文档文本内容
第 08 讲 铝、镁及其重要化合物
目录
第一部分：网络构建（总览全局）
第二部分：知识点精准记忆
第三部分：典型例题剖析
高频考点1 考查镁、铝的性质及应用
高频考点2 考查镁、铝的重要化合物的性质及其应用
高频考点3 考查有关氢氧化铝的图像分析与计算
高频考点4 考查镁、铝及其化合物工艺流程
正文
第一部分：网络构建（总览全局）
第二部分：知识点精准记忆
知识点一 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①常温下，铝与氧气形成致密氧化膜，加热发生：4Al＋3O 2Al O
2 2 3
②2Al＋3Cl=====2AlCl
2 3
③常温铝遇氧化性酸——浓硫酸、浓硝酸钝化，与非氧化酸发生反应生成氢气：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H↑
2
④2Al＋2OH－＋6HO===2[Al(OH) ]－＋3H↑或2Al＋2OH－＋2HO===2AlO＋3H↑
2 4 2 2 2
⑤2Al＋Fe O=====2Fe＋Al O
2 3 2 3
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：Fe O＋2Al=====2Fe＋Al O
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＋2Al O；
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：铝土矿――→Al O――→Al，电解熔融Al O：2Al O(熔融)=====4Al＋3O↑。
2 3 2 3 2 3 2
【特别提醒】工业上冶炼Al用电解熔融Al O 而不用AlCl 的原因：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。
2②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
2
生成MgN。
3 2
知识点二 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——两性氧化物
①与酸反应：Al O＋6H＋===2Al3＋＋3HO
2 3 2
②与碱反应：Al O＋2OH－===2AlO＋HO
2 3 2
(3)用途：①作耐火材料②冶炼铝的原料
(4)制备：Al(OH) 加热分解：2Al(OH) Al O＋3HO
3 3 2 3 2
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——两性氢氧化物
Al(OH) 的电离方程式为
3
（酸式电离）AlO＋H＋＋HO Al(OH) Al3＋＋3OH－（碱式电离）
2 3
①与酸反应：Al(OH) ＋3H＋===Al3＋＋3HO
3 2
②与碱反应：Al(OH) ＋OH－===AlO＋2HO
3 2③受热分解：2Al(OH) Al O＋3HO
3 2 3 2
(3)用途①制药 ②净水作用
(4)制备
①向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al3＋＋3NH ·H O===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
③可溶性铝盐和偏铝酸盐水溶液中混合：3AlO＋Al3＋＋6HO===4Al(OH) ↓。
2 3
【总结归纳】既能与酸反应又能与碱反应的物质：①弱酸的铵盐，如：NH HCO 、CHCOONH 、(NH )S
4 3 3 4 4 2
等；②弱酸的酸式盐，如：NaHCO 、KHS、NaHSO 等；③氨基酸；④铝及铝的氧化物、氢氧化物。
3 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 )·12H O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH＜7。
4 2 2
(3)明矾净水的原理：明矾可以净水，其净水的原理是Al3＋＋3HO Al(OH) (胶体)＋3H＋，Al(OH) 胶体
2 3 3
吸附水中的杂质形成沉淀而净水，使水澄清。
【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 ·H O===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 3
②[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 NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐
操作
溶液至过量 溶液至过量
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
