和氢气，故C正确；D．浓硫酸和浓硝酸具有强氧化性，铝在浓硫酸和浓硫酸中会发生钝化，阻碍反应的继续进行，故D正确；故选A。
8．（2021·浙江卷）下列反应的方程式不正确的是
A．石灰石与醋酸反应：CO+2CH3COOH=2CH3COO- +CO2↑+H2O
B．铜片上电镀银的总反应(银作阳极，硝酸银溶液作电镀液)：Ag(阳极)Ag(阴极)
C．铜与稀硝酸反应：3Cu+2NO+8H+=3Cu2+ +2NO↑+4H2O
D．明矾溶液中加入少量氢氧化钡溶液：2Al3+ +3SO+ 3Ba2++6OH-=2Al(OH)3↓+ 3BaSO4↓
【答案】A
【解析】A．碳酸钙难溶于水，在离子方程式中应以化学式保留，石灰石与醋酸反应的离子方程式为CaCO3+2CH3COOH=Ca2++2CH3COO-+H2O+CO2↑，A错误；B．银作阳极，阳极的电极反应式为Ag-e-=Ag+，铜片作阴极，阴极的电极反应式为Ag++e-=Ag，总反应为Ag（阳极）Ag（阴极），B正确；C．Cu与稀硝酸反应生成Cu(NO3)2、NO和水，反应的离子方程式为3Cu+8H++2=3Cu2++2NO↑+4H2O，C正确；D．明矾溶液中加入少量Ba(OH)2溶液，参与反应的Ba2+与OH-物质的量之比为1:2，生成的Al(OH)3与BaSO4沉淀物质的量之比为2:3，反应的离子方程式为2Al3++3+3Ba2++6OH-=2Al(OH)3↓+3BaSO4↓，D正确；答案选A。
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第03讲 镁、铝及其重要化合物
目录
01 考情透视·目标导航 2
02 知识导图·思维引航 3
03 考点突破·考法探究 4
考点一 镁及其化合物 4
知识点1 镁的性质 4
知识点2 镁的氧化物MgO 5
知识点3 镁的氢氧化物Mg(OH)2 6
知识点4 镁的其他化合物 6
考向1 考查镁及其化合物的结构、性质及应用 6
考向2 考查镁及其化合物制备的工艺流程 7
考点二 铝及其化合物 8
知识点1 铝的性质 8
知识点2 氧化铝 10
知识点3 氢氧化铝 11
知识点4 常见的铝盐 11
知识点5 数形结合与“铝三角” 12
考向1 考查铝及其化合物的结构、性质及其应用 15
考向2 考查铝热反应及其应用 16
考向3 考查铝及其化合物制备的工艺流程 16
考向4 考查铝及其化合物与强酸、强碱反应有关计算 17
04 真题练习·命题洞见 19
考点要求 考题统计 考情分析
镁、铝及其化合物的性质与应用 2023天津卷第题，分 2023浙江1月卷第12题，2分 2023浙江卷6月卷第4题，2分 2023湖南卷第7题，3分 2022全国甲卷第9题，6分 2022海南卷第6题，2分 2022河北卷第4题，3分 2022湖北卷第1题，3分 2022浙江1月卷第8题，2分 2022浙江6月卷第8题，2分 2021重庆卷第6题，3分 2021浙江1月卷第8题，2分 2021浙江6月卷第9题，2分 从近三年高考试题来看，铝、镁及其化合物的性质与应用仍是高考的命题点。高考中一方面考查铝及其化合物的性质在日常生活、生产中的应用，另一方面以“铝三角”转化关系为载体，考查图像分析和计算能力等。 预测新的一年高考可能会在选择题或化工流程图题中考查金镁、铝、氧化镁、氧化铝及氢氧化镁、氢氧化铝的性质与应用，如化学方程式或离子方程式的正误判断，或在化工流程图中考查铝及其重要化合物的的转化或去除，题目难度中等偏大。
镁、铝及其化合物的制备的工艺流程 2023辽宁卷第16题，3分 2022全国卷第26题，1分 2022湖南卷第6题，3分 2021湖南卷第6题，3分
复习目标： 1．能列举、描述、辨识镁、铝及其化合物重要的物理和化学性质及实验现象。 2．能根据镁、铝及其化合物的性质分析实验室、生产、生活及环境中的某些常见问题，说明妥善保存、合理使用化学品的常见方法。 3．能说明镁、铝及其化合物的应用对社会发展的价值、对环境的影响。 4．了解铝土矿制备铝、海水制镁的原理。
考点一 镁及其化合物
知识点1 镁的性质
1．镁的原子结构及存在
（1）镁的原子结构：镁元素在元素周期表中位于第______周期第______族，原子结构示意图为__________。镁是较活泼的金属，在金属活动性顺序中位于铝、锌、铁的前面。镁在化学反应中，能表现出较强的______性，即______电子的能力强，是常用的______剂。
（2）镁的存在：镁蕴藏量丰富，在宇宙中含量第______，在地壳中含量丰度2%。含镁矿物主要来自白云岩[CaMg(CO3)2]、菱镁矿（MgCO3）、水镁矿[Mg(OH)2]、光卤石（KCl·MgCl2·6H2O）和橄榄石[(Mg，Fe)2SiO4]等。海水、天然盐湖水也是含镁丰富的资源。
2.镁的物理性质
具有______色金属光泽的固体，密度、硬度均较______，熔点较______，有良好的导______、传______和______性。
3.镁的化学性质
①与非金属反应
A.镁条在O2中燃烧，发出耀眼的______，生成白色固体物质，反应的化学方程式为__________________；
B.镁条能与N2反应，化学方程式为3Mg＋N2Mg3N2(镁在空气中燃烧得到______、______和______的混合物)。
