第06讲 铝及其化合物、金属冶炼（复习讲义）（上海专用）2027年高考化学一轮复习讲练测

该高中化学高考复习讲义聚焦铝及其化合物、金属冶炼核心考点，按物质结构性质、铝三角转化网络、工业冶炼流程逻辑梳理知识，通过考点精讲、考向破译、真题溯源环节，帮助学生构建系统思维，突破反应原理与流程分析难点。 讲义创新采用价类二维图建模铝三角转化（科学思维），结合废旧电池回收等真实情境设计探究任务（科学探究与实践），设置基础巩固到综合应用分层练习，配合即时反馈，高效提升学生信息提取与规范答题能力，为教师把控复习节奏提供清晰路径。

第06讲 铝及其化合物、金属冶炼 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 ) ( 0 2 ) ( 思维建模·脉络梳理 ) ( 搭建知识框架，构建系统思维 ) ( 0 3 ) ( 考点精讲·靶向突破 ) ( 拆解核心考点，归纳解题范式 ) ( 考点一 铝及其化合物 知识解构 知识点1 铝 ∣ 知识点2 氧化铝 知识点3 氢氧化铝 ∣ 知识点 4 常见的铝盐 考向破译 考向1 铝的性质和用途 ∣ 考向 2 重要铝的化合物性质 考点二 “铝三角”与工业制备铝的工艺流程 知识解构 知识点1 铝及其化合物相互转化 ∣ 知识点2 工业制铝的工艺流程—碱溶法 知识点 3 工业制铝的工艺流程—酸溶法 考向破译 考向1 铝的“价-类”二维图和铝三角 ∣ 考向2 工业制备铝的工艺流程分析 考点 三 金属冶炼 知识解构 知识点1 金属冶炼 考向破译 考向 金属冶炼 ) ( 0 4 ) ( 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 铝及其化合物的性质 —— T4（2） T3（6） 冶炼铝的工艺流程 —— —— —— 考向解读--洞悉趋势 精准预判 ►命题解码：(1) 铝相关物质组成、分类、性质结合STSE考查，以铝制材料、净水剂、铝合金、废旧金属回收为载体，体现化学实用性；(2) 以新型铝离子电池、冶金新工艺前沿科技命题，结合价类转化图、金属冶炼流程，侧重信息提取与证据推理，体现化学创新性；(3) 以古代炼铝相关记载、合金制备传统工艺创设情境，弘扬传统技术，增强文化自信。上海等级考常融合电离平衡、氧化还原综合设问，开放设问评价冶炼方案、废渣处理，复习多关注材料、资源回收、环境相关素材。 ►复习目标：1. 厘清Al、氧化铝、氢氧化铝、铝盐的微观构成，掌握分子、离子、原子团在铝系物质中的存在形式； 2. 构建铝三角转化网络，掌握铝化合物两性实验、金属冶炼原理，理清不同金属冶炼方法差异； 3. 结合工业冶炼、废渣回收情境分析反应原理，规范答题表述，能评价金属冶炼工艺优缺点，建立资源循环利用的绿色化学思想。 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 铝及其化合物 知●识●解●构 知识点1 铝 1．金属铝的结构、存在和性质 结构 铝的原子结构示意图为 存在 铝是地壳中含量 的金属元素，自然界中的铝全部以 存在 物理性质 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 ，质地柔软 化学性质 通性 非金属单质反应 4Al＋3O22Al2O3(致密氧化铝薄膜，可保护内部金属) 非氧化性酸反应 2Al＋6H＋＝2Al3＋＋3H2↑ 盐反应 2Al＋3Cu2＋＝2Al3＋＋3Cu 水反应 2Al＋6H2O2Al(OH)3＋3H2↑ 特性 钝化 室温下，铝在 、 中，表面形成一层致密的氧化物膜，保护内部的金属不再与酸反应 与碱反应 2Al＋2NaOH＋6H2O＝ 2Al＋2OH－＋6H2O＝ 2．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 3．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。 得分速记 1.铝是活泼金属，但铝的抗腐蚀性强，因为铝的表面有一层致密的氧化物薄膜。由于Al2O3的熔点高于Al的熔点，故在酒精灯上加热铝箔直至熔化，熔化的铝并不滴落。 2.铝热反应不仅指铝与Fe2O3反应，铝热反应置换的金属为金属活动性比铝弱的难熔金属。 ①铝热反应是在高温干态下进行的置换反应，铝只能与金属活动性顺序中排在铝之后的金属的氧化物反应。 ②铝热反应会放出大量的热(这一特性常出现在推断题中)。Mg条、KClO3的作用是产生高温，引发铝热反应。 ③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)。 3.常温下铝不能溶于浓硫酸和浓硝酸，不是不反应，而是发生钝化，在表面生成一层致密的氧化膜，阻止反应继续进行。 4.铝既能与酸溶液反应，又能与强碱溶液反应，但是铝不是两性金属，它是一种活泼金属，表现强还原性。 5.铝热剂着火时不能用水灭火，应用沙土盖灭。 6.工业上冶炼Al用电解熔融Al2O3的方法而不用AlCl3作原料的原因是AlCl3是共价化合物，熔融态不导电。 7.能与铝反应生成H2的溶液，可能是酸性溶液，也可能是碱性溶液。 8.等质量的铝与足量的酸或碱溶液反应，生成H2的量相同。 (9)等物质的量的酸和碱与足量的铝反应，生成H2的量由酸和碱的物质的量决定。 知识点2 氧化铝 物理性质 色固体，难溶于水，硬度 ，熔点很 ，是优良 材料 化学性质 与酸反应 Al2O3＋6HCl＝2AlCl3＋3H2O Al2O3＋6H＋＝2Al3＋＋3H2O 与碱反应 Al2O3＋2NaOH+3H2O＝ Al2O3＋2OH－+3H2O＝ 用途 制造耐火、耐高温器材、工业冶炼铝、可以制作各种宝石 得分速记 ①与酸反应：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O ②与碱反应：Al2O3＋2OH－+3H2O＝2[Al(OH)4]- 这里的酸碱是指强酸、强碱。 知识点3 氢氧化铝 物理性质 白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性 电离方程式 Al(OH)3 ( 式电离) 化学性质 与酸反应 Al(OH)3＋3HCl＝AlCl3＋3H2O Al(OH)3＋3H＋＝Al3＋＋3H2O 与碱反应 Al(OH)3＋NaOH＝ Al(OH)3＋OH－＝ 不稳定性 2Al(OH)3Al2O3＋3H2O 制备 铝盐与足量氨水 Al3＋＋3NH3·H2O＝ 偏铝酸盐与足量CO2 AlO2－＋CO2＋2H2O＝ 用途 氢氧化铝胶体有较强的吸附性，可用于 ；氢氧化铝碱性不强，可以用作胃酸中和剂 得分速记 氧化铝和氢氧化铝(能写离子方程式的写离子方程式) 名称 氧化铝(Al2O3) 氢氧化铝[Al(OH)3] 物理性质 白色固体，熔点很高 白色胶状物质，难溶于水 化学性质 与酸反应 Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O 1) 与碱反应 Al2O3＋2OH－+3H2O＝2[Al(OH)4]- Al(OH)3＋OH－=== [Al(OH)4]- 2) 加热 不分解 2Al(OH)3Al2O3＋3H2O 主要用途 ①做耐高温材料 ②冶炼铝的原料 ①制药 ②Al(OH)3胶体用于净水 知识点4 常见的铝盐 1．明矾 (1)化学式： ，属于复盐。 (2)净水原理：明矾溶于水时发生电离，电离方程式为 ，其中Al3＋发生水解反应，离子方程式为是 ，产生 ，其吸附能力很强，可以吸附水中的悬浮杂质并形成沉淀，使水变得澄清。 得分速记 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。 2．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-：AlCl3(aq)＋ Cl－(aq)=AlCl4-(aq) (4)与Al2Cl6类似，AlCl4-、Na3AlF6、Al(OH)4-中均存在配位键。 考●向●破●译 考向1 铝的性质和用途 例1（25-26高三上·上海·开学考试）铝的利用近200年，现在铝的年产量得到大幅度的提高。铝虽然较活泼，但抗腐蚀性能好，原因是___________。(用化学方程式表示) 【变式1·变载体】（2025·上海嘉定·二模）近些年来，硼铁合金(低铝、低碳) 主要应用于非晶带材软磁材料和永磁材料，是节能环保领域的“朝阳产业”。 已知部分物质的相关性质如下表 物质 熔点 莫氏硬度 铁 1535℃ 4.5 硼 2300℃ 接近于金刚石 莫氏硬度以金刚石的硬度10为标准，1表示很软，10表示很硬。 (3)早期硼是采用以氧化硼为原料的铝热法生产工艺，请写出对应的化学反应方程式_______。 (4)20世纪70年代碳热法冶硼逐步代替铝热法，利用碳还原氧化硼，反应的热化学方程式如下： B2O3(s) + 3C(s) = 2B(s) + 3CO(g)  ∆H = 946.2 kJ·mol-1。 ①反应过程中需要电热一直补充热量的原因_______。 ②已知以上反应∆S = 528.8 J·mol-1·K-1，反应发生所需的最低温度_______。(保留一位小数) ③碳热法冶硼对比铝热法的优点可能是_______。(不定项) A．碳的还原性强于铝 B．有利于降低硼铁合金中铝的含量 C．另一种产物是气体，便于与硼分离 D．能利用反应放出的热能 【变式2】【新情境——废旧锂离子电池回收利用】（2025·上海崇明·二模）废旧锂离子电池的正极材料含钴酸锂(LiCoO2)，锰酸锂(Li2MnO4)，镍酸锂(LiNiO2)以及铝片、石墨粉等，某小组设计方案回收金属元素，流程如下： 已知：过硫酸根离子的结构为： (1)锂离子电池工作时，能量的主要转化方式为___________。 (2)在废旧电池的初步处理及碱浸环节，为加快速率，除了对原料粉碎处理，还可以采用的措施有___________(写出其中一种即可)，步骤①发生反应的离子方程式为___________。 (3)滤液A中的Co、Ni、Mn均为+2价，则H2O2作为反应物的半反应式为___________。 (4)写出过程③中发生反应的离子方程式___________；步骤②中不能用盐酸酸化溶液的原因是___________。 (5)常温下滤液C中___________mol/L。(常温：) (6)所得碳酸锂样品含有少量Na2SO4杂质，拟通过图示装置测定样品中Li2CO3的含量，b中液体为硫酸溶液，量气管中可以加入的试剂可以是___________。(不定项) A．饱和Na2CO3溶液 B．饱和NaHCO3溶液 C．饱和食盐水 D．覆盖油层的水 (7)下列情况会导致测定结果偏低的是___________。 A．反应产生的气体一部分滞留在“Y”型试管中 B．没有恢复到室温就进行读数 C．水准管液面高于量气管 D．固体样品称量后，在反应之前吸收空气中的水蒸气 【变式3】【新考法——结合化学生产生活】（2025·上海青浦·二模）第三代半导体GaN常用于制造高频芯片、太阳能电池等，其晶胞为立方体结构，如下图所示： Ga的化学性质与Al相似，加热条件下GaN溶于NaOH，当晶体有缺陷时溶解速度加快，常用此方法来做晶体缺陷检验。请写出GaN与足量NaOH在加热条件下的化学反应方程式___________。 考向2 重要铝的化合物性质 例2（2025·上海·模拟预测）金属腐蚀会显著降低金属材料的强度、韧性等力学性能，缩短设备的使用寿命，甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。防止金属腐蚀的方法有很多，可以在其表面涂一层防护层，也可以结合电化学的知识来想办法。某课外兴趣小组设计了如下装置对铁片进行保护。 以下为铝材表面处理的一种方法： （1）碱洗的目的是_________（用离子方程式表示）；碱洗时常有气泡冒出，该气体是_________（填化学式）。 （2）电解时，处理好的铝材应与电源的_________极相连，铝材表面形成氧化膜的电极反应式为_________。 （3）下列几种金属的镀层被破坏后，金属腐蚀的速率最快的是________。 A．镀铝铁桶 B．食品铁罐头盒（镀锡） C．镀银铜质奖章 D．白铁水桶（镀锌） 【变式1·变载体】（2025·上海杨浦·一模）实验小组探究与醋酸溶液反应的过程如下。 Ⅰ．制备：向溶液中加入过量氨水，生成。 1．制备的离子方程式为________。 2．过滤、洗涤。 （1）过滤时不会用到的仪器是________。（不定项） A．    B．    C．    D．    E. （2）简述洗涤沉淀的操作________。 （3）沉淀洗涤干净的标准为________。 3．已知：25℃，的、醋酸的、，计算的平衡常数，判断醋酸能否溶解______。（写出计算过程） Ⅱ．将悬浊液和溶液混合，充分振荡。各试剂体积及现象见下表。 试管 1 2 3 4 悬浊液（mL） 1.0 1.0 1.0 1.0 冰醋酸（mL）+水（mL） 澄清时间 8 min 21 min 2 h 2 h 4．实验结论是：____。 5．猜测能溶解在醋酸中是因为生成了配合物。 （1）能与形成配位键的是中的____。 A．C    B．H    C．O （2）若配合物的化学式为，则该配合物的内界是____。 【变式2·变题型】（25-26高三上·上海·阶段检测）釉的成熟温度是指釉料在烧制过程中达到完全熔融并形成光滑、有特定纹理的玻璃质层的最低温度。胎体所用高岭土（富含Al2O3）增加时釉的成熟温度也随之升高，原因是_________。 