操作 偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量 稀盐酸中逐滴加入偏铝酸盐溶液至过量
立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少 无沉淀→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不
现象
→消失 消失
图像
方程
AB：(5)② AB：(4)
式
BC：(2) BC：(1)②
序号
(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 ·H O===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＋
2
＋3OH－===Al(OH) ↓(若先与NH反应，则生成的NH ·H O又使Al3＋沉淀且生成NH)；Ⅲ.NH＋OH－
3 3 2
===NH ·H O[若先溶解Al(OH) ，则产生的AlO又与NH反应生成沉淀]；Ⅳ.Al(OH) ＋OH－===AlO＋
3 2 3 3
2HO。
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
2 3 2 2
Al(OH) 先反应]；Ⅴ.Al(OH) ＋3H＋===Al3＋＋3HO。
3 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－)；
3③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
知识点三 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Ⅱ A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（沸水）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
【特别提醒】①Mg在空气中燃烧得到的固体物质主要为MgO和少量MgN 及C的混合物。②Mg着火后，
3 2
不可用CO 灭火，应用沙土盖灭。
2
4.镁的用途：①制造信号弹和焰火；②镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件；③氧化镁用于制耐高温
材料，镁在冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。
5.海水提镁
工艺流程
基本步骤 制石灰乳 CaCO =====CaO＋CO↑，CaO＋HO===Ca(OH)
3 2 2 2沉淀 Mg2＋＋Ca(OH) ===Mg(OH) ＋Ca2＋
2 2
酸化 Mg(OH) ＋2HCl===MgCl ＋2HO
2 2 2
及主要反 蒸发浓
应 缩、 析出MgCl ·6H O
2 2
冷却结晶
脱水 在氯化氢气流中使MgCl ·6H O脱水制得无水氯化镁
2 2
电解 电解熔融氯化镁制得镁
注意：①由MgCl ·6H O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
2Mg＋O=====2MgO 3Mg＋
与非金属反应 能被Cl、O 氧化 2
2 2 N=====MgN
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Fe O、MnO 、Cr O 等金 能在CO 中燃烧：2Mg＋CO=====2MgO
2 3 2 2 3 2 2
反应 属氧化物发生铝热反应 ＋C
知识点四 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
3 2 2 2
浓的铵盐溶液：Mg(OH) ＋2NH ＋===Mg2＋＋2HO＋2NH 。
2 4 2 3
3．氯化镁：MgCl 可发生水解，由MgCl ·6H O制备MgCl 时，要在HCl的气流中脱水。
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
第三部分：典型例题剖析
高频考点1 考查镁、铝的性质及应用
例1.（2021·全国·高三专题练习）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Fe O 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Fe O 发生铝热反应，2Al + Fe O
2 3 2 3
2Fe + Al O，Al的还原性比Fe强，故D正确；答案选D。
2 3
【答案】D
【变式训练】（2021·全国·高三专题练习）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
【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
