内容正文:
第03讲 镁、铝及其重要化合物
内容导航
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01
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命题透视·考情前瞻
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对标素养,研判高考命题趋势
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思维建模·脉络梳理
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搭建知识框架,构建系统思维
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考点精讲·靶向突破
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拆解核心考点,归纳解题范式
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考点一
镁及其化合物
知识解构
知识点1
镁的性质
知识点2
镁的
重要化合
物
知识点3 镁的其他化合物
考向破译
考向1 考查镁及其化合物的结构、性质及应用
考向
2
考查镁及其化合物
在
工艺流程
的应用
考点二
铝及其化合物
知识解构
知识点1 铝的性质
知识点2
铝
的重要化合物
知识点
3
铝
的重要化合物
的相关图像
考向破译
考向1 考查铝及其化合物的结构、性质及其应用
考向2 考查铝及其化合物
在
工艺流程
中的应用
考向3 考查铝及其化合物与强酸、强碱反应
有关图像分析
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真题溯源·考向感知
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溯源真题逻辑,感知高考考向
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命题透视·考情前瞻
——对标素养,研判高考命题趋势
考情梳理--三年真题 考向梳理
核心考点
2026年
2025年
2024年
镁及其化合物
贵州卷T12,3分
河南卷T6,3分
云南卷T7,3分
海南卷T5,3分
广东卷T4,3分
黑吉辽蒙卷T6,3分
广东卷T14,3分
江苏卷T4,3分
浙江1月卷T20,13分
铝及其化合物
四川卷T11,3分
广东卷T14,3分
黑吉辽蒙卷T3,3分
四川卷T13,3分
浙江6月卷T5,2分
山东卷T2,2分
广西卷T6,3分
江西卷T14,3分
浙江6月卷T2,2分
考向解读--洞悉趋势 精准预判
►命题解码:
镁、铝是高考典型两性金属考点,选择题常考查单质、氧化物、氢氧化物性质辨析、离子共存与图像计算;工艺流程、实验大题高频以铝土矿提铝、海水提镁为工业情境命题。核心聚焦Al、Al2O3、Al(OH)3两性,铝三角转化与Al3+、Al(OH)4-互变图像分析;镁侧重与N2、CO2特殊燃烧反应。常融合pH沉淀、守恒计算、除杂提纯,侧重对比镁铝性质差异,两性相关离子方程式书写、过量反应物产物判断是高频失分点。
►复习目标:
1.掌握Mg、Al单质物理性质,熟记特殊燃烧、与酸碱反应方程式。
2.区分MgO、Al2O3,理解氧化铝两性,掌握工业电解制铝原理。
3.掌握Mg(OH)2、Al(OH)3性质,熟练书写氢氧化铝两性离子反应。
4.理清铝三角转化,掌握铝盐、偏铝酸盐互变图像与定量计算。
5.熟悉海水提镁、铝土矿炼铝工艺流程,掌握除杂与分离操作。
思维建模·脉络梳理
——搭建知识框架,构建系统思维
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 镁及其化合物
知●识●解●构
知识点1 镁的性质
1.镁的原子结构及存在
(1)镁的原子结构:镁元素在元素周期表中位于第三周期第ⅡA族,原子结构示意图为。镁是较活泼的金属,在金属活动性顺序中位于铝、锌、铁的前面。镁在化学反应中,能表现出较强的金属性,即失电子的能力强,是常用的还原剂。
(2)镁的存在:镁蕴藏量丰富,在宇宙中含量第八,在地壳中含量丰度2%。含镁矿物主要来自白云岩[CaMg(CO3)2]、菱镁矿(MgCO3)、水镁矿[Mg(OH)2]、光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)和橄榄石[(Mg,Fe)2SiO4]等。海水、天然盐湖水也是含镁丰富的资源。
2.镁的物理性质
具有银白色金属光泽的固体,密度、硬度均较小,熔点较低,有良好的导电、传热和延展性;镁合金轻质高强,多用于航空航天。空气中镁表面易形成氧化膜,有一定抗腐蚀性。
3.镁的化学性质
①与非金属反应
A.镁条在O2中燃烧,发出耀眼的强光,生成白色固体物质,反应的化学方程式为2Mg+O22MgO;
B.镁条能与N2反应,化学方程式为3Mg+N2Mg3N2(镁在空气中燃烧得到MgO、C和Mg3N2的混合物)。
【易错提醒】Mg3N2能与水剧烈反应生成Mg(OH)2沉淀,放出氨气,所以只能在干态下制取。
C.镁条能与Cl2反应,化学方程式为Mg+Cl2MgCl2
②与H2O反应:镁与冷水反应很慢,镁在沸水中反应较快放出H2,生成Mg(OH)2,Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑。
③与酸反应
a.与稀盐酸、稀硫酸快速生成镁盐和氢气:Mg+2H+===Mg2++H2↑;
b.与浓硝酸、浓硫酸发生氧化还原,无氢气生成。
④与盐溶液
a.置换金属活动性弱于 Mg 的金属单质;
b.与铵盐溶液反应,放出NH3和H2:Mg+2NH4+===Mg2++H2↑+NH3↑。
4.镁的用途
①镁单质用于制造信号弹和焰火;
②镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件;
③氧化镁用于制耐高温材料;氢氧化镁用做阻燃剂;
④冶金工业上镁单质用作还原剂和脱氧剂。
5.镁的工业制备——海水提镁
工艺流程
基本步骤及主要反应
制石灰乳:化学方程式为CaCO3CaO+CO2↑、CaO+H2O===Ca(OH)2
沉淀:化学方程式为Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓
酸化:化学方程式为Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O
蒸发结晶:析出MgCl2·6H2O,MgCl2+6H2O=MgCl2·6H2O↓
脱水:在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁,氯化氢的作用抑制Mg2+的水解,MgCl2·6H2OMgCl2+6H2O
电解:电解熔融氯化镁制得镁,化学方程式为MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑
【易错提醒】①由MgCl2·6H2O到无水MgCl2,必须在HCl气流中加热,以防MgCl2水解。
②因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应,故工业电解MgCl2得到的镁,应在H2氛围中冷却。
得分速记
镁燃可夺碳氮,热水出氢碱;
制镁电解熔融氯化镁,氧化镁熔点高不适用;
镁无两性,不与强碱溶液反应,区分铝。
知识点2 镁的重要化合物
1.镁的氧化物MgO
物理性质
白色固体,难溶于水,熔点高,密度小
化学
性质
类别
碱性氧化物
与H2O反应
MgO+H2OMg(OH)2(反应缓慢)
与H+反应
MgO+2H+===Mg2++H2O
与浓铵盐溶液反应
MgO+2NH4+===Mg2++H2O+2NH3
与OH-反应
不反应
重要用途
制耐火、耐高温器材
2.镁的氢氧化物Mg(OH)2
物理性质
白色固体,难溶于水,溶解度小于碳酸镁
电离性
中强碱,悬浊液使酚酞变浅红:Mg(OH)2Mg2++2OH-
与H+反应
Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O
与OH-反应
不反应
与铵盐浓溶液反应
Mg(OH)2+2NH4Cl===MgCl2+2NH3·H2O
热稳定性
Mg(OH)2MgO+H2O
重要用途
治疗胃酸过多,阻燃剂
【易错提醒】碳酸镁水解生成氢氧化镁,反应的化学方程式:MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑,镁元素在水垢中的存在形式是Mg(OH)2。
得分速记
氧化镁耐火熔点高,氢镁受热易分解,镁碱不溶过量碱;
知识点3 镁的其他化合物
1.氮化镁Mg3N2
(1)生成:Mg在N2中点燃制备,3Mg+N2Mg3N2。
(2)水解特性:遇水剧烈水解,生成Mg(OH)2沉淀与NH3,方程式:Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2↓+2NH3↑;
(3)遇酸生成镁盐与铵盐:Mg3N2+8H+=3Mg2++2NH4+。
【易错提醒】镁燃烧产物混有Mg3N2,不能用N2作镁燃烧保护气。
2.碳酸镁、碱式碳酸镁
(1)MgCO3:微溶于水,白色固体,溶解度大于Mg(OH)2;故MgCO3煮沸发生沉淀转化:MgCO3+H2OMg(OH)2↓+CO2↑。
(2)碱式碳酸镁Mg2(OH)2CO3:水垢、矿石主要成分,受热分解为MgO、CO2、H2O,Mg2(OH)2CO3MgO+CO2↑+H2O。
3.氯化镁、氟化镁、硫酸镁
(1)氯化镁:MgCl2可发生水解,由MgCl2·6H2O制备MgCl2时,要在HCl的气氛中脱水,MgCl2·6H2OMgCl2+6H2O,无水MgCl2用于电解制备金属镁。
(2)MgF2:难溶于水,白色沉淀;Mg2+与F-无法大量共存。
(3)MgSO4:易溶,医疗作泻药;结晶水合物MgSO4·7H2O(泻盐)。
得分速记
氮化镁遇水出氨气,镁燃氮气不能隔离;
碳酸镁煮沸转氢氧,氟化镁沉淀不溶解。
氯化镁蒸干易水解,通氯化氢得无水盐。
考●向●破●译
考向1 考查镁及其化合物的结构、性质及应用
例1(2026·江苏·模拟预测)室温下,取三根打磨后形状大小相同的镁条,通过下列实验探究镁在溶液中的反应。已知:Ka1(H2CO3)=4.5×10-7,Ka2(H2CO3)=4.5×10-11。
实验1:将镁条放入滴有酚酞的水溶液中,镁条表面有少量气泡,溶液显无色;实验2:将镁条放入滴有酚酞的稀NaCl溶液中,有气体产生,溶液显红色;实验3:将镁条放入NaHCO3溶液中,有较多气体产生;经检验,该气体中含H2和CO2。
下列说法正确的是
A.实验2产生的气体中可能含有Cl2
B.实验2反应后的溶液中存在:2c(Mg2+)+c(H+)=c(OH-)
C.实验3中氧化剂为H2O
D.实验3中生成CO2的反应:Mg+4=MgCO3+CO2↑+2+H2O
【答案】B
