化学 专题三 第讲 从铝土矿到铝合金学案

第2讲　从铝土矿到铝合金
[考纲要求]　了解铝及其重要化合物的主要性质和应用。
　　考点一　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。铝元素在地壳中含量丰富，仅次于硅。自然界中的铝全部以化合态存在。
 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、导电性和传热性等，密度较小，质地柔软。
 3．金属铝的化学性质
　　
　　写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
　　
　　②2Al＋3Cl2点燃(点燃中)2AlCl3
　　
　　④2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
　　⑤2Al＋Fe2O3高温(高温A)Al2O3＋2Fe(铝热反应)
 4．对比记忆镁的化学性质
 铝 镁 与非金
属反应 能被Cl2、O2氧化 2Mg＋O2点燃(点燃忆)2MgO
3Mg＋N2点燃(点燃O)Mg3N2 与水反应 反应很困难 能与沸水反应
Mg＋2H2O△(△沸)Mg(OH)2＋H2↑ 与碱反应 能溶于强碱溶液 不反应 与某些氧
化物反应 能与Fe2O3、
MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应 能在CO2中燃烧：2Mg＋CO2点燃(点燃：)2MgO＋C  5. 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。
深度思考
 1．判断正误，正确的划"√"，错误的划"×"
　　(1)铝在自然界中有游离态和化合态两种形式                            (　　)
　　(2)Mg、Al在空气中性质稳定，因而都具有很强的抗腐蚀性                (　　)
　　(3)MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂                            (　　)
　　(4)Mg是活泼金属，而Al是两性金属                                (　　)
　　答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×
 2．依据Mg、Al单质的性质，思考回答下列问题。
   (1)铝的化学性质活泼，为什么日常生活中广泛使用的铝制品通常具有较好的抗腐蚀    性能？
答案　铝在常温下迅速被氧气氧化，形成一层致密的氧化膜，保护铝不再被氧化，因而铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能。
(2)Al既能溶于强酸，又能溶于强碱，所以说"Al既有金属性，又有非金属性"你认为这种说法是否恰当？为什么？
答案　不恰当。金属性是指元素的原子失电子的能力，非金属性是指元素的原子得电子的能力。铝不论是与酸反应还是与碱反应，都是失去3e－，化合价升高为＋3价，均是还原剂，因而铝具有较强的金属性。
　　(3)铝与酸、碱反应的实质是什么？氧化剂是什么？
答案　铝与酸、碱反应的实质都是：0(0应) 失3e－(失3e－质)Al3＋，2H＋得2e－(得2e－质)H2，只不过碱中的H＋来源于水的电离。氧化剂分别为酸和水。
　　(4)镁在空气中充分燃烧，所得固体产物可能有哪些：________________(用化学式表示)。
　　答案　MgO、Mg3N2、C
 
题组一　对比掌握铝、镁的性质
1．镁、铝单质的化学性质以相似为主，但也存在某些重大差异性，下列物质能用于证明二者存在较大差异性的是                                            (　　)
　　①CO2　②盐酸　③NaOH溶液　④水    
　　A．①④          B．②③          C．①③          D．②③④
　　答案　C
　　解析　Al能与NaOH溶液反应而Mg不能；Mg能在CO2中燃烧，而Al不能。
 2．镁、铝都是较活泼的金属，下列描述中正确的是                        (　　)
　　A．铝的导电性比铜、银更强，所以常用以制造电线、电缆
　　B．镁、铝都能跟稀盐酸、稀硫酸、强碱反应
C．镁在点燃条件下可以与二氧化碳反应，铝在一定条件下可以与氧化铁发生氧化还原反应
　　D．铝热剂是镁条、铝粉和氧化铁的混合物
　　答案　C
解析　铝的导电性比铜、银的弱，A错；镁能跟酸反应，不能跟碱反应，B错；铝热剂是铝粉和Fe、V、Cr、Mn等难熔金属的氧化物的混合物，在进行铝热反应时，在铝热剂上放供氧剂(氯酸钾)，中间插一根镁条，是引燃用的，D错。
 3．常温下把铝粉加入下列物质中，能产生氢气的是                            (　　)
　　A．硫酸钠溶液                      B．稀硝酸
　　C．浓硫酸                          D．氯化铵溶液
　　答案　D
解析　硫酸钠溶液呈中性，与Al不反应，A项不能产生H2；稀硝酸具有强氧化性，B项不能产生H2；常温下铝粉在浓硫酸中钝化，C项不能产生H2；D项中NH水解，溶液呈酸性，加入铝粉时，Al与H＋反应产生H2。
归纳总结
　　熟记铝、镁的特殊化学性质
(1)活泼金属与酸反应是金属的通性，而铝不但能与酸(H＋)反应，还能够与碱溶液反应，表现为特殊性。2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。
　　(2)铝热反应
铝和某些金属氧化物反应，将其从氧化物中置换出来，同时放出大量的热，这种反应称为铝热反应，可用于焊接金属、冶炼高熔点贵重金属。
　　注意　Al与MgO不能发生铝热反应。
　　(3)Mg在CO2中能够燃烧，所以活泼金属着火不能用干冰灭火器和泡沫灭火器。
题组二　铝与酸或碱反应的定量分析
4．将等物质的量的镁和铝混合，取等质量该混合物四份，分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是                                            (　　)
　　A．3 mol·L－1 HCl                  B．4 mol·L－1 HNO3
　　C．8 mol·L－1 NaOH                  D．18 mol·L－1 H2SO4
　　答案　A
解析　在镁、铝混合物中加入HNO3和浓H2SO4都不产生H2；加入NaOH溶液，只有Al与之反应生成H2，而镁不反应；加入盐酸，镁、铝都与盐酸反应生成H2，所以放出H2的量最多。
5．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________。
　　答案　1∶1
解析　根据化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑得Al与H2的关系式均为2Al～3H2，故只要参加反应的Al的量相等，所得H2的量必相等。
(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、氢氧化钠溶液中，产生H2的体积之比是________。
　　答案　1∶3
