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专题10铝及其重要化合物(建议完成时间：45分钟实际完成时间：_______分钟)目录考点一铝及其化合物的结构、性质及其应用考点二铝及其化合物制备的工艺流程考点三铝及其化合物与强酸、强碱反应有关计算考点一铝及其化合物的结构、性质及其应用1(2023·江苏·统考二模)下列物质的性质和用途具有对应关系的是A.Al2O3熔点高，可用作电解制铝B.Al OH3不稳定，可用于治疗胃酸过多C.明矾水解生成胶体，可用做絮凝剂D.铝具有导热性，可用于制备铝热剂【答案】C【解析】A．Al2O3熔融可以电解生成铝单质，可用作电解制铝，而不是因为其熔点高，物质的性质和用途不具有对应关系，A不符合题意；B．Al OH3能和胃酸盐酸反应，可用于治疗胃酸过多，物质的性质和用途不具有对应关系，B不符合题意；C．明矾水解生成胶体从而吸附水中悬浮物加速沉降用于净水，可用做混凝剂，物质的性质和用途具有对应关系，C符合题意；D．铝具有还原性能还原一些金属氧化物，可用于制备铝热剂，物质的性质和用途不具有对应关系，D不符合题意；故选C。
2(2023·广东·广州市第二中学校联考三模)下图为铝的生产原理示意图，下列相关说法不正确的是A.冰晶石做助熔剂B.氧化铝属于过渡晶体C.金属铁、铜的冶炼方法与铝类似D.铝在工业上是一种很好的还原剂【答案】C【解析】A．冰晶石在电解铝工业中常用作助熔剂，正确；B．氧化铝的晶体结构具有某些过渡金属的特征，因此被称为过渡晶体，正确；C．工业上用电解熔融的氧化铝，得到金属铝和氧气，而工业上用热还原法来冶炼金属铁、铜，错误；D．Al为活泼金属，冶金工业中常作还原剂，正确；故选C。
3(2023·上海黄浦·一模)去了膜的铝条放入硫酸铜溶液中，不可能观察到的现象A.金属表面有气泡B.银白色金属转变为紫红色C.出现蓝色沉淀D.溶液蓝色变浅【答案】C【解析】A．硫酸铜溶液由于是强酸弱碱盐溶液，故Cu2+水解使溶液显酸性，把去了膜的铝条放入硫酸铜溶液中，会生成氢气，金属表面产生气泡，A不合题意；B．由2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu可知，银白色金属转变为紫红色，B不合题意；C．由2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu可知，不会出现蓝色沉淀，C符合题意；D．由2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu可知，溶液蓝色变浅，D不合题意；故答案为：C。
第2讲 铝及其重要化合物[考纲要求] 理解铝及其重要化合物的主要性质和应用。
1．铝的结构和存有铝位于元素周期表第三周期ⅢA 族，原子结构示意图为。
铝元素在地壳中含量丰富，仅次于硅。
自然界中的铝全部以化合态存有。
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、导电性和传热性等，密度较小，质地柔软。
3．金属铝的化学性质写出图中相关反应的化学方程式或离子方程式：①Al O2⎪⎪⎪⎪――→ 常温 形成致密的氧化膜――→ 点燃 4Al ＋3O2=====点燃2Al2O3②2Al ＋3Cl2=====点燃2AlCl3 ③Al 酸⎪⎪⎪⎪――→氧化性酸遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化――→非氧化性酸2Al ＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑④2Al ＋2NaOH ＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑⑤2Al ＋Fe2O3=====高温Al2O3＋2Fe(铝热反应)4铝 镁 与非金属反应能被Cl2、O2氧化 2Mg ＋O2=====点燃2MgO 3Mg ＋N2=====点燃Mg3N2 与水反应 反应很困难 能与沸水反应Mg ＋2H2O=====△Mg(OH)2＋H2↑与碱反应能溶于强碱溶液 不反应 与某些氧化物反应 能与Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应 能在CO2中燃烧：2Mg ＋CO2=====点燃2MgO ＋C5.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。
深度思考1．铝的化学性质活泼，为什么日常生活中广泛使用的铝制品通常具有较好的抗腐蚀性能？ 答案 铝在常温下迅速被氧气氧化，形成一层致密的氧化膜，保护铝不再被氧化，因而铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能。
