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第三章
铁 金属材料
第二节 金属材料
课时18 铝和铝合金
目 标 导 航
学习目标 知识体系
1. 认识铝和铝合金的性质和用途 2. 通过铝和氧化铝的性质的探究，认识Al2O3的两性，掌握Al和Al2O3与盐酸、NaOH溶液的反应
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) 人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高( )
(2) 铝是金属，只能与酸反应，不能与碱反应( )
(3) 用NaOH溶液除去镁粉中的杂质铝：2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑( )
(4) 铁粉与氧化铝发生的铝热反应可用于焊接铁轨( )
(5) 向Al2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量，先生成白色沉淀，后沉淀消失，说明Al(OH)3具有酸性( )
概 念 辨 析
×
×
√
×
√
纲要笔记
铝的结构、存在、含量和物理性质
1
1. 铝的化学性质(写离子方程式，下同)
铝、氧化铝的化学性质
2
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
2. 氧化铝的化学性质
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－
3. 铝、氧化铝与酸、碱反应的实验
实验 操作 在一支试管中加入5 mL盐酸，再向试管中放入一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条放在试管口 在两支试管中加入少量的NaOH溶液，然后向其中一支试管中放入一小块铝片，向另一支试管中放入用砂纸仔细打磨过的一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条分别放在两支试管口 实验 装置
实验 现象 开始没有气泡，一段时间后才有气泡，能听到轻微的爆鸣声 开始没有气泡，一段时间后才有气泡，能听到轻微的爆鸣声 立即产生气泡，听到轻微的爆鸣声
[要点提醒]
(1) 将打磨的铝箔置于酒精灯上灼烧，现象为铝箔熔化但不滴落，其原因为氧化铝的熔点高，包裹在Al的外面，铝箔熔化但不滴落。
(2) 铝既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应，都能生成H2；铝制品不能用来蒸煮或长期储存酸性或碱性食物。
铝元素的价类二维图
3
写出下列相应转化的离子方程式。
(1) 体现氧化铝为两性氧化物的离子方程式：
_______________________________；
_____________________________________。
(2) 体现氢氧化铝为两性氢氧化物的离子方程式：
_______________________________；
_______________________________。
(3) 向Al3＋溶液中加入过量氢氧化钠的离子方程式：
_______________________________。
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－
Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－
(4) [Al(OH)4]－溶液中通入过量CO2气体的离子方程式：
______________________________________。
(5) [Al(OH)4]－溶液中加入过量盐酸的离子方程式：
______________________________________。
[Al(OH)4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O
1. 铝与酸(如HCl)反应的量的关系：___________________。
2. 铝与碱(如NaOH)反应的量的关系：___________________。
[要点提醒]
(1) 等物质的量的铝与足量的HCl、NaOH反应，生成H2的体积关系：V(HCl)∶V(NaOH)＝_________。
(2) 生成相同体积的H2的体积消耗酸、碱的物质的量n(HCl)∶n(NaOH)＝_________。
铝与酸、碱溶液反应的量的关系
4
2Al～6HCl～3H2
2Al～2NaOH～3H2
1∶1
3∶1
铝热反应
5
1. 铝的常见化合物
铝的常见化合物以及铝的应用
6
物质 性质 用途
氧化铝(Al2O3) 两性氧化物，熔点高 耐高温材料
氢氧化铝[Al(OH)3] 两性氢氧化物，弱碱性 胃酸中和剂、耐高温材料
明矾[KAl(SO4)2·12H2O] 水解生成胶体 净水剂
2. 纯铝和铝合金
名称 纯铝 铝合金 硬铝 镁铝合金
组成元素 Al Al以及Mg、Cu、Mn等 Mg、Al
主要特性 硬度和强度较小、导电性、导热性及延展性优良 密度小，强度和硬度都比纯铝的大，具有较强的抗腐蚀能力 强度和硬度都比纯铝和纯镁的大
主要用途 制造导线、热交换器、反光器具、铝箔等 用于汽车、飞机、火箭、船舶等制造业 用于火箭、飞机、轮船等制造业
分类悟法
类型1 铝的物理性质
铝合金大量用于飞机制造，是因为( )
A. Al的活泼性弱
B. 常温下Al不与O2反应
C. Al的还原性弱
D. 铝合金密度小，强度大
1
【解析】铝合金密度小、强度大，大量用于飞机制造，D正确。
D
类型2 铝原子的结构与性质
下列关于铝的说法正确的是( )
A. 常温下，铝很难与空气中的氧气发生化学反应
B. 铝原子核外有3个电子层，最外层有3个电子
C. 铝制餐具可以用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性的食物
D. 等物质的量的铝失电子比镁多，其还原性更强
2