解析　因为在反应中Al过量，产生的H2由HCl和NaOH的量决定。根据化学反应中的关系式：6HCl～3H2、2NaOH～3H2，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积比为1∶3。
(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________。
　　答案　3∶1
解析　因为铝足量且产生H2相等，根据关系式n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1，又因为两溶液体积相等，故物质的量浓度c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。
(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                                                            (　　)
　　A．5.4 g          B．3.6 g          C．2.7 g          D．1.8 g
　　答案　A
解析　其反应原理分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时，产生H2的体积比是1∶3，而题设条件体积比为1∶2，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于NaOH来说是不足的。
　　2Al＋6HCl　　　===　　　2AlCl3＋3H2↑
　　       6 mol                          3 mol
　　       3 mol·L－1×0.1 L              0.15 mol
　　则Al与NaOH反应生成的H2为0.15 mol×2＝0.3 mol。
　　2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
　　2×27 g                         3 mol
　　5．4 g                             0.3 mol
　　即投入的铝粉为5.4 g。
思维建模
　　(1)铝与酸、碱反应生成H2的量的关系
铝与酸、碱反应的化学方程式分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。从化学方程式可以看出Al与酸、碱反应时生成H2的实质都是Al失3e－(失3e－应)Al3＋，所以无论与酸还是与碱反应，Al与H2的关系都是2Al～3H2。
　　①等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气体积比＝1∶1。
②足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比＝1∶3。
③一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比<<，则必定是a.铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；b.铝与氢氧化钠反应时，铝不足而氢氧化钠过量。解题时应充分利用上述过量关系。
　　(2)铝的这种既能与酸(非氧化性酸)又能与强碱反应产生H2的性质常作为推断题的        "题眼"。
　　考点二　铝热反应
 
 1．本质
　　利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来：
　　2mAl＋3MnOm高温(高温的)mAl2O3＋3nM。
 2．反应特点
　　在高温下进行，反应迅速，放出大量的热。新生成的金属单质呈液态且易与Al2O3分离。
 3．应用
　　(1)在生产上，可用于焊接钢轨等。
　　(2)在冶金工业上用于冶炼难熔金属。
 4．铝热剂
　　(1)在铝热反应中，反应混合物(铝粉、金属氧化物)称为铝热剂。
　　(2)能与Al组成铝热剂的金属氧化物常见的有Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、MnO2、V2O5等。
深度思考
铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反应思考下列问题：
　　(1)是否所有的金属氧化物都能和铝发生铝热反应？
答案　否，判断铝热反应能否发生，应首先看金属的活动性。例如MgO和Al不能发生铝热反应。
　　(2)在铝热反应中，镁条、KClO3的作用是________。
　　答案　引燃、助燃作用
　　(3)做铝热反应时，应注意哪些事项？
答案　①要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防止高温物质从四周溅出，同时损坏纸漏斗。
　　②蒸发皿中的细纱要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。
　　③实验装置不要距人群太近，应远离易燃物。
 
　　粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。进行如下实验：
　　①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；
　　②另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 mol·L－1盐酸中，得溶液C；
③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12 L(标况)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；
　　④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。
　　请填空：
　　(1)①中引发铝热反应的实验操作是________，产物中的单质B是________。
　　(2)②中所发生的各反应的化学方程式是______________________________。
　　(3)③中所发生的各反应的离子方程式是____________________________。
(4)若溶液D的体积仍视为0.15 L，则该溶液中c(Mg2＋)为__________，c(Fe2＋)为__________。
　　答案　(1)加少量KClO3，插上镁条并将其点燃　Fe
　　(2)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O、
　　MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O
　　(3)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
　　(4)0.67 mol·L－1　2.3 mol·L－1
解析　此题将实验操作与元素化合物知识巧妙结合在一起考查，增大了试题的容量，增强了试题的测试能力。
(1)铝热反应是指单质Al和某些金属氧化物发生的反应，反应过程中放出大量热，但该反应需要较高的温度才能引发。在混合物上加少量KClO3固体并插上Mg条，点燃Mg条后放出热量，使KClO3固体分解放出O2，进一步加剧Mg的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。发生的反应为Fe2O3＋2Al高温(高温，)Al2O3＋2Fe，所以产物中单质B为Fe。
