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第三章 金属及其化合物
第08讲 铝、镁及其重要化合物
【考情分析】
本讲内容在近五年高考新课标卷中共计考查6次，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。
【核心素养分析】
1.宏观辨识与微观探析：从微观的角度认识铝、镁的原子结构理解其性质，从宏观辨识铝、镁及其化合物
的性质和应用，领悟结构决定性质。
2.科学态度与社会责任：通过观察铝、镁及其化合物的反应和反应事实，了解研究事物从个别带一般的思
想方法，体验研究问题寻找规律的方法，领悟可持续发展意识和绿色化学理念。
3.科学探究与创新意识：通过比较、分析铝、镁及其化合物的性质和应用，培养归纳总结能力、分析问题
能力、解决问题的能力，知道两性氧化物和两性氢氧化物的特征反应。
【网络构建】
【知识梳理】
知能点一 铝的性质及应用
1．铝的结构和存在
铝位于元素周期表第3周期ⅢA族，原子结构示意图为 。铝是地壳中含量最多的金属元素。自然界
中的铝全部以化合态的形式存在。
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①4Al＋3O 2AlO
2 2 3
②2Al＋FeO=====2Fe＋AlO
2 3 2 3
③2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H↑
2
④2Al＋2OH－＋6HO===2[Al(OH)]－＋3H↑
2 4 2
4．铝热反应
实验装置
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
实验现象
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：FeO＋2Al=====2Fe＋AlO
2 3 2 3
①制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等，
原理应用 3MnO＋4Al=====3Mn＋2AlO；
2 2 3
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
电解熔融AlO：2AlO(熔融)=====4Al＋3O↑。
2 3 2 3 2
【特别提醒】工业上冶炼Al用电解熔融AlO 而不用AlCl 的原因是AlCl 是共价化合物，熔融态不导电。
2 3 3 3
(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。
【特别提醒】铝与酸或碱反应生成H 的量的关系
2
2Al＋6HCl===2AlCl＋3H↑
3 2
2Al＋2NaOH＋6HO===2Na[Al(OH)]＋3H↑
2 4 2
(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H 的物质的量相等。
2
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H 的物质的量之比为1∶3。
2
(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H。
2
(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－＋2HO===2AlO＋3H↑。其
2 2
反应机理应为：铝先与强碱溶液中的水反应生成 H 和Al(OH) ，然后Al(OH) 再与NaOH反应生成HO和
2 3 3 2
NaAlO，反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH无电子得失。
2
(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CO 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
2
成MgN。
3 2
知能点二 铝的重要化合物
1．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
2．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(用化学方程式表示)
Al(OH) 的电离方程式为
3
酸式电离：Al(OH)＋H O [Al(OH)]－＋H＋
3 2 4
碱式电离：Al(OH) Al3＋＋3OH－
3
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：①Al(OH)＋3H＋===Al3＋＋3HO。
3 2
②Al(OH)＋OH－===[Al(OH)]－。
3 4
③2Al(OH)=====AlO＋3HO。
3 2 3 2
(3)制备
①向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al3＋＋3NH·HO===Al(OH)↓＋3NH。
