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第三章 铁 金属材料
专题05 铁、铝及其化合物（实验9~10）
实验9
铁及其化合物的性质
实验10
铝及其化合物的性质
实验9 铁及其化合物的性质
1.铁与水蒸气反应
实验装置图：
实验现象：用火柴点燃肥皂液，听到爆鸣声，证明生成了H2。
实验结论：在高温下，铁能与水蒸气反应生成H2，化学方程式为3Fe＋4H2O(g)
Fe3O4＋4H2。
2. 铁元素的氢氧化物制备
实验操
作
实验现象
反应方程式
试管中有红褐色沉淀产生
Fe3＋＋3OH-=Fe(OH)3↓
试管中先生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，
最后变成红褐色
Fe2＋＋2OH-=Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2＋O2＋
2H2O=4Fe(OH)3
易错提醒：Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3.在实验室中制备Fe(OH)2，并使Fe(OH)2长时
间保持白色沉淀状态，成功的关键有以下两点：①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质；②制备过程中，保
证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。
3. Fe3＋和Fe2＋的性质及转化
（1）Fe2＋的性质
1
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性质
氧化性
还原性
实验步骤
实验现象
溶液颜色由浅绿变为无色
加入氯水后溶液颜色变变红
反应原理
Fe2＋＋Zn=Fe＋Zn2＋
2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl-
（2）Fe3＋的性质
实验步骤
实验现象
加入KSCN 溶液：溶液变红色；
再加铁粉：溶液变为浅绿色
加入KSCN 溶液：溶液变红色；
再加铜片：溶液变蓝色
反应原理
2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋
2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋
（3）Fe3＋和Fe2＋的相互转化
实验操作
实验现象
加适量铁粉振荡后，溶液变成浅绿色，再加KSCN 溶液颜色不变，再滴
加氯水后，溶液变成红色
离子方程式
2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋、2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl-
实验结论
Fe3＋遇到较强的还原剂时，会被还原成Fe2＋，Fe2＋在较强的氧化剂的作
用下会被氧化成Fe3＋
拓展一：氢氧化亚铁的制备
2
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1. 有机层覆盖法：将吸有NaOH 溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用
CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应。
2.还原性气体保护法：用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH 溶液混合，这样可长时间观察到
白色沉淀。
3.电解法：用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)。
拓展二：Fe2＋、Fe3＋的检验
1.直接观察颜色
2.利用氢氧化物沉淀的颜色
3.利用显色反应
4.利用Fe2＋的还原性
溶液紫色褪去，说明溶液中存在Fe2+
5.同时含有Fe2＋和Fe3＋的溶液：Fe2＋对检验Fe3＋无干扰，可以滴加KSCN 溶液检验Fe3＋；Fe3＋对检验Fe2＋
有干扰，不能采用加KSCN 溶液检验Fe2＋，通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液，溶液紫红色褪去说
明含有Fe2＋。
6.检验铁的氧化物中是否有＋2 价铁时，正确的思路为少量固体
溶液
紫
红色褪去。
3
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①步骤a 中不能选用盐酸，原因是酸性KMnO4溶液可以氧化盐酸。
②步骤a 中不能选用稀硝酸，原因是稀硝酸可以将Fe2＋氧化为Fe3＋。
拓展三：Fe3O4中铁元素价态的检验
(1)甲实验中溶液紫色退去、棕黄色加深，证明溶液中存在Fe2＋，Fe2＋具有还原性。