【变式3·变考法】某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体 (NiSO4·7H2O)： 溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示： 金属离子 Ni2+ Al3+ Fe3+ Fe2+ 开始沉淀时(c=0.01mol•L-1)•L-1)的pH 7.2 3.7 2.2 7.5 沉淀完全时(c=1.0×10-5mol•L-1)•L-1)的pH 8.7 4.7 3.2 9.0 请回答下列问题： (1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是溶解油脂、_______。 (2)“滤液①”中含金属元素的离子主要有 _______。           a.Al3+ 　　　b.[Al(OH)4]-  　　　c.Fe3+ 　　　　d.Fe2+ (3)为回收金属，用稀硫酸将“滤液①”调为中性，生成沉淀。写出该反应的离子方程式_______。 (4)“滤液②”中含有的金属离子是_______。 (5)下列物质中，可以替代“转化”中H2O2的物质是_______。       a. 氧气　　　 b. 氯气　　　 c. 浓硫酸 　　　　d. 酸性高锰酸钾溶液 (6)若工艺流程改为先“调 pH”后“转化”： 则“滤液③”中可能含有的杂质离子为_______                a.Al3+　　b.[Al(OH)4]- 　　　 c.Fe3+　　　d.Fe2+ (7)硫酸镍在强碱溶液中用氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式 _______。 (8)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是_______。 在一密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体， 一定条件下可发生反应：。 (9)1mol [Ni(CO)4]中含有的σ键的数目是_______；配位体是_______，配位数是_______。 (10)若将[Ni(CO)4]分解成金属Ni，工业上一般采用_______(填“低温”或“高温”)， 请从化学平衡移动的角度说明原因_______。 考点二 “铝三角”与工业制备铝的工艺流程 知●识●解●构 知识点1 铝及其化合物相互转化 1．Al3＋、Al(OH)3、[Al(OH)4]－之间的转化关系 (1)①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH ②Al3＋＋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]－ 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= ②由NaAlO2制备Al(OH)3宜用CO2与AlO反应：2H2O＋AlO＋CO2= ③从节约原料角度，由Al制备Al(OH)3，宜用Al制备Al3＋，Al制备AlO，然后将二者混合：Al3＋＋3AlO＋6H2O=== (2)有关离子共存问题 ①与Al3＋不能大量共存的(阴)离子有：OH－、AlO、HS－、SiO、CO、HCO、SO等。 ②与AlO不能大量共存的(阳)离子有：H＋、Al3＋、NH、Fe2＋、Fe3＋等。 ③AlO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AlO又与NH反应生成沉淀]；Ⅳ.Al(OH)3＋OH－=== [Al(OH)4]－。 ②向含有AlO、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。 知识点2 工业制铝的工艺流程—碱溶法 (1)①、③两步骤中可能发生反应的离子方程式 ①Al2O3＋2OH－=== ，SiO2＋2OH－=== 。 ③AlO＋CO2＋2H2O=== ，SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO。 (2)步骤③中不用盐酸(或H2SO4)酸化，因为AlO与酸反应生成的Al(OH)3具有两性，可溶于强酸，不易控制酸的量；CO2廉价而且生成的副产物 用途广泛，经济效益好。 (3)步骤④中得到较纯的Al2O3，可能含有 杂质，在电解时它不会影响铝的纯度是因为SiO2的熔点 ，在加热到1 000 ℃ 左右时不会 。 知识点3 工业制铝的工艺流程—酸溶法 (1)①、②中可能发生反应的离子方程式。 ①Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。 ②Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，Fe3＋＋3OH－=== 。 (2)步骤②中不用氨水沉淀Fe3＋是因为：Al(OH)3只能溶于 ，不能溶于 ，若用氨水则不能将Fe(OH)3和Al(OH)3分离 考●向●破●译 考向1 铝的“价-类”二维图和铝三角 例1（25-26高三上·贵州六盘水·阶段检测）物质的转化是化学学习的重要内容，甲、乙、丙所代表的物质符合如图所示转化关系的是(图中的箭头均表示一步转化) A．NaCl    、、 B．、、NO C．、、 D．Al、、 【变式1·变载体】（2025·陕西西安·模拟预测）下列选项中的物质不能按图示关系实现一步转化的是 选项 X Y Z A Na NaOH NaCl B C S D NO A．A B．B C．C D．D 【变式2·变题型】（25-26高三上·天津武清·阶段检测）回答下列问题。 I． (1)如图是铁或铝及其相应化合物的“价—类二维图”，下列说法正确的是________。 A．基态铁、铝原子的未成对电子数目之比为 B．均可以通过一步反应实现Y与Z的相互转化 C．均可通过Y→X制备铁、铝的单质 D．含有铁或铝元素的W的水溶液均易水解且使溶液呈酸性。 Ⅱ．无水常作为芳烃氯代反应的催化剂。某研究小组设计了如下流程，以废铁屑（含有少量碳和杂质）为原料制备无水。 已知：氯化亚砜（）熔点：，沸点：，易水解。 回答问题： (2)操作①是________，用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和________。 (3)为避免引入新的杂质，试剂B可以选用________（填编号）。 A．溶液    B． 水    C． 水 (4)操作②是蒸发结晶，加热的同时通入的目的是________。 (5)取少量D晶体，溶于水并滴加KSCN溶液，现象是________。 (6)反应D→E的化学方程式为________。 (7)由D转化成E的过程中可能产生少量亚铁盐，写出一种可能的还原剂________。 【变式3·变考法】以化合价为纵坐标，物质类别为横坐标的图像称为价类二维图，在地壳中的含量仅次于铝，居第四位的元素价类二维图如图所示，下列说法错误的是 A．a与稀硫酸发生反应生成f B．e在潮湿的空气中容易转变为d C．b和c可分别与水发生反应生成e和d D．h的某种盐是具备净水和消毒双重功能的水处理剂 考向2 工业制备铝的工艺流程分析 例2（高三上·上海·期中）某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体 (NiSO4·7H2O)： 溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示： 金属离子 Ni2+ Al3+ Fe3+ Fe2+ 开始沉淀时(c=0.01mol•L-1)•L-1)的pH 7.2 3.7 2.2 7.5 沉淀完全时(c=1.0×10-5mol•L-1)•L-1)的pH 8.7 4.7 3.2 9.0 请回答下列问题： (1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是溶解油脂、_______。 (2)“滤液①”中含金属元素的离子主要有 _______。           a.Al3+ 　　　b.[Al(OH)4]-  　　　c.Fe3+ 　　　　d.Fe2+ (3)为回收金属，用稀硫酸将“滤液①”调为中性，生成沉淀。写出该反应的离子方程式_______。 (4)“滤液②”中含有的金属离子是_______。 (5)下列物质中，可以替代“转化”中H2O2的物质是_______。       a. 氧气　　　 b. 氯气　　　 c. 浓硫酸 　　　　d. 酸性高锰酸钾溶液 (6)若工艺流程改为先“调 pH”后“转化”： 则“滤液③”中可能含有的杂质离子为_______                a.Al3+　　b.[Al(OH)4]- 　　　 c.Fe3+　　　d.Fe2+ (7)硫酸镍在强碱溶液中用氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式 _______。 (8)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是_______。 在一密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体， 一定条件下可发生反应：。 (9)1mol [Ni(CO)4]中含有的σ键的数目是_______；配位体是_______，配位数是_______。 (10)若将[Ni(CO)4]分解成金属Ni，工业上一般采用_______(填“低温”或“高温”)， 请从化学平衡移动的角度说明原因_______。 【变式1·变载体】（24-25高三上·上海·期中）某同学在实验室用铝土矿（含有和，不考虑其他杂质）制取金属铝的流程如下： (1)下列哪种物质与滤渣I中成分相同________。 A．刚玉 B．石英 C．明矾 D．纯碱 (2)写出操作II中生成沉淀的离子反应方程式为________。 (3)滤液II中溶质在工农业上的用途是________。 (4)在工业生产中，我们会用到各种酸，有时候酸的结构会影响其酸性。判断下列几种酸的酸性由大到小顺序________。 ①，②，③ A②③①    B．②③①    C．③②①    D．①③② 请写出判断的理由________。 【变式2·变题型】（24-25高三上·上海·期中）工业上以铬铁矿(主要成分为FeO、Cr2O3，还含有Al2O3、SiO2等杂质)为主要原料生产红矾钠晶体(Na2Cr2O7·2H2O)，其主要工艺流程如图： 已知：NaBiO3在碱性条件下能将Cr3+氧化为。 （1）固体A为___________。 （2）实验室中操作①②的名称为___________ （3）固体C中含有的物质是Al(OH)3和Fe(OH)3，则H2O2的作用是___________。 （4）已知：Ksp[Fe(OH)3]=3.0×10-39，Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33，当pH=5.6时Cr(OH)3开始沉淀。室温下，Ⅱ中需调节溶液pH范围为___________(杂质离子浓度小于1×10-6 mol/L视为沉淀完全)。 （5）写出Ⅲ中发生反应的离子方程式___________。 （6）Ⅳ中酸化是用硫酸而不用盐酸酸化，理由是___________。 【变式3·变考法】为探索某工厂的废金属屑(主要成分为Fe、Cu、Al、Al2O3等)的再利用，某化学兴趣小组设计了如下实验流程，用该工厂的合金废料制取氯化铝、胆矾晶体()和水处理剂高铁酸钾(K2FeO4)。 请回答： (1)试剂X可以是___________。(填编号) A．氨水 B．氢氧化钠溶液 C．盐酸 D．硫酸 (2)试剂Y可以是___________。 A．氨水 B．氢氧化钠溶液 C．盐酸 D．硫酸 (3)关于溶液D的说法正确的是___________。 A．含有碳酸氢钠溶质 B．一定显碱性 C．存在 D．存在 (4)从CuSO4溶液中获取胆矾晶体的操作是___________、___________过滤、洗涤。 (5)从AlCl3溶液得到氯化铝固体时要加入适量的盐酸，结合化学用语解释原因___________。 (6)在步骤Ⅱ时，小组成员用下图装置进行试验，观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少。为避免固体C减少，你的建议是___________。 (7)由溶液E制取K2FeO4时，不同的温度下，不同质量浓度的对K2FeO4生成率有不同影响，由图可知工业生产中最佳条件(温度和的质量浓度)为___________。 A．22℃， B．24℃， C．26℃， D．28℃， (8)在固体F中加入稀硫酸和H2O2来制备CuSO4溶液是一种环保工艺，该反应的总的离子方程式为___________。 (9)高铁酸钾(K2FeO4)是一种环保、高效的水处理剂，它能氧化杀菌并能吸附水中悬浮的杂质，有关说法不正确的是___________。 A．高铁酸钾的还原产物易水解形成胶体，可使水中悬浮物凝聚沉降 B．高铁酸钾中含有离子键、极性共价键 C．1mol高铁酸钾生成胶粒数等于 D．高铁酸钾中铁元素为+6价 (10)该小组同学取用100.0g该废金属屑，经过实验，最终得到胆矾晶体20.0g，该废料中铜的质量分数约为___________。 考点三 金属冶炼 知●识●解●构 知识点 金属冶炼 1.金属在自然界中的存在 2.金属冶炼的实质 金属的冶炼过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程,即Mn++ne-===M(写反应通式,用M表示金属)。 