3 2 3
②NaAlO 溶液中通入足量CO，离子方程式为AlO＋CO＋2HO===Al(OH)↓＋HCO。
2 2 2 2 3
③NaAlO 溶液与AlCl 溶液混合：3AlO＋Al3＋＋6HO===4Al(OH)↓。
2 3 2 3
3．常见的铝盐
(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(SO)·12HO，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH＜(填“＜”“>”或
4 2 2
“＝”)7。明矾可以净水，其净水的原理是Al3＋＋3H O Al(OH)(胶体)＋3H＋，Al(OH) 胶体吸附水中的
2 3 3
杂质形成沉淀而净水。
【易错警示】(1)AlO 、Al(OH) 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
2 3 3
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) 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HCO)、弱碱溶液(如
3 2 3
氨水)。
(3)由Al(OH) 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
3
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。
【方法拓展】数形结合与“铝三角”
1．Al3＋、Al(OH)、[Al(OH)]－之间的转化关系
3 4
(1)①Al3＋＋3NH·HO===Al(OH)↓＋3NH
3 2 3
②Al3＋＋3[Al(OH)]－===4Al(OH)↓
4 3
③Al3＋＋3OH－===Al(OH)↓
3
(2)Al(OH)＋3H＋===Al3＋＋3HO
3 2
(3)Al3＋＋4OH－===[Al(OH)]－
4
(4)[Al(OH)]－＋4H＋===Al3＋＋4HO
4 2
(5)①[Al(OH)]－＋CO===Al(OH)↓＋HCO
4 2 3②[Al(OH)]－＋H＋===Al(OH)↓＋HO
4 3 2
(6)Al(OH)＋OH－===[Al(OH)]－
3 4
2．与Al(OH) 沉淀生成有关的图像分析
3
(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)
可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶 NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶
操作
液至过量 液至过量
立即产生白色沉淀→渐多→最多→ 无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐
现象
渐少→消失 多→最多→沉淀不消失
图像
方程式 AB： (1 ) ③ AB：(3)
序号 BD：(6) BC： (1 ) ②
(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像
偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至 稀盐酸中逐滴加入偏铝酸盐溶液至
操作
过量 过量
立即产生白色沉淀→渐多→最多→ 无沉淀→出现沉淀→渐多→最多→
现象
渐少→消失 沉淀不消失
图像
方程式 AB： (5 ) ② AB：(4)
序号 BC：(2) BC： (1 ) ②
(2)突破Al(OH) 沉淀图像三个秘诀
3
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)、AlO三者之间的转化比例：
3
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) 的最佳途径
3
①由Al3＋制备Al(OH)，宜用Al3＋与氨水反应：
3
Al3＋＋3NH·HO===Al(OH)↓＋3NH
3 2 3
②由NaAlO 制备Al(OH) 宜用CO 与AlO反应：
2 3 2
2HO＋AlO＋CO===Al(OH)↓＋HCO
2 2 3
③从节约原料角度，由Al制备Al(OH)，宜用Al制备Al3＋，Al制备AlO，然后将二者混合：
3
Al3＋＋3AlO＋6HO===4Al(OH)↓
2 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－===HO；Ⅱ.Al3＋＋3OH
2
－===Al(OH)↓(若先与NH反应，则生成的NH·HO又使Al3＋沉淀且生成NH)；Ⅲ.NH＋OH－===NH·HO[若
3 3 2 3 2
先溶解Al(OH)，则产生的AlO又与NH反应生成沉淀]；Ⅳ.Al(OH)＋OH－===AlO＋2HO。
3 3 2
