铁、铝及其化合物是中学化学中的重点，其中体现Al3 、Al(OH)3、和AlO2－（也可表示为〔Al(OH)4〕－）之间转化的“铝三角”和体现Fe、Fe2 、Fe3 之间的转化的“铁三角”既是重点又是难点，更是高考的热点。本文做一下具体归纳。
例1.黄铜矿（CuFeS2）是制取铜及其化合物的主要原料之一，还可以制备硫及铁的化合物。
⑴冶炼铜的反应为8CuFeS2＋21O2=（高温）8Cu＋4FeO＋2Fe2O3＋16SO2
若CuFeS2中Fe的化合价为＋2，反应中被还原的元素是 ____________（填元素符号）。
⑵上述冶炼过程产生大量SO2。下列处理方案中合理的是____________（填代号）。
a．高空排放
b．用于制备硫酸
c．用纯碱溶液吸收制Na2SO4
d．用浓硫酸吸收
⑶过二硫酸钾（K2S2O8）具有强氧化性，可将I－氧化为I2：
S2O82－＋2I－＝2SO42－＋I2
通过改变反应途径，Fe3 、Fe2 均可催化上述反应。试用离子方程式表示Fe3 对上述反应催化的过程。______________________、________________________ （不必配平）
⑷利用黄铜矿冶炼铜产生的炉渣（含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3）可制备Fe2O3。方法为
①用稀盐酸浸取炉渣，过滤。
②滤液先氧化，再加入过量NaOH溶液，过滤，将沉淀洗涤、干燥、煅烧得Fe2O3。
a．除去Al3 的离子方程式是________________________ 。
b．选用提供的试剂，设计实验验证炉渣中含有FeO。
提供的试剂：稀盐酸 稀硫酸 KSCN溶液 KMnO4溶液 NaOH溶液 碘水
所选试剂为________________________ 。
证明炉渣中含有FeO的实验现象为________________________ 。
解析：该高考题是一道综合性较强的题目，旨在考查Cu、Fe、Al 、S、Si等元素化合物性质的综合应用，以及氧化还原反应的有关规律等知识点。其中氢氧化铝的两性、Fe2 、Fe3 之间的转化等重点知识考查的淋漓尽致。
（1）问，根据“升失氧、降得还”的规律得出反应中被还原的元素是Cu、O；（2）问考查环保问题，由于SO2是污染性气体，需要回收，本着“变废为宝”的原则，结合SO2的酸性、还原性，可采取方案b、c；（3）问，根据催化剂的含义，结合“强氧化剂生成弱氧化产物”的规律，因为氧化性强弱为：S2O82－＞Fe3 ＞I2，可设计“Fe3 制取I2，S2O82－再制取Fe3 ”这一过程。（4）问，a问中NaOH溶液过量的条件下，Al3 转化为Al(OH)3后又溶解，最终转化为〔Al(OH)4〕－(或者表示为AlO2－)而被除去；b问利用Fe2 的还原性，使具有强氧化性的KMnO4溶液褪色来检验该离子。
答案：⑴Cu、O；⑵b、c；⑶2Fe3 ＋2I－＝2Fe2 ＋I2；S2O82－＋2Fe2 ＝2SO42－＋2Fe3 ；（不配平不扣分）⑷a：2Al3 ＋4OH－＝AlO2－＋2H2O（或Al3 ＋4OH－＝〔Al(OH)4〕－）；b：稀硫酸、KMnO4溶液；稀硫酸浸取炉渣所得溶液使KMnO4溶液褪色。
一、“铝三角”的应用
例2.下列各组物质的无色溶液，不用其它试剂即可鉴别的是
①KOH Na2SO4 AlCl3 ②NaHCO3 Ba(OH)2 H2SO4
③HCl NaAlO2 NaHSO4 ④Ca(OH)2 Na2CO3 BaCl2
A.①② B.②③ C.①③④ D.①②④
解析：该高考题旨在考查Al(OH)3的两性这一知识点和运用两两混合的方法鉴别一组物质的实验能力。将题中各组物质两两混合会得如下结果（注意：操作时将横行中物质的溶液逐滴滴加到竖列中物质的溶液中，并且边滴边振荡）：
|
物质 |
NaHCO3 |
Ba(OH)2 |
H2SO4 |
|
NaHCO3 |
∕ |
↓ |
↑ |
|
Ba(OH)2 |
↓ |
∕ |
↓ |
|
H2SO4 |
↑ |
↓ |
∕ |
|
物质 |
KOH |
Na2SO4 |
AlCl3 |
|
KOH |
／ |
－ |
先－后↓ |
|
Na2SO4 |
－ |
／ |
－ |
|
AlCl3 |
先↓后－ |
－ |
∕ |
|
物质 |
Ca(OH)2 |
Na2CO3 |
BaCl2 |
|
Ca(OH)2 |
∕ |
↓ |
－ |
|