【解析】常温下铝与氧气反应生成氧化铝，A错误；铝制餐具表面的氧化铝是两性氧化物，易与强酸、强碱反应，所以不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性的食物，C错误；物质的还原性与失去电子数目多少没有关系，与失去电子的难易程度有关，D错误。
B
类型3 铝及其化合物的性质
下列关于铝的说法正确的是( )
A. 铝是地壳中含量最多的元素
B. 常温下，铝不能与浓硫酸反应
C. 铝是一种比较活泼的金属，在冶金工业中常作还原剂
D. 铝锅不易生锈，所以可以用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物
3
【解析】Al是地壳中含量最多的金属元素，O是地壳中含量最多的元素，A错误；常温下，Al和浓硫酸发生氧化还原反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止进一步反应，不是不反应，B错误；Al、Al2O3都易和酸、碱性的物质反应，所以铝锅不可以用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物，D错误。
C
类型4 铝与酸、碱反应的计算
铝镁合金已成为轮船制造、化工生产等行业的重要材料。某研究性学习小组的三位同学为测定某含镁3%～5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计下列三种不同实验方案进行探究。回答下列问题：
4
(1) 实验中发生反应的化学方程式是_____________________________________ ____________。
(2) 称取5.4 g铝镁合金粉末样品，投入体积为V mL、浓度为2.0 mol/L NaOH溶液中，充分反应。为保证合金充分反应，NaOH溶液的体积V≥______。
(3) 过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将______(填“偏大”或“偏小”)。
6H2O＋2Al＋2NaOH===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
97
偏大
(4) 某同学提出该实验装置不够完善，应在A、B之间添加一个除酸雾的装置。你的意见是_________(填“需要”或“不需要”)。
(5) 为使测定结果尽可能精确，实验中应注意的问题有(写出两点)：
①___________________,
②_________________________。
不需要
冷却至室温再读数
读数时，使B与C液面相平
探究三：称量x g铝镁合金粉末，放入装有足量氧气的容器中使其充分灼烧。
(6) 欲计算镁的质量分数，该实验中还需要测定的数据是___________________ ___________。
(7) 若用空气代替O2进行实验，对测定结果是否有影响？___(填“是”或“否”)。
充分灼烧后固体粉末的质量
是
课堂评价
1. (2024·广州)取两块大小一样的铝片，进行如图的实验：
根据该实验，下列说法不正确的是( )
A. 氧化铝有保护作用，因此烧杯Ⅰ中没有反应发生
B. 烧杯Ⅰ中开始没有气泡，一段时间后才产生气泡；烧杯Ⅱ中立即产生气泡
C. 两个烧杯中均发生反应：2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
D. 由实验可知，铝制餐具不宜长时间存放碱性食物
【解析】烧杯Ⅰ中铝的表面有Al2O3、Al2O3是两性氧化物，也能和NaOH溶液发生反应，A错误。
A
2. 化学应用广泛，世界因其而多彩。下列用途没有运用相应化学知识的是 ( )
【解析】氢氧化铝和酸反应生成盐和水，因此氢氧化铝用于中和过多的胃酸，与氢氧化铝受热易分解无关，选D。
选项 用途 化学知识
A 硬铝可用于高速列车的外壳 硬铝密度小、强度高
B 铝合金可用作日常的铝制品 铝表面覆盖致密的氧化铝薄膜
C Na2O2用作呼吸面具供氧剂 Na2O2吸收CO2产生O2
D 氢氧化铝用于中和过多的胃酸 氢氧化铝受热易分解
D
3. 等体积的盐酸和NaOH溶液分别与两份足量的铝粉反应，在相同条件下产生氢气的体积之比为1∶3，则盐酸和NaOH溶液的物质的量浓度之比为( )
A. 1∶1 B. 2∶1
C. 3∶1 D. 2∶3
【解析】由金属铝与盐酸和NaOH反应的化学方程式可得关系式：2Al～6HCl～3H2,2Al～2NaOH～3H2。若产生氢气的体积之比为1∶3，则需要盐酸和NaOH的物质的量之比为1∶1，溶液的体积相同，故二者物质的量浓度之比也为1∶1，A正确。
A
4. 下列变化不可能通过一步反应直接完成的是( )
A. Al(OH)3→Al2O3 B. Al2O3→Al(OH)3
C. Al→[Al(OH)4]－ D. AlCl3→Al(OH)3
【解析】Al(OH)3受热分解生成Al2O3和H2O，A不符合题意；Al2O3难溶于水，也不与水反应，B符合题意；Al和NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]和H2，C不符合题意；AlCl3和弱碱或少量强碱反应生成Al(OH)3，D不符合题意。
B
配套新练案
1. 下列关于厨房铝制品的使用合理的是( )
A. 盛放食醋
B. 烧煮开水
C. 用金属丝擦洗表面的污垢
D. 用碱水洗涤
B
2. 铝合金大量用于飞机制造，其主要原因是( )
A. Al的活泼性弱
B. 常温下Al不与O2反应
C. Al的还原性弱
D. 铝合金密度小，强度大
【解析】铝合金密度小、强度大，故可以大量用于飞机制造，D正确。
D
3. 下列关于铝的化合物的说法错误的是( )
A. 氧化铝俗名为刚玉，是高温耐火材料
B. KAl(SO4)2·12H2O溶于水可形成Al(OH)3胶体，可以净水
C. Al3＋和OH－两种离子不能大量共存同一溶液中
D. 向AlCl3溶液滴入浓氨水的离子方程式：
【解析】向AlCl3溶液滴入浓氨水，只能生成氢氧化铝沉淀，D错误。
D
4. 下列变化不能通过一步反应完成的是( )
A. Al→[Al(OH)4]－ B. Al(OH)3→Al2O3
