铝的重要化合物.docx

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铝的重要化合物

铝的重要化合物

1．物理性质

（1）Al2O3为白色固体，难溶于水，熔、沸点很高，可用作耐火材料。

（2）Al（OH）3为白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。

2．化学性质

Al（OH）3的电离：

AlO

＋H＋＋H2O

Al（OH）3

Al3＋＋3OH－

（1）Al2O3与Al（OH）3的两性

[注意]　①两性氧化物是指既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物；②两性氢氧化物是指既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物。

（2）Al（OH）3的不稳定性

2Al（OH）3

Al2O3＋3H2O（用于制备Al2O3）

3．Al（OH）3的制备

（1）向铝盐溶液中加入氨水，离子方程式为

Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

。

（2）向NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为

AlO

＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

。

（3）NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：

3AlO

＋Al3＋＋6H2O===4Al（OH）3↓。

[注意]　①用铝盐与碱液反应制取Al（OH）3时，采用弱碱溶液氨水而不用强碱溶液。

②用偏铝酸盐与酸反应制取Al（OH）3时，一般通入CO2，而不使用强酸。

（二）常见的铝盐——明矾[KAl（SO4）2·12H2O]

1．明矾的组成与应用

（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）化学式为KAl（SO4）2。

（3）电离方程式为KAl（SO4）2===K＋＋Al3＋＋2SO

。

（4）应用：

净水。

净水原理为明矾电离出的Al3＋在水中水解生成Al（OH）3胶体，吸附水中悬浮物而沉淀，使水净化，其离子方程式为Al3＋＋3H2OAl（OH）3（胶体）＋3H＋。

2．明矾与Ba（OH）2的反应

向明矾溶液中加入Ba（OH）2溶液

①SO

恰好沉淀完全，其离子方程式为Al3＋＋2SO

＋2Ba2＋＋4OH－===2BaSO4↓＋AlO

＋2H2O。

②Al3＋恰好沉淀完全，其离子方程式为2Al3＋＋3SO

＋3Ba2＋＋6OH－===3BaSO4↓＋2Al（OH）3↓。

1．“铝三角”转化关系

2．判断离子共存问题

（1）Al3＋与OH－及AlO

、CO

、S2－等弱酸根阴离子因生成沉淀或发生相互促进的水解反应而不能共存。

（2）AlO

与H＋、HCO

以及弱碱阳离子Al3＋、Fe3＋等因生成沉淀或发生相互促进的水解反应而不能大量共存。

3．进行Al3＋、AlO

的鉴别

（1）Al3＋

白色沉淀（胶状）

（2）

[细练过关]