2．金属铝是活泼的金属，能与酸反应，为什么能用铝槽储运浓H2SO4或浓HNO3?答案 常温下浓H2SO4、浓HNO3能使铝钝化(在表面形成一层致密的氧化膜)，阻止反应继续实行。
3．实验室能否用硫化物与铝盐溶液混合制取Al2S3？用离子方程式说明原因。
铝及其重要化合物一、铝1．物理性质：银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和传热性等，密度较小，质地柔软。
2．化学性质：（1）与非金属单质的反应：①铝与O 2反应：Al+3O 22Al 2O 3（在纯氧中，剧烈燃烧，发出耀眼的白光）②铝与S 反应：2Al+3SAl 2S3③铝与Cl 2反应：2Al ＋3Cl 2=====点燃2AlCl 3（2）与金属氧化物的反应（铝热反应）：2Al+Fe 2O 32Fe+Al 2O 3 ；4Al+3MnO 23Mn+2Al 2O 3（3）铝与非氧化性酸反应：2Al + 6HCl =2Al Cl 3 + 3H 2↑ 2Al + 3H 2SO 4 =Al 2(SO 4)3 + 3H 2↑（4）铝与氧化性酸反应：遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化。
在加热条件下可与浓硫酸、浓硝酸反应但无H 2产生。
（5）铝与氢氧化钠溶液的反应：铝和碱溶液反应，不是直接和碱反应，而是铝先和强碱溶液中的水反应生成Al(OH)3，然后Al(OH)3再和强碱反应生成偏铝酸盐。
2Al ＋6H 2O=2Al(OH)3＋3H 2↑， Al(OH)3＋NaOH=2NaAlO 2＋2H 2O总反应化学方程式为：2Al ＋2H 2O ＋2NaOH=2NaAlO 2＋3H 2↑，其中氧化剂只是H 2O ，而不是NaOH 。
3．制备：工业上采用电解法：2Al 2O 3=====电解4Al ＋3O 2↑4．用途：纯铝用作导线（不能用作电缆线），铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。
二、氧化铝（1）物理性质：高熔点，高沸点，高硬度，难溶于水的白色固体。
（2）化学性质：氧化铝难溶于水，却能溶于酸或强碱溶液中。
Al 2O 3 + 6HCl =2AlCl 3 + 3H 2O Al 2O 3 + 2NaOH = 2NaAlO 2 + H 2O因此说Al 2O 3是两性氧化物（既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的金属氧化物。
元素及其化合物—铝及其重要的化合物铝（Aluminum）是一种具有化学符号为Al的金属元素，原子序数为13、它是地壳上最丰富的金属元素之一，占地壳质量的8.13%。
由于其低密度、高强度和优良的导电和导热性能，铝广泛用于各种工业和日常生活中。
铝的原子结构中有13个电子，排布在2个层次：第一个层次有2个电子，第二个层次有8个电子，第三个层次有3个电子。
这使得铝的电子配置为[Ne]3s²8s²3p¹。
由于铝原子的外层只有一个电子，容易损失这个电子形成Al离子，因此铝是一种典型的金属。
铝在自然界中以氧化态的形式存在，常见的矿石有莫来石（bauxite）和石英铝石（cryolite）。
从矿石中提取铝需要经过一系列的冶炼过程，包括矿石的提炼和铝的电解。
由于铝的优良性能，它在许多重要的化合物中起着关键作用。
下面将介绍一些铝的重要化合物。
1.氧化铝（Al2O3）：也被称为氧化铝，是铝最重要的化合物之一、它是一种白色固体，具有高熔点和高硬度。
氧化铝在工业中被广泛用作磨料、研磨剂和陶瓷材料。
它还被用作石膏板的包衬和涂层材料以提高抗火性能。
2.硫酸铝（Al2(SO4)3）：硫酸铝是一种无色结晶固体，广泛用作澄清和净化水的凝胶剂。
它能够吸附水中的悬浮物、杂质和有机物，从而提高水的质量。
3.氯化铝（AlCl3）：氯化铝是一种无色的固体，具有强烈的吸湿性。
它主要用于有机合成反应中作为催化剂，例如费歇尔托普夫反应和狄尔斯-阿尔德反应。
4.碳酸铝（Al2(CO3)3）：碳酸铝是一种无色、结晶性的固体，可在空气中吸湿。
它在纺织工业中用作染料和死染剂，还用于调节乳化液的酸碱平衡。
5.氢氧化铝（Al(OH)3）：氢氧化铝是一种白色、松散的粉末，广泛应用于药品和化妆品工业中。
它可用作消化药和抗酸剂，并在防晒霜和化妆品中用作防腐剂和防剂。
除了上述化合物外，铝也常用于制备大量的其他化合物，如铝氧化物（Al2O3）、铝硝酸盐（Al(NO3)3）和铝磷酸盐（AlPO4）等。