C. Al2O3→Al(OH)3 D. Al3＋→Al(OH)3
【解析】氧化铝不溶于水，也不能和水反应生成Al(OH)3，故Al2O3→Al(OH)3不能一步实现转化，C错误。
C
5. 下列说法正确的是( )
A. Al2O3难溶于水，也不与水反应，故其不是Al(OH)3受热分解生成的对应的氧化物
B. Al2O3是金属氧化物，故其是碱性氧化物
C. Al2O3能与所有的酸、碱溶液反应
D. Al2O3能与强酸、强碱溶液反应
【解析】Al(OH)3受热分解成Al2O3和H2O，A错误；Al2O3是两性氧化物，B错误；Al2O3与强酸、强碱反应，与弱碱不反应，C错误，D正确。
D
6. (2024·广州)下列关于铝及其合金的说法正确的是( )
A. 常温下铝具有较强的抗腐蚀性主要原因是铝不活泼
B. 镁铝合金的密度大、强度高，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料
C. 铝单质在化学反应中容易失去电子，表现出还原性
D. 向装有NaOH溶液的试管中放入未打磨的铝片，一直观察不到气泡
【解析】铝在空气中表面被氧化生成致密的氧化物保护膜，故常温下铝具有较强的抗腐蚀性，A错误；合金的密度一般比成分金属的小，镁铝合金密度小，强度高，B错误；向NaOH溶液中放入未打磨的铝片，一段时间后，待表面氧化膜被反应完全后，单质铝与强碱反应时可以观察到气泡，D错误。
C
7. Fe2O3粉末中混有少量的Al2O3杂质，欲将杂质除去可选用的试剂是( )
A. 稀硫酸 B. 稀硝酸
C. 稀盐酸 D. 氢氧化钠溶液
【解析】稀盐酸、稀硫酸和稀硝酸都能够与Fe2O3反应；Fe2O3不能与氢氧化钠溶液反应，但Al2O3能与氢氧化钠溶液反应生成溶液而除去，D正确。
D
8. 易拉罐的主要成分为铝合金，其中以铝铁合金和铝镁合金最为常见。为确定铝合金中金属的成分，现取几小块易拉罐碎片进行下列实验，其中实验方案、现象与结论均正确的是( )
选项 实验方案 现象与结论
A 加入盐酸 产生无色气体，含铝、铁、镁三种金属
B 加入NaOH溶液 有无色气体产生，含有镁、铝两种金属
C 加入盐酸后，向所得溶液中再加入少量NaOH溶液 产生白色沉淀，一定只含有镁
D 用盐酸溶解并放置一会儿后，加入KSCN溶液 溶液呈红色，含有铁
D
【解析】铝、铁、镁都能和盐酸反应生成气体，故无法确定铝合金的组成成分，A错误；只有铝可与NaOH溶液反应生成无色气体，故不能证明含有Mg，B错误；加入盐酸后，所得溶液中再加入少量NaOH溶液产生白色沉淀，也可能含有铝，C错误；铁单质与酸反应生成Fe2＋，在空气中放置易被部分氧化为Fe3＋，Fe3＋遇KSCN溶液呈红色，D正确。
9. 铝是一种很重要的金属，可以发生一系列反应制备物质，其物质转化关系如图所示：
下列说法错误的是( )
A. 反应①又称铝热反应，可用于野外焊接铁轨
B. 反应②③都有氢气生成，产生等量的氢气时转移的电子数相等
C. 常用反应⑥制备Al(OH)3，方法是向Al2(SO4)3溶液中滴加足量的NaOH溶液
D. 工业上用反应⑦制备铝时，常加入冰晶石以降低氧化铝的熔融温度
C
【解析】铝热反应可用于野外焊接铁轨，A正确；单质铝与强酸、强碱反应产生等量的氢气时，转移的电子数相等，B正确；应向Al2(SO4)3溶液中滴加浓氨水制备Al(OH)3，C错误；Al2O3熔点高，加入冰晶石可降低氧化铝的熔融温度，D正确。
10. 已知某合金的粉末中，含有铁、铝中的一种或者两种，所含金属的量都在5%以上。请设计合理的实验来探究该混合金属粉末中铁、铝元素的存在。
仅限选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、药匙；1 mol/L硫酸、2 mol/L硝酸、2 mol/L NaOH溶液、20% KSCN溶液[已知：稀硝酸有强氧化性，能将Fe2＋氧化成Fe3＋]。
完成以下实验探究过程：
(1) 提出假设
假设1：该合金粉末中可能含有______元素；
假设2：该合金粉末中可能含有_______________________________元素；
假设3：该合金粉末中含有Fe、Al元素。
Al
Fe(与上一空答案的顺序可换)
(2) 设计实验方案
基于假设3，设计出实验方案。
(3) 实验过程
根据(2)的实验方案，叙述实验操作、预期现象和结论。
[提示] Ⅰ. 注意前后内容对应；
Ⅱ. 注意文字简洁。
编号 实验操作 预期现象与结论
① 用药匙取少许样品，加入试管A中，再用滴管取过量NaOH溶液并滴加到试管A中，充分反应后，静置，弃去上层清液，剩余固体备用 ______________________________________________
② 向试管A的剩余固体中加过量稀硫酸，充分反应后，静置；取上层清液于试管B中，加入少许稀硝酸，再滴加KSCN溶液 ____________________________________________________________________________
样品部分溶解，并有气体放出，合金中一定含铝
固体溶解，并有气体放出，溶液呈浅绿色；加KSCN溶液后显红色，合金中一定含铁
(4) 实验①中反应的离子方程式为_____________________________________ _______，实验②中Fe3＋与SCN－反应的离子方程式为________________________。
【解析】(3) 检验合金中含有铝、铁，可根据Al溶于NaOH溶液，而Fe不溶解，将合金溶解于足量NaOH溶液，过滤，向滤出的固体上加足量的稀硫酸，使Fe溶解生成Fe2＋，因稀硝酸有强氧化性，能将Fe2＋氧化成Fe3＋，故向溶液中加稀硝酸，再加入KSCN溶液检验Fe3＋。
2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋
3H2↑
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学习目标 知识体系
1. 认识铝和铝合金的性质和用途2. 通过铝和氧化铝的性质的探究，认识Al2O3的两性，掌握Al和Al2O3与盐酸、NaOH溶液的反应