2
生成MgN。
3 2
高频考点2 考查镁、铝的重要化合物的性质及其应用
例2.（2021·宁夏·青铜峡市宁朔中学高三期中）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．Al(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
C．用过量氨水除去Fe3+溶液中的少量Al3+D．除去CO 中混有少量的CO：将气体通入灼热的氧化铜
2
【解析】A．铝能与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，镁与氢氧化钠溶液不反应，则向混有少量铝
粉的镁粉中加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥可以除去铝粉，故A正确；B．氢氧化铝与氢
氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，氢氧化镁与氢氧化钠溶液不反应，反应生成的偏铝酸钠溶液能与二氧
化碳反应生成氢氧化铝，则向混有氢氧化镁的氢氧化铝中加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中
通入过量二氧化碳后过滤可以除去氢氧化镁，故B正确；C．铁离子和铝离子与氨水反应分别生成氢氧化
铁沉淀和氢氧化铝沉淀，氢氧化铁沉淀和氢氧化铝沉淀都不能与氨水反应，则用过量氨水不能除去铁离子
溶液中的少量的铝离子，故C错误；D．一氧化碳与氧化铜共热反应生成铜和二氧化碳，则将混有少量一
氧化碳的二氧化碳混合气体通入灼热的氧化铜能除去一氧化碳，故D正确；故选C。
【答案】C
【题后归纳】含铝杂质的提纯方法归类：利用Al、Al O 、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)Fe O(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】Al O 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 +H O=Al(OH) ↓+C
O- O- 2 3 O2−
3 2 3
【解析】a点溶液是Al O 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
2 3 2过量的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
O-
2
氢根离子反应,其离子方程式为 HC +Al +H O=Al(OH) ↓+C ,此阶段溶液中所含微粒种类相同,故
O- O- 2 3 O2−
3 2 3
B、D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
3 3
NaOH,由反应顺序 OH-+HC =C +H O、HC +Al +H O=Al(OH) ↓+C 及题图可知,前 8 mL
O- O2− 2 O- O- 2 3 O2−
3 3 3 2 3
0.032mol
NaHCO 溶液与溶液中过量的NaOH反应,因此c(NaHCO )= =1.0 mol·L-1,故C错误。
3 3
0.04 L−0.008 L
【答案】C
高频考点3 考查有关镁、铝氢氧化物的图像分析与计算
例3.（2021·重庆八中高三期中）把一块镁铝合金(质量为m g)投入到50 mL 1 mol/L的HCl溶液里，待合金
完全溶解后，再往溶液里加入1 mol/L的NaOH溶液，生成沉淀的物质的量随加入NaOH溶液体积变化的
关系如图所示。下列说法中正确的是
A．整个反应过程中，主要发生了6个离子反应
B．c值越大，合金中Mg的含量越高
C．b值越大，合金中Al的含量越高
D．根据图像判断，镁铝合金与50 mL 1 mol/L的HCl溶液恰好完全反应
【解析】A．整个过程中发生的离子反应为： 、 、
、 、 、 。A
正确；B．图中a→b过程是生成Al(OH) 、Mg(OH) 两种沉淀，b→c为Al(OH) 与NaOH的反应，故c值越
3 2 3
大，Al(OH) 消耗的NaOH越多，合金中Al的含量越高，B错误；C．由B可知，c值越大，合金中Al的
3含量越高，C错误；D．由图像可知，O→a反应为： ，即HCl有剩余，D错误。故本题选
A。
【答案】A
【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】（2021·宁夏·石嘴山市第三中学高三期中）将一定质量的 和 混合物投入 稀硫酸
中，固体全部溶解并产生气体(忽略溶液体积变化)。向所得溶液中加入 溶液，生成沉淀的物质的量
与加入 溶液的体积关系如下图所示。则下列说法中正确的是
A． 溶液的物质的量浓度为
B． 和 的总质量为
C．生成的 在标准状况下的体积为
D．硫酸的物质的量浓度为
【解析】根据图像可知，氢氧化镁和氢氧化铝的总物质的量为0.35mol，氢氧化镁的物质的量为0.15mol，
