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1、2020-2021 【化学】化学铝及其化合物推断题的专项培优 易错 难题练习题含详细答案一、铝及其化合物1 实验室有 NaHSO4 、 Ba(OH)2、 NH3H2O、 NaHCO3 、KAl(SO4)2 五种无色溶液，现欲通过它们之间的相互反应的现象对其进行鉴别。部分物质间的反应现象如表。ABCDEABC DE 表中 “”表示生成气体物质，“”表示生成沉淀。根据以上信息，回答以下问题。(1)B，E 的化学式分别为_、 _。(2)写出 A 的电离方程式：_ 。(3)向含有 0.1mol 溶质的 D 溶液中滴加E溶液，所生成沉淀的物质的量之和最多为_mol 。【答案】 NaHSO4Ba(OH)2
2、NH3H2O? NH4+ OH0.25【解析】【分析】NaHSO4、 Ba(OH)2、 NH3H2O、 NaHCO3、 KAl(SO4)2 五种无色溶液中，相互反应能同时生成沉淀和气体的只有NaHCO3 与 KAl(SO4)2 的反应，只生成气体的反应只有NaHCO3 和 NaHSO4 反应，故 B 为 NaHSO4， C 为 NaHCO3， D 为 KAl(SO4)2，与 NaHSO4、 NaHCO3、 KAl(SO4)2都能生成沉淀的物质为Ba(OH)2，故 E 为 Ba(OH)2， A 为 NH3H2O，据此分析解答。【详解】(1)根据上述分析可知，B 为 NaHSO4， E 为 Ba(
3、OH)2，故答案为： NaHSO4； Ba(OH)2；(2)A 为 NH3H2O，是弱电解质，电离生成NH4+和 OH-，电离方程式 NH3H2 ONH4+OH-，故答案为： NH3H2ONH4 +OH-；(3)向含有 0.1mol溶质的 D 溶液中滴加 E溶液， Al3+刚好完全沉淀时反应的离子反应方程式为 2Al3+42-2+-3434+3SO+3Ba +6OH =2Al(OH) +3BaSO，此时沉淀Al(OH)和 BaSO 的物质的量之和为0.25mol ， SO42-刚好完全沉淀时反应的离子反应方程式为Al3+42-2+-+2SO+2Ba +4OH=AlO +2BaSO +2H O，
4、此时沉淀BaSO的物质的量为 0.2mol，则生成沉淀的物质的量2-424n： 0.2mol n 0.25mol，所所以生成的沉淀的物质的量之和最多为0.25mol ，故答案为：0.25。2A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 H 八种短周期主族元素，原子序数依次增大。A、 F 的最外 子数分 等于各自的 子 数，其中A 的 在常温下 气体。C 与 B、H 在元素周期表中 于相 位置， 三种元素原子的最外 子数之和 17。 D 与 F 同周期。 G 的 常用作半 体材料。 回答：(1)C 和 H 分 与 A 形成的 化合物沸点 高的是_(填化学式 )，理由是_ 。(2)C、E 形成的 离子
5、半径大小：r(C)_r(E)(填 、+AlO2-2Al(OH)33+-OH O 分子 存在 H+H OAl +3OH3SiO +6C+2N2Si N +6CO234【解析】【分析】A、 B、 C、 D、E、 F、 G、H 八种短周期主族元素，原子序数依次增大。A、 F 的最外 子数分 等于各自的 子 数，其中A 的 在常温下 气体， A 为 H；G 的 常用作半 体材料， G 为 Si， 合原子序数可知F 为 Al； C与 B、 H 在元素周期表中 于相 位置， 三种元素原子的最外 子数之和 17， 173=52， B 为 N、 C 为 O、 H 为 S， D 与F 同周期，位于第三周期，D
