資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第03講 鎂、鋁及其重要化合物
目錄
01 考情透視·目標導航 2
02 知識導圖·思維引航 3
03 考點突破·考法探究 4
考點一 鎂及其化合物 4
知識點1 鎂的性質 4
知識點2 鎂的氧化物MgO 5
知識點3 鎂的氫氧化物Mg(OH)2 6
知識點4 鎂的其他化合物 6
考向1 考查鎂及其化合物的結構、性質及應用 6
考向2 考查鎂及其化合物制備的工藝流程 7
考點二　鋁及其化合物 10
知識點1 鋁的性質 10
知識點2 氧化鋁 12
知識點3 氫氧化鋁 12
知識點4 常見的鋁鹽 13
知識點5 數形結合與“鋁三角” 13
考向1 考查鋁及其化合物的結構、性質及其應用 16
考向2 考查鋁熱反應及其應用 18
考向3 考查鋁及其化合物制備的工藝流程 19
考向4 考查鋁及其化合物與強酸、強堿反應有關計算 21
04 真題練習·命題洞見 24
考點要求 考題統計 考情分析
鎂、鋁及其化合物的性質與應用 2023天津卷第題，分 2023浙江1月卷第12題，2分 2023浙江卷6月卷第4題，2分 2023湖南卷第7題，3分 2022全國甲卷第9題，6分 2022海南卷第6題，2分 2022河北卷第4題，3分 2022湖北卷第1題，3分 2022浙江1月卷第8題，2分 2022浙江6月卷第8題，2分 2021重慶卷第6題，3分 2021浙江1月卷第8題，2分 2021浙江6月卷第9題，2分 從近三年高考試題來看，鋁、鎂及其化合物的性質與應用仍是高考的命題點。高考中一方面考查鋁及其化合物的性質在日常生活、生產中的應用，另一方面以“鋁三角”轉化關系為載體，考查圖像分析和計算能力等。 預測新的一年高考可能會在選擇題或化工流程圖題中考查金鎂、鋁、氧化鎂、氧化鋁及氫氧化鎂、氫氧化鋁的性質與應用，如化學方程式或離子方程式的正誤判斷，或在化工流程圖中考查鋁及其重要化合物的的轉化或去除，題目難度中等偏大。
鎂、鋁及其化合物的制備的工藝流程 2023遼寧卷第16題，3分 2022全國卷第26題，1分 2022湖南卷第6題，3分 2021湖南卷第6題，3分
復習目標： 1．能列舉、描述、辨識鎂、鋁及其化合物重要的物理和化學性質及實驗現象。 2．能根據鎂、鋁及其化合物的性質分析實驗室、生產、生活及環境中的某些常見問題，說明妥善保存、合理使用化學品的常見方法。 3．能說明鎂、鋁及其化合物的應用對社會發展的價值、對環境的影響。 4．了解鋁土礦制備鋁、海水制鎂的原理。
考點一 鎂及其化合物
知識點1 鎂的性質
1．鎂的原子結構及存在
（1）鎂的原子結構：鎂元素在元素周期表中位于第三周期第ⅡA族，原子結構示意圖為。鎂是較活潑的金屬，在金屬活動性順序中位于鋁、鋅、鐵的前面。鎂在化學反應中，能表現出較強的金屬性，即失電子的能力強，是常用的還原劑。
（2）鎂的存在：鎂蘊藏量豐富，在宇宙中含量第八，在地殼中含量豐度2%。含鎂礦物主要來自白云巖[CaMg(CO3)2]、菱鎂礦（MgCO3）、水鎂礦[Mg(OH)2]、光鹵石（KCl·MgCl2·6H2O）和橄欖石[(Mg，Fe)2SiO4]等。海水、天然鹽湖水也是含鎂豐富的資源。
2.鎂的物理性質
具有銀白色金屬光澤的固體，密度、硬度均較小，熔點較低，有良好的導電、傳熱和延展性。
3.鎂的化學性質
①與非金屬反應
A.鎂條在O2中燃燒，發出耀眼的強光，生成白色固體物質，反應的化學方程式為2Mg＋O22MgO；
B.鎂條能與N2反應，化學方程式為3Mg＋N2Mg3N2(鎂在空氣中燃燒得到MgO、C和Mg3N2的混合物)。
【易錯提醒】Mg3N2能與水劇烈反應生成Mg(OH)2沉淀，放出氨氣，所以只能在干態下制取。
C.鎂條能與Cl2反應，化學方程式為Mg＋Cl2MgCl2
②與CO2反應：2Mg＋CO22MgO＋C(鎂著火不能用CO2滅火)
③與H2O反應：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑（鎂與冷水反應很慢，鎂在沸水中反應較快。）
④與H＋反應：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
4.鎂的用途
①鎂單質用于制造信號彈和焰火；
②鎂合金用于制造火箭、導彈和飛機的部件；
③氧化鎂用于制耐高溫材料；氫氧化鎂用做阻燃劑；
④冶金工業上鎂單質用作還原劑和脫氧劑。
5.鎂的工業制備——海水提鎂
工藝流程
基本步驟及主要反應 制石灰乳：化學方程式為CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2
沉淀：化學方程式為Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
酸化：化學方程式為Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
蒸發結晶：析出MgCl2·6H2O，MgCl2＋6H2O=MgCl2·6H2O↓
脫水：在氯化氫氣流中使MgCl2·6H2O脫水制得無水氯化鎂，氯化氫的作用抑制Mg2+的水解，MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O
電解：電解熔融氯化鎂制得鎂，化學方程式為MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
【易錯提醒】①由MgCl2·6H2O到無水MgCl2，必須在HCl氣流中加熱，以防MgCl2水解。
②因鎂在高溫下能與O2、N2、CO2等氣體發生反應，故工業電解MgCl2得到的鎂，應在H2氛圍中冷卻。
知識點2 鎂的氧化物MgO
物理性質 白色固體，難溶于水，熔點高，密度小
化學 性質 類別 堿性氧化物
與H2O反應 MgO＋H2OMg(OH)2(反應緩慢)
與H＋反應 MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O
與濃銨鹽溶液反應 MgO＋2NH4＋===Mg2＋＋H2O＋2NH3
與OH－反應 不反應
重要用途 制耐火、耐高溫器材
知識點3 鎂的氫氧化物Mg(OH)2
物理性質 白色固體，難溶于水，溶解度小于碳酸鎂
電離性 中強堿，懸濁液使酚酞變淺紅：Mg(OH)2Mg2＋＋2OH－
與H＋反應 Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O
與OH－反應 不反應
與銨鹽濃溶液反應 Mg(OH)2＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3·H2O
熱穩定性 Mg(OH)2MgO＋H2O
重要用途 治療胃酸過多，阻燃劑
【易錯提醒】碳酸鎂水解生成氫氧化鎂，反應的化學方程式：MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑，鎂元素在水垢中的存在形式是Mg(OH)2。
知識點4 鎂的其他化合物
1．氯化鎂：MgCl2可發生水解，由MgCl2·6H2O制備MgCl2時，要在HCl的氣氛中脫水，MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O，無水MgCl2用于電解制備金屬鎂。
2．氮化鎂：在水中劇烈水解，其反應的化學方程式為Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑，與酸反應生成兩種鹽：Mg3N2＋8HCl===3MgCl2＋2NH4Cl。
考向1 考查鎂及其化合物的結構、性質及應用
例1（2024·湖北·模擬預測）是一種新型儲氫合金，該合金在一定條件下完全吸氫的化學方程式為，得到的混合物在4.0mol L-1HCl溶液中能完全釋放出氫氣。下列說法正確的是
A．該合金的熔點介于金屬鎂和金屬鋁的熔點之間
B．中，兩種元素的化合價均為零價
C．在氮氣保護下，將一定比例的Mg、Al單質熔煉可獲得該合金
D．一定條件下，17mol和12molAl與鹽酸完全反應，釋放氫氣的總量為52mol
【答案】D
【解析】A．合金的熔點比各成分的熔點都低，該合金的熔點低于金屬鎂、金屬鋁的熔點，A錯誤；B．中，H的化合價為-1，Mg的化合價為+2，B錯誤；C．在氮氣條件下，一定溫度下熔煉，鎂和氮氣會發生反應：，C錯誤；D．一定條件下，17 mol 與鹽酸完全反應生成34 mol氫氣，12 mol Al與鹽酸完全反應生成18 mol氫氣，共放出52 mol氫氣，D正確；故選D。
【易錯提醒】Mg在CO2中能夠燃燒，所以活潑金屬鎂著火不能用干粉滅火器和泡沫滅火器滅火。同時鎂與氮氣反應生成Mg3N2。
【變式訓練1】（2024·上海松江·二模）科學家們創造出了最輕的鎂同位素18Mg，18Mg與24Mg具有
A．不同電子數 B．不同物理性質
C．不同核電荷數 D．不同化學性質
【答案】B
【解析】A．18Mg和24Mg都具有12個電子，A錯誤；B．18Mg和24Mg相對原子質量不同，物理性質不同，B正確；C．18Mg和24Mg核電荷數均為12，C錯誤；D．18Mg和24Mg最外層電子數均為2，兩者化學性質相同，D錯誤；故答案選B。
【變式訓練2】（2024·浙江舟山·三模）關于鎂的性質，下列說法錯誤的是
A．金屬鎂著火，可以用CO2滅火 B．鎂是一種具有銀白色光澤的金屬
C．鎂可以與熱水反應生成氫氣 D．鎂可以與鹽酸劇烈反應生成氫氣
【答案】A
【解析】A．鎂能夠在CO2中燃燒，生成MgO和C，所以鎂條著火不可以用CO2滅火，A錯誤；
B．鎂是一種銀白色、有光澤、質軟能導電的金屬，B正確；C．鎂與熱水反應，生成氫氣和氫氧化鎂，C正確；D．鎂的活潑性很強，與鹽酸劇烈反應生成氯化鎂和氫氣，D正確；故選A。
考向2 考查鎂及其化合物制備的工藝流程
例2（2024·山東濰坊·二模）以水泥廠的廢料(主要成分為，含少量等雜質)為原料制備的工藝流程如下：
已知：下列說法正確的是
A．為提高酸浸速率，可使用濃硫酸 B．試劑X可以是
C．濾渣為 D．操作a所得濾液經處理后可循環利用
【答案】D
【分析】水泥廠的廢料（主要成分為MgO，還有少量等雜質）制取MgSO4 7H2O，廢料加入足量稀硫酸，都與硫酸反應，轉化為對應的硫酸鹽，SiO2不與硫酸反應，向反應后溶液中加入次氯酸鈉溶液氧化亞鐵離子為鐵離子，同時使錳離子轉化為MnO2沉淀，再加入氧化鎂等物質調節溶液的pH值，除去錳離子、鐵離子、鋁離子，過濾，將濾液進行一系列操作得到MgSO4 7H2O；據此分析解題。