3.金属冶炼的方法 方法名称 主要反应原理(举例) 热分解法 2HgO 2Ag2O 热还原法 CO作还原剂 Fe2O3+3CO (高炉炼铁) H2作还原剂 WO3+3H2 铝热反应 Fe2O3+2Al 电解法 2Al2O3(熔融) MgCl2(熔融) 2NaCl(熔融) 4.铝热反应实验中的有关问题 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: 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; ②金属焊接,如野外焊接钢轨等 考●向●破●译 考向 金属冶炼 例1（26-27高三上·重庆·阶段检测）金属是人类社会发展不可或缺的物质基础，下列有关金属的工业冶炼原理正确的是 A．电解制备金属Al B．利用水洗法从沙子中淘金 C．加热分解制备金属Fe D．电解饱和食盐水制备金属Na 【变式1·变载体】（2026·河北·一模）某种软锰矿中含有的氧化物，一种综合利用该软锰矿的工艺流程如下： 已知：时，的，的。 回答下列问题： (1)“浸出渣”的主要成分有与___________(写化学式)。 (2)“碱化过滤”时，当完全沉淀，溶液中___________(填“>”“<”或“=”)。 (3)“氧化”过程中若通入空气时间过长，的纯度会下降，可能的原因是___________。 (4)“水热法”时，温度控制在，反应的离子方程式为___________，反应后过滤所得滤液可用于制备副产物，写出副产物的一种应用：___________。 (5)在酸性、中性环境下都会被歧化生成和，则“熔融”步骤中应保证原料___________。 (6)“电解”步骤的阳极反应为___________。 【变式2·变题型】（24-25高三上·上海·阶段检测）硫酸锰在农业上是重要微量元素肥料，也是植物合成叶绿素的催化剂。一种以高硫锰矿(主要成分为含锰化合物及FeS)与氧化锰矿(主要成分为等锰的氧化物)为原料制备硫酸锰的工艺流程如下： 已知：①金属离子在水溶液中沉淀的pH范围如下表所示(25℃)： 物质 开始沉淀的pH 1.9 7.6 7.3 完全沉淀的pH 3.2 9.6 9.3 ②离子浓度时，离子沉淀完全。 (1)“混合焙烧”时一般会将原料粉碎，这样做的主要目的是___________。 (2)混合焙烧过程会产生气体，若直接排放到大气中，会造成的环境问题是___________。 A．温室效应 B．光化学烟雾 C．酸雨 D．臭氧层的破坏 (3)下列试剂可以用来吸收的是___________。 A．溶液 B．高锰酸钾酸性溶液 C．浓硫酸 D．稀盐酸 (4)如图是常温下一定量通入一定浓度的NaOH溶液后含硫微粒分布系数随pH的关系图(已知：含硫微粒X的分布系数)。基于该图可得该条件下亚硫酸的一级电离常数为___________(以的形式表示，下同)；的水解平衡常数为___________。 若某浓度的NaOH溶液吸收了0.1mol ，且吸收后pH=7，___________(用含硫微粒浓度的代数式表示)。 (5)若试剂a为，完成并配平氧化步骤发生反应的离子方程式：___________，，若省略“氧化”步骤，造成的影响是___________。 (6)“中和除杂”时，应控制溶液的pH范围是___________。 (7)“氟化除杂”后，溶液中浓度为0.05。则溶液中和的比值为___________。(已知：；) (8)“碳化结晶”时，加入碳酸氢铵，产生沉淀。“碳化结晶”时，发生反应的离子方程式为___________。 (9)“系列操作”为___________，___________，过滤，洗涤，干燥。 (10)用惰性电极电解溶液可制备，电解过程中阳极的电极反应式是___________。 【变式3·变考法】（25-26高三上·湖南长沙·阶段检测）碳酸锰()是制造高性能磁性材料的主要原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺流程如图所示。 已知： ①25℃时，，； ②相关金属离子[]形成氢氧化物沉淀的pH范围如表： 金属离子 开始沉淀的pH 3.4 1.5 6.3 6.2 6.9 8.1 沉淀完全的pH 4.7 2.8 83 8.2 8.9 10.1 回答下列问题： (1)基态锰原子的价层电子排布式为________________。 (2)硫化锰矿预先粉碎的目的是__________________________。 (3)“氧化”中将氧化成的离子方程式为__________________________。 (4)“调pH”除铁、铝元素，溶液的pH范围应调节为：_____________，滤渣2的主要成分是(填化学式)__________________。 (5)“除杂”的目的是除去和，若“除杂”后滤液中，则_____________。 (6)“沉锰”中发生反应的离子方程式为__________________________________。 (7)锰可与CO形成金属羰基配合物(熔点154℃)。其结构如图所示。则晶体中微粒间作用力有_____________(填标号)。 a．配位键          b．极性键        c．范德华力       d．离子键 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2026·重庆·高考真题）下列实验相关项目的叙述正确的是 选项 项目 叙述 A 试剂存放 用正丙醇保存金属Na B 物质鉴别 用NaOH溶液可鉴别和 C 试剂除杂 用粉可除去溶液中的 D 酸碱滴定 用残留有蒸馏水的锥形瓶会影响滴定结果 A．A B．B C．C D．D 2．（2026·四川·高考真题）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·广东·高考真题）下列物质性质实验对应的反应方程式书写错误的是 A．溶于溶液： B．铜丝插入热的浓硫酸中： C．6-羟基己酸的缩聚反应：nHOOC(CH2)5OH+n D．乙醛被氧化： 4．（2025·浙江·高考真题）物质的性质决定用途，下列两者对应关系正确的是 A．金刚石硬度大，可用于制作切削刀具 B．氧化铝具有两性，可用于制作坩埚 C．熔点高，可用于生产光导纤维 D．氨气有还原性，可用于生产铵态氮肥 5．（2025·四川·高考真题）一种主要成分为和的高钾磷矿，通过如下流程可制得重要的化工产品白磷()、。其中，电炉煅烧发生的反应为：。 下列说法错误的是 A．“电炉煅烧”必须隔绝空气 B．浸渣的主要成分是 C．“炉气水洗”使溶于水而与分离 D．“中和沉淀”需要控制溶液的 6．（2025·海南·高考真题）有色金属冶炼厂炼铜窑炉的废耐火砖极具回收价值。某厂产生的废耐火砖中主要含、Cu12.0%，其资源化回收的一种工艺流程如图所示。 回答问题： (1)“粉碎”的目的是______。 (2)“加压氨浸”时铜转化为配位离子，该过程的化学反应方程式为______。 (3)“碱熔”中产生的气体C为______，滤渣E是______(均填化学式)。E与______(填物质名称)反应可生成用于城市废水处理的。 (4)某批次试验，废砖投料20.0 kg，产出CuO 2.70 kg，则Cu的回收率为______。 (5)从绿色化学与环境保护的角度说明本工艺优点有______、______。 7．（2025·江西·高考真题）稀散金属镓(，ⅢA族)是重要的战略资源。以棕刚玉烟尘(主要成分为、、、和少量)为原料制备金属镓的工艺流程图如下： 回答下列问题： (1)滤液1的为，依据(Ⅲ)和(Ⅳ)的分布系数图，铝元素在溶液中的主要存在形式为_______(填化学式)，与碱反应的离子方程式为_______、_______。 (2)水热再生过程中，需要定量补充固体的目的是_______，以获得高纯度分子筛()材料。滤液2的_______(填“大于”或“小于”)滤液1的。 (3)已知树脂片段的结构为。在吸附时，中心镓离子与树脂间存在的主要相互作用是_______。 (4)操作X为_______。 (5)硅-钾化肥可改良土壤环境。依据其一有效组分的晶胞结构，推测该组分中钾离子能被植物吸收的原因是_______。 8．(2025·上海卷T4，2)既能和强酸反应，也能与强碱反应，由此推测GeO是 氧化物。 9．(2024·上海卷T3，6) AlBr3水解可得Al(OH)3胶体，请解释用Al(OH)3可净水的原因___________。 2 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第06讲 铝及其化合物、金属冶炼 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 ) ( 0 2 ) ( 思维建模·脉络梳理 ) ( 搭建知识框架，构建系统思维 ) ( 0 3 ) ( 考点精讲·靶向突破 ) ( 拆解核心考点，归纳解题范式 ) ( 考点一 铝及其化合物 知识解构 知识点1 铝 ∣ 知识点2 氧化铝 知识点3 氢氧化铝 ∣ 知识点 4 常见的铝盐 考向破译 考向1 铝的性质和用途 ∣ 考向 2 重要铝的化合物性质 考点二 “铝三角”与工业制备铝的工艺流程 知识解构 知识点1 铝及其化合物相互转化 ∣ 知识点2 工业制铝的工艺流程—碱溶法 知识点 3 工业制铝的工艺流程—酸溶法 考向破译 考向1 铝的“价-类”二维图和铝三角 ∣ 考向2 工业制备铝的工艺流程分析 考点 三 金属冶炼 知识解构 知识点1 金属冶炼 考向破译 考向 金属冶炼 ) ( 0 4 ) ( 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 铝及其化合物的性质 —— T4（2） T3（6） 冶炼铝的工艺流程 —— —— —— 考向解读--洞悉趋势 精准预判 ►命题解码：(1) 铝相关物质组成、分类、性质结合STSE考查，以铝制材料、净水剂、铝合金、废旧金属回收为载体，体现化学实用性；(2) 以新型铝离子电池、冶金新工艺前沿科技命题，结合价类转化图、金属冶炼流程，侧重信息提取与证据推理，体现化学创新性；(3) 以古代炼铝相关记载、合金制备传统工艺创设情境，弘扬传统技术，增强文化自信。上海等级考常融合电离平衡、氧化还原综合设问，开放设问评价冶炼方案、废渣处理，复习多关注材料、资源回收、环境相关素材。 ►复习目标：1. 厘清Al、氧化铝、氢氧化铝、铝盐的微观构成，掌握分子、离子、原子团在铝系物质中的存在形式； 2. 构建铝三角转化网络，掌握铝化合物两性实验、金属冶炼原理，理清不同金属冶炼方法差异； 3. 结合工业冶炼、废渣回收情境分析反应原理，规范答题表述，能评价金属冶炼工艺优缺点，建立资源循环利用的绿色化学思想。 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 铝及其化合物 知●识●解●构 知识点1 铝 1．金属铝的结构、存在和性质 结构 铝的原子结构示意图为 存在 铝是地壳中含量最多的金属元素，自然界中的铝全部以化合态存在 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 化学性质 通性 非金属单质反应 4Al＋3O22Al2O3(致密氧化铝薄膜，可保护内部金属) 非氧化性酸反应 2Al＋6H＋＝2Al3＋＋3H2↑ 盐反应 2Al＋3Cu2＋＝2Al3＋＋3Cu 水反应 2Al＋6H2O2Al(OH)3＋3H2↑ 特性 钝化 室温下，铝在浓硫酸、浓硝酸中，表面形成一层致密的氧化物膜，保护内部的金属不再与酸反应 与碱反应 2Al＋2NaOH＋6H2O＝2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 2Al＋2OH－＋6H2O＝2[Al(OH)4]-＋3H2↑ 2．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 3．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。 得分速记 1.铝是活泼金属，但铝的抗腐蚀性强，因为铝的表面有一层致密的氧化物薄膜。由于Al2O3的熔点高于Al的熔点，故在酒精灯上加热铝箔直至熔化，熔化的铝并不滴落。 2.铝热反应不仅指铝与Fe2O3反应，铝热反应置换的金属为金属活动性比铝弱的难熔金属。 ①铝热反应是在高温干态下进行的置换反应，铝只能与金属活动性顺序中排在铝之后的金属的氧化物反应。 ②铝热反应会放出大量的热(这一特性常出现在推断题中)。Mg条、KClO3的作用是产生高温，引发铝热反应。 ③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)。 3.常温下铝不能溶于浓硫酸和浓硝酸，不是不反应，而是发生钝化，在表面生成一层致密的氧化膜，阻止反应继续进行。 4.铝既能与酸溶液反应，又能与强碱溶液反应，但是铝不是两性金属，它是一种活泼金属，表现强还原性。 5.铝热剂着火时不能用水灭火，应用沙土盖灭。 6.工业上冶炼Al用电解熔融Al2O3的方法而不用AlCl3作原料的原因是AlCl3是共价化合物，熔融态不导电。 7.能与铝反应生成H2的溶液，可能是酸性溶液，也可能是碱性溶液。 8.等质量的铝与足量的酸或碱溶液反应，生成H2的量相同。 (9)等物质的量的酸和碱与足量的铝反应，生成H2的量由酸和碱的物质的量决定。 