(2)乙实验中有红褐色沉淀产生；不能证明Fe2＋的存在，因为Fe(OH)3的颜色掩盖了Fe(OH)2产生的实验现
象。
(3)丙实验中溶液由棕黄色变为红色，证明有Fe3＋存在。
【典例1】（2023 上·云南大理·高三云南省下关第一中学校考期中）下图中能较长时间看到
白色
沉淀的是
A．①②⑤
B．①③④
C．②④⑤
D．①②③④⑤
【答案】A
【详解】Fe(OH)2容易被氧气，所以若要较长时间看到Fe(OH)2的白色，需要将Fe(OH)2和氧气隔离。
①Fe 与稀硫酸反应生成的氢气将装置内空气排出，可防止生成的氢氧化亚铁被氧化，可以较长时间看到白
色沉淀；②Fe 与稀硫酸反应生成的氢气将装置内空气排出，且利用氢气的压力使硫酸亚铁与NaOH 接触而
反应，可防止生成的氢氧化亚铁被氧化，可以较长时间看到白色沉淀；③生成的氢氧化亚铁会迅速与空气
中氧气发生反应：4Fe(OH)2+O2+2H2O＝4Fe(OH)3，白色沉淀会迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，不能长
4
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时间观察到氢氧化亚铁的白色；④将吸取NaOH 溶液的导管伸入到FeSO4溶液的液面下，Fe(OH)2在液面下
生成，能起到一定的隔绝空气的作用，但氧气会溶解到溶液中，不能较长时间看到白色沉淀；⑤植物油隔
绝空气，可防止生成的氢氧化亚铁被氧化，可以较长时间看到白色沉淀，故选A。
【典例2】（2023·青海一中开学考试）某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。请回答下列问题：
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1mol·L-1的溶液.在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其
目的是 。
(2)甲组同学取2mLFeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1 滴KSCN 溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2+氧化。
FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为： 。
(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL 煤油，再于液面下依次
加入几滴氯水和1 滴KSCN 溶液，溶液变红，煤油的作用是 。
(4)丙组同学取l0mL0.lmol·L-1KI 溶液，加入6mL0.lmol·L-1FeCl3溶液混合。分别取2mL 此溶液于3 支试管中
进行如下实验：
①第一支试管中加入lmLCCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色；
②第二支试管中加入1 滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀：
③第三支试行中加入1 滴KSCN 溶液，溶液变红。
实验②检验的离子是(填离子符号) ；实验①和③说明：在I-过量的情况下，溶液中仍含有(填离子符号)
，由此可以证明该氧化还原反应为 。
(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程
式为 ；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是 ；
生成沉淀的原因是(用平衡移动原理解释) 。
(6)戊组同学模拟工业上用NaClO3氧化酸性FeCl2废液制备FeCl3。
①若酸性FeCl2废液中：c(Fe2+)=2.0×10-2mol·L-1，c(Fe3+)=1.0×10-3mol·L-1，c(Cl-)=5.3×10-2mol·L-1，则该溶液
的pH 约为 。
②完成NaClO3氧化FeCl2的离子方程式：
ClO +
Fe2++
___=
Cl-+
Fe3++
___。
③FeCl3具有净水作用，其原理是 。
【答案】（1）防止Fe2+被氧化（2）2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-（3）隔绝空气(排除氧气对实验的影响)（4）
Fe2+；Fe3+；可逆反应；2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O（5）Fe3+催化H2O2分解产生O2；H2O2分解反应放热，
促进Fe3+的水解平衡正向移动（6）2；ClO +6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O 水解产生的Fe(OH)3胶体粒子
能吸附水中悬浮的杂质