(2)Fe2O3和MgO都是碱性氧化物，能和酸反应生成盐和水：Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O、MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O。
(3)混合物中只有Fe2O3能和Al发生铝热反应，生成Fe单质。C溶液中有反应生成的FeCl3，还有未反应的HCl。发生的离子反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
(4)假设步骤②用去的20 g固体中，MgO的物质的量为x，则Fe2O3的物质的量也为x，则40 g·mol－1x＋160 g·mol－1x＝20 g，解得：x＝0.1 mol。
　　根据MgO～MgCl2的关系，则溶液中MgCl2的浓度为
　　0．1 mol÷0.15 L＝0.67 mol·L－1。
步骤④说明溶液中没有Fe3＋，也就是溶质为FeCl2和MgCl2。根据Cl－不变的关系，可知MgCl2和FeCl2的总的物质的量等于＝0.45 mol，所以，FeCl2的浓度为＝2.3 mol·L－1。
考点三　铝的重要化合物
 
 1．氧化铝
　　(1)物理性质：白色固体，难溶于水，有很高的熔点。
　　(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)3的电离方程式为
　　
　　
　　②受热分解：2Al(OH)3△(△l)Al2O3＋3H2O。
　　(3)制备
　　①向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
②NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。
　　③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)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(SO4)2·12H2O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH<7(填"<"、">"或"＝")。明矾可以净水，其净水的原理是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。
深度思考
 1．明矾的净水作用与液氯对自来水的消毒作用原理是否相同？
答案　不同。明矾净水只能除去水中的悬浮杂质，不能杀菌消毒，而液氯只能杀菌消毒，不能沉淀悬浮的杂质。
2．在做铝的燃烧实验时，用坩埚钳夹住一小块铝箔，在酒精灯上加热至其熔化，会看到的现象是铝箔熔化，失去光泽，但熔化的铝并不滴落。原因是______________________。
答案　铝箔加热时与O2发生反应生成熔点很高的Al2O3薄膜，使内部的铝被Al2O3包裹着，所以熔化的铝不易滴下
3．中学学习阶段接触到许多既能与酸反应又能与碱反应的物质，除了Al及其重要化合物外，你还知道哪些？
答案　①弱酸的铵盐，如：NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；②弱酸的酸式盐，如：NaHCO3、KHS、NaHSO3；③氨基酸。
题组一　Al2O3和Al(OH)3的两性
 1．将表面已完全钝化的铝条，插入下列溶液中，不会发生反应的是            (　　)
　　A．稀硝酸          B．稀盐酸          C．硝酸铜          D．氢氧化钠
　　答案　C
解析　钝化的实质是Fe、Al在浓H2SO4或浓HNO3作用下其表面被氧化成一层致密的氧化物保护膜。由于铝的氧化物Al2O3是一种两性氧化物，既可与强酸反应，又可与强碱反应，故A、B、D三项皆不符合题意，只有C选项中的Cu(NO3)2不与Al2O3反应，故不可能与钝化的铝条发生反应。
2．某氧化物X难溶于水，能与烧碱反应，生成易溶于水的化合物Y，将少量Y溶液滴入盐酸中无沉淀生成，则X是                                                (　　)
　　A．SiO2          B．Al2O3          C．MgO          D．CuO
　　答案　B
解析　C项MgO不能溶于烧碱，不正确；少量Y滴入盐酸不能形成沉淀，Al2O3符合题意，A项不正确，B项正确；D项CuO不能溶于烧碱，不正确。
题组二　制备Al(OH)3的最佳途径
 3．用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝，下列操作步骤中最恰当的组合是(　　)
　　①加盐酸溶解
　　②加烧碱溶液溶解
　　③过滤
　　④通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀
　　⑤加入盐酸生成Al(OH)3沉淀
　　⑥加入过量烧碱溶液
　　A．①⑥⑤③                          B．②③④③
　　C．②③⑤③                          D．①③⑤③
　　答案　B
解析　若先用盐酸溶解，Mg、Al均溶解，制取Al(OH)3的步骤较多；从NaAlO2制备Al(OH)3，若加盐酸不容易控制量的多少。故B项操作步骤为最佳顺序。
4．若甲、乙、丙三位同学用规定的药品制备Al(OH)3。规定必用的药品如下：350 g 70% H2SO4溶液，NaOH固体240 g，足量铝屑、水(不能用其他药品)。
甲、乙、丙用各自设计的方案制得Al(OH)3的质量分别是W1、W2、W3。三种实验方案如下：
　　甲：铝→加NaOH溶液→加H2SO4溶液→W1 g Al(OH)3
　　乙：铝→加H2SO4溶液→加NaOH溶液→W2 g Al(OH)3
　　丙：→W3 g Al(OH)3
　　试回答：
　　(1)从充分利用原料、降低成本和提高产率等因素分析，实验方案最合理的是________。
　　(2)三位学生制得的Al(OH)3，W1、W2、W3其质量由大到小的顺序是________________。
　　(3)制得Al(OH)3的最大质量是________。
　　答案　(1)丙
　　(2)W3>W1>W2
　　(3)520 g
反思归纳
制取Al(OH)3一般不用强酸或强碱，因为强酸、强碱都能溶解生成的Al(OH)3，而不易控制酸、碱的用量。一般用氨水或CO2制取，也可用Al3＋、AlO的双水解反应制取。
考点四　用数形结合思想理解Al3＋、Al(OH)3、AlO之间的转化
　　　　关系
 
 1．Al3＋、Al(OH)3、AlO之间的转化关系
　　
　　写出上述转化的离子方程式。
　　答案　(1)①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
　　②Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
　　③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
　　(2)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
