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专题03 铝及其重要化合物
目录
01 知识脑图·学科框架速建
02 考点精析·知识能力全解
【知能解读01】铝的性质及应用
【知能解读02】铝的氧化物和氢氧化物
【知能解读03】从铝土矿中提取铝 重要的铝盐
03 攻坚指南·高频考点突破
【重难点突破01】铝、氧化铝、氢氧化铝的两性
【重难点突破02】铝及其化合物的性质及应用
【重难点突破03】含铝物质的制备和转化
04 避坑锦囊·易混易错诊疗
【易混易错01】铝及其化合物的易错点
05 通法提炼·高频思维拆解
【方法技巧01】铝与酸、碱反应产生H2的定量关系
【方法技巧02】Al3＋、Al(OH)3、AlO([Al(OH)4]-)之间的转化
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01 铝的性质及应用
1．铝元素的原子结构和存在
(1)铝元素的结构
铝位于元素周期表第_____周期______族，原子结构示意图为_________。
(2)铝元素的存在
铝元素地壳中含量最丰富的金属，仅次于_____、_____。自然界中的铝全部以_______态存在。
2．铝的物理性质
2
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铝是______色、具有金属光泽的固体，硬度较小，具有良好的______性、______性和______性。
3．铝的化学性质
(1)与非金属单质反应
①与O2反应：
常温下，铝表面生成一层__________________，阻止铝和氧气继续反应。
②与Cl2反应：___________________________
(2)铝的两性
①铝与酸反应（离子方程式）：____________________________________
②铝与NaOH 溶液反应：____________________________________
(3)与强氧化性酸反应
①常温下，铝遇浓硫酸、浓硝酸发生_________，属于_________变化。
②与稀硝酸反应：____________________________________
(4)铝热反应
实验装置
实验现象
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
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：
____________________________________
原理应用
①制取熔点______、活动性____于Al 的金属，如铁、铬、锰、钨等。如
MnO2与Al 反应：____________________________________。
②金属焊接，如野外焊接钢轨等。
4．铝的制备和用途
(1)铝的制备
电解熔融氧化铝：____________________________________。
(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，铝还用作还原剂。
【跟踪训练】
1．C919 大型飞机的主结构材料大量使用了铝锂合金，铝锂合金的优点是( )
A．高强度、导热性
B．低密度、高强度
C．低密度、导电性
D．导热性、导电性
2．将m g 镁铝合金投入500 mL 2 mol·L－1盐酸中，固体完全溶解，收集到气体5.6 L(标准状况下)。
向反应所得溶液中加入4 mol·L－1氢氧化钠溶液，沉淀质量的最大值为13.60 g，则m 的值为( )
A．5.10 B．8.50 C．9.35 D．11.48
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3．工业上可用铝热反应冶炼锰、钒等金属，其原因与下列无关的是
A．铝还原性较强
B．铝能形成多种合金
C．锰、钒熔点高
D．反应放出大量热
02 铝的氧化物和氢氧化物
1．氧化铝的性质与应用
(1)化学性质
氧化铝是两性氧化物，既能与强酸反应又能与强碱反应。
①与盐酸反应：____________________________________
②与NaOH 溶液反应：____________________________________
(2)重要用途
①作耐火材料：Al2O3的熔点很高，可制造_________等。
②冶炼金属铝：通过电解熔融氧化铝得到金属铝：____________________________________。
3．氢氧化铝的性质与制备
(1)化学性质
①氢氧化铝具有两性，既能与强酸反应又能与强碱反应。
与盐酸反应(写出离子方程式)： ____________________________________。
与NaOH 溶液反应(写出离子方程式)：____________________________________。
②不稳定性：____________________________________。
(2)制备方法(写出离子方程式)
向可溶性铝盐溶液中加入足量氨水：____________________________________。
【跟踪训练】
1．下列关于铝的化合物的说法错误的是( )
A．氧化铝俗名为刚玉，是高温耐火材料
B．KAl(SO4)2·12H2O 溶于水可形成Al(OH)3胶体，可以净水
C．Al3＋和AlO 两种离子不能大量共存于同一溶液中
D．将AlCl3溶液滴入浓氨水中的离子方程式：Al3＋＋4NH3·H2O===AlO＋4NH＋2H2O
2．下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是( )
A．铝的金属活泼性强，可用于制作铝金属制品