【详解】(1)亚铁离子容易被氧化为铁离子，铁能和铁离子反应生成亚铁离子，故在FeCl2溶液中需加入少
量铁屑，其目的是防止Fe2+被氧化；
(2) Cl2可将Fe2+氧化为Fe3+，铁离子与KSCN 溶液反应，溶液变红；FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为：
2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；
(3) 亚铁离子容易被氧气氧化为铁离子，对实验有干扰，煤油的作用是隔绝空气(排除氧气对实验的影响)；
(4)Fe2+能与K3[Fe(CN)6]溶液反应生成蓝色沉淀，故实验②检验的离子是Fe2+；实验①和③说明：在I-过量
的情况下，溶液中仍含有Fe3+，由此可以证明该氧化还原反应为可逆反应；
5
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(5) H2O2溶液能和酸化的FeCl2溶液发生氧化还原反应，得到氯化铁，故溶液变成棕黄色，发生反应的离子
方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；一段时间后，溶液中有气泡出现，气泡为氧气，双氧水分解产生
氧气，产生气泡的原因是Fe3+催化H2O2分解产生O2；随后有红褐色氢氧化铁沉淀生成。铁离子水解产生氢
氧化铁，生成沉淀的原因是：H2O2分解反应放热，促进Fe3+的水解平衡正向移动；
(6)①酸性FeCl2废液中电荷守恒：
(酸性溶液中OH−浓度很小，在这里
可以忽略不计)，已知 c(Fe2+)=2.0×10-2mol·L-1，c(Fe3+)=1.0×10-3mol·L-1，c(Cl-)=5.3×10-2mol·L-1，
，该溶液的pH 约为2；
②氯酸钠氧化酸性的氯化亚铁，则反应物中有氢离子参加，则生成物中有水生成，Cl 元素的化合价从+5 价
降低到−1 价，得到6 个电子，而Fe 元素的化合价从+2 价升高到+3 价，失去1 个电子，根据得失电子守恒，
则氯酸根离子的系数为1，Fe2+的系数为6，则铁离子的系数也是6，氯离子的系数是1，根据电荷守恒，则
氢离子的系数是6，水的系数是3，配平后离子方程式为：完成NaClO3氧化FeCl2的离子方程式：
；
③FeCl3具有净水作用，其原理是水解产生的Fe(OH)3胶体粒子能吸附水中悬浮的杂质，并使之沉降。
1．（2023·天津河西·统考二模）能够在人体血管中通行的药物分子运输车——“纳米药物分子运输车”在
中国科学院上海硅酸盐研究所研制成功，该“运输车”可提高肿瘤的治疗效果，其结构如图所示。下列有
关说法错误的是
A．包装上印“OTC”标识的药物为非处方药
B．油脂、蔗糖等这类含碳化合物属于有机物
C．分散质粒子直径在1~100nm 的分散系为胶体，该“运输车”分散于水中所得的分散系不属于胶体
D．该“运输车”中铁元素的价态为+3 价
D【详解】A．“OTC”代表非处方药，R 代表处方药，A 正确；
B．油脂、蔗糖均含碳元素，不根据其组成和结构特点，属于有机物，B 正确；
C．该"纳米药物分子车”的直径为20Onm，而胶体分散质粒子直径为1~100nm，所以该"纳米药物分子
车"分散于水中所得的分散系不属于胶体，C 正确；
D．由图可知，该有机物中含有四氧化三铁，其中有+2 价和+3 价铁，D 错误；
故选D。
2．（2023·上海杨浦·统考二模）下列叙述I 和II 均正确并且有因果关系的是
选项
叙述I
叙述II
6
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A
具有氧化性
用
溶液可以鉴别
B
性质不稳定
可加热
制备
C
具有氧化性
可用
制作印刷电路板
D
是一种红棕色粉末
常用作油漆
D【详解】A．铁离子具有氧化性，能氧化还原性物质，铁离子和硫氰根离子反应生成血红色硫氰化铁溶
液，属于非氧化还原反应，可以用硫氰化溶液检验铁离子，两者没有因果关系，A 错误；
B．
具有不稳定性和还原性，故加热
生成Fe2O3，B 错误；
C．
具有氧化性，用
和铜反应制作印刷电路板，C 错误；
D．
为红棕色粉末，故可作油漆，D 正确；
故选D。
3．（2023·海南省直辖县级单位·统考模拟预测）能验证某溶液中含有
，不含
的实验事实是
A．向溶液中滴加
溶液，溶液变红
B．向溶液中滴加
溶液，无明显变化；再滴加几滴氯水，溶液变红
C．向溶液中依次滴加氯水、
溶液，溶液变红
D．向溶液中滴加少量
溶液，产生红褐色沉淀
B【详解】A．向溶液中滴加
溶液，溶液变红，说明含
，故不选A；
B．向溶液中滴加
溶液，无明显变化，说明不含
；再滴加几滴氯水，溶液变红，说明
被氯
气氧化为
，故选B；
C．氯水能把
氧化为
，向溶液中依次滴加氯水，
溶液，溶液变红，说明溶液中含有
或
，故不选C；
D．
和OH-反应生成红褐色氢氧化铁沉淀，向溶液中滴加少量
溶液，产生红褐色沉淀，证明含
有
，故不选D；