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) 人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高(×)
(2) 铝是金属，只能与酸反应，不能与碱反应(×)
(3) 用NaOH溶液除去镁粉中的杂质铝：2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑(√)
(4) 铁粉与氧化铝发生的铝热反应可用于焊接铁轨(×)
(5) 向Al2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量，先生成白色沉淀，后沉淀消失，说明Al(OH)3具有酸性(√)
铝的结构、存在、含量和物理性质
铝、氧化铝的化学性质
1. 铝的化学性质(写离子方程式，下同)
2. 氧化铝的化学性质
3. 铝、氧化铝与酸、碱反应的实验
实验操作 在一支试管中加入5 mL盐酸，再向试管中放入一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条放在试管口 在两支试管中加入少量的NaOH溶液，然后向其中一支试管中放入一小块铝片，向另一支试管中放入用砂纸仔细打磨过的一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条分别放在两支试管口
实验装置
实验现象 开始没有气泡，一段时间后才有气泡，能听到轻微的爆鸣声 开始没有气泡，一段时间后才有气泡，能听到轻微的爆鸣声 立即产生气泡，听到轻微的爆鸣声
[要点提醒]
(1) 将打磨的铝箔置于酒精灯上灼烧，现象为铝箔熔化但不滴落，其原因为氧化铝的熔点高，包裹在Al的外面，铝箔熔化但不滴落。
(2) 铝既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应，都能生成H2；铝制品不能用来蒸煮或长期储存酸性或碱性食物。
铝元素的价类二维图
写出下列相应转化的离子方程式。
(1) 体现氧化铝为两性氧化物的离子方程式：
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O；
Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－。
(2) 体现氢氧化铝为两性氢氧化物的离子方程式：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；
Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－。
(3) 向Al3＋溶液中加入过量氢氧化钠的离子方程式：Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－。
(4) [Al(OH)4]－溶液中通入过量CO2气体的离子方程式：[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO。
(5) [Al(OH)4]－溶液中加入过量盐酸的离子方程式：[Al(OH)4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O。
铝与酸、碱溶液反应的量的关系
1. 铝与酸(如HCl)反应的量的关系：2Al～6HCl～3H2。
2. 铝与碱(如NaOH)反应的量的关系：2Al～2NaOH～3H2。
[要点提醒]
(1) 等物质的量的铝与足量的HCl、NaOH反应，生成H2的体积关系：V(HCl)∶V(NaOH)＝1∶1。
(2) 生成相同体积的H2的体积消耗酸、碱的物质的量n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。
铝热反应
装置图 原理及说明
2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3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。铝热反应先点燃镁条，KClO3是助燃剂，反应的现象：火星四射、熔铁滴落
铝热反应还可用于冶炼Ni、Mn、V等难熔金属
铝的常见化合物以及铝的应用
1. 铝的常见化合物
物质 性质 用途
氧化铝(Al2O3) 两性氧化物，熔点高 耐高温材料
氢氧化铝[Al(OH)3] 两性氢氧化物，弱碱性 胃酸中和剂、耐高温材料
明矾[KAl(SO4)2·12H2O] 水解生成胶体 净水剂
2. 纯铝和铝合金
名称 纯铝 铝合金
硬铝 镁铝合金
组成元素 Al Al以及Mg、Cu、Mn等 Mg、Al
主要特性 硬度和强度较小、导电性、导热性及延展性优良 密度小，强度和硬度都比纯铝的大，具有较强的抗腐蚀能力 强度和硬度都比纯铝和纯镁的大
主要用途 制造导线、热交换器、反光器具、铝箔等 用于汽车、飞机、火箭、船舶等制造业 用于火箭、飞机、轮船等制造业
类型1 铝的物理性质
铝合金大量用于飞机制造，是因为(D)
A. Al的活泼性弱
B. 常温下Al不与O2反应
C. Al的还原性弱
D. 铝合金密度小，强度大
【解析】铝合金密度小、强度大，大量用于飞机制造，D正确。
类型2 铝原子的结构与性质
下列关于铝的说法正确的是(B)
A. 常温下，铝很难与空气中的氧气发生化学反应
B. 铝原子核外有3个电子层，最外层有3个电子
C. 铝制餐具可以用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性的食物
D. 等物质的量的铝失电子比镁多，其还原性更强
【解析】常温下铝与氧气反应生成氧化铝，A错误；铝制餐具表面的氧化铝是两性氧化物，易与强酸、强碱反应，所以不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性的食物，C错误；物质的还原性与失去电子数目多少没有关系，与失去电子的难易程度有关，D错误。
类型3 铝及其化合物的性质
下列关于铝的说法正确的是(C)
A. 铝是地壳中含量最多的元素
B. 常温下，铝不能与浓硫酸反应
C. 铝是一种比较活泼的金属，在冶金工业中常作还原剂