B．氧化铝熔点高，可用作电解冶炼铝的原料
C．氢氧化铝受热分解，可用于中和过多的胃酸
D．明矾溶于水并水解形成胶体，可用于净水
03 从铝土矿中提取铝 重要的铝盐
1．从铝土矿提纯Al2O3(碱溶法)的工艺流程
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(1)氧化铝是_________氧化物，铝土矿的主要成分是Al2O3(还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质)，铝土矿
是冶炼铝的原料。冶炼金属铝首先要提纯Al2O3。
(2)加入冰晶石(化学式：_________)的目的是__________________，电解熔融的Al2O3冶炼金属铝。
(3)写出Al(OH)3――→Al2O3――→Al 转化的化学方程式：____________________________________、
____________________________________。
2．一种重要的复盐——明矾
(1) 明矾是含有结晶水的硫酸钾和硫酸铝的复盐，明矾在水中电离：___________________________，
Al3＋容易水解，生成胶状的氢氧化铝：____________________________________，氢氧化铝胶体的吸附能
力很强，可以吸附水中悬浮的杂质，并形成沉淀，使水澄清，所以明矾是一种较好的净水剂。
(2) 明矾溶液与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式
①Al3＋恰好完全沉淀：______________________________________________________。
②SO 恰好完全沉淀：______________________________________________________。
【跟踪训练】
1．工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：
对上述流程中的判断正确的是( )
A．试剂X 可以为氨水，沉淀中含有铁的化合物
B．CO2可以用H2SO4溶液或稀盐酸代替
C．反应Ⅱ中的离子方程式为CO2＋AlO＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
D．工业上还可采用Fe 还原Al2O3的方法制Al，成本更低
2．由工业废渣(主要含Fe、Si、Al 等的氧化物)制取聚合硫酸铁铝净水剂的流程如下：
下列有关说法不正确的是( )
A．“浸取”时先将废渣粉碎并不断搅拌，有利于提高铁、铝元素的浸取率
B．Al2O3与稀硫酸反应的离子方程式为Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
C．“过滤”前用K3[Fe6]检验浸取液中是否存在Fe2＋的反应是氧化还原反应
D．聚合硫酸铁铝水解形成的胶体具有吸附作用
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01 铝、氧化铝、氢氧化铝的两性
1．中学化学中常见的既能与盐酸反应，又能与NaOH 溶液反应的物质：
①Al、②Al2O3、③Al(OH)3、④多元弱酸的酸式盐(如NaHCO3)、⑤弱酸的铵盐[如(NH4)2CO3]、⑥氨
基酸。
2．氧化铝、氢氧化铝两性的重要应用
(1)检验与鉴别
①用过量NaOH 溶液检验Al3＋的存在。
②用过量NaOH 溶液鉴别AlCl3溶液和MgCl2溶液。
③用互滴法鉴别AlCl3溶液与NaOH 溶液或NaAlO2溶液与盐酸。
(2)分离与除杂
除杂时，具体操作如下(括号内为杂质)：
①Mg(Al)：加足量NaOH 溶液，过滤。
②Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH 溶液，过滤。
③Mg(OH)2[Al(OH)3]：加足量NaOH 溶液，过滤。
④Mg2＋(Al3＋)：加过量NaOH 溶液，过滤，再加相应酸充分溶解。
(3)实验室制备Al(OH)3
不选用NaOH 溶液，其原因是Al(OH)3呈两性，但它只溶于强酸或强碱，而不溶于弱碱(氨水)、弱酸
(碳酸)，则使用氨水、CO2容易控制产物。
3．基于“两性”类比推测Be、Zn 及其化合物的性质
(1)Be、Zn 都能溶于强酸、强碱溶液
①与NaOH 溶液反应：Be＋2NaOH===Na2BeO2＋H2↑、Zn＋2NaOH===Na2ZnO2＋H2↑。
②与稀盐酸反应：Be＋2HCl===BeCl2＋H2↑、Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑。
(2)BeO、ZnO 都能与强酸、强碱溶液反应
①与NaOH 溶液反应：BeO＋2NaOH===Na2BeO2＋H2O、ZnO＋2NaOH===Na2ZnO2＋H2O。
②与稀盐酸反应：BeO＋2HCl===BeCl2＋H2O、ZnO＋2HCl===ZnCl2＋H2O。
(3)Be(OH)2、Zn(OH)2都能与强酸、强碱溶液反应
①与NaOH 溶液反应：Be(OH)2 ＋2NaOH===Na2BeO2 ＋2H2O 、Zn(OH)2 ＋2NaOH===Na2ZnO2 ＋
2H2O。
②与稀盐酸反应：Be(OH)2＋2HCl===BeCl2＋2H2O、Zn(OH)2＋2HCl===ZnCl2＋2H2O。
【跟踪训练】
1．探究氢氧化铝的两性，最适宜的试剂是( )
A．Al、NaOH 溶液、稀盐酸
B．Al2O3、氨水、稀盐酸
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C．Al2(SO4)3溶液、NaOH 溶液、稀盐酸