【解析】A.Cl⁻还原性极弱,Mg为还原剂,无法将Cl⁻氧化为Cl₂,A错误;B.实验2反应后溶液中存在的离子为、、、、,根据电荷守恒可得:,NaCl不参与反应,因此,两式联立消去和,可得,B正确;C.实验3中生成,得电子的部分来自的电离,因此氧化剂不只有,C错误;D.给出的反应式中Mg元素从0价变为+2价,失去2个电子,但没有元素得到电子,得失电子不守恒,且缺少产物,不符合实验事实,D错误;故选B。
解题妙招
1.解题紧抓镁无两性、强还原性两大核心。
2.遇燃烧类题型,牢记Mg可在CO2、N2中点燃,产物含 MgO、Mg3N2,氮化镁遇水水解出氨气。
3.区分镁铝:MgO、Mg (OH)2只溶于强酸,不与强碱反应。
4.工业制备必记电解熔融 MgCl2,不可电解 MgO。
3.沉淀转化看清 MgCO3煮沸转化为 Mg (OH)2,离子共存避开 N3-、F-,结合反应方程式守恒快速计算。
【变式1·变载体——镁及其化合物的转化】(2026·湖北宜昌·二模)通过加热反应实现的以镁元素为核心的物质转化关系如图。下列说法错误的是
A.MgO和NH4Cl都是离子化合物
B.物质b一定条件下可还原氧化铜
C.物质a、b均为电解质,且a为强电解质
D.利用NaOH溶液和红色石蕊试纸可检验
【答案】C
【分析】根据元素化合物性质,结合元素守恒可得出a为HCl,b为NH3。
【解析】A.MgO 由镁离子和氧离子构成,NH4Cl 由铵根离子和氯离子构成,二者均为离子化合物,A正确;B.物质 b 为NH3,在一定条件下(如加热)具有还原性,可将CuO还原为Cu,自身被氧化为N2,3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O,B正确;C.NH3为非电解质,HCl为强电解质,C错误;D.加入浓氢氧化钠溶液并加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,若产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则证明溶液中存在,D正确;故答案为:C。
【变式2·新情境——镁及其化合物的应用】(25-26高三上·河北·阶段检测)镁及其化合物在现代工业、国防建设中有着广泛的应用。下列说法错误的是
A.单质镁在空气中燃烧的主要产物是,还有少量的
B.是一种重要的有机合成试剂,其中镁的化合价为+2
C.水解时除生成甲烷外,还生成一种碱和一种盐该反应的化学方程式:
D.是常用的阻燃材料,用氨水与氯化镁溶液制取的离子方程式为:
【答案】D
【解析】A.镁能在氧气、二氧化碳、氮气中燃烧,Mg与O2、CO2反应均生成MgO,Mg与N2反应生成Mg3N2,且氧气的氧化性比氮气强,所以单质镁在空气中燃烧的主要产物是白色的MgO,还生成少量的Mg3N2,故A正确;B.CH3MgCl中,Cl元素的化合价是-1价,H元素的化合价是+1价,C元素的化合价是-4价,所以镁元素的化合价是+2价,故B正确;C.CH3MgCl水解生成氢氧化镁、氯化镁和甲烷,水解方程式为,故C正确;D.氨水为弱碱,离子方程式不能拆,正确的离子方程式为,故D错误;故选D。
【变式3·新考法】(25-26高三上·山东·阶段检测)镁遇到下列物质不放出的是
①溶液;②KOH溶液;③溶液;④热的乙醇;⑤苯;⑥醋酸溶液;⑦溶液;⑧溶液;⑨溶液;⑩溶液。
A.①⑥⑦⑧ B.③④⑤⑨⑩ C.②③⑤⑩ D.③④⑤⑦
【答案】C
【解析】①溶液显酸性,与镁反应能放出;②KOH溶液不与镁反应产生;③溶液不与镁反应产生;④热的乙醇可以和镁反应产生;⑤苯不能与镁反应产生;⑥醋酸溶液能与镁发生置换反应产生;⑦溶液水解显酸性,可以与镁反应产生;⑧溶液水解显酸性,可以与镁反应产生;⑨溶液显酸性,可以与镁反应产生;⑩溶液显碱性,不能与镁反应产生。所以不能与镁反应产生显酸性,可以与镁反应产生的是:②③⑤⑩,故选C。
考向2 考查镁及其化合物在工艺流程的应用
例2【工业生产与镁的制备】(25-26高三上·甘肃·阶段检测)镁在航空航天、汽车制造等领域有广泛的应用,浓海水(含NaCl、MgSO4等)提取镁的工艺流程如图所示。下列说法正确的是
A.“沉降”步骤反应的离子方程式为2OH-+Mg2+=Mg(OH)2↓
B.“溶液Z”可循环利用于“脱硫”步骤
C.用惰性电极电解“酸溶”所得溶液可制得Mg
D.利用铝热法也可以制备镁
【答案】B
【分析】浓海水中先加入氯化钙溶液,除去硫酸根,沉淀Y为硫酸钙,过滤后再加入石灰乳得到氯化钙溶液与Mg(OH)2沉淀,将Mg(OH)2沉淀用盐酸溶解后在HCl氛围下蒸发浓缩,冷却结晶,获得氯化镁晶体,最后电解熔融氯化镁可得到Mg单质,据此解答。
【解析】A.石灰乳为氢氧化钙的悬浊液,正确离子方程式为,A错误;B.溶液Z”中含有氯化钙,与硫酸根反应生成沉淀,故可循环利用于“脱硫”步骤,B正确;C.“酸溶”所得氯化镁溶液,用惰性电极电解得到的是氢氧化镁,需电解熔融氯化镁冶炼镁,C错误;D.铝热法原理为Al与金属氧化物在高温下的置换反应,但Mg的金属性大于Al,不能用铝热法制备镁,D错误;故选B。
解题妙招
1.流程核心为海水提镁主线:加碱沉镁、盐酸溶解、干燥、电解熔融氯化镁。
2.调pH除杂时,Mg2+沉淀pH高于Al3+、Fe3+。
3.蒸发MgCl2溶液需HCl气流防水解,切勿直接蒸干。
4.灼烧碳酸镁、碱式碳酸镁最终产物均为 MgO。
5.计算依托镁元素守恒,书写氮化镁、碳酸镁水解方程式时,注意沉淀与气体标注,区分镁铝除杂关系。
【变式1·变载体——镁的化合物在工业生产钛中的应用】(2026·陕西咸阳·三模)钛被誉为“太空金属”与“战略金属”。一种由钛铁矿(主要成分为,其中为+4价)制取金属钛的流程如图所示(反应条件省略)。下列说法错误的是
A.“氯化”时焦炭与物质的量之比为
B.元素Fe、Ti均位于元素周期表的d区
C.消耗单质,理论上可制取金属钛
D.制取金属钛时不能用或代替
【答案】A
【分析】钛铁矿(主要成分为,其中为+4价),则为价,与焦炭、氯气发生反应:,有毒气体是;在气氛中、℃下与发生反应:,据此分析。
【解析】A.“氯化”时发生的反应为:,焦炭与物质的量之比为,A错误;B.元素Fe、Ti均位于元素周期表的d区,B正确;C.消耗48 g Mg单质,即,由反应可知,可制取金属钛,C正确;D.制取金属钛时或均会与反应,不能用或代替,D正确;故答案选A。
【变式2·新情境——工业生产】(25-26高三上·内蒙古呼和浩特·期末)由乙基麦芽酚废渣[、镁屑及有机溶剂]制取疏松的轻质的工艺流程如下:
下列说法正确的是
A.“蒸馏”可回收废渣中的有机溶剂,实验室进行蒸馏操作需要用球形冷凝管
B.“酸解”过程中只存在反应:
C.“沉镁”时,若pH过大不易得到疏松的轻质
D.“过滤”后的母液,经蒸发结晶可回收
【答案】C
【分析】图示工艺流程乙基麦芽酚废渣经蒸馏分离有机溶剂;酸解步骤用盐酸将、镁屑转化成;、与反应生成轻质碳酸镁沉淀和;过滤分离出沉淀,加热分解得到轻质;
【解析】A.实验室蒸馏操作需要用直形冷凝管,球形冷凝管多用于冷凝回流反应物,其球形结构会残留馏分,不适用于蒸馏,A错误;B.废渣中含有镁屑,酸解时镁屑会与盐酸发生反应,发生的反应不止一个,B错误;C.沉镁时pH过大,溶液中浓度过高,会生成过多沉淀,最终分解得到致密的,无法得到疏松的轻质,C正确;D.受热易分解,蒸发结晶过程中会分解为和,无法回收得到,D错误;答案选C。
【变式3·新考法——制备MgF2】(25-26高三上·湖南·开学考试)氟化镁可用于制造陶瓷、玻璃,还可用作铝金属的助熔剂、光学仪器中镜头及滤光器的涂层等。用纯净的Mg制备MgF2的流程如图所示:
已知:25℃时,部分物质的溶度积如下:
物质
MgF2
MgCO3
溶度积(Ksp)
6.4×10-9
2.4×10-5
下列说法错误的是
A.反应器1中需通入过量的CO2
B.反应器2中需适当升高温度
C.沉淀池的上层清液中
D.从沉淀池中获取纯净MgF2的操作是过滤、洗涤、干燥
【答案】C
【分析】反应器1中生成碳酸氢镁,其原理可理解为Mg与水反应生成氢氧化镁和氢气,氢氧化镁与过量二氧化碳反应生成碳酸氢镁溶液,碳酸氢镁不稳定,受热分解产生碳酸镁和二氧化碳、水,由于氟化镁比碳酸镁更难溶,用HF可将碳酸镁转化成氟化镁。
【解析】A.反应器1中得到的是Mg(HCO3)2,故要通入过量的CO2,A项正确:
B.反应器2中的Mg(HCO3)2转化为MgCO3,反应的条件是加热,B项正确;C.沉淀池的上层清液中,c(Mg2+)一定,则,C项错误;D.沉淀池中的沉淀为MgF2,通过过滤可得到其固体,然后洗涤、干燥即可,D项正确。故选C。
考点二 铝及其化合物
知●识●解●构
知识点1 铝的性质
1.铝的原子结构和存在
(1)铝的原子结构:铝位于元素周期表第3周期ⅢA族,原子结构示意图为。
(2)铝的存在:自然界中的铝全部以化合态的形式存在,地壳中铝含量位列金属第一位,以铝土矿的形式存在,主要成分是Al2O3,含少量Fe2O3和SiO2。
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、导电性和导热性等,密度较小,质地柔软,铝合金常用于建筑、航空;常温表面生成致密Al2O3氧化膜,抗腐蚀;熔点较低。
3.金属铝的化学性质
①常温下,铝与氧气形成致密氧化膜,加热发生:4Al+3O22Al2O3,铝片在空气中加热,铝片卷曲而不滴落,是因为氧化铝的熔点高于铝。
②点燃可与Cl2、S化合生成Al3+化合物,2Al+3Cl22AlCl3、2Al+3SAl2S3。
③常温铝遇氧化性酸——浓硫酸、浓硝酸钝化,与非氧化酸发生反应生成氢气:2Al+6H+===2Al3++3H2↑。
④与强碱反应:2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑。
⑤铝热反应:高温还原金属氧化物,冶炼难熔金属,2Al+Fe2O32Fe+Al2O3。
⑥与盐溶液反应:置换金属活动性弱于Al的金属。
4.铝热反应
实验装置
实验现象
①镁带剧烈燃烧,放出大量的热,并发出耀眼的白光,氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应;②纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中
实验结论
高温下,铝与氧化铁发生反应,放出大量的热:Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3
原理应用
①制取熔点较高、活动性弱于Al的金属,如铁、铬、锰、钨等,
3MnO2+4Al3Mn+2Al2O3;
②金属焊接,如野外焊接钢轨等
5.铝的制备和用途
(1)制备原理:铝土矿Al2O3Al,电解熔融Al2O3:2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑。
【特别提醒】①工业上冶炼Al用电解熔融Al2O3而不用AlCl3的原因:AlCl3是共价化合物,熔融态不导电。②冰晶石Na3AlF6作助熔剂,降低熔点。
(2)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,铝还用作还原剂。
6.铝与酸或碱反应生成H2的量的关系
2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑
2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑
(1)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应:
①产生H2的物质的量相等。
②消耗H+、OH-的物质的量之比为n(H+)∶n(OH-)=3∶1。
(2)足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应:
①消耗Al的物质的量之比为1∶3。
②生成H2的物质的量之比为1∶3。
(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应:
若产生氢气的体积比为<<1,则必定
①铝与盐酸反应时,铝过量而HCl不足。
②铝与氢氧化钠溶液反应时,铝不足而NaOH过量。
【易错警示】(1)常温下,能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生“钝化”,而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。
(2)铝与稀硝酸反应时生成的气体是NO而不是H2。
(3)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↑。其反应机理应为:铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3,然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2,反应中铝作还原剂,水作氧化剂,NaOH无电子得失。
(4)铝热反应是在高温状态下进行的置换反应,铝只能与排在金属活动性顺序其后的金属氧化物反应。铝不能与MgO反应,铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。
(5)Mg在CO2中能够燃烧,所以活泼金属镁着火不能用干粉灭火器和泡沫灭火器灭火。同时镁与氮气反应生成Mg3N2。
得分速记
铝有氧化膜耐腐蚀,遇酸遇碱均放氢;
铝热高温炼金属,电解氧化铝制铝;
氯化铝熔融不导电,镁不与碱反应。
知识点2 铝的重要化合物
1.氧化铝
(1)物理性质:白色高熔点固体,硬度大,常用作耐火材料、刚玉;不溶于水。
(2)化学性质——两性氧化物
①与酸反应:Al2O3+6H+===2Al3++3H2O
②与碱反应:Al2O3+2OH-+3H2O===2Al(OH)4-
【易错警示】这里的酸碱是指强酸、强碱。
(3)用途:①作耐火材料②冶炼铝的原料:电解熔融氧化铝制备金属铝,加冰晶石降低熔点
(4)制备:Al(OH)3加热分解:2Al(OH)3Al2O3+3H2O
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——两性氢氧化物
①Al(OH)3的电离方程式为:
a.酸式电离Al(OH)3+H2OAl(OH)4-+H+
b.碱式电离Al(OH)3Al3++3OH-
②与酸反应:Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
③与碱反应:Al(OH)3+OH-===Al(OH)4-
④受热分解:2Al(OH)3Al2O3+3H2O
【总结归纳】既能与酸反应又能与碱反应的物质:①弱酸的铵盐,如:NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等;②弱酸的酸式盐,如:NaHCO3、KHS、NaHSO3等;③氨基酸;④铝及铝的氧化物、氢氧化物。
(3)用途①制药 ②净水作用
(4)制备Al(OH)3的三种方法
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Al(OH)4-+CO2==Al(OH)3↓+HCO。
③可溶性铝盐和偏铝酸盐水溶液中混合:3Al(OH)4-+Al3+===4Al(OH)3↓。
3.铝盐与偏铝酸盐
(1)铝盐(Al3+):水溶液显酸性,遇少量强碱生成沉淀,强碱过量沉淀溶解;与HCO3-发生双水解生成白色沉淀和CO2,是泡沫灭火器的原理。
(2)偏铝酸盐(Al(OH)4-):水溶液显碱性,遇少量酸生成沉淀,酸过量沉淀溶解。
4.明矾
(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。
(3)明矾净水的原理:明矾可以净水,其净水的原理是Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+,Al(OH)3胶体吸附水中的杂质形成沉淀而净水,使水澄清。
【易错警示】(1)Al2O3、Al(OH)3是中学阶段接触的唯一与碱反应的金属氧化物和氢氧化物,经常应用到除杂、计算题中,所以一定要熟记这两个反应的离子方程式。
(2)Al(OH)3具有两性,能溶于强酸(如盐酸)、强碱(如NaOH溶液),但不溶于弱酸(如H2CO3)、弱碱溶液(如氨水)。
(3)由Al(OH)3的两式电离以及与酸和碱反应的离子方程式可知:与酸反应时相当于三元碱,与碱反应时相当于一元酸。
(4)明矾净水只能除去水中的悬浮杂质,不能杀菌消毒,与氯气消毒原理不同。
4.AlCl3的结构与性质
(1)AlCl3熔点、沸点都很低,且会升华,易溶于乙醚等有机溶剂,因为它是一种共价型化合物。熔化的AlCl3不易导电,AlCl3晶体属于分子晶体,故制备铝时不用AlCl3电解。
(2) AlCl3的蒸汽或处于熔融状态时,都以AlCl3二聚分子形式存在。AlCl3二聚分子的形成原因是铝原子的缺电子结构。AlCl3二聚分子结构示意图如图,其中每个铝原子均为sp3杂化,各有1条空的轨道,氯原子处于以铝原子为中心的四面体的4个顶点位置。分子中有桥式氯原子存在,桥式氯原子在与其中一个铝原子成σ键的同时,与另一个铝原子的空轨道发生配位,形成σ配位键。
(3)AlCl3能与Cl-生成AlCl4-:AlCl3(aq)+ Cl-(aq)=AlCl4-(aq)
(4)与Al2Cl6类似,AlCl4-、Na3AlF6、Al(OH)4-中均存在配位键。
得分速记
氧铝氢铝皆两性,遇酸成铝遇碱偏;制氢铝用氨水,强碱过量沉淀溶;受热分解生氧铝,镁无两性要分清。
知识点3 铝的重要化合物的相关图像
1.Al3+、Al(OH)3、[Al(OH)4]-之间的转化关系
(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.与Al(OH)3沉淀生成有关的图像分析
(1)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像(从上述转化关系中选择符合图像变化的离子方程式,下同)
操作
可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量
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
方程式
序号
AB:(1)③
BD:(6)
AB:(3)
BC:(1)②
(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像
操作
偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量
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→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失
图像
方程式
序号
AB:(5)②
BC:(2)
AB:(4)
BC:(1)②
(3)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。
②掌握Al3+、Al(OH)3、[Al(OH)4]-三者之间的转化比例:
③明晰Al3+溶液中加碱(OH-)的几种常见变形图像,如:
图A中,n(H+)∶n(Al3+)=2∶1。
图B中,若已知原溶液中含有Mg2+。则可推出:
n(Mg2+)∶n(Al3+)=1∶1。
图C中,若已知原溶液中含有H+和Mg2+,则可推导出:n(H+)∶n(Al3+)∶n(Mg2+)=2∶1∶1。
3.铝三角的应用
(1)选择制备Al(OH)3的最佳途径
①由Al3+制备Al(OH)3,宜用Al3+与氨水反应:
Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH
②由Na[Al(OH)4]制备Al(OH)3宜用CO2与[Al(OH)4]-反应:
[Al(OH)4]-+CO2===Al(OH)3↓+HCO
③从节约原料角度,由Al制备Al(OH)3,宜用Al制备Al3+,Al制备[Al(OH)4]-,然后将二者混合:
Al3++3[Al(OH)4]-===4Al(OH)3↓
(2)有关离子共存问题
①与Al3+不能大量共存的(阴)离子有:OH-、[Al(OH)4]-、HS-、SiO、CO、HCO、SO等。
②与[Al(OH)4]-不能大量共存的(阳)离子有:H+、Al3+、NH、Fe2+、Fe3+等。
③[Al(OH)4]-与HCO因发生(相对)强酸制弱酸的反应而不能共存。
(3)分析离子反应顺序
①向含有Al3+、NH、H+的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,反应顺序是:Ⅰ.H++OH-===H2O;Ⅱ.Al3++3OH-===Al(OH)3↓(若先与NH反应,则生成的NH3·H2O又使Al3+沉淀且生成NH);Ⅲ.NH+OH-===NH3·H2O[若先溶解Al(OH)3,则产生的[Al(OH)4]-又与NH反应生成沉淀];Ⅳ.Al(OH)3+OH-===[Al(OH)4]-。
②向含有[Al(OH)4]-、CO、OH-的混合溶液中逐滴加入盐酸,反应顺序是:Ⅰ.OH-+H+===H2O;Ⅱ.[Al(OH)4]-+H+===Al(OH)3↓+H2O([Al(OH)4]-比CO先反应);Ⅲ.CO+H+===HCO;Ⅳ.HCO+H+===CO2↑+H2O[HCO比Al(OH)3先反应];Ⅴ.Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O。
(4)有关Al(OH)3的计算
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]。
得分速记
图像比例牢记3:1、1:3;区分滴加顺序,顺序相反图像完全不同;混合金属氢氧化物图像终点必有不溶沉淀Mg(OH)2;计算常依托横坐标比例用元素守恒、电荷守恒快速求解。
考●向●破●译
考向1 考查铝及其化合物的结构、性质及其应用
例1(2026·河南南阳·三模)铝及其部分化合物的转化如图(部分产物和条件省略)。下列叙述正确的是
A.和溶液混合可生成
B.反应②中生成有刺激性气味的气体
C.实验室完成反应③需要选择蒸发皿、酒精灯等
D.利用反应④冶炼金属铝,阳极材料(石墨)不需要定时补充
【答案】B