选B。
4．学习小组进行如下实验：
序号
实验操作
实验现象
Ⅰ
将1mLpH=1 的0.1mol·L-1 FeSO4溶液和2 滴
0.1mol·L-1KSCN 溶液混合，接着向混合溶液中逐滴滴加
0.5mL0.3mol·L-1的H2O2溶液
滴入H2O2溶液，溶液立即变红，继
续滴加，溶液红色变浅并逐渐褪去
Ⅱ
向i 的混合溶液中滴入KSCN 溶液
溶液变红
7
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Ⅲ
向1mL0.3mol·L-1的H2O2溶液中滴加2 滴0.1mol·L-1KSCN
溶液，继续加入0.5mLpH=1 的H2SO4溶液，静置2min
无明显现象
Ⅳ
向ⅲ的混合溶液中滴入2 滴Fe2(SO4)3溶液
滴入Fe2(SO4)3溶液，溶液立即变红，
静置2min，溶液红色变浅并逐渐褪
去
下列说法错误的是
A．实验中溶液变红的原因是生成Fe(SCN)3
B．实验i～ⅱ说明实验i 中SCN-被H2O2全部氧化
C．实验ⅲ～ⅳ说明酸性溶液中H2O2氧化KSCN 的速度慢
D．实验i～ⅳ说明Fe2+能加速H2O2氧化KSCN 的反应
D【详解】A．滴入的
氧化
生成
，与
结合得到
使溶液变红色，A 正确；
B．实验i 得到
使溶液变红色，后续
过量后溶液褪色，可能原因有两个，
或
与
继续反应，实验ⅱ返滴KSCN 溶液又变红色，说明溶液中还存在
，即
与
反应，被氧
化，B 正确；
C．酸性溶液中
和KSCN 混合2min 后滴入
溶液，溶液立即变红，说明KSCN 没有被完全氧
化，而滴入
溶液后静置2min，溶液红色变浅并逐渐褪去，
被完全氧化，即酸性溶液中
氧化KSCN 的速度慢，C 正确；
D．酸性溶液中
和KSCN 混合2min 后滴入
溶液，溶液立即变红，说明KSCN 没有被完全
氧化，而滴入
溶液后静置2min，溶液红色变浅并逐渐褪去，
被完全氧化，说明在增加
后
氧化KSCN 的速度在加快，难以说明
的作用，D 错误；
答案选D。
5．（2023·河北衡水·衡水市第二中学校考模拟预测）某磁性材料(Fe/Fe3O4)广泛应用于磁记录、催化等领域。
一种制备该材料的流程如下：
已知反应原理为：
①Fe2++2OH-=Fe(OH)2
②3Fe(OH)2=Fe+2Fe(OH)3
③Fe(OH)2+2Fe(OH)3=Fe3O4+4H2O
(1)用FeCl2溶液和KOH 溶液制备Fe/Fe3O4反应的离子方程式为 。
(2)当pH<2 时，Fe/Fe3O4产率极低的原因是 。
8
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(3)图1 为回流时间与Fe/Fe3O4产率的关系图，图2 为回流1h 所得产品的X 射线衍射图。回流1h 所得产品
Fe/Fe3O4中产生杂质可能的原因 。
(4)采用Pd-Fe3O4双催化剂，可实现用H2消除酸性废水中的NO 和NO ，反应历程如图3 所示。
其中Fe3O4中Fe2+和Fe3+分别用Fe(II)、Fe(III)表示。
①用该法处理废水后，溶液的pH 。(填“降低”“升高”或“不变”)
②写出过程④反应的离子方程式 。
③反应历程中虚线方框内NO 生成N2的过程可描述为 。
(1)
(2)氢氧根离子浓度小，难以生成Fe(OH)2
(3)Fe(OH)2+2Fe(OH)3=Fe3O4+4H2O 反应速率慢
(4)升高
NO 被Fe2+还原为
，
和NO 发生归中反应生成氮气
【详解】（1）FeCl2溶液和KOH 溶液在100℃条件下反应生成Fe/Fe3O4、KCl、H2O，反应的离子方程式为
；
（2）当pH<2 时，氢氧根离子浓度小，难以生成Fe(OH)2，所以Fe/Fe3O4产率极低；
（3）Fe(OH)2+2Fe(OH)3=Fe3O4+4H2O 反应速率慢，所以回流1h 所得产品Fe/Fe3O4中产生杂质；
（4）①用该法处理废水的反应方程式为
，反
应消耗氢离子，溶液的pH 升高；
②过程④是
发生氧化还原反应生成N2，反应的离子方程式是
；
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③反应历程中虚线方框内NO 生成N2的过程可描述为NO 被Fe(Ⅱ)还原为
，
和NO 发生归中反
应生成氮气。
6．（2022·山东济宁·统考二模）某兴趣小组研究I2与FeCl2溶液的反应。
配制FeCl2溶液：向0.1 mol·L－1FeCl3溶液中加入足量铁粉，充分振荡，备用。
(1)FeCl3溶液与铁粉反应的离子方程式是 。
(2)检验FeCl3完全反应的实验方案是 。
(3)设计如下实验，研究I2是否能够氧化FeCl2：
实验现象：试管1 溶液变红，试管2 溶液呈现较浅的蓝色。
实验结论：I2能够氧化FeCl2。
①有的同学认为上述实验现象不足以得出上述结论，原因是 。
②欲证实实验结论，再次设计对比实验。实验方案和相应的现象是 。
(4)继续进行实验：
实验
实验操作
实验现象