6、为 Na、 E 为 Mg，以此来解答。【 解】由上述分析可知，A 为 H、 B 为 N、C 为 O、 D 为 Na、 E 为 Mg 、 F 为 Al、G 为 Si、 H 为 S。(1)C 和 H 分 与A 形成的 化合物分 是H2O、 H2S，其中沸点 高的是H2 O，原因是H2O 分子 存在 ，增加了分子之 的吸引力；(2)O2-、 Mg 2+核外 子排布相同。具有相同 子排布的离子中，原子序数大的离子半径小，则 C、E 形成的 离子半径大小：r (C)r(E)；(3)F 最高价氧化物 的水化物Al(OH)3 是两性 氧化物，在水溶液中存在酸式 离和碱式 离， 离方程式 H+AlO2-+H2
7、OAl(OH)3Al3+3OH-；(4)将 G 的氧化物与B 的 在1400条件下和足量的碳反 ，其化学反 方程式 3SiO2+6C+2N2Si3N4+6CO。【点睛】本 考 元素及化合物的推断及物 性 的方程式表示。把握原子 构、元素的位置、 子数关系来推断元素 解答的关 ，注意元素化合物知 的 用， 目 重考 学生的分析与 用能力。3 甲、乙、丙三种物 之 有如下 化关系：甲H2SO4乙NH 3 H2O丙甲（1）若甲和丙都是不溶于水的白色固体物 ，既能溶于 酸又能溶于 氧化 溶液。 甲是_（填化学式）。写出“ 乙NH3H 2O丙 ” 化的离子方程式_ 。（2）若乙溶液中加入KSCN 溶液，
8、有血红色出现，则乙溶液中含有的离子是_，甲的化学式为_。【答案】 Al 2O 3Al 33NH 3 H 2O=Al(OH) 33NH 4Fe3Fe2O3【解析】【详解】（1）甲和丙都是不溶于水的白色固体物质，按信息知甲为Al 2O 3 、乙是硫酸铝，丙为Al(OH)3 ，则乙与氨水反应的离子方程式为：Al 33NH 3H 2OAl(OH)33NH 4 ；（ 2）若乙溶液中加入 KSCN 溶液，有血红色出现，则乙为硫酸铁，其溶液中含有铁离子，氧化物甲与硫酸反应得到硫酸铁溶液，因此甲为氧化铁。【点睛】铝离子与氨水反应的离子方程式容易出错，同学往往错误地把离子方程式写错成Al 33OH -Al(OH
9、) 3。4A G 为中学化学常见的化合物， 、 Y 是生活中用途广泛的两种金属单质。其相互转化关系如图所示（反应条件已略去）：请回答下列问题（ 1） A、 C 的化学式分别为 _、 _。（ 2）中，属于非氧化还原反应的是_。（ 3）反应的化学方程式为 _，该反应的现象为 _。（ 4）反应、的离子方程式分别为_、 _。【答案】 Fe2 3NaAlO22223反应现象是白色沉淀迅O4Fe(OH) +O +2HO= 4Fe(OH)速变成灰绿色，最后变成红褐色-Fe2O3+6H+3+2Al+2OH+2H2O= 2AlO2 +3H2= 2Fe +3H2O【解析】【分析】X 和 B 都是能与氢氧化钠反应的
10、物质，为铝或氧化铝之一，A 和 Y 能与盐酸反应， G 在空气中转化为 F，G 和 F 都是由 D， E 与氢氧化钠反应制得的，E 为氯化亚铁， F 为氢氧化铁， G 为氢氧化亚铁， D 为三氯化铁， E 为氯化亚铁， Y 为铁， A 为三氧化二铁， X 为铝， B为氧化铝， C 为偏铝酸钠，然后分析。【详解】根据分析可知， A 为 Fe232 3232为O ， B 为 Al O ，C 为 NaAlO ， D 为 FeCl ， E 为 FeCl ，FFe(OH) ，G 是 Fe(OH) ， X 为 Al，Y 为 Fe；32写出的化学方程式： 2Al+2NaOH+2H2O= 2NaAlO2 +3
11、H2Al2O3+2NaOH= 2NaAlO2 +H2O 2Al+ Fe2O3=高温 2Fe+ Al2O3 Fe2O3+6HCl= 2FeCl3+3H2OFe +2HCl= FeCl+H 22 2FeCl3+ Fe= 3FeCl2 FeCl3 + 3NaOH= Fe(OH)3 +3NaCl FeCl2 + 2NaOH= Fe(OH)2 +2NaCl 4Fe(OH)2+O2+2H2O= 4Fe(OH)3(1)A 为 Fe2O3， C 为 NaAlO2；(2)非氧化还原反应指的是没有化合价的变化的反应，有；(3) 4Fe(OH)2+O2+2H2O= 4Fe(OH)3，反应现象是白色沉淀迅速变成灰绿色
