含铝题有两条不同的主线：金属Al由0升到+3的电子转移，以及+3价铝在离子、沉淀和含铝阴离子之间的酸碱转化。先分清这两条线，再处理保护膜、产氢限量、互滴曲线和工业分离。

01 · 知识点膜、电子、两性与铝三角02 · 考点限量、互滴、净化与工业流程03 · 坑点类别、书写口径与条件

一、知识点 理解概念

1. 活泼金属可以有稳定的表面保护

Al为银白色、密度较小、有延展性和导电导热性的金属，电子分层2、8、3，位于第3周期ⅢA族，常见化合物中为+3价。自然界常见铝矿中以化合物存在，冶炼需把化合态铝还原成单质。

常温空气中形成致密氧化膜，阻碍内部继续接触环境，因此金属活泼与表面不再明显变化可以同时成立。常温浓硝酸、浓硫酸中的钝化也是表面反应形成保护、抑制继续反应，不是完全没反应，更不是Al不活泼。温度、浓度或膜改变后，原现象不一定保持。

Al₂O₃熔点高于Al，课堂铝箔受热时内部金属可已熔化，而外壳仍保持，不滴落不等于Al没有熔化。膜与酸、碱的溶解本身不放H₂；比较金属速率还要看表面积、表面状态、温度及试剂条件。

2. 金属铝产氢时，酸与碱消耗量不同

在盐酸等适用非氧化性酸中：

$$\mathrm{2Al+6H^+\to2Al^{3+}+3H_2\uparrow}.$$

强碱水溶液中用本章含铝物种口径写为：

$$\mathrm{2Al+2OH^-+6H_2O\to2[Al(OH)_4]^-+3H_2\uparrow}.$$

两条路线中2Al共失6电子，生成3H₂的6H共得6电子。碱路线被还原的是水中的H，OH⁻维持生成可溶含铝物种的条件，不是Na⁺供电子，也不是OH⁻本身作为得电子的氧化剂。

每反应1 mol Al	酸路线	碱路线
Al失电子	3 mol	3 mol
试剂净耗量	3 mol H⁺	1 mol OH⁻
H₂	1.5 mol	1.5 mol

同量Al两边全部反应才产等量H₂。硝酸等氧化性酸按题给含氮还原产物另判，不用盐酸模型；浓硫酸、浓硝酸常温钝化也不能推广到加热或任意浓度。

3. 水溶液含铝阴离子与教材简写保持同一计量口径

本章水溶液用[Al(OH)₄]⁻表示。原资料也使用AlO₂⁻，例如：

$$\mathrm{2Al+2OH^-+2H_2O\to2AlO_2^-+3H_2\uparrow}.$$

把每个AlO₂⁻按组成记账补2H₂O，可改写成[Al(OH)₄]⁻口径；Al、OH⁻、H₂计量相同，水须同步配平。不是把这两种写法当水中任意独立定量的两份溶质，也不能换写后反指原式原子不守恒。

原资料将碱反应拆为“Al与水生成Al(OH)₃、H₂，再将Al(OH)₃溶于碱”，两式相加可核净反应，但可拆式不证明实际微观机制一定如此，更不说明实验已先分离出中间沉淀。OpenStax关于Al(OH)₃在强碱中形成含铝配合物

4. 两性化合物反应中Al仍为+3价

Al₂O₃为白色、难溶于水、熔点高的两性氧化物；Al(OH)₃为白色胶状难溶的两性氢氧化物。它们在相应条件下与酸、强碱反应，但不是金属Al产氢的电子转移。

$$\begin{aligned} \mathrm{Al_2O_3+6H^+}&\mathrm{\to2Al^{3+}+3H_2O},\\ \mathrm{Al_2O_3+2OH^-+3H_2O}&\mathrm{\to2[Al(OH)_4]^-},\\ \mathrm{Al(OH)_3+3H^+}&\mathrm{\to Al^{3+}+3H_2O},\\ \mathrm{Al(OH)_3+OH^-}&\mathrm{\to[Al(OH)_4]^-}. \end{aligned}$$

酸中H⁺消耗O/OH部分，碱中形成可溶含铝配合物。Al始终+3，不可让它凭空再失3电子产生H₂。教材把两性概括为能与酸、碱反应生成盐和水时，具体水溶液配合物净式仍须按上式核水和电荷。

原简写$\mathrm{Al_2O_3+2OH^-\to2AlO_2^-+H_2O}$、$\mathrm{Al(OH)_3+OH^-\to AlO_2^-+2H_2O}$各自守恒；“两式电离”的教材概括也不表示任意溶液都有指定量游离Al³⁺和AlO₂⁻。