D．AlCl3溶液、氨水、稀盐酸
2．既能跟稀盐酸反应，又能跟氢氧化钠溶液反应的化合物是( )
①NaHCO3 ②Al2O3 ③Al(OH)3 ④Al
A．①②③
B.①④
C．②③④
D.①②③④
02 铝及其化合物之间的性质与应用
铝及其化合物的转化关系(二维图)
【跟踪训练】
1．某同学通过系列实验探究Al 及其化合物的性质，下列操作正确且能达到目的的是( )
A．将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，将铝条置于其中探究Al 的活泼性
B．将NaOH 溶液缓慢滴入Al2(SO4)3溶液中至过量，最终观察到有沉淀生成
C．将Al(OH)3浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀
D．将Al(OH)3沉淀转入蒸发皿中，加足量稀硫酸，加热蒸干得无水Al2(SO4)3固体
2．下列关于铝及其化合物的叙述正确的是( )
A. 氧化铝坩埚可用于熔融NaOH
B. 向NaAlO2溶液中通入过量的二氧化碳，生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠
C. 电解制铝中加入冰晶石的目的是降低氧化铝的熔融温度
D. 工业上通过电解熔融氯化铝制铝
03 含铝物质的制备和转化
工业上冶炼铝的方案
一、碱溶法
二、酸溶法
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【跟踪训练】
1．新型陶瓷钻头(氮化硅与金属氧化物烧结而成)加工铝件后，常因附着Al2O3而致钝，使用后需用饱
和NaCl 溶液进行超声清洗。下列关于该现象的产生及处理方法分析错误的是( D )
A．钻头摩擦铝件产生的高温促进了Al2O3的生成
B．不利用强酸、强碱溶液洗涤附着的Al2O3是防止钻头被腐蚀
C．与光照、加热相同，超声波也是为反应提供能量的一种方式
D．清洗过程的原理可表示为Al2O3＋8Cl－＋6H＋===2[AlCl4]－＋3H2O
2．“铝渣”是铝工业的副产品，主要成分为Al、AlF3、LiF、CaO。利用“铝渣”制备Li2CO3的流
程如图所示：
已知：LiHCO3易溶于水；Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表。
温度/℃
0
10
20
50
75
100
溶解度/(g/100 gH2O)
1.593
1.406
1.329
1.181
0.866
0.740
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CaCO3、______________。
(3)“转化”步骤的目的是_____________________________________________________。
(4)“ 除钙” 时温度不能太高，否则会影响
Li2CO3 的产率，其原因是
______________________________(用化学方程式表示)。
(5)从“热分解”后的溶液中获得Li2CO3晶体的操作是蒸发结晶、______________、洗涤、干燥。
(6)利用表中数据计算100 ℃时Li2CO3的Ksp近似值为____________。
(7)以Li2CO3 为原料采用固相法可制备锂离子电池的正极材料LiMn2O4，其制备过程：将MnO2 和
Li2CO3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)。
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01 铝及其化合物的易错点
(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H2。
(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－＋2H2O===2AlO＋
3H2↑。其反应机理应为：铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH 反应生
成H2O 和NaAlO2，反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH 无电子得失。
(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)。
(4)Al2O3、Al(OH)3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，经常应用到除杂、计
算题中，所以一定要熟记这两个反应的离子方程式。
(5)Al(OH)3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H2CO3)、弱碱溶
液(如氨水)。
(6)由Al(OH)3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
时相当于一元酸。
(7)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。
【跟踪训练】
易错辨析：正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)铝制餐具不能长时间存放酸性、碱性食物。( )
(2)向氯化铵溶液中投入一个铝片，铝片上产生大量气泡，该气体是氨气。( )
(3)能用铝槽车储运浓硫酸与浓硝酸，是因为铝的化学性质稳定。不与浓硫酸、浓硝酸反应。( )
(4)投入铝片产生氢气的溶液一定呈强酸性。( )
(5)氢氧化铝可用于治疗胃酸过多。( )