【解析】A．適當升溫（或粉碎或攪拌）即可提高浸取速率，不需要使用濃硫酸，故A錯誤；B．試劑X為氧化鎂或碳酸鎂，不能為，故B錯誤；C．濾渣為、MnO2，故C錯誤；D．操作a是從溶液中經過一系列過程得到晶體，過濾時溶液中含有硫酸鎂，為了提高原料中鎂的利用率，操作a后濾液的處理方法是將操作a后的母液循環利用，故D正確；故答案選D。
【變式訓練1】（23-24高三上·北京·階段考試）為模擬海水制備MgO的工業過程，用氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣、碳酸氫鈉等試劑配成模擬海水，制得了MgO，實驗過程如下：
已知：ⅰ.模擬海水中主要離子的濃度
離子
0.439 0.050 0.011 0.560 0.001
ⅱ.溶液中某種離子的濃度小于，可認為該離子已完全沉淀；ⅲ.實驗過程中，忽略溶液體積的變化；ⅳ.；；；。
下列說法正確的是
A．沉淀物X為
B．濾液M中已完全沉淀
C．濾液N中、均已完全沉淀
D．②中若改為加入4.2gNaOH固體，沉淀物Y為和的混合物
【答案】A
【解析】A．①中n(NaOH)=0.001mol，n(OH-)=0.001mol，依據離子反應“先中和、后沉淀、再其他”的反應規律，當1L模擬海水中，加入0.001molNaOH時，OH-恰好與完全反應：＋=＋H2O，生成0.001mol，由于<，生成的與水中的Ca2+反應生成CaCO3沉淀，所以沉淀物X為CaCO3，A正確；B．①中只有0.001mol，反應生成CaCO3所消耗的Ca2+也只有0.001mol，濾液中還剩余c(Ca2+)=0.010mol·L-1，所以濾液M中同時存在著Ca2+和Mg2+，B錯誤；C．②中加入NaOH固體，調至pH=11時，此時濾液中c()=1×10-3mol·L-1，則Ca(OH)2的濃度積為c (Ca2+) c2 ()=1×10-8 [Mg(OH)2]，有Mg(OH)2沉淀生成，又由于[Mg(OH)2]= c(Mg2+)c2 () =5.6×10-12，c(Mg2+)=5.6×10-6<10-5，無剩余，濾液N中不存在Mg2+，故C錯誤；D．步驟②中若改為加入4.2g NaOH固體，則n(NaOH)=0.105mol，與0.05mol Mg2+反應：Mg2++2＝Mg(OH)2↓，生成0.05mol Mg(OH)2，剩余0.005mol，由于Ca(OH)2的濃度積為：c (Ca2+)c2 ()=0.010× (0.005) 2=2.5×10-7 <[Ca(OH)2]，所以無Ca(OH)2沉淀析出，沉淀物Y為Mg(OH)2，故D錯誤；故本題選A。
【變式訓練2】（23-24高三上·浙江·期末）某興趣小組在定量分析了鎂渣[含有、、、、和]中Mg含量的基礎上，按如流程制備六水合氯化鎂（）。
相關信息如下：
①700℃只發生和的分解反應
②溶液僅與體系中的MgO反應，且反應程度不大
③“蒸氨”是將氨從固液混合物中蒸出來，且須控制合適的蒸出量
下列說法錯誤的是
A．步驟Ⅱ，反應的方程式是：
B．步驟Ⅲ，可以將固液混合物C先過濾，再蒸氨
C．步驟Ⅲ，蒸氨促進平衡正向移動，提高MgO的溶解量
D．溶液F經鹽酸酸化、蒸發、結晶、過濾、洗滌和低溫干燥得到產品。取少量產品溶于水后發現溶液呈堿性，可能是結晶時過度蒸發導致氯化鎂水解，部分生成堿式氯化鎂
【答案】B
【分析】鎂渣含有、、、、和，700高溫煅燒有、分解，加入氯化銨溶液水解顯酸性，只能與MgO反應，蒸氨是將氨氣蒸發出來，在進行過濾即可得到六水合氯化鎂。
【解析】A. 根據上述分析可知步驟Ⅱ，反應的方程式是：，故A正確；B. 因為加入氯化銨溶液水解顯酸性，只能與MgO反應，且反應程度不大，所以不能先過濾，否則氧化鎂損耗很大，故B錯誤；C.氯化銨水解方程式為NH4Cl+H2ONH3·H2O+HCl，氧化鎂和HCl反應，蒸氨即NH3·H2O分解，平衡向右移動，HCl 濃度變大，促進了氧化鎂的溶解，故C正確；D. 溶液F經鹽酸酸化、蒸發、結晶、過濾、洗滌和低溫干燥得到產品，取少量產品溶于水后發現溶液呈堿性，不可能是氨氣的影響，可能是結晶時過度蒸發導致氯化鎂水解，部分生成堿式氯化鎂，由于氯化鎂水解使溶液呈酸性，所以溶液的堿性，氯化鎂易水解，含有的雜質可能是Mg(OH)Cl或者Mg(OH)2，故D正確；答案：B。
考點二　鋁及其化合物
知識點1 鋁的性質
1．鋁的原子結構和存在
（1）鋁的原子結構：鋁位于元素周期表第3周期ⅢA族，原子結構示意圖為。
（2）鋁的存在：自然界中的鋁全部以化合態的形式存在，地殼中鋁含量位列金屬第一位，以鋁土礦的形式存在，主要成分是Al2O3，含少量Fe2O3和SiO2。
2．金屬鋁的物理性質
銀白色有金屬光澤的固體，有良好的延展性、導電性和導熱性等，密度較小，質地柔軟。
3．金屬鋁的化學性質
①常溫下，鋁與氧氣形成致密氧化膜，加熱發生：4Al＋3O22Al2O3，鋁片在空氣中加熱，鋁片卷曲而不滴落，是因為氧化鋁的熔點高于鋁。
②2Al＋3Cl22AlCl3
③常溫鋁遇氧化性酸——濃硫酸、濃硝酸鈍化，與非氧化酸發生反應生成氫氣：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
④2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑或2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
⑤2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3
4．鋁熱反應
實驗裝置
實驗現象 ①鎂帶劇烈燃燒，放出大量的熱，并發出耀眼的白光，氧化鐵與鋁粉在較高溫度下發生劇烈的反應；②紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中
實驗結論 高溫下，鋁與氧化鐵發生反應，放出大量的熱：Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3
原理應用 ①制取熔點較高、活動性弱于Al的金屬，如鐵、鉻、錳、鎢等， 3MnO2＋4Al3Mn＋2Al2O3； ②金屬焊接，如野外焊接鋼軌等
5.鋁的制備和用途
（1）制備原理：鋁土礦Al2O3Al，電解熔融Al2O3：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。
【特別提醒】工業上冶煉Al用電解熔融Al2O3而不用AlCl3的原因：AlCl3是共價化合物，熔融態不導電。
（2）鋁的用途：純鋁用作導線，鋁合金用于制造汽車、飛機、生活用品等，鋁還用作還原劑。
6.鋁與酸或堿反應生成H2的量的關系
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
（1）等質量的鋁與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液分別反應：
①產生H2的物質的量相等。
②消耗H＋、OH－的物質的量之比為n(H＋)∶n(OH－)＝3∶1。
（2）足量的鋁分別與等物質的量的HCl和NaOH反應：
①消耗Al的物質的量之比為1∶3。
②生成H2的物質的量之比為1∶3。
（3）一定量的鋁分別與一定量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應：
若產生氫氣的體積比為＜＜1，則必定
①鋁與鹽酸反應時，鋁過量而HCl不足。
②鋁與氫氧化鈉溶液反應時，鋁不足而NaOH過量。
【易錯警示】（1）常溫下，能用鋁制容器盛放濃硫酸、濃硝酸的原因是二者能使鋁發生“鈍化”，而不是鋁與濃硫酸、濃硝酸不反應。
（2）鋁與稀硝酸反應時生成的氣體是NO而不是H2。
（3）鋁不但能與酸(H＋)反應，還能夠與堿溶液反應，表現為特殊性。2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。其反應機理應為：鋁先與強堿溶液中的水反應生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再與NaOH反應生成H2O和NaAlO2，反應中鋁作還原劑，水作氧化劑，NaOH無電子得失。
（4）鋁熱反應是在高溫狀態下進行的置換反應，鋁只能與排在金屬活動性順序其后的金屬氧化物反應。鋁不能與MgO反應，鋁熱反應不能用來冶煉大量的金屬鐵、銅等(要考慮冶煉成本)。
（5）Mg在CO2中能夠燃燒，所以活潑金屬鎂著火不能用干粉滅火器和泡沫滅火器滅火。同時鎂與氮氣反應生成Mg3N2。
知識點2 氧化鋁
1.物理性質：白色固體，難溶于水，熔點很高。
2.化學性質——兩性氧化物
①與酸反應：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
②與堿反應：Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
【易錯警示】這里的酸堿是指強酸、強堿。
3.用途：①作耐火材料②冶煉鋁的原料
4.制備：Al(OH)3加熱分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
知識點3 氫氧化鋁
1.物理性質：白色膠狀不溶于水的固體，有較強的吸附性。
2.化學性質——兩性氫氧化物
Al(OH)3的電離方程式為
（酸式電離）AlO＋H＋＋H2OAl(OH)3Al3＋＋3OH－（堿式電離）
①與酸反應：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
②與堿反應：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
③受熱分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
【總結歸納】既能與酸反應又能與堿反應的物質：①弱酸的銨鹽，如：NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；②弱酸的酸式鹽，如：NaHCO3、KHS、NaHSO3等；③氨基酸；④鋁及鋁的氧化物、氫氧化物。
3.用途①制藥　②凈水作用
4.制備Al(OH)3的三種方法
①向鋁鹽中加入氨水，離子方程式為Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
②NaAlO2溶液中通入足量CO2，離子方程式為AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。