I
向试管1 中加入KI 固体，充分振荡
溶液红色完全褪去，变为黄色。
Ⅱ
向I 中所得的黄色溶液中加入0.5mL CCl4，充分振荡、静置
水层仍为黄色，CCl4层几乎无色。
①针对Ⅱ中现象，小组同学提出假设：在一定量KI 的存在下，I－+I2
I3－，使CCl4很难萃取黄色溶液中
的I2。该小组同学设计实验，证实了I－和I2可以反应。在下图虚框中，将实验方案补充完整(按试题图示方
式呈现)：
②应用化学平衡移动原理，结合离子方程式，解释实验I 中溶液红色褪去的原因：
。某兴趣小组研究I2与FeCl2溶液的反应。
（1）2Fe3++Fe＝3Fe2+
（2）取少量所得溶液，向其中加入KSCN 溶液，溶液不变红
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（3）FeCl2可能被空气中的O2氧化；取2mL FeCl2溶液，滴加4~6 滴KSCN 溶液，均分成两份，一份滴入
8 滴蒸馏水，一份滴入8 滴饱和碘水，观察两试管中溶液变红的时间长短和溶液红色的深浅
（4）
；
试管1 中存在如下平衡体系①：Fe(SCN)3
Fe3++3SCN－，加入KI 固体后，发生反应②：2Fe3++2I－
I2+2Fe2+，同时，在I－存在下，I－+I2
I3－，反应②平衡右移，共同促进体系中c(Fe3+)减少，反应①平衡右
移，最终红色褪去
【详解】（1）三价铁离子具有氧化性可将铁氧化成二价铁离子，FeCl3溶液与铁粉反应的离子方程式为：
2Fe3++Fe＝3Fe2+，本题答案为：2Fe3++Fe＝3Fe2+；
（2）欲检验FeCl3完全反应，只需证明溶液中无Fe3+即可，取少量所得溶液，向其中加入KSCN 溶液，溶
液不变红，就证明FeCl3完全反应，本题答案为：取少量所得溶液，向其中加入KSCN 溶液，溶液不变红；
（3）①空气中的氧气也可能氧化二价铁离子，所以未加饱和碘水，滴入KSCN 溶液，溶液也会变红，②
取2mL FeCl2溶液，滴加4~6 滴KSCN 溶液，均分成两份。一份滴入8 滴蒸馏水，一份滴入8 滴饱和碘水，
观察两试管中溶液变红的时间长短和溶液红色的深浅，本题答案为：FeCl2可能被空气中的O2氧化，取
2mL FeCl2溶液，滴加4~6 滴KSCN 溶液，均分成两份。一份滴入8 滴蒸馏水，一份滴入8 滴饱和碘水，观
察两试管中溶液变红的时间长短和溶液红色的深浅；
（4）①实验中加入CCl4下层溶液变成紫红色，说明CCl4萃取了I2,若加入碘化钾后，CCl4层变为无色，则
证明发生了I－+I2
I3－，设计装置如图：
②试管1 中存在如下平衡体系①：Fe3++3SCN－
3，加入KI 固体后，发生反应②：2Fe3++2I-
=2Fe2++I2，同时，在I-存在下，I2存在形式发生改变，反应②平衡右移，共同促进体系中c(Fe3+)减少，反应
①平衡右移，最终红色褪去，本题答案为：
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，试管1 中存在如下平衡体系①：Fe(SCN)3
Fe3++3SCN－，加入KI 固体后，发生反应②：2Fe3++2I－
I2+2Fe2+，同时，在I－存在下，I－+I2
I3
－，反应②平衡右移，共同促进体系中c(Fe3+)减少，反应①平衡右移，最终红色褪去。
实验10 铝及其化合物的性质
铝与强酸、强碱反应的实验探究
实验操作
实验现象
试管中产生气泡，铝片溶
解，点燃的木条放在试管
口时发出爆鸣声
试管中产生气泡，铝片溶解；点燃的木条放在试管口时发出爆
鸣声
化学方程式
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
拓展一：Al 和CuSO4溶液反应的探究
实验装置：
实验报告：
实验序号
实验现象
结论与解释
①
铝丝表面有少量气泡；
铝丝周围出现蓝绿色物
质
溶液呈弱酸性，与Al 反应产生的气体是H2；蓝绿色物质
成分待探究
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②
后，铝丝仍光亮；
后，铝丝表面出现
少量红色物质
红色物质是Cu，说明Al 能和
溶液反应，但反应较慢
③
铝丝周围溶液逐渐变成
无色，铝丝以下溶液仍
为蓝色；两层溶液界面
清晰
反应生成的
为无色；
溶液的密度小于
溶液
拓展二：铝镁合金质量分数的测定
1.燃烧法：称量铝镁合金粉末的质量，放入装有足量氧气的容器中使其充分灼烧，称量生成物的质量（利
用合金的质量和氧化物的质量建立二元二次方程求解）。
2.称重法：
（1）称量铝镁合金的质量，将铝镁合金放入足量氢氧化钠溶液反应，过滤、洗涤、烘干，称量剩余固体
质量（利用合金的质量和镁的质量求解）。
（2）称量铝镁合金的质量，将铝镁合金与过量的盐酸反应，在溶液中加入过量的氢氧化钠溶液，过滤、
洗涤、灼烧，称量固体的质量（利用合金的质量和氧化镁的质量求解）。
3.量气法：
（1）称量铝镁合金的质量，检查装置的气密性，向铝镁合金中加入足量盐酸充分反应，待冷却至室温，
