微专题•大素养5“铝三角”中的图像题\n知识基础素养专练真题演练·素养通关\n知识基础\n一、Al3＋、Al(OH)3、之间的转化关系——“铝三角”1．写出上述转化的离子方程式：(1)①_______________________________。②_________________________________。③_________________________________。Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋Al3＋＋3＋6H2O===4Al(OH)3↓Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓\n(2)____________________________________。(3)____________________________________。(4)____________________________________。(5)①__________________________________。②____________________________________。(6)____________________________________。Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2OAl3＋＋4OH－===＋2H2O＋4H＋===Al3＋＋2H2O＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓Al(OH)3＋OH－===＋2H2O\n2．掌握Al3＋、Al(OH)3、三者之间的转化比例：\n二、四个基本图像1．可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像：操作向可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量向NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量现象立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失图像\n离子方程式\n2.偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像：操作向偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量向稀盐酸中逐滴加入偏铝酸盐溶液至过量现象立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失图像\n离子方程式\n三、三个拓展图像1．向AlCl3溶液中逐滴加入氨水或NaAlO2溶液至过量，图像如图1所示。2．向NaAlO2溶液中逐滴加入AlCl3溶液或通入CO2至过量，图像如图2所示。\n3．向含MgCl2、AlCl3、盐酸、NH4Cl的混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液至过量，沉淀图像如图3所示，反应的先后顺序与图像关系为\n素养专练\n一、单一图像的判断计算1．向物质的量浓度均为1mol·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\n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；第二阶段有白色沉定产生，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===＋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。\n二、复合图像的判断计算2．[Al3＋、形成Al(OH)3图像的综合分析]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线表示的物质的量的变化答案：B\n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。\n3．某Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中逐滴加入的盐酸，测得溶液中的、、、Al3＋的物质的量与加入盐酸的体积变化关系如图所示，则下列说法正确的是()A．原混合溶液中的与的物质的量之比为1∶2B．V1∶V2＝1∶5C．M点时生成的CO2为0.05molD．e曲线表示的离子方程式为Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O答案：D\n解析：向Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中逐滴加入的盐酸，首先发生反应：＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，a表示，根据盐酸消耗的体积可知：n(H＋)＝)＝n[Al(OH)3]＝×0.05L＝0.05mol；当反应完全，反应，b表示，反应的离子方程式是：+H＋===，n(H＋)＝)＝0.05L×1mol·L－1＝0.05mol；c、d表示，反应完全，产生的会发生反应：+H＋===CO2↑＋H2O，n()＝n(H＋)＝＝0.05mol；当反应完全，Al(OH)3发生反应：＋3H＋===Al3＋＋3H2O，e表示Al3＋，当Al(OH)3反应完全，消耗HCl的物质的量是Al(OH)3的3倍，n(H＋)＝3n[Al(OH)3]＝3×0.05mol＝0.15mol，则该阶段加入盐酸的体积是＝0.15L＝150mL。原混合溶液中的与的物质的量之比为0.05mol∶0.05mol＝1∶1，A错误；\n在原混合物中)＝0.05mol，在V1时溶液中的的物质的量相等，都等于0.025mol，根据方程式：===可知反应时消耗盐酸的物质的量是0.025mol，盐酸的体积为＝0.025L＝25mL，故V1＝50mL＋25mL＝75mL，根据前面的分析可知：V2＝150mL＋150mL＝300mL，所以V1∶V2＝75mL∶300mL＝1∶4，B错误；根据前面的分析可知M点时溶液中完全转化为，没有产生CO2，C错误；根据前面的分析可知，e曲线表示反应：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，D正确。\n4．向盛有NH4Al(SO4)2溶液的烧杯中滴加NaOH溶液，沉淀物质的量随NaOH溶液体积的变化示意图如图：(1)写出m点反应的离子方程式：____________________。