加热可有$\mathrm{2Al(OH)_3\xrightarrow{\text{高温}}Al_2O_3+3H_2O}$，但普通水溶液条件不能反过来用Al₂O₃加水直接制Al(OH)₃。Al也不是所有两性氧化物或氢氧化物的唯一元素实例。

5. 铝三角先扣背景酸碱，再按累计量分段

三个节点为Al³⁺、Al(OH)₃、[Al(OH)₄]⁻。起始存在过量酸或碱时，滴入试剂须先中和背景量，不能直接套下列理想分段。a为起始含铝物质的量，x为累计指定试剂的量，单位均mol，不是浓度。

NaOH滴入含a mol Al³⁺的溶液，忽略题设以外的水解、原有酸等额外耗碱后：

$$n[\mathrm{Al(OH)_3}]= \begin{cases} x/3,&0\le x\le3a,\\ 4a-x,&3a\le x\le4a,\\ 0,&x\ge4a. \end{cases}$$

前段每mol Al³⁺耗3 mol OH⁻析沉淀，x=3a时最大a mol；后段每mol沉淀再耗1 mol OH⁻溶解，x=4a全溶。

反向把Al³⁺滴入足量NaOH，起初碱相对过量，可按$\mathrm{Al^{3+}+4OH^-\to[Al(OH)_4]^-}$而无持久沉淀。继续加入Al³⁺，碱不再足量时，还可有：

$$\mathrm{Al^{3+}+3[Al(OH)_4]^-\to4Al(OH)_3\downarrow}.$$

铝来自两边，不能只数被滴液；“反滴无沉淀”不是任意加到多少都无沉淀。

强酸滴入a mol [Al(OH)₄]⁻溶液，扣除原来过量OH⁻后：

$$\mathrm{[Al(OH)_4]^-+H^+\to Al(OH)_3\downarrow+H_2O}.$$

累计H⁺为a mol时沉淀最大，再每mol沉淀耗3 mol H⁺溶回Al³⁺，累计4a mol全溶。酸、碱方向的最大点分别a与3a，别对调。

6. 弱试剂与选择性分离不能套同一条曲线

目标	常用课内路线	要保留的条件
Al³⁺制Al(OH)₃	$\mathrm{Al^{3+}+3NH_3\cdot H_2O\to Al(OH)_3\downarrow+3NH_4^+}$	常见条件下过量氨水通常不继续溶沉淀
含铝阴离子制Al(OH)₃	足量CO₂：$\mathrm{[Al(OH)_4]^-+CO_2\to Al(OH)_3\downarrow+HCO_3^-}$	碳酸不按过量强酸的再次溶回Al³⁺处理；CO₂不足时另核CO₃²⁻终态
用强酸、强碱制沉淀	控制在铝三角的沉淀区间	适量能制，不是化学上“绝对不能”；过量会再溶
两份含铝溶液共沉淀	Al³⁺与[Al(OH)₄]⁻按1∶3反应	总铝来自两边，并核限量及剩余

以上不是“所有弱酸、弱碱在所有浓度都不反应”的普遍律。原偏铝酸根共沉淀式$\mathrm{3AlO_2^-+Al^{3+}+6H_2O\to4Al(OH)_3\downarrow}$与本章补水口径对应。

除杂先确定目标在哪一相：

• Mg中少量Al、Fe₂O₃中少量Al₂O₃、Mg(OH)₂中少量Al(OH)₃，在本题常见条件下用足量NaOH溶走含铝杂质，过滤取目标固体并洗涤，不取含铝滤液。
• Mg²⁺含Al³⁺，过量NaOH使Mg(OH)₂留固相、铝进滤液；先过滤并洗涤固体，再用合适酸溶回Mg²⁺。未分离就加酸，铝会重新混入。
• 制铝盐时则可先沉淀、过滤洗涤净化，再用酸完全溶解成盐；“析沉淀终点”与“溶沉淀终点”不同。

任何路线都先核目标物是否也被试剂消耗，不能只问杂质能否反应。

7. 明矾净水不是消毒证明

明矾KAl(SO₄)₂·12H₂O为复盐，一份晶体对应K、Al、硫酸根分析组分量比1∶1∶2，另有12份结晶水。适宜条件下Al³⁺水解形成Al(OH)₃胶体，吸附并促使悬浮杂质聚集，随沉降或过滤使水澄清。课堂总式：

$$\mathrm{Al^{3+}+3H_2O\rightleftharpoons Al(OH)_3}\text{（胶体）}+\mathrm{3H^+}.$$

它也解释相应溶液酸性，但水解程度与分散体形成受浓度、酸碱条件等控制，不表示投入Al全部已沉淀。去悬浮物不是灭活微生物，也不去除所有溶解性污染物；清澈不等于可饮用。沉淀、胶体与透明处理水的判断都须有分散状态及过程证据，不由化学式单独决定。