调整量气管C 的高度，使C 中液面与B 中液面相平，读取记录气体体积（利用合金的质量和氢气的体积建
立二元二次方程求解）。
（2）称量铝镁合金的质量，检查装置的气密性，向铝镁合金中加入足量氢氧化钠溶液充分反应，待冷却
至室温，调整量气管C 的高度，使C 中液面与B 中液面相平，读取记录气体体积（利用合金的质量和氢气
的体积求解）。
1．（2023·湖南长沙·长郡中学校考模拟预测）学习小组用废弃的铝制易拉罐按如下流程制备明矾，并测定
明矾中结晶水的含量。
上述实验中不需要用到的操作是
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A．
B．
C．
D．
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
3．（2023·上海宝山·统考一模）下列关于铝及其化合物反应的离子方程式书写正确的是
A．铝与NaOH 溶液反应：
B．
与NaOH 溶液反应：
C．明矾净水原理：
D．
与过量氨水反应：
4．（2023·北京朝阳·北京八十中校考模拟预测）某小组用如图装置探究铝片与酸碱的反应，实验如下：
①A 为盐酸时，1 分钟后有大量气泡产生
②A 为NaOH 时，20 秒后有大量气泡产生
③A 为硫酸时，3 分钟后有极少量气泡产生，滴加1mLCuSO4溶液，立即产生大量气泡，Al 表面有少量红
色固体。下列说法正确的是
A．对比①②说明氧化性NaOH＞HCl
B．对比①③说明Cl-对铝表面的氧化膜破坏能力强
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C．对比①②③说明Al 在不同的环境中还原性不同
D．③中实验说明Al 与Cu2+反应剧烈放热
5．（2022·陕西安康·统考模拟预测）铝及其部分化合物的“价类二维图”如图所示。下列说法错误的是
A．反应⑤⑥基本类型相同
B．反应①⑥所加试剂可能相同
C．1mola 完全转化为b 时失去3mol 电子
D．物质的类别处“
”代表偏铝酸盐
6．（2023·江西宜春·统考二模）镁、铝、锌是生活中常见的三种金属，查阅资料获得如下信息：
①镁、铝、锌都是银白色的金属
②锌（Zn）可以与NaOH 溶液反应生成H2
③Zn（OH）2为白色固体，难溶于水，可溶于强碱及NH3•H2O
④Zn2+易形成配合物如[Zn（NH3）4]2+，该配合物遇强酸分解生成Zn2+、NH4
+
（1）甲同学取镁铝合金进行定量分析，用图所示装置进行实验，获得如下数据（所有气体体积均已换算
成标准状况，忽略滴入液体体积对气体体积的影响）
编号
粉末质
量
量气管第一次读数
量气管第二次读数
①
2.0 g
10.0 mL
346.2 mL
②
2.0 g
10.0 mL
335.0 mL
③
2.0 g
10.0 mL
345.8 mL
（2）乙同学取镁铝锌合金设计如下实验方案：
（可用试剂：样品、pH 试纸、稀硫酸、NaOH 溶液、氨水）
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①试剂Ⅰ是 ；沉淀B 是 ．
②过程Ⅰ是：在滤液中逐滴加入 ，直至生成的沉淀刚好溶解，再加入足量的 ，过滤．
③沉淀C 与氨水反应的离子方程式为 ．
7．（2023·全国·专题练习）明矾KAl(SO4)2·12H2O 可用于食品添加剂。某小组用粉煤灰(含Al2O3的质量分
数为50%)制备明矾，并探究明矾的净水作用。
(1)AlCl3溶液的制备
①取10.2g 粉煤灰酸溶，粉煤灰分批添加且缓慢升温至60℃，原因是 (填序号)。
A．防止反应过于剧烈 B．防止HCl 受热挥发 C．抑制Al3+水解
②检验粉煤灰滤饼是否洗涤干净的实验试剂为 。
(2)分离提纯AlCl3。用如图所示装置制备HCl 气体，并通入AlCl3溶液中使A1C13·6H2O 晶体析出，从而与
可溶杂质分离。
①相比分液漏斗，选用仪器a 的优点是 。
②往装置B 中通入HCl 气体后会析出大量的A1C13·6H2O 晶体，原因是 。
③上述实验装置存在缺陷是 。
(3)明矾的制备。将AlC13·6H2O 加热溶解，同时加入过量K2SO4固体，再经过 、干燥即可得到
KAl(SO4)2·12H2O，经称量确定质量为23.7 g，则明矾的产率为 %。(已知KAl(SO4)2·12H2O 的相对分
子质量为474，答案保留一位小数)
(4)明矾的净水作用。有研究小组查得常温下Al3+的水解平衡常数约为1×10-9，对明矾是否能水解生成
Al(OH)3胶体产生疑问，进行探究实验如下表：
序
号
试剂
饱和明矾溶液
作用温度(℃)
实验现象
1
15mL 自来水
2 滴
25
有微弱的丁达尔效应，一段时间后变浑浊
2
15mL 自来水
2 滴
60
有丁达尔效应， 较实验1 变浑浊快
3
15mL 蒸馏水
2 滴
60
无丁达尔效应