D. 铝锅不易生锈，所以可以用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物
【解析】Al是地壳中含量最多的金属元素，O是地壳中含量最多的元素，A错误；常温下，Al和浓硫酸发生氧化还原反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止进一步反应，不是不反应，B错误；Al、Al2O3都易和酸、碱性的物质反应，所以铝锅不可以用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物，D错误。
类型4 铝与酸、碱反应的计算
铝镁合金已成为轮船制造、化工生产等行业的重要材料。某研究性学习小组的三位同学为测定某含镁3%～5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计下列三种不同实验方案进行探究。回答下列问题：
探究一：铝镁合金测定剩余固体质量。
(1) 实验中发生反应的化学方程式是6H2O＋2Al＋2NaOH===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑。
(2) 称取5.4 g铝镁合金粉末样品，投入体积为V mL、浓度为2.0 mol/L NaOH溶液中，充分反应。为保证合金充分反应，NaOH溶液的体积V≥97。
(3) 过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将偏大(填“偏大”或“偏小”)。
探究二：铝镁合金测定生成气体的体积(实验装置如图所示)。
(4) 某同学提出该实验装置不够完善，应在A、B之间添加一个除酸雾的装置。你的意见是不需要(填“需要”或“不需要”)。
(5) 为使测定结果尽可能精确，实验中应注意的问题有(写出两点)：
①冷却至室温再读数,
②读数时，使B与C液面相平。
探究三：称量x g铝镁合金粉末，放入装有足量氧气的容器中使其充分灼烧。
(6) 欲计算镁的质量分数，该实验中还需要测定的数据是充分灼烧后固体粉末的质量。
(7) 若用空气代替O2进行实验，对测定结果是否有影响？是(填“是”或“否”)。
1. (2024·广州)取两块大小一样的铝片，进行如图的实验：
根据该实验，下列说法不正确的是(A)
A. 氧化铝有保护作用，因此烧杯Ⅰ中没有反应发生
B. 烧杯Ⅰ中开始没有气泡，一段时间后才产生气泡；烧杯Ⅱ中立即产生气泡
C. 两个烧杯中均发生反应：2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
D. 由实验可知，铝制餐具不宜长时间存放碱性食物
【解析】烧杯Ⅰ中铝的表面有Al2O3、Al2O3是两性氧化物，也能和NaOH溶液发生反应，A错误。
2. 化学应用广泛，世界因其而多彩。下列用途没有运用相应化学知识的是(D)
选项 用途 化学知识
A 硬铝可用于高速列车的外壳 硬铝密度小、强度高
B 铝合金可用作日常的铝制品 铝表面覆盖致密的氧化铝薄膜
C Na2O2用作呼吸面具供氧剂 Na2O2吸收CO2产生O2
D 氢氧化铝用于中和过多的胃酸 氢氧化铝受热易分解
【解析】氢氧化铝和酸反应生成盐和水，因此氢氧化铝用于中和过多的胃酸，与氢氧化铝受热易分解无关，选D。
3. 等体积的盐酸和NaOH溶液分别与两份足量的铝粉反应，在相同条件下产生氢气的体积之比为1∶3，则盐酸和NaOH溶液的物质的量浓度之比为(A)
A. 1∶1 B. 2∶1
C. 3∶1 D. 2∶3
【解析】由金属铝与盐酸和NaOH反应的化学方程式可得关系式：2Al～6HCl～3H2,2Al～2NaOH～3H2。若产生氢气的体积之比为1∶3，则需要盐酸和NaOH的物质的量之比为1∶1，溶液的体积相同，故二者物质的量浓度之比也为1∶1，A正确。
4. 下列变化不可能通过一步反应直接完成的是(B)
A. Al(OH)3→Al2O3 B. Al2O3→Al(OH)3
C. Al→[Al(OH)4]－ D. AlCl3→Al(OH)3
【解析】Al(OH)3受热分解生成Al2O3和H2O，A不符合题意；Al2O3难溶于水，也不与水反应，B符合题意；Al和NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]和H2，C不符合题意；AlCl3和弱碱或少量强碱反应生成Al(OH)3，D不符合题意。
配套新练案
1. 下列关于厨房铝制品的使用合理的是(B)
A. 盛放食醋
B. 烧煮开水
C. 用金属丝擦洗表面的污垢
D. 用碱水洗涤
2. 铝合金大量用于飞机制造，其主要原因是(D)
A. Al的活泼性弱
B. 常温下Al不与O2反应
C. Al的还原性弱
D. 铝合金密度小，强度大
【解析】铝合金密度小、强度大，故可以大量用于飞机制造，D正确。
3. 下列关于铝的化合物的说法错误的是(D)
A. 氧化铝俗名为刚玉，是高温耐火材料
B. KAl(SO4)2·12H2O溶于水可形成Al(OH)3胶体，可以净水
C. Al3＋和OH－两种离子不能大量共存同一溶液中
D. 向AlCl3溶液滴入浓氨水的离子方程式：
Al3＋＋4NH3·H2O===[Al(OH)4]－＋4NH
【解析】向AlCl3溶液滴入浓氨水，只能生成氢氧化铝沉淀，D错误。
4. 下列变化不能通过一步反应完成的是(C)
A. Al→[Al(OH)4]－ B. Al(OH)3→Al2O3
C. Al2O3→Al(OH)3 D. Al3＋→Al(OH)3
【解析】氧化铝不溶于水，也不能和水反应生成Al(OH)3，故Al2O3→Al(OH)3不能一步实现转化，C错误。
5. 下列说法正确的是(D)
A. Al2O3难溶于水，也不与水反应，故其不是Al(OH)3受热分解生成的对应的氧化物
B. Al2O3是金属氧化物，故其是碱性氧化物
C. Al2O3能与所有的酸、碱溶液反应
D. Al2O3能与强酸、强碱溶液反应
【解析】Al(OH)3受热分解成Al2O3和H2O，A错误；Al2O3是两性氧化物，B错误；Al2O3与强酸、强碱反应，与弱碱不反应，C错误，D正确。
6. (2024·广州)下列关于铝及其合金的说法正确的是 (C)