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＋===HO；Ⅱ.AlO＋H＋＋
2
HO===Al(OH)↓(AlO比CO先反应)；Ⅲ.CO＋H＋===HCO；Ⅳ.HCO＋H＋===CO↑＋HO[HCO比Al(OH) 先反
2 3 2 2 3
应]；Ⅴ.Al(OH)＋3H＋===Al3＋＋3HO。
3 2
(4)有关Al(OH) 的计算
3
1)求产物Al(OH) 的量
3
①当n(OH－)≤3n(Al3＋)时，n[Al(OH)]＝n(OH－)；
3
②当3n(Al3＋)<n(OH－)<4n(Al3＋)时，n[Al(OH)]＝4n(Al3＋)－n(OH－)；
3
③当n(OH－)≥4n(Al3＋)时，n[Al(OH)]＝0，无沉淀。
3
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) 部分溶解：n(OH－)＝4n(Al3＋)－n[Al(OH)]。
3 3
智能点三 镁及其应用
1．镁的位置：镁元素在元素周期表中位于第三周期第ⅡA族。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
镁条在O 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＋O 2MgO
2 2
镁条能与N 反应，化学方程式为3Mg＋N MgN
2 2 3 2
镁条能与Cl 反应，化学方程式为Mg＋Cl MgCl
2 2 2
②与CO 反应：2Mg＋CO 2MgO＋C
2 2
③与HO反应：Mg＋2HO Mg(OH)＋H↑
2 2 2 2
④与H＋反应：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H↑
2
注意：MgN 能与水剧烈反应生成Mg(OH) 沉淀，放出氨气，所以只能在干态下制取。
3 2 2
4.镁的用途：制造信号弹和焰火；镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件；氧化镁用于制耐高温材料，
冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。
5.海水提镁
工艺流程
制石灰乳：化学方程式为CaCO CaO＋CO↑、CaO＋HO===Ca(OH)
3 2 2 2
基本步骤及主要反应 沉淀：化学方程式为Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)↓
2
酸化：化学方程式为Mg(OH)＋2HCl===MgCl＋2HO
2 2 2
蒸发结晶：析出MgCl·6HO
2 2
基本步骤及主要反应 脱水：在氯化氢气流中使MgCl·6HO脱水制得无水氯化镁
2 2
电解：电解熔融氯化镁制得镁，化学方程式为MgCl(熔融) Mg＋Cl↑
2 2
注意：①由MgCl·6HO到无水MgCl，必须在HCl气流中加热，以防MgCl 水解。
2 2 2 2
②因镁在高温下能与O、N、CO 等气体发生反应，故工业电解MgCl 得到的镁，应在H 氛围中冷却。
2 2 2 2 2
6.对比记忆铝、镁的化学性质
铝 镁
与非金属反应 能被Cl、O 氧化 2Mg＋O=====2MgO 3Mg＋N=====MgN
2 2 2 2 3 2与水反应 反应很困难 能与沸水反应 Mg＋2HO Mg(OH)＋H↑
2 2 2
与碱反应 能溶于强碱溶液 不反应
与某些氧化物 能与FeO、MnO、CrO 等金属
2 3 2 2 3 能在CO 中燃烧：2Mg＋CO=====2MgO＋C
反应 氧化物发生铝热反应 2 2
智能点四 镁的重要化合物及其应用
1．氧化镁：碱性氧化物，熔点很高，可用作耐火材料，难溶于水，与酸反应的化学方程式：MgO＋2H＋
===Mg2＋＋HO，还能溶于浓的铵盐溶液：MgO＋2NH＋===Mg2＋＋HO＋2NH。
2 4 2 3
2．氢氧化镁：中强碱，难溶于水，存在溶解平衡：Mg(OH)(s) Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，溶解度小于碳
2
酸镁，故碳酸镁水解生成氢氧化镁，反应的化学方程式：MgCO ＋HO Mg(OH) ＋CO↑,氢氧化镁能溶于浓
3 2 2 2
的铵盐溶液：Mg(OH)＋2NH＋===Mg2＋＋2HO＋2NH。
2 4 2 3
3．氯化镁：MgCl 可发生水解，由MgCl·6HO制备MgCl 时，要在HCl的气氛中脱水。
2 2 2 2
4．氮化镁：在水中剧烈水解，其反应的化学方程式为MgN＋6HO===3Mg(OH)＋2NH↑。
3 2 2 2 3
【典例剖析】
高频考点1 考查镁、铝的性质及应用
例1.下列关于镁、铝的说法正确的是（ ）
A．铝制品在空气中能稳定存在是因为铝不活泼
B．浓HNO、浓HSO 能用铝制器皿盛装是因为铝与浓HNO、浓HSO 不反应
3 2 4 3 2 4
C．镁、铝均能与NaOH溶液反应
D．铝与FeO 发生铝热反应是利用了Al的还原性比Fe强
2 3
【解析】A．铝是一种比较活泼的金属，铝在空气中与氧气反应，在其表面生成一层致密的氧化物薄膜，