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实验 (填序号)对比表明，温度不是明矾溶液产生丁达尔效应主要原因。实验小组同学猜测可能是自
来水中存在的某种阴离子 (填离子符号)促使Al3+的水解生成Al(OH)3胶体，反应的离子方程式为
。
8．（2023·重庆九龙坡·重庆市育才中学校考模拟预测）铝是地壳中含量最多的金属元素，其单质和化合物
广泛应用于日常生活中。
(1)可以用电镀法在钢制品上电镀铝，为测定镀层厚度，用NaOH 溶液溶解钢制品表面的铝镀层。
①NaOH 的电子式为 。
②写出NaOH 溶液溶解钢制品表面的铝镀层的离子方程式 。
(2)双羟基铝碳酸钠[NaAl(OH)2CO3]是一种常用的抗酸药，它与足量胃酸(主要成分为盐酸)反应的化学方程
式为 。
(3)如图是从铝土矿(主要成分为Al2O3，还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质)中提取Al2O3并制取Al 的流程：
①“溶解”时，SiO2与NaOH 溶液反应生成的硅酸钠与溶液中偏铝酸钠发生反应：
2Na2SiO3+2NaAlO2+2H2O=Na2Al2Si2O8↓+4NaOH，“赤泥”的主要成分为 (写出化学式)。
②“酸化”时，通入过量CO2与NaAlO2反应，生成滤液的主要成分是 (写化学式)。
(4)电解是电解熔融的Al2O3，电解过程中阴极的电极反应式为 做阳极的石墨易消耗，原因是 。(结合
方程式和文字描述作答)
参考答案
1．D【详解】A．溶液Ⅱ经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到明矾晶体，需要用到蒸发皿，故A 不符合题
意；
B．明矾晶体灼烧得到KAl(SO4)2，则需要在坩埚中加热，故B 不符合题意；
C．溶液Ⅱ经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到明矾晶体，需要用过滤，故C 不符合题意；
D．该流程中没有分液，故D 符合题意；
综上所述，答案为D。
2．C【详解】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．C【详解】A．铝与NaOH 溶液反应的氧化剂是水，故其离子反应方程式为：
，A 错误；
B．
与NaOH 溶液反应的离子方程式未配平，配平后的离子方程式为：
，
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B 错误；
C．明矾溶于水后电离产生的铝离子发生水解产生的氢氧化铝胶体，吸附悬浮物，起到净水作用，C 正确；
D．一水合氨为弱碱，故氢氧化铝无法与一水合氨发生反应，
与过量氨水反应为：
，D 错误；
故选C。
4．C【详解】A．Al 与盐酸反应2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑中HCl 为氧化剂，Al 与NaOH 溶液反应
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑中H2O 为氧化剂，选项A 错误；
B．对比①③说明Cl-对铝表面的氧化膜结合能力强，选项B 错误；
C．对比①②③说明Al 在不同的环境中反应生成Al3+,即被氧性的情况不同，则还原性不同，选项C 正确；
D．③中实验是Al 与Cu2+发生置换反应生成Cu，Al 与Cu 和稀硫酸形成原电池，加快反应速率，选项D 错
误；
答案选C。
5．B【分析】根据“价类二维图”可知a 为Al，b 为Al2O3，c 为铝盐，e 为Al(OH)3，c 与d、d 与e 可以相
互转化，根据含有铝元素物质之间的相互转化可以得出d 为偏铝酸盐，据此回答。
A．反应⑤是偏铝酸盐转化为氢氧化铝，其离子方程式为
；反应
⑥是铝盐转化为氢氧化铝，其离子方程式为
，两反应均属于复分解反应，故A 正
确；
B．反应①是铝转化为铝盐，加酸可以实现转化，反应⑥是铝盐转化为氢氧化铝，加入碱可以实现转化，
两反应所加试剂不可能相同，故B 错误；
C．a 转化为b 时Al 元素的化合价由0 价升高到+3 价，1mola 完全转化为b 时失去3mol 电子，故C 正确；
D．根据“价类二维图”可知a 为Al，b 为Al2O3，c 为铝盐，e 为Al(OH)3，c 与d、d 与e 可以相互转化，
根据含有铝元素物质之间的相互转化可以得出d 为偏铝酸盐，D 正确；
故答案选B。
6．①NaOH 溶液；Al（OH）3 ②稀硫酸；稀氨水③Zn（OH）2+4NH3＝[Zn（NH3）4]2++2OH﹣或Zn
（OH）2+4NH3•H2O＝[Zn（NH3）4]2++2OH﹣+4H2O
【分析】Wg 镁铝锌合金加入稀硫酸溶解生成硫酸镁、硫酸铝溶液、硫酸锌溶液，加入试剂Ⅰ为过量氢氧
化钠溶液，得到沉淀A 为Mg（OH）2，滤液为Na2ZnO2，NaAlO2溶液，加入过量稀硫酸得到硫酸铝溶液、