【易错提醒】Mg3N2能与水剧烈反应生成Mg(OH)2沉淀，放出氨气，所以只能在干态下制取。
C.镁条能与Cl2反应，化学方程式为________________________
②与CO2反应：______________________________(镁着火不能用______灭火)
③与H2O反应：______________________________（镁与冷水反应很______，镁在沸水中反应较______。）
④与H＋反应：______________________________
4.镁的用途
①______用于制造信号弹和焰火；
②______用于制造火箭、导弹和飞机的部件；
③______用于制耐高温材料；氢氧化镁用做阻燃剂；
④冶金工业上______用作还原剂和脱氧剂。
5.镁的工业制备——海水提镁
工艺流程
基本步骤及主要反应 制石灰乳：化学方程式为________________________、________________________
沉淀：化学方程式为________________________
酸化：化学方程式为________________________
蒸发结晶：析出MgCl2·6H2O，________________________
脱水：在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁，氯化氢的作用抑制Mg2+的水解，________________________
电解：电解熔融氯化镁制得镁，化学方程式为________________________
【易错提醒】①由MgCl2·6H2O到无水MgCl2，必须在HCl气流中加热，以防MgCl2水解。
②因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应，故工业电解MgCl2得到的镁，应在H2氛围中冷却。
知识点2 镁的氧化物MgO
物理性质 ______色固体，______溶于水，熔点______，密度______
化学 性质 类别 ______氧化物
与H2O反应 ________________________(反应缓慢)
与H＋反应 ________________________
与浓铵盐溶液反应 ________________________
与OH－反应 不反应
重要用途 制耐______、耐______器材
知识点3 镁的氢氧化物Mg(OH)2
物理性质 ______色固体，______溶于水，溶解度______碳酸镁
电离性 ______碱，悬浊液使酚酞变______：Mg(OH)2____________
与H＋反应 ______________________________
与OH－反应 不反应
与铵盐浓溶液反应 ______________________________
热稳定性 ______________________________
重要用途 治疗______过多，作______剂
【易错提醒】碳酸镁水解生成氢氧化镁，反应的化学方程式：______________________________，镁元素在水垢中的存在形式是______。
知识点4 镁的其他化合物
1．氯化镁：MgCl2可发生水解，由MgCl2·6H2O制备MgCl2时，要在____________中脱水，MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O，无水MgCl2用于电解制备金属______。
2．氮化镁：在水中剧烈水解，其反应的化学方程式为________________________，与酸反应生成两种盐：________________________。
考向1 考查镁及其化合物的结构、性质及应用
例1（2024·湖北·模拟预测）是一种新型储氢合金，该合金在一定条件下完全吸氢的化学方程式为，得到的混合物在4.0mol L-1HCl溶液中能完全释放出氢气。下列说法正确的是
A．该合金的熔点介于金属镁和金属铝的熔点之间
B．中，两种元素的化合价均为零价
C．在氮气保护下，将一定比例的Mg、Al单质熔炼可获得该合金
D．一定条件下，17mol和12molAl与盐酸完全反应，释放氢气的总量为52mol
【易错提醒】Mg在CO2中能够燃烧，所以活泼金属镁着火不能用干粉灭火器和泡沫灭火器灭火。同时镁与氮气反应生成Mg3N2。
【变式训练1】（2024·上海松江·二模）科学家们创造出了最轻的镁同位素18Mg，18Mg与24Mg具有
A．不同电子数
B．不同物理性质
C．不同核电荷数
D．不同化学性质
【变式训练2】（2024·浙江舟山·三模）关于镁的性质，下列说法错误的是
A．金属镁着火，可以用CO2灭火
B．镁是一种具有银白色光泽的金属
C．镁可以与热水反应生成氢气
D．镁可以与盐酸剧烈反应生成氢气
考向2 考查镁及其化合物制备的工艺流程
例2（2024·山东潍坊·二模）以水泥厂的废料(主要成分为，含少量等杂质)为原料制备的工艺流程如下：
已知：下列说法正确的是
A．为提高酸浸速率，可使用浓硫酸
B．试剂X可以是
C．滤渣为
D．操作a所得滤液经处理后可循环利用