题点

（一）　铝的重要化合物的性质及应用

1．下列说法正确的是________（填序号）。

①Al2O3、Al（OH）3为两性化合物，与盐酸和氨水均反应。

②AlCl3溶液中加入过量氨水，有白色沉淀生成。

③Al2（SO4）3溶液滴入NaOH溶液中立即产生大量沉淀。

④Al2O3与水反应可以生成Al（OH）3。

⑤Al、Al2O3、Al（OH）3与NaOH溶液反应均生成NaAlO2与H2O。

⑥明矾作净水剂的原理是与水作用生成Al（OH）3胶体，吸附悬浮物。

答案：

②⑥

2．下列除去杂质的方法不正确的是（　　）

A．铁粉中混有少量铝粉：

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，不符合除杂的要求。

3．化学在生产和日常生活中有着重要的应用。

下列说法中错误的是（　　）

A．MgO、Al2O3的熔点很高，可制作耐高温材料，工业上也用其电解冶炼对应的金属

B．明矾水解形成的胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化

C．燃放烟花是利用了某些金属元素的焰色反应

D．铝比铁活泼，但铝制品比铁制品在空气中耐腐蚀

解析：

选A　工业上冶炼Mg用电解熔融MgCl2而不是MgO。

题点

（二）　“铝三角”关系及应用

4．常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是（　　）

A．中性溶液中：

Cl－、Mg2＋、Al3＋、K＋

B．1.0mol·L－1的NaAlO2溶液中：

Cl－、HCO

、K＋、Ca2＋

C．在强碱性环境中：

AlO

、SiO

、Na＋、K＋

D．0.1mol·L－1明矾溶液中：

NH

、AlO

、HCO

、Na＋

解析：

选C　A项，Al3＋、Mg2＋水解，溶液呈酸性；B项，AlO

与HCO

反应；D项，Al3＋与AlO

、HCO

均反应，不能共存。

5．下列各组物质，前者逐滴滴加到后者中直至过量，先出现白色沉淀，后来沉淀又消失的是（　　）

A．H2SO4滴入NaAlO2溶液中

B．Ba（OH）2溶液滴入Al2（SO4）3溶液中

C．Al2（SO4）3溶液滴入NaOH溶液中

D．氨水滴入Al2（SO4）3溶液中

解析：

选A　将H2SO4滴入NaAlO2溶液中，先生成Al（OH）3沉淀，Al（OH）3又溶于过量的H2SO4中，A正确；Ba（OH）2溶液滴入Al2（SO4）3溶液中，先生成BaSO4、Al（OH）3沉淀，Al（OH）3又溶于Ba（OH）2溶液，但BaSO4不溶解，B错误；Al2（SO4）3溶液滴入NaOH溶液中，开始由于OH－过量发生反应：

Al3＋＋4OH－===AlO

＋2H2O，故开始无沉淀生成，C错误；氨水滴入Al2（SO4）3溶液中，立即产生Al（OH）3沉淀，但沉淀不溶于氨水，D错误。

题点（三）　Al（OH）3的制备与铝土矿提纯

6．用稀硫酸、NaOH溶液和金属铝为原料制取Al（OH）3。

甲、乙、丙三位学生的制备途径分别是（　　）

甲：

Al

Al2（SO4）3

Al（OH）3

乙：

Al

NaAlO2

Al（OH）3

丙：

若要得到等量的Al（OH）3，则（　　）

A．三者消耗的原料相同

B．甲消耗的原料的总物质的量最多

C．乙消耗的原料的总物质的量最少

D．丙消耗的原料的总物质的量最多

解析：

选B　要制备1molAl（OH）3，三方案所需物质的量关系

甲：

Al

Al2（SO4）3

Al（OH）3，

乙：

Al

NaAlO2

Al（OH）3，

丙：

7．Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应的催化剂的主要成分之一。

工业上用铝土矿（含Fe2O3及其他不反应的杂质）制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程有很多步骤，下列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　⑦洗涤并煅烧

A．①⑥⑤③⑦　　　　　　B．②③④③⑦

C．②③⑤③⑦D．①③⑤③⑦

解析：

选B　从铝土矿（主要成分为Al2O3）中提取Al2O3，主要应用Al2O3能与强碱溶液反应，生成可溶性NaAlO2溶液，过滤除去其他不溶性杂质，向滤液中通入酸性气体CO2，生成Al（OH）3沉淀，过滤，洗涤，加热分解Al（OH）3得到Al2O3。

若先用盐酸溶解，Fe2O3、Al2O3均溶解，制取Al（OH）3的步骤较多；从NaAlO2制备Al（OH）3，若加盐酸不容易控制量的多少。

故B项操作步骤为最佳。

[备考点击]

（1）铝、酸、碱制备Al（OH）3的最佳方案

（2）从铝土矿提取Al2O3的两流程

由铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）提取Al2O3的两大工艺流程：

[课时跟踪检测]

1．科学家发明的透明坚硬镁铝氧化物新型材料，可以用作显示器和手机屏幕，下列关于镁、铝的说法正确的是（　　）

A．镁铝制品在空气中能稳定存在是因为铝不活泼

B．浓HNO3、浓H2SO4能用铝制器皿盛装是因为铝与浓HNO3、浓H2SO4不反应

C．镁、铝均能与NaOH溶液反应

D．铝与Fe2O3发生铝热反应是利用了Al的还原性比Fe强

答案：

D

2．小明家中收藏着一件清末的铝制品佛像，该佛像至今仍保存完好。

该佛像未锈蚀的主要原因是（　　）

A．铝不易发生化学反应

B．铝不易被氧化

C．铝的氧化物容易发生还原反应

D．铝易被氧化，但氧化生成的氧化铝具有保护内部铝的作用

答案：

D

3．镁、铝都是较活泼的金属，下列描述中正确的是（　　）

A．高温下，镁、铝在空气中都有抗腐蚀性

B．镁、铝都能跟稀盐酸、稀硫酸、强碱反应

C．镁在点燃条件下可以与二氧化碳反应，铝在一定条件下可以与氧化铁发生氧化还原反

应

D．铝热剂是镁带、铝粉和氧化铁的混合物

解析：

选C　常温下，镁和铝在空气中都能跟氧气反应，表面生成一层致密的氧化物薄膜，这层氧化物薄膜能够阻止金属的继续氧化，所以镁和铝在常温下都有抗腐蚀性，但是在高温下镁、铝都能跟氧气剧烈反应，放出大量热，选项A错误；镁能跟酸反应不能跟碱反应，选项B错误；镁在点燃条件下可以与二氧化碳反应生成氧化镁和碳，铝在一定条件下可以与氧化铁发生氧化还原反应生成铁和氧化铝，选项C正确；铝热剂是铝粉和氧化铁的混合物，铝热反应中，在铝热剂上放供氧剂氯酸钾，中间插一根镁带，镁带为反应提供高温条件，选项D错误。