　　(3)Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
　　(4)AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O
　　(5)①AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
　　②AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
　　(6)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
 2．与Al(OH)3沉淀生成有关的图像分析
　　(1)把强碱溶液逐滴加入到铝盐(Al3＋)溶液中至过量
　　①现象：先有白色沉淀产生，然后沉淀逐渐溶解。
　　②有关反应：
　　A→B：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
　　B→D：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
　　③图像
　　
　　(2)把铝盐(Al3＋)溶液逐滴加入到强碱溶液中至过量
　　①现象：先无明显现象，反应一段时间后逐渐产生大量的白色沉淀。
　　②有关反应：
　　A→B：Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
　　B→C：Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
　　③图像
　　
　　(3)把强酸溶液逐滴加入到AlO溶液中至过量
　　①现象：先生成白色沉淀，然后沉淀逐渐溶解。
　　②有关反应：
　　A→B：AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
　　B→D：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
　　③图像
　　
　　(4)向强酸溶液中逐滴加入AlO溶液至过量
　　①现象：先无明显现象，反应一段时间后逐渐产生白色沉淀。
　　②有关反应：
　　A→B：4H＋＋AlO===Al3＋＋2H2O
　　B→C：Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
　　③图像
　　
　　(5)往等物质的量的AlCl3、MgCl2混合溶液中加入NaOH溶液至过量
　　①现象：开始出现白色沉淀?后沉淀量增多?沉淀部分溶解
　　②有关反应：
　　O→A：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，
　　Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
　　A→B：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
　　③图像
　　
 
题组一　Al3＋、AlO溶液加碱或酸反应现象的应用
 1．下列各项操作中，不发生"先产生沉淀，然后沉淀又溶解"现象的是        (　　)
①向饱和碳酸钠溶液中通入过量的CO2　②向NaAlO2溶液中逐滴加入过量的稀盐酸　③向AlCl3溶液中逐滴加入过量稀氢氧化钠溶液　④向硅酸钠溶液中逐滴加入过量的    盐酸
　　A．①②              B．①③              C．①④              D．②③
　　答案　C
解析　①中Na2CO3与CO2、H2O反应生成NaHCO3，由于Na2CO3的溶解度比NaHCO3的大，因而只会产生沉淀；②NaAlO2中加入稀盐酸，开始产生白色沉淀Al(OH)3，当盐酸过量时，Al(OH)3又溶于盐酸；③向AlCl3溶液中加入NaOH溶液开始产生白色沉淀Al(OH)3，当NaOH过量时，Al(OH)3又溶于NaOH；④只会生成H2SiO3沉淀。
 2．下列各组物质的无色溶液，不用其他试剂即可鉴别的是________。
①NaOH、AlCl3　②NaHCO3、H2SO4　③NaAlO2、NaHSO4④Na2CO3、HCl　⑤Na2CO3、NaHCO3、Ca(OH)2
　　答案　①③④
　　解析　都使用互滴法，两次操作应产生不同的现象。
①向含Al3＋的溶液中滴加NaOH溶液：先生成白色沉淀，后沉淀又逐渐溶解；向NaOH溶液中滴加含Al3＋的溶液：开始无沉淀产生，后产生白色沉淀，且沉淀不溶解。两次现象不同，可以鉴别。
②不论是NaHCO3滴入H2SO4中还是H2SO4滴入NaHCO3中都会立即产生气泡，现象相同，无法鉴别。
③NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO，溶液显强酸性。向NaAlO2溶液中滴加NaHSO4：开始出现白色沉淀后沉淀逐渐溶解；向NaHSO4溶液中滴加NaAlO2溶液：开始无现象，后出现白色沉淀。现象不同，可以鉴别。
　　④向Na2CO3溶液中滴加盐酸：开始无现象，后产生气泡；
　　向盐酸中滴加Na2CO3溶液：立即产生气泡。
　　⑤无论是NaHCO3还是Na2CO3加到Ca(OH)2中都会产生白色沉淀，无法区别。
题组二　有关Al3＋、AlO的离子反应
 3．常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是                        (　　)
　　A．无色溶液中：ClO－、MnO、Al3＋、K＋
　　B．1.0 mol·L－1的NaAlO2溶液中：Cl－、HCO、K＋、Ca2＋
　　C．在强碱性环境中：AlO、SiO、Na＋、K＋
　　D．能使甲基橙显红色的溶液中：NH、AlO、Na＋
　　答案　C
解析　A项MnO有颜色，ClO－与Al3＋可发生双水解反应；B项中HCO＋AlO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO；D项中，酸性条件下AlO不存在。
 4．下列离子方程式书写正确的是                                            (　　)
　　A．向氯化铝溶液中通入过量氨气：4NH3＋Al3＋＋2H2O===AlO＋4NH
　　B．将铝片打磨后置于NaOH溶液中：2Al＋2OH－===2AlO＋H2↑
C．向明矾溶液中加入过量的Ba(OH)2溶液：Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===2BaSO4↓＋AlO＋2H2O
　　D．向NaAlO2溶液中通入足量CO2：2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO
　　答案　C
解析　A项，氨水不能溶解Al(OH)3；B项，氧元素不守恒；D项，通足量CO2时，应生成HCO。
反思归纳
 1．离子共存问题
　　(1)Al3＋与OH－、AlO、CO(HCO)、S2－等不能大量共存。
　　(2)AlO与H＋、HCO、Al3＋、Fe3＋等不能大量共存。
 2．离子反应先后顺序问题
　　当溶液中有多种离子时，要考虑离子之间的反应顺序，如向含有H＋、NH、Mg2＋、    Al3＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，NaOH先与H＋反应，再与Mg2＋、Al3＋反应生