A. 常温下铝具有较强的抗腐蚀性主要原因是铝不活泼
B. 镁铝合金的密度大、强度高，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料
C. 铝单质在化学反应中容易失去电子，表现出还原性
D. 向装有NaOH溶液的试管中放入未打磨的铝片，一直观察不到气泡
【解析】铝在空气中表面被氧化生成致密的氧化物保护膜，故常温下铝具有较强的抗腐蚀性，A错误；合金的密度一般比成分金属的小，镁铝合金密度小，强度高，B错误；向NaOH溶液中放入未打磨的铝片，一段时间后，待表面氧化膜被反应完全后，单质铝与强碱反应时可以观察到气泡，D错误。
7. Fe2O3粉末中混有少量的Al2O3杂质，欲将杂质除去可选用的试剂是(D)
A. 稀硫酸 B. 稀硝酸
C. 稀盐酸 D. 氢氧化钠溶液
【解析】稀盐酸、稀硫酸和稀硝酸都能够与Fe2O3反应；Fe2O3不能与氢氧化钠溶液反应，但Al2O3能与氢氧化钠溶液反应生成溶液而除去，D正确。
8. 易拉罐的主要成分为铝合金，其中以铝铁合金和铝镁合金最为常见。为确定铝合金中金属的成分，现取几小块易拉罐碎片进行下列实验，其中实验方案、现象与结论均正确的是(D)
选项 实验方案 现象与结论
A 加入盐酸 产生无色气体，含铝、铁、镁三种金属
B 加入NaOH溶液 有无色气体产生，含有镁、铝两种金属
C 加入盐酸后，向所得溶液中再加入少量NaOH溶液 产生白色沉淀，一定只含有镁
D 用盐酸溶解并放置一会儿后，加入KSCN溶液 溶液呈红色，含有铁
【解析】铝、铁、镁都能和盐酸反应生成气体，故无法确定铝合金的组成成分，A错误；只有铝可与NaOH溶液反应生成无色气体，故不能证明含有Mg，B错误；加入盐酸后，所得溶液中再加入少量NaOH溶液产生白色沉淀，也可能含有铝，C错误；铁单质与酸反应生成Fe2＋，在空气中放置易被部分氧化为Fe3＋，Fe3＋遇KSCN溶液呈红色，D正确。
9. 铝是一种很重要的金属，可以发生一系列反应制备物质，其物质转化关系如图所示：
下列说法错误的是(C)
A. 反应①又称铝热反应，可用于野外焊接铁轨
B. 反应②③都有氢气生成，产生等量的氢气时转移的电子数相等
C. 常用反应⑥制备Al(OH)3，方法是向Al2(SO4)3溶液中滴加足量的NaOH溶液
D. 工业上用反应⑦制备铝时，常加入冰晶石以降低氧化铝的熔融温度
【解析】铝热反应可用于野外焊接铁轨，A正确；单质铝与强酸、强碱反应产生等量的氢气时，转移的电子数相等，B正确；应向Al2(SO4)3溶液中滴加浓氨水制备Al(OH)3，C错误；Al2O3熔点高，加入冰晶石可降低氧化铝的熔融温度，D正确。
10. 已知某合金的粉末中，含有铁、铝中的一种或者两种，所含金属的量都在5%以上。请设计合理的实验来探究该混合金属粉末中铁、铝元素的存在。
仅限选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、药匙；1 mol/L硫酸、2 mol/L硝酸、2 mol/L NaOH溶液、20% KSCN溶液[已知：稀硝酸有强氧化性，能将Fe2＋氧化成Fe3＋]。
完成以下实验探究过程：
(1) 提出假设
假设1：该合金粉末中可能含有Al元素；
假设2：该合金粉末中可能含有Fe(与上一空答案的顺序可换)元素；
假设3：该合金粉末中含有Fe、Al元素。
(2) 设计实验方案
基于假设3，设计出实验方案。
(3) 实验过程
根据(2)的实验方案，叙述实验操作、预期现象和结论。
[提示] Ⅰ. 注意前后内容对应；
Ⅱ. 注意文字简洁。
编号 实验操作 预期现象与结论
① 用药匙取少许样品，加入试管A中，再用滴管取过量NaOH溶液并滴加到试管A中，充分反应后，静置，弃去上层清液，剩余固体备用 样品部分溶解，并有气体放出，合金中一定含铝
② 向试管A的剩余固体中加过量稀硫酸，充分反应后，静置；取上层清液于试管B中，加入少许稀硝酸，再滴加KSCN溶液 固体溶解，并有气体放出，溶液呈浅绿色；加KSCN溶液后显红色，合金中一定含铁
(4) 实验①中反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，
实验②中Fe3＋与SCN－反应的离子方程式为Fe3＋＋3SCN－??Fe(SCN)3。
【解析】(3) 检验合金中含有铝、铁，可根据Al溶于NaOH溶液，而Fe不溶解，将合金溶解于足量NaOH溶液，过滤，向滤出的固体上加足量的稀硫酸，使Fe溶解生成Fe2＋，因稀硝酸有强氧化性，能将Fe2＋氧化成Fe3＋，故向溶液中加稀硝酸，再加入KSCN溶液检验Fe3＋。课时18 铝和铝合金
学习目标 知识体系
1. 认识铝和铝合金的性质和用途2. 通过铝和氧化铝的性质的探究，认识Al2O3的两性，掌握Al和Al2O3与盐酸、NaOH溶液的反应
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) 人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高( )
(2) 铝是金属，只能与酸反应，不能与碱反应( )
(3) 用NaOH溶液除去镁粉中的杂质铝：2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑( )
(4) 铁粉与氧化铝发生的铝热反应可用于焊接铁轨( )
(5) 向Al2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量，先生成白色沉淀，后沉淀消失，说明Al(OH)3具有酸性( )
铝的结构、存在、含量和物理性质
铝、氧化铝的化学性质
1. 铝的化学性质(写离子方程式，下同)
2. 氧化铝的化学性质
3. 铝、氧化铝与酸、碱反应的实验
实验操作 在一支试管中加入5 mL盐酸，再向试管中放入一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条放在试管口 在两支试管中加入少量的NaOH溶液，然后向其中一支试管中放入一小块铝片，向另一支试管中放入用砂纸仔细打磨过的一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条分别放在两支试管口