8. 冶炼看电子来源，也看条件与成本

Al高温可还原某些金属氧化物，典型铝热反应为：

$$\mathrm{Fe_2O_3+2Al\xrightarrow{\text{高温}}2Fe+Al_2O_3},$$

$$\mathrm{3MnO_2+4Al\xrightarrow{\text{高温}}3Mn+2Al_2O_3}.$$

反应强烈放热，可联系钢轨焊接。原课堂示意中镁带用来提供引发所需高温，KClO₃承担供氧角色；这里只辨认材料作用，不提供配方、组装或点燃步骤，不能自行实施。活动性可作课内初筛，实际还须看氧化物稳定性和温度，不能把“只能、唯一”推广到所有氧化物。

“铝热剂是混合物”不是不能获得铁的理由；不选为常规大规模炼铁路线是原料、能耗成本和工艺等考虑，不等于反应不能生成铁。

铝土矿流程则先碱浸使Al进溶液，过滤、通CO₂析Al(OH)₃、过滤洗涤、灼烧得Al₂O₃，最后含冰晶石的熔融电解质中还原得Al。前面酸碱转化Al仍+3，最后才得电子成为0价。冰晶石降低混合体系所需熔融运行温度、减少相应能耗，不是改变纯Al₂O₃的固有熔点。OpenStax铝制备流程

题给SiO₂形成铝硅酸钠沉淀时，一部分Al也可能入固相；守恒应包含这个去向，不默认原矿Al全在滤液。不把Na[Al(OH)₄]水溶液直接当最后熔融电解原料。若目标是明矾而非金属，则成盐结晶即可，Al保持+3，不需还原。

二、考点 方法与例题

1. 产氢先取限量，压力再核温度与空间

先认是否适用产H₂路线，氧化膜存在且需要计量时先扣其耗酸/碱；题已去膜不另编膜量。Al质量除27，HCl先用溶液质量乘质量分数再除36.5，NaOH用纯量或同份溶液cV，V用L。

扣除其他消耗、水足量且按该路线反应时，理论量为：

$$n(\mathrm{H_2})_{\text{酸}}=\frac32\min\left[n(\mathrm{Al}),\frac{n(\mathrm{H^+})}{3}\right],$$

$$n(\mathrm{H_2})_{\text{碱}}=\frac32\min\left[n(\mathrm{Al}),n(\mathrm{OH^-})\right].$$

min中的两项均为能支持反应的Al量；只有完全反应时理论上限才成为实际值。等量Al且酸碱各足量，产氢相等；Al各足量、HCl与NaOH等mol，则酸∶碱产氢为1∶3。仅见气体比在1/3与1之间不能唯一判限量，还须等量Al、等mol酸碱、气体同温同压等比较前提。

质量换算$m(\mathrm{H_2})=2n$ g；体积需相应条件的气体摩尔体积。刚性密闭容器中压力峰值既受产气量也受温度影响，结束后冷却可降压，不必是气体变少或容器空间收缩。

以下实验与工业图均为理论阅读。涉及强酸碱、气体与高温或密闭产氢的操作只在具备条件的教学实验室或专业设施按规程进行，不据图自行搭建。

例题 01 镁铝反应的压力曲线

题目

室温下足量镁片、铝片(已去除氧化膜)分别与40 g溶质质量分数为7.3%的稀盐酸反应(装置如图甲)，用压强传感器测得装置内压强随时间的变化关系如图乙。已知：相同温度下，装置内压强与产生气体的体积成正比。下列说法错误的是

A．曲线①为镁与盐酸反应的压强变化曲线

B．AB段下降的原因是随反应的进行盐酸浓度逐渐减小

C．反应结束时消耗镁片与铝片的质量比为4∶3

D．反应结束后二者产生氢气的质量相等

答案与解析

解析

选B。每份盐酸HCl为$40\times7.3\%=2.92$ g，即$2.92/36.5=0.08$ mol。金属足量且Al已去膜，按原酸耗尽模型：

$$n(\mathrm{Mg})=0.08/2=0.04\ \mathrm{mol},\quad m=0.04\times24=0.96\ \mathrm g;$$

$$n(\mathrm{Al})=0.08/3\ \mathrm{mol},\quad m=(0.08/3)\times27=0.72\ \mathrm g.$$