　　成沉淀，再与NH反应，最后才溶解Al(OH)3沉淀。
 3．Al及其化合物的除杂归类事例
　　(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＋)：加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。
题组三　Al3＋、Al(OH)3、AlO三者之间关系的定量分析
5．如图表示AlCl3溶液与NaOH溶液相互滴加过程中微粒的量的关系曲线，下列判断错误的是                         (　　)
　　A．①线表示Al3＋的物质的量的变化
　　B．x表示AlCl3的物质的量
　　C．③线表示Al(OH)3的物质的量的变化
　　D．④线表示AlO的物质的量的变化
　　答案　B
解析　AlCl3溶液与NaOH溶液混合有两种方式：向AlCl3溶液中缓慢滴加NaOH溶液，开始有沉淀生成后沉淀溶解，且生成沉淀与沉淀溶解消耗的NaOH的物质的量之比为3∶1，显然符合题意，则x表示NaOH的物质的量，B项错误；另一种方式是向NaOH溶液中缓慢滴加AlCl3溶液，开始没有沉淀，后有沉淀生成，与本题图示情况不符。
6．向物质的量浓度均为1 mol·L－1的AlCl3和盐酸的混合溶液中逐滴滴入NaOH溶液，下图[n表示Al(OH)3的物质的量、V表示NaOH溶液的体积]能正确表示这个反应过程的是
(　　)
　　
　　答案　D
解析　向混合溶液中逐滴滴入NaOH溶液，反应情况分为三个阶段：第一阶段为OH－＋H＋===H2O，此时无沉淀产生；第二阶段有白色沉淀产生，反应的离子方程式为Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓；第三阶段滴加NaOH溶液至过量，沉淀逐渐溶解最后完全消失，反应的离子方程式为Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，结合反应方程式及浓度关系可知三个阶段消耗NaOH物质的量之比为1∶3∶1。
7．向30 mL 1 mol·L－1的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4 mol·L－1的NaOH溶液，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
　　答案　B
　　
　　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(AlCl3)＝0.03 mol，n[Al(OH)3]＝0.01 mol，由沉淀的物质的量小于氯化铝的物质的量可推知此题可能有两个答案：一是氢氧化钠不足，二是氢氧化钠过量。
当碱的量不足时，则V(NaOH)＝ L＝0.007 5 L＝7.5 mL；当碱过量时，则V(NaOH)＝ L＝0.027 5 L＝27.5 mL。
方法指导
　　可溶性铝盐与强碱反应的计算规律
　　(1)求产物Al(OH)3的量
　　①当n(OH－)≤3n(Al3＋)时，n[Al(OH)3]＝n(OH－)；
　　②当3n(Al3＋)<n(OH－)<4n(Al3＋)时，n[Al(OH)3]＝4n(Al3＋)－n(OH－)；
　　③当n(OH－)≥4n(Al3＋)时，n[Al(OH)3]＝0，无沉淀。
　　(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)3部分溶解，
　　n(OH－)＝4n(Al3＋)－n[Al(OH)3]。
　　探究高考　明确考向
 1．判断正误，正确的划"√"，错误的划"×"
　　(1)向明矾溶液中滴加Ba(OH)2溶液，恰好使SO沉淀完全：2Al3＋＋3SO＋3Ba2＋＋        6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓                                            (×)
　　(2013·海南，10B)
　　解析　明矾溶液中，Al3＋和SO个数比为1∶2，SO完全沉淀时，Al3＋应转化为AlO。
(2)0.10 mol·L－1的氨水与AlCl3溶液发生反应的离子方程式为Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓                                                                            (×)
　　(2013·福建理综，8A)
　　解析　NH3·H2O是弱电解质，不能拆分。
　　(3)0.1 mol·L－1 NaAlO2溶液中：H＋、Na＋、Cl－、SO能大量共存                (×)
　　(2013·江苏，3D)
　　解析　AlO与H＋不能大量共存，错误。
　　(4)氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝                                    (×)
　　(2013·江苏，4D)
　　解析　AlCl3是共价化合物，熔融状态不导电，错误。
　　(5)明矾溶于水产生Al(OH)3胶体：Al3＋＋3H2O===Al(OH)3↓＋3H＋                (×)
　　(2013·江苏，8B)
　　解析　Al(OH)3胶体不是沉淀，不能加沉淀符号，错误。
　　(6)向NaAlO2溶液中滴加NaHCO3溶液，有沉淀和气体生成                        (×)
　　(2013·重庆理综，2C)
解析　向NaAlO2溶液中滴加NaHCO3溶液，仅有沉淀生成，方程式为AlO＋HCO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO。
　　(7)如图所示，①AlCl3溶液、②浓氨水，①中有白色沉淀生成            (√)
　　(2012·北京理综，10C改编)
　　解析　浓氨水中挥发出NH3，NH3与AlCl3溶液反应生成Al(OH)3白色沉淀。
　　(8)新制的氧化铝可溶于氢氧化钠溶液：Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O            (√)
　　(2012·海南，12D)
2．(2013·山东理综，9)足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是                                                                (　　)
　　A．氢氧化钠溶液                          B．稀硫酸
　　C．盐酸                                  D．稀硝酸
　　答案　A
解析　A项，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，1 mol Al消耗1 mol NaOH；B项，2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑，1 mol Al消耗1.5 mol H2SO4；C项，2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，1 mol Al消耗3 mol HCl；D项，Al和稀硝酸反应不放H2。综上所述，符合题意的是A项。
3．(2012·安徽理综，13)已知室温下，Al(OH)3的Ksp或溶解度远大于Fe(OH)3。向浓度均为0.1 mol·L－1的Fe(NO3)3和Al(NO3)3混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液。下列示意图表示生成Al(OH)3的物质的量与加入NaOH溶液的体积的关系，合理的是            (　　)
　　
　　
　　答案　C
解析　解答本题时应特别注意，难溶物的Ksp越大，在溶液中越难形成沉淀；Al(OH)3能溶于过量的NaOH溶液。由于Al(OH)3的Ksp比Fe(OH)3的Ksp大，故在混合液中加入NaOH溶液时，先生成Fe(OH)3沉淀，而不生成Al(OH)3沉淀，当Fe(NO3)3反应完全后再生成Al(OH)3沉淀，继续加入NaOH溶液，Al(OH)3沉淀又溶解，故只有C图像符合题意。
 4．[2013·重庆理综，8(1)]合金是建造航空母舰的主体材料。
　　航母升降机可由铝合金制造。
　　①铝元素在周期表中的位置______________________________________________，
　　工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程中通入的气体为______________。
②Al-Mg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜，其化学方程式为__________________。焊接过程中使用的保护气为__________________(填化学式)。
　　答案　①第三周期第ⅢA族　CO2
　　②Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O　Ar(其他合理答案均可)
5．(2013·大纲全国卷，29)铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融电解制得。
　　①铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下：
　　
　　②以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下：
　　
　　回答下列问题：
　　(1)写出反应1的化学方程式_______________________________________________。
　　(2)滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是________，反应2的离子方程式为______________。
(3)E可作为建筑材料，化合物C是________，写出由D制备冰晶石的化学方程式_______________________________________________________________________。
(4)电解法制铝的化学方程式是________，以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是________。
　　答案　(1)2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O、2NaOH＋Al2O3===2NaAlO2＋H2O
(2)CaSiO3　2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO(或AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO)
　　(3)浓H2SO4　12HF＋3Na2CO3＋2Al(OH)3===2Na3AlF6＋3CO2＋9H2O
　　(4)2Al2O3高温电解，Na3AlF64Al＋3O2↑　O2、CO2(CO)
解析　结合Al2O3、SiO2与NaOH溶液反应后产物的性质来分析流程图一，根据萤石和纯碱为原料制取冰晶石来分析流程图二，充分利用质量守恒等来书写方程式。
(1)在加入NaOH溶液时，Al2O3和SiO2都能与NaOH反应，分别生成NaAlO2和Na2SiO3。(2)加入CaO后，SiO与Ca2＋结合生成难溶物CaSiO3；滤液Ⅱ中主要含有AlO，通入CO2后生成沉淀Al(OH)3，煅烧后生成Al2O3。(3)萤石能与浓硫酸反应生成CaSO4和HF气体；HF、Na2CO3、Al(OH)3三者没有发生氧化还原反应，根据质量守恒定律可写出化学方程式。(4)电解Al2O3制取金属铝，加入的冰晶石为助熔剂；阳极产生的O2能与石墨电极反应生成CO2(可能含有CO)。
　　练出高分
1．近年来，科学家正在探索利用铝粉作为新能源的可能性，以期铝能成为一种石油的取代物。假如铝作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法，你认为哪项是错误的                                                    (　　)
　　A．铝质轻，便于运输、贮存，且安全
　　B．铝燃烧时放出的热量大，且燃烧后产物对环境的污染容易得到有效的控制
　　C．在地球上，铝矿资源比较丰富
　　D．现代电冶铝的工业技术已为铝作为新能源奠定了重要基础
　　答案　D
　　解析　电冶铝时要消耗大量的电能，D项错误。
 2．下列叙述正确的是                                                    (　　)
　　A．铝制容器可盛装热的浓硫酸
　　B．镁的金属性比铝的金属性强
　　C．氢氧化铝能溶于过量氨水
　　D．镁在空气中燃烧生成的固体只有MgO
　　答案　B
解析　铝与热的浓硫酸发生反应；氢氧化铝不能溶于氨水；镁在空气中燃烧生成的固体有MgO、Mg3N2和C。
 3．下列物质中既能跟稀硫酸反应，又能跟氢氧化钠溶液反应的是            (　　)
　　①NaHCO3　②(NH4)2SO3　③Al2O3　④Al(OH)3    ⑤Al
　　A．全部                                  B．只有①③④⑤
　　C．只有③④⑤                              D．只有②③④⑤
　　答案　A
解析　弱酸的酸式盐、弱酸弱碱盐、Al、Al2O3、Al(OH)3等物质既可与强酸反应又可与强碱反应，故选A。
4．相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应，至体系中均无固体物质，消耗碱量最多的是                                                        (　　)
　　A．Al              B．Al(OH)3            C．AlCl3          D．Al2O3
　　答案　A
　　解析　假设上述四种物质均为1 g，则物质的量分别为 mol， mol， mol，     mol，完全溶解转化为NaAlO2时，所需NaOH的物质的量分别为 mol、 mol，
　　(×4) mol＝ mol，(×2) mol＝ mol，所以选A。
5．有一块镁铝合金，其中镁与铝的质量比是8∶9。加入足量稀H2SO4使其完全溶解后，再加入NaOH溶液，生成沉淀的质量随NaOH溶液体积变化的曲线如下图，其中正确的是
(　　)
　　
　　答案　A
解析　镁与铝的质量比是8∶9，则物质的量之比是1∶1，NaOH溶液过量后Al(OH)3完全溶解，只有Mg(OH)2，B错；等物质的量的Mg(OH)2与Al(OH)3的质量之比是58∶78，即剩余的Mg(OH)2的质量小于沉淀最大质量的1/2，排除C、D，故选A。
6．甲、乙两烧杯中分别装有相同体积、相同pH的氨水和NaOH溶液，各加入10 mL        0.1 mol·L－1 AlCl3溶液，两烧杯中都有沉淀生成。下列判断正确的是             (　　)
　　A．甲中沉淀一定比乙中的多
　　B．甲中沉淀可能比乙中的多
　　C．甲中沉淀一定比乙中的少
　　D．甲中和乙中的沉淀一定一样多
　　答案　B
解析　①若AlCl3过量，由于相同体积、相同pH的氨水比NaOH提供的OH－物质的量大，所以甲比乙生成的Al(OH)3沉淀多；②若AlCl3电离出的Al3＋与氨水或NaOH溶液电离出的OH－恰好完全反应，生成沉淀相等；③若AlCl3少量，由于在NaOH溶液中生成的Al(OH)3可继续与NaOH反应而溶解，乙中的沉淀量小于甲。
7．某溶液中可能含有H＋、NH、Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、CO、SO、NO中的几种。①若加入锌粒，产生无色无味的气体；②若加入NaOH溶液，产生白色沉淀，且产生的沉淀量与加入NaOH的物质的量之间的关系如图所示。则下列说法正确的是        (　　)
　　
　　A．溶液中的阳离子只有H＋、Mg2＋、Al3＋[
　　B．溶液中n(NH)＝0.2 mol
　　C．溶液中一定不含CO，可能含有SO和NO
　　D．n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝1∶1∶1
　　答案　B
解析　由①知溶液中一定含有H＋，一定没有CO、NO，由②知溶液中一定含有     Mg2＋、Al3＋，由图像可知溶液中还一定含有NH，且n(NH)＝0.7 mol－0.5 mol＝0.2 mol，n(H＋)＝0.1 mol，n(Al3＋)＝0.8 mol－0.7 mol＝0.1 mol，沉淀Al3＋、Mg2＋共消耗0.4 mol   OH－，其中沉淀Al3＋消耗0.3 mol OH－，沉淀Mg2＋消耗0.1 mol OH－，根据Mg2＋～     2OH－，可得n(Mg2＋)＝0.05 mol，故只有选项B正确。
8．双羟基铝碳酸钠是医疗上常用的一种抑酸剂，其化学式是NaAl(OH)2CO3。关于该物质的说法正确的是                                                        (　　)
　　A．该物质属于两性氢氧化物
　　B．该物质是Al(OH)3和Na2CO3的混合物
　　C．1 mol NaAl(OH)2CO3最多可消耗3 mol H＋
　　D．该药剂不适合于胃溃疡患者服用
　　答案　D
解析　双羟基铝碳酸钠属于盐类，A错误；它是一种化合物，属于纯净物，不是混合物，B错误；1 mol NaAl(OH)2CO3最多可消耗4 mol H＋，C错误；由于能与胃酸反应放出CO2气体，故不适合于胃溃疡患者服用。
9．某无色透明溶液与铝反应放出氢气，该溶液中可能含有Mg2＋、Cu2＋、Ba2＋、H＋、Ag＋、SO、SO、HCO、OH－、NO十种离子中的若干种，下列推断正确的是(　　)
　　A．当溶液中有Al3＋生成时，溶液中可能存在：SO、NO、H＋、Mg2＋
　　B．当溶液中有Al3＋生成时，溶液中一定存在：H＋、SO；可能存在Mg2＋
　　C．当溶液中有AlO生成时，溶液中一定存在：OH－、Ba2＋、NO
　　D．当溶液中有AlO生成时，溶液中可能存在：OH－、Ba2＋、NO、SO
　　答案　B
解析　据题意，一定不含有Cu2＋、HCO。当溶液中有Al3＋生成时，原溶液中含有H＋，不含有NO(产生的气体为NO)、SO、OH－，据电中性原理知其中必定含有SO，于是不能存在Ba2＋、Ag＋，可能含有Mg2＋，A项错误，B项正确；当溶液中有AlO生成时，原溶液含有OH－，肯定没有H＋、Ag＋、Mg2＋，据电中性原理知其中必定含有Ba2＋，于是不能存在SO、SO，可能含有NO，C、D项错误。
10．铝土矿的主要成分为氧化铝、氧化铁和二氧化硅，工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝：
　　
　　下列说法中错误的是                                                    (　　)
　　A．①②中除加试剂外，还需要进行过滤操作
　　B．a、b中铝元素的化合价相同
　　C．③中需要通入过量的氨气
　　D．④进行的操作是加热，而且d一定是氧化铝
　　答案　C
解析　反应①后的体系中含有固体二氧化硅，需要过滤除去，反应②后的体系中有氢氧化铁沉淀，需要过滤除去，A正确；a、b中Al元素分别以AlCl3和NaAlO2形式存在，其中铝的化合价都是＋3价，B正确；由NaAlO2制备氢氧化铝需要通入过量二氧化碳，C错误；由氢氧化铝制备氧化铝，加热即可，D正确。
11．A、B、C、D、E五种化合物均含有某种短周期常见元素，它们的转化关系如图所示，其中A的溶液为澄清溶液，C为难溶的白色固体，E则易溶于水，取A的溶液灼烧，焰色反应为浅紫色(透过蓝色钴玻璃)。
　　
　　(1)写出化学式：A________，B________，C________，D________，E________。
　　(2)写出下列反应的离子方程式：
　　A→B：________________________________________________________________；
　　A→D：________________________________________________________________。
　　答案　(1)KAlO2　Al(OH)3　Al2O3　AlCl3　NaAlO2
　　(2)AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO    AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O
解析　在短周期元素形成的化合物中，既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的物质必为两性物质，又因为B受热时转化为C，故可知C为Al2O3，B为Al(OH)3，由此推出D是AlCl3，A与过量CO2反应生成Al(OH)3，且A的溶液的焰色反应为浅紫色，则A为KAlO2，E为NaAlO2。
12．如图所示为一定量AlCl3溶液中加入NaOH溶液后，产生Al(OH)3白色沉淀的质量与NaOH的物质的量之间的关系    曲线。
　　请回答下列问题：
　　(1)A点时已参加反应的AlCl3和NaOH的物质的量之比为__________。
　　(2)AB段曲线所表示的反应的离子方程式为________________________________。
　　(3)向B处生成的溶液中通入二氧化碳，可观察到的现象是____________________。