4．（2019·合肥调研）在给定条件下，下列物质的转化不能实现的是（　　）

A．明矾

Al（OH）3

NaAlO2

B．NaAlO2溶液

Al（OH）3

Al2O3

C．Al2O3

NaAlO2溶液

Al（OH）3

D．MgO

MgCl2溶液

MgCl2

解析：

选D　MgCl2溶液蒸干不能得到MgCl2，加热过程中MgCl2水解生成Mg（OH）2。

5．下列关于铝热反应的说法中，正确的是（　　）

A．铝热剂仅指铝粉和三氧化二铁的混合物

B．铝粉与金属氧化物的混合物都是铝热剂

C．铝热剂中铝粉作还原剂

D．铝热反应在常温下即可进行

解析：

选C　铝热剂是铝粉和某些难熔金属的氧化物，如MnO2、V2O5、Co3O4等，并不是所有金属氧化物，也不仅是氧化铁，A、B项均错误；铝热反应中铝粉作还原剂，将氧化物中的金属置换出来，C项正确；铝热反应需要在高温条件下进行，D项错误。

6．在CO2中，Mg燃烧生成MgO和C。

下列说法中，正确的是（　　）

A．元素C的单质只存在金刚石和石墨两种同素异形体

B．Mg、MgO中镁元素微粒的半径：

r（Mg2＋）>r（Mg）

C．在该反应条件下，Mg的还原性强于C的还原性

D．该反应中化学能全部转化为热能

解析：

选C　碳元素还存在C60、C70等同素异形体，故A项错误；同种元素粒子半径的比较看电子数，电子数越多，半径越大，r（Mg2＋）

7．将等物质的量的镁和铝相混合，取等物质的量的该混合物4份，分别加到足量的下列溶液中，放出氢气最多的是（　　）

A．3mol·L－1HCl　　　B．4mol·L－1HNO3

C．8mol·L－1NaOHD．18mol·L－1H2SO4

解析：

选A　足量3mol·L－1HCl能使镁和铝完全反应产生氢气；硝酸与镁、铝反应，但不会产生氢气；氢氧化钠只能与铝反应产生氢气；浓硫酸与镁不产生氢气，浓硫酸使铝钝化。

8．（2019·贵阳模拟）海水是重要的资源，可以制备一系列物质。

下列说法不正确的是（　　）

A．要除去粗盐中SO

、Ca2＋、Mg2＋等杂质，步骤①中所加试剂及相关操作顺序可以是：

过量NaOH溶液→过量BaCl2溶液→过量Na2CO3溶液→过滤→盐酸

B．步骤②的反应原理为2Cl－＋2H2O

2OH－＋H2↑＋Cl2↑

C．步骤③中需将MgCl2·6H2O置于干燥的HCl气流中加热脱水制备无水MgCl2

D．步骤④、⑤、⑥所涉及的反应中，溴元素均发生氧化反应

解析：

选D　步骤①中，用过量NaOH溶液除去Mg2＋；用过量Na2CO3溶液除去Ca2＋；用过量BaCl2溶液除去SO

，但是这三种溶液会引入新的杂质离子OH－、CO

、Ba2＋，通过加适量盐酸除去CO

和OH－，但过量的Ba2＋必须由Na2CO3溶液除去，因此盐酸在最后加入，过量Na2CO3溶液在加入过量BaCl2溶液之后加入，A项正确；步骤②为电解食盐水，反应的原理为2Cl－＋2H2O

2OH－＋H2↑＋Cl2↑，B项正确；步骤③由MgCl2·6H2O得到无水MgCl2，为了抑制MgCl2的水解，需在HCl气流中加热脱水，C项正确；步骤⑤中Br2转化为HBr，溴元素被还原，发生还原反应，D项错误。