所以氢氧化铝的物质的量为0.2mol。A．根据 ，溶解0.2mol氢氧化铝消耗
0.2mol ，消耗氢氧化钠溶液的体积为40mL，氢氧化钠的物质的量浓度为 ，故A
错误；B．氢氧化镁的物质的量为0.15mol、氢氧化铝的物质的量为0.2mol，根据元素守恒， 的物质的
量是0.15mol、 的物质的量是0.2mol， 和 的总质量为 ，故B错误；C．0.2mol铝生成氢气0.3mol，0.15mol镁生成氢气0.15mol，生成的 在标准状况下的体积为
，故C正确；D．根据图像，加入200mL氢氧化钠溶液时，溶液中的溶
质只有NaSO ，根据元素守恒，2n(H SO )= n(NaOH)，硫酸的物质的量浓度为 ，故
2 4 2 4
D错误；答案选C。
【答案】C
高频考点4 考查镁、铝及其化合物工艺流程
例4．（2022·山西晋城·二模）“铝渣”是铝工业的副产品，主要成分为Al、AlF、LiF、CaO。利用“铝
3
渣”制备LiCO 的工业流程如下图所示：
2 3
已知：LiHCO 易溶于水；LiCO 在不同温度下的溶解度如下表：
3 2 3
温度/°C 0 10 20 50 75 100
溶解度/g/100gH O 1.593 1.406 1.329 1.181 0.866 0.740
2
回答下列问题：
(1)“酸浸”过程不能在玻璃反应釜中进行，其主要原因是_______。
(2)“沉淀”反应得到沉淀中其成分有CaCO 、_______。
3
(3)“转化”步骤的目的是_______。
(4)“除钙”时温度不能太高，否则会影响LiCO 的产率，其原因是_______(用化学方程式表示)。
2 3
(5)从“热分解”后的溶液中获得LiCO 晶体的操作是蒸发结晶_______洗涤、干燥。
2 3
(6)利用表中数据计算100°C时LiCO 的K 近似值为_______。
2 3 sp
(7)利用LiCO 为原料采用固相法可制备锂离子电池的正极材料LiMn O，其制备过程：将MnO 和LiCO
2 3 2 4 2 2 3
按一定物质的量之比配料，球磨后，高温加热，反应过程会产生两种气体，则两种气体的物质的量之比为
_______(要求：密度大的气体与密度小的气体作比)。
【解析】“铝渣”主要成分为Al、AlF、LiF、CaO，经浓硫酸酸浸后，氟化物转化为HF气体逸出，部分
3
氧化钙转化为微溶的硫酸钙以滤渣形式除去，得到的滤液中含铝离子、锂离子和少量钙离子，再加入碳酸
钠溶液后，会生成CaCO 、LiCO、Al(OH) 沉淀，过滤后的滤液分离除去，滤渣再通入二氧化碳和水，使
3 2 3 3
其中碳酸盐转化为可溶于水的碳酸氢盐，从而过滤除去Al(OH) 沉淀，再加入磷酸锂稀溶液使钙离子转化
3为磷酸钙沉淀，达到“除钙”目的，碳酸氢锂溶液经过热分解和一系列操作生成碳酸锂、二氧化碳和水。
(1)“酸浸”过程会产生HF，因为HF会腐蚀玻璃，所以不能在玻璃反应釜中进行；
(2)依据上述分析可知，“沉淀”反应得到沉淀中其成分有CaCO 、LiCO、Al(OH) 沉淀；
3 2 3 3
(3)上一步沉淀过程有CaCO 、LiCO、Al(OH) 沉淀，所以通入二氧化碳和水，会使CaCO 、LiCO 分别
3 2 3 3 3 2 3
转化为可溶于水的Ca(HCO )、LiHCO ，再经过滤可除去Al(OH) 沉淀，故答案为：将CaCO 、LiCO 转化
3 3 3 3 2 3
为易溶于水的碳酸氢盐，便于与Al(OH) 分离；
3
(4)因为LiHCO 的性质与NaHCO 相似，可推知，若温度过高，LiHCO 受热易分解，其分解反应方程式为：
3 3 3
2LiHCO LiCO+CO ↑+H O，导致Li元素有损失，影响LiCO 的产率；
3 2 3 2 2 2 3
(5)根据LiCO 在不同温度下的溶解度数据可知，随着温度的升高，LiCO 的溶解度不断减小，所以从“热
2 3 2 3
分解”后的溶液中获得LiCO 晶体的操作是蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥，故答案为：趁热过滤；
2 3
(6)100°C时，LiCO 的溶解度为0.740g /100gH O，则溶质LiCO 的物质的量为 =0.01mol，其浓度
2 3 2 2 3
约为 0.1mol/L，所以K =c2(Li+)c(CO )= =4 10-3；
sp
(7)MnO 和LiCO 会发生反应转化为LiMn O 过程中Mn元素化合价降低，根据氧化还原反应的规律可知，
2 2 3 2 4
必有元素化合价升高，C和Li元素化合价均已是最高价，所以推知必产生O，另一种气体应为CO，根据
2 2
氧化还原反应的配平原则可知，反应的化学方程式为：8MnO + 2LiCO 4LiMn O+ 2CO↑+ O ↑，又密度：
2 2 3 2 4 2 2
CO＞O，则两种气体的物质的量之比为2:1。
2 2
【答案】(1)生成的HF会腐蚀玻璃
(2)Li CO、Al(OH)
2 3 3