③可溶性鋁鹽和偏鋁酸鹽水溶液中混合：3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓。
知識點4 常見的鋁鹽
1.明礬
1）硫酸鋁鉀是由兩種不同的金屬離子和一種酸根離子組成的復鹽。
2）明礬的化學式為KAl(SO4)2·12H2O，它是無色晶體，可溶于水，水溶液pH＜7。
3）明礬凈水的原理：明礬可以凈水，其凈水的原理是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋，Al(OH)3膠體吸附水中的雜質形成沉淀而凈水，使水澄清。
【易錯警示】（1）Al2O3、Al(OH)3是中學階段接觸的唯一與堿反應的金屬氧化物和氫氧化物，經常應用到除雜、計算題中，所以一定要熟記這兩個反應的離子方程式。
（2）Al(OH)3具有兩性，能溶于強酸(如鹽酸)、強堿(如NaOH溶液)，但不溶于弱酸(如H2CO3)、弱堿溶液(如氨水)。
（3）由Al(OH)3的兩式電離以及與酸和堿反應的離子方程式可知：與酸反應時相當于三元堿，與堿反應時相當于一元酸。
（4）明礬凈水只能除去水中的懸浮雜質，不能殺菌消毒，與氯氣消毒原理不同。
2.AlCl3的結構與性質
1）AlCl3熔點、沸點都很低，且會升華，易溶于乙醚等有機溶劑，因為它是一種共價型化合物。熔化的AlCl3不易導電，AlCl3晶體屬于分子晶體，故制備鋁時不用AlCl3電解。
2） AlCl3的蒸汽或處于熔融狀態時，都以AlCl3二聚分子形式存在。AlCl3二聚分子的形成原因是鋁原子的缺電子結構。AlCl3二聚分子結構示意圖如圖，其中每個鋁原子均為sp3雜化，各有1條空的軌道，氯原子處于以鋁原子為中心的四面體的4個頂點位置。分子中有橋式氯原子存在，橋式氯原子在與其中一個鋁原子成σ鍵的同時，與另一個鋁原子的空軌道發生配位，形成σ配位鍵。
3）AlCl3能與Cl－生成AlCl4-：AlCl3（aq）＋ Cl－（aq）=AlCl4-（aq）
4）與Al2Cl6類似，AlCl4-、Na3AlF6、Al(OH)4-中均存在配位鍵。
知識點5 數形結合與“鋁三角”
1．Al3＋、Al(OH)3、[Al(OH)4]－之間的轉化關系
（1）①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH②Al3＋＋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]－
2．與Al(OH)3沉淀生成有關的圖像分析
（1）可溶性鋁鹽溶液與NaOH溶液反應的圖像(從上述轉化關系中選擇符合圖像變化的離子方程式，下同)
操作 可溶性鋁鹽溶液中逐滴加入NaOH溶液至過量 NaOH溶液中逐滴加入可溶性鋁鹽溶液至過量
現象 立即產生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失 無沉淀(有但即溶)→出現沉淀→漸多→最多→沉淀不消失
圖像
方程式 序號 AB：（1）③ BD：（6） AB：（3） BC：（1）②
（2）偏鋁酸鹽溶液與鹽酸反應的圖像
操作 偏鋁酸鹽溶液中逐滴加入稀鹽酸至過量 稀鹽酸中逐滴加入偏鋁酸鹽溶液至過量
現象 立即產生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失 無沉淀→出現沉淀→漸多→最多→沉淀不消失
圖像
方程式 序號 AB：（5）② BC：（2） AB：（4） BC：（1）②
（3）突破Al(OH)3沉淀圖像三個秘訣
①明晰橫、縱坐標含義，然后通過曲線變化特點分析反應原理。
②掌握Al3＋、Al(OH)3、AlO三者之間的轉化比例：
③明晰Al3＋溶液中加堿(OH－)的幾種常見變形圖像，如：
圖A中，n(H＋)∶n(Al3＋)＝2∶1。
圖B中，若已知原溶液中含有Mg2＋。則可推出：
n(Mg2＋)∶n(Al3＋)＝1∶1。
圖C中，若已知原溶液中含有H＋和Mg2＋，則可推導出：n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝2∶1∶1。
3.鋁三角的應用
（1）選擇制備Al(OH)3的最佳途徑
①由Al3＋制備Al(OH)3，宜用Al3＋與氨水反應：
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
②由NaAlO2制備Al(OH)3宜用CO2與AlO反應：
2H2O＋AlO＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
③從節約原料角度，由Al制備Al(OH)3，宜用Al制備Al3＋，Al制備AlO，然后將二者混合：
Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
（2）有關離子共存問題
①與Al3＋不能大量共存的(陰)離子有：OH－、AlO、HS－、SiO、CO、HCO、SO等。
②與AlO不能大量共存的(陽)離子有：H＋、Al3＋、NH、Fe2＋、Fe3＋等。
③AlO與HCO因發生(相對)強酸制弱酸的反應而不能共存。
（3）分析離子反應順序
①向含有Al3＋、NH、H＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，反應順序是：Ⅰ.H＋＋OH－===H2O；Ⅱ.Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓(若先與NH反應，則生成的NH3·H2O又使Al3＋沉淀且生成NH)；Ⅲ.NH＋OH－===NH3·H2O[若先溶解Al(OH)3，則產生的AlO又與NH反應生成沉淀]；Ⅳ.Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。
②向含有AlO、CO、OH－的混合溶液中逐滴加入鹽酸，反應順序是：Ⅰ.OH－＋H＋===H2O；Ⅱ.AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓(AlO比CO先反應)；Ⅲ.CO＋H＋===HCO；Ⅳ.HCO＋H＋===CO2↑＋H2O[HCO比Al(OH)3先反應]；Ⅴ.Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。
（4）有關Al(OH)3的計算
1)求產物Al(OH)3的量
①當n(OH－)≤3n(Al3＋)時，n[Al(OH)3]＝n(OH－)；
②當3n(Al3＋)③當n(OH－)≥4n(Al3＋)時，n[Al(OH)3]＝0，無沉淀。
2)求反應物堿的量
①若堿不足(Al3＋未完全沉淀)：n(OH－)＝3n[Al(OH)3]；
②若堿使生成的Al(OH)3部分溶解：n(OH－)＝4n(Al3＋)－n[Al(OH)3]。
考向1 考查鋁及其化合物的結構、性質及其應用
例1（23-24高三下·廣東·階段考試）生活中處處有化學。下列生活中及其化合物相關反應的離子方程式書寫不正確的是
A．胃舒平[主要成分為]治療胃酸過多：
B．泡沫滅火器滅火原理：
C．某主要成分為苛性鈉、鋁粉的管道疏通劑：
D．明礬凈水原理：（膠體）
【答案】B
【解析】A．胃酸的主要成分為鹽酸，胃舒平治療胃酸過多的離子方程式為，故A正確；B．泡沫滅火器中碳酸氫鈉與硫酸鋁溶液反應的離子方程式為，故B錯誤；C．苛性鈉與鋁粉反應的離子方程式為，故C正確；D．明礬能凈水是因為水解：（膠體），產生的氫氧化鋁膠體能吸附水中懸浮的雜質，故D正確；故答案為：B。
【易錯提醒】（1）常溫下，能用鋁制容器盛放濃硫酸、濃硝酸的原因是二者能使鋁發生“鈍化”，而不是鋁與濃硫酸、濃硝酸不反應。
（2）鋁與稀硝酸反應時生成的氣體是NO而不是H2。
（3）鋁不但能與酸(H＋)反應，還能夠與堿溶液反應，表現為特殊性。2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。其反應機理應為：鋁先與強堿溶液中的水反應生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再與NaOH反應生成H2O和NaAlO2，反應中鋁作還原劑，水作氧化劑，NaOH無電子得失。
【變式訓練1】（2024·廣東廣州·模擬預測）“價類”二維圖體現了元素的分類觀、轉化觀，下圖是及其部分化合物的“價類”二維圖。下列說法錯誤的是
A．反應③④⑤⑥⑦均屬于復分解反應 B．反應①⑥所加試劑可能相同
C．物質的類別處“”代表偏鋁酸鹽 D．反應④⑤均可以通過加入鹽酸實現轉化
【答案】B
【分析】根據“價類二維圖”可知a為Al，b為Al2O3，c為鋁鹽，e為，c與d，d與e可以相互轉化，則d為偏鋁酸鹽。
【解析】A．反應③是鋁鹽轉化為偏鋁酸鹽，其離子方程式為，反應④是偏鋁酸鹽轉化為鋁鹽，離子方程式為，反應⑥是鋁鹽轉化為堿，離子方程式為，反應⑦是堿轉化為偏鋁酸鹽，離子方程式為，上述反應均為復分解反應，故A正確；B．反應①是鋁轉化為鋁鹽，加酸可以實現轉化，反應⑥是鋁鹽轉化為氫氧化鋁，加入堿實現轉化，兩反應所加試劑不可能相同，故B錯誤；C．根據價類二維圖可知，d為偏鋁酸鹽，故C正確；D．反應④是偏鋁酸鹽轉化為鋁鹽，離子方程式為，反應⑤是偏鋁酸鹽轉化為堿，離子方程式為均可以通過加酸實現轉化，故D正確；答案選B。
【變式訓練2】（2024·浙江·三模）明礬應用廣泛，下列說法不正確的是
A．明礬屬于復鹽
B．明礬溶液和小蘇打溶液混合可以生成氣體
C．明礬大晶體的培養可以通過形狀完整的小晶體作為晶核
D．明礬可以用作凈水劑，是因為明礬溶于水生成了氫氧化鋁沉淀
【答案】D
【解析】A．明礬含有鋁離子和鉀離子兩種陽離子，屬于復鹽，A正確；B．明礬溶液中含有Al3+，Al3+和碳酸氫鈉溶液會發生雙水解反應生成氣體，B正確；C．選用形狀較為規則的小明礬晶體作晶核，更有利于晶體的完美析出，C正確；D．明礬可以用作凈水劑，是因為明礬溶于水生成了氫氧化鋁膠體，D錯誤；故選D。
考向2 考查鋁熱反應及其應用
例2（2024·上海崇明·一模）工業上可用鋁熱反應冶煉錳、釩等金屬，其原因與下列無關的是
A．鋁還原性較強 B．鋁能形成多種合金
C．錳、釩熔點高 D．反應放出大量熱
【答案】B