这是铝在空气中能够稳定存在的原因，故A错误；B．常温下，铝和浓硫酸、浓硝酸发生钝化，在铝表面生
成一层致密的氧化物薄膜而阻止进一步反应，而不是铝和浓硫酸、浓硝酸不反应，故B错误；C．镁与
NaOH溶液不反应，而Al能与NaOH溶液反应，故C错误；D．铝与FeO 发生铝热反应，2Al + FeO
2 3 2 3
2Fe + AlO，Al的还原性比Fe强，故D正确；答案选D。
2 3
【答案】D
【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H。
2
(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－＋2HO===2AlO＋3H↑。其
2 2
反应机理应为：铝先与强碱溶液中的水反应生成 H 和Al(OH) ，然后Al(OH) 再与NaOH反应生成HO和
2 3 3 2
NaAlO，反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH无电子得失。
2
(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CO 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
2成MgN。
3 2
【变式训练】关于镁、铝的叙述中不正确的是
A．铝是较活泼的金属，能跟盐酸、稀硫酸、氢氧化钠溶液反应放出氢气
B．镁铝合金的强度和硬度都比纯铝和纯镁大
C．在高温下，可以用铝制的容器装运浓硫酸或浓硝酸
D．常温下，铝能和空气里的氧气反应生成一层致密的氧化膜，从而失去光泽
【解析】A. 金属铝既可以和盐酸、稀硫酸反应，还可以和强碱氢氧化钠溶液反应，均会生成盐并放出氢
气，A正确；B. 镁铝合金的硬度高于其中的任何一种成分金属，形成合金后和单一金属比较性能好、强度
大的优点，B正确；C. 常温下，金属铝遇到浓硫酸或浓硝酸会被氧化，在金属表面产生一层致密的氧化物
保护膜，阻止金属的进一步氧化，即发生钝化现象，但在高温下金属氧化物被酸溶解而会导致金属发生反
应溶解，C错误；D. 金属铝的化学性质活泼，容易和空气中的氧气发生反应生成氧化铝而失去光泽，D正
确；
故合理选项是C。
【答案】C
高频考点2 考查镁、铝的重要化合物的性质及其应用
例2.下列除去杂质的方法不正确的是
A．镁粉中混有少量铝粉：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．除去NaCO 固体中少量NaHCO 置于坩埚中加热
2 3 3
D．A1(OH) 中混有少量Mg(OH)：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO 后过滤
3 2 2
【解析】A．镁粉不能和氢氧化钠溶液反应、铝粉能和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠溶液和氢气，故烧
碱溶液能除去镁粉中混有的少量铝粉，A正确；B．Fe3+和Al3+均分别能和过量氨水反应产生氢氧化铁、氢
氧化铝沉淀，故氨水不能分离Fe3+和Al3+，B错误；C．NaHCO 受热分解产生NaCO、水和二氧化碳，故在坩
3 2 3
埚中加热可除去NaCO 固体中少量NaHCO，C正确；D．A1(OH) 与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水、
2 3 3 3
氢氧化钠溶液不与Mg(OH) 反应，故烧碱溶液能除去A1(OH) 中混有少量Mg(OH)，D正确；答案选B。
2 3 2
【答案】B
【题后归纳】含铝杂质的提纯方法归类：利用Al、AlO 、Al(OH) 可溶于强碱的特性，可除去许多物质中
2 3 3
的含铝杂质，如：
(1)Mg(Al)：加足量NaOH溶液；
(2)FeO(AlO)：加足量NaOH溶液；
2 3 2 3
(3)Mg(OH)[Al(OH)]：加足量NaOH溶液；
2 3
(4)Mg2＋(Al3＋)：加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。
【变式训练】AlO 与 MgO 的混合物经过量烧碱溶液处理后,过滤,向所得滤液中滴加 NaHCO 溶液,测得溶
2 3 3液pH和Al(OH) 生成的量随加入NaHCO 溶液体积变化的曲线如下:
3 3
下列有关说法不正确的是( )
A.a点溶液中存在的离子有Na+、Al 、OH-、H+
O-
2
B.b点与c点溶液中所含微粒种类相同
C.NaHCO 溶液的物质的量浓度为0.8 mol/L
3
D.生成沉淀的离子方程式为HC +Al +HO=Al(OH)↓+C
O- O- 2 3 O2−
3 2 3
【解析】a点溶液是AlO 与 MgO 的混合物经过量烧碱溶液处理过滤后所得滤液,溶质是生成的NaAlO 和过
2 3 2
量的NaOH,溶液中存在的离子有Na+、Al 、OH-、H+,故A正确;由b点到c点是偏铝酸根离子与碳酸氢根