＋OH－===NH3·H2O解析：向NH4Al(SO4)2溶液中加入NaOH溶液，由图像分析，先发生Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，之后是＋OH－===NH3·H2O，最后是沉淀的溶解：===＋2H2O，故m点的离子反应为＋OH－===NH3·H2O。\n(2)若在NH4Al(SO4)2溶液中改加Ba(OH)2溶液，充分反应后，溶液中产生沉淀的物质的量为________mol。0.022解析：因NH4Al(SO4)2的物质的量为＝0.01mol，Ba(OH)2的物质的量为0.02L×1.2mol·L－1＝0.024mol，产生沉淀的反应有两类。一是+Ba2＋===BaSO4↓)＝0.01mol×2＝0.02mol，0.02mol<0.024mol，故n(BaSO4)＝0.02mol；二是OH－参与的反应，Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓0．01mol0.03mol0.01molOH－余0.024mol×2－0.03mol＝0.018mol，之后发生反应：===NH3·H2O，)＝0.01mol，再消耗OH－0.01mol，则剩余OH－为0.018mol－0.01mol＝0.008mol，最后发生沉淀的溶解：===＋2H2O，OH－为0.008mol，溶解0.008molAl(OH)3，则剩余为0.01mol－0.008mol＝0.002mol。溶液中产生沉淀的物质的量为0.02mol＋0.002mol＝0.022mol。\n三、不规则图像的分析5．某研究性学习小组拟探究在含Mg2＋、Al3＋的混合溶液中滴加NaOH溶液时，生成氢氧化物沉淀的过程。【实验】在0.1mol·L－1MgSO4、的混合溶液中滴加0.5mol·L－1NaOH溶液，借助氢离子传感器和相应分析软件，测得溶液的pH随NaOH溶液的加入变化情况如图所示。(1)为精确控制加入NaOH溶液的体积，可将NaOH溶液置于__________(填仪器名称)中滴加。碱式滴定管\n(2)图中有三个pH增加缓慢的阶段，第一阶段(a点前)对应的实验现象是_____________________。生成白色沉淀并逐渐增多解析：溶液中含有镁离子、铝离子，所以加入氢氧化钠溶液后，在a点之前一定有白色沉淀生成并逐渐增多。\n(3)对第二阶段(b点～c点)溶液pH变化缓慢的本质，小组同学作出如下推测，请补充推测2和3：推测1：生成Mg(OH)2沉淀，消耗OH－；推测2：_______________________；推测3：_______________________。若推测1符合实际情况，则a点之前反应的离子方程式为_____________________，请据此描述、Al(OH)3两种物质在水溶液中溶解性的差异________________________。生成Al(OH)3沉淀，消耗OH－Al(OH)3沉淀溶解，消耗OH－Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓Al(OH)3比Mg(OH)2更难溶于水解析：加入氢氧化钠溶液后，b点～c点溶液的pH基本无变化，说明消耗OH－，消耗OH－的反应有Mg2＋与OH－的反应、Al3＋与OH－的反应、与OH－的反应，所以推测2和3分别是生成沉淀、Al(OH)3沉淀溶解，消耗OH－；若推测1符合实际情况，说明a点前为Al3＋与OH－反应生成氢氧化铝沉淀，离子方程式是Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓；此事实说明氢氧化铝比氢氧化镁更难溶于水。\n(4)请分析e点后溶液中较大量存在的含金属元素的离子并设计实验检验(可不填满)：较大量存在的含金属元素的离子检验方法答案：较大量存在的含金属元素的离子检验方法Na＋用洁净的铂丝蘸取少量待测液在无色火焰上灼烧，若火焰呈黄色，表明存在Na＋取少量待测液于试管中，滴加盐酸，产生白色沉淀，盐酸过量时，沉淀又溶解，表明存在\n解析：e点后溶液中较大量存在的含金属元素的离子为偏铝酸根离子和钠离子。检验钠离子，应用焰色反应；检验偏铝酸根离子，应滴加稀盐酸，开始有白色沉淀产生，继续滴加稀盐酸，白色沉淀溶解。\n6．生产上用过量烧碱溶液处理某矿物(含Al2O3、MgO)，过滤后得到的滤液用NaHCO3溶液处理，测得溶液pH和生成的量随加入NaHCO3溶液体积的变化情况如图所示。下列说法不正确的是()A．NaHCO3溶液的物质的量浓度为0.8mol·L－1B．b点与c点溶液所含粒子种类相同C．a点溶液中存在的离子是D．生成沉淀的离子方程式为答案：A\n解析：过量烧碱溶液处理后得到的滤液为NaOH、NaAlO2的混合液，加入NaHCO3溶液后发生的反应依次为：NaOH＋NaHCO3===Na2CO3＋H2O、NaHCO3＋NaAlO2＋H2O===Al(OH)3↓＋Na2CO3。由图可知，加入溶液时沉淀量最大，此时NaAlO2刚好完全沉淀，b点与c点溶液中均含有NaAlO2，故B、D正确；由图可知，a点溶液呈碱性，其溶质为NaOH、NaAlO2，故C正确；n(NaHCO3)＝n[Al(OH)3]＝0.032mol，c(NaHCO3)＝＝1.0mol·L－1，故A错误。\n真题演练·素养通关\n1.[2020·山东卷，9]以菱镁矿(主要成分为，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下：已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是()A．浸出镁的反应为MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2OB．浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行C．流程中可循环使用的物质有NH3、NH4ClD．分离Mg2＋与Al3＋、Fe3＋是利用了它们氢氧化物Ksp的不同答案：B\n解析：结合流程图可知浸出镁的反应为MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2O，A项正确；浸出可以在较高温度下进行，促进NH4Cl水解和NH3的逸出，但沉镁时应在低温下进行，以减弱氨水分解，B项错误；结合流程图可知浸出得到的NH3可转化为氨水，用于沉镁，滤液中含有过量的NH4Cl，可用于浸出时的反应液，故该流程中NH3和NH4Cl可循环使用，C项正确；本流程中分离Mg2＋时，Al3＋、Fe3＋转化为沉淀，是利用了它们氢氧化物的Ksp不同，D项正确。\n2．[2020·江苏卷，3]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，可用于净水答案：D解析：本题考查物质的性质与用途，考查的化学学科核心素养是宏观辨识与微观探析。铝具有很好的延展性，可以用于制作铝金属制品，与铝的活泼性无关，A项错误；电解氧化铝冶炼铝是因为氧化铝熔融状态下能导电，与熔点高无关，B项错误；氢氧化铝能与胃酸的主要成分盐酸发生反应，与氢氧化铝受热分解无关，C项错误；明矾中的Al3＋可以水解生成氢氧化铝胶体，胶体具有很强的吸附能力，可以吸附水中的悬浮物，起到净水作用，D项正确。\n3．[2020·浙江1月，12]下列关于铝及其化合物的说法，不正确的是()A．明矾可用作净水剂和消毒剂B．利用铝热反应可冶炼高熔点金属C．铝可用作包装材料和建筑材料D．氢氧化铝可用作治疗胃酸过多的药物答案：A解析：明矾能电离出Al3＋，Al3＋水解产生的氢氧化铝胶体能吸附水中悬浮杂质，故明矾可作净水剂，但不能作为消毒剂，A错误；铝热反应能放出大量的热，可用于冶炼高熔点金属，B正确；铝表面易形成氧化膜保护层，不易被腐蚀，铝还具有易加工、质轻等特点，所以可用作包装材料和建筑材料，C正确；氢氧化铝能中和胃酸，可用作治疗胃酸过多的药物，D正确。\n4．[2019·全国卷Ⅰ，26]硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：\n回答下列问题：(1)在95℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为_________________________。(2)“滤渣1”的主要成分有_________________。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3＋离子，可选用的化学试剂是________。(3)根据H3BO3的解离反应：，Ka＝5.81×10－10，可判断H3BO3是_______酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是_____________________。(4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为_________________________________________________________________________________________，母液经加热后可返回______工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_____________。NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3SiO2、Fe2O3、Al2O3KSCN一元弱转化为H3BO3，促进析出2Mg2+++2H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓＋[或＋H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓＋CO2↑]溶浸高温焙烧\n解析：本题涉及的考点有离子方程式的书写、Fe3＋的检验、化学平衡常数的应用，考查了学生解读化学工艺流程，将题给信息与已学知识相结合分析、解决化学问题的能力。(1)“溶浸”步骤产生的“气体”是NH3，用NH4HCO3溶液吸收NH3的化学方程式为NH3＋NH4HCO3===(NH4)2CO3。(2)根据流程图可知，Fe2O3、Al2O3在“过滤1”步骤中除去，SiO2不溶于(NH4)2SO4溶液，故“滤渣1”的主要成分有SiO2、Fe2O3、Al2O3；检验Fe3＋通常选用KSCN溶液。(3)根据H3BO3的解离反应以及电离平衡常数，可判断H3BO3是一元弱酸；在“过滤2”操作前B元素主要以的形式存在，调节pH至3.5后生成了H3BO3沉淀，由此可推断调节pH的目的是将转化成H3BO3。(4)反应物有Mg2＋、，生成物有Mg(OH)2·MgCO3沉淀，再结合电荷守恒、原子守恒可写出反应的离子方程式；“沉镁”后的母液的主要成分为(NH4)2SO4，可供“溶浸”工序循环使用；、MgCO3在高温条件下均易分解生成MgO，故高温焙烧碱式碳酸镁可以制备轻质氧化镁。\n5．[江苏卷]以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下：(1)焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为________________。===解析：二氧化硫是酸性氧化物，少量二氧化硫与NaOH溶液反应生成正盐Na2SO3，过量二氧化硫与NaOH溶液反应生成NaHSO3。\n(2)添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如下图所示。已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃硫去除率＝(1－)×100%①不添加CaO的矿粉在低于500℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于_____。②700℃焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是_____________________________。FeS2硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中\n解析：①根据高硫铝土矿的成分中含FeS2和金属硫酸盐，而已知多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃，如果不添加CaO在低于500℃焙烧，则去除的硫元素主要来源于FeS2，具体的反应原理为4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2。②添加的CaO吸收SO2生成CaSO3，CaSO3易被空气中的氧气氧化为CaSO4。根据题目所给“多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃”，可知700℃时CaSO4可能未分解或未完全分解而留在矿粉中，从而导致添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低。\n(3)向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由__________(填化学式)转化为________(填化学式)。(4)“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)＝________。NaAlO2Al(OH)31∶16解析：(3)高硫铝土矿中的氧化铝溶于NaOH生成NaAlO2：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O；向NaAlO2溶液中通入过量的二氧化碳，生成氢氧化铝：CO2(过量)＋2H2O＋NaAlO2===Al(OH)3↓＋NaHCO3。(4)根据得失电子守恒可知FeS2与Fe2O3的物质的量之比为1∶16。