故消耗质量比$0.96:0.72=4:3$，C正确。两份均生成$0.08/2=0.04$ mol H₂，即0.08 g，D正确；同平台来自同酸量，不是消耗了同质量金属。

A按题给相同装置/酸量及表面状态的课堂比较，①上升快且先到峰，判Mg，成立；不能单凭活动性推广任意形态下Mg永远更快。

B错。反应放热使气体升温，峰后反应停止、气量不再增加，冷却降低压强。刚性密闭容器气相空间近似不变，原解“气体体积收缩”不能解释为容器几何空间自行变小。盐酸逐渐减少使产气速率趋缓，不能单独让已生成气量减少。

题说同温下气体体积可与压力联系，应按统一外部温压换算的等效产气体积理解。图起始约100 kPa含空气背景，推广计量时用压强增量而非不扣背景的总压，不额外编造装置体积。

本题结论

B。

2. 互滴比较最初少量，曲线分析覆盖全过程

认背景酸碱、滴入方向和相对量，再看是否有持久沉淀。化学反应发生不等于肉眼可见现象；两种方向有可见差别才符合不用额外试剂的鉴别目标。全过程另按分段式，不能把初始阶段结论套到任意加入量。

例题 02 无标签溶液的互滴鉴别

题目

下列两瓶没有标签的无色透明溶液，不用任何试剂，只需互滴就能鉴别出来的是

A．明矾溶液和烧碱溶液 B．明矾溶液和盐酸

C．盐酸与烧碱溶液 D．Na[Al(OH)₄]溶液和烧碱溶液

答案与解析

解析

选A。明矾中有Al³⁺，少量NaOH滴入时可先有白色Al(OH)₃，继续碱过量后溶为[Al(OH)₄]⁻；反向少量明矾滴入NaOH，起初OH⁻相对过量，形成可溶含铝阴离子，无持久沉淀，初始现象不同。

原解“反向无沉淀”只限其注明的OH⁻过量阶段；继续加很多明矾，碱不再相对过量时可出现沉淀，不能把无沉淀沿用到终点。

B没有本题所需明显反应现象；C虽中和，但无指示剂，不能凭肉眼看不到的pH变化辨认两瓶；D的Na[Al(OH)₄]与NaOH混合也无所需明显现象。发生反应与可见鉴别差别不是同一个条件。

本题结论

A。

3. 分离流程每一步写Al在哪一相

先判保固体还是取滤液，再核试剂适量或过量。沉淀净化须实际分离、洗涤，随后成盐的酸量另算。离子比先分“分析组分总量”与真实游离离子；结晶现象先认该混合体系的温度与饱和状态，别直接推广纯盐性质。

例题 03 废铝箔制明矾

题目

利用废铝箔(主要成分为Al，还含少量Mg、Fe等)制明矾[KAl(SO₄)₂·12H₂O]的一种工艺流程如下：

。下列说法不正确的是

A．①中的反应：2Al＋2OH⁻＋6H₂O=2[Al(OH)₄]⁻＋3H₂↑

B．②中稀硫酸不能过量与Al(OH)₃的性质有关

C．乙溶液中n(Al³⁺)∶n(SO₄²⁻)=2∶3

D．由④知，此时明矾的溶解度比Al₂(SO₄)₃、K₂SO₄的都要小

答案与解析

解析

按原教学分析组分与结晶模型选C。

①过量NaOH使Al进入可溶[Al(OH)₄]⁻溶液，Fe、Mg按本题常见模型留不溶部分，操作a为过滤；甲还含过量NaOH。A给金属Al的产氢净式正确。

②适量稀硫酸先消耗过量OH⁻，再析Al(OH)₃，过滤、洗涤取沉淀。过量酸跨过再溶阶段就损失目标，故B正确。③却有意过量酸将净化沉淀完全溶解，两个终点不能混用。

乙为铝盐加剩余硫酸。按高中分析组分计量，硫酸根总量大于每mol Al对应的1.5 mol，Al∶硫酸根总量小于2∶3；原C遗漏剩余酸，故选C。严格酸性介质中还有HSO₄⁻等分布，不能将这个分析总量比冒称任意强酸条件下实际游离SO₄²⁻的精确比。