知识点2 氧化铝 物理性质 白色固体，难溶于水，硬度大，熔点很高，是优良耐火材料 化学性质 与酸反应 Al2O3＋6HCl＝2AlCl3＋3H2O Al2O3＋6H＋＝2Al3＋＋3H2O 与碱反应 Al2O3＋2NaOH+3H2O＝2Na[Al(OH)4] Al2O3＋2OH－+3H2O＝2[Al(OH)4]- 用途 制造耐火、耐高温器材、工业冶炼铝、可以制作各种宝石 得分速记 ①与酸反应：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O ②与碱反应：Al2O3＋2OH－+3H2O＝2[Al(OH)4]- 这里的酸碱是指强酸、强碱。 知识点3 氢氧化铝 物理性质 白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性 电离方程式 AlO＋H＋＋H2OAl(OH)3Al3＋＋3OH－(碱式电离) 化学性质 与酸反应 Al(OH)3＋3HCl＝AlCl3＋3H2O Al(OH)3＋3H＋＝Al3＋＋3H2O 与碱反应 Al(OH)3＋NaOH＝Na[Al(OH)4] Al(OH)3＋OH－＝[Al(OH)4]- 不稳定性 2Al(OH)3Al2O3＋3H2O 制备 铝盐与足量氨水 Al3＋＋3NH3·H2O＝Al(OH)3↓＋3NH 偏铝酸盐与足量CO2 AlO2－＋CO2＋2H2O＝Al(OH)3↓＋HCO3－ 用途 氢氧化铝胶体有较强的吸附性，可用于净水；氢氧化铝碱性不强，可以用作胃酸中和剂 得分速记 氧化铝和氢氧化铝(能写离子方程式的写离子方程式) 名称 氧化铝(Al2O3) 氢氧化铝[Al(OH)3] 物理性质 白色固体，熔点很高 白色胶状物质，难溶于水 化学性质 与酸反应 Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O 1) 与碱反应 Al2O3＋2OH－+3H2O＝2[Al(OH)4]- Al(OH)3＋OH－=== [Al(OH)4]- 2) 加热 不分解 2Al(OH)3Al2O3＋3H2O 主要用途 ①做耐高温材料 ②冶炼铝的原料 ①制药 ②Al(OH)3胶体用于净水 知识点4 常见的铝盐 1．明矾 (1)化学式：KAl(SO4)2·12H2O，属于复盐。 (2)净水原理：明矾溶于水时发生电离，电离方程式为KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO，其中Al3＋发生水解反应，离子方程式为是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，产生Al(OH)3胶体，其吸附能力很强，可以吸附水中的悬浮杂质并形成沉淀，使水变得澄清。 得分速记 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。 2．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。 考●向●破●译 考向1 铝的性质和用途 例1（25-26高三上·上海·开学考试）铝的利用近200年，现在铝的年产量得到大幅度的提高。铝虽然较活泼，但抗腐蚀性能好，原因是___________。(用化学方程式表示) 【答案】 【解析】铝的化学性质比较活泼，能与空气中的氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，薄膜阻止铝进一步氧化，使铝有很好的抗腐蚀性，反应的化学方程式为：。 【变式1·变载体】（2025·上海嘉定·二模）近些年来，硼铁合金(低铝、低碳) 主要应用于非晶带材软磁材料和永磁材料，是节能环保领域的“朝阳产业”。 已知部分物质的相关性质如下表 物质 熔点 莫氏硬度 铁 1535℃ 4.5 硼 2300℃ 接近于金刚石 莫氏硬度以金刚石的硬度10为标准，1表示很软，10表示很硬。 (3)早期硼是采用以氧化硼为原料的铝热法生产工艺，请写出对应的化学反应方程式_______。 (4)20世纪70年代碳热法冶硼逐步代替铝热法，利用碳还原氧化硼，反应的热化学方程式如下： B2O3(s) + 3C(s) = 2B(s) + 3CO(g)  ∆H = 946.2 kJ·mol-1。 ①反应过程中需要电热一直补充热量的原因_______。 ②已知以上反应∆S = 528.8 J·mol-1·K-1，反应发生所需的最低温度_______。(保留一位小数) ③碳热法冶硼对比铝热法的优点可能是_______。(不定项) A．碳的还原性强于铝 B．有利于降低硼铁合金中铝的含量 C．另一种产物是气体，便于与硼分离 D．能利用反应放出的热能 【答案】 (3) (4) 该反应为吸热反应，需要加热不断促进反应的发生 1789.3 K BC 【解析】（3）硼是采用以氧化硼为原料的铝热法生产工艺，即氧化硼与金属铝在高温下发生置换反应，生成氧化铝和单质硼，反应的方程式为 （4）①由方程式可知该反应为吸热反应，需要加热不断促进反应的发生，因此反应过程需要一直补充热量； ②该反应∆H = 946.2 kJ·mol-1，∆S = 528.8 J·mol-1·K-1，当时，所需的温度最低，故，即反应发生所需的最低温度为1789.3K； ③碳热法B2O3(s) + 3C(s) = 2B(s) + 3CO(g)  ∆H = 946.2 kJ·mol-1，铝热法， A．铝的还原性强于碳，而不是碳的还原性强于铝，A项错误； B．铝热法的产物为，可以降低硼铁合金中铝的含量，B项正确； C．碳热法中的生成物为B和CO，其中CO为气体，与B很容易分离， C项正确； D．碳热法由方程式可知，该反应为吸热反应，无法利用放出的热量，D项错误； 答案选BC。 【变式2】【新情境——废旧锂离子电池回收利用】（2025·上海崇明·二模）废旧锂离子电池的正极材料含钴酸锂(LiCoO2)，锰酸锂(Li2MnO4)，镍酸锂(LiNiO2)以及铝片、石墨粉等，某小组设计方案回收金属元素，流程如下： 已知：过硫酸根离子的结构为： (1)锂离子电池工作时，能量的主要转化方式为___________。 (2)在废旧电池的初步处理及碱浸环节，为加快速率，除了对原料粉碎处理，还可以采用的措施有___________(写出其中一种即可)，步骤①发生反应的离子方程式为___________。 (3)滤液A中的Co、Ni、Mn均为+2价，则H2O2作为反应物的半反应式为___________。 (4)写出过程③中发生反应的离子方程式___________；步骤②中不能用盐酸酸化溶液的原因是___________。 (5)常温下滤液C中___________mol/L。(常温：) (6)所得碳酸锂样品含有少量Na2SO4杂质，拟通过图示装置测定样品中Li2CO3的含量，b中液体为硫酸溶液，量气管中可以加入的试剂可以是___________。(不定项) A．饱和Na2CO3溶液 B．饱和NaHCO3溶液 C．饱和食盐水 D．覆盖油层的水 (7)下列情况会导致测定结果偏低的是___________。 A．反应产生的气体一部分滞留在“Y”型试管中 B．没有恢复到室温就进行读数 C．水准管液面高于量气管 D．固体样品称量后，在反应之前吸收空气中的水蒸气 【答案】(1)化学能转化为电能 (2) 搅拌或者适当升高温度 (合理均可) 2Al + 2OH-+ 6H2O = 2[Al(OH)4]-+ 3H2↑ (3)H2O2-2e-= 2H+ + O2 (4) Mn2+ + S2O+ 2H2O = 4H+ + MnO2 + 2SO MnO会在酸性条件下氧化Cl-生成Cl2 (5)1.09×10-6 (6)BD (7)C 【分析】正极材料含钴酸锂(LiCoO2)，锰酸锂(Li2MnO4)，镍酸锂(LiNiO2)以及铝片、石墨粉等，初步处理后进行碱浸，Al反应生成四羟基合铝酸钠溶液，滤渣经过氧化氢酸性溶液溶解，H2O2将LiCoO2、Li2MnO4、LiNiO2等物质中的Co、Mn、Ni还原为+2价，过滤分离出石墨，滤液在过程③中Mn2+被S2O氧化为MnO2，过程④中加入NaOH调pH使Ni2+和Co2+变为氢氧化物沉淀，过滤后在滤液C中加入浓碳酸钠生成碳酸锂。 【解析】（1）锂离子电池属于原电池，原电池工作时，是将化学能转化为电能，所以锂离子电池工作时，能量的主要转化方式为化学能转化为电能； （2）在废旧电池的初步处理及碱浸环节，为加快速率，根据化学反应速率的影响因素，除了对原料粉碎处理增大接触面积外，还可以采用搅拌、升高温度、适当增大碱的浓度等措施，步骤①是铝片与碱液反应，铝与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，离子方程式为：2Al + 2OH-+ 6H2O = 2[Al(OH)4]-+ 3H2↑； （3）滤液A中的Co、Ni、Mn均为+2价，说明H2O2将LiCoO2、Li2MnO4、LiNiO2等物质中的Co、Mn、Ni还原为+2价，所以H2O2的主要作用是还原剂，H2O2半反应式为H2O2-2e-= 2H+ + O2； （4）S2O中有过氧键，具有氧化性，过程③中Mn2+被S2O氧化为MnO2，离子方程式为Mn2+ + S2O+ 2H2O = 4H+ + MnO2 + 2SO，步骤②中不能用盐酸酸化溶液，因为溶液中的MnO具有强氧化性，能与盐酸中的Cl-发生氧化还原反应，Cl-被氧化为Cl2，MnO被还原，会导致后续反应受影响，所以原因是酸性条件下MnO会氧化Cl-生成Cl2； （5）滤液C中形成Co(OH)2沉淀，Ksp[Co(OH)2]=c(Co2+)×c2(OH-)=1.09×10-15，一般情况下溶液为碱性，假设c(OH-)=1.0×10-2mol/L（具体OH-浓度应根据题目中其他条件确定，此处假设为常见碱性环境浓度），则c(Co2+)====1.09×10-6mol/L； （6）测定样品中Li2CO3的含量，利用硫酸与样品反应，测定CO2的体积，通过CO2的量计算Li2CO3的含量； A．CO2与饱和Na2CO3溶液要反应，故不符合； B．CO2在饱和NaHCO3溶液中溶解度很小，故符合； C．CO2可以溶于饱和食盐水，故不符合； D．覆盖油层的水不会溶解CO2，故符合； 答案选BD； （7）A．反应产生的气体一部分滞留在“Y”型试管中，但是会有等量的空气进入量气管，CO2的体积不会偏小，结果不会偏低，故A不选； B．没有恢复到室温就进行读数导致测得的CO2的体积偏大，结果偏高，故B不选； C．水准管高于量气管，则CO2的压强大于大于大气压，使测得的体积偏低，结果偏低，故C选； D．固体样品称量后，在反应之前吸收空气中的水蒸气，不影响生成的CO2，结果无影响，故D不选； 答案选C。 【变式3】【新考法——结合化学生产生活】（2025·上海青浦·二模）第三代半导体GaN常用于制造高频芯片、太阳能电池等，其晶胞为立方体结构，如下图所示： Ga的化学性质与Al相似，加热条件下GaN溶于NaOH，当晶体有缺陷时溶解速度加快，常用此方法来做晶体缺陷检验。请写出GaN与足量NaOH在加热条件下的化学反应方程式___________。 【答案】 GaN+NaOH+3H2ONa[Ga(OH)4]+NH3↑ 【解析】Ga的化学性质与Al相似，则GaN与足量NaOH在加热条件下生成Na[Ga(OH)4]、和氨气，反应的化学反应方程式为GaN+NaOH+3H2ONa[Ga(OH)4]+NH3↑。 考向2 重要铝的化合物性质 例2（2025·上海·模拟预测）金属腐蚀会显著降低金属材料的强度、韧性等力学性能，缩短设备的使用寿命，甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。防止金属腐蚀的方法有很多，可以在其表面涂一层防护层，也可以结合电化学的知识来想办法。某课外兴趣小组设计了如下装置对铁片进行保护。 以下为铝材表面处理的一种方法： （1）碱洗的目的是_________（用离子方程式表示）；碱洗时常有气泡冒出，该气体是_________（填化学式）。 （2）电解时，处理好的铝材应与电源的_________极相连，铝材表面形成氧化膜的电极反应式为_________。 （3）下列几种金属的镀层被破坏后，金属腐蚀的速率最快的是________。 A．镀铝铁桶 B．食品铁罐头盒（镀锡） C．镀银铜质奖章 D．白铁水桶（镀锌） 【答案】 （1） 或 （2） 正 （3）B 【解析】（1）铝材表面自然生成氧化铝膜，碱洗目的是除去该氧化膜，氧化铝为两性氧化物，与碱反应的离子方程式或；碱洗时，铝单质也会与碱发生反应：，因此冒出的气体为。 （2）要在铝材表面生成氧化膜，需要Al失电子被氧化，氧化反应在阳极发生，因此铝材需要与电源正极相连；电解质为硫酸溶液，Al失电子结合水生成氧化铝，配平后得到电极反应式。 （3）镀层破坏后形成原电池，活泼性更强的金属作负极被腐蚀： A．铝比铁活泼，镀层破坏后，铝作为负极被腐蚀，铁作为正极被保护，铁的腐蚀速率较慢； B．铁比锡活泼，镀层破坏后，铁作为负极，锡作为正极，形成原电池，铁会加速腐蚀； C．铜比银活泼，镀层破坏后，铜作为负极，银作为正极，铜会被腐蚀，但铜活泼性弱于铁，腐蚀速率比B慢； D．锌比铁活泼，镀层破坏后，锌作为负极被腐蚀，铁作为正极被保护，铁的腐蚀速率较慢； 因此镀层破坏后，食品铁罐头盒（镀锡）中的铁腐蚀速率最快，故选B。 【变式1·变载体】（2025·上海杨浦·一模）实验小组探究与醋酸溶液反应的过程如下。 Ⅰ．制备：向溶液中加入过量氨水，生成。 1．制备的离子方程式为________。 2．过滤、洗涤。 （1）过滤时不会用到的仪器是________。（不定项） A．    B．    C．    D．    E. （2）简述洗涤沉淀的操作________。 （3）沉淀洗涤干净的标准为________。 3．已知：25℃，的、醋酸的、，计算的平衡常数，判断醋酸能否溶解______。（写出计算过程） Ⅱ．将悬浊液和溶液混合，充分振荡。各试剂体积及现象见下表。 试管 1 2 3 4 悬浊液（mL） 1.0 1.0 1.0 1.0 冰醋酸（mL）+水（mL） 澄清时间 8 min 21 min 2 h 2 h 4．实验结论是：____。 5．猜测能溶解在醋酸中是因为生成了配合物。 （1）能与形成配位键的是中的____。 A．C    B．H    C．O （2）若配合物的化学式为，则该配合物的内界是____。 【答案】1．Al3++3NH3·H2O=↓+3NH 2． AD 洗涤沉淀的操作为向过滤器中加蒸馏水至没过沉淀，待水自然流下后，重复操作2~3次； 取最后一次洗涤液少许于试管中，滴入盐酸酸化的氯化钡溶液，若无明显现象，则证明沉淀已洗涤干净 3．平衡常数K==7.5816×10-6＜1×105，反应平衡常数很小，溶解程度有限 4．醋酸浓度越小，溶解速率越慢 7． C 【解析】1．溶液和过量氨水反应生成的离子方程式为Al3++3NH3·H2O=↓+3NH； 2．(1)过滤时需用到漏斗、玻璃棒和烧杯，故选AD； (2) 洗涤沉淀的操作为向过滤器中加蒸馏水至没过沉淀，待水自然流下后，重复操作2~3次； (3) 沉淀洗涤主要洗去表面的SO，可通过检验洗涤液中是否含有SO来确定是否洗净，具体操作为取最后一次洗涤液少许于试管中，滴入盐酸酸化的氯化钡溶液，若无明显现象，则证明沉淀已洗涤干净； 3．的平衡常数K==7.5816×10-6＜1×105，反应平衡常数很小，溶解程度有限； 4．醋酸浓度越小，溶解速率越慢； 5．(1)CH3COO-中只有O原子含有孤电子对，故选C； (2) 的内界为。 【变式2·变题型】（25-26高三上·上海·阶段检测）釉的成熟温度是指釉料在烧制过程中达到完全熔融并形成光滑、有特定纹理的玻璃质层的最低温度。胎体所用高岭土（富含Al2O3）增加时釉的成熟温度也随之升高，原因是_________。 【答案】Al2O3是离子晶体，晶体中，和的电荷数高、半径小，离子间作用力强，导致其熔点很高，因此胎体所用高岭土（富含）增加时，釉的成熟温度也随之升高 【解析】在釉的成熟温度，釉料完全熔融。要解释胎体所用高岭土（富含Al2O3）增加时釉的成熟温度升高，其实就是解释Al2O3的熔点为什么高。一般认为Al2O3是离子晶体，可从影响离子键强弱的因素去解释，即从离子半径、离子所带电荷数去解释。故原因为:晶体中，和的电荷数高、半径小，离子间作用力强，导致其熔点很高，因此胎体所用高岭土（富含）增加时，釉的成熟温度也随之升高。 【变式3·变考法】某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体 (NiSO4·7H2O)： 溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示： 金属离子 Ni2+ Al3+ Fe3+ Fe2+ 开始沉淀时(c=0.01mol•L-1)•L-1)的pH 7.2 3.7 2.2 7.5 沉淀完全时(c=1.0×10-5mol•L-1)•L-1)的pH 8.7 4.7 3.2 9.0 请回答下列问题： (1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是溶解油脂、_______。 (2)“滤液①”中含金属元素的离子主要有 _______。           a.Al3+ 　　　b.[Al(OH)4]-  　　　c.Fe3+ 　　　　d.Fe2+ (3)为回收金属，用稀硫酸将“滤液①”调为中性，生成沉淀。写出该反应的离子方程式_______。 (4)“滤液②”中含有的金属离子是_______。 (5)下列物质中，可以替代“转化”中H2O2的物质是_______。       a. 氧气　　　 b. 氯气　　　 c. 浓硫酸 　　　　d. 酸性高锰酸钾溶液 (6)若工艺流程改为先“调 pH”后“转化”： 则“滤液③”中可能含有的杂质离子为_______                a.Al3+　　b.[Al(OH)4]- 　　　 c.Fe3+　　　d.Fe2+ (7)硫酸镍在强碱溶液中用氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式 _______。 (8)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是_______。 在一密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体， 一定条件下可发生反应：。 (9)1mol [Ni(CO)4]中含有的σ键的数目是_______；配位体是_______，配位数是_______。 (10)若将[Ni(CO)4]分解成金属Ni，工业上一般采用_______(填“低温”或“高温”)， 请从化学平衡移动的角度说明原因_______。 【答案】(1)除去油脂，溶解铝及其氧化物 (2)b (3)[Al(OH)4]-+H+=Al(OH)3↓+H2O (4)Ni2+、Fe2+、Fe3+ (5)a (6)c (7)2Ni2++ClOˉ+4OHˉ=2NiOOH↓+Clˉ+H2O (8)提高镍回收率 (9) 8NA CO 4 (10) 高温 正反应为放热反应，高温有利于向逆反应方向移动(生成Ni的方向) 【分析】由工艺流程分析可得，向废镍催化剂中加入溶液进行碱浸，油脂在碱性情况下水解更彻底，所以氢氧化钠可以除去油脂，并发生反应：、，可将及其氧化物溶解，所以得到的滤液①含有，滤饼①为、及其氧化物和少量其他不溶性杂质，加稀酸浸后得到含有、、的滤液②，经氧化为后，加入调节使转化为沉淀除去，再控制浓缩结晶得到硫酸镍的晶体，据此分析解答问题。 【解析】（1）氢氧化钠可以除去油脂，并发生反应：、。答案为：除去油脂，溶解铝及其氧化物。 （2）根据上述分析可知，“滤液①”中含金属元素的离子主要有。答案为：。 （3）可以与酸反应生成氢氧化铝沉淀，离子方程式为：。 （4）根据上述分析可知，加稀酸浸后得到含有、、金属离子。答案为：、、。 （5）双氧水在其中的作用是氧化剂，所以要考虑加入氧化剂，并且不带入新的杂质离子，所以选择氧气。答案为：。 （6）若将工艺流程改为先“调”后“转化”，根据表中数据，亚铁离子不如铁离子易沉淀，会使调过滤后的溶液中含有，则滤液③中可能含有转化生成的。答案为：。 （7）硫酸镍在强碱中被氧化得到沉淀，即反应中被氧化为沉淀，被还原为，则根据氧化还原得失电子守恒，可得离子方程式为：，答案为：。 （8）分离出硫酸镍晶体后的母液中还含有，可将其收集、循环使用，从而提高镍的回收率。答案为：提高镍回收率。 （9）中，镍是中心原子，镍原子与四个形成四个配位键（看作键），同时一个含有一个键和两个键，一共含有个配位键。配位体是，配位数是。答案为：；；。 （10），正反应放热，温度升高，平衡逆向移动，有利于得到金属镍。答案为：高温；正反应为放热反应，高温有利于向逆反应方向移动(生成的方向)。 考点二 “铝三角”与工业制备铝的工艺流程 知●识●解●构 知识点1 铝及其化合物相互转化 1．Al3＋、Al(OH)3、[Al(OH)4]－之间的转化关系 (1)①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH ②Al3＋＋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]－ 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↓＋3NH4+ ②由NaAlO2制备Al(OH)3宜用CO2与AlO反应：2H2O＋AlO＋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AlO，然后将二者混合：Al3＋＋3AlO＋6H2O===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－、AlO、HS－、SiO、CO、HCO、SO等。 ②与AlO不能大量共存的(阳)离子有：H＋、Al3＋、NH、Fe2＋、Fe3＋等。 ③AlO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AlO又与NH反应生成沉淀]；Ⅳ.Al(OH)3＋OH－=== [Al(OH)4]－。 ②向含有AlO、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。 知识点2 工业制铝的工艺流程—碱溶法 (1)①、③两步骤中可能发生反应的离子方程式 ①Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O，SiO2＋2OH－===SiO＋H2O。 ③AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO，SiO＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO。 (2)步骤③中不用盐酸(或H2SO4)酸化，因为AlO与酸反应生成的Al(OH)3具有两性，可溶于强酸，不易控制酸的量；CO2廉价而且生成的副产物NaHCO3用途广泛，经济效益好。 (3)步骤④中得到较纯的Al2O3，可能含有SiO2杂质，在电解时它不会影响铝的纯度是因为SiO2的熔点很高，在加热到1 000 ℃ 左右时不会熔化。 知识点3 工业制铝的工艺流程—酸溶法 (1)①、②中可能发生反应的离子方程式。 ①Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。 ②Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。 (2)步骤②中不用氨水沉淀Fe3＋是因为：Al(OH)3只能溶于强碱，不能溶于氨水，若用氨水则不能将Fe(OH)3和Al(OH)3分离 考●向●破●译 考向1 铝的“价-类”二维图和铝三角 例1（25-26高三上·贵州六盘水·阶段检测）物质的转化是化学学习的重要内容，甲、乙、丙所代表的物质符合如图所示转化关系的是(图中的箭头均表示一步转化) A．NaCl    、、 B．、、NO C．、、 D．Al、、 【答案】A 【解析】A．饱和NaCl溶液和氨气、反应生成，受热分解生成，和盐酸反应生成NaCl和，A正确； B．在放电或高温条件下生成NO，不能一步转化为，B错误； C．与氯气在水中反应可生成，和反应生成，但不能一步转化为，也不能一步转化为二氧化硫，C错误； D．加热分解生成，电解熔融状态的生成Al，不能一步转化为Al，D错误； 故答案选A。 【变式1·变载体】（2025·陕西西安·模拟预测）下列选项中的物质不能按图示关系实现一步转化的是 选项 X Y Z A Na NaOH NaCl B C S D NO A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【解析】A．与水反应生成，与盐酸反应生成，电解溶液生成，电解熔融生成，所有转化均可一步实现，A错误； B．与溶液反应生成，与过量反应生成，与反应生成，加热分解生成，所有转化均可一步实现，B错误； C．与不完全燃烧可生成，但与反应只能一步生成，无法直接生成，且也无法一步转化为，存在不能一步实现的转化，C正确； D．与在放电条件下生成，与反应生成，与水反应生成，与经催化还原可生成，所有转化均可一步实现，D错误； 故选C。 【变式2·变题型】（25-26高三上·天津武清·阶段检测）回答下列问题。 I． (1)如图是铁或铝及其相应化合物的“价—类二维图”，下列说法正确的是________。 A．基态铁、铝原子的未成对电子数目之比为 B．均可以通过一步反应实现Y与Z的相互转化 C．均可通过Y→X制备铁、铝的单质 D．含有铁或铝元素的W的水溶液均易水解且使溶液呈酸性。 Ⅱ．无水常作为芳烃氯代反应的催化剂。某研究小组设计了如下流程，以废铁屑（含有少量碳和杂质）为原料制备无水。 已知：氯化亚砜（）熔点：，沸点：，易水解。 回答问题： (2)操作①是________，用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和________。 (3)为避免引入新的杂质，试剂B可以选用________（填编号）。 A．溶液    B． 水    C． 水 (4)操作②是蒸发结晶，加热的同时通入的目的是________。 (5)取少量D晶体，溶于水并滴加KSCN溶液，现象是________。 (6)反应D→E的化学方程式为________。 (7)由D转化成E的过程中可能产生少量亚铁盐，写出一种可能的还原剂________。 【答案】(1)C (2) 过滤 玻璃棒 (3)C (4)抑制 的水解，从而得到纯净的晶体 (5)溶液变为血红色 (6) (7) 【分析】对于Ⅱ题，作如下分析： 1. 操作①（过滤）：废铁屑中与过量盐酸反应生成溶解，碳、不与盐酸反应，通过过滤实现固液分离，除去不溶杂质，得到溶液。 2. 加足量试剂B（氯水）：利用的氧化性，将氧化为，还原产物为，不引入新杂质，得到溶液。 3. 蒸发结晶并通：易水解，通入可增大溶液中浓度，抑制水解，避免生成，同时蒸发浓缩、冷却析出晶体。 4. 与共热脱水：与结晶水反应生成和气体，带走水分；同时生成的持续抑制水解，避免直接加热脱水导致水解变质，最终得到无水。 