2021高考化学(苏教版)一轮复习考点突破：3-1从铝土矿到铝合金.docx

考点1
铝与强酸、强碱反应的计算
　重 点 突 破
锁定高考热点　探究规律方法
铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应的原理：
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
(1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比：＝11。
(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：＝13。
(3)肯定量的铝分别和肯定量的盐酸和氢氧化钠反应
若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。
题组训练
1．(2021·山东)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
解析　铝与稀硝酸反应但不产生H2，与NaOH溶液反应方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，可知2 mol Al可消耗2 mol NaOH，生成3 mol H2；与稀硫酸反应方程式为2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑，可知2 mol Al消耗3 mol H2SO4，生成3 mol H2；与盐酸反应方程式为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，可知2 mol Al消耗6 mol HCl，生成3 mol H2；故等量Al与足量其他物质反应，放出氢气消耗溶质物质的量最少的是A项。
答案　A
2．(1)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的体积之比是________。
(2)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________。
(3)足量的两份铝分别投入到等体积、肯定物质的量浓度的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________。
(4)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L－1的盐酸和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)＝12，则加入铝粉的质量为(　　)
A．5.4 g B．3.6 g
C．2.7 g D．1.8 g
解析　(1)依据化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑得Al与H2的关系式均为2Al～3H2，故只要参与反应的Al相等，所得H2必相等。
(2)由于在反应中Al过量，产生的H2由HCl和NaOH的量打算。依据化学反应中的关系式：6HCl～3H2；2NaOH～3H2，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积比为1:3。
(3)由于铝足量且产生H2相等，依据关系式n(HCl):n(NaOH)＝3:1，又由于两溶液体积相等，故物质的量浓度c(HCl):c(NaOH)＝n(HCl):n(NaOH)＝3:1。
(4)其反应原理分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。可见当参与反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时，产生H2的体积比是13，而题设条件体积比为12，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于NaOH来说是不足的。
2Al＋6HCl　　===　　2AlCl3＋3H2↑
6 mol 3 mol
3 mol·L－1×0.1 L 0.15 mol
则Al与NaOH反应生成的H2为0.15 mol×2＝0.3 mol。
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2×27 g 3 mol
5．4 g 0.3 mol
即投入的铝粉为5.4 g。
答案　(1)1:1
(2)1:3
(3)3:1
(4)A
考点2
“铝三角”的应用及有关Al(OH)3沉淀的图象与计算
1.“铝三角”的应用
(1)制取Al(OH)3。
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
(2)离子共存问题。
Al3＋与OH－以及AlO、CO、S2－等弱酸根阴离子因生成沉淀或水解相互促进的反应而不能大量共存；AlO与H＋、HCO以及弱碱阳离子Al3＋、Fe3＋等不能大量共存。
(3)鉴别(利用滴加挨次不同，现象不同)。
①AlCl3溶液中滴加NaOH溶液现象为：先产生白色沉淀，后沉淀溶解。
②NaOH溶液中滴加AlCl3溶液现象为：开头无明显现象，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。
(4)分别提纯。
①利用Al能溶于强碱溶液，分别Al与其他金属的混合物。
②利用Al2O3能与强碱溶液反应，分别Al2O3与其他金属氧化物。
③利用Al(OH)3能与强碱溶液反应，分别Al3＋与其他金属阳离子。
特殊提示　当溶液中有多种离子时，要考虑离子之间的反应挨次，如含有H＋、NH、Mg2＋、Al3＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，NaOH先与H＋反应，再与Mg2＋、Al3＋反应生成沉淀，再与NH反应，最终才溶解Al(OH)3沉淀。一般是按生成水、沉淀、气体的挨次反应。
2．有关Al(OH)3沉淀的图象与计算
(1)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图象。
操作
向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
马上产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消逝
无沉淀(有但即溶)→消灭沉淀→渐多→最多→沉淀不变
图像

离子
方程
式
Al3＋＋3OH－===
Al(OH)3↓
Al(OH)3＋OH－
===AlO＋2H2O
Al3＋＋4OH－===
AlO＋2H2O
3AlO＋Al3＋＋6H2O
===4Al(OH)3↓
沉淀
的量
0～3：n[Al(OH)3]
＝n(NaOH)
3～4：n[Al(OH)3]
＝4n(Al3＋)－
n(OH－)