【解析】A.和在水溶液中会发生完全双水解反应,生成沉淀和气体,无法制得,A错误;B.反应②为的水解反应,生成的是具有臭鸡蛋气味的刺激性气体,B正确;C.反应③是高温分解生成,高温灼烧固体需使用坩埚,蒸发皿仅用于蒸发溶液,不能承受高温灼烧,C错误;D.电解熔融冶炼铝时,阳极生成的在高温下会和石墨电极反应生成,阳极石墨会被消耗,需要定时补充,D错误;故选B。
解题妙招
1.解题牢牢抓住铝、氧化铝、氢氧化铝的两性特征,可与强酸、强碱反应放氢或溶解。
2.制备Al(OH)3只用氨水,不能用过量强碱。
3.工业炼铝电解熔融Al2O3,加冰晶石助熔,不可电解AlCl3。
4.铝热反应用于冶炼高熔点金属。
5.区分镁铝:铝遇强碱反应,镁不反应。离子共存注意Al3+与弱酸酸根、[Al(OH)4]-发生双水解。
【变式1·变载体】(2026·浙江·二模)下列关于说法不正确的是
A.中和形成正四面体结构
B.向溶液中通入少量可生成和
C.的水溶液中能大量存在:、、、
D.可利用溶液和盐酸相互滴加产生的不同现象鉴别两种溶液
【答案】B
【解析】A.中Al采取杂化,与4个O成键且无孤电子对,形成正四面体结构,A正确;B.向 溶液中通入少量时,反应生成和,通入过量才会生成,B错误;C. 水溶液呈强碱性,、、、之间不反应,也不与碱性溶质反应,能大量共存,C正确;D.盐酸滴入 溶液时先产生沉淀后沉淀溶解, 溶液滴入盐酸时初始无沉淀、滴加过量后产生沉淀,现象不同可鉴别,D正确;故选B。
【变式2·新情境——铝在生活中的应用】(2026·湖南·二模)家庭的厨卫管道内常因留有油脂、毛发、菜渣等而造成堵塞,此时可用一种固体疏通剂进行疏通。疏通剂主要成分有铝粉和NaOH固体。下列有关说法错误的是
A.疏通剂可用于疏通陶瓷、铁制、铝制和塑料管道
B.疏通剂使用时会产生大量可燃性气体,应注意安全
C.管道疏通后应及时放大量水冲洗管道
D.使用过程中产生的热量和碱性环境可以加速油脂的水解
【答案】A
【解析】A.疏通剂含NaOH,可与铝发生反应,会腐蚀铝制管道,因此不可用于疏通铝制管道,A错误;B.铝粉与NaOH溶液反应生成可燃性气体氢气,因此使用时需注意安全、避免接触明火,B正确;C.疏通剂使用后会残留强碱性物质,因此疏通后需用大量水冲洗管道,避免残留碱腐蚀管道或造成其他危害,C正确;D.铝与NaOH的反应为放热反应,且碱性条件下油脂可发生水解反应,升高温度可加快反应速率,因此产生的热量和碱性环境可加速油脂水解,D正确;故选A。
【变式3·新考法】(2026·河南·模拟预测)生活中常见的某金属元素的单质及其化合物的转化关系如图所示(部分反应条件略),其中M、N的水溶液均为无色溶液。
下列说法错误的是
A.L的熔点高,常用作耐高温材料 B.L转化为K的反应可在常温下进行
C.1 mol N可与3 mol M反应生成P D.可通过单质间的化合反应得到N
【答案】B
【分析】框图中L既能和强碱反应,又能和强酸HCl反应,且L是与反应生成的产物,结合题干“生活中常见金属”的信息,可确定K为Al,L为两性氧化物;电解熔融可得到单质Al,满足K和L的转化,继而确定M为,N为,P为。
【解析】A.L为,熔点约为,熔点极高,常用作耐火坩埚等耐高温材料,A正确;B.转化为Al需要电解熔融状态的,反应需要高温条件,常温下无法进行,B错误;C.和发生双水解反应:,1mol 恰好与3 mol 完全反应生成,C正确;D.Al单质与单质在点燃条件下直接化合生成,可通过单质间化合得到N,D正确;故选B。
考向2 考查铝及其化合物在工艺流程中的应用
例2(2026·云南昭通·三模)利用铝土矿(主要成分为,含、等杂质)冶炼铝的主要流程如图所示:
已知:SiO2在“溶解”时转化为铝硅酸钠沉淀。下列叙述错误的是
A.“溶解”时适当增大NaOH溶液的浓度,可提高溶解速率
B.溶液A中通入过量的CO2,发生反应:
C.向Al中加入Cu、Si、Mg等元素,可以得到性能优良的铝合金
D.“熔融电解”时加入的冰晶石,其含有离子键和配位键
【答案】B
【分析】铝土矿经过溶解后溶液中含[Al(OH)4]-,不溶于氢氧化钠溶液,SiO2在“溶解”时转化为铝硅酸钠沉淀,二者经过操作Ⅰ过滤除去,向滤液中通入过量的CO2,反应生成Al(OH)3沉淀,通过操作Ⅱ过滤后得到Al(OH)3沉淀,通过操作Ⅲ灼烧后得到Al2O3固体,加入冰晶石熔融电解后得到金属Al。
【解析】A.增大反应物浓度可提高反应速率,A正确;B.过量的CO2会继续与反应生成,正确的反应方程式应该为:,B错误;C.合金是由一种金属与其他金属或非金属熔合而成的具有金属特性的物质,加入Cu、Si、Mg等元素可改善Al的性能,C正确;D.冰晶石的化学式为Na3AlF6,其为离子化合物,含有离子键和配位键,D正确;故答案选B。
解题妙招
1.铝土矿提纯流程分碱溶、酸溶两条主线,碱溶除铁杂质,酸溶除硅杂质。
2.调pH制备Al(OH)3选用氨水,避免强碱过量溶解沉淀。
3.Al3+与[Al(OH)4]-易发生双水解,流程除杂常利用该反应。
4.电解制铝原料为熔融Al2O3,冰晶石作助熔剂。
5.计算全程使用铝元素守恒,判断滤渣成分时区分Fe(OH)3不溶于过量强碱的特点。
【变式1·变载体——冰晶石的制备】(2026·陕西渭南·一模)净化铝电解厂烟气制备冰晶石(,微溶于水)的流程如下:
下列说法正确的是
A.工业采用电解冰晶石制备金属铝
B.采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率
C.可以用陶瓷作吸收塔内衬材料
D.合成槽中产物主要有和
【答案】B
【分析】碳酸钠吸收烟气中的HF生成碳酸氢钠和氟化钠,合成槽内发生反应6NaF+,过滤得到。
【解析】A.工业采用电解熔融氧化铝制备金属铝,用冰晶石是可以降低氧化铝的熔点,故A错误;B.采用溶液喷淋法增大气液接触面积,可提高吸收塔内烟气吸收效率,故B正确;C.陶瓷的成分含有,能与HF反应生成SiF4气体,因此不能用陶瓷作吸收塔内衬材料,故C错误;D.合成槽内发生反应6NaF+,产物是和Na2CO3,故D错误;选B。
【变式2·新情境——还原剂铝氢化钠的制备】(2026·广西百色·二模)以铝土矿(主要成分为,含杂质和)为原料,制备有机合成中的重要还原剂铝氢化钠()的一种工业流程如图。下列方程式书写错误的是
A.“碱溶”时与NaOH溶液反应:
B.“反应Ⅰ”:
C.“反应Ⅱ”:
D.“反应Ⅲ”:
【答案】D
【分析】铝土矿碱溶时,氧化铝与氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠,二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠,氧化铁不反应过滤除去。滤液中加入碳酸氢钠,四羟基合铝酸根与碳酸氢根发生反应生成氢氧化铝沉淀。氢氧化铝灼烧分解为氧化铝,电解熔融氧化铝得到铝单质。铝与氯气反应生成氯化铝。氯化铝与氢化钠反应生成铝氢化钠和氯化钠。
【解析】A.“碱溶”时与溶液反应生成硅酸钠和水,离子方程式为,A正确;B.“反应Ⅰ”中,四羟基合铝酸根与碳酸氢根反应,碳酸氢根提供氢离子,生成氢氧化铝沉淀、碳酸根和水,离子方程式为,B正确;C.“反应Ⅱ”是铝与氯气反应生成氯化铝,化学方程式为,C正确;D.“反应Ⅲ”中,与反应生成和,根据原子守恒配平,正确的化学方程式应为,原方程式未配平,D错误;故选D。
【变式3·新考法——铝的制备】(2026·北京东城·一模)金属铝的生产原理示意图如下。
注:熔点为2050℃
下列说法不正确的是
A.过程①中的主要反应:
B.溶液2与反应后的滤液可用于过程①
C.过程③中利用了硫酸的酸性和氧化性
D.能降低熔融所需温度,减少能耗
【答案】C
【分析】铝土矿(主要成分为Al2O3,含少量Fe2O3),加入NaOH溶液溶解后,滤渣为Fe2O3,滤液为Na[Al(OH)4]溶液,通入CO2生成Al(OH)3,过滤,滤液主要为碳酸氢钠溶液,滤渣为Al(OH)3,灼烧后得到Al2O3,氟化钙加入稀硫酸反应得到氟化氢,再经过一系列反应得到,加入在熔融状态下电解Al2O3,得到Al和氧气。
【解析】A.由分析可知,加入NaOH溶液后,与氧化铝反应生成Na[Al(OH)4],反应的离子方程式为,A正确;B.溶液2为碳酸氢钠溶液,与反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠,滤液含氢氧化钠可用于过程①,B正确;C.过程③中氟化钙加入硫酸反应得到氟化氢:,没有化合价变化,没有发生氧化还原反应,利用了硫酸的酸性,C错误;D.熔点为2050℃,加入后电解时熔融温度为970°,所以加入能形成低熔点共熔物,降低熔融所需温度,减少能耗,D正确;故选C。
考向3 考查铝及其化合物与强酸、强碱反应有关图像分析
例3(2026高三·全国·一模)将一定质量的镁铝混合物投入200 mL硫酸中,固体全部溶解后,向所得溶液中加入的NaOH溶液,生成沉淀的物质的量n与加入NaOH溶液的体积V的变化如图所示,则下列说法不正确的是
A.镁和铝的总质量为9 g
B.最初20 mL NaOH溶液用于中和过量的硫酸
C.硫酸的物质的量浓度为
D.生成的氢气在标准状况下的体积为11.2 L
【答案】D
【分析】根据图像可知,0∼20 mL NaOH时无沉淀生成,用于中和过量的硫酸,200∼240 mL NaOH时Al(OH)3沉淀溶解,最终剩余0.15 mol沉淀为Mg(OH)2,因此n(Mg)=n[Mg(OH)2]=0.15 mol,沉淀最多时总沉淀为0.35 mol,因此n(Al)=n[Al(OH)3]=0.35 mol−0.15 mol=0.2 mol,据此解答。
【解析】A.镁铝总质量=0.15 mol×24 g/mol+0.2 mol×27 g/mol=9 g,A正确;B.据分析,最初20 mL NaOH溶液用于中和过量的硫酸,B正确;C.沉淀最大时,加入NaOH共0.2 L×5 mol/L=1 mol,此时溶液溶质为Na2SO4,因此,硫酸浓度,C正确;D.生成氢气的物质的量,标况下体积,D错误;故答案为D。
解题妙招
1.先看清滴加顺序,抓住沉淀生成与溶解消耗酸碱比例 3∶1、1∶3 快速判断溶质。
2.AlCl3滴NaOH上升段3 份、溶解段1份;Na[Al(OH)4]滴盐酸反之。
3.若含Mg2+,图像末尾留有不溶解沉淀。计算题依托铝元素守恒,结合横坐标体积比例列式。
4.答题规范描述阶段反应,区分少量、过量试剂产物,规避滴加顺序颠倒导致图像判断错误。
【变式1·变载体】(2026高三·全国·一模)某一固体物质可能由NaOH、、中的几种组成,取一定量该固体物质溶于水,有沉淀产生,在所得悬浊液中逐滴加入5的盐酸,如图表示沉淀的物质的量随加入盐酸的体积的变化情况,则图中a等于
A.70 B.100 C.120 D.130
【答案】D
【分析】向所得浊液中,逐滴加入5mol/L盐酸,由加入盐酸的体积和生成沉淀的质量关系图分析:
①0~10mL,随盐酸体积的增加,生成沉淀的质量不变,说明NaOH、AlCl3、MgCl2组成的混合物,溶于足量水发生反应是:MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl;AlCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O,NaOH有剩余,沉淀是Mg(OH)2,n[Mg(OH)2]=0.1mol,溶液是NaCl、NaAlO2和NaOH的混合液,该阶段加入盐酸发生的反应是:NaOH+HCl=NaCl+H2O;②10mL处,加入10mL盐酸刚好中和未反应的NaOH,溶液中溶质为NaCl、NaAlO2;③10mL~30mL,随盐酸体积的增加,生成沉淀的质量增加,该阶段发生反应是:NaAlO2+HCl+H2O=Al(OH)3↓+NaCl;④30mL处,NaAlO2与盐酸恰好反应,需盐酸体积为:30mL-10mL=20mL,沉淀质量达到最大,溶液为NaCl溶液;溶液中Cl-来源于原混合物中的AlCl3、MgCl2和加入的30mLHCl,溶液中Na+来源于原混合物中的NaOH,根据反应NaAlO2+HCl+H2O=Al(OH)3↓+NaCl,n(NaAlO2)=0.02L×5mol/L=0.1mol;⑤30mL~a点,随盐酸的体积增加,沉淀的质量减少,发生反应:Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O、Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O;⑥a点,Mg(OH)2和Al(OH)3完全反应,溶液为MgCl2、AlCl3和NaCl混合液;据此回答。
【解析】由Al原子守恒得原混合物中n(AlCl3)=n(NaAlO2)=0.1mol,由Mg原子守恒得原混合物中n(MgCl2)=n[Mg(OH)2]=0.1mol,所以30mL~a点消耗的氢氧化钠为氢氧化铝与氢氧化镁消耗之和,为,体积为,加上之前的30mL,一共130mL,所以a=130mL;故选D。
【变式2·新情境】(25-26高三上·贵州·阶段检测)某澄清溶液中含有Fe2+、Fe3+、A13+、、、、I-、离子中的一种或多种。分别取它的水溶液两份进行实验,结果如下:①向一份溶液中加入过量盐酸,产生气泡,溶液颜色变深,但仍澄清;②继续向①溶液中加入少许四氯化碳,振荡,静置,下层呈现紫红色,上层溶液呈现黄色;③向另一份溶液中加入过量氢氧化钠溶液,产生沉淀质量与加入碱液的体积关系如图所示。根据以上信息,下列说法正确的是
A.原溶液中一定含有I-、、Fe2+、Al3+
B.①中生成的气体是无色、难溶于水、有毒,且能与NaOH溶液反应的气体
C.③中生成沉淀的方程式为、
D.①中发生的离子方程式为、
【答案】D
【分析】由题干信息可知,①加入过量的盐酸,产生气泡,溶液颜色加深,但溶液仍为澄清,说明原溶液中一定不含有;②向①反应后溶液中加入少量CCl4,出现分层,下层为CCl4层,显紫红色,推出该溶液中含有I2,即原溶液中含有I-,Fe3+具有强氧化性,能将I-氧化,因此原溶液中一定不含有Fe3+,在酸性条件下具有强氧化性,将I-氧化成I2,本身被还原成NO,因此原溶液一定含有,上层为水层,水层显黄色,推出含有Fe3+,即原溶液中含有Fe2+,原溶液中一定不含有;③根据图象,推出原溶液中含有Al3+,溶液中一定不含有,综上分析可知,原溶液一定存在Fe2+、I-、、Al3+,一定不含、、、Fe3+,据此分析解题。
【解析】A.由分析可知,原溶液中一定含有Fe2+、I-、、Al3+,一定不含、、、Fe3+,A错误;B.由分析可知,①中生成的气体是无色、难溶于水、有毒即NO,但NO不能与NaOH溶液反应的气体,B错误;C.由分析结合题干图像可知,原溶液中含有Al3+、Fe2+,不含Fe3+,故③中生成沉淀的方程式为Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓、Al3++3OH-=Al(OH)3↓,C错误;D.由分析可知,原溶液中一定含有Fe2+、I-、、加入盐酸后能提供H+,则①中发生的离子方程式为、,D正确;故答案为:D。
【变式3·新考法】(2026·湖南常德·二模)分离沉淀的关键是控制溶液的。25℃时,向100 mL某浓度的溶液中加入NaOH固体调节,假设溶液中与的浓度总和为c,随的变化关系如图所示(忽略溶液体积变化)。
已知:①;② 。
下列说法不正确的是
A.M点的坐标为
B.水的电离程度:M点>N点
C.N点的沉淀质量等于P点的沉淀质量
D.时,该溶液中
【答案】D
【分析】与的总和为c,随着pH增大,发生反应:,含Al微粒总浓度下降,随着pH继续增大,发生反应 :含Al微粒总浓度上升;【解析】A.M点,则,根据,代入得: ,因此,M点坐标为,A正确;B.M点pH更小,浓度更大,水解促进水的电离;N点pH更大,大部分沉淀,且溶液中浓度更高,抑制水的电离,因此水的电离程度:M点>N点,B正确;C.溶液中总Al的物质的量固定,关系为: , N点和P点相等,说明相等,因此沉淀中Al的物质的量相等,沉淀质量相等,C正确;D.若,结合和的表达式: , 令二者相等:,代入数据得: ,取负对数得,即,因此,即时才满足,D错误;故选D。
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
1.(2026·贵州卷)某磷废渣的主要成分为、和,一种对其进行分离的工艺流程如图。
下列说法错误的是
A.“焙烧”的目的是使、分解
B.“浸取”可能的反应为
C.“滤渣浮选”利用了和物理性质的差异
D.“滤液沉淀”可以利用流程中产生的和制备沉淀剂
【答案】A
【分析】磷废渣主要含、、,先在600℃下焙烧,该温度仅分解释放并生成,与不分解,焙烧产物加入溶液,75℃、pH=6.0条件下浸取,与反应生成并释放,过滤后得到含的滤液与含、的滤渣,滤渣添加油脂浮选剂,依靠两种固体表面润湿性物理性质差异浮选分离出,剩余,滤液可通入流程自产的与配成碳酸盐沉淀剂,使转化为沉淀完成镁的分离回收。
【解析】A.分解温度高于,焙烧时仅分解,未分解,且后续浮选得到,故“焙烧”目的不是使分解,A错误;B.焙烧后分解生成,溶液呈酸性,加热条件下与反应生成、和,反应式符合反应规律,B正确;C.浮选是利用和表面润湿性等物理性质的差异进行分离,C正确;D.流程中焙烧产生、浸取产生,二者通入水中可生成碳酸盐作为沉淀剂,与滤液中反应生成,D正确;故选A。
2.(2026·四川卷)稀有金属镓(Ga)广泛用于电子工业,它和Al同族,性质相似。某刚玉灰主要含有氧化铝、硅铝酸钾、硫酸钾、硅酸钙和少量镓的化合物,从中分离富集镓的一种路线如下。其中,“高温煅烧”时,铝的化合物转化为(或)。
下列说法错误的是
A.“高温煅烧”时,发生的反应生成
B.“酸浸”时,硅的化合物以固态物质形式在浸渣中被除去
C.“酸浸”时,镓的化合物发生的反应是
D.晶体的化学式为(或)
【答案】C
【分析】高温煅烧:加入碳酸钠后,氧化铝、铝硅酸盐和镓的化合物发生反应,铝按照题干信息转化为偏铝酸盐(M为、),镓同理转化为偏镓酸盐,硅转化为可溶性硅酸盐;酸浸:加入稀硫酸后,偏铝酸根、偏镓酸根和氢离子反应,转化为、进入溶液;硅酸盐与酸反应生成硅酸沉淀,和其他不溶杂质一起作为浸渣被除去;浓缩结晶:溶液中的、和硫酸根结合,形成复盐结晶析出,,留在母液中,过滤得到镓富集液。
【解析】A.高温下可和反应,1 mol 完全按此反应生成1 mol ,A正确;B.高温煅烧后,硅元素转化为硅酸盐,酸浸时硅酸盐与稀硫酸反应生成难溶于水的硅酸沉淀,因此硅元素以固态形式留在浸渣中被除去,B正确;C.“高温煅烧”是在无水的高温环境下进行的固体熔融反应,镓被转化为固态的。因此在后续的“酸浸”步骤中,是和反应:,C错误;D.类比明矾,体系阳离子为、,浓缩结晶析出铝的复盐晶体,化学式为或,D正确;故选C。
3.(2026·黑吉辽蒙卷)下列过程对应的化学方程式错误的是
A.铜丝插入热的浓硫酸:(浓)
B.少量溶液滴入足量浓烧碱溶液:
C.乙烯通入溴的四氯化碳溶液:
D.溶液滴入悬浊液:
【答案】B
【解析】A.铜与浓硫酸在加热条件下生成硫酸铜和二氧化硫,其化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,A正确;B.少量AlCl3溶液滴入足量浓烧碱溶液,生成四羟基合铝酸钠,其化学方程式为AlCl3+4NaOH=NaAl(OH)4+3NaCl,B错误;C.乙烯含碳碳双键,和溴发生加成反应生成1,2-二溴乙烷,其化学方程式为CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br,C正确;D.Ag2S的溶解度远小于AgCl,所以向AgCl悬浊液中加入Na2S发生沉淀转化生成Ag2S,其化学方程式为Na2S(aq)+2AgCl(s)=Ag2S(s)+2NaCl(aq),D正确;故选B。
4.(2026·云南卷)下列说法正确的是
A.石油的分馏属于化学变化
B.蔗糖属于二糖,水解产物为葡萄糖
C.明矾可作净水剂,其水溶液呈碱性
D.碳酸氢钠受热分解的化学方程式为
【答案】D
【解析】A.石油分馏是利用石油中各成分沸点不同,通过加热、冷凝实现分离的过程,由于过程中没有新物质生成,属于物理变化,而非化学变化,A项错误;B.蔗糖是典型的二糖,水解生成等物质的量葡萄糖和果糖,B项错误;C.明矾加入水中发生水解反应:,Al(OH)3胶体吸附水中杂质,可作净水剂,水解生成,溶液呈酸性,C项错误;D.NaHCO3热稳定性较差,受热易分解,D项正确;故答案为D。
5.(2025·海南卷)下列化学实例与方程式不匹配的是
选项
实例
方程式
A
纯碱熔融致石英()坩埚损坏
B
早期用铬酸酐()检测酒驾
C
用熟石灰净化酸性高氟废水
D
用氮化镁()干燥液氨
【答案】B
【解析】A.熔融下的纯碱会与二氧化硅反应生成二氧化碳,导致坩埚腐蚀,方程式正确,A正确;B.+6价Cr有一定的氧化性,可将乙醇氧化为乙醛,继续氧化会生成乙酸,但无法生成,B错误;C.熟石灰的碱性与HF的酸性决定了混合后发生中和反应,生成难溶物氟化钙,方程式物质、配平均正确,C正确;D.氮化镁可水解为氢氧化镁和氨气,两物质与液氨不反应却能消耗水,故氮化镁干燥液氨的方程式的物质正确、配平正确,D正确;故选B。
6.(2025·陕晋青宁卷)下列有关反应方程式错误的是
A.泡沫灭火器反应原理:
B.用金属钠除去甲苯中的微量水:
C.用溶液吸收尾气中的
D.氯气通入冷的石灰乳中制漂白粉:
【答案】D
【解析】A.泡沫灭火器中Al3+与HCO发生双水解,生成Al(OH)3和CO2,方程式配平正确,A正确;B.金属钠优先与水反应生成NaOH和H2,甲苯不参与反应,方程式正确,B正确;C.NO2与NaOH反应生成NO和NO,方程式配平及产物均正确,C正确;D.石灰乳(Ca(OH)2悬浊液)不能拆为OH-,正确反应应为2Cl2 + 2Ca(OH)2 = CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O,D错误;故选D。
7.(2025·黑吉辽蒙卷)微粒邂逅时的色彩变化是化学馈赠的视觉浪漫。下列对颜色变化的解释错误的是
选项
颜色变化
解释
A
空气中灼烧过的铜丝伸入乙醇中,黑色铜丝恢复光亮的紫红色
=
B
悬浊液中加入溶液,固体由白色变为红褐色
=
C
溶液中加入,浅绿色溶液出现蓝色浑浊
=
D
溶液中加入NaOH溶液,溶液由橙色变为黄色
【答案】A