12、，最后变成红褐色；(4)的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2，的离子方程式为Fe2O3+6H+ =2Fe3+3H2O。【点睛】能与氢氧化钠反应的金属在高中阶段只学了铝，铁和铝的性质是常考的内容，需要学生很熟悉常见金属及其化合物的性质。5 某混合物 A，含有 KAl(SO4)2、 Al2O3 和 Fe2O3，在一定条件下可实现如图所示的物质之间的变化：据此回答下列问题：（ 1） 、 、 、 四步中对于溶液和沉淀的分离采取的方法是_。（ 2）根据上述框图反应关系，写出下列 B、 C、 D、E 所含物质的化学式固体 B_；沉淀 C_；沉淀 D_；溶液 E_。（ 3）写出 、
13、 、 、 四个反应的化学方程式或离子方程式 _； _； _； _。【答案】过滤 Al2O3 Al 2O3、 Fe2O3 Fe2 O3 K 2SO4、(NH 4)2SO4 Al2O3 2NaOH=2NaAlO2 H2O Al3+ 3NH3 H2O=Al(OH)3 3NH4+ NaAlO2HCl H2O=Al(OH)3NaCl加热2Al(OH)3Al2O3 3H2O【解析】【分析】KAl(SO4)2 溶于水，Al2O3 和Fe2O3 均不溶于水，混合物A 加水溶解后，溶液中是KAl(SO4)2，沉淀C 为 Al2O3 和 Fe2 O3；由转化关系图可知，向沉淀C 中加NaOH 溶液，Fe2 O3
14、不反应，沉淀 D 为 Fe2 O3， Al2O3 可与 NaOH 溶液反应生成NaAlO2 ，向 NaAlO2 溶液中通入CO2 可得Al(OH)3 沉淀， Al(OH)3 受热分解生成固体B 为Al2O3；向溶液中加过量氨水，溶液与过量氨水反应， Al3+被沉淀，得到氢氧化铝沉淀，溶液中E 为 K2SO4、(NH4 )2SO4，经过蒸发、结晶，得到 K2SO4 和(NH4)2SO4 ，然后结合物质的性质及化学用语来解答。【详解】(1)溶液和沉淀的分离利用过滤；23232323溶液 E244 24(2)由上述分析可知 B 为 Al O， C 为 Al O、 Fe O ， D 为 Fe O为 K
15、 SO 、 (NH ) SO ；(3)反应为 Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O；反应为Al3+3NH3?H2O=Al(OH)3 +3NH4+；反应为 NaAlO2 HCl H2O=Al(OH)3NaCl；加热反应为 2Al(OH)3Al2O3 3H2O。6 把 7.5 g 镁铝合金的粉末放入200ml 4mol/L 的盐酸中，往充分反应后的混合溶液中逐渐滴入一定物质的量浓度的 NaOH 溶液，生成沉淀的物质的量与加入 NaOH 溶液的体积的关系如图所示。（1）合金中镁的物质的量为_。（2）氢氧化钠的物质的量浓度为_mol/L 。（3） V1=_mL。（4）写出该合金溶于足量NaO
16、H 溶液的化学方程式为 _。【答案】 0.2mol 2 450 2Al+2NaOH+2H 2O=2NaAlO 2 =3H 2 【解析】【分析】镁铝合金与盐酸反应后溶液有铝离子、镁离子、以及剩余的氢离子；加入氢氧化钠后氢氧化钠先于氢离子反应，此时无沉淀产生，之后镁、铝离子开始沉淀，发生反应Al3+3OH- Al(OH)3、 Mg2+2OH-Mg(OH) 2，当沉淀达到最大值时溶液中的溶质只有NaCl，再继续滴加氢氧化钠，氢氧化铝沉淀开始溶解，发生反应 Al(OH)3 +OH- AlO2-+2H2O，据此进行解答。【详解】(1)当滴加 400mL 氢氧化钠溶液时，沉淀达到最大值，此时溶液中的溶质为