O-
2
离子反应,其离子方程式为 HC +Al +HO=Al(OH)↓+C ,此阶段溶液中所含微粒种类相同,故B、D
O- O- 2 3 O2−
3 2 3
正确;由d点可知,加入40 mL NaHCO 溶液,Al(OH) 沉淀的物质的量是32×10-3 mol,溶液中含过量的NaOH,
3 3
由反应顺序OH-+HC O-=C
O2−
+H
2
O、HC
O-
+Al
O-
+H
2
O=Al(OH)
3
↓+C
O2−
及题图可知,前8 mL NaHCO
3
溶液与溶液
3 3 3 2 3
0.032mol
中过量的NaOH反应,因此c(NaHCO)= =1.0 mol·L-1,故C错误。
3
0.04 L−0.008 L
【答案】C
高频考点3 考查有关氢氧化铝的图像分析与计算
例3.将一定质量的镁铝合金投入100 mL一定浓度的盐酸中，合金完全溶解。向所得溶液中滴加浓度为5
mol/L的NaOH溶液，生成的沉淀跟加入的NaOH溶液的体积关系如图。（横坐标体积单位是mL，纵坐标质
量单位是g）求：(1)合金中Mg的质量__________________
(2)所用HCl的物质的量浓度__________________
【解析】（1）由图可知，从加入20mL氢氧化钠溶液时开始产生沉淀，加入氢氧化钠溶液为160mL时，沉
淀量最大，此时为Mg（OH） 和Al（OH），再加氢氧化钠，氢氧化铝溶解，所以最后的11.6g沉淀就是氢
2 3
氧化镁，即n[Mg（OH）]=0.2mol，由元素守恒可知n（Mg）=n[Mg（OH）]=0.2mol，所以Mg的质量为
2 2
0.2mol×24g/mol=4.8g。
（2）加入氢氧化钠溶液为160mL时，沉淀量最大，此时为Mg（OH） 和Al（OH），溶液为氯化钠溶液，
2 3
根据钠元素守恒此时溶液中n（NaCl）=n（NaOH）=0.16L×5mol/L=0.8mol，根据氯元素守恒n（HCl）
=0.8mol，故盐酸的物质的量浓度为 =8mol/L。
【答案】(1)4.8g (2)8mol/L
【名师点睛】本题考查镁铝化合物性质、混合物的计算，以图象题的形式考查，搞清楚图像中每一段发生
的变化以及图像中数字的含义是解题关键，再利用守恒计算。
【变式训练】(2020·重庆质检)向30 mL 1 mol·L－1的AlCl 溶液中逐渐加入浓度为4 mol·L－1的NaOH溶
3
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像，用图像法求解，如图所示：
当生成沉淀0.01 mol时需NaOH 0.03 mol或0.11 mol，显然B项符合题意。
解法二：已知n(AlCl)＝0.3 mol，n[Al(OH)]＝0.01 mol，由沉淀的物质的量小于氯化铝的物质的量可推
3 3
知此题可能有两个答案：一是氢氧化钠不足，二是氢氧化钠比生成沉淀量最大时稍过量。
当碱的量不足时，则V(NaOH)＝ L＝0.007 5 L＝7.5 mL；当碱稍过量时，则V(NaOH)＝ L＝0.027 5 L＝27.5 mL。
【答案】B
高频考点4 考查镁、铝及其化合物工艺流程
例4．（2020·重庆市凤鸣山中学高三月考）NHAl(SO) 是食品加工中最为快捷的食品添加剂，用于焙烤
4 4 2
食品，工业上常用铝土矿(主要成分为AlO 和少量SiO、FeO 杂质)生产铵明矾晶体NHAl(SO)•12HO，其
2 3 2 2 3 4 4 2 2
工艺流程图如图：
(1)为加快铝土矿的溶解可采用的方法是__________(任写一点即可)，废渣a的化学式______________
(2)流程图中X的化学式为_______________。
(3)反应Ⅲ的离子方程式为_________，从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的操作依次为________(填操作名
称)、冷却结晶、过滤洗涤。
(4)反应Ⅶ的化学方程式为______________。
(5)向硫酸铝铵溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液，不可能发生的离子反应是______。(填选项字母)
A．NH + SO + Ba2+ + OH— = BaSO↓+ NH·HO
4 3 2
B．2Al3+ + 3SO + 3Ba2+ + 6OH— = 3BaSO↓+ 2Al(OH)↓
4 3
C．Al3+ + 2SO + 2Ba2+ + 4OH— = 2BaSO↓+ AlO—+ 2HO
4 2 2
D．NH + Al3+ + 2SO + 2Ba2+ + 4OH— = 2BaSO↓+ Al(OH)↓+ NH·HO
4 3 3 2
【解析】铝土矿(主要成分为AlO 和少量SiO、FeO 杂质)加入过量的硫酸、过滤，得到硫酸铝、硫酸铁
2 3 2 2 3
溶液和滤渣SiO；向滤液中加入过量的氢氧化钠溶液、过滤，得到偏铝酸钠溶液和滤渣b(氢氧化铁)；偏
2
铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳气体、过滤，得氢氧化铝沉淀，用硫酸溶解氢氧化铝得硫酸铝溶液，硫酸
中通入氨气得硫酸铵溶液，硫酸铝溶液、硫酸铵溶液混得NHAl(SO) 溶液，溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过
4 4 2滤洗涤得NHAl(SO)•12HO。
4 4 2 2
(1) 粉碎、加热、搅拌等都可以加快铝土矿的溶解，铝土矿(主要成分为AlO 和少量SiO、FeO 杂质)加
2 3 2 2 3
入过量的硫酸，SiO 不溶于硫酸，所以废渣a的化学式SiO；
2 2
(2) 铝土矿(主要成分为AlO 和少量SiO、FeO 杂质)加入过量的硫酸、过滤，得到硫酸铝、硫酸铁溶液
2 3 2 2 3
和滤渣SiO，流程图中X的化学式为HSO；
2 2 4
(3)反应Ⅲ为向偏铝酸钠溶液中通入过量的二氧化碳，反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，离子方程式为
AlO +CO+2HO=Al(OH)↓+HCO ，铵明矾溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤可以获得铵明矾晶体；
2 2 3
(4)根据流程图，反应Ⅶ是(NH SO 和HO反应生成NHHSO 和HO，反应的化学方程式为
4) 2 8 2 4 4 2 2
(NH SO+2HO=2NHHSO+HO；
4) 2 8 2 4 4 2 2
(5)向硫酸铝铵溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液，氢氧根离子先与铝离子反应生成氢氧化铝，然后与铵根离
子反应生成一水合氨，然后是氢氧化铝沉淀的溶解，若有NH 参加反应，必定有Al3+参加反应，NH + SO
+ Ba2+ + OH— = BaSO↓+ NH·HO不可能发生，故选A；
4 3 2
若硫酸铝铵和氢氧化钡的比为2：3，则反应离子方程式是2Al3+ + 3SO + 3Ba2+ + 6OH— = 3BaSO↓+
4
2Al(OH)↓，故不选B；
3
若硫酸铝铵和氢氧化钡的比为1：2，则反应离子方程式是NH +Al3+ + 2SO + 2Ba2+ + 4OH— = 2BaSO↓+
4
Al(OH)↓+ NH·HO，故选C、不选D；
3 3 2
故选AC。
【答案】(1)粉碎、加热、搅拌等 SiO
2
(2) HSO
2 4
(3) AlO +CO+2HO=Al(OH)↓+HCO 蒸发浓缩
2 2 3
(4)(NH)SO+2HO=2NHHSO+HO
4 2 8 2 4 4 2 2
(5)AC
【名师点睛】本题以铝土矿(主要成分为AlO 和少量SiO、FeO 杂质)生产铵明矾晶体NHAl(SO)•12HO
2 3 2 2 3 4 4 2 2
为载体，考查反应流程的分析能力、离子方程式的书写、与量有关的离子方程式的判断，理解反应原理是
解题关键。
【变式训练】碱式碳酸镁[4MgCO·Mg(OH)·4HO]是重要的无机化工产品。一种由白云石[主要成分为
3 2 2
CaMg(CO) ，还含少量SiO 、FeO 等]为原料制备碱式碳酸镁(国家标准中CaO的质量分数≤0.43%)的实验
3 2 2 2 3流程如下：
(1)“煅烧”时发生主要反应的化学方程式为______________________。
(2)常温常压下“碳化”可使镁元素转化为Mg(HCO) ，“碳化”时终点pH对最终产品中CaO含量及碱式碳
3 2
酸镁产率的影响如图1和图2所示。
①应控制“碳化”终点 pH 约为________，发生的主要反应的化学方程式为 __________和
___________________。
②图2中，当pH＝10.0时，镁元素的主要存在形式是________________(写化学式)。
(3)“热解”生成碱式碳酸镁的化学方程式为_________________________。
(4)该工艺为达到清洁生产，可以循环利用的物质是________(写化学式)。
【解析】(1)白云石主要成分为CaMg(CO) ，煅烧时生成CaO、MgO，放出CO 。(2)①由图2可知当pH<9.0
3 2 2
时产率高，结合图1可知pH＝9.0时CaO含量低。煅烧产物为MgO、CaO，MgO、CaO消化后生成Mg(OH) 、
2
Ca(OH) 。碳化后，由图可知Mg(OH) 生成Mg(HCO) ，由图可知Ca(OH) 生成CaCO 。②pH变大，c(OH－)增
2 2 3 2 2 3
大，生成Mg(OH) 。(3)Mg(HCO) 受热分解生成4MgCO·Mg(OH)·4HO，根据镁、碳原子关系可知有CO 生
2 3 2 3 2 2 2
成。
【答案】(1)CaMg(CO) CaO＋MgO＋2CO↑
3 2 2
(2)①9.0 Mg(OH)＋2CO===Mg(HCO) Ca(OH)＋CO===CaCO↓＋HO ②Mg(OH)
2 2 3 2 2 2 3 2 2
(3)5Mg(HCO) 4MgCO·Mg(OH)·4HO↓＋6CO↑
3 2 3 2 2 2
(4)CO
2