　(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图象。
操作
偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量
向盐酸中逐滴加入偏铝酸盐溶液至过量
现象
马上产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消逝
无沉淀(有但即溶)→消灭沉淀→渐多→最多→沉淀不变
图像

离子
方程
式
AlO＋H＋＋H2O
===Al(OH)3↓
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O
Al3＋＋3AlO＋
6H2O===4Al(OH)3↓
沉淀
的量
0～1：n[Al(OH)3]
＝n(H＋)
1～4：n[Al(OH)3]
＝[4n(AlO)－
n(H＋)]

　(3)向Mg2＋与Al3＋的酸性溶液中渐渐加入强碱溶液
现象
无明显现象→消灭沉淀→沉淀最多→部分溶解→不变
图像

离子
方程
式
H＋＋OH－===H2O
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
题组训练
3.(2022·天津模拟)用稀硫酸、NaOH溶液、Al为原料制取Al(OH)3，甲、乙、丙3位同学分别用如下3种不同的途径：
甲：AlAl2(SO4)3Al(OH)3
乙：AlNaAlO2Al(OH)3
丙：Al(OH)3
制得等量的Al(OH)3，下列结论正确的是(　　)
A．甲用原料最少　　　　　　 B．乙用原料最少
C．丙用原料最少 D．三人所用原料的量相同
解析　本题考查氢氧化铝的制备，意在考查考生对铝及其化合物的性质的综合应用力量。假设均制取1 mol Al(OH)3，甲用1.5 mol H2SO4和3 mol NaOH；乙用1 mol NaOH和0.5 mol H2SO4；丙用3/8 mol H2SO4和0.75 mol NaOH。
答案　C
4．(2022·昆明模拟)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程如图所示，下列叙述正确的是(　　)

A．试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸
B．反应①、过滤后所得沉淀为氢氧化铁
C．图中所示转化反应都不是氧化还原反应
D．反应②的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3
解析　由反应②产物过滤后得到NaHCO3可知Y为CO2，故试剂X为NaOH，A项错误，D项正确；Fe2O3不能与NaOH反应，B项错误；电解熔融Al2O3制金属Al为氧化还原反应，C项错误。
答案　D
5．向30 mL 1 mol·L－1的AlCl3溶液中渐渐加入浓度为4 mol·L－1的NaOH溶液，若产生0.78 g白色沉淀，则加入的NaOH溶液的体积可能为(　　)
A．3 mL B．7.5 mL
C．15 mL D．17.5 mL
解析　解法一：把该题的信息转化为图象，用图象法求解，如图所示：

当生成沉淀0.01 mol时需NaOH 0.03 mol或需NaOH 0.11 mol，明显B项符合题意。
解法二：已知n(AlCl3)＝0.03 mol，n[Al(OH)3]＝
0．01 mol，由沉淀的物质的量小于氯化铝的物质的量可推知此题可能有两个答案：一是氢氧化钠不足，二是氢氧化钠过量。
由两者反应的离子方程式知Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，当碱的量不足时，则V(NaOH)＝ L＝0.007 5 L＝7.5 mL；当碱过量时，则V(NaOH)＝ L＝0.027 5 L＝27.5 mL。
答案　B
6．某溶液中可能含有H＋、NH、Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、CO、SO、NO中的几种。①若加入锌粒，产生无色无味的气体；②若加入NaOH溶液，产生白色沉淀，且产生的沉淀量与加入NaOH的物质的量之间的关系如图所示。则下列说法正确的是(　　)