【解析】（1）根据“价—类二维图”可知，X为单质，Y为+3价氧化物，Z为+3价氢氧化物，W为+3价盐。 A．基态 原子的价电子排布式为3d64s2，未成对电子数为4；基态 原子的价电子排布式为 ，未成对电子数为1，二者未成对电子数之比为 ，故A错误； B． 和均不能与水直接反应生成对应的氢氧化物，即不能通过一步反应实现Y到Z的转化，故B错误； C．工业上可通过还原制备单质，通过电解熔融 制备 单质，均可通过Y→X制备，故C正确； D．若W为偏铝酸盐（如 ），其水溶液因 水解而呈碱性，故D错误； 故选C。 （2）操作①为过滤，用于分离不溶于盐酸的碳和 杂质，过滤操作中用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒。 （3）流程的目的是制备无水 ，加入氧化剂B是为了将滤液中的 氧化为 。选用 溶液会引入和等杂质，选用水会引入，而选用水作氧化剂，其还原产物为，不会引入新的杂质离子，故选C。 （4） 在溶液中加热蒸发时易发生水解反应生成 和 ，加热的同时通入 可以增大生成物浓度，抑制 的水解，从而得到纯净的晶体。 （5）D晶体为 ，溶于水后溶液中含有 ，滴加溶液后，与反应生成络合物，现象为溶液变为红色（或血红色）。 （6）易水解生成和，在加热条件下，与中的结晶水发生反应，生成无水、气体和气体，化学方程式为 。 （7）在D转化为E的过程中，与水反应生成的具有还原性，其溶于水生成的也具有还原性，它们可能将少量的还原为，因此可能的还原剂为（或）。 【变式3·变考法】以化合价为纵坐标，物质类别为横坐标的图像称为价类二维图，在地壳中的含量仅次于铝，居第四位的元素价类二维图如图所示，下列说法错误的是 A．a与稀硫酸发生反应生成f B．e在潮湿的空气中容易转变为d C．b和c可分别与水发生反应生成e和d D．h的某种盐是具备净水和消毒双重功能的水处理剂 【答案】C 【分析】由题中信息可知，在地壳中的含量仅次于铝，居第四位的元素是Fe元素，则a为Fe，b为FeO，c为Fe2O3，d为Fe(OH)3，e为Fe(OH)2，f为亚铁盐，g为铁盐，h为高铁酸盐； 【解析】A．铁与稀硫酸发生反应生成硫酸亚铁，A正确； B．氢氧化亚铁在潮湿的空气中容易转变为氢氧化铁，B正确； C．氧化亚铁、氧化铁不溶于水，不能与水反应，C错误； D．h为高铁酸盐，含有高铁酸根，具有强氧化性，能够杀菌消毒，+6价的铁被还原成+3价，Fe3+又形成氢氧化铁胶体具有较大表面积，吸附悬浮杂质可以做净水剂，D正确； 故选C。 考向2 工业制备铝的工艺流程分析 例2（高三上·上海·期中）某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体 (NiSO4·7H2O)： 溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示： 金属离子 Ni2+ Al3+ Fe3+ Fe2+ 开始沉淀时(c=0.01mol•L-1)•L-1)的pH 7.2 3.7 2.2 7.5 沉淀完全时(c=1.0×10-5mol•L-1)•L-1)的pH 8.7 4.7 3.2 9.0 请回答下列问题： (1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是溶解油脂、_______。 (2)“滤液①”中含金属元素的离子主要有 _______。           a.Al3+ 　　　b.[Al(OH)4]-  　　　c.Fe3+ 　　　　d.Fe2+ (3)为回收金属，用稀硫酸将“滤液①”调为中性，生成沉淀。写出该反应的离子方程式_______。 (4)“滤液②”中含有的金属离子是_______。 (5)下列物质中，可以替代“转化”中H2O2的物质是_______。       a. 氧气　　　 b. 氯气　　　 c. 浓硫酸 　　　　d. 酸性高锰酸钾溶液 (6)若工艺流程改为先“调 pH”后“转化”： 则“滤液③”中可能含有的杂质离子为_______                a.Al3+　　b.[Al(OH)4]- 　　　 c.Fe3+　　　d.Fe2+ (7)硫酸镍在强碱溶液中用氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式 _______。 (8)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是_______。 在一密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体， 一定条件下可发生反应：。 (9)1mol [Ni(CO)4]中含有的σ键的数目是_______；配位体是_______，配位数是_______。 (10)若将[Ni(CO)4]分解成金属Ni，工业上一般采用_______(填“低温”或“高温”)， 请从化学平衡移动的角度说明原因_______。 【答案】(1)除去油脂，溶解铝及其氧化物 (2)b (3)[Al(OH)4]-+H+=Al(OH)3↓+H2O (4)Ni2+、Fe2+、Fe3+ (5)a (6)c (7)2Ni2++ClOˉ+4OHˉ=2NiOOH↓+Clˉ+H2O (8)提高镍回收率 (9) 8NA CO 4 (10) 高温 正反应为放热反应，高温有利于向逆反应方向移动(生成Ni的方向) 【分析】由工艺流程分析可得，向废镍催化剂中加入溶液进行碱浸，油脂在碱性情况下水解更彻底，所以氢氧化钠可以除去油脂，并发生反应：、，可将及其氧化物溶解，所以得到的滤液①含有，滤饼①为、及其氧化物和少量其他不溶性杂质，加稀酸浸后得到含有、、的滤液②，经氧化为后，加入调节使转化为沉淀除去，再控制浓缩结晶得到硫酸镍的晶体，据此分析解答问题。 【解析】（1）氢氧化钠可以除去油脂，并发生反应：、。答案为：除去油脂，溶解铝及其氧化物。 （2）根据上述分析可知，“滤液①”中含金属元素的离子主要有。答案为：。 （3）可以与酸反应生成氢氧化铝沉淀，离子方程式为：。 （4）根据上述分析可知，加稀酸浸后得到含有、、金属离子。答案为：、、。 （5）双氧水在其中的作用是氧化剂，所以要考虑加入氧化剂，并且不带入新的杂质离子，所以选择氧气。答案为：。 （6）若将工艺流程改为先“调”后“转化”，根据表中数据，亚铁离子不如铁离子易沉淀，会使调过滤后的溶液中含有，则滤液③中可能含有转化生成的。答案为：。 （7）硫酸镍在强碱中被氧化得到沉淀，即反应中被氧化为沉淀，被还原为，则根据氧化还原得失电子守恒，可得离子方程式为：，答案为：。 （8）分离出硫酸镍晶体后的母液中还含有，可将其收集、循环使用，从而提高镍的回收率。答案为：提高镍回收率。 （9）中，镍是中心原子，镍原子与四个形成四个配位键（看作键），同时一个含有一个键和两个键，一共含有个配位键。配位体是，配位数是。答案为：；；。 （10），正反应放热，温度升高，平衡逆向移动，有利于得到金属镍。答案为：高温；正反应为放热反应，高温有利于向逆反应方向移动(生成的方向)。 【变式1·变载体】（24-25高三上·上海·期中）某同学在实验室用铝土矿（含有和，不考虑其他杂质）制取金属铝的流程如下： (1)下列哪种物质与滤渣I中成分相同________。 A．刚玉 B．石英 C．明矾 D．纯碱 (2)写出操作II中生成沉淀的离子反应方程式为________。 (3)滤液II中溶质在工农业上的用途是________。 (4)在工业生产中，我们会用到各种酸，有时候酸的结构会影响其酸性。判断下列几种酸的酸性由大到小顺序________。 ①，②，③ A②③①    B．②③①    C．③②①    D．①③② 请写出判断的理由________。 【答案】(1)B (2) (3)化肥 (4) ③②① 中Cl原子电负性较大，导致羧基中键极性大易断裂，酸性较强，和中烃基为推电子基团，烃基越长，推电子效应越明显，羧基中键极性小难断裂，酸性减弱， 【分析】铝土矿用硫酸溶解，二氧化硅不反应，过滤分离，滤液主要含有硫酸铝，向滤液中加入氨水，反应生成氢氧化铝沉淀，过滤分离，滤液II中主要含有硫酸铵，氢氧化铝烘干、灼烧分解生成氧化铝，电解熔融氧化铝生成铝单质与氧气。 【解析】（1）A．刚玉的主要成分是氧化铝，错误； B．石英的主要成分是二氧化硅，正确； C．明矾的主要成分是十二水硫酸铝钾，错误； D．纯碱的主要成分为碳酸钠，错误； 答案选B； （2）硫酸铝和氨水发生复分解反应，生成Al(OH)3沉淀，离子反应方程式：； （3）滤液II溶质为硫酸铵，是一种常见的氮肥，故用途之一是用作肥料； （4）中Cl原子电负性较大，导致羧基中键极性大易断裂，酸性较强；和中烃基为推电子基团，烃基越长，推电子效应越明显，羧基中键极性小难断裂，酸性减弱，则酸性： 。 【变式2·变题型】（24-25高三上·上海·期中）工业上以铬铁矿(主要成分为FeO、Cr2O3，还含有Al2O3、SiO2等杂质)为主要原料生产红矾钠晶体(Na2Cr2O7·2H2O)，其主要工艺流程如图： 已知：NaBiO3在碱性条件下能将Cr3+氧化为。 （1）固体A为___________。 （2）实验室中操作①②的名称为___________ （3）固体C中含有的物质是Al(OH)3和Fe(OH)3，则H2O2的作用是___________。 （4）已知：Ksp[Fe(OH)3]=3.0×10-39，Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33，当pH=5.6时Cr(OH)3开始沉淀。室温下，Ⅱ中需调节溶液pH范围为___________(杂质离子浓度小于1×10-6 mol/L视为沉淀完全)。 （5）写出Ⅲ中发生反应的离子方程式___________。 （6）Ⅳ中酸化是用硫酸而不用盐酸酸化，理由是___________。 【答案】（1）SiO2 （2）过滤 （3）氧化Fe2+，使铁元素完全转化成沉淀而除去 （4）5.0＜pH＜5.6 （5）3NaBiO3+2Cr3++7OH－+H2O=3Bi(OH)3+2+3Na+ （6）酸性条件下能氧化Cl－(方程式也可) 【分析】由流程图可知，铬铁矿（主要成分为FeO和Cr2O3，含有Al2O3、SiO2等杂质）加过量硫酸，FeO、Cr2O3和Al2O3与H2SO4反应生成相应的硫酸盐溶于水中，SiO2不与H2SO4反应，经过滤分离得到固体A和溶液B，则固体A为SiO2，溶液B中含有Fe2+、Al3+、Cr3+。加入H2O2是为了将Fe2+氧化为Fe3+，调节溶液的pH，使Fe3+、Al3+转化成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀而除去，固体C为Fe(OH)3、Al(OH)3混合物。溶液D中加入NaBiO3和NaOH溶液将Cr3+转化为。酸化溶液E是使转化为，最终得到红矾钠。 【解析】（1）铬铁矿（主要成分为FeO和Cr2O3，含有Al2O3、SiO2等杂质）加过量硫酸，SiO2不与H2SO4反应，经过滤后被分离，因此固体A为SiO2。 答案为SiO2。 （2）经过操作①②后均得到了固体和溶液，可知实验室中操作①②的名称为过滤。 答案为过滤。 （3）溶液B中含有Fe2+、Al3+、Cr3+。加入H2O2是为了将Fe2+氧化为Fe3+，调溶液的pH，使Fe3+、Al3+转化成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀而被除去。 答案为氧化Fe2+，使铁元素完全转化成沉淀而除去。 （4）调节溶液的pH是为了使Fe3＋、Al3＋转化为Fe(OH)3、Al(OH)3，而与Cr3＋分离，同时Cr3＋不能转化为Cr(OH)3。根据Fe(OH)3、Al(OH)3的Ksp数据，可知当Al(OH)3完成沉淀时，Fe3＋也完全沉淀，根据Al(OH)3计算Fe3＋、Al3＋完全沉淀时的pH。当c(Al3＋)=1×10-6 mol/L，，则，可求得pH=5.0。Cr3＋不能转化为Cr(OH)3，则pH＜5.6。综上，调节溶液pH范围为5.0＜pH＜5.6。 答案为5.0＜pH＜5.6。 （5）在溶液E中加入NaBiO3和NaOH，发生氧化还原反应，反应的离子方程式为3NaBiO3+2Cr3++7OH－+H2O=3Bi(OH)3+2+3Na＋。 答案为3NaBiO3+2Cr3++7OH－+H2O=3Bi(OH)3+2+3Na＋。 （6）在酸性条件下具有强氧化性，能够将Cl－氧化成Cl2，离子方程式为，因此酸化用硫酸而不用盐酸。 答案为酸性条件下能氧化Cl－(方程式也可)。 【变式3·变考法】为探索某工厂的废金属屑(主要成分为Fe、Cu、Al、Al2O3等)的再利用，某化学兴趣小组设计了如下实验流程，用该工厂的合金废料制取氯化铝、胆矾晶体()和水处理剂高铁酸钾(K2FeO4)。 请回答： (1)试剂X可以是___________。(填编号) A．氨水 B．氢氧化钠溶液 C．盐酸 D．硫酸 (2)试剂Y可以是___________。 A．氨水 B．氢氧化钠溶液 C．盐酸 D．硫酸 (3)关于溶液D的说法正确的是___________。 A．含有碳酸氢钠溶质 B．一定显碱性 C．存在 D．存在 (4)从CuSO4溶液中获取胆矾晶体的操作是___________、___________过滤、洗涤。 (5)从AlCl3溶液得到氯化铝固体时要加入适量的盐酸，结合化学用语解释原因___________。 (6)在步骤Ⅱ时，小组成员用下图装置进行试验，观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少。