D沿原题结晶模型理解：加饱和K₂SO₄后在给定体系析明矾。实际还受温度、各组分浓度及饱和状态影响，单凭混合后析某复盐不能无条件排序三种纯盐在任意条件的溶解度；保原选项与原答案，不扩成普遍定律。

本题结论

原教学模型选C，分析组分与结晶边界见上。

4. 工业图的特殊信息优先于一般口号

题给矿石杂质形成沉淀就纳入固相去向，不添加未给含量；两次过滤可能分别取滤液、固体。CO₂量决定碳酸根或碳酸氢根终态，方程式配平只是必要条件，不能替代条件核查。

例题 04 铝土矿冶炼流程

题目

工业上利用铝土矿(主要成分为Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃等杂质)冶炼铝的主要流程如下：

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．操作Ⅰ、Ⅱ均为“过滤”，Ⅲ为“灼烧”

C．加入冰晶石的目的主要是降低Al₂O₃的熔融温度，减少冶炼过程中的能耗

D．通入过量CO₂时，发生反应：CO₂＋2[Al(OH)₄]⁻=2Al(OH)₃↓＋CO₃²⁻＋H₂O

答案与解析

解析

选D。碱浸后操作Ⅰ过滤，取含Na[Al(OH)₄]滤液；题给SiO₂转铝硅酸钠沉淀，须与Fe₂O₃等不溶部分纳入固相，若算产率还可能有Al随杂质损失。

通CO₂析Al(OH)₃后，操作Ⅱ仍过滤，但这次取固体；Ⅲ灼烧脱水得到Al₂O₃。因此B正确，两次过滤并非都取同一相。

A的“适当”增大NaOH浓度按题给碱浸模型可提高速率，不意味着任意浓度越高越优；传质、黏度、杂质、能耗等因素未给，不能编最佳值。

C按降低含冰晶石混合电解质的熔融运行温度理解，减少相应能耗，不改变纯Al₂O₃固有熔点。最后熔融电解才完成Al由+3到0，不是直接电解前面的水溶液。

D式原子、电荷都配平，错在题给过量CO₂的终态。相应课内式为：

$$\mathrm{CO_2+[Al(OH)_4]^-\to Al(OH)_3\downarrow+HCO_3^-}.$$

原D生成CO₃²⁻的式可用于另一相对量口径，不能以守恒代替过量条件的核查。

本题结论

D。

三、坑点 分类与条件

1. 都能与酸碱反应，不表示都属于同一类别

先认单质、氧化物、氢氧化物或盐，再看电子去向。金属Al产H₂有0→+3；两性化合物的Al保持+3，不能凭空再失3电子；NaHCO₃符合某些“都能反应”的题意，却仍是酸式盐。

辨析 01 五种物质的反应范围

题目

既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应的物质是

①Al(OH)₃   ②Al₂O₃   ③Al   ④NaHCO₃   ⑤Mg(OH)₂

A．①②③④⑤ B．①②③④ C．①②③ D．①②④⑤

答案与解析

解析

选B，即①②③④。逐项先分物质类别：

序号	能与两种题给试剂反应吗	类型与产物线索
①Al(OH)₃	能	两性氢氧化物，Al保持+3，不产H₂
②Al₂O₃	能	两性氧化物，Al保持+3，不产H₂
③Al	能	金属单质，适用酸/强碱路线发生氧化还原，产H₂
④NaHCO₃	能	酸式盐，遇酸放CO₂，遇OH⁻转CO₃²⁻与水
⑤Mg(OH)₂	本题条件只与盐酸反应	不按该常见条件与NaOH反应

只有②属于两性氧化物，①为两性氢氧化物。原题问“能与两试剂反应”，并未问“四种是不是同类”。若给Al₂O₃或Al(OH)₃与酸式写H₂，会让已为+3的铝凭空再作电子来源，必须纠正。

本题结论

B，①②③④。

2. 保护、净化和明矾结晶不等于万能结论

钝化不等于无反应，膜破坏或温度浓度改变就须重判；混合电解质所需温度降低不等于纯Al₂O₃熔点改变；明矾使水澄清不等于杀菌。所有曲线和分离方法都要保试剂种类、方向、用量与相态。

3. 总量、自由离子与测量量不能偷换

AlO₂⁻与[Al(OH)₄]⁻换写需同步核水，不是两份独立铝；强酸溶液硫酸分析组分总量不等于任意条件下全部为游离SO₄²⁻。压力有初始空气背景时，通常应看新增气体对应的压强增量；不能把总压与新增气量无条件当过原点正比。

上一页4. 镁化合物转化与产率

下一页6. 铁的条件反应与价态转化