A．溶液中的阳离子只有H＋、Mg2＋、Al3＋
B．溶液中n(NH)＝0.2 mol
C．溶液中肯定不含CO，可能含有SO和NO
D．n(H＋):n(Al3＋)：n(Mg2＋)＝1:1:1
解析　由①知溶液中肯定含有H＋，肯定没有CO、NO，由②知溶液中肯定含有Mg2＋、Al3＋，由图象可知溶液中还肯定含有NH，且n(NH)＝0.7 mol－0.5 mol＝0.2 mol，n(H＋)＝0.1 mol，n(Al3＋)＝0.8 mol－0.7 mol＝0.1 mol，沉淀Al3＋、Mg2＋共消耗0.4 mol OH－，其中沉淀Al3＋消耗0.3 mol OH－，沉淀Mg2＋消耗0.1 mol OH－，依据Mg2＋～2OH－，可得n(Mg2＋)＝0.05 mol，故只有选项B正确。
答案　B
7．下列各组物质的无色溶液，不用其他试剂即可鉴别的是________。
①NaOH、AlCl3　②NaHCO3、H2SO4　③NaAlO2、NaHSO4　④Na2CO3、HCl　⑤Na2CO3、NaHCO3、Ca(OH)2
解析　都使用互滴法，两次操作应产生不同的现象。
①向含Al3＋的溶液中滴加NaOH溶液，先生成白色沉淀，后沉淀又渐渐溶解；向NaOH溶液中滴加含Al3＋的溶液，开头无沉淀产生，后产生白色沉淀，且沉淀不溶解。两次现象不同，可以鉴别。
②不论是NaHCO3滴入H2SO4中还是H2SO4滴入NaHCO3中都会马上产生气泡，现象相同，无法鉴别。
③NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO，溶液显强酸性。
向NaAlO2溶液中滴加NaHSO4：开头消灭白色沉淀后消逝；向NaHSO4溶液中滴加NaAlO2溶液：开头无现象，后消灭白色沉淀。现象不同，可以鉴别。
④向Na2CO3溶液中滴加盐酸：开头无现象，后产生气泡；向盐酸中滴加Na2CO3溶液，马上产生气泡。
⑤无论是NaHCO3还是Na2CO3加到Ca(OH)2中都会产生白色沉淀，无法区分。
答案　①③④
名 师 究 错
易错追根溯源　挑战高考满分
【典例】　工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3等杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：

下列推断正确的是(　　)
A．试剂X为稀硫酸
B．反应Ⅱ的离子方程式为CO2＋AlO＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
C．反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的反应类型完全相同
D．反应Ⅰ所得的沉淀无任何价值
【错因分析】　不清楚Al2O3、Fe2O3的性质差异，错误推断试剂X为稀硫酸。不认真阅读流程信息，思维单一，不能依据反应Ⅱ的产物推断反应Ⅱ所发生反应的方程式。
【解析】　选项A，试剂X应是NaOH溶液。选项B，溶液乙中含有AlO，AlO与过量CO2、H2O反应生成Al(OH)3沉淀，正确。选项C，反应Ⅰ、Ⅱ是复分解反应，反应Ⅲ是分解反应，反应Ⅳ是电解Al2O3生成Al，该反应有电子转移，是氧化还原反应。选项D，反应Ⅰ所得沉淀的主要成分是Fe2O3，经提纯后可用于作颜料或冶铁等。
【答案】　B
纠错训练
(2022·江西其次次联考)某含Al2O3为50%铝土矿，其所含杂质主要为Fe2O3和SiO2。电解时，工业上要求氧化铝的纯度必需高于98.2%，因此，工业上需要先从铝土矿中获得符合要求的氧化铝。
(1)写出电解法制取铝的化学反应方程式______________。
(2)某组同学设计提炼铝土矿的流程如下：

①当B物质是氨气时，则滤渣乙的成分是____________。
②当滤渣乙的成分为硅酸和氢氧化铝时，则A、B的化学式分别是________、________。
(3)依据物质性质的差异，工业上必需考虑先除去________(填“Fe2O3”或“SiO2”)，假如满足纯度要求后就不再除去另一种杂质。
(4)在粉碎铝土矿时会形成胶体，利用直流电产生电泳现象，可以除去部分杂质，被除去的杂质是________(填“Fe2O3”或“SiO2”)。
解析　(2)当B物质是NH3时，滤液中应含Al3＋，则A溶液为强酸，Fe2O3也必溶于酸，滤渣乙为Al(OH)3、Fe(OH)3。当滤渣乙的成分为硅酸和Al(OH)3时，滤液应为AlO和SiO，则B应为CO2，A为强碱(NaOH)。
(3)SiO2为原子晶体，熔点高，当Al2O3熔化时，SiO2不熔化，故SiO2不用除去，而Fe2O3在高温条件下可与Al反应。
(4)金属氧化物、金属氢氧化物胶体微粒带正电荷，非金属氧化物、金属硫化物胶体微粒带负电荷，若要通过电泳除去杂质，则胶体微粒所带电荷应相反。
答案　(1)2Al2O34Al＋3O2↑
(2)①Fe(OH)3、Al(OH)3　②NaOH　CO2
(3)Fe2O3
(4)SiO2