铝及其重要化合物1．下列叙述不正确的是()A．铝制容器可盛装冷的浓硫酸B．用氢氧化钠溶液除去铝表面的氧化膜：Al2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2OC．明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化D．日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用，所以能用铝制容器存放盐酸解析：选D。
铝在冷浓硫酸中发生钝化。
Al2O3能溶于NaOH溶液，生成偏铝酸盐；明矾净水的原理是Al3＋水解生成Al(OH)3胶体，利用Al(OH)3胶体的吸附性进行净水；铝表面生成致密的氧化膜Al2O3，其熔点高，难熔化，起保护作用，但存放盐酸时，会与酸反应，即D项不正确。
2．铝是一种低毒金属元素，它并非人体需要的微量元素，不会导致急性中毒，但食品中铝的含量超过国家标准就会对人体造成危害。
下列关于铝元素的说法正确的是() A．铝在空气中不易氧化是因为其性质不活泼B．氢氧化铝可与胃酸反应，常用作中和胃酸的药物C．明矾可用于饮用水的杀菌消毒D．硫酸铝铵常用作面粉膨化剂，该物质不溶于水解析：选B。
铝在空气中会与O2反应生成致密的氧化物薄膜，A项错误；C项中明矾溶于水生成Al(OH)3胶体，具有吸附杂质的性能，通常用作净水剂，但不能用于杀菌消毒；铵盐都溶于水，D项错误。
3．(2013·哈尔滨高三模拟)下列有关铝及其化合物的叙述正确的是()A．铝粉与氧化镁共热可制取金属镁B．足量铝分别与含1 mol HCl、1 mol NaOH的溶液反应，产生相同量的氢气C．工业上用电解熔融Al2O3的方法冶炼铝D．在浓硝酸中加入等体积的浓硫酸后，立即加入铝片，铝片表面发生钝化解析：选C。
Mg的活泼性强于铝，因而A项不能发生反应；B项后者产生的H2多；D 项不再发生钝化，因为浓H2SO4稀释后会释放出大量的热，而热的浓HNO3与铝会发生反应。
4．(2013·黄冈高三模拟)等量镁铝合金粉末分别与下列4种过量的溶液充分反应，放出氢气最多的是()A．2 mol·L－1H2SO4溶液B．18 mol·L－1H2SO4溶液C．6 mol·L－1KOH溶液D．3 mol·L－1HNO3溶液解析：选A。
Mg、Al都可与稀H2SO4反应放出H2，但遇浓H2SO4时Al在常温下发生钝化，Mg虽反应但不产生H2。
与KOH只有Al反应。
Mg、Al都与HNO3反应，但HNO3为强氧化性酸，都不会产生H2。
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滴入Al2(SO4)3溶液中，先生成BaSO4、Al(OH)3沉淀，而Al(OH)3又溶于Ba(OH)2，但BaSO4不溶解，B错误；Al2(SO4)3滴入NaOH溶液中，开始由于OH－过量发生Al3＋＋4OH－===AlO－2＋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，但沉淀不溶于过量氨水，D错误。
6．(2013·南京高三模拟)在硝酸铝和硝酸镁的混合溶液中，逐滴加入稀氢氧化钠溶液，直至过量。
下列表示氢氧化钠加入量(x)与溶液中沉淀的量(y)的关系示意图中正确的是()解析：选C。
向混合溶液中加入NaOH溶液的过程中，Mg(NO3)2会生成难溶物Mg(OH)2，Al(NO3)3会生成难溶物Al(OH)3，随着NaOH溶液的加入，Al(OH)3逐渐溶解，而Mg(OH)2不能溶解。
7．将2.7 g Al与100 mL 2 mol/L H2SO4溶液充分反应后，再慢慢滴入25 mL 4 mol/L NaOH溶液，其结果是()A．所得溶液的pH＜7B．溶液中有较多Al(OH)3沉淀C．取少量所得溶液，加NaHCO3，无明显现象发生D．另取少量所得溶液，加入几滴浓NaOH溶液，无明显变化解析：选A。
先求出各物质的物质的量，然后按照反应先后写出反应式，根据反应式求解。
特别注意反应的先后，NaOH遇到H2SO4和Al2(SO4)3，先发生酸碱中和反应，然后才有沉淀反应。
8．(2013·辽宁五校高三教学质量检测)将一定量的钠铝合金置于水中，合金全部溶解，得到20 mL pH＝14的溶液，然后用1 mol/L的盐酸滴定，沉淀质量与消耗盐酸的体积关系如图所示，则下列选项正确的是()A．原合金质量为0.92 gB．标准状况下产生氢气896 mLC．图中m值为1.56 gD．图中V2为60 mL解析：选C。
由已知可得反应过程为钠与水反应生成氢氧化钠，铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，因溶液pH为14，则说明氢氧化钠过量，滴加盐酸后先与氢氧化钠反应，再与偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀，继续滴加盐酸，则氢氧化铝沉淀溶解。