【解析】A．鋁熱反應中Al作還原劑，Al的還原性比錳、釩等金屬的強，因此可以將Mn、V等金屬置換出來，A不符合題意；B．鋁能形成多種合金和工業上可用鋁熱反應冶煉錳、釩等難熔金屬無關，和鋁本身的性質有關，B符合題意；C．鋁熱反應放出大量的熱，冶煉熔點高的金屬有利于使高熔點金屬熔化并流出，得到較純的產物，C不符合題意；D．鋁熱劑為鋁和金屬氧化物的混合物，反應在高溫條件下發生氧化還原反應置換出金屬單質，放出大量熱，D不符合題意；故選B。
【易錯提醒】鋁熱反應是在高溫狀態下進行的置換反應，鋁只能與排在金屬活動性順序其后的金屬氧化物反應。鋁不能與MgO反應，鋁熱反應不能用來冶煉大量的金屬鐵、銅等(要考慮冶煉成本)。
【變式訓練1】（2024·湖北·二模）化學焊接技術的原理之一是利用焊劑(主要成分為Al與CuO)在高溫下反應制得液態金屬(或合金)，凝固后，除去焊接點表面的焊渣，實現焊件金屬的焊接。下列說法錯誤的是
A．Al與Fe2O3也能發生類似反應
B．焊渣的主要成分是Al(OH)3
C．焊接前可用還原性氣體在加熱條件下除去焊件金屬表面的氧化膜
D．若在反應體系中加入低熔點金屬，則可形成低熔點液態合金便于焊接
【答案】B
【解析】A．Fe的活潑性弱于Al，在高溫條件下可發生鋁熱反應，故A正確；B．焊劑(主要成分為Al與CuO)在高溫下反應得到液體金屬，結合元素守恒可知，焊渣的主要成分為Al2O3，故B錯誤；C．利用還原性氣體(如H2，CO等)除去焊件金屬表面的氧化膜可使焊接更加牢固，故C正確；D．一般合金的熔點低于任一組分金屬，加入低熔點金屬，可在更低溫度下得到液態合金，便于焊接，同時還可以保護焊件金屬，故D正確；故答案選B。
【變式訓練2】（2024·江蘇·二模）反應2Al+Fe2O32Fe+Al2O3可用于焊接鋼軌。下列有關說法不正確的是
A．該反應吸收大量熱 B．鋁在反應中作還原劑
C．該反應屬于置換反應 D．Al2O3 屬于兩性氧化物
【答案】A
【解析】A．該反應為鋁熱反應，會放出大量的熱，A項錯誤；B．反應中Al的化合價由0價變為+3價，失電子發生氧化反應，是還原劑，B項正確；C．該反應由一種單質和一種化合物反應，生成另一種單質和另一種化合物，屬于置換反應，C項正確；D．Al2O3 既能和強堿反應，又能和酸反應，屬于兩性氧化物，D項正確；答案選A。
考向3 考查鋁及其化合物制備的工藝流程
例3（2024·廣西南寧·二模）明礬是一種常用的凈水劑，以廢易拉罐(主要成分為鋁和少量不溶于堿性溶液的物質)為原料制取明礬的實驗流程如圖所示。
下列說法錯誤的是
A．“堿溶”步驟中有H2產生
B．“沉鋁”步驟所得濾液呈酸性
C．用濃硫酸配制9mol/L H2SO4溶液，將濃硫酸緩慢加入到水中，并用玻璃棒攪拌
D．“一系列操作”中還需要加入K2SO4
【答案】B
【分析】易拉罐的主要成分為Al，含有少量的不溶于堿的雜質，可選擇濃NaOH溶解，得到偏鋁酸鈉溶液，并通過過濾除去不溶于堿的雜質，濾液中加入NH4HCO3溶液后，促進[Al(OH)4]-水解生成Al(OH)3沉淀，過濾后將沉淀溶解在稀硫酸中，得到硫酸鋁溶液，添加K2SO4溶液后蒸發濃縮并冷卻結晶得到晶體明礬，據此分析回答問題。
【解析】A．堿溶過程中發生的是NaOH和Al的反應，即：2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑，A正確；B．由分析可知，“沉鋁”步驟有、和生成，所得濾液呈堿性，B錯誤；C．濃硫酸稀釋時需要酸入水，并用玻璃棒不斷攪拌，故用濃硫酸配制9mol/L H2SO4溶液，需要將濃硫酸緩慢加入水中，并用玻璃棒不斷攪拌，C正確；D．由分析可知，“一系列操作”中還需要加入的試劑是K2SO4，D正確；故選B。
【題后歸納】含鋁雜質的提純方法歸類：利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于強堿的特性，可除去許多物質中的含鋁雜質，如：
（1）Mg(Al)：加足量NaOH溶液；
（2）Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液；
（3）Mg(OH)2[Al(OH)3]：加足量NaOH溶液；
（4）Mg2＋(Al3＋)：加過量NaOH溶液，過濾，再加酸充分溶解。
【變式訓練1】（2024·河北唐山·模擬預測）鋁土礦是生產金屬鋁的最佳原料，其用量占世界鋁土礦總產量的90%以上。以鋁土礦（主要成分為，含和等雜質）為原料制備有機合成中的重要還原劑鋁氫化鈉（）的一種工業流程如圖（已知二氧化硅在“堿溶”時生成硅酸鈉沉淀）：
下列說法中錯誤的是
A．為了提高“堿溶”效率，在“堿溶”前對鋁土礦進行粉碎
B．“反應Ⅰ”的部分化學原理與泡沫滅火器的原理相同
C．“電解Ⅱ”中陽極的電極反應式為：
D．“反應Ⅲ”的化學方程式為
【答案】B
【分析】鋁土礦主要成分為，含和等雜質。鋁土礦加氫氧化鈉溶解、生成四羥基合鋁酸鈉和硅酸鈉沉淀，過濾出、Na2SiO3，濾液中加碳酸氫鈉生成氫氧化鋁沉淀和碳酸鈉，電解碳酸鈉溶液，陰極生成氫氣和氫氧化鈉，陰極生成氧氣和碳酸氫鈉，氫氧化鈉、碳酸氫鈉循環到“堿溶”、“反應Ⅰ”利用，氫氧化鋁灼燒生成氧化鋁，電解氧化鋁生成金屬鋁，鋁和氯氣反應生成氯化鋁，氯化鋁和NaH反應生成和氯化鈉。
【解析】A．在“堿溶”前對鋁土礦進行粉碎，可以增大接觸面積，提高“堿溶”效率，故A正確；B．“反應Ⅰ”是 ，與泡沫滅火器的原理不相同，故B錯誤；C．“電解Ⅱ”是電解碳酸鈉溶液，陽極的電極反應式為，故C正確；D．“反應Ⅲ”是氯化鋁和NaH反應生成和氯化鈉，化學方程式為，故D正確；選B。
【變式訓練2】（2024·湖北黃岡·二模）鋁電解廠煙氣凈化的一種簡單流程如下：
下列說法正確的是
A．陶瓷耐高溫，可作吸收塔內襯材料
B．工業采用電解冰晶石制備金屬鋁
C．合成槽中產物主要有和
D．采用溶液噴淋法可提高煙氣吸收效率
【答案】D
【分析】煙氣(含HF)通入吸收塔，加入過量的碳酸鈉，發生反應，向合成槽中通入NaAlO2，發生反應，過濾得到和含有的濾液。
【解析】A．陶瓷的成分中含有SiO2，SiO2能與煙氣中的HF發生反應，因此不宜用陶瓷作吸收塔內襯材料，故A錯誤；B．工業采用電解氧化鋁制備金屬鋁，用冰晶石是可以降低氧化鋁的熔點，故B錯誤；C．由上述分析可知，合成槽內發生反應，產物是和，故C錯誤；D．采用溶液噴淋法可增大反應物的接觸面積，提高吸收塔內煙氣吸收效率，故D正確；故答案選D。
考向4 考查鋁及其化合物與強酸、強堿反應有關計算
例4（23-24高三上·江西宜春·階段考試）把一小塊鎂鋁合金溶于100mL鹽酸中，然后向其中滴入1mol L-1NaOH溶液，生成沉淀的質量和加入NaOH溶液的體積如圖所示，下列說法正確的是
A．鎂鋁合金溶于鹽酸時一共產生448mLH2
B．鹽酸的濃度為0.6mol L-1
C．反應至B點時，所得沉淀的質量為1.07g
D．合金中鎂和鋁的物質的量之比為1:1
【答案】C
【分析】由圖可知，從開始至加入NaOH溶液10mL，沒有沉淀生成，說明原溶液中鹽酸溶解Mg、Al后鹽酸有剩余，此時發生的反應為：HCl+NaOH=NaCl+H2O，繼續滴加NaOH溶液，到氫氧化鈉溶液為50mL時，沉淀量最大，此時為Mg(OH)2和Al(OH)3，溶液為氯化鈉溶液．再繼續滴加NaOH溶液，氫氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉與水，發生反應Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O；
【解析】A．由圖可知，從加入10m氫氧化鈉溶液開始產生沉淀，加入氫氧化鈉溶液為50mL時，沉淀量最大，此時為Mg(OH)2和Al(OH)3，該階段消耗氫氧化鈉40mL，由氫氧根守恒可知3n[Al(OH)3]+2n[Mg(OH)2]=n(NaOH)=(0.06L-0.02L)×1mol/L=0.04mol．從加入氫氧化鈉溶液50mL～60mL溶解氫氧化鋁，該階段發生反應Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O，所以n[Al(OH)3]=(0.06L-0.05L)×1mol/L=0.01mol，故3×0.01mol+2n[Mg(OH)2]=0.04mol，解得n[Mg(OH)2]=0.005mol，由元素守恒可知n(Mg)=n[Mg(OH)2]=0.005mol，故m(Mg)=0.005mol×24g mol-1=0.12g，m(Al)=0.01mol×27g mol-1=0.27g，由關系式、，一共產生標準狀況下的氫氣體積為0.112L+0.336L=0.448L=448mLH2，但選項未告知是標準狀況，無法計算，故A錯誤；B．加入氫氧化鈉溶液為50mL時，沉淀量最大，此時為Mg(OH)2和Al(OH)3，溶液為氯化鈉溶液，根據鈉元素守恒此時溶液中n(NaCl)=n(NaOH)=0.05L×1mol/L=0.05mol，根據氯元素守恒n(HCl)=0.05mol，故鹽酸的物質的量濃度為
，故B錯誤；C．B點到沉淀量最大，此時為Mg(OH)2和Al(OH)3，n[Mg(OH)2]=0.005mol，n[Al(OH)3]=0.01mol，m(沉淀)=m[Mg(OH)2]+m[Al(OH)3]=0.005mol×58g/mol+0.01mol×78g/mol=1.07g，故C正確；D．由圖可知，從加入10m氫氧化鈉溶液開始產生沉淀，加入氫氧化鈉溶液為50mL時，沉淀量最大，此時為Mg(OH)2和Al(OH)3，該階段消耗氫氧化鈉40mL，假設NaOH溶液的濃度為1mol/L，由氫氧根守恒可知3n[Al(OH)3]+2n[Mg(OH)2]=n(NaOH)=0.04L×1mol/L=0.04mol，從加入氫氧化鈉溶液50mL～60mL溶解氫氧化鋁，該階段發生反應Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O，該階段中n[Al(OH)3]=n(NaOH)=0.01L×1mol/L=0.01mol，代入上式可得n[Mg(OH)2]=0.005mol，由元素守恒可知，合金中鎂鋁的物質的量之比為0.005mol：0.01mol=1：2，故D錯誤；故選：C。
【變式訓練1】（23-24高三上·江蘇淮安·階段考試）將5.10g鎂鋁合金加入120mL4.0mol·L－1的鹽酸中，待合金完全溶解后，得到溶液X。下列說法一定正確的是
A．合金完全溶解后產生的H2的物質的量為0.24mol
B．合金中的鎂與鋁的物質的量之比小于1
C．若向溶液X中加入270mL2.0mol·L－1NaOH溶液，充分反應，所得沉淀為Mg(OH)2
D．若向溶液X中加入足量的氨水，充分反應，所得沉淀經過過濾、洗滌后充分灼燒，則殘留固體質量大于8.50g.
