例析铝及其化合物考点及突破

　　铝及其化合物的知识在历年高考试题中出现较多，且常与化学基本概念、化学实验和化学计算相融合。从近几年高考试题的变化趋势来看，其高考命题的方向主要集中在Al及其化合物的主要性质；“铝三角”的相互转化关系；氢氧化铝的生成和溶解图像；以Mg、Al及其化合物为主干的无机推断与计算等方面。下面通过一些典型例题的分析，总结一下有关这部分内容的考点及突破策略。

　　一、 考查Al及其化合物的两性

　　 例1 甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol•L-1的盐酸和氢氧化钠溶液，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甲：乙=1∶2，则加入铝粉的质量为（）

　　A. 5.4 gB. 3.6 gC. 2.7 gD. 1.6 g

　　 解析 铝具有两性，既能跟酸反应又能跟碱反应，根据铝与盐酸和氢氧化钠溶液反应的方程式判断，若在含等物质的量的HCl和NaOH溶液中分别加入足量的铝粉，产生的H2之比为1∶3。而题中为1∶2，说明铝粉的量相对盐酸是过量的，而相对NaOH是不足的。与前者反应的铝粉是2.7 g，则与后者反应的铝粉应为5.4 g。

　　 答案 A

　　 点拨 解这类题的关键是铝及其化合物的两性，即Al、Al2O3、Al(OH)3均既能与酸反应，又能与碱反应。

　　二、 考查A13＋、AlO2－与其他离子的共存

　　 例2 下列各组物质, 分别按等物质的量混合后加水溶解, 有沉淀生成的是（）

　　A. Na2CO3、NaAlO2、NaOH

　　B. AlCl3、K2SO4、HCl

　　C. CaCl2、Na2CO3、NaOH

　　D. AlCl3、Ba(OH)2、HNO3

　　 解析 A选项中Na2CO3、NaAlO2、NaOH三种物质混合溶于水后溶液中含有Na＋、CO2-3、AlO-2、OH-等四种离子， B选项中AlCl3、K2SO4、HCl三种物质混合溶于水后溶液中会有Al3+、Cl-、K+、SO2-4、H+等几种离子，这些离子都能共存不能发生反应,不会有沉淀生成；C选项中等物质的量的CaCl2、Na2CO3、NaOH混合溶于水后,溶液中n(Ca2＋)∶n(Cl－)∶n(Na＋)∶n(CO2-3)∶n(OH－)=1∶2∶3∶1∶1，Ca2＋和CO2-3不共存,发生反应Ca2++CO2-3=CaCO3↓，形成沉淀；D选项中AlCl3、Ba(OH)2、HNO3混合溶于水后, 溶液中n(Al3＋)∶n(Cl－)∶n(Ba2＋)∶n(OH－)∶n(H＋)∶n(CO2-3)=1∶3∶1∶2∶1∶1，其中n(Al3+)∶n(OH－)∶n(H+)=1∶2∶1，则有：

　　，

　　n(Al3＋)∶n(OH－)=1∶1，

　　，

　　可以明显看出OH－为少量时，会有 mol Al(OH)3沉淀生成。

　　 答案 CD

　　 点拨 本题的解答关键是有关离子反应的知识, 只需分析等物质的量的有关物质溶于水后, 溶液中存在的有关离子之间能否相互反应生成沉淀, 如有沉淀生成即为本题答案。本题四个选项中有三个选项都涉及到Al3＋、AlO－2与其他离子的共存问题，同学们应该掌握： Al3＋与OH－、CO2－3、HCO－3、SO2－3、S2－、AlO－2等离子不能大量共存，其中OH－是因为直接反应，其余均是发生“双水解”反应；AlO－2与H+、HCO－3、NH＋4、Al3＋、Mg2＋、Cu2＋等离子不能大量共存，其中H+ 和HCO-3是因为与AlO-2发生复分解反应：AlO2－+H++H2O＝Al(OH)3↓和AlO－2＋HCO-3＋H2O＝Al(OH)3↓＋CO2-3，其余也是发生“双水解”反应； “铝三角”的相互转化关系如图1所示：

　　图1

　　主要离子方程式为：2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlO－2＋3H2↑

　　2Al＋6H+＝2Al3+＋3H2↑；

　　Al(OH)3＋3H+＝Al3+＋3H2O；

　　Al(OH)3＋OH-＝AlO－2＋2H2O

　　AlO－2＋4H+＝Al3+＋2H2O；

　　Al3+＋4OH－＝AlO－2＋2H2O；

　　3AlO－2＋Al3+＋6H2O＝4Al(OH)3↓

　　三、 考查含铝化合物的图像分析

　　 例3 已知Ba(AlO2)2可溶于水，图2表示的是向Al2(SO4)3溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液时，生成沉淀的物质的量y与加入Ba(OH)2的物质的量x的关系。下列有关叙述正确的是（）