9．（2019·株洲模拟）镓（Ga）与铝同主族，曾被称为“类铝”，其氧化物和氢氧化物均为两性化合物。

工业制备镓的流程如图所示：

下列判断不合理的是（　　）

A．Al、Ga均处于ⅢA族

B．Ga2O3可与盐酸反应生成GaCl3

C．Ga（OH）3可与NaOH反应生成NaGaO2

D．酸性：

Al（OH）3>Ga（OH）3

解析：

选D　镓（Ga）与铝同主族，位于第ⅢA族，A项正确；Ga2O3与Al2O3的性质具有相似性，可与盐酸反应生成GaCl3，B项正确；Ga（OH）3与Al（OH）3的性质相似，能与NaOH溶液反应生成NaGaO2，C项正确；向NaAlO2和NaGaO2的混合液中通入适量CO2，只有Al（OH）3沉淀，而没有Ga（OH）3沉淀，说明酸性：

Ga（OH）3>H2CO3>Al（OH）3，D项错误。

10．工业上用铝土矿（主要成分为Al2O3，含SiO2、Fe2O3等杂质）冶炼铝的主要流程如下：

（注：

SiO2碱溶时转化为铝硅酸钠沉淀）

下列叙述错误的是（　　）

A．操作Ⅰ增大NaOH溶液用量可提高Al2O3的浸取率

B．操作Ⅱ、Ⅲ为过滤，操作Ⅳ为灼烧

C．通入过量CO2的离子方程式为

2AlO

＋CO2＋3H2O===2Al（OH）3↓＋CO

D．加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔融温度

解析：

选C　操作Ⅰ增大NaOH溶液用量可以使铝土矿中的Al2O3充分溶解，从而提高Al2O3的浸取率，A正确；操作Ⅱ、Ⅲ为过滤，操作Ⅱ滤去的滤渣为Fe2O3、铝硅酸钠，操作Ⅲ得到固体Al（OH）3，操作Ⅳ为灼烧，目的是使Al（OH）3分解成Al2O3，B正确；向NaAlO2溶液中通入过量CO2后生成Al（OH）3沉淀和NaHCO3，离子方程式为

AlO

＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

，C不正确；加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔融温度，D正确。

11．某无色透明溶液与铝反应放出H2，该溶液中可能含有Mg2＋、Cu2＋、Ba2＋、H＋、Ag＋、SO

、SO

、HCO

、OH－、NO

十种离子中的若干种，下列推断正确的是（　　）

A．当溶液中有Al3＋生成时，溶液中可能存在：

SO

、NO

、H＋、Mg2＋

B．当溶液中有Al3＋生成时，溶液中一定存在：

H＋、SO

；可能存在Mg2＋

C．当溶液中有AlO

生成时，溶液中一定存在：

OH－、Ba2＋、NO

D．当溶液中有AlO

生成时，溶液中可能存在：

OH－、Ba2＋、NO

、SO

解析：

选B　据题意可知溶液中一定不含有Cu2＋、HCO

。

当溶液中有Al3＋生成时，原溶液中含有H＋，不含有NO

（否则产生的气体为NO）、SO

、OH－，据电中性原理知其中必定含有SO

，于是不能存在Ba2＋、Ag＋，可能含有Mg2＋，A项错误，B项正确；当溶液中有AlO

生成时，原溶液含有OH－，肯定没有H＋、Ag＋、Mg2＋，据电中性原理知其中必定含有Ba2＋，于是不能存在SO

、SO

，可能含有NO

，C、D项错误。

12．（2019·朝阳区模拟）某小组用打磨过的铝片进行如下实验，下列分析不合理的是（　　）

A．①中铝片发生了钝化

B．②中产生的气泡可能是氮氧化合物

C．③中沉淀溶解的离子方程式是

Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O

D．②中加水稀释过程中，仅发生了氧化还原反应

解析：

选D　浓硝酸具有强氧化性，常温下铝在浓硝酸中发生钝化，故A正确；加水稀释，硝酸浓度变稀，产生气泡说明铝和稀硝酸发生反应生成一氧化氮气体，②中产生的气泡可能是氮氧化合物，故B正确；③中沉淀溶解是氢氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，反应的离子方程式是Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O，故C正确；②中加水稀释过程中，铝表面形成的氧化物薄膜溶于稀硝酸为复分解反应，过程中不仅发生了氧化还原反应，故D错误。

13．如图是工业利用菱镁矿MgCO3（含杂质Al2O3、FeCO3）制取镁的工艺流程。

回答有关问题：

（1）菱镁矿送入酸浸池前需要粉碎，目的是_________________________________________

____________________________________________________________________________。

（2）氧化池中通入氯气的目的是氧化________，工业上不选用硝酸作氧化剂的原因是________________________和____________________。