【变式训练1】（23-24高三上·北京·阶段考试）为模拟海水制备MgO的工业过程，用氯化钠、氯化镁、氯化钙、碳酸氢钠等试剂配成模拟海水，制得了MgO，实验过程如下：
已知：ⅰ.模拟海水中主要离子的浓度
离子
0.439 0.050 0.011 0.560 0.001
ⅱ.溶液中某种离子的浓度小于，可认为该离子已完全沉淀；ⅲ.实验过程中，忽略溶液体积的变化；ⅳ.；；；。
下列说法正确的是
A．沉淀物X为
B．滤液M中已完全沉淀
C．滤液N中、均已完全沉淀
D．②中若改为加入4.2gNaOH固体，沉淀物Y为和的混合物
【变式训练2】（23-24高三上·浙江·期末）某兴趣小组在定量分析了镁渣[含有、、、、和]中Mg含量的基础上，按如流程制备六水合氯化镁（）。
相关信息如下：
①700℃只发生和的分解反应
②溶液仅与体系中的MgO反应，且反应程度不大
③“蒸氨”是将氨从固液混合物中蒸出来，且须控制合适的蒸出量
下列说法错误的是
A．步骤Ⅱ，反应的方程式是：
B．步骤Ⅲ，可以将固液混合物C先过滤，再蒸氨
C．步骤Ⅲ，蒸氨促进平衡正向移动，提高MgO的溶解量
D．溶液F经盐酸酸化、蒸发、结晶、过滤、洗涤和低温干燥得到产品。取少量产品溶于水后发现溶液呈碱性，可能是结晶时过度蒸发导致氯化镁水解，部分生成碱式氯化镁
考点二 铝及其化合物
知识点1 铝的性质
1．铝的原子结构和存在
（1）铝的原子结构：铝位于元素周期表第______周期______族，原子结构示意图为____________。
（2）铝的存在：自然界中的铝______以化合态的形式存在，地壳中铝含量位列金属第______位，以铝土矿的形式存在，主要成分是______，含少量Fe2O3和SiO2。
2．金属铝的物理性质
______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______，质地______。
3．金属铝的化学性质
①常温下，铝与氧气形成致密氧化膜，加热发生：________________________，铝片在空气中加热，铝片卷曲而不滴落，是因为氧化铝的熔点______铝。
②______________________________
③______下铝遇氧化性酸——浓硫酸、浓硝酸______，
与非氧化酸发生反应生成______：____________________________________
④______________________________或______________________________
⑤______________________________
4．铝热反应
实验装置
实验现象 ①镁带剧烈______，放出大量的______，并发出耀眼的______，氧化铁与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______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______：________________________
原理应用 ①制取熔点较______、活动性______于Al的金属，如铁、______、锰、______等， 3MnO2＋4Al3Mn＋2Al2O3； ②金属______，如野外____________等
5.铝的制备和用途
（1）制备原理：铝土矿______Al，电解____________：________________________。
【特别提醒】工业上冶炼Al用电解熔融Al2O3而不用AlCl3的原因：AlCl3是共价化合物，熔融态不导电。
（2）铝的用途：______用作导线，______用于制造汽车、飞机、生活用品等，______还用作还原剂。
6.铝与酸或碱反应生成H2的量的关系
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
（1）等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：
①产生H2的物质的量______。
②消耗H＋、OH－的物质的量之比为n(H＋)∶n(OH－)＝______。
（2）足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应：
①消耗Al的物质的量之比为______。
②生成H2的物质的量之比为______。
（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
①铝与盐酸反应时，铝过量而______不足。
②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而______过量。
【易错警示】（1）常温下，能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生“钝化”，而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。
（2）铝与稀硝酸反应时生成的气体是NO而不是H2。