实验装置
实验现象 开始没有气泡，一段时间后才有气泡，能听到轻微的爆鸣声 开始没有气泡，一段时间后才有气泡，能听到轻微的爆鸣声 立即产生气泡，听到轻微的爆鸣声
[要点提醒]
(1) 将打磨的铝箔置于酒精灯上灼烧，现象为铝箔熔化但不滴落，其原因为氧化铝的熔点高，包裹在Al的外面，铝箔熔化但不滴落。
(2) 铝既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应，都能生成H2；铝制品不能用来蒸煮或长期储存酸性或碱性食物。
铝元素的价类二维图
写出下列相应转化的离子方程式。
(1) 体现氧化铝为两性氧化物的离子方程式：____________________________________________；
________________________________________________________________________。
(2) 体现氢氧化铝为两性氢氧化物的离子方程式：________________________________________；
________________________________________________________________________。
(3) 向Al3＋溶液中加入过量氢氧化钠的离子方程式：____________________________________。
(4) [Al(OH)4]－溶液中通入过量CO2气体的离子方程式：__________________________________。
(5) [Al(OH)4]－溶液中加入过量盐酸的离子方程式：_________________________________________。
铝与酸、碱溶液反应的量的关系
1. 铝与酸(如HCl)反应的量的关系：_________________________。
2. 铝与碱(如NaOH)反应的量的关系：_________________________。
[要点提醒]
(1) 等物质的量的铝与足量的HCl、NaOH反应，生成H2的体积关系：V(HCl)∶V(NaOH)＝________。
(2) 生成相同体积的H2的体积消耗酸、碱的物质的量n(HCl)∶n(NaOH)＝________。
铝热反应
装置图 原理及说明
2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3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。铝热反应先点燃镁条，KClO3是助燃剂，反应的现象：火星四射、熔铁滴落
铝热反应还可用于冶炼Ni、Mn、V等难熔金属
铝的常见化合物以及铝的应用
1. 铝的常见化合物
物质 性质 用途
氧化铝(Al2O3) 两性氧化物，熔点高 耐高温材料
氢氧化铝[Al(OH)3] 两性氢氧化物，弱碱性 胃酸中和剂、耐高温材料
明矾[KAl(SO4)2·12H2O] 水解生成胶体 净水剂
2. 纯铝和铝合金
名称 纯铝 铝合金
硬铝 镁铝合金
组成元素 Al Al以及Mg、Cu、Mn等 Mg、Al
主要特性 硬度和强度较小、导电性、导热性及延展性优良 密度小，强度和硬度都比纯铝的大，具有较强的抗腐蚀能力 强度和硬度都比纯铝和纯镁的大
主要用途 制造导线、热交换器、反光器具、铝箔等 用于汽车、飞机、火箭、船舶等制造业 用于火箭、飞机、轮船等制造业
类型1 铝的物理性质
铝合金大量用于飞机制造，是因为( )
A. Al的活泼性弱
B. 常温下Al不与O2反应
C. Al的还原性弱
D. 铝合金密度小，强度大
类型2 铝原子的结构与性质
下列关于铝的说法正确的是( )
A. 常温下，铝很难与空气中的氧气发生化学反应
B. 铝原子核外有3个电子层，最外层有3个电子
C. 铝制餐具可以用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性的食物
D. 等物质的量的铝失电子比镁多，其还原性更强
类型3 铝及其化合物的性质
下列关于铝的说法正确的是( )
A. 铝是地壳中含量最多的元素
B. 常温下，铝不能与浓硫酸反应
C. 铝是一种比较活泼的金属，在冶金工业中常作还原剂
D. 铝锅不易生锈，所以可以用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物
类型4 铝与酸、碱反应的计算
铝镁合金已成为轮船制造、化工生产等行业的重要材料。某研究性学习小组的三位同学为测定某含镁3%～5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计下列三种不同实验方案进行探究。回答下列问题：
探究一：铝镁合金测定剩余固体质量。
(1) 实验中发生反应的化学方程式是_______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2) 称取5.4 g铝镁合金粉末样品，投入体积为V mL、浓度为2.0 mol/L NaOH溶液中，充分反应。为保证合金充分反应，NaOH溶液的体积V≥________。
(3) 过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将________(填“偏大”或“偏小”)。
探究二：铝镁合金测定生成气体的体积(实验装置如图所示)。
(4) 某同学提出该实验装置不够完善，应在A、B之间添加一个除酸雾的装置。你的意见是________(填“需要”或“不需要”)。
(5) 为使测定结果尽可能精确，实验中应注意的问题有(写出两点)：
①________________________________________________________________________,
②________________________________________________________________________。
探究三：称量x g铝镁合金粉末，放入装有足量氧气的容器中使其充分灼烧。
(6) 欲计算镁的质量分数，该实验中还需要测定的数据是________。