当沉淀量最大时溶液中只有氯化钠，n(Na＋)＝n(Cl－)＝1 mol·L－1×0.04 L＝0.04 mol，即合金中钠的物质的量为0.04 mol，与水反应生成0.04 mol NaOH，由合金全部溶解后的溶液为20 mL，pH＝14，可知铝与氢氧化钠反应后过量的氢氧化钠为0.02 mol，则反应的氢氧化钠为0.02 mol，铝的物质的量也是0.02 mol，所以原合金的质量为0.92 g＋0.54 g＝1.46 g。
0.04 mol钠与水反应生成0.02 mol氢气，0.02 mol 铝与氢氧化钠溶液反应生成0.03 mol 氢气，故标况下体积为1 120 mL，B错误。
沉淀量最大时生成氢氧化铝的质量为0.02 mol×78 g·mol－1＝1.56 g，C 正确。
0.02 mol氢氧化铝完全溶解需1 mol·L－1的HCl 60 mL，则V2＝100 mL，D错误。
9．某校化学兴趣小组用如图所示过程除去AlCl3中含有的Mg2＋、K＋杂质离子并尽可能减少AlCl3的损失。
请回答下列问题：(1)写出混合物中加入足量氢氧化钠溶液时，溶液中发生反应的离子方程式：_____________________________________________________________________、________________________________________________________________________、________________________________________________________________________。
氢氧化钠溶液________(填“能”或“不能”)用氨水代替，为什么？________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(2)溶液a中存在的离子有________________________________________________________________________；在溶液a中加入盐酸时需控制溶液的pH，为什么？_________________________________________________________________________；为此，改进方法是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(3)为了研究AlCl3晶体的性质，在得到AlCl3溶液后，如何得到AlCl3晶体？________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
解析：(1)加入足量氢氧化钠溶液，Mg2＋可与OH－反应生成Mg(OH)2沉淀，Al3＋与OH －反应生成AlO－2；氢氧化钠溶液不能用氨水代替，因为在Al3＋与氨水反应生成Al(OH)3后，Al(OH)3不能与氨水继续反应，从而不能将Al(OH)3与Mg(OH)2分开；(2)加入氢氧化钠溶液后除去了Mg2＋，但又引入了Na＋，同时Al3＋转化成了AlO－2；因为氢氧化铝能与强酸反应，所以在加入盐酸时，需要控制溶液的pH，以防止部分铝转化成Al3＋；氢氧化铝只能与强碱或强酸反应，因此，可在溶液a中通入过量二氧化碳气体；(3)直接加热蒸发AlCl3溶液会因为AlCl3的水解而得不到AlCl3晶体，为此可在酸性气氛下进行蒸发结晶。
答案：(1)Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O不能因为在Al3＋与氨水反应生成Al(OH)3后，不能继续与氨水反应，不能将Al(OH)3与Mg(OH)2分开(2)K＋、Cl－、Na＋、AlO－2因为Al(OH)3能溶于强酸，所以需控制pH，防止部分Al(OH)3转化成Al3＋在a溶液中通入过量CO2气体(3)在HCl气氛中对AlCl3溶液进行蒸发结晶10．对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。
以下为铝材表面处理的一种方法：(1)碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。
(2)为将碱洗槽液中铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的________。
a．NH3b．CO2c．NaOH d．HNO3(3)若向碱洗槽液中加入过量的(2)中选择的试剂，试写出反应的离子方程式：________________________________________________________________________。