（3）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↑。其反应机理应为：铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2，反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH无电子得失。
（4）铝热反应是在高温状态下进行的置换反应，铝只能与排在金属活动性顺序其后的金属氧化物反应。铝不能与MgO反应，铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。
（5）Mg在CO2中能够燃烧，所以活泼金属镁着火不能用干粉灭火器和泡沫灭火器灭火。同时镁与氮气反应生成Mg3N2。
知识点2 氧化铝
1.物理性质：白色固体，难溶于水，熔点很高。
2.化学性质——______氧化物
①与酸反应：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
②与碱反应：Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
【易错警示】这里的酸碱是指______酸、______碱。
3.用途：①作______材料②冶炼______的原料
4.制备：Al(OH)3加热分解：______________________________
知识点3 氢氧化铝
1.物理性质：______色胶状______溶于水的固体，有较强的______性。
2.化学性质——______氢氧化物
Al(OH)3的电离方程式为
（______式电离）________________________Al(OH)3_____________________（______式电离）
①与酸反应：____________________________________
②与碱反应：____________________________________
③受热分解：____________________________________
【总结归纳】既能与酸反应又能与碱反应的物质：①弱酸的铵盐，如：NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；②弱酸的酸式盐，如：NaHCO3、KHS、NaHSO3等；③氨基酸；④铝及铝的氧化物、氢氧化物。
3.用途①制______ ②______作用
4.制备Al(OH)3的三种方法
①向铝盐中加入氨水，离子方程式为______________________________。
②NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为______________________________。
③可溶性铝盐和偏铝酸盐水溶液中混合：______________________________。
知识点4 常见的铝盐
1.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______盐。
2）明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，它是______色晶体，______溶于水，水溶液pH______7。
3）明矾净水的原理：明矾可以净水，其净水的原理是______________________________，Al(OH)3胶体吸附水中的杂质形成沉淀而净水，使水澄清。
【易错警示】（1）Al2O3、Al(OH)3是中学阶段接触的唯一与碱反应的金属氧化物和氢氧化物，经常应用到除杂、计算题中，所以一定要熟记这两个反应的离子方程式。
（2）Al(OH)3具有两性，能溶于强酸(如盐酸)、强碱(如NaOH溶液)，但不溶于弱酸(如H2CO3)、弱碱溶液(如氨水)。
（3）由Al(OH)3的两式电离以及与酸和碱反应的离子方程式可知：与酸反应时相当于三元碱，与碱反应时相当于一元酸。
（4）明矾净水只能除去水中的悬浮杂质，不能杀菌消毒，与氯气消毒原理不同。
2.AlCl3的结构与性质
1）AlCl3熔点、沸点都很______，且会______，______溶于乙醚等有机溶剂，因为它是一种______型化合物。熔化的AlCl3不易导电，AlCl3晶体属于______晶体，故制备铝时______用AlCl3电解。
2） AlCl3的蒸汽或处于熔融状态时，都以AlCl3______分子形式存在。AlCl3二聚分子的形成原因是铝原子的缺电子结构。AlCl3二聚分子结构示意图如图，其中每个铝原子均为______杂化，各有1条空的轨道，氯原子处于以铝原子为中心的四面体的4个顶点位置。分子中有桥式氯原子存在，桥式氯原子在与其中一个铝原子成σ键的同时，与另一个铝原子的空轨道发生配位，形成σ配位键。
3）AlCl3能与Cl－生成AlCl4-：AlCl3（aq）＋ Cl－（aq）=AlCl4-（aq）
4）与Al2Cl6类似，AlCl4-、Na3AlF6、Al(OH)4-中均存在配位键。
知识点5 数形结合与“铝三角”
1．Al3＋、Al(OH)3、[Al(OH)4]－之间的转化关系