【答案】D
【解析】A．假設全部是鎂，物質的量為：=0.21mol，則消耗鹽酸為0.42mol，生成氫氣為0.21mol；假設全部是鋁，其物質的量為：=0.19mol，消耗鹽酸為0.57mol，而鹽酸的總物質的量為0.48mol，鋁過量，生成氫氣的物質的量為0.24mol，故A錯誤；B．將5.10g鎂鋁合金加入120mL4.0molL的鹽酸溶液中，待合金完全溶解后，說明鹽酸與合金恰好完全反應，或鹽酸過量，設合金中鎂鋁的物質的量分別為：xmol、ymol，則24x+27y=5.1、2x+3y=0.48，解之得：x的值約為0.1mol，如果鹽酸過量，說明鎂的含量更大，則合金中的鎂與鋁的物質的量之比大于1，故B錯誤；C．如果氫氧化鈉過量所得沉淀為氫氧化鎂，如果氫氧化鈉不足沉淀中還會有氫氧化鋁，故C錯誤；D．假設全部是鎂，物質的量為：=0.21mol，氧化鎂的質量為：0.21mol×40g/mol=8.4g，如果全是鋁，則氧化鋁的質量為：0.09mol×102g/mol=9.18g，8.50g在兩者之間，故D正確；故選D。
【變式訓練2】（23-24高三上·浙江·階段考試）硝酸與金屬反應時，濃度越稀還原產物價態越低。現用一定量的鋁粉與鎂粉組成的混合物與100mL硝酸鉀溶液與硫酸組成的混合溶液充分反應，反應過程中無任何氣體放出，向反應后的溶液中逐滴加入4.00mol/L的NaOH溶液，加入的溶液體積與產生的沉淀質量的關系如圖所示：
下列結論正確的是
A．鋁與混合溶液反應的離子方程式為8Al+30H＋+3NO3 ＝8Al3++3NH4++9H2O
B．參加反應硝酸根離子物質的量為0.06 mol
C．參加反應的鋁與鎂的質量之比為4:3
D．混合液中硫酸的物質的量的濃度為0.72 mol/L
【答案】A
【解析】A. 硝酸根濃度很低時被氧化生成的產物是銨根離子，因此無氣體放出，鎂、鋁反應生成金屬陽離子，則離子反應分別為4Mg+10H++NO3 ＝4Mg2++NH4++3H2O、8Al+30H＋+3NO3 ＝8Al3++3NH4++9H2O，A項正確；B. 由圖示可以看出加入氫氧化鈉溶液從15.0mL到16.5mL區間內發生的反應是氫氧根離子與銨根離子的反應，由氮原子守恒可知，銨根離子的物質的量即為原溶液中反應的硝酸根離子的物質的量，則原溶液中NO3 物質的量是(16.5－15)×10 3L×4mol/L=0.006mol，B項錯誤；C. 從圖示提示中看出從氫氧化溶液體積16.5mL到18.5mL區間內發生的反應是氫氧化鋁與氫氧化鈉的反應，氫氧化鋁與氫氧化鈉等物質的量反應，由Al～Al3+～Al(OH)3～NaOH，則Al的物質的量為0.008mol，再由Mg2++2OH =Mg(OH)2↓、Al3++3OH =Al(OH)3↓，沉淀鎂離子和鋁離子共消耗氫氧化鈉溶液體積(15.0－3.0)mL，由此可知：沉淀鎂離子時消耗的氫氧根離子物質的量為(15.0－3.0)×10 3L×4.00mol/L－8×10 3mol×3=24×10 3mol，鎂離子物質的量為1.2×10 2mol，參加反應的鎂與鋁的質量之比：8×10 3mol×27g/mol：1.2×10 2mol×24g/mol=3：4，C項錯誤；D. 由4Mg+10H++NO3 ＝4Mg2++NH4++3H2O、8Al+30H＋+3NO3 ＝8Al3++3NH4++9H2O可知，消耗氫離子為0.008mol×+1.2×10 2mol×=0.06mol，圖中開始3.0mLNaOH溶液消耗氫離子的物質的量為3×10 3L×4mol/L=0.012mol，原溶液中硫酸的物質的量為=0.036mol，混合液中硫酸的物質的量的濃度為=0.36mol/L，D項錯誤；答案選A。
1．（2023·天津卷）下列常見物質及用途，錯誤的是
A．氫氧化鋁可用于治療胃酸過多
B．SiO2可用于制造光導纖維
C．Fe2O3是鐵紅，可以用作染料
D．鈉起火，可以使用水基滅火器撲滅
【答案】D
【解析】A．胃酸中含有HCl，氫氧化鋁可以與HCl反應，能用于治療胃酸過多，A正確；B．SiO2具有良好的光學特性，可用于制造光導纖維，B正確；C．Fe2O3是一種紅色粉末，俗稱鐵紅，常用作紅色染料，C正確；D．鈉能與水反應生成易燃性氣體氫氣，不能使用水基滅火器撲滅，D錯誤；故選D。
2．（2023·湖南卷）取一定體積的兩種試劑進行反應，改變兩種試劑的滴加順序(試劑濃度均為)，反應現象沒有明顯差別的是
選項 試劑① 試劑②
A 氨水 溶液
B 溶液 溶液
C 溶液 酸性溶液
D 溶液 溶液
【答案】D
【解析】A．向氨水中滴加溶液并振蕩，由于開始時氨水過量，振蕩后沒有沉淀產生，發生的反應為，繼續滴加產生沉淀；向溶液中滴加氨水并振蕩，開始時生成白色沉淀且沉淀逐漸增多，發生的反應為；當氨水過量后，繼續滴加氨水沉淀逐漸減少直至沉淀完全溶解，發生的反應為，因此，改變兩種試劑的滴加順序后反應現象有明顯差別，A不符合題意；B．向中滴加溶液并振蕩，由于開始時過量，振蕩后沒有沉淀產生，發生的反應為；向溶液中滴加并振蕩，開始時生成白色沉淀且沉淀逐漸增多，發生的反應為；當過量后，繼續滴加沉淀逐漸減少直至沉淀完全溶解，發生的反應為，因此，改變兩種試劑的滴加順序后反應現象有明顯差別，B不符合題意；C．向溶液中滴加酸性溶液并振蕩，由于開始時是過量的，可以被完全還原，可以看到紫紅色的溶液褪為無色，發生的反應為;向溶液中滴加酸性溶液并振蕩，由于開始時是過量的，逐漸被還原，可以看到紫紅色的溶液逐漸變淺，最后變為無色，因此，改變兩種試劑的滴加順序后反應現象有明顯差別，C不符合題意；D．向溶液中滴加溶液，溶液立即變為血紅色；向溶液中滴加溶液，溶液同樣立即變為血紅色，因此，改變兩種試劑的滴加順序后反應現象沒有明顯差別，D符合題意；綜上所述，本題選D。
3．（2022·河北卷）NA是阿伏加德羅常數的值。下列說法正確的是
A．3.9gNa2O2與足量水反應，轉移電子個數為0.1NA
B．1.2gMg在空氣中燃燒生成MgO和Mg3N2，轉移電子個數為0.1NA
C．2.7gAl與足量NaOH溶液反應，生成H2的個數為0.1NA
D．6.0gSiO2與足量NaOH溶液反應，所得溶液中SiO的個數為0.1NA
【答案】B
【解析】A．過氧化鈉與水反應生成氫氧化鈉和氧氣，則3.9g過氧化鈉與足量水反應，轉移電子個數為×1×NAmol-1=0.05NA，故A錯誤；B．鎂在空氣中燃燒無論生成氧化鎂，還是氮化鎂，鎂均轉化為鎂離子，則1.2gMg在空氣中燃燒生成氧化鎂和氮化鎂時，轉移電子個數為×2×NAmol-1=0.1NA，故B正確；C．鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，則2.7g鋁與足量氫氧化鈉溶液反應生成氫氣的個數為××NAmol-1=0.15NA，故C錯誤；D．二氧化硅與氫氧化鈉溶液反應生成硅酸鈉和水，硅酸鈉在溶液中發生水解反應，則由原子個數守恒可知，6.0g二氧化硅與足量氫氧化鈉溶液反應所得溶液中硅酸根離子的個數小于×NAmol-1=0.1NA，故D錯誤；故選B。
4．（2022·浙江卷）下列說法不正確的是
A．晶體硅的導電性介于導體和絕緣體之間，常用于制造光導纖維
B．高壓鈉燈發出的黃光透霧能力強、射程遠，可用于道路照明
C．氧化鋁熔點高，常用于制造耐高溫材料
D．用石灰石-石膏法對燃煤煙氣進行脫硫，同時可得到石膏
【答案】A
【解析】A．晶體硅的導電性介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料，可用于制造晶體管、集成電路等，而二氧化硅常用于制造光導纖維，A錯誤；B．鈉的焰色反應為黃色，可用作透霧能力強的高壓鈉燈，B正確；C．耐高溫材料應具有高熔點的性質，氧化鋁熔點高，可用作耐高溫材料，C正確；D．石灰石的主要成分為碳酸鈣，石灰石-石膏法脫硫過程中發生反應：CaCO3CaO+CO2↑，SO2+CaCO3=CaSO3+CO2，2CaSO3+O2=2CaSO4，得到了石膏，D正確；答案選A。
5．（2022·全國卷）能正確表示下列反應的離子方程式為
A．硫化鈉溶液和硝酸混合：S2-+2H+=H2S↑
B．明礬溶液與過量氨水混合：Al3++4NH3+2H2O=AlO+4NH
C．硅酸鈉溶液中通入二氧化碳：SiO+CO2+H2O=HSiO+HCO
D．將等物質的量濃度的Ba(OH)2和NH4HSO4溶液以體積比1∶2混合：Ba2++2OH-+2H++SO=BaSO4↓+2H2O
【答案】D
【解析】A．硝酸具有強氧化性，可以將S2-氧化為S單質，自身根據其濃度大小還原為NO或NO2，反應的離子方程式為4H++2NO+S2-=S↓+2NO2↑+2H2O(濃)或8H++2NO+3S2-=3S↓+2NO↑+4H2O(稀)，A錯誤；B．明礬在水中可以電離出Al3+，可以與氨水電離出的OH-發生反應生成Al(OH)3，但由于氨水的堿性較弱，生成的Al(OH)3不能繼續與弱堿發生反應，故反應的離子方程式為Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH，B錯誤；C．硅酸的酸性小于碳酸，向硅酸鈉溶液中通入二氧化碳時，生成硅酸沉淀，二氧化碳則根據其通入的量的多少反應為碳酸根或碳酸氫根，反應的離子方程式為SiO+H2O+CO2=H2SiO3↓+CO(CO2少量)或SiO+2H2O+2CO2=H2SiO3↓+2HCO(CO2過量)，C錯誤；D．將等物質的量濃度的Ba(OH)2與NH4HSO4溶液以體積比1：2混合，Ba(OH)2電離出的OH-與NH4HSO4電離出的H+反應生成水，Ba(OH)2電離出的Ba2+與NH4HSO4電離出的SO反應生成BaSO4沉淀，反應的離子方程為為Ba2++2OH-+2H++SO=BaSO4↓+2H2O，D正確；故答案選D。
6．（2022·海南卷）依據下列實驗，預測的實驗現象正確的是
選項 實驗內容 預測的實驗現象
A 溶液中滴加NaOH溶液至過量 產生白色沉淀后沉淀消失
B 溶液中滴加KSCN溶液 溶液變血紅色
C AgI懸濁液中滴加NaCl溶液至過量 黃色沉淀全部轉化為白色沉淀
D 酸性溶液中滴加乙醇至過量 溶液紫紅色褪去
【答案】D
【解析】A．MgCl2溶液中滴加NaOH溶液至過量，兩者發生反應產生白色沉淀，白色沉淀為氫氧化鎂，氫氧化鎂為中強堿，其不與過量的NaOH溶液發生反應，因此，沉淀不消失，A不正確；B．FeCl3溶液中滴加 KSCN洛液，溶液變血紅色，實驗室通常用這種方法檢驗的Fe3+存在；FeCl2溶液中滴加 KSCN洛液，溶液不變色，B不正確；C．AgI的溶解度遠遠小于AgCl，因此，向AgI懸濁液中滴加 NaCl溶液至過量，黃色沉淀不可能全部轉化為白色沉淀，C不正確；D．酸性KMnO4溶液呈紫紅色，其具有強氧化性，而乙醇具有較強的還原性，因此，酸性KMnO4溶液中滴加乙醇至過量后溶液紫紅色褪去，D正確；綜上所述，依據相關實驗預測的實驗現象正確的是D，本題選D。
7．（2021·浙江卷）下列說法不正確的是
A．硅酸鈉是一種難溶于水的硅酸鹽 B．鎂在空氣中燃燒可生成氧化鎂和氮化鎂
C．鈉與水反應生成氫氧化鈉和氫氣 D．常溫下，鋁遇濃硝酸或濃硫酸時會發生鈍化
【答案】A
【解析】A．硅酸鈉是溶于水的硅酸鹽，故A錯誤；B．鎂在空氣中燃燒時，與氧氣和二氧化碳反應生成氧化鎂，與氮氣反應生成氮化鎂，故B正確；C．鈉具有強還原性，能與冷水反應生成氫氧化鈉和氫氣，故C正確；D．濃硫酸和濃硝酸具有強氧化性，鋁在濃硫酸和濃硫酸中會發生鈍化，阻礙反應的繼續進行，故D正確；故選A。