为避免固体C减少，你的建议是___________。 (7)由溶液E制取K2FeO4时，不同的温度下，不同质量浓度的对K2FeO4生成率有不同影响，由图可知工业生产中最佳条件(温度和的质量浓度)为___________。 A．22℃， B．24℃， C．26℃， D．28℃， (8)在固体F中加入稀硫酸和H2O2来制备CuSO4溶液是一种环保工艺，该反应的总的离子方程式为___________。 (9)高铁酸钾(K2FeO4)是一种环保、高效的水处理剂，它能氧化杀菌并能吸附水中悬浮的杂质，有关说法不正确的是___________。 A．高铁酸钾的还原产物易水解形成胶体，可使水中悬浮物凝聚沉降 B．高铁酸钾中含有离子键、极性共价键 C．1mol高铁酸钾生成胶粒数等于 D．高铁酸钾中铁元素为+6价 (10)该小组同学取用100.0g该废金属屑，经过实验，最终得到胆矾晶体20.0g，该废料中铜的质量分数约为___________。 【答案】(1)B (2)CD (3)ABD (4) 蒸发浓缩 冷却结晶 (5)Al3++3H2OAl(OH)3+3H+，AlCl3是强酸弱碱盐水解成酸性，加酸是为了抑制Al3+的水解 (6)将产生的气体通入一个盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶来除氯化氢气体 (7)C (8)Cu+2H++H2O2=Cu2++2H2O (9)C (10)5.12% 【分析】由制备流程可知，过量试剂X为NaOH或KOH，步骤Ⅰ为过滤，分离出溶液A含偏铝酸盐、NaOH或KOH，通入足量二氧化碳主要发生AlO+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO，步骤Ⅱ为过滤，固体C为Al(OH)3，C与盐酸反应生成氯化铝，在HCl气流中加热蒸发得到氯化铝，溶液D中含碳酸氢钠或碳酸氢钾；固体B，含Cu、Fe、Fe2O3，加过量试剂Y为盐酸或硫酸，步骤Ⅲ为过滤，分离出E含铁盐、亚铁盐，然后制备K2FeO4；固体F为Cu，可与氧气、硫酸反应生成硫酸铜，经加热浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，最终制备胆矾，以此来解答。 【解析】（1）由分析可知，试剂X是NaOH或KOH，故选B。 （2）由分析可知，试剂Y是盐酸或硫酸，故选CD。 （3）A．由分析可知，试剂X为NaOH溶液时，溶液D中含碳酸氢钠，故A正确； B．由分析可知，溶液D中含碳酸氢钠，若CO2足量，溶液D中也可能存在H2CO3，但溶液一定呈碱性，故B正确； C．由于溶液D中可能存在H2CO3，碳酸氢钠溶液中存在：，故C错误； D．溶液D中存在电荷守恒：，故D正确； 故选ABD。 （4）由分析可知，从CuSO4溶液中获取胆矾晶体的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤。 （5）Al3++3H2OAl(OH)3+3H+，AlCl3是强酸弱碱盐水解成酸性，加酸是为了抑制Al3+的水解。 （6）为避免固体C减少，可以采取的改进措施是将产生的气体通入一个盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶来除去氯化氢气体。 （7）由溶液E制取K2FeO4时，不同的温度下，不同质量浓度的Fe3+对K2FeO4生成率有以下影响，由图2可知工业生产中最佳条件(温度和Fe3+的质量浓度)为26℃，，故选C。 （8）在固体F中加入稀硫酸和H2O2来制备CuSO4溶液是一种环保工艺，该反应的总的化学方程式为：Cu+H2SO4+H2O2=CuSO4+2H2O，离子反应方程式为：Cu+2H++H2O2=Cu2++2H2O。 （9）A．高铁酸钾的还原产物有Fe3+，Fe3+易水解形成胶体，可使水中悬浮物凝聚沉降，故A正确； B．高铁酸钾中K+和形成离子键，内部含有极性共价键，故B正确； C．1mol高铁酸钾最终生成1molFe(OH)3，多个Fe(OH)3聚集形成1个胶粒，则1mol高铁酸钾生成胶粒数小于NA，故C错误； D．高铁酸钾中铁元素为+6价，故D正确； 故选C。 （10）该小组同学取用100.0g该废金属屑，经过实验，最终得到胆矾晶体20.0g，胆矾晶体(CuSO4·5H2O)的相对分子质量为250，则铜的质量为，该废料中铜的质量分数约为5.12%。 考点三 金属冶炼 知●识●解●构 知识点 金属冶炼 1.金属在自然界中的存在 2.金属冶炼的实质 金属的冶炼过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程,即Mn++ne-===M(写反应通式,用M表示金属)。 3.金属冶炼的方法 方法名称 主要反应原理(举例) 热分解法 2HgO2Hg+O2↑ 2Ag2O4Ag+O2↑ 热还原法 CO作还原剂 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(高炉炼铁) H2作还原剂 WO3+3H2W+3H2O 铝热反应 Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3 电解法 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑ 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ 4.铝热反应实验中的有关问题 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; ②金属焊接,如野外焊接钢轨等 考●向●破●译 考向 金属冶炼 例1（26-27高三上·重庆·阶段检测）金属是人类社会发展不可或缺的物质基础，下列有关金属的工业冶炼原理正确的是 A．电解制备金属Al B．利用水洗法从沙子中淘金 C．加热分解制备金属Fe D．电解饱和食盐水制备金属Na 【答案】B 【解析】A．是共价化合物，熔融状态不导电，工业上通过电解熔融制备金属，A错误； B．金化学性质稳定，自然界中以单质形式存在，且密度远大于沙子，可通过水洗法分离富集得到金，B正确； C．属于较活泼金属，工业上采用热还原法（如还原）制备，加热无法分解得到，C错误； D．电解饱和食盐水产物为、和，工业上通过电解熔融制备金属，D错误； 故选B。 【变式1·变载体】（2026·河北·一模）某种软锰矿中含有的氧化物，一种综合利用该软锰矿的工艺流程如下： 已知：时，的，的。 回答下列问题： (1)“浸出渣”的主要成分有与___________(写化学式)。 (2)“碱化过滤”时，当完全沉淀，溶液中___________(填“>”“<”或“=”)。 (3)“氧化”过程中若通入空气时间过长，的纯度会下降，可能的原因是___________。 (4)“水热法”时，温度控制在，反应的离子方程式为___________，反应后过滤所得滤液可用于制备副产物，写出副产物的一种应用：___________。 (5)在酸性、中性环境下都会被歧化生成和，则“熔融”步骤中应保证原料___________。 (6)“电解”步骤的阳极反应为___________。 【答案】(1) (2)< (3)会进一步被氧化 (4) 作氮肥(或其他合理答案) (5)KOH过量 (6) 【分析】由题干信息可知，软锰矿中含有、和，与浓硫酸反应生成和，不参与反应。的分解温度高于，在焙烧过程中，分解生成和，不发生反应，在后续浸出过程中，溶于水形成溶液，和作为浸出渣被分离。在碱化过滤过程中，与反应生成沉淀，之后经浆化，氧化，过滤烘干等过程转化为。在水热法过程中，被氧化为。在熔融步骤中，和KOH将氧化为等化合物，之后被电解转化为，据此作答。 【解析】（1）由分析可知，浸出渣的主要成分为和； （2）在水溶液中存在溶解平衡：，。在碱化过滤中，被完全沉淀，则有，此时溶液中的浓度。在水溶液中存在电离平衡，，则，； （3）Mn的最高正价为+7价，中Mn为+2价和+3价，处于中间价态，因此具有氧化性也拥有还原性，若氧化时间过长，会被进一步氧化，造成纯度下降； （4）由分析可知，在水热过程中，与发生氧化还原反应，被氧化为，Mn元素从+2价升至+4价，被还原为，存在-O-O-键，-1价O原子得电子生成-2价氧，根据电子守恒和质量守恒可写出离子方程式：；该反应副产物为，可用作氮肥； （5）由题干信息可知，在酸性、中性环境下都会被歧化生成和，因此，若要避免熔融步骤生成副产物，需控制反应体系呈碱性，因此在熔融步骤要保证原料中KOH过量； （6）电解过程中发生氧化反应，生成，是电解池阳极反应。该过程中，Mn元素从+6价升至+7价，结合电子守恒、电荷守恒和质量守恒可写出电极反应方程式：。 【变式2·变题型】（24-25高三上·上海·阶段检测）硫酸锰在农业上是重要微量元素肥料，也是植物合成叶绿素的催化剂。一种以高硫锰矿(主要成分为含锰化合物及FeS)与氧化锰矿(主要成分为等锰的氧化物)为原料制备硫酸锰的工艺流程如下： 已知：①金属离子在水溶液中沉淀的pH范围如下表所示(25℃)： 物质 开始沉淀的pH 1.9 7.6 7.3 完全沉淀的pH 3.2 9.6 9.3 ②离子浓度时，离子沉淀完全。 (1)“混合焙烧”时一般会将原料粉碎，这样做的主要目的是___________。 (2)混合焙烧过程会产生气体，若直接排放到大气中，会造成的环境问题是___________。 A．温室效应 B．光化学烟雾 C．酸雨 D．臭氧层的破坏 (3)下列试剂可以用来吸收的是___________。 A．溶液 B．高锰酸钾酸性溶液 C．浓硫酸 D．稀盐酸 (4)如图是常温下一定量通入一定浓度的NaOH溶液后含硫微粒分布系数随pH的关系图(已知：含硫微粒X的分布系数)。基于该图可得该条件下亚硫酸的一级电离常数为___________(以的形式表示，下同)；的水解平衡常数为___________。 若某浓度的NaOH溶液吸收了0.1mol ，且吸收后pH=7，___________(用含硫微粒浓度的代数式表示)。 (5)若试剂a为，完成并配平氧化步骤发生反应的离子方程式：___________，，若省略“氧化”步骤，造成的影响是___________。 (6)“中和除杂”时，应控制溶液的pH范围是___________。 (7)“氟化除杂”后，溶液中浓度为0.05。则溶液中和的比值为___________。(已知：；) (8)“碳化结晶”时，加入碳酸氢铵，产生沉淀。“碳化结晶”时，发生反应的离子方程式为___________。 (9)“系列操作”为___________，___________，过滤，洗涤，干燥。 (10)用惰性电极电解溶液可制备，电解过程中阳极的电极反应式是___________。 【答案】(1)充分反应，增大反应物接触面积，加快反应速率 (2)C (3)B (4) (5) 完全沉淀时已经完全沉淀，造成损失 (6)3.2≤pH<7.3或3.2～7.3 (7)或177.8或177.78 (8) (9) 蒸发浓缩 冷却结晶 (10) 【分析】高硫锰矿与氧化锰矿混合焙烧，得到MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO，加入硫酸反应生成Mn2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+、Al3+，若试剂a为MnO2，则二氧化锰将亚铁离子氧化为铁离子，碳酸钙中和溶液的pH，使铁离子与铝离子转化为沉淀除去，氟化除杂过程中加入MnF2，使溶液中的Mg2+、Ca2+转化为沉淀，最后加入碳酸氢铵，将锰离子转化为碳酸锰沉淀，再加硫酸溶解得硫酸锰溶液，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等得到硫酸锰晶体。 【解析】（1）粉碎的目的是增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分，则“混合焙烧”时一般会将原料粉碎，这样做的主要目的是增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分； （2）若直接排放到大气中，溶于水生成亚硫酸，被氧气氧化为硫酸，会形成硫酸型酸雨，故选C； （3）SO2气体为酸性气体，且具有还原性，可以和碱、强氧化剂反应，故可以用NaOH、氨水、酸性高锰酸钾除去，不能通过溶液、浓硫酸、稀盐酸溶液吸收，故选B； （4）亚硫酸的一级电离方程式为，由图可知，当pH=1.9时，则一级电离常数为，同理，二级电离常数为，以第一步水解为主，水解方程式为，水解平衡常数为；溶液存在电荷守恒：+，此时溶液pH=7，即c(H+)=c(OH-)，则； （5）若试剂a为MnO2，氧化步骤中二氧化锰与亚铁离子反应生成三价铁离子和二价锰离子，则反应的离子方程式为：MnO2+4H++2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O；若省略“氧化”步骤，则铁元素以Fe2+形式存在，中和沉淀时Fe2+和Mn2+均转化为沉淀，造成Mn2+损失； （6）“中和除杂”的目的是使铁离子完全沉淀且锰离子不沉淀，则控制溶液的pH范围是3.2≤pH＜7.3； （7）“氟化除杂”时，镁离子和钙离子分别转化为氟化镁和氟化钙，两沉淀共存，则溶液中c(Mg2+)：c(Ca2+)=Ksp(MgF2)：Ksp(CaF2)=6.4×10-10：3.6×10-12=177.8； （8）“碳化结晶”时NH4HCO3将锰离子转化为碳酸锰，其反应的离子方程式为Mn2++2=MnCO3↓+CO2↑+H2O，选择NH4HCO3而不选择Na2CO3溶液的原因是碳酸根离子水解程度大，碱性强，会促进锰离子水解为氢氧化锰； （9）“系列操作”为从溶液得到晶体，蒸发浓缩、冷却结晶，过滤，洗涤，干燥； （10）用惰性电极电解溶液可制备，电解过程中阳极发生氧化反应，锰元素化合价升高，阳极上锰离子失电子生成，电极反应式是。 