（1）①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH②Al3＋＋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[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
②[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O
（6）Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－
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(从上述转化关系中选择符合图像变化的离子方程式，下同)
操作 可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量 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
方程式 序号 AB：（1）③ BD：（6） AB：（3） BC：（1）②
（2）偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像
操作 偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量 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→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失
图像
方程式 序号 AB：（5）② BC：（2） AB：（4） BC：（1）②
（3）突破Al(OH)3沉淀图像三个秘诀
①明晰横、纵坐标含义，然后通过曲线变化特点分析反应原理。
②掌握Al3＋、Al(OH)3、AlO三者之间的转化比例：
③明晰Al3＋溶液中加碱(OH－)的几种常见变形图像，如：
图A中，n(H＋)∶n(Al3＋)＝。
图B中，若已知原溶液中含有Mg2＋。则可推出：
n(Mg2＋)∶n(Al3＋)＝。
图C中，若已知原溶液中含有H＋和Mg2＋，则可推导出：n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝。
3.铝三角的应用
（1）选择制备Al(OH)3的最佳途径
①由Al3＋制备Al(OH)3，宜用Al3＋与氨水反应：
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
②由NaAlO2制备Al(OH)3宜用CO2与AlO反应：
2H2O＋AlO＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
③从节约原料角度，由Al制备Al(OH)3，宜用Al制备Al3＋，Al制备AlO，然后将二者混合：
Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
（2）有关离子共存问题
①与Al3＋不能大量共存的(阴)离子有：OH－、AlO、HS－、SiO、CO、HCO、SO等。
②与AlO不能大量共存的(阳)离子有：H＋、Al3＋、NH、Fe2＋、Fe3＋等。
③AlO与HCO因发生(相对)强酸制弱酸的反应而不能共存。
（3）分析离子反应顺序
①向含有Al3＋、NH、H＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，反应顺序是：
Ⅰ.________________________；Ⅱ.________________________(若先与NH反应，则生成的NH3·H2O又使Al3＋沉淀且生成NH)；Ⅲ.________________________[若先溶解Al(OH)3，则产生的AlO又与NH反应生成沉淀]；
Ⅳ.______________________________。
②向含有AlO、CO、OH－的混合溶液中逐滴加入盐酸，反应顺序是：
Ⅰ.______________________________；
Ⅱ.______________________________(AlO比CO先反应)；
Ⅲ.______________________________；
Ⅳ.______________________________[HCO比Al(OH)3先反应]；
Ⅴ.______________________________。
（4）有关Al(OH)3的计算
1)求产物Al(OH)3的量
①当n(OH－)≤3n(Al3＋)时，n[Al(OH)3]＝______；
②当3n(Al3＋)③当n(OH－)≥4n(Al3＋)时，n[Al(OH)3]＝____________。
2)求反应物碱的量
①若碱不足(Al3＋未完全沉淀)：n(OH－)＝____________；
②若碱使生成的Al(OH)3部分溶解：n(OH－)＝____________。
考向1 考查铝及其化合物的结构、性质及其应用
例1（23-24高三下·广东·阶段考试）生活中处处有化学。下列生活中及其化合物相关反应的离子方程式书写不正确的是
A．胃舒平[主要成分为]治疗胃酸过多：
B．泡沫灭火器灭火原理：