　　图2

　　A． a~b时沉淀的物质的量：Al(OH)3比BaSO4多

　　B． c~d时溶液中离子的物质的量：AlO－2比Ba2＋多

　　C． a~d时沉淀的物质的量：BaSO4可能小于Al(OH)3

　　D． d~e时溶液中离子的物质的量：Ba2＋可能等于OH－

　　 解析 假设Al2(SO4)3溶液中含1 mol Al2(SO4)3，即含有2 mol Al3+和3 mol SO2-4。则在O-a-b阶段的离子反应为：2Al3＋＋3SO2－4＋3Ba2＋＋6OH－＝ 3BaSO4↓＋2Al(OH)3↓，即沉淀为BaSO4和Al(OH)3，且物质的量之比为3∶2，显然b点时沉淀量达到最大值,为5 mol，此时加入的Ba(OH)2为3 mol；在b-c-d 阶段加入的Ba(OH)2，仅OH－参与离子反应：2Al(OH)3＋2OH－＝2AlO－2+4H2O，可以看出每消耗2 mol OH-生成2 mol AlO－2，是留在溶液中Ba2+的两倍。沉淀混合物中Al(OH)3随Ba(OH)2的不断加入而溶解，当加入的Ba(OH)2为4 mol时, Al(OH)3沉淀恰好溶解完，d点时沉淀量达最小值且全为BaSO4，即y＝3 mol，x＝4 mol。此时,若不考虑AlO－2的水解,反应后溶液中溶质仅为1 mol Ba(AlO2)2, 即1 mol Ba2+和2 mol AlO－2；在d-e阶段再加入的Ba(OH)2不发生离子反应,沉淀量不变，只是增加了溶液中的Ba2+和OH－离子, 显然，当再加入1 mol Ba(OH)2,即x＝5 mol时,溶液中的n(Ba2+)＝1 mol＋1 mol＝2 mol，n(OH－)＝2 mol，两种离子的物质的量相等。

　　 答案 BD

　　点拨 图像计算题综合性强，难度大。解题时，必须抓住有关反应原理和有关物质的性质，以及图像的意义和图像的特点。具体来说，重点注意“面”、“线”、“点”。

　　“面”：明确横坐标、纵所表示的物理量；

　　“线”：注意曲线所表示的变化趋势，斜率的大小；

　　“点”：抓住图像中的“四点”：即原点、拐点、极值点、终点。

　　关于铝及其化合物的内容，同学们一定要掌握以下几个图像：

　　四、 利用AI及其化合物的性质设计无机推断

　　 例4 A、B、C、D分别是HCl、FeCl3、MgCl2、AlCl3溶液中的一种，某实验小组用另一种溶液X与它们进行了下图所示的实验：

　　试推断A、B、C、D、X代表的物质(写化学式)。

　　A： ，B： ，C：

　　D： ，X： 。

　　 解析 X能与过量的C反应生成红褐色沉淀，则一定为FeCl3溶液，且可以推出X为碱性溶液，X与D生成的白色沉淀能溶于碱性溶液中，则白色沉淀一定为Al(OH)3，D为AlCl3溶液，B为MgCl2溶液，即A为HCl溶液。

　　 答案 A：HCl，B：MgCl2，C：FeCl3，D：AlCl3，X：NaOH（其他强碱亦可）。

　　 点拨 解答无机推断题的方法很多，且因人而异。但其中一个必然的共同点是首先寻找突破口。所谓突破口，可以说是命题人在设置题目时特意留给答题人的线索，是一些隐蔽性最弱、推理性最少的信息，由“突破口”信息，可以进一步发现更多的关键条件，从而将题目中的全部隐含信息全部推出。

　　 巩固练习

　　1. 若在加入铝粉能放出氢气的溶液中，分别加入下列各组离子，可能共存的是（）

　　A. NH+4、NO－3、CO2－3、Na+

　　B. Na+、Ba2+、Mg2+、HCO－3

　　C. NO－3、Ca2+、K+、Cl－

　　D. NO－3、K+、AlO－2、OH－

　　2. 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． 甲中和乙中的沉淀可能一样多

　　3. 向MgSO4和Al2(SO4)3的混合溶液中, 逐滴加入NaOH溶液。下列图像中, 能正确表示上述反应的是（横坐标表示加入NaOH溶液的体积, 纵坐标表示反应生成沉淀的质量。）（）

　　AB CD

　　 答案

　　1. CD 2. BD 3. D

　　

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