（3）沉淀混合物为_________和_________（填化学式）。

（4）利用熔融氯化镁制取金属镁，选用的方法是________（填字母）。

A．电解法B．氧气还原法

C．碳还原法D．分解法

解析：

（1）粉碎菱镁矿，增大固相反应物的接触面积，提高酸浸速率。

（2）通入Cl2是为了将Fe2＋（或FeCl2）氧化为Fe3＋（或FeCl3），工业上不用HNO3是因为会产生污染性气体NOx，也会引入杂质离子NO

。

（3）氧化池中存在Al3＋、Fe3＋、H＋，所以加入MgO后与H＋反应使溶液碱性增强，Al3＋和Fe3＋转化为Al（OH）3和Fe（OH）3，故沉淀池中的沉淀为Al（OH）3和Fe（OH）3。

（4）金属镁比较活泼，一般采用电解熔融MgCl2的方法进行冶炼。

答案：

（1）提高酸浸速率　

（2）Fe2＋（或FeCl2）　会产生污染性气体NOx　会引入杂质离子NO

（3）Al（OH）3　Fe（OH）3　（4）A

14．利用铝灰（主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等）制备铝鞣剂[主要成分为Al（OH）2Cl]的一种工艺如下：

（1）气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。

铝灰在90℃水解生成A的化学方程式为______________________；“水解”采用90℃而不在室温下进行的原因是____________

____________________________________________________________________________。

（2）“酸溶”时，Al2O3发生反应的离子方程式为____________________________________

____________________________________________________________________________。

（3）“氧化”时，发生反应的离子方程式为_________________________________________

____________________________________________________________________________。

（4）“废渣”成分为________（填化学式）。

（5）采用喷雾干燥而不用蒸发的原因是____________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

铝灰主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等，加入水后，AlN和水反应生成氢氧化铝和氨气，加入盐酸酸溶后，生成氯化铝溶液和氯化亚铁溶液，加入漂白液氧化亚铁离子为铁离子，加入纯碱调节溶液pH使铁离子全部沉淀，采用喷雾干燥制备铝鞣剂。

（1）气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明生成的是氨气，铝灰中的AlN和水发生水解反应生成氢氧化铝沉淀和氨气，反应的化学方程式为AlN＋3H2O

Al（OH）3＋NH3↑，加热可以促进氮化铝水解生成氨气，降低NH3在水中的溶解度，促使NH3逸出。

（2）氧化铝是两性氧化物，酸溶时和盐酸发生反应生成氯化铝溶液，其反应的离子方程式为Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O。

（3）加入漂白液的作用是利用次氯酸根离子在酸溶液中的强氧化性氧化亚铁离子为铁离子，反应的离子方程式为2Fe2＋＋2H＋＋ClO－===2Fe3＋＋Cl－＋H2O。

（4）由上述分析可知“废渣”成分为氢氧化铁沉淀，化学式为Fe（OH）3。

（5）铝鞣剂主要成分为Al（OH）2Cl，在加热蒸发时会发生水解，为防止水解利用喷雾干燥，减少铝鞣剂水解。

答案：

（1）AlN＋3H2O

Al（OH）3＋NH3↑　加快AlN水解反应速率；降低NH3在水中的溶解度，促使NH3逸出

（2）Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O

（3）2Fe2＋＋2H＋＋ClO－===2Fe3＋＋Cl－＋H2O

（4）Fe（OH）3

（5）防止Al（OH）2Cl水解生成Al（OH）3

15．铝是一种重要的金属，在生产、生活中具有许多重要的用途，如图是从铝土矿中制备铝的工艺流程：

已知：

①铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质；

②溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠反应，能生成硅铝酸盐沉淀，反应的化学方程式为2Na2SiO3＋2NaAlO2＋2H2O===Na2Al2Si2O8↓＋4NaOH。

请回答下列问题：

（1）铝土矿中Al2O3与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为

____________________________________________________________________________。

（2）在工艺流程中“酸化”时，加入的最佳物质B是______，理由是__________________

________________________________________________________，写出酸化过程发生反应的化学方程式：

_______________________________________________________________。

（3）工业上用Al2O3与C、Cl2在高温条件下反应制取AlCl3，理论上每消耗6.0g碳单质，转移1mol电子，则反应的化学方程式为_________________________________________。