C．某主要成分为苛性钠、铝粉的管道疏通剂：
D．明矾净水原理：（胶体）
【易错提醒】（1）常温下，能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生“钝化”，而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。
（2）铝与稀硝酸反应时生成的气体是NO而不是H2。
（3）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↑。其反应机理应为：铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2，反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH无电子得失。
【变式训练1】（2024·广东广州·模拟预测）“价类”二维图体现了元素的分类观、转化观，下图是及其部分化合物的“价类”二维图。下列说法错误的是
A．反应③④⑤⑥⑦均属于复分解反应 B．反应①⑥所加试剂可能相同
C．物质的类别处“”代表偏铝酸盐 D．反应④⑤均可以通过加入盐酸实现转化
【变式训练2】（2024·浙江·三模）明矾应用广泛，下列说法不正确的是
A．明矾属于复盐
B．明矾溶液和小苏打溶液混合可以生成气体
C．明矾大晶体的培养可以通过形状完整的小晶体作为晶核
D．明矾可以用作净水剂，是因为明矾溶于水生成了氢氧化铝沉淀
考向2 考查铝热反应及其应用
例2（2024·上海崇明·一模）工业上可用铝热反应冶炼锰、钒等金属，其原因与下列无关的是
A．铝还原性较强 B．铝能形成多种合金
C．锰、钒熔点高 D．反应放出大量热
【易错提醒】铝热反应是在高温状态下进行的置换反应，铝只能与排在金属活动性顺序其后的金属氧化物反应。铝不能与MgO反应，铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。
【变式训练1】（2024·湖北·二模）化学焊接技术的原理之一是利用焊剂(主要成分为Al与CuO)在高温下反应制得液态金属(或合金)，凝固后，除去焊接点表面的焊渣，实现焊件金属的焊接。下列说法错误的是
A．Al与Fe2O3也能发生类似反应
B．焊渣的主要成分是Al(OH)3
C．焊接前可用还原性气体在加热条件下除去焊件金属表面的氧化膜
D．若在反应体系中加入低熔点金属，则可形成低熔点液态合金便于焊接
【变式训练2】（2024·江苏·二模）反应2Al+Fe2O32Fe+Al2O3可用于焊接钢轨。下列有关说法不正确的是
A．该反应吸收大量热 B．铝在反应中作还原剂
C．该反应属于置换反应 D．Al2O3 属于两性氧化物
考向3 考查铝及其化合物制备的工艺流程
例3（2024·广西南宁·二模）明矾是一种常用的净水剂，以废易拉罐(主要成分为铝和少量不溶于碱性溶液的物质)为原料制取明矾的实验流程如图所示。
下列说法错误的是
A．“碱溶”步骤中有H2产生
B．“沉铝”步骤所得滤液呈酸性
C．用浓硫酸配制9mol/L H2SO4溶液，将浓硫酸缓慢加入到水中，并用玻璃棒搅拌
D．“一系列操作”中还需要加入K2SO4
【题后归纳】含铝杂质的提纯方法归类：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。
【变式训练1】（2024·河北唐山·模拟预测）铝土矿是生产金属铝的最佳原料，其用量占世界铝土矿总产量的90%以上。以铝土矿（主要成分为，含和等杂质）为原料制备有机合成中的重要还原剂铝氢化钠（）的一种工业流程如图（已知二氧化硅在“碱溶”时生成硅酸钠沉淀）：
下列说法中错误的是
A．为了提高“碱溶”效率，在“碱溶”前对铝土矿进行粉碎
B．“反应Ⅰ”的部分化学原理与泡沫灭火器的原理相同
C．“电解Ⅱ”中阳极的电极反应式为：
D．“反应Ⅲ”的化学方程式为
【变式训练2】（2024·湖北黄冈·二模）铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下：
下列说法正确的是
A．陶瓷耐高温，可作吸收塔内衬材料
B．工业采用电解冰晶石制备金属铝
C．合成槽中产物主要有和
D．采用溶液喷淋法可提高烟气吸收效率
考向4 考查铝及其化合物与强酸、强碱反应有关计算
例4（23-24高三上·江西宜春·阶段考试）把一小块镁铝合金溶于100mL盐酸中，然后向其中滴入1mol L-1NaOH溶液，生成沉淀的质量和加入NaOH溶液的体积如图所示，下列说法正确的是
A．镁铝合金溶于盐酸时一共产生448mLH2
B．盐酸的浓度为0.6mol L-1
C．反应至B点时，所得沉淀的质量为1.07g
D．合金中镁和铝的物质的量之比为1:1
【变式训练1】（23-24高三上·江苏淮安·阶段考试）将5.10g镁铝合金加入120mL4.0mol·L－1的盐酸中，待合金完全溶解后，得到溶液X。下列说法一定正确的是
A．合金完全溶解后产生的H2的物质的量为0.24mol
B．合金中的镁与铝的物质的量之比小于1
C．若向溶液X中加入270mL2.0mol·L－1NaOH溶液，充分反应，所得沉淀为Mg(OH)2
D．若向溶液X中加入足量的氨水，充分反应，所得沉淀经过过滤、洗涤后充分灼烧，则残留固体质量大于8.50g.