【解析】A.醇的催化氧化反应中,铜作催化剂,先发生2Cu+O22CuO,然后乙醇与CuO在加热条件下,A错误;B.因为溶度积常数Ksp()大于Ksp(),所以Fe3+与Mg(OH)2发生沉淀转化生成Fe(OH)3,符合溶度积规则,B正确;C.Fe2+与K3[Fe(CN)6]反应生成KFe[Fe(CN)6]沉淀,化学方程式为=,电荷和配平正确,蓝色浑浊现象合理,C正确;D.Cr2O在碱性条件下转化为CrO42-,化学方程式为,颜色由橙变黄,D正确;故选A。
8.(2024·广西卷)化学与生活息息相关。下列离子方程式书写正确的是
A.用溶液处理水垢中的
B.明矾用于净水:
C.抗酸药中的可治疗胃酸过多:
D.用酸化的KI淀粉溶液检验加碘盐中的
【答案】A
【解析】A.用溶液处理水垢中的CaSO4,生成溶解度更小的碳酸钙,,A项正确;B.水解方程式不对,明矾是硫酸铝钾晶体,溶于水,铝离子水解生成氢氧化铝胶体,可用于净水:,不写沉淀符号,B项错误;C.物质拆分不对,抗酸药中的可治疗胃酸过多,属于难溶性碱,离子方程式:,C项错误;D.未配平方程式,用酸化的KI淀粉溶液检验加碘盐中的,D项错误;故答案选A。
9.(2024·江西卷)由下列实验事实得出的结论正确的是
实验事实
结论
A
铝和氧化铁反应需要引燃
该反应
B
KI溶液加热浓缩后加入淀粉溶液,溶液变蓝
氧化性:
C
久置的NaOH溶液试剂瓶口出现白色固体
NaOH结晶析出
D
久置的溶液中出现红褐色沉淀
【答案】B
【解析】A.铝热反应大量放热,反应需要引燃和反应放热还是吸热无关,A错误;B.KI溶液加热浓缩过程中,I-被空气中O2氧化生成I2,加入淀粉溶液后变蓝,根据氧化还原反应的强弱规律,氧化性:O2>I2,B正确;C.氢氧化钠会和空气中二氧化碳发生反应生成碳酸钠,故久置的NaOH溶液试剂瓶口出现的白色固体是碳酸钠,C错误;D.亚铁离子和Fe(OH)2都有较强的还原性,易被空气中氧气氧化,故久置的FeCl2溶液中出现红褐色Fe(OH)3沉淀和Ksp大小无关,D错误;本题选B。
10.(2024·广东卷)部分含或或物质的分类与相应化合价关系如图。下列推断合理的是
A.若a在沸水中可生成e,则a→f的反应一定是化合反应
B.在g→f→e→d转化过程中,一定存在物质颜色的变化
C.加热c的饱和溶液,一定会形成能产生丁达尔效应的红棕色分散系
D.若b和d均能与同一物质反应生成c,则组成a的元素一定位于周期表p区
【答案】B
【解析】A.若a在沸水中可生成e,此时a为Mg,e为Mg(OH)2,即f为镁盐,a→f的反应有多种,可能为,该反应属于置换反应,可能为,该反应属于化合反应,综上a→f的反应不一定是化合反应,故A错误;B.e能转化为d,此时e为白色沉淀,d为红褐色沉淀,说明在g→f→e→d转化过程中,一定存在物质颜色的变化,故B正确;C.由题意得,此时能产生丁达尔效应的红棕色分散系为胶体,c应为铁盐,加热铁盐的饱和溶液,也有可能直接得到沉淀,故C错误;D.假设b为Al2O3,即d为,c为铝盐,Al2O3、与稀盐酸反应均生成铝盐,此时组成a的元素为Al,位于周期表p区;假设b为Fe2O3,即d为,c为铁盐,Fe2O3、与稀盐酸反应均生成铁盐,此时组成a的元素为Fe,位于周期表d区,故D错误;故选B。
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第03讲 镁、铝及其重要化合物
内容导航
01
命题透视·考情前瞻
对标素养,研判高考命题趋势
02
思维建模·脉络梳理
搭建知识框架,构建系统思维
03
考点精讲·靶向突破
拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 镁及其化合物
知识解构 知识点1 镁的性质
知识点2 镁的重要化合物
知识点3 镁的其他化合物
考向破译 考向1 考查镁及其化合物的结构、性质及应用
考向2 考查镁及其化合物在工艺流程的应用
考点二 铝及其化合物
知识解构 知识点1 铝的性质
知识点2 铝的重要化合物
知识点3 铝的重要化合物的相关图像
考向破译 考向1 考查铝及其化合物的结构、性质及其应用
考向2 考查铝及其化合物在工艺流程中的应用
考向3 考查铝及其化合物与强酸、强碱反应有关图像分析
04
真题溯源·考向感知
溯源真题逻辑,感知高考考向
命题透视·考情前瞻
——对标素养,研判高考命题趋势
考情梳理--三年真题 考向梳理
核心考点
2026年
2025年
2024年
镁及其化合物
贵州卷T12,3分
河南卷T6,3分
云南卷T7,3分
海南卷T5,3分
广东卷T4,3分
黑吉辽蒙卷T6,3分
广东卷T14,3分
江苏卷T4,3分
浙江1月卷T20,13分
铝及其化合物
四川卷T11,3分
广东卷T14,3分
黑吉辽蒙卷T3,3分
四川卷T13,3分
浙江6月卷T5,2分
山东卷T2,2分
广西卷T6,3分
江西卷T14,3分
浙江6月卷T2,2分
考向解读--洞悉趋势 精准预判
►命题解码:
镁、铝是高考典型两性金属考点,选择题常考查单质、氧化物、氢氧化物性质辨析、离子共存与图像计算;工艺流程、实验大题高频以铝土矿提铝、海水提镁为工业情境命题。核心聚焦Al、Al2O3、Al(OH)3两性,铝三角转化与Al3+、Al(OH)4-互变图像分析;镁侧重与N2、CO2特殊燃烧反应。常融合pH沉淀、守恒计算、除杂提纯,侧重对比镁铝性质差异,两性相关离子方程式书写、过量反应物产物判断是高频失分点。
►复习目标:
1.掌握Mg、Al单质物理性质,熟记特殊燃烧、与酸碱反应方程式。
2.区分MgO、Al2O3,理解氧化铝两性,掌握工业电解制铝原理。
3.掌握Mg(OH)2、Al(OH)3性质,熟练书写氢氧化铝两性离子反应。
4.理清铝三角转化,掌握铝盐、偏铝酸盐互变图像与定量计算。
5.熟悉海水提镁、铝土矿炼铝工艺流程,掌握除杂与分离操作。
思维建模·脉络梳理
考点精讲·靶向突破
——拆解核心考点,归纳解题范式
考点一 镁及其化合物
知●识●解●构
知识点1 镁的性质
1.镁的原子结构及存在
(1)镁的原子结构:镁元素在元素周期表中位于第 周期第 族,原子结构示意图为 。镁是较活泼的金属,在金属活动性顺序中位于铝、锌、铁的前面。镁在化学反应中,能表现出较强的 性,即 电子的能力强,是常用的 剂。
(2)镁的存在:镁蕴藏量丰富,在宇宙中含量第 ,在地壳中含量丰度2%。含镁矿物主要来自白云岩[CaMg(CO3)2]、菱镁矿(MgCO3)、水镁矿[Mg(OH)2]、光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)和橄榄石[(Mg,Fe)2SiO4]等。海水、天然盐湖水也是含镁丰富的资源。
2.镁的物理性质
具有 色金属光泽的固体,密度、硬度均较 ,熔点较 ,有良好的导 、传 和 性;镁合金轻质高强,多用于航空航天。空气中镁表面易形成氧化膜,有一定抗 性。
3.镁的化学性质
①与非金属反应
A.镁条在O2中燃烧,发出耀眼的 ,生成白色固体物质,反应的化学方程式为 ;
B.镁条能与N2反应,化学方程式为3Mg+N2Mg3N2(镁在空气中燃烧得到 、 和 的混合物)。
【易错提醒】Mg3N2能与水剧烈反应生成Mg(OH)2沉淀,放出氨气,所以只能在干态下制取。
C.镁条能与Cl2反应,化学方程式为
②与H2O反应:镁与冷水反应很 ,镁在沸水中反应较 放出H2,生成Mg(OH)2, 。
③与酸反应
a.与稀盐酸、稀硫酸快速生成镁盐和氢气: ;
b.与浓硝酸、浓硫酸发生氧化还原,无氢气生成。
④与盐溶液
a.置换金属活动性弱于 Mg 的金属单质;
b.与铵盐溶液反应,放出NH3和H2: 。
4.镁的用途
① 用于制造信号弹和焰火;
② 用于制造火箭、导弹和飞机的部件;
③ 用于制耐高温材料;氢氧化镁用做阻燃剂;
④冶金工业上 用作还原剂和脱氧剂。
5.镁的工业制备——海水提镁
工艺流程
基本步骤及主要反应
制石灰乳:化学方程式为 、
沉淀:化学方程式为
酸化:化学方程式为
蒸发结晶:析出MgCl2·6H2O,
脱水:在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁,氯化氢的作用抑制Mg2+的水解,
电解:电解熔融氯化镁制得镁,化学方程式为
【易错提醒】①由MgCl2·6H2O到无水MgCl2,必须在HCl气流中加热,以防MgCl2水解。
②因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应,故工业电解MgCl2得到的镁,应在H2氛围中冷却。
得分速记
镁燃可夺碳氮,热水出氢碱;
制镁电解熔融氯化镁,氧化镁熔点高不适用;
镁无两性,不与强碱溶液反应,区分铝。
知识点2 镁的重要化合物
1.镁的氧化物MgO
物理性质
色固体, 溶于水,熔点 ,密度
化学
性质
类别
氧化物
与H2O反应
(反应缓慢)
与H+反应
与浓铵盐溶液反应
与OH-反应
不反应
重要用途
制耐火、耐高温器材
2.镁的氢氧化物Mg(OH)2
物理性质
色固体, 溶于水,溶解度 碳酸镁
电离性
碱,悬浊液使酚酞变 :Mg(OH)2
与H+反应
与OH-反应
不反应
与铵盐浓溶液反应
热稳定性
重要用途
治疗 过多, 剂
【易错提醒】碳酸镁水解生成氢氧化镁,反应的化学方程式: ,镁元素在水垢中的存在形式是 。
得分速记
氧化镁耐火熔点高,氢镁受热易分解,镁碱不溶过量碱;
知识点3 镁的其他化合物
1.氮化镁Mg3N2
(1)生成:Mg在N2中点燃制备, 。
(2)水解特性:遇水剧烈水解,生成Mg(OH)2沉淀与NH3,方程式: ;
(3)遇酸生成镁盐与铵盐: 。
【易错提醒】镁燃烧产物混有Mg3N2,不能用N2作镁燃烧 。
2.碳酸镁、碱式碳酸镁
(1)MgCO3:微溶于水,白色固体,溶解度大于Mg(OH)2;故MgCO3煮沸发生沉淀转化: 。
(2)碱式碳酸镁Mg2(OH)2CO3:水垢、矿石主要成分,受热分解为MgO、CO2、H2O, 。
3.氯化镁、氟化镁、硫酸镁
(1)氯化镁:MgCl2可发生水解,由MgCl2·6H2O制备MgCl2时,要在 中脱水,MgCl2·6H2OMgCl2+6H2O,无水MgCl2用于电解制备金属 。
(2)MgF2: 溶于水, 色沉淀;Mg2+与F-无法大量共存。
(3)MgSO4:易溶,医疗作 ;结晶水合物MgSO4·7H2O(泻盐)。
得分速记
氮化镁遇水出氨气,镁燃氮气不能隔离;
碳酸镁煮沸转氢氧,氟化镁沉淀不溶解。
氯化镁蒸干易水解,通氯化氢得无水盐。
考●向●破●译
考向1 考查镁及其化合物的结构、性质及应用
例1(2026·江苏·模拟预测)室温下,取三根打磨后形状大小相同的镁条,通过下列实验探究镁在溶液中的反应。已知:Ka1(H2CO3)=4.5×10-7,Ka2(H2CO3)=4.5×10-11。
实验1:将镁条放入滴有酚酞的水溶液中,镁条表面有少量气泡,溶液显无色;实验2:将镁条放入滴有酚酞的稀NaCl溶液中,有气体产生,溶液显红色;实验3:将镁条放入NaHCO3溶液中,有较多气体产生;经检验,该气体中含H2和CO2。
下列说法正确的是
A.实验2产生的气体中可能含有Cl2
B.实验2反应后的溶液中存在:2c(Mg2+)+c(H+)=c(OH-)
C.实验3中氧化剂为H2O
D.实验3中生成CO2的反应:Mg+4=MgCO3+CO2↑+2+H2O
【变式1·变载体——镁及其化合物的转化】(2026·湖北宜昌·二模)通过加热反应实现的以镁元素为核心的物质转化关系如图。下列说法错误的是
A.MgO和NH4Cl都是离子化合物
B.物质b一定条件下可还原氧化铜