(6)Al2O3的熔点高，可作耐高温材料，实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、Na2CO3固体等。( )
(7)明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用。( )
(8)除去含Fe3＋溶液中的Al3＋，可加入过量氨水，过滤。( )
(9)除去Fe2O3中混有的Al2O3，可加入足量NaOH 溶液，充分反应后过滤。( )
(10)除去氧化膜的铝箔在空气中加热，铝箔熔化但不滴落，说明铝易氧化形成氧化膜保护铝。( )
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01 铝与酸、碱反应生成H2的定量关系
铝与酸或碱反应生成H2的量的关系
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
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H2的物质的量相等。
(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H2的物质的量之比为1∶3。
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
(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。
【跟踪训练】
铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属，
就铝的这一特殊性质回答下列问题：
(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和氢氧化钠溶液中，产生H2的体积之比
是________。
(3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的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________(填字母)。
A．5.4 g
B．3.6 g
C．2.7 g
D．1.8 g
02 Al3＋、Al(OH)3、AlO([Al(OH)4]-)之间的转化
Al3＋、Al(OH)3、[Al(OH)4]－之间的转化关系
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(1)①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
②Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓
③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
(2)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
(3)Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－
(4)[Al(OH)4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O
(5)①[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
②[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O
(6)Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－
【跟踪训练】
1．向NH4Al(SO4)2溶液中滴加Ba(OH)2溶液，当SO 恰好完全沉淀时，Al 元素的主要存在形式是(
)
A．Al3＋和Al(OH)3
B．Al(OH)3
C．AlO 和Al(OH)3
D．AlO
2．向含有HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl 的混合溶液中(假设各1 mol)，逐滴加入NaOH 溶液，沉淀的
物质的量随NaOH 溶液体积变化的图像如下。(假设Mg2＋、Al3＋结合OH－能力相同)
分析图像的变化情况，回答下列问题：
(1)H＋、Al3＋、Al(OH)3、NH 四种微粒与OH－反应的先后顺序依次为_______________。
(2)依次写出各阶段的离子方程式：
①OA：_______________________________。
②AB：_______________________________。
③BC：________________________________。
④CD：________________________________。
3．向20 mL AlCl3溶液中滴入 2 mol·L－1 NaOH 溶液时，得到Al(OH)3沉淀质量与所滴加NaOH 溶液
体积(mL)关系如图所示：
(1)图中A 点表示的意义是________________________________________。
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(2)图中B 点表示的意义是______________________________________。
(3)上述两步用总的离子方程式可表示为______________________________________。
(4)假若溶液中有Al(OH)3沉淀0.39 g，则此时用去NaOH 溶液的体积为________。
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