【变式3·变考法】（25-26高三上·湖南长沙·阶段检测）碳酸锰()是制造高性能磁性材料的主要原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺流程如图所示。 已知： ①25℃时，，； ②相关金属离子[]形成氢氧化物沉淀的pH范围如表： 金属离子 开始沉淀的pH 3.4 1.5 6.3 6.2 6.9 8.1 沉淀完全的pH 4.7 2.8 83 8.2 8.9 10.1 回答下列问题： (1)基态锰原子的价层电子排布式为________________。 (2)硫化锰矿预先粉碎的目的是__________________________。 (3)“氧化”中将氧化成的离子方程式为__________________________。 (4)“调pH”除铁、铝元素，溶液的pH范围应调节为：_____________，滤渣2的主要成分是(填化学式)__________________。 (5)“除杂”的目的是除去和，若“除杂”后滤液中，则_____________。 (6)“沉锰”中发生反应的离子方程式为__________________________________。 (7)锰可与CO形成金属羰基配合物(熔点154℃)。其结构如图所示。则晶体中微粒间作用力有_____________(填标号)。 a．配位键          b．极性键        c．范德华力       d．离子键 【答案】(1) (2)增大接触面积，加快溶浸速率 (3) (4) 4.7≤pH＜6.2 、 (5) (6) (7)abc 【分析】MnO2与硫化锰矿(还含Fe、Al、Zn、Ni、Si等元素)加入H2SO4“溶浸”得到含Mn2+、Fe2+、Al3+、Zn2+、Ni2+等的滤液和滤渣1，滤液中加入MnO2将Fe2+氧化成Fe3+，加入氨水调pH使Fe3+、Al3+转化成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀进入滤渣2，加入Na2S将Zn2+、Ni2+转化成ZnS、NiS沉淀进入滤渣3，最后加入NH4HCO3使Mn2+转化成MnCO3沉淀。 【解析】（1）Mn原子核外有25个电子，基态Mn原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，则基态Mn原子的价层电子排布式为3d54s2。 （2）硫化锰矿预先粉碎的目的是：增大硫化锰矿与MnO2粉、H2SO4的接触面积，加快溶浸速率。 （3）MnO2将Fe2+氧化成Fe3+，MnO2被还原成Mn2+，根据得失电子守恒、原子守恒、电荷守恒，反应的离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O。 （4）“调pH”除铁、铝元素，将Fe3+、Al3+完全转化成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀而除去，Zn2+、Ni2+、Mn2+不形成沉淀，根据已知②，调节pH的范围为4.7≤pH＜6.2；滤渣2主要成分的化学式为Fe(OH)3、Al(OH)3。 （5）若“除杂”后滤液中c(Ni2+)=1.0×10-5mol/L，则滤液中c(S2-)==mol/L=1×10-16mol/L，则c(Zn2+)==mol/L=2.9×10-9mol/L。 （6）加入NH4HCO3“沉锰”，Mn2+与反应生成MnCO3、CO2和H2O，反应的离子方程式为Mn2++2=MnCO3↓+CO2↑+H2O。 （7）配体CO中C与O之间存在极性键与配位键，中心原子Mn与配体CO间存在配位键，Mn2(CO)10的熔点为154℃，Mn2(CO)10属于分子晶体，分子间存在范德华力；该晶体的微粒间不存在离子键；选abc。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2026·重庆·高考真题）下列实验相关项目的叙述正确的是 选项 项目 叙述 A 试剂存放 用正丙醇保存金属Na B 物质鉴别 用NaOH溶液可鉴别和 C 试剂除杂 用粉可除去溶液中的 D 酸碱滴定 用残留有蒸馏水的锥形瓶会影响滴定结果 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【解析】A．正丙醇含有羟基，可与金属Na发生反应生成丙醇钠和氢气，不能用于保存Na，通常Na保存在煤油或石蜡油中，A错误； B．向溶液中加入NaOH溶液，仅生成白色沉淀且沉淀不溶于过量NaOH；向溶液中加入NaOH溶液，先生成白色沉淀，NaOH过量后沉淀溶解生成可溶性的，二者现象不同可鉴别，B正确； C．Cu粉会与发生反应，消耗的同时引入等新杂质，无法达到除杂目的，C错误； D．酸碱滴定中，锥形瓶残留的蒸馏水不会改变待测液中溶质的总物质的量，因此不会影响滴定结果，D错误； 故选B。 2．（2026·四川·高考真题）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·广东·高考真题）下列物质性质实验对应的反应方程式书写错误的是 A．溶于溶液： B．铜丝插入热的浓硫酸中： C．6-羟基己酸的缩聚反应：nHOOC(CH2)5OH+n D．乙醛被氧化： 【答案】C 【解析】A．为两性氧化物，与NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸钠，离子方程式为，A正确； B．热浓硫酸具有强氧化性，可氧化Cu生成硫酸铜、二氧化硫和水，方程式为，B正确； C．n个6-羟基己酸发生缩聚反应时，生成1分子高聚物的同时仅脱去分子，且缩聚反应一般使用单向箭头而非可逆符号，方程式，C错误； D．碱性条件下乙醛被氧化为乙酸根，同时生成砖红色 沉淀，离子方程式为，D正确； 故选C。 4．（2025·浙江·高考真题）物质的性质决定用途，下列两者对应关系正确的是 A．金刚石硬度大，可用于制作切削刀具 B．氧化铝具有两性，可用于制作坩埚 C．熔点高，可用于生产光导纤维 D．氨气有还原性，可用于生产铵态氮肥 【答案】A 【解析】A．金刚石是天然存在的最硬物质，硬度大的性质使其非常适合用于制作切削、研磨工具，A正确； B．氧化铝具有两性，但制作坩埚主要利用其高熔点和化学稳定性，以耐受高温和腐蚀，两性并非制作坩埚的关键性质，B错误； C．光导纤维的生产主要利用二氧化硅的光学性质，如高透明度和低光损耗，而非高熔点，C错误； D．氨气具有还原性，但生产铵态氮肥（如硫酸铵、硝酸铵）主要利用其碱性（与酸反应生成铵盐），还原性与铵态氮肥生产无直接关联，D错误； 故选A。 5．（2025·四川·高考真题）一种主要成分为和的高钾磷矿，通过如下流程可制得重要的化工产品白磷()、。其中，电炉煅烧发生的反应为：。 下列说法错误的是 A．“电炉煅烧”必须隔绝空气 B．浸渣的主要成分是 C．“炉气水洗”使溶于水而与分离 D．“中和沉淀”需要控制溶液的 【答案】C 【分析】主要成分为和的高钾磷矿，与焦炭经电炉煅烧生成、、气体、气体，炉气水洗，磷蒸气通过冷水冷凝成固态白磷，尾气为不溶于水的CO，燃烧生成CO2，用于中和沉淀；炉渣经水浸，浸渣主要成分为不溶于水的，浸液中通入CO2，生成，过滤经燃烧得；滤液主要成分为，据此分析； 【解析】A．“电炉煅烧”时生成，可与氧气反应，故必须隔绝空气，A正确； B．根据分析可知，浸渣的主要成分是，B正确； C．“炉气水洗”因、CO均不溶于水，磷蒸气通过冷水冷凝成固态白磷，使与分离，C错误； D．“中和沉淀”时通入的二氧化碳形成的弱酸，不会溶解生成的（只溶于强酸强碱中），但需要控制溶液的，防止生成，D正确； 故选C。 6．（2025·海南·高考真题）有色金属冶炼厂炼铜窑炉的废耐火砖极具回收价值。某厂产生的废耐火砖中主要含、Cu12.0%，其资源化回收的一种工艺流程如图所示。 回答问题： (1)“粉碎”的目的是______。 (2)“加压氨浸”时铜转化为配位离子，该过程的化学反应方程式为______。 (3)“碱熔”中产生的气体C为______，滤渣E是______(均填化学式)。E与______(填物质名称)反应可生成用于城市废水处理的。 (4)某批次试验，废砖投料20.0 kg，产出CuO 2.70 kg，则Cu的回收率为______。 (5)从绿色化学与环境保护的角度说明本工艺优点有______、______。 【答案】(1)加快“加压氨浸”的速度 (2) (3) 盐酸 (4)90% (5) 实现、等物质的循环利用，原料利用率高 资源综合利用，既回收铜又制得铝盐絮凝剂，减轻固体废弃物对环境的压力 【分析】废耐火砖中主要含、Cu12.0%，经过粉碎通入氧气加压氨浸，铜转化为配位离子，过滤后得到的滤液A中含有，经过一系列处理回收金属Cu；滤渣B中含有，加入碳酸钠碱溶后，气体C是，在碱熔高温转化为，通过水萃滤液D中含有，加入二氧化碳气体得到滤渣E(氢氧化铝)。 【解析】（1）“粉碎”的目的是通过增大接触面积加快“加压氨浸”的速度。 （2）“加压氨浸”时铜与氧气、氨气反应转化为配位离子铜氨离子，该过程的化学反应方程式为。 （3）“碱熔”所加的“碱”实际上是纯碱，与滤渣B中的反应产生的气体C为。根据分析滤液D中为，与气体C()反应可生成滤渣E为。，需要引入Cl—，故可让与盐酸反应获得聚合氯化铝。 （4）废砖中Cu的质量为 。产出的2.70 kg CuO中Cu的质量为 。则Cu的回收率为 。 （5）本工艺的环保与绿色化学优势，可归纳为： ①实现、等物质的循环利用，原料利用率高。 ②资源综合利用，既回收铜又制得铝盐絮凝剂，减轻固体废弃物对环境的压力。 7．（2025·江西·高考真题）稀散金属镓(，ⅢA族)是重要的战略资源。以棕刚玉烟尘(主要成分为、、、和少量)为原料制备金属镓的工艺流程图如下： 回答下列问题： (1)滤液1的为，依据(Ⅲ)和(Ⅳ)的分布系数图，铝元素在溶液中的主要存在形式为_______(填化学式)，与碱反应的离子方程式为_______、_______。 (2)水热再生过程中，需要定量补充固体的目的是_______，以获得高纯度分子筛()材料。滤液2的_______(填“大于”或“小于”)滤液1的。 (3)已知树脂片段的结构为。在吸附时，中心镓离子与树脂间存在的主要相互作用是_______。 (4)操作X为_______。 (5)硅-钾化肥可改良土壤环境。依据其一有效组分的晶胞结构，推测该组分中钾离子能被植物吸收的原因是_______。 【答案】(1) (2) 使溶液中的为 大于 (3)配位作用 (4)浓缩结晶、过滤 (5)钾离子处在结构的层间及空洞中，能够通过阳离子交换释放 【分析】棕刚玉烟尘(主要成分为、、、和少量)加KOH水热浸取，得到硅-钾化肥及滤液1，滤液1的为，依据(Ⅲ)和(Ⅳ)的分布系数图，铝元素在溶液中的主要存在形式为，硅元素在溶液中的主要存在形式为与，镓元素在溶液中的主要存在形式为（铝元素与镓元素同主族，单质镓的性质与铝相似），加入固体水热再生，过滤获得高纯度分子筛()材料，同时得到含有的滤液2，用树脂吸附滤液2中的，再加入K2S、KOH进行树脂解吸得到含的溶液，将所得溶液浓缩结晶、过滤除去析出的K2S晶体，得到富镓溶液，电解富镓溶液得到Ga单质。 【解析】（1）根据分析，滤液1的为，依据(Ⅲ)和(Ⅳ)的分布系数图，铝元素在溶液中的主要存在形式为，硅元素在溶液中的主要存在形式为与，故与碱反应的离子方程式为、； （2）根据分析，加入固体水热再生的目的是获得高纯度分子筛()材料，同时得到含有的滤液2，水热再生过程中，为了使溶液中的为，需要定量补充固体，更好地得到。滤液1的主要成分为、、、，向滤液1中加入水解后呈碱性的固体后过滤得到滤液2：2K4SiO4+2KAl(OH)4+3H2O=2↓+8KOH、2K3HSiO4+2KAl(OH)4+H2O=2↓+6KOH，滤液的碱性变强，故滤液2的大于滤液1的； （3）已知树脂片段的结构为，其中的N与O原子均存在孤电子对，的中心镓离子提供空轨道，形成配位键，则在吸附时，中心镓离子与树脂间存在的主要相互作用是配位作用； （4）根据分析，用树脂吸附滤液2中的，再加入K2S、KOH进行进行树脂解吸得到含的溶液，将所得溶液浓缩结晶、过滤除去析出的K2S晶体，得到富镓溶液，故操作X为浓缩结晶、过滤； （5）从晶胞结构来看，钾离子处在结构的层间及空洞中，钾离子与晶胞结构中的其他离子结合力较弱，能够通过阳离子交换释放，从而脱离晶胞进入土壤中，能被植物吸收。 8．(2025·上海卷T4，2)既能和强酸反应，也能与强碱反应，由此推测GeO是 氧化物。 【答案】(2)两性 【解析】(2)既能和酸又能和碱反应生成盐和水的氧化物属于两性氧化物；GeO既能和强酸反应，也能与强碱反应，由此推测GeO是两性氧化物； 9．(2024·上海卷T3，6) AlBr3水解可得Al(OH)3胶体，请解释用Al(OH)3可净水的原因___________。 【答案】(6)氢氧化铝胶体粒子有很大的比表面积，具有较好的吸附性，能吸附水中的悬浮颗粒并使其沉降，因而常用于水的净化 【解析】(6)由于氢氧化铝胶体粒子有很大的比表面积，具有较好的吸附性，能吸附水中的悬浮颗粒并使其沉降，因而常用于水的净化。 2 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $