铝及其化合物

1．离子共存问题

3＋－－2－－2－

(1)Al水解呈酸性，与OH、AlO2、CO3(HCO3)、S等不能大量共存。

－＋－3＋3＋

(2)AlO2水解呈碱性，与H、HCO3、Al、Fe等不能大量共存。

3＋

2．含Al的溶液与碱反应的先后顺序

＋＋2＋3＋

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、NH4、Mg、Al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＋

4反应，最后才溶解Al(OH)3沉淀。

三、用数形结合思想理解Al3＋、Al(OH)、AlO－

32之间的转化关系 3＋

1．Al、Al(OH)－

3、AlO2之间的转化关系

写出上述转化的离子方程式。

答案 (1)①Al3＋＋3NH＋3＋－

3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4 ②Al＋3AlO2＋6H2O===4Al(OH)3↓

③Al3＋＋3OH－

===Al(OH)3↓

(2)Al(OH)＋===Al3＋

3＋3H＋3H2O

(3)Al3＋＋4OH－===AlO－

2＋2H2O

(4)AlO－＋3＋

2＋4H===Al＋2H2O

(5)①AlO－－－＋

2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO3 ②AlO2＋H＋H2O===Al(OH)3↓

(6)Al(OH)－－

3＋OH===AlO2＋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图像

③有关反应：

A→B：Al3＋＋3OH－

===Al(OH)3↓

B→D：Al(OH)－－

3＋OH===AlO2＋2H2O

(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图像

③有关反应：

A→B：Al3＋＋4OH－===AlO－

2＋2H2O

B→C：Al3＋＋3AlO－

2＋6H2O===4Al(OH)3↓

(3)把强酸溶液逐滴加入到AlO－

2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图像

5

③有关反应：

－＋

A→B：AlO2＋H＋H2O===Al(OH)3↓

＋3＋

B→D：Al(OH)3＋3H===Al＋3H2O

－

(4)向强酸溶液中逐滴加入AlO2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图像

③有关反应：

＋－3＋

A→B：4H＋AlO2===Al＋2H2O

3＋－

B→C：Al＋3AlO2＋6H2O===4Al(OH)3↓

(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，最后沉淀部分溶解。 ②图像

③有关反应：

O→A：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓， 2＋－

Mg＋2OH===Mg(OH)2↓

－－

A→B：Al(OH)3＋OH===AlO2＋2H2O 思考：

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、NaHSO4 ④Na2CO3、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。

3＋

①向含Al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

3＋

滴加含Al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，

＋＋2－

无法鉴别。③NaHSO4===Na＋H＋SO4，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。现象不同，可以鉴别。

⑤无论是NaHCO3还是Na2CO3加到Ca(OH)2中都会产生白色沉淀，无法鉴别。

－

题组一 Al、AlO2形成Al(OH)3图像的综合分析

1．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( )

3＋

A．①线表示Al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AlO2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。

3＋

6

2．下列曲线图(纵坐标为沉淀的量，横坐标为加入物质的量)与对应的选项相符合的是( )

－1

A．向1 L浓度均为0.1 mol·L的Ba(OH)2、NaAlO2混合溶液中加入0.1 mol·L的稀H2SO4

－1－1

B．向1 L浓度分别为0.1 mol·L和0.3 mol·L的AlCl3、NH4Cl的混合溶液中加入0.1

－1

mol·L的稀NaOH溶液

C．向烧碱溶液中滴加明矾溶液 D．向AlCl3溶液中滴加过量氨水 答案 A

2＋－＋2－

解析 A项，Ba(OH)2和NaAlO2中加入H2SO4，发生的反应依次为Ba＋2OH＋2H＋SO4

－＋＋3＋

===BaSO4↓＋2H2O、AlO2＋H＋H2O===Al(OH)3↓、Al(OH)3＋3H===Al＋3H2O，所以加1 L H2SO4

－

时，Ba(OH)2反应完，再加0.5 L H2SO4时AlO2参加反应，再加1.5 L H2SO4时，Al(OH)3全部

－1－1

溶解，A正确；B项，向1 L浓度分别为0.1 mol·L和0.3 mol·L的AlCl3、NH4Cl的混

－13＋－－

合溶液中加入0.1 mol·L的NaOH溶液，发生的反应依次是Al＋3OH===Al(OH)3↓、OH

＋－－3＋

＋NH4===NH3·H2O、Al(OH)3＋OH===AlO2＋2H2O，所以沉淀Al和溶解Al(OH)3所用NaOH的量之比为3∶1，而图像上看到的是1∶1，B错误；C项，向烧碱溶液中滴加明矾溶液，发生的

3＋－－3＋－

反应依次是Al＋4OH===AlO2＋2H2O、Al＋3AlO2＋6H2O===4Al(OH)3↓，C错误；D项，AlCl3溶液中滴加过量氨水，沉淀不会溶解，D错误。

－1

突破Al(OH)3沉淀图像三个秘诀

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。

3＋－

2．掌握Al、Al(OH)3、AlO2三者之间的转化比例：

－－

OH－3＋ 3OH＋＋Al ───3HAl(OH)3───HAlO2

3＋－

3．明晰Al溶液中加碱(OH)的几种常见变形图像，如：

＋3＋

图A中，n(H)∶n(Al)＝2∶1。

2＋

图B中，若已知原溶液中含有Mg。则可推出： n(Mg2＋)∶n(Al3＋)＝1∶1。

＋2＋

图C中，若已知原溶液中含有H和Mg，则可推导出：n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝2∶1∶1。

3＋

题组二 Al形成Al(OH)3的简单计算

－1－1

1．向30 mL 1 mol·L的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4 mol·L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

7

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。

0.01×3

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)＝

4

0.03×4－0.01

L＝0.027 5 L＝27.5 mL。

4

2．现有AlCl3和MgSO4混合溶液，向其中不断加入NaOH溶液，得到沉淀的量与加入NaOH溶

－2－

液的体积如下图所示，原溶液中Cl与SO4的物质的量之比为( )

A．1∶3 B．2∶3 C．6∶1 D．3∶1 答案 C

解析 OA上升的直线表示Al(OH)3和Mg(OH)2一起沉淀，AB下降的直线表示Al(OH)3沉淀溶解，B点表示Al(OH)3完全溶解。AB段完全溶解Al(OH)3消耗NaOH 0.1 L，则Al3＋生成Al(OH)3

2＋

消耗NaOH 0.3 L，沉淀Mg消耗NaOH 0.1 L，因而n(AlCl3)∶n(MgSO4)＝2∶1，所以，n(Cl－2－

)∶n(SO4)＝6∶1。

可溶性铝盐与强碱反应的计算规律

1．求产物Al(OH)3的量

1－3＋－

(1)当n(OH)≤3n(Al)时，n[Al(OH)3]＝n(OH)；

3

3＋－3＋3＋－

(2)当3n(Al)

－3＋

(3)当n(OH)≥4n(Al)时，n[Al(OH)3]＝0，无沉淀。 2．求反应物碱的量

3＋

(1)若碱不足(Al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]。

四、化工生产中镁、铝及其化合物的转化关系

1．从海水中提取镁的流程 (1)流程：

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