(7) 若用空气代替O2进行实验，对测定结果是否有影响？________(填“是”或“否”)。
1. (2024·广州)取两块大小一样的铝片，进行如图的实验：
根据该实验，下列说法不正确的是( )
A. 氧化铝有保护作用，因此烧杯Ⅰ中没有反应发生
B. 烧杯Ⅰ中开始没有气泡，一段时间后才产生气泡；烧杯Ⅱ中立即产生气泡
C. 两个烧杯中均发生反应：2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
D. 由实验可知，铝制餐具不宜长时间存放碱性食物
2. 化学应用广泛，世界因其而多彩。下列用途没有运用相应化学知识的是( )
选项 用途 化学知识
A 硬铝可用于高速列车的外壳 硬铝密度小、强度高
B 铝合金可用作日常的铝制品 铝表面覆盖致密的氧化铝薄膜
C Na2O2用作呼吸面具供氧剂 Na2O2吸收CO2产生O2
D 氢氧化铝用于中和过多的胃酸 氢氧化铝受热易分解
3. 等体积的盐酸和NaOH溶液分别与两份足量的铝粉反应，在相同条件下产生氢气的体积之比为1∶3，则盐酸和NaOH溶液的物质的量浓度之比为( )
A. 1∶1 B. 2∶1
C. 3∶1 D. 2∶3
4. 下列变化不可能通过一步反应直接完成的是( )
A. Al(OH)3→Al2O3
B. Al2O3→Al(OH)3
C. Al→[Al(OH)4]－
D. AlCl3→Al(OH)3
配套热练
课时18 铝和铝合金
1. 下列关于厨房铝制品的使用合理的是( )
A. 盛放食醋
B. 烧煮开水
C. 用金属丝擦洗表面的污垢
D. 用碱水洗涤
2. 铝合金大量用于飞机制造，其主要原因是( )
A. Al的活泼性弱
B. 常温下Al不与O2反应
C. Al的还原性弱
D. 铝合金密度小，强度大
3. 下列关于铝的化合物的说法错误的是( )
A. 氧化铝俗名为刚玉，是高温耐火材料
B. KAl(SO4)2·12H2O溶于水可形成Al(OH)3胶体，可以净水
C. Al3＋和OH－两种离子不能大量共存同一溶液中
D. 向AlCl3溶液滴入浓氨水的离子方程式：
Al3＋＋4NH3·H2O===[Al(OH)4]－＋4NH
4. 下列变化不能通过一步反应完成的是( )
A. Al→[Al(OH)4]－
B. Al(OH)3→Al2O3
C. Al2O3→Al(OH)3
D. Al3＋→Al(OH)3
5. 下列说法正确的是( )
A. Al2O3难溶于水，也不与水反应，故其不是Al(OH)3受热分解生成的对应的氧化物
B. Al2O3是金属氧化物，故其是碱性氧化物
C. Al2O3能与所有的酸、碱溶液反应
D. Al2O3能与强酸、强碱溶液反应
6. (2024·广州)下列关于铝及其合金的说法正确的是 ( )
A. 常温下铝具有较强的抗腐蚀性主要原因是铝不活泼
B. 镁铝合金的密度大、强度高，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料
C. 铝单质在化学反应中容易失去电子，表现出还原性
D. 向装有NaOH溶液的试管中放入未打磨的铝片，一直观察不到气泡
7. Fe2O3粉末中混有少量的Al2O3杂质，欲将杂质除去可选用的试剂是( )
A. 稀硫酸 B. 稀硝酸
C. 稀盐酸 D. 氢氧化钠溶液
8. 易拉罐的主要成分为铝合金，其中以铝铁合金和铝镁合金最为常见。为确定铝合金中金属的成分，现取几小块易拉罐碎片进行下列实验，其中实验方案、现象与结论均正确的是( )
选项 实验方案 现象与结论
A 加入盐酸 产生无色气体，含铝、铁、镁三种金属
B 加入NaOH溶液 有无色气体产生，含有镁、铝两种金属
C 加入盐酸后，向所得溶液中再加入少量NaOH溶液 产生白色沉淀，一定只含有镁
D 用盐酸溶解并放置一会儿后，加入KSCN溶液 溶液呈红色，含有铁
9. 铝是一种很重要的金属，可以发生一系列反应制备物质，其物质转化关系如图所示：
下列说法错误的是( )
A. 反应①又称铝热反应，可用于野外焊接铁轨
B. 反应②③都有氢气生成，产生等量的氢气时转移的电子数相等
C. 常用反应⑥制备Al(OH)3，方法是向Al2(SO4)3溶液中滴加足量的NaOH溶液
D. 工业上用反应⑦制备铝时，常加入冰晶石以降低氧化铝的熔融温度
10. 已知某合金的粉末中，含有铁、铝中的一种或者两种，所含金属的量都在5%以上。请设计合理的实验来探究该混合金属粉末中铁、铝元素的存在。
仅限选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、药匙；1 mol/L硫酸、2 mol/L硝酸、2 mol/L NaOH溶液、20% KSCN溶液[已知：稀硝酸有强氧化性，能将Fe2＋氧化成Fe3＋]。
完成以下实验探究过程：
(1) 提出假设
假设1：该合金粉末中可能含有________元素；
假设2：该合金粉末中可能含有________元素；
假设3：该合金粉末中含有Fe、Al元素。
(2) 设计实验方案
基于假设3，设计出实验方案。
(3) 实验过程
根据(2)的实验方案，叙述实验操作、预期现象和结论。
[提示] Ⅰ. 注意前后内容对应；
Ⅱ. 注意文字简洁。
编号 实验操作 预期现象与结论
① 用药匙取少许样品，加入试管A中，再用滴管取过量NaOH溶液并滴加到试管A中，充分反应后，静置，弃去上层清液，剩余固体备用 ________________________________________________________________
② 向试管A的剩余固体中加过量稀硫酸，充分反应后，静置；取上层清液于试管B中，加入少许稀硝酸，再滴加KSCN溶液 ________________________________________________________________
(4) 实验①中反应的离子方程式为________________________________________________________
________________________________________________________________________，
实验②中Fe3＋与SCN－反应的离子方程式为__________________________________。