硫酸锌溶液，再加入足量氨水溶液得到沉淀B 为Al（OH）3，滤液为Zn2+形成的配合物[Zn（NH3）4]2+，该
络合物遇强酸分解生成Zn2+、NH ，加入适量氢氧化钠溶液得到C 为氢氧化锌沉淀，据此解答。
①由上述分析可知，试剂I 为氢氧化钠溶液，沉淀B 为Al（OH）3；
②过程Ⅰ是：在滤液中逐滴加入稀硫酸溶液直至生成的沉淀刚好溶解，再加入足量的氨水溶液沉淀铝离子，
过滤得到氢氧化铝沉淀。
③Zn（OH）2为白色固体，难溶于水，可溶于强碱及NH3•H2O，沉淀C 与氨水反应的离子方程式为Zn
（OH）2+4NH3＝[Zn（NH3）4]2++2OH﹣或Zn（OH）2+4NH3•H2O＝[Zn（NH3）4]2++2OH﹣+4H2O。
7．(1) AB HNO3 酸化的 AgNO3 溶液
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(2)可平衡压强，使液体顺利滴下 通入 HCl，溶液中 Cl-浓度增大， 同离子效应，氯化铝的溶解度下
降 B、C 装置导管深入液面，会出现倒吸
(3)冷却结晶、过滤、洗涤 50.0
(4) 1 和 3 HCO Al3++3HCO =Al(OH)3↓+3CO2↑
【详解】（1）①缓慢升温至60℃，可防止反应过于剧烈和防止HCl 受热挥发，而温度升高，水解程度增
大，无法抑制Al3+水解，所以A、B 正确，故答案为：AB；
②检验粉煤灰滤饼是否洗涤干净，即检验粉煤灰滤饼是否含有HCl，实验试剂为HNO3酸化的 AgNO3溶液。
故答案为：HNO3酸化的 AgNO3溶液；
（2）①相比分液漏斗，选用仪器a 的优点是可平衡压强，使液体顺利滴下。故答案为：可平衡压强，使
液体顺利滴下；
②往装置B 中通入HCl 气体后会析出大量的A1C13·6H2O 晶体，原因是通入 HCl，溶液中 Cl-浓度增大，
同离子效应，氯化铝的溶解度下降。故答案为：通入 HCl，溶液中 Cl-浓度增大， 同离子效应，氯化铝的
溶解度下降；
③HCl 气体极易溶于水，B、C 装置导管深入液面，会出现倒吸。故答案为：B、C 装置导管深入液面，
会出现倒吸；
（3）将A1C13·6H2O 加热溶解，同时加入过量K2SO4固体，要析出KAl(SO4)2·12H2O 晶体，需要冷却结晶、
过滤、洗涤；粉煤灰含Al2O3的质量分数为50%，设理论上可制得明矾xg，由关系式：
，x=47.4g，则明矾的产率为
= 50.0%，故答案为：冷却
结晶、过滤、洗涤；50.0；
（4）由1 和2 可知，温度越高，明矾溶液产生丁达尔效应越快。如果温度不是明矾溶液产生丁达尔效应主
要原因，由1 和3 对比可知，3 的温度高，反而无丁达尔效应，故选1 和3。自来水中存在的某种阴离子能
促使A13+的水解生成Al(OH)3胶体，则要合理推出是HCO (或 CO
)，促使Al3+的水解生成Al(OH)3胶体，
反应的离子方程式为Al3++3HCO =Al(OH)3↓+3CO2↑。故答案为：1 和 3；HCO ；Al3++3HCO
=Al(OH)3↓+3CO2↑。
8．(1)
2Al+2OH-+2H2O=2AlO +3H2↑
(2)NaAl(OH)2CO3+4HCl=NaCl+AlCl3+3H2O+CO2↑
(3) Fe2O3、Na2Al2Si2O8 NaHCO3
(4) Al3++3e-=Al 阳极的电极反应为2O2--4e-=O2↑，产生的氧气在高温下与石墨反应
【解析】（1）①NaOH 是离子化合物，电子式为
；
②铝能溶解在氢氧化钠溶液中生成偏铝酸钠和氢气，则NaOH 溶液溶解钢制品表面的铝镀层的离子方程式
为2Al+2OH-+2H2O=2AlO +3H2↑；
（2）双羟基铝碳酸钠[NaAl(OH)2CO3]是一种常用的抗酸药，它与足量胃酸(主要成分为盐酸)反应生成氯化
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钠、氯化铝、二氧化碳和水，反应的化学方程式为NaAl(OH)2CO3+4HCl=NaCl+AlCl3+3H2O+CO2↑；
（3）①铝土矿的主要成分为Al2O3，还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，“溶解”时，SiO2与NaOH 溶液反应
生成的硅酸钠与溶液中偏铝酸钠发生反应：2Na2SiO3+2NaAlO2+2H2O＝Na2Al2Si2O8↓+4NaOH，过滤得到赤
泥，又因为氧化铁不溶于氢氧化钠溶液中，则“赤泥”的主要成分为Fe2O3、Na2Al2Si2O8。
②“酸化”时，通入过量CO2与NaAlO2反应生成碳酸氢钠和氢氧化铝沉淀，则生成滤液的主要成分是
NaHCO3。
（4）电解熔融的Al2O3，电解过程中阴极铝离子得到电子，则电极反应式为Al3++3e-=Al；由于阳极的电极
反应为2O2--4e-=O2↑，产生的氧气在高温下与石墨反应，因此做阳极的石墨易消耗。
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