17、NaCl，根据元素守恒可知此时溶液中n(Cl-)=0.2L 4mol/L=0.8mol，由电荷守恒可知 n(Na+)= n(Cl-)=0.8mol ，即400mL 氢氧化钠溶液中n(Na+)=0.8mol ，则其浓度 c(NaOH)=0.8mol =2mol gL-1 ；此时溶液中0.4L据图可知前 50mL 氢氧化钠溶液没有沉淀产生，即此时发生反应H+-2+OH =H O，所以与镁铝合金反应后剩余的 n(H+ )=0.05L 2mol/L=0.1mol，则与镁铝合金反应的n(H+)=0.8mol-0.1mol=0.7mol ，设镁铝合金中镁的物质的量为xmol，铝的物质的量为ymol ，则有
18、24x+27y=7.5g，根据电子守恒 (镁铝失去的电子都转移给氢离子)可得 2x+3y=0.7，联立解得x=0.2mol ， y=0.1mol ，故答案为： 0.2mol ；(2)根据 (1)可知答案为： 2；-(3)400mL 至 V1mL 发生反应 Al(OH)3 +OH AlO2 +2H2O，根据 (1)可知镁铝合金中铝的物质的量为 0.1mol ，则生成氢氧化铝0.1mol ，此段消耗n(OH-)=0.1mol ，所以消耗的氢氧化钠体积0.1molV= 2molgL-1 =0.05L ，即 50mL，所以 V1 =400+50=450，故答案为： 450；(4)该合金中铝单质可以与氢
19、氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，故答案为：2Al+2NaOH+2H 2O=2NaAlO 2 =3H 2。【点睛】解决本题的关键是理解沉淀达到最大值时溶液中的成分，之后再利用元素守恒、电子守恒等解决问题。7 碱式氯化铜 Cux（ OH） yClz mH2O 是重要的农药、医药中间体，还可用作木材防腐剂、饲料添加剂等研究小组在实验室用某厂废铜渣（主要成分为Fe3 O4、 Ni、 Al2O3 ）制备碱式氯化铜的流程如下，回答下列问题：Cu、 CuO，含少量（ 1）“研磨”的目的为 _。（ 2）“碱溶”的目的为 _。（3）“酸溶”时生成Fe3 反应的离子方程式为_；生成的Fe3 对Cu发生的氧化反应
20、的催化原理如上图所示。N 代表的物质为_（填化学式或离子符号）。（ 4）“酸溶”时温度不能过高的理由为_。（ 5）若滤液 2 中 c（ Fe3 ） 4 10 8 mol / L， pH 4，则 Ksp Fe（ OH） 3 _。（6）为测定Cux（OHyClzmH2O的组成，进行如下操作：取样品23.25 g），用适量酸溶解后配成100mL 溶液；取10.00 mL 溶液加入足量 AgNO3 溶液，生成1. 435 g 沉淀；另取 10. 00mL 溶液，用1.000 mol/ L 的 EDTA 标准液滴定Cu2 （ Cu2与 EDTA 以物质的量之比1 1 反应），滴定至终点时消耗标准液体积为
21、20. 00 mL。溶解样品所用酸的化学式为_；最终确定该样品的化学式为_。【答案】加快反应速率，使反应更充分将氧化铝转化为偏铝酸钠而分离除去4Fe3O4+O2+36H+=12Fe3+18H2OFe2+或 FeCl2温度过高，盐酸挥发程度增大，空气溶解度减小，导致反应速率降低，酸溶不充分4 10- 38HNO3Cu2(OH 3Cl H2O) ?【解析】【分析】由图可知，废铜渣( 主要成分Cu、 CuO，含少量Fe3O4 、 Ni、A12 O3) 研磨可增大接触面积，加快反应速率，通入CO 除去 Ni 元素，加 NaOH 分离出的滤液 1 中含偏铝酸钠和NaOH，滤渣 1 含 Cu、 CuO、