(3)将CaCO 、LiCO 转化为易溶于水的碳酸氢盐，便于与Al(OH) 分离
3 2 3 3
(4)2LiHCO LiCO+CO ↑+H O
3 2 3 2 2
(5)趁热过滤
(6)4 10-3
(7)2:1【名师点睛】本题以铝土矿(主要成分为Al O 和少量SiO、Fe O 杂质)生产铵明矾晶体NH Al(SO )•12H O
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】（2022·北京·高考真题）铵浸法由白云石[主要成分为 ，含 ， 杂质]制
备高纯度碳酸钙和氧化镁。其流程如下：
已知：
物质
(1)煅烧白云石的化学方程式为___________。
(2)根据下表数据分析：
浸出率/ 浸出率/ 理论值/ 实测值/
98.4 1.1 99.7 -
98.8 1.5 99.2 99.5
98.9 1.8 98.8 99.5
99.1 6.0 95.6 97.6
已知：i．对浸出率给出定义
ii．对 给出定义
①“沉钙”反应的化学方程式为___________。
② 浸出率远高于 浸出率的原因为___________。
③不宜选用的“ ”数值为___________。④ 实测值大于理论值的原因为___________。
⑤蒸馏时，随馏出液体积增大， 浸出率可出 增加至 ，结合化学反应原理解释 浸出率
提高的原因为___________。
(3)滤渣C为___________。
(4)可循环利用的物质为___________。
【解析】由题给流程可知，白云石煅烧时，CaMg(CO ) 高温分解生成氧化钙和氧化镁，向煅烧后的固体中
3 2
加入氯化铵溶液和氧化钙，氧化钙和氯化铵溶液反应生成氯化钙和一水合氨，氧化镁与水反应生成氢氧化
镁，过滤得到含有氯化钙、一水合氨的滤液A和含有氢氧化镁、氧化铁、二氧化硅的滤渣B；向滤液A中
通入二氧化碳，二氧化碳与滤液A反应、过滤得到碳酸钙沉淀和氯化铵溶液；向滤渣B中加入硫酸铵溶液
蒸馏，将氢氧化镁转化为硫酸镁，氧化铁、二氧化硅与硫酸铵溶液不反应，过滤得到含有氧化铁、二氧化
硅的滤渣C和含有硫酸镁的滤液D；向滤液D中加入碳酸铵溶液，碳酸铵溶液与滤液D反应、过滤得到碳
酸镁沉淀和硫酸铵溶液，煅烧碳酸镁得到氧化镁，制备分离过程中氯化铵溶液和硫酸铵溶液可以循环利用。
(1)由分析可知，白云石煅烧时，CaMg(CO ) 高温分解生成氧化钙、氧化镁和二氧化碳，反应的化学方程式
3 2
为CaMg(CO ) CaO+MgO+2CO ↑，故答案为：CaMg(CO ) CaO+MgO+2CO ↑；
3 2 2 3 2 2
(2)①由分析可知，“沉钙”时发生的反应为二氧化碳与氯化钙和一水合氨混合溶液反应生成碳酸钙沉淀、
氯化铵和水，反应的化学方程式为CaCl +NH·H O+CO=CaCO ↓+NHCl+H O，故答案为：
2 3 2 2 3 4 2
CaCl +NH·H O+CO=CaCO ↓+NHCl+H O；
2 3 2 2 3 4 2
②由题给溶度积数据可知，氢氧化钙的溶度积大于氢氧化镁，溶液中氢氧化钙的浓度大于氢氧化镁，能与
氯化铵溶液反应生成氯化钙和一水合氨，而氢氧化镁不能反应，所以氧化钙的浸出率远高于氧化镁，故答
案为：Ca(OH) 的溶度积大于Mg(OH) ，溶液中Ca(OH) 能与NH Cl反应，而Mg(OH) 不能；
2 2 2 4 2
③由题给数据可知，氯化铵和氧化钙的物质的量比为2.4：1时，氧化镁的浸出率最高，而碳酸钙的质量分
数无论是理论值还是实测值都最低，所以不宜选用的物质的量比为2.4：1，故答案为：2.4：1；
④硫酸铵是强酸弱碱盐，铵根离子在溶液中的水解反应为吸热反应，加热蒸馏时，氨气逸出促进铵根离子
水解，溶液中氢离子浓度增大，有利于氢氧化镁完全溶解转化为硫酸铵，所以氧化镁浸出率提高，故答案
为：Mg(OH) +(NH)SO MgSO +2NH↑+2H O，蒸馏时，NH 逸出促进NH 水解，溶液中H+浓度增大，
2 4 2 4 4 3 2 3
有利于Mg(OH) 完全转化为MgSO ；
2 4(3)由分析可知，滤渣C为氧化铁、二氧化硅，故答案为：SiO、Fe O；
2 2 3
(4)由分析可知，制备分离过程中氯化铵溶液和硫酸铵溶液可以循环利用，故答案为：NH Cl、(NH )SO 。
4 4 2 4
【答案】(1)CaMg(CO ) CaO+MgO+2CO ↑
3 2 2
(2) CaCl +NH·H O+CO=CaCO ↓+NHCl+H O Ca(OH) 的溶度积大于Mg(OH) ，溶液中Ca(OH) 能与
2 3 2 2 3 4 2 2 2 2
NH Cl反应，而Mg(OH) 不能 2.4：1 反应加入的CaO也转化为CaCO Mg(OH) +(NH)SO
4 2 3 2 4 2 4
MgSO +2NH↑+2H O，蒸馏时，NH 逸出促进NH 水解，溶液中H+浓度增大，有利于Mg(OH) 完全转
4 3 2 3 2
化为MgSO
4
(3)SiO、Fe O
2 2 3
(4)NH Cl、(NH )SO
4 4 2 4