8．（2021·浙江卷）下列反應的方程式不正確的是
A．石灰石與醋酸反應：CO+2CH3COOH=2CH3COO- +CO2↑+H2O
B．銅片上電鍍銀的總反應(銀作陽極，硝酸銀溶液作電鍍液)：Ag(陽極)Ag(陰極)
C．銅與稀硝酸反應：3Cu+2NO+8H+=3Cu2+ +2NO↑+4H2O
D．明礬溶液中加入少量氫氧化鋇溶液：2Al3+ +3SO+ 3Ba2++6OH-=2Al(OH)3↓+ 3BaSO4↓
【答案】A
【解析】A．碳酸鈣難溶于水，在離子方程式中應以化學式保留，石灰石與醋酸反應的離子方程式為CaCO3+2CH3COOH=Ca2++2CH3COO-+H2O+CO2↑，A錯誤；B．銀作陽極，陽極的電極反應式為Ag-e-=Ag+，銅片作陰極，陰極的電極反應式為Ag++e-=Ag，總反應為Ag（陽極）Ag（陰極），B正確；C．Cu與稀硝酸反應生成Cu(NO3)2、NO和水，反應的離子方程式為3Cu+8H++2=3Cu2++2NO↑+4H2O，C正確；D．明礬溶液中加入少量Ba(OH)2溶液，參與反應的Ba2+與OH-物質的量之比為1:2，生成的Al(OH)3與BaSO4沉淀物質的量之比為2:3，反應的離子方程式為2Al3++3+3Ba2++6OH-=2Al(OH)3↓+3BaSO4↓，D正確；答案選A。
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第03講 鎂、鋁及其重要化合物
目錄
01 考情透視·目標導航 2
02 知識導圖·思維引航 3
03 考點突破·考法探究 4
考點一 鎂及其化合物 4
知識點1 鎂的性質 4
知識點2 鎂的氧化物MgO 5
知識點3 鎂的氫氧化物Mg(OH)2 6
知識點4 鎂的其他化合物 6
考向1 考查鎂及其化合物的結構、性質及應用 6
考向2 考查鎂及其化合物制備的工藝流程 7
考點二　鋁及其化合物 8
知識點1 鋁的性質 8
知識點2 氧化鋁 10
知識點3 氫氧化鋁 11
知識點4 常見的鋁鹽 11
知識點5 數形結合與“鋁三角” 12
考向1 考查鋁及其化合物的結構、性質及其應用 15
考向2 考查鋁熱反應及其應用 16
考向3 考查鋁及其化合物制備的工藝流程 16
考向4 考查鋁及其化合物與強酸、強堿反應有關計算 17
04 真題練習·命題洞見 19
考點要求 考題統計 考情分析
鎂、鋁及其化合物的性質與應用 2023天津卷第題，分 2023浙江1月卷第12題，2分 2023浙江卷6月卷第4題，2分 2023湖南卷第7題，3分 2022全國甲卷第9題，6分 2022海南卷第6題，2分 2022河北卷第4題，3分 2022湖北卷第1題，3分 2022浙江1月卷第8題，2分 2022浙江6月卷第8題，2分 2021重慶卷第6題，3分 2021浙江1月卷第8題，2分 2021浙江6月卷第9題，2分 從近三年高考試題來看，鋁、鎂及其化合物的性質與應用仍是高考的命題點。高考中一方面考查鋁及其化合物的性質在日常生活、生產中的應用，另一方面以“鋁三角”轉化關系為載體，考查圖像分析和計算能力等。 預測新的一年高考可能會在選擇題或化工流程圖題中考查金鎂、鋁、氧化鎂、氧化鋁及氫氧化鎂、氫氧化鋁的性質與應用，如化學方程式或離子方程式的正誤判斷，或在化工流程圖中考查鋁及其重要化合物的的轉化或去除，題目難度中等偏大。
鎂、鋁及其化合物的制備的工藝流程 2023遼寧卷第16題，3分 2022全國卷第26題，1分 2022湖南卷第6題，3分 2021湖南卷第6題，3分
復習目標： 1．能列舉、描述、辨識鎂、鋁及其化合物重要的物理和化學性質及實驗現象。 2．能根據鎂、鋁及其化合物的性質分析實驗室、生產、生活及環境中的某些常見問題，說明妥善保存、合理使用化學品的常見方法。 3．能說明鎂、鋁及其化合物的應用對社會發展的價值、對環境的影響。 4．了解鋁土礦制備鋁、海水制鎂的原理。
考點一 鎂及其化合物
知識點1 鎂的性質
1．鎂的原子結構及存在
（1）鎂的原子結構：鎂元素在元素周期表中位于第______周期第______族，原子結構示意圖為__________。鎂是較活潑的金屬，在金屬活動性順序中位于鋁、鋅、鐵的前面。鎂在化學反應中，能表現出較強的______性，即______電子的能力強，是常用的______劑。
（2）鎂的存在：鎂蘊藏量豐富，在宇宙中含量第______，在地殼中含量豐度2%。含鎂礦物主要來自白云巖[CaMg(CO3)2]、菱鎂礦（MgCO3）、水鎂礦[Mg(OH)2]、光鹵石（KCl·MgCl2·6H2O）和橄欖石[(Mg，Fe)2SiO4]等。海水、天然鹽湖水也是含鎂豐富的資源。
2.鎂的物理性質
具有______色金屬光澤的固體，密度、硬度均較______，熔點較______，有良好的導______、傳______和______性。
3.鎂的化學性質
①與非金屬反應
A.鎂條在O2中燃燒，發出耀眼的______，生成白色固體物質，反應的化學方程式為__________________；
B.鎂條能與N2反應，化學方程式為3Mg＋N2Mg3N2(鎂在空氣中燃燒得到______、______和______的混合物)。
【易錯提醒】Mg3N2能與水劇烈反應生成Mg(OH)2沉淀，放出氨氣，所以只能在干態下制取。
C.鎂條能與Cl2反應，化學方程式為________________________
②與CO2反應：______________________________(鎂著火不能用______滅火)
③與H2O反應：______________________________（鎂與冷水反應很______，鎂在沸水中反應較______。）
④與H＋反應：______________________________
4.鎂的用途
①______用于制造信號彈和焰火；
②______用于制造火箭、導彈和飛機的部件；
③______用于制耐高溫材料；氫氧化鎂用做阻燃劑；
④冶金工業上______用作還原劑和脫氧劑。
5.鎂的工業制備——海水提鎂
工藝流程
基本步驟及主要反應 制石灰乳：化學方程式為________________________、________________________
沉淀：化學方程式為________________________
酸化：化學方程式為________________________
蒸發結晶：析出MgCl2·6H2O，________________________
脫水：在氯化氫氣流中使MgCl2·6H2O脫水制得無水氯化鎂，氯化氫的作用抑制Mg2+的水解，________________________
電解：電解熔融氯化鎂制得鎂，化學方程式為________________________
【易錯提醒】①由MgCl2·6H2O到無水MgCl2，必須在HCl氣流中加熱，以防MgCl2水解。
②因鎂在高溫下能與O2、N2、CO2等氣體發生反應，故工業電解MgCl2得到的鎂，應在H2氛圍中冷卻。
知識點2 鎂的氧化物MgO
物理性質 ______色固體，______溶于水，熔點______，密度______
化學 性質 類別 ______氧化物
與H2O反應 ________________________(反應緩慢)
與H＋反應 ________________________
與濃銨鹽溶液反應 ________________________
與OH－反應 不反應
重要用途 制耐______、耐______器材
知識點3 鎂的氫氧化物Mg(OH)2
物理性質 ______色固體，______溶于水，溶解度______碳酸鎂
電離性 ______堿，懸濁液使酚酞變______：Mg(OH)2____________
與H＋反應 ______________________________
與OH－反應 不反應
與銨鹽濃溶液反應 ______________________________
熱穩定性 ______________________________
重要用途 治療______過多，作______劑
【易錯提醒】碳酸鎂水解生成氫氧化鎂，反應的化學方程式：______________________________，鎂元素在水垢中的存在形式是______。
知識點4 鎂的其他化合物
1．氯化鎂：MgCl2可發生水解，由MgCl2·6H2O制備MgCl2時，要在____________中脫水，MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O，無水MgCl2用于電解制備金屬______。
2．氮化鎂：在水中劇烈水解，其反應的化學方程式為________________________，與酸反應生成兩種鹽：________________________。
考向1 考查鎂及其化合物的結構、性質及應用
例1（2024·湖北·模擬預測）是一種新型儲氫合金，該合金在一定條件下完全吸氫的化學方程式為，得到的混合物在4.0mol L-1HCl溶液中能完全釋放出氫氣。下列說法正確的是
A．該合金的熔點介于金屬鎂和金屬鋁的熔點之間
B．中，兩種元素的化合價均為零價
C．在氮氣保護下，將一定比例的Mg、Al單質熔煉可獲得該合金
D．一定條件下，17mol和12molAl與鹽酸完全反應，釋放氫氣的總量為52mol
【易錯提醒】Mg在CO2中能夠燃燒，所以活潑金屬鎂著火不能用干粉滅火器和泡沫滅火器滅火。同時鎂與氮氣反應生成Mg3N2。
【變式訓練1】（2024·上海松江·二模）科學家們創造出了最輕的鎂同位素18Mg，18Mg與24Mg具有
A．不同電子數
B．不同物理性質
C．不同核電荷數
D．不同化學性質
【變式訓練2】（2024·浙江舟山·三模）關于鎂的性質，下列說法錯誤的是
A．金屬鎂著火，可以用CO2滅火
B．鎂是一種具有銀白色光澤的金屬
C．鎂可以與熱水反應生成氫氣
D．鎂可以與鹽酸劇烈反應生成氫氣
考向2 考查鎂及其化合物制備的工藝流程
例2（2024·山東濰坊·二模）以水泥廠的廢料(主要成分為，含少量等雜質)為原料制備的工藝流程如下：
已知：下列說法正確的是
A．為提高酸浸速率，可使用濃硫酸
B．試劑X可以是
C．濾渣為
D．操作a所得濾液經處理后可循環利用
【變式訓練1】（23-24高三上·北京·階段考試）為模擬海水制備MgO的工業過程，用氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣、碳酸氫鈉等試劑配成模擬海水，制得了MgO，實驗過程如下：
已知：ⅰ.模擬海水中主要離子的濃度
離子
0.439 0.050 0.011 0.560 0.001
ⅱ.溶液中某種離子的濃度小于，可認為該離子已完全沉淀；ⅲ.實驗過程中，忽略溶液體積的變化；ⅳ.；；；。
下列說法正確的是
A．沉淀物X為
B．濾液M中已完全沉淀
C．濾液N中、均已完全沉淀
D．②中若改為加入4.2gNaOH固體，沉淀物Y為和的混合物
【變式訓練2】（23-24高三上·浙江·期末）某興趣小組在定量分析了鎂渣[含有、、、、和]中Mg含量的基礎上，按如流程制備六水合氯化鎂（）。
相關信息如下：
①700℃只發生和的分解反應
②溶液僅與體系中的MgO反應，且反應程度不大