(4)向含有0.1 mol NH4Al(SO4)2溶液中逐滴加入5 mol·L－1 NaOH溶液，开始发现溶液中出现白色沉淀并逐渐增多；一段时间后有刺激性气味的气体逸出；最后白色沉淀逐渐减少并最终消失。请在下图中画出生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积的关系示    意图。
　　
　　答案　(1)1∶3
　　(2)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
　　(3)生成白色沉淀
　　(4)
　　
13．无水AlCl3易升华，可用作有机合成的催化剂等。工业上以铝土矿(Al2O3、Fe2O3)为原料制备无水AlCl3的工艺流程如下。
　　
　　(1)氯化炉中Al2O3、Cl2和C反应的化学方程式为__________________。
　　(2)用Na2SO3溶液可除去冷却器排出的尾气中的Cl2，此反应的离子方程式为_________。
　　(3)升华器中主要含有AlCl3和FeCl3，需加入少量Al，其作用是____________。
(4)为测定制得的无水AlCl3产品(含杂质FeCl3)的纯度，称取16.25 g无水AlCl3样品，溶于过量的NaOH溶液中，过滤出沉淀物，沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重，得其质量为0.32 g。
①写出上述除杂过程中涉及的离子方程式：______________________________、______________________________。
　　②AlCl3产品的纯度为__________。
(5)工业上另一种以铝灰为原料制备无水AlCl3的工艺中，最后一步是由AlCl3·6H2O脱水制备无水AlCl3，实现这一步的方法是________。
　　答案　(1)Al2O3＋3Cl2＋3C△(△l)2AlCl3＋3CO
　　(2)SO＋Cl2＋H2O===SO＋2Cl－＋2H＋
　　(3)除去FeCl3
　　(4)①Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓　Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O　②96%
　　(5)在HCl气流中加热脱去结晶水
解析　(1)由经冷却器出来的气体有CO和Cl2可知，CO是氯化炉中的生成物，且Cl2是过量的，故氯化炉中发生反应的化学方程式为Al2O3＋3Cl2＋3C△(△l)2AlCl3＋3CO。    (2)亚硫酸钠是还原剂，氯气是氧化剂，则离子方程式为SO＋Cl2＋H2O===SO＋   2Cl－＋2H＋。(4)①除杂过程中涉及的离子方程式为Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓，Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O。②沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重得到的0.32 g固体物质是氧化铁，即0.002 mol，则氯化铁为0.004 mol，即0.65 g，得出AlCl3的质量为16.25 g－0.65 g＝15.6 g，AlCl3的纯度为×100%＝96%。(5)由于氯化铝易水解，水解后生成的氯化氢气体挥发后，使水解平衡正向移动，生成大量的氢氧化铝，故为了抑制其水解，必须在氯化氢的气流中加热脱去结晶水。
14．镁在空气中燃烧除生成MgO外，还可能生成Mg3N2。某校化学兴趣小组的同学利用镁在空气中燃烧后的固体(不含单质)进行实验，探究其组成。
(1)甲组同学取一定量燃烧后的固体投入水中，得到了一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，该气体的化学式为______________________________，说明固体中含有Mg3N2，生成该气体的化学反应方程式为______________。
(2)乙组同学为测定Mg3N2的含量，用下图所示装置进行实验，充分反应后再加热A。其中浓硫酸的作用是___________________，对A加热的目的是___________________。
已知加入的固体质量为4.0 g，最终C装置增重a g，则固体中含Mg3N2______ g(用含a的式子表示)。
　　
　　(3)丙组有的同学认为乙组同学的测定结果偏高，理由是_________________。
　　有的同学认为乙组同学的测定结果偏低，理由是__________________。
丙组同学进行了改进，他们将乙组同学实验中得到的难溶固体进行过滤、洗涤、干燥，并灼烧固体至恒重，测得其质量为4.08 g。上述过程中，洗涤沉淀的操作是___________。
　　镁在空气中燃烧后生成的固体中Mg3N2的质量分数为______________。
(4)有一种用铵盐与含镁矿石混合煅烧制取氧化镁的方法，解决了现有方法存在的原料成本高、项目投资大、能耗高、副产品不好用等问题，其原理是将含镁矿石粉(含氧化镁)与铵盐混合，经过煅烧、水溶、过滤，得到粗镁盐溶液，并回收煅烧产生的氨。写出用固体(NH4)2SO4与含镁矿石粉混合煅烧时的化学反应方程式____________________。
　　答案　(1)NH3　Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑
　　(2)吸收生成的NH3　使A装置中反应产生的NH3全部进入到C装置中　
(3)C装置的两侧无干燥装置，NH3中的水蒸气以及外部空气中的水蒸气都可能进入C装置而被浓硫酸吸收，造成结果偏高　可能有部分NH3滞留在装置内没有完全被浓硫酸吸收，从而造成结果偏低　向过滤器中的沉淀物上加蒸馏水至恰好完全浸没沉淀，待水全部流出后，重复操作2～3次　10%
　　(4)(NH4)2SO4＋MgO高温(高温()MgSO4＋2NH3↑＋H2O
解析　本题是一道探究性实验题，对实验方案的评价及对结果的分析处理能力都进行了考查。(1)能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体是NH3，Mg3N2与水反应生成Mg(OH)2和NH3。(2)浓硫酸是酸性干燥剂，可吸收NH3，对A加热可促使NH3挥发，使反应产生的NH3全部被C装置吸收，则由关系式Mg3N2～2NH3可求出a g NH3对应 g Mg3N2。(3)A装置中产生的NH3会含有水蒸气，C装置中浓H2SO4既吸收NH3，也吸收NH3中的水蒸气，而且C装置后未连接隔绝空气中水蒸气的装置，所以C装置增重的a g中包括水蒸气的质量，造成测定结果偏高。反应产生的NH3在反应结束后由于气压的原因无法全部被排出，而在装置中滞留一部分，造成产生的NH3不能全部被浓硫酸吸收，所以会造成测定结果偏低。丙组同学所得4.08 g固体是MgO，包括原混合物中的MgO和Mg3N2转化来的MgO(Mg3N2～3Mg(OH)2～3MgO)，设原固体混合物中Mg3N2、MgO的物质的量分别为x mol、y mol。
　　则
　　解得：x＝0.004，y＝0.09
则燃烧后生成的固体中Mg3N2质量分数为×100%＝10%。(4)含镁矿石粉中含MgO，MgO与(NH4)2SO4高温反应生成MgSO4、NH3和H2O。
 
 
 
 
 
 
 
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