【变式训练2】（23-24高三上·浙江·阶段考试）硝酸与金属反应时，浓度越稀还原产物价态越低。现用一定量的铝粉与镁粉组成的混合物与100mL硝酸钾溶液与硫酸组成的混合溶液充分反应，反应过程中无任何气体放出，向反应后的溶液中逐滴加入4.00mol/L的NaOH溶液，加入的溶液体积与产生的沉淀质量的关系如图所示：
下列结论正确的是
A．铝与混合溶液反应的离子方程式为8Al+30H＋+3NO3 ＝8Al3++3NH4++9H2O
B．参加反应硝酸根离子物质的量为0.06 mol
C．参加反应的铝与镁的质量之比为4:3
D．混合液中硫酸的物质的量的浓度为0.72 mol/L
1．（2023·天津卷）下列常见物质及用途，错误的是
A．氢氧化铝可用于治疗胃酸过多
B．SiO2可用于制造光导纤维
C．Fe2O3是铁红，可以用作染料
D．钠起火，可以使用水基灭火器扑灭
2．（2023·湖南卷）取一定体积的两种试剂进行反应，改变两种试剂的滴加顺序(试剂浓度均为)，反应现象没有明显差别的是
选项 试剂① 试剂②
A 氨水 溶液
B 溶液 溶液
C 溶液 酸性溶液
D 溶液 溶液
3．（2022·河北卷）NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A．3.9gNa2O2与足量水反应，转移电子个数为0.1NA
B．1.2gMg在空气中燃烧生成MgO和Mg3N2，转移电子个数为0.1NA
C．2.7gAl与足量NaOH溶液反应，生成H2的个数为0.1NA
D．6.0gSiO2与足量NaOH溶液反应，所得溶液中SiO的个数为0.1NA
4．（2022·浙江卷）下列说法不正确的是
A．晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，常用于制造光导纤维
B．高压钠灯发出的黄光透雾能力强、射程远，可用于道路照明
C．氧化铝熔点高，常用于制造耐高温材料
D．用石灰石-石膏法对燃煤烟气进行脱硫，同时可得到石膏
5．（2022·全国卷）能正确表示下列反应的离子方程式为
A．硫化钠溶液和硝酸混合：S2-+2H+=H2S↑
B．明矾溶液与过量氨水混合：Al3++4NH3+2H2O=AlO+4NH
C．硅酸钠溶液中通入二氧化碳：SiO+CO2+H2O=HSiO+HCO
D．将等物质的量浓度的Ba(OH)2和NH4HSO4溶液以体积比1∶2混合：Ba2++2OH-+2H++SO=BaSO4↓+2H2O
6．（2022·海南卷）依据下列实验，预测的实验现象正确的是
选项 实验内容 预测的实验现象
A 溶液中滴加NaOH溶液至过量 产生白色沉淀后沉淀消失
B 溶液中滴加KSCN溶液 溶液变血红色
C AgI悬浊液中滴加NaCl溶液至过量 黄色沉淀全部转化为白色沉淀
D 酸性溶液中滴加乙醇至过量 溶液紫红色褪去
7．（2021·浙江卷）下列说法不正确的是
A．硅酸钠是一种难溶于水的硅酸盐 B．镁在空气中燃烧可生成氧化镁和氮化镁
C．钠与水反应生成氢氧化钠和氢气 D．常温下，铝遇浓硝酸或浓硫酸时会发生钝化
8．（2021·浙江卷）下列反应的方程式不正确的是
A．石灰石与醋酸反应：CO+2CH3COOH=2CH3COO- +CO2↑+H2O
B．铜片上电镀银的总反应(银作阳极，硝酸银溶液作电镀液)：Ag(阳极)Ag(阴极)
C．铜与稀硝酸反应：3Cu+2NO+8H+=3Cu2+ +2NO↑+4H2O
D．明矾溶液中加入少量氢氧化钡溶液：2Al3+ +3SO+ 3Ba2++6OH-=2Al(OH)3↓+ 3BaSO4↓
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