22、Fe3O4，加盐酸、空气溶解后得到含铜离子、铁离子的溶液，调节pH，过滤分离出的滤渣2 为 Fe( OH) 3，滤液 2 中加石灰乳可制备碱式氯化铜CuxOHyClzmH2O3中含氯化钙，据此分析解答。()?，滤液【详解】( l) “研磨”可增大反应物的接触面积，加快反应速率，使反应更充分，故答案为：加快反应速率，使反应更充分；( 2) “碱溶”的目的是将氧化铝转化为偏铝酸钠分离除去，故答案为：将氧化铝转化为偏铝酸钠分离除去；3+4Fe3O4+O2+3+3+( 3) “酸溶”时生成 Fe 反应的离子方程式为+36H =12Fe +18H2O；生成的 Fe对Cu 发生的氧化反应的催化原理图中，C
23、u 失去电子，则Fe 得到电子转化为N 的化学式为2 +或 FeCl+=12Fe3+18H2+或 FeClFe2 ，故答案为： 4Fe3O4+O2+36H2 O； Fe2；( 4) “酸溶”时温度不能过高，因为温度过高，盐酸挥发程度增大，空气的溶解度减小，会导致反应速率降低，酸溶不充分，故答案为：温度过高，盐酸挥发程度增大，空气的溶解度减小，导致反应速率降低，酸溶不充分；3+- 8mol/ L， pH=4，则 Ksp Fe( OH) 3= 410- 8- 103-( 5) 若滤液 2 中 c( Fe )= 4 10(10)=4 1038，故答案为：410- 38；( 6) 后续实验需要加入Ag
24、NO3溶液，因此溶解样品所用酸为HNO3，加入足量 AgNO3 溶液可检验 Cl- ，故答案为：HNO3；n(Cl-)=1.435 g100mL0 1mol，n Cu2+0 02L1molL100mL02mol，= .()= ./= .143.5g / mol10mL10mL由电荷守恒可知 n( OH- )= 2n( Cu2+)- n( Cl- )= 0. 2mol 2- 0. 1mol=0. 3mol ， m( Cl-0.1mol35.5 g mol - 1355 gmCu2+)=0.2mol64 g mol- 1=12.8g，mOH-)=?= .，(?()= 0. 3mol 17g/ mo
25、l =5. 1g， n( H2O)=23.25g3.55g12.8g5.1g=0. 1mol ，则18g / mol2 +) n (OH- ) n( Cl- ) n(H2O 231 1x y z m n Cu = ()= ，即化学式为Cu ( OH) Cl?H O，故答案为： Cu ( OH)Cl?H O。2322328 用方铅矿（主要为 PbS）和软锰矿（主要为 MnO2，还有少量 Al2O3 等杂质）制备 PbSO4 和 Mn 3O4 的工艺流程：已知 :（ 1） PbS+MnO2 +4H+=Mn 2+Pb2+S+2H2O（ 2） PbCl2(s)+2Cl-(aq)=PbCl42- (aq
26、) H0（1） 80 用盐酸处理两种矿石，为加快酸浸速率，还可采用的方法是_（任写一种）。（2）向酸浸液中加入饱和食盐水的目的是_ ；加入物质X 可用于调节酸浸液的pH 值，物质X 可以是 _A MnCO3BNaOHC ZnOD PbO（ 3）滤渣中含有金属杂质形成的化合物，其成分为_ （写化学式）。（ 4）向滤液 2 中通入 NH3 和 O2 发生反应，写出总反应的离子方程式：_【答案】粉碎矿石、搅拌、适当增加盐酸浓度等增大 PbCl2 的溶解度AD Al(OH)36H 2 O+12NH 3 +O 2 +6Mn 2+ =2Mn 3O 4 +12NH 4+【解析】【分析】方铅矿精矿（主要成分P
27、bS）和软锰矿（主要成分MnO2，含有 Al2O3 等杂质）中加入稀盐酸并加热至 80 ，发生的反应有： MnO2 +PbS+4HCl=MnCl2+PbCl2+S+2H2O、Al2 O3+6HCl=2AlCl3+3H2O，向酸浸溶液中加入NaCl 溶液、 X，调节溶液的pH，使 Al3+转化为沉淀，要除去Al3+需要加入能与 H+反应且不能引进新的杂质，然后过滤得到氢氧化铝沉淀和滤液，将滤液1 分离得到 PbCl2 晶体和滤液2，向滤液 2 中通入氨气、氧气，锰离子被氧化生成 Mn 3O4，过滤得到Mn 3O4 和滤液，以此解答。【详解】（ 1）采取粉碎矿石或搅拌或适当增加盐酸浓度等措施均能加
28、快酸浸速率；（ 2）由反应 PbCl2 s +2Cl - aq =PbCl24- aq 可知，向酸浸液中加入饱和食盐水，通过增大 Cl- 浓度可促进PbCl2 的溶解；加入物质X 调节溶液的pH，使 Al3+转化为沉淀，同时不引入新的杂质，结合滤液1 中含有 Mn 2+和 Pb2+，可选择 MnCO3 和 PbO 调节溶液 pH，而NaOH 和 ZnO 调节 pH 时会引进杂质离子，即答案选AD；（3）酸浸液中加入MnCO3 或 PbO 调节溶液 pH，促进溶液中Al3+完全转化为Al(OH)3 沉淀，滤渣中含有金属杂质形成的化合物，其成分为Al(OH)3；8（4）滤液 2 中含有 Mn 2+
29、，通入 NH3 和 O2 生成 Mn 3O4， Mn 元素化合价从 +2 价升高至3价， O2 中 O 元素化合价从 0价降低至 -2 价，根据化合价升降守恒、电荷守恒以及原子守恒可知发生反应的离子方程式为：6H 2O+12NH 3 +O 2 +6Mn 2+ =2Mn 3O4 +12NH 4+ 。【点睛】调节溶液的pH，常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀，调节pH 所需的物质一般应满足两点：能与 H+反应，使溶液pH 增大；不引入新杂质；例如：若要除去Cu2+中混有的 Fe3+，可加入CuO、CuCO3、 Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3 等物质来调节溶液的pH，不可加入NaOH 溶液
30、、氨水等。9 铝土矿（主要成分为Al2O3,还含有 SiO2(不溶于水和酸)、Fe2O3）是工业上制备氧化铝的主要原料。工业上提取氧化铝的工艺流程如下:（1）沉淀A、 B 的成分分别是_、 _;步骤中的试剂a 是_ ;(以上均填化学式)（ 2）试写出步骤中发生反应的离子方式_、 _ ;-【答案】 SiO2 Fe(OH)3 NaOH 溶液 CO2 +OH =HCO3CO2 +AlO2+2H2O=Al(OH)3 +HCO3【解析】【分析】铝土矿中加入过量试剂盐酸，然后过滤得到沉淀A 为 SiO2，滤液甲中加入过量NaOH 溶液过滤后得到沉淀B 和滤液乙，滤液甲中溶质为氯化铝和氯化铁、HCl，沉淀
31、B 为 Fe（ OH）3，滤液乙中含有NaAlO 和 NaOH、NaCl，向滤液乙中通入过滤二氧化碳得到滤液碳酸氢钠2溶液，沉淀 C 为 Al（ OH） 3，加热氢氧化铝得到氧化铝，以此解答该题。【详解】（1）由以上分析可知 A 为 SiO2 ，沉淀 B 为 Fe（ OH） 3，滤液甲中含有3+3+Al、 Fe、 H 等，应加入氢氧化钠，除去铁离子，将铝离子转化为AlO2- ，步骤中的试剂a 是 NaOH 溶液；（2）步骤中与-OH 反应生成碳酸氢根离子：CO2+OHHCO3 ，偏铝酸钠溶液与二氧化碳反应，生成氢氧化铝和碳酸氢钠，离子反应为：CO2-+ 2H2OAl OH3-23 。+AlOH
32、CO()+【点睛】把握流程中物质的性质、发生的反应、混合物分离方法为解答的关键，侧重分析、推断及实验能力的综合考查。离子方程式的书写是解答的易错点，注意二氧化碳是过量的。10 工业上用铝土矿（主要成分为Al 2O3 ，还含有杂质SiO2 和 Fe2 O3 ）提取氧化铝并冶炼Al 的操作过程如下：（ 1）滤渣 A 是 _，滤渣 B 是 _ 。（ 2）操作、的名称是 _。（ 3）生成滤渣 C 的离子方程式为 _ 。（ 4）取 100 mL 滤液 B，加入 200mL 1. 0 mol L 1 的盐酸时，沉淀量达到最大且质量为11. 7g。则滤液B 中 c（ AlO 2-）= _， c Na + _ mol L 1 。【答案】 SiO 2Fe(OH) 3 （或氢氧化铁）过滤AlO 2CO 22H 2O Al(OH) 3HCO 31.5mol L16 0