C.物质a、b均为电解质,且a为强电解质
D.利用NaOH溶液和红色石蕊试纸可检验
【变式2·新情境——镁及其化合物的应用】(25-26高三上·河北·阶段检测)镁及其化合物在现代工业、国防建设中有着广泛的应用。下列说法错误的是
A.单质镁在空气中燃烧的主要产物是,还有少量的
B.是一种重要的有机合成试剂,其中镁的化合价为+2
C.水解时除生成甲烷外,还生成一种碱和一种盐该反应的化学方程式:
D.是常用的阻燃材料,用氨水与氯化镁溶液制取的离子方程式为:
【变式3·新考法】(25-26高三上·山东·阶段检测)镁遇到下列物质不放出的是
①溶液;②KOH溶液;③溶液;④热的乙醇;⑤苯;⑥醋酸溶液;⑦溶液;⑧溶液;⑨溶液;⑩溶液。
A.①⑥⑦⑧ B.③④⑤⑨⑩ C.②③⑤⑩ D.③④⑤⑦
考向2 考查镁及其化合物在工艺流程的应用
例2【工业生产与镁的制备】(25-26高三上·甘肃·阶段检测)镁在航空航天、汽车制造等领域有广泛的应用,浓海水(含NaCl、MgSO4等)提取镁的工艺流程如图所示。下列说法正确的是
A.“沉降”步骤反应的离子方程式为2OH-+Mg2+=Mg(OH)2↓
B.“溶液Z”可循环利用于“脱硫”步骤
C.用惰性电极电解“酸溶”所得溶液可制得Mg
D.利用铝热法也可以制备镁
【变式1·变载体——镁的化合物在工业生产钛中的应用】(2026·陕西咸阳·三模)钛被誉为“太空金属”与“战略金属”。一种由钛铁矿(主要成分为,其中为+4价)制取金属钛的流程如图所示(反应条件省略)。下列说法错误的是
A.“氯化”时焦炭与物质的量之比为
B.元素Fe、Ti均位于元素周期表的d区
C.消耗单质,理论上可制取金属钛
D.制取金属钛时不能用或代替
【变式2·新情境——工业生产】(25-26高三上·内蒙古呼和浩特·期末)由乙基麦芽酚废渣[、镁屑及有机溶剂]制取疏松的轻质的工艺流程如下:
下列说法正确的是
A.“蒸馏”可回收废渣中的有机溶剂,实验室进行蒸馏操作需要用球形冷凝管
B.“酸解”过程中只存在反应:
C.“沉镁”时,若pH过大不易得到疏松的轻质
D.“过滤”后的母液,经蒸发结晶可回收
【变式3·新考法——制备MgF2】(25-26高三上·湖南·开学考试)氟化镁可用于制造陶瓷、玻璃,还可用作铝金属的助熔剂、光学仪器中镜头及滤光器的涂层等。用纯净的Mg制备MgF2的流程如图所示:
已知:25℃时,部分物质的溶度积如下:
物质
MgF2
MgCO3
溶度积(Ksp)
6.4×10-9
2.4×10-5
下列说法错误的是
A.反应器1中需通入过量的CO2
B.反应器2中需适当升高温度
C.沉淀池的上层清液中
D.从沉淀池中获取纯净MgF2的操作是过滤、洗涤、干燥
考点二 铝及其化合物
知●识●解●构
知识点1 铝的性质
1.铝的原子结构和存在
(1)铝的原子结构:铝位于元素周期表第 周期 族,原子结构示意图为 。
(2)铝的存在:自然界中的铝 以化合态的形式存在,地壳中铝含量位列金属第 位,以铝土矿的形式存在,主要成分是 ,含少量Fe2O3和SiO2。
2.金属铝的物理性质
色有金属光泽的固体,有良好的延展性、导电性和导热性等,密度较 ,质地 ,铝合金常用于 ;常温表面生成致密Al2O3氧化膜,抗 ;熔点 。
3.金属铝的化学性质
①常温下,铝与氧气形成致密氧化膜,加热发生: ,铝片在空气中加热,铝片卷曲而不滴落,是因为氧化铝的熔点 铝。
②点燃可与Cl2、S化合生成Al3+化合物, 、 。
③ 铝遇氧化性酸——浓硫酸、浓硝酸 ,与非氧化酸发生反应生成 : 。
④与强碱反应: 。
⑤铝热反应:高温还原金属氧化物,冶炼难熔金属, 。
⑥与盐溶液反应:置换金属活动性 于Al的金属。
4.铝热反应
实验装置
实验现象
①镁带剧烈 ,放出大量的 ,并发出耀眼的 ,氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应;②纸漏斗的下部被烧穿,有 落入沙中
实验结论
高温下,铝与氧化铁发生反应,放出大量的 :
原理应用
①制取熔点较 、活动性 于Al的金属,如铁、 、锰、 等,
;
②金属 ,如野外 等
5.铝的制备和用途
(1)制备原理:铝土矿 Al,电解 : 。
【特别提醒】①工业上冶炼Al用电解熔融Al2O3而不用AlCl3的原因:AlCl3是共价化合物,熔融态不导电。②冰晶石Na3AlF6作 剂, 熔点。
(2)铝的用途: 用作导线, 用于制造汽车、飞机、生活用品等, 还用作还原剂。
6.铝与酸或碱反应生成H2的量的关系
2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑
2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑
(1)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应:
①产生H2的物质的量 。
②消耗H+、OH-的物质的量之比为n(H+)∶n(OH-)= 。
(2)足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应:
①消耗Al的物质的量之比为 。
②生成H2的物质的量之比为 。
(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应:
若产生氢气的体积比为<<1,则必定
①铝与盐酸反应时,铝过量而 不足。
②铝与氢氧化钠溶液反应时,铝不足而 过量。
【易错警示】(1)常温下,能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生“钝化”,而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。
(2)铝与稀硝酸反应时生成的气体是NO而不是H2。
(3)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↑。其反应机理应为:铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3,然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2,反应中铝作还原剂,水作氧化剂,NaOH无电子得失。
(4)铝热反应是在高温状态下进行的置换反应,铝只能与排在金属活动性顺序其后的金属氧化物反应。铝不能与MgO反应,铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。
(5)Mg在CO2中能够燃烧,所以活泼金属镁着火不能用干粉灭火器和泡沫灭火器灭火。同时镁与氮气反应生成Mg3N2。
得分速记
铝有氧化膜耐腐蚀,遇酸遇碱均放氢;
铝热高温炼金属,电解氧化铝制铝;
氯化铝熔融不导电,镁不与碱反应。
知识点2 铝的重要化合物
1.氧化铝
(1)物理性质:白色 固体,硬度 ,常用作 材料、刚玉; 溶于水。
(2)化学性质—— 氧化物
①与酸反应:
②与碱反应:
【易错警示】这里的酸碱是指 酸、 碱。
(3)用途:①作 材料②冶炼 的原料:电解熔融氧化铝制备金属铝,加冰晶石降低熔点
(4)制备:Al(OH)3加热分解:
2.氢氧化铝
(1)物理性质: 色胶状 溶于水的固体,有较强的 性。
(2)化学性质—— 氢氧化物
①Al(OH)3的电离方程式为:
a. 式电离Al(OH)3
b. 式电离Al(OH)3
②与酸反应:
③与碱反应:
④受热分解:
【总结归纳】既能与酸反应又能与碱反应的物质:①弱酸的铵盐,如:NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等;②弱酸的酸式盐,如:NaHCO3、KHS、NaHSO3等;③氨基酸;④铝及铝的氧化物、氢氧化物。
(3)用途①制 ② 作用
(4)制备Al(OH)3的三种方法
①向铝盐中加入氨水,离子方程式为 。
②NaAlO2溶液中通入足量CO2,离子方程式为 。
③可溶性铝盐和偏铝酸盐水溶液中混合: 。
3.铝盐与偏铝酸盐
(1)铝盐(Al3+):水溶液显 性,遇少量强碱生成沉淀,强碱过量沉淀 ;与HCO3-发生双水解生成白色沉淀和 ,是 的原理。
(2)偏铝酸盐( ):水溶液显 性,遇少量酸生成沉淀,酸过量沉淀 。
4.明矾
(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 盐。
(2)明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O,它是 色晶体, 溶于水,水溶液pH 7。
(3)明矾净水的原理:明矾可以净水,其净水的原理是 ,Al(OH)3胶体吸附水中的杂质形成沉淀而净水,使水澄清。
【易错警示】(1)Al2O3、Al(OH)3是中学阶段接触的唯一与碱反应的金属氧化物和氢氧化物,经常应用到除杂、计算题中,所以一定要熟记这两个反应的离子方程式。
(2)Al(OH)3具有两性,能溶于强酸(如盐酸)、强碱(如NaOH溶液),但不溶于弱酸(如H2CO3)、弱碱溶液(如氨水)。
(3)由Al(OH)3的两式电离以及与酸和碱反应的离子方程式可知:与酸反应时相当于三元碱,与碱反应时相当于一元酸。
(4)明矾净水只能除去水中的悬浮杂质,不能杀菌消毒,与氯气消毒原理不同。
4.AlCl3的结构与性质
(1)AlCl3熔点、沸点都很 ,且会 , 溶于乙醚等有机溶剂,因为它是一种 型化合物。熔化的AlCl3不易导电,AlCl3晶体属于 晶体,故制备铝时 用AlCl3电解。
(2) AlCl3的蒸汽或处于熔融状态时,都以AlCl3 分子形式存在。AlCl3二聚分子的形成原因是铝原子的缺电子结构。AlCl3二聚分子结构示意图如图,其中每个铝原子均为 杂化,各有1条空的轨道,氯原子处于以铝原子为中心的四面体的4个顶点位置。分子中有桥式氯原子存在,桥式氯原子在与其中一个铝原子成σ键的同时,与另一个铝原子的空轨道发生配位,形成σ配位键。
(3)AlCl3能与Cl-生成AlCl4-:
(4)与Al2Cl6类似,AlCl4-、Na3AlF6、Al(OH)4-中均存在 键。
得分速记
氧铝氢铝皆两性,遇酸成铝遇碱偏;制氢铝用氨水,强碱过量沉淀溶;受热分解生氧铝,镁无两性要分清。
知识点3 铝的重要化合物的相关图像
1.Al3+、Al(OH)3、[Al(OH)4]-之间的转化关系
(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.与Al(OH)3沉淀生成有关的图像分析
(1)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像(从上述转化关系中选择符合图像变化的离子方程式,下同)
操作
可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量
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
方程式
序号
AB:(1)③
BD:(6)
AB:(3)
BC:(1)②
(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像
操作
偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量
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→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失
图像
方程式
序号
AB:(5)②
BC:(2)
AB:(4)
BC:(1)②
(3)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。
②掌握Al3+、Al(OH)3、[Al(OH)4]-三者之间的转化比例:
③明晰Al3+溶液中加碱(OH-)的几种常见变形图像,如:
图A中,n(H+)∶n(Al3+)= 。
图B中,若已知原溶液中含有Mg2+。则可推出:
n(Mg2+)∶n(Al3+)= 。
图C中,若已知原溶液中含有H+和Mg2+,则可推导出:n(H+)∶n(Al3+)∶n(Mg2+)= 。
3.铝三角的应用
(1)选择制备Al(OH)3的最佳途径
①由Al3+制备Al(OH)3,宜用Al3+与氨水反应:
Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH
②由Na[Al(OH)4]制备Al(OH)3宜用CO2与[Al(OH)4]-反应:
[Al(OH)4]-+CO2===Al(OH)3↓+HCO
③从节约原料角度,由Al制备Al(OH)3,宜用Al制备Al3+,Al制备[Al(OH)4]-,然后将二者混合:
Al3++3[Al(OH)4]-===4Al(OH)3↓
(2)有关离子共存问题
①与Al3+不能大量共存的(阴)离子有:OH-、[Al(OH)4]-、HS-、SiO、CO、HCO、SO等。
②与[Al(OH)4]-不能大量共存的(阳)离子有:H+、Al3+、NH、Fe2+、Fe3+等。
③[Al(OH)4]-与HCO因发生(相对)强酸制弱酸的反应而不能共存。
(3)分析离子反应顺序
①向含有Al3+、NH、H+的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,反应顺序是:Ⅰ. ;Ⅱ. (若先与NH反应,则生成的NH3·H2O又使Al3+沉淀且生成NH);Ⅲ. [若先溶解Al(OH)3,则产生的[Al(OH)4]-又与NH反应生成沉淀];Ⅳ. 。
②向含有[Al(OH)4]-、CO、OH-的混合溶液中逐滴加入盐酸,反应顺序是:Ⅰ. ;Ⅱ. ([Al(OH)4]-比CO先反应);Ⅲ. ;Ⅳ. [HCO比Al(OH)3先反应];Ⅴ. 。
(4)有关Al(OH)3的计算
1)求产物Al(OH)3的量
①当n(OH-)≤3n(Al3+)时,n[Al(OH)3]= ;
②当3n(Al3+)<n(OH-)<4n(Al3+)时,n[Al(OH)3]= ;
③当n(OH-)≥4n(Al3+)时,n[Al(OH)3]= 。
2)求反应物碱的量
①若碱不足(Al3+未完全沉淀):n(OH-)= ;
②若碱使生成的Al(OH)3部分溶解:n(OH-)= 。
得分速记
图像比例牢记3:1、1:3;区分滴加顺序,顺序相反图像完全不同;混合金属氢氧化物图像终点必有不溶沉淀Mg(OH)2;计算常依托横坐标比例用元素守恒、电荷守恒快速求解。
考●向●破●译
考向1 考查铝及其化合物的结构、性质及其应用
例1(2026·河南南阳·三模)铝及其部分化合物的转化如图(部分产物和条件省略)。下列叙述正确的是
A.和溶液混合可生成
B.反应②中生成有刺激性气味的气体
C.实验室完成反应③需要选择蒸发皿、酒精灯等
D.利用反应④冶炼金属铝,阳极材料(石墨)不需要定时补充
【变式1·变载体】(2026·浙江·二模)下列关于说法不正确的是
A.中和形成正四面体结构
B.向溶液中通入少量可生成和
C.的水溶液中能大量存在:、、、
D.可利用溶液和盐酸相互滴加产生的不同现象鉴别两种溶液
【变式2·新情境——铝在生活中的应用】(2026·湖南·二模)家庭的厨卫管道内常因留有油脂、毛发、菜渣等而造成堵塞,此时可用一种固体疏通剂进行疏通。疏通剂主要成分有铝粉和NaOH固体。下列有关说法错误的是
A.疏通剂可用于疏通陶瓷、铁制、铝制和塑料管道
B.疏通剂使用时会产生大量可燃性气体,应注意安全
C.管道疏通后应及时放大量水冲洗管道
D.使用过程中产生的热量和碱性环境可以加速油脂的水解
【变式3·新考法】(2026·河南·模拟预测)生活中常见的某金属元素的单质及其化合物的转化关系如图所示(部分反应条件略),其中M、N的水溶液均为无色溶液。
下列说法错误的是
A.L的熔点高,常用作耐高温材料 B.L转化为K的反应可在常温下进行
C.1 mol N可与3 mol M反应生成P D.可通过单质间的化合反应得到N
考向2 考查铝及其化合物在工艺流程中的应用
例2(2026·云南昭通·三模)利用铝土矿(主要成分为,含、等杂质)冶炼铝的主要流程如图所示:
已知:SiO2在“溶解”时转化为铝硅酸钠沉淀。下列叙述错误的是
A.“溶解”时适当增大NaOH溶液的浓度,可提高溶解速率
B.溶液A中通入过量的CO2,发生反应:
C.向Al中加入Cu、Si、Mg等元素,可以得到性能优良的铝合金
D.“熔融电解”时加入的冰晶石,其含有离子键和配位键
【变式1·变载体——冰晶石的制备】(2026·陕西渭南·一模)净化铝电解厂烟气制备冰晶石(,微溶于水)的流程如下:
下列说法正确的是
A.工业采用电解冰晶石制备金属铝
B.采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率
C.可以用陶瓷作吸收塔内衬材料
D.合成槽中产物主要有和
【变式2·新情境——还原剂铝氢化钠的制备】(2026·广西百色·二模)以铝土矿(主要成分为,含杂质和)为原料,制备有机合成中的重要还原剂铝氢化钠()的一种工业流程如图。下列方程式书写错误的是
A.“碱溶”时与NaOH溶液反应:
B.“反应Ⅰ”:
C.“反应Ⅱ”:
D.“反应Ⅲ”:
【变式3·新考法——铝的制备】(2026·北京东城·一模)金属铝的生产原理示意图如下。
注:熔点为2050℃
下列说法不正确的是
A.过程①中的主要反应:
B.溶液2与反应后的滤液可用于过程①
C.过程③中利用了硫酸的酸性和氧化性
D.能降低熔融所需温度,减少能耗
考向3 考查铝及其化合物与强酸、强碱反应有关图像分析
例3(2026高三·全国·一模)将一定质量的镁铝混合物投入200 mL硫酸中,固体全部溶解后,向所得溶液中加入的NaOH溶液,生成沉淀的物质的量n与加入NaOH溶液的体积V的变化如图所示,则下列说法不正确的是
A.镁和铝的总质量为9 g
B.最初20 mL NaOH溶液用于中和过量的硫酸
C.硫酸的物质的量浓度为
D.生成的氢气在标准状况下的体积为11.2 L
【变式1·变载体】(2026高三·全国·一模)某一固体物质可能由NaOH、、中的几种组成,取一定量该固体物质溶于水,有沉淀产生,在所得悬浊液中逐滴加入5的盐酸,如图表示沉淀的物质的量随加入盐酸的体积的变化情况,则图中a等于
A.70 B.100 C.120 D.130
【变式2·新情境】(25-26高三上·贵州·阶段检测)某澄清溶液中含有Fe2+、Fe3+、A13+、、、、I-、离子中的一种或多种。分别取它的水溶液两份进行实验,结果如下:①向一份溶液中加入过量盐酸,产生气泡,溶液颜色变深,但仍澄清;②继续向①溶液中加入少许四氯化碳,振荡,静置,下层呈现紫红色,上层溶液呈现黄色;③向另一份溶液中加入过量氢氧化钠溶液,产生沉淀质量与加入碱液的体积关系如图所示。根据以上信息,下列说法正确的是
A.原溶液中一定含有I-、、Fe2+、Al3+
B.①中生成的气体是无色、难溶于水、有毒,且能与NaOH溶液反应的气体
C.③中生成沉淀的方程式为、
D.①中发生的离子方程式为、
【变式3·新考法】(2026·湖南常德·二模)分离沉淀的关键是控制溶液的。25℃时,向100 mL某浓度的溶液中加入NaOH固体调节,假设溶液中与的浓度总和为c,随的变化关系如图所示(忽略溶液体积变化)。
已知:①;② 。
下列说法不正确的是
A.M点的坐标为
B.水的电离程度:M点>N点
C.N点的沉淀质量等于P点的沉淀质量
D.时,该溶液中
真题溯源·考向感知
——溯源真题逻辑,感知高考考向
1.(2026·贵州卷)某磷废渣的主要成分为、和,一种对其进行分离的工艺流程如图。
下列说法错误的是
A.“焙烧”的目的是使、分解
B.“浸取”可能的反应为
C.“滤渣浮选”利用了和物理性质的差异
D.“滤液沉淀”可以利用流程中产生的和制备沉淀剂
2.(2026·四川卷)稀有金属镓(Ga)广泛用于电子工业,它和Al同族,性质相似。某刚玉灰主要含有氧化铝、硅铝酸钾、硫酸钾、硅酸钙和少量镓的化合物,从中分离富集镓的一种路线如下。其中,“高温煅烧”时,铝的化合物转化为(或)。
下列说法错误的是
A.“高温煅烧”时,发生的反应生成
B.“酸浸”时,硅的化合物以固态物质形式在浸渣中被除去
C.“酸浸”时,镓的化合物发生的反应是
D.晶体的化学式为(或)
3.(2026·黑吉辽蒙卷)下列过程对应的化学方程式错误的是
A.铜丝插入热的浓硫酸:(浓)
B.少量溶液滴入足量浓烧碱溶液:
C.乙烯通入溴的四氯化碳溶液:
D.溶液滴入悬浊液:
4.(2026·云南卷)下列说法正确的是
A.石油的分馏属于化学变化
B.蔗糖属于二糖,水解产物为葡萄糖
C.明矾可作净水剂,其水溶液呈碱性
D.碳酸氢钠受热分解的化学方程式为
5.(2025·海南卷)下列化学实例与方程式不匹配的是
选项
实例
方程式
A
纯碱熔融致石英()坩埚损坏
B
早期用铬酸酐()检测酒驾
C
用熟石灰净化酸性高氟废水
D
用氮化镁()干燥液氨
6.(2025·陕晋青宁卷)下列有关反应方程式错误的是
A.泡沫灭火器反应原理:
B.用金属钠除去甲苯中的微量水:
C.用溶液吸收尾气中的
D.氯气通入冷的石灰乳中制漂白粉:
7.(2025·黑吉辽蒙卷)微粒邂逅时的色彩变化是化学馈赠的视觉浪漫。下列对颜色变化的解释错误的是
选项
颜色变化
解释
A
空气中灼烧过的铜丝伸入乙醇中,黑色铜丝恢复光亮的紫红色
=
B
悬浊液中加入溶液,固体由白色变为红褐色
=
C
溶液中加入,浅绿色溶液出现蓝色浑浊
=
D
溶液中加入NaOH溶液,溶液由橙色变为黄色
8.(2024·广西卷)化学与生活息息相关。下列离子方程式书写正确的是
A.用溶液处理水垢中的
B.明矾用于净水:
C.抗酸药中的可治疗胃酸过多:
D.用酸化的KI淀粉溶液检验加碘盐中的
9.(2024·江西卷)由下列实验事实得出的结论正确的是
实验事实
结论
A
铝和氧化铁反应需要引燃
该反应
B
KI溶液加热浓缩后加入淀粉溶液,溶液变蓝
氧化性:
C
久置的NaOH溶液试剂瓶口出现白色固体
NaOH结晶析出
D
久置的溶液中出现红褐色沉淀
10.(2024·广东卷)部分含或或物质的分类与相应化合价关系如图。下列推断合理的是
A.若a在沸水中可生成e,则a→f的反应一定是化合反应
B.在g→f→e→d转化过程中,一定存在物质颜色的变化
C.加热c的饱和溶液,一定会形成能产生丁达尔效应的红棕色分散系
D.若b和d均能与同一物质反应生成c,则组成a的元素一定位于周期表p区
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