③“蒸氨”是將氨從固液混合物中蒸出來，且須控制合適的蒸出量
下列說法錯誤的是
A．步驟Ⅱ，反應的方程式是：
B．步驟Ⅲ，可以將固液混合物C先過濾，再蒸氨
C．步驟Ⅲ，蒸氨促進平衡正向移動，提高MgO的溶解量
D．溶液F經鹽酸酸化、蒸發、結晶、過濾、洗滌和低溫干燥得到產品。取少量產品溶于水后發現溶液呈堿性，可能是結晶時過度蒸發導致氯化鎂水解，部分生成堿式氯化鎂
考點二　鋁及其化合物
知識點1 鋁的性質
1．鋁的原子結構和存在
（1）鋁的原子結構：鋁位于元素周期表第______周期______族，原子結構示意圖為____________。
（2）鋁的存在：自然界中的鋁______以化合態的形式存在，地殼中鋁含量位列金屬第______位，以鋁土礦的形式存在，主要成分是______，含少量Fe2O3和SiO2。
2．金屬鋁的物理性質
______色有金屬光澤的固體，有良好的延展性、導電性和導熱性等，密度較______，質地______。
3．金屬鋁的化學性質
①常溫下，鋁與氧氣形成致密氧化膜，加熱發生：________________________，鋁片在空氣中加熱，鋁片卷曲而不滴落，是因為氧化鋁的熔點______鋁。
②______________________________
③______下鋁遇氧化性酸——濃硫酸、濃硝酸______，
與非氧化酸發生反應生成______：____________________________________
④______________________________或______________________________
⑤______________________________
4．鋁熱反應
實驗裝置
實驗現象 ①鎂帶劇烈______，放出大量的______，并發出耀眼的______，氧化鐵與鋁粉在較高溫度下發生劇烈的反應；②紙漏斗的下部被燒穿，有______落入沙中
實驗結論 高溫下，鋁與氧化鐵發生反應，放出大量的______：________________________
原理應用 ①制取熔點較______、活動性______于Al的金屬，如鐵、______、錳、______等， 3MnO2＋4Al3Mn＋2Al2O3； ②金屬______，如野外____________等
5.鋁的制備和用途
（1）制備原理：鋁土礦______Al，電解____________：________________________。
【特別提醒】工業上冶煉Al用電解熔融Al2O3而不用AlCl3的原因：AlCl3是共價化合物，熔融態不導電。
（2）鋁的用途：______用作導線，______用于制造汽車、飛機、生活用品等，______還用作還原劑。
6.鋁與酸或堿反應生成H2的量的關系
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
（1）等質量的鋁與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液分別反應：
①產生H2的物質的量______。
②消耗H＋、OH－的物質的量之比為n(H＋)∶n(OH－)＝______。
（2）足量的鋁分別與等物質的量的HCl和NaOH反應：
①消耗Al的物質的量之比為______。
②生成H2的物質的量之比為______。
（3）一定量的鋁分別與一定量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應：
若產生氫氣的體積比為＜＜1，則必定
①鋁與鹽酸反應時，鋁過量而______不足。
②鋁與氫氧化鈉溶液反應時，鋁不足而______過量。
【易錯警示】（1）常溫下，能用鋁制容器盛放濃硫酸、濃硝酸的原因是二者能使鋁發生“鈍化”，而不是鋁與濃硫酸、濃硝酸不反應。
（2）鋁與稀硝酸反應時生成的氣體是NO而不是H2。
（3）鋁不但能與酸(H＋)反應，還能夠與堿溶液反應，表現為特殊性。2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。其反應機理應為：鋁先與強堿溶液中的水反應生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再與NaOH反應生成H2O和NaAlO2，反應中鋁作還原劑，水作氧化劑，NaOH無電子得失。
（4）鋁熱反應是在高溫狀態下進行的置換反應，鋁只能與排在金屬活動性順序其后的金屬氧化物反應。鋁不能與MgO反應，鋁熱反應不能用來冶煉大量的金屬鐵、銅等(要考慮冶煉成本)。
（5）Mg在CO2中能夠燃燒，所以活潑金屬鎂著火不能用干粉滅火器和泡沫滅火器滅火。同時鎂與氮氣反應生成Mg3N2。
知識點2 氧化鋁
1.物理性質：白色固體，難溶于水，熔點很高。
2.化學性質——______氧化物
①與酸反應：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
②與堿反應：Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
【易錯警示】這里的酸堿是指______酸、______堿。
3.用途：①作______材料②冶煉______的原料
4.制備：Al(OH)3加熱分解：______________________________
知識點3 氫氧化鋁
1.物理性質：______色膠狀______溶于水的固體，有較強的______性。
2.化學性質——______氫氧化物
Al(OH)3的電離方程式為
（______式電離）________________________Al(OH)3_____________________（______式電離）
①與酸反應：____________________________________
②與堿反應：____________________________________
③受熱分解：____________________________________
【總結歸納】既能與酸反應又能與堿反應的物質：①弱酸的銨鹽，如：NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；②弱酸的酸式鹽，如：NaHCO3、KHS、NaHSO3等；③氨基酸；④鋁及鋁的氧化物、氫氧化物。
3.用途①制______　②______作用
4.制備Al(OH)3的三種方法
①向鋁鹽中加入氨水，離子方程式為______________________________。
②NaAlO2溶液中通入足量CO2，離子方程式為______________________________。
③可溶性鋁鹽和偏鋁酸鹽水溶液中混合：______________________________。
知識點4 常見的鋁鹽
1.明礬
1）硫酸鋁鉀是由兩種不同的金屬離子和一種酸根離子組成的______鹽。
2）明礬的化學式為KAl(SO4)2·12H2O，它是______色晶體，______溶于水，水溶液pH______7。
3）明礬凈水的原理：明礬可以凈水，其凈水的原理是______________________________，Al(OH)3膠體吸附水中的雜質形成沉淀而凈水，使水澄清。
【易錯警示】（1）Al2O3、Al(OH)3是中學階段接觸的唯一與堿反應的金屬氧化物和氫氧化物，經常應用到除雜、計算題中，所以一定要熟記這兩個反應的離子方程式。
（2）Al(OH)3具有兩性，能溶于強酸(如鹽酸)、強堿(如NaOH溶液)，但不溶于弱酸(如H2CO3)、弱堿溶液(如氨水)。
（3）由Al(OH)3的兩式電離以及與酸和堿反應的離子方程式可知：與酸反應時相當于三元堿，與堿反應時相當于一元酸。
（4）明礬凈水只能除去水中的懸浮雜質，不能殺菌消毒，與氯氣消毒原理不同。
2.AlCl3的結構與性質
1）AlCl3熔點、沸點都很______，且會______，______溶于乙醚等有機溶劑，因為它是一種______型化合物。熔化的AlCl3不易導電，AlCl3晶體屬于______晶體，故制備鋁時______用AlCl3電解。
2） AlCl3的蒸汽或處于熔融狀態時，都以AlCl3______分子形式存在。AlCl3二聚分子的形成原因是鋁原子的缺電子結構。AlCl3二聚分子結構示意圖如圖，其中每個鋁原子均為______雜化，各有1條空的軌道，氯原子處于以鋁原子為中心的四面體的4個頂點位置。分子中有橋式氯原子存在，橋式氯原子在與其中一個鋁原子成σ鍵的同時，與另一個鋁原子的空軌道發生配位，形成σ配位鍵。
3）AlCl3能與Cl－生成AlCl4-：AlCl3（aq）＋ Cl－（aq）=AlCl4-（aq）
4）與Al2Cl6類似，AlCl4-、Na3AlF6、Al(OH)4-中均存在配位鍵。
知識點5 數形結合與“鋁三角”
1．Al3＋、Al(OH)3、[Al(OH)4]－之間的轉化關系
（1）①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH②Al3＋＋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]－
2．與Al(OH)3沉淀生成有關的圖像分析
（1）可溶性鋁鹽溶液與NaOH溶液反應的圖像(從上述轉化關系中選擇符合圖像變化的離子方程式，下同)
操作 可溶性鋁鹽溶液中逐滴加入NaOH溶液至過量 NaOH溶液中逐滴加入可溶性鋁鹽溶液至過量
現象 立即產生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失 無沉淀(有但即溶)→出現沉淀→漸多→最多→沉淀不消失
圖像
方程式 序號 AB：（1）③ BD：（6） AB：（3） BC：（1）②
（2）偏鋁酸鹽溶液與鹽酸反應的圖像
操作 偏鋁酸鹽溶液中逐滴加入稀鹽酸至過量 稀鹽酸中逐滴加入偏鋁酸鹽溶液至過量
現象 立即產生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失 無沉淀→出現沉淀→漸多→最多→沉淀不消失
圖像
方程式 序號 AB：（5）② BC：（2） AB：（4） BC：（1）②
（3）突破Al(OH)3沉淀圖像三個秘訣
①明晰橫、縱坐標含義，然后通過曲線變化特點分析反應原理。
②掌握Al3＋、Al(OH)3、AlO三者之間的轉化比例：
③明晰Al3＋溶液中加堿(OH－)的幾種常見變形圖像，如：
圖A中，n(H＋)∶n(Al3＋)＝。
圖B中，若已知原溶液中含有Mg2＋。則可推出：
n(Mg2＋)∶n(Al3＋)＝。
圖C中，若已知原溶液中含有H＋和Mg2＋，則可推導出：n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝。
3.鋁三角的應用
（1）選擇制備Al(OH)3的最佳途徑
①由Al3＋制備Al(OH)3，宜用Al3＋與氨水反應：
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
②由NaAlO2制備Al(OH)3宜用CO2與AlO反應：
2H2O＋AlO＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
③從節約原料角度，由Al制備Al(OH)3，宜用Al制備Al3＋，Al制備AlO，然后將二者混合：
Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
（2）有關離子共存問題
①與Al3＋不能大量共存的(陰)離子有：OH－、AlO、HS－、SiO、CO、HCO、SO等。
②與AlO不能大量共存的(陽)離子有：H＋、Al3＋、NH、Fe2＋、Fe3＋等。
③AlO與HCO因發生(相對)強酸制弱酸的反應而不能共存。
（3）分析離子反應順序
①向含有Al3＋、NH、H＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，反應順序是：
Ⅰ.________________________；Ⅱ.________________________(若先與NH反應，則生成的NH3·H2O又使Al3＋沉淀且生成NH)；Ⅲ.________________________[若先溶解Al(OH)3，則產生的AlO又與NH反應生成沉淀]；
Ⅳ.______________________________。
②向含有AlO、CO、OH－的混合溶液中逐滴加入鹽酸，反應順序是：
Ⅰ.______________________________；
Ⅱ.______________________________(AlO比CO先反應)；
Ⅲ.______________________________；
Ⅳ.______________________________[HCO比Al(OH)3先反應]；
Ⅴ.______________________________。
（4）有關Al(OH)3的計算
1)求產物Al(OH)3的量
①當n(OH－)≤3n(Al3＋)時，n[Al(OH)3]＝______；
②當3n(Al3＋)③當n(OH－)≥4n(Al3＋)時，n[Al(OH)3]＝____________。
2)求反應物堿的量
①若堿不足(Al3＋未完全沉淀)：n(OH－)＝____________；
②若堿使生成的Al(OH)3部分溶解：n(OH－)＝____________。
考向1 考查鋁及其化合物的結構、性質及其應用
例1（23-24高三下·廣東·階段考試）生活中處處有化學。下列生活中及其化合物相關反應的離子方程式書寫不正確的是
A．胃舒平[主要成分為]治療胃酸過多：
B．泡沫滅火器滅火原理：
C．某主要成分為苛性鈉、鋁粉的管道疏通劑：
D．明礬凈水原理：（膠體）
【易錯提醒】（1）常溫下，能用鋁制容器盛放濃硫酸、濃硝酸的原因是二者能使鋁發生“鈍化”，而不是鋁與濃硫酸、濃硝酸不反應。
（2）鋁與稀硝酸反應時生成的氣體是NO而不是H2。
（3）鋁不但能與酸(H＋)反應，還能夠與堿溶液反應，表現為特殊性。2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。其反應機理應為：鋁先與強堿溶液中的水反應生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再與NaOH反應生成H2O和NaAlO2，反應中鋁作還原劑，水作氧化劑，NaOH無電子得失。
【變式訓練1】（2024·廣東廣州·模擬預測）“價類”二維圖體現了元素的分類觀、轉化觀，下圖是及其部分化合物的“價類”二維圖。下列說法錯誤的是
A．反應③④⑤⑥⑦均屬于復分解反應 B．反應①⑥所加試劑可能相同
C．物質的類別處“”代表偏鋁酸鹽 D．反應④⑤均可以通過加入鹽酸實現轉化
【變式訓練2】（2024·浙江·三模）明礬應用廣泛，下列說法不正確的是
A．明礬屬于復鹽
B．明礬溶液和小蘇打溶液混合可以生成氣體
C．明礬大晶體的培養可以通過形狀完整的小晶體作為晶核
D．明礬可以用作凈水劑，是因為明礬溶于水生成了氫氧化鋁沉淀
考向2 考查鋁熱反應及其應用
例2（2024·上海崇明·一模）工業上可用鋁熱反應冶煉錳、釩等金屬，其原因與下列無關的是
A．鋁還原性較強 B．鋁能形成多種合金
C．錳、釩熔點高 D．反應放出大量熱
【易錯提醒】鋁熱反應是在高溫狀態下進行的置換反應，鋁只能與排在金屬活動性順序其后的金屬氧化物反應。鋁不能與MgO反應，鋁熱反應不能用來冶煉大量的金屬鐵、銅等(要考慮冶煉成本)。
【變式訓練1】（2024·湖北·二模）化學焊接技術的原理之一是利用焊劑(主要成分為Al與CuO)在高溫下反應制得液態金屬(或合金)，凝固后，除去焊接點表面的焊渣，實現焊件金屬的焊接。下列說法錯誤的是
A．Al與Fe2O3也能發生類似反應
B．焊渣的主要成分是Al(OH)3
C．焊接前可用還原性氣體在加熱條件下除去焊件金屬表面的氧化膜
D．若在反應體系中加入低熔點金屬，則可形成低熔點液態合金便于焊接
【變式訓練2】（2024·江蘇·二模）反應2Al+Fe2O32Fe+Al2O3可用于焊接鋼軌。下列有關說法不正確的是
A．該反應吸收大量熱 B．鋁在反應中作還原劑
C．該反應屬于置換反應 D．Al2O3 屬于兩性氧化物
考向3 考查鋁及其化合物制備的工藝流程
例3（2024·廣西南寧·二模）明礬是一種常用的凈水劑，以廢易拉罐(主要成分為鋁和少量不溶于堿性溶液的物質)為原料制取明礬的實驗流程如圖所示。
下列說法錯誤的是
A．“堿溶”步驟中有H2產生
B．“沉鋁”步驟所得濾液呈酸性
C．用濃硫酸配制9mol/L H2SO4溶液，將濃硫酸緩慢加入到水中，并用玻璃棒攪拌
D．“一系列操作”中還需要加入K2SO4
【題后歸納】含鋁雜質的提純方法歸類：利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于強堿的特性，可除去許多物質中的含鋁雜質，如：
（1）Mg(Al)：加足量NaOH溶液；
（2）Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液；
（3）Mg(OH)2[Al(OH)3]：加足量NaOH溶液；
（4）Mg2＋(Al3＋)：加過量NaOH溶液，過濾，再加酸充分溶解。
【變式訓練1】（2024·河北唐山·模擬預測）鋁土礦是生產金屬鋁的最佳原料，其用量占世界鋁土礦總產量的90%以上。以鋁土礦（主要成分為，含和等雜質）為原料制備有機合成中的重要還原劑鋁氫化鈉（）的一種工業流程如圖（已知二氧化硅在“堿溶”時生成硅酸鈉沉淀）：
下列說法中錯誤的是
A．為了提高“堿溶”效率，在“堿溶”前對鋁土礦進行粉碎
B．“反應Ⅰ”的部分化學原理與泡沫滅火器的原理相同
C．“電解Ⅱ”中陽極的電極反應式為：
D．“反應Ⅲ”的化學方程式為
【變式訓練2】（2024·湖北黃岡·二模）鋁電解廠煙氣凈化的一種簡單流程如下：
下列說法正確的是
A．陶瓷耐高溫，可作吸收塔內襯材料
B．工業采用電解冰晶石制備金屬鋁
C．合成槽中產物主要有和
D．采用溶液噴淋法可提高煙氣吸收效率
考向4 考查鋁及其化合物與強酸、強堿反應有關計算
例4（23-24高三上·江西宜春·階段考試）把一小塊鎂鋁合金溶于100mL鹽酸中，然后向其中滴入1mol L-1NaOH溶液，生成沉淀的質量和加入NaOH溶液的體積如圖所示，下列說法正確的是
A．鎂鋁合金溶于鹽酸時一共產生448mLH2
B．鹽酸的濃度為0.6mol L-1
C．反應至B點時，所得沉淀的質量為1.07g
D．合金中鎂和鋁的物質的量之比為1:1
【變式訓練1】（23-24高三上·江蘇淮安·階段考試）將5.10g鎂鋁合金加入120mL4.0mol·L－1的鹽酸中，待合金完全溶解后，得到溶液X。下列說法一定正確的是
A．合金完全溶解后產生的H2的物質的量為0.24mol
B．合金中的鎂與鋁的物質的量之比小于1
C．若向溶液X中加入270mL2.0mol·L－1NaOH溶液，充分反應，所得沉淀為Mg(OH)2
D．若向溶液X中加入足量的氨水，充分反應，所得沉淀經過過濾、洗滌后充分灼燒，則殘留固體質量大于8.50g.
【變式訓練2】（23-24高三上·浙江·階段考試）硝酸與金屬反應時，濃度越稀還原產物價態越低。現用一定量的鋁粉與鎂粉組成的混合物與100mL硝酸鉀溶液與硫酸組成的混合溶液充分反應，反應過程中無任何氣體放出，向反應后的溶液中逐滴加入4.00mol/L的NaOH溶液，加入的溶液體積與產生的沉淀質量的關系如圖所示：
下列結論正確的是
A．鋁與混合溶液反應的離子方程式為8Al+30H＋+3NO3 ＝8Al3++3NH4++9H2O
B．參加反應硝酸根離子物質的量為0.06 mol
C．參加反應的鋁與鎂的質量之比為4:3
D．混合液中硫酸的物質的量的濃度為0.72 mol/L
1．（2023·天津卷）下列常見物質及用途，錯誤的是
A．氫氧化鋁可用于治療胃酸過多
B．SiO2可用于制造光導纖維
C．Fe2O3是鐵紅，可以用作染料
D．鈉起火，可以使用水基滅火器撲滅
2．（2023·湖南卷）取一定體積的兩種試劑進行反應，改變兩種試劑的滴加順序(試劑濃度均為)，反應現象沒有明顯差別的是
選項 試劑① 試劑②
A 氨水 溶液
B 溶液 溶液
C 溶液 酸性溶液
D 溶液 溶液
3．（2022·河北卷）NA是阿伏加德羅常數的值。下列說法正確的是
A．3.9gNa2O2與足量水反應，轉移電子個數為0.1NA
B．1.2gMg在空氣中燃燒生成MgO和Mg3N2，轉移電子個數為0.1NA
C．2.7gAl與足量NaOH溶液反應，生成H2的個數為0.1NA
D．6.0gSiO2與足量NaOH溶液反應，所得溶液中SiO的個數為0.1NA
4．（2022·浙江卷）下列說法不正確的是
A．晶體硅的導電性介于導體和絕緣體之間，常用于制造光導纖維
B．高壓鈉燈發出的黃光透霧能力強、射程遠，可用于道路照明
C．氧化鋁熔點高，常用于制造耐高溫材料
D．用石灰石-石膏法對燃煤煙氣進行脫硫，同時可得到石膏
5．（2022·全國卷）能正確表示下列反應的離子方程式為
A．硫化鈉溶液和硝酸混合：S2-+2H+=H2S↑
B．明礬溶液與過量氨水混合：Al3++4NH3+2H2O=AlO+4NH
C．硅酸鈉溶液中通入二氧化碳：SiO+CO2+H2O=HSiO+HCO
D．將等物質的量濃度的Ba(OH)2和NH4HSO4溶液以體積比1∶2混合：Ba2++2OH-+2H++SO=BaSO4↓+2H2O
6．（2022·海南卷）依據下列實驗，預測的實驗現象正確的是
選項 實驗內容 預測的實驗現象
A 溶液中滴加NaOH溶液至過量 產生白色沉淀后沉淀消失
B 溶液中滴加KSCN溶液 溶液變血紅色
C AgI懸濁液中滴加NaCl溶液至過量 黃色沉淀全部轉化為白色沉淀
D 酸性溶液中滴加乙醇至過量 溶液紫紅色褪去
7．（2021·浙江卷）下列說法不正確的是
A．硅酸鈉是一種難溶于水的硅酸鹽 B．鎂在空氣中燃燒可生成氧化鎂和氮化鎂
C．鈉與水反應生成氫氧化鈉和氫氣 D．常溫下，鋁遇濃硝酸或濃硫酸時會發生鈍化
8．（2021·浙江卷）下列反應的方程式不正確的是
A．石灰石與醋酸反應：CO+2CH3COOH=2CH3COO- +CO2↑+H2O
B．銅片上電鍍銀的總反應(銀作陽極，硝酸銀溶液作電鍍液)：Ag(陽極)Ag(陰極)
C．銅與稀硝酸反應：3Cu+2NO+8H+=3Cu2+ +2NO↑+4H2O
D．明礬溶液中加入少量氫氧化鋇溶液：2Al3+ +3SO+ 3Ba2++6OH-=2Al(OH)3↓+ 3BaSO4↓
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