Na2CO3 |
↓ |
∕ |
↓ |
|
BaCl2 |
－ |
↓ |
∕ |
|
物质 |
HCl |
NaAlO2 |
NaHSO4 |
|
HCl |
／ |
先－后↓ |
－ |
|
NaAlO2 |
先↓后－ |
／ |
先↓后－ |
|
NaHSO4 |
－ |
先－后↓ |
／ |
由上述结果看出，①组中与其他两种溶液混合均无明显现象的是Na2SO4溶液，又由于滴加顺序不同导致现象不同，故能鉴别KOH溶液和AlCl3溶液；②组中与其他两种溶液混合分别生成沉淀和冒气泡的是H2SO4溶液，其中与之生成沉淀的是Ba(OH)2溶液，冒气泡的是Na2CO3溶液；③组中由于滴加顺序不同导致现象不同， NaAlO2溶液能被鉴别出来，但HCl溶液和NaHSO4溶液（NaHSO4= Na＋＋H＋＋SO42－）鉴别不开；④组中与其他两种溶液混合均生成沉淀的是Na2CO3溶液，但由于生成的沉淀均为白色沉淀，故Ca(OH)2溶液和BaCl2溶液鉴别不开。因而，符合题目要求的为①②③，该题答案选A。
物质的两性是指物质具有既能和强酸、又能和强碱反应的性质。Al(OH)3是典型的两性物质：
例3、分析下列反应中生成沉淀的物质的量随所滴入反应物的物质的量的变化。
(1)在氯化铝溶液中逐滴滴加氢氧化钠溶液；
(2) 在氢氧化钠溶液中逐滴滴加氯化铝溶液；
(3) 在偏铝酸钠溶液中逐滴滴加盐酸；
(4) 在盐酸中逐滴滴加偏铝酸钠溶液；
解析：（1）一开始，发生反应Al3 3OH－=Al（OH）3↓；随着NaOH溶液增多，发生反应Al（OH）3 OH－=AlO2－ 2H2O。现象：先生成白色絮状沉淀，后白色沉淀溶解。
(2) 一开始，OH－过量，发生反应Al3 4 OH－=AlO2－ 2H2O；当NaOH溶液全部转化为NaAlO2溶液后，发生反应Al3 3AlO2－ 6H2O = 4Al（OH）3↓。现象：一开始无明显现象，后生成白色絮状沉淀，不再溶解。
(3) 一开始，发生反应AlO2－ H＋＋H2O = Al（OH）3↓；随着HCl溶液增多，发生反应Al（OH）3 3H＋= Al3 3H2O。现象：先生成白色絮状沉淀，后白色沉淀溶解。
(4) 一开始，H＋过量，发生反应AlO2－ 4 H＋= Al3 2H2O；当HCl溶液全部转化为AlCl3溶液后，发生反应3AlO2－＋Al3 6H2O = 4Al（OH）3↓。现象：一开始无明显现象，后生成白色絮状沉淀，不再溶解。
可见，当反应物相同，反应顺序不同时，现象不同；但现象相同时，也可能是不同的反应物。通过分析，可总结出铝的化合物之间存在如下转化：
其中，（1）（2）（3）为强碱性条件，（4）（5）（6）为强酸性条件。
我们已学过的物质中，既能和强酸、又能和强碱反应的还有：Al、Al2O3、弱酸的酸式盐（如NaHCO3）及弱酸的氨盐（如（NH4）2 CO3）。
[自学成才1]用稀H2SO4、NaOH溶液和金属铝为原料制取Al（OH）3，甲、乙、丙三个同学制备的途径分别是：
若要得到等量的Al（OH）3，则三者消耗原料由多到少的顺序是____________。
（答案：甲＞乙＞丙 提示：丙同学巧用3AlO2－＋Al3 6H2O = 4Al（OH）3↓这一反应，使原料用的最少；假设制取1mol Al（OH）3，则甲、乙、丙三个同学消耗原料分别为1.5mol H2SO4、3molNaOH；0.5mol H2SO4、1molNaOH；0.375mol H2SO4、0.75molNaOH。）
二、“铁三角”的应用
铁是常见的变价金属，Fe、Fe2 、Fe3 之间的转化主要考查氧化还原知识。
例4、28g铁完全溶于500 ml 3mol·L－1的稀HNO3中恰好完全反应，生成物是什么，其物质的量是多少？
解析：由题目可知：n(Fe)= 28g ÷56g·mol－1=0.5 mol，n(HNO3)=0.5L× 3mol·L－1 =1.5 mol ， n(Fe)：n(HNO3)=1：3；
若Fe全部转化为Fe（NO3）3，则发生 Fe 4HNO3=Fe（NO3）3 NO↑ 2H2O
n(Fe)：n(HNO3)=1∶4；
若Fe全部转化为Fe（NO3）2，则发生3Fe 8HNO3=3Fe（NO3）2 2NO↑ 4H2O
n(Fe)：n(HNO3)=3∶8；
1∶3介于1∶4和3∶8之间，所以生成物既有Fe（NO3）3又有Fe（NO3）2
设生成x mol Fe（NO3）3，y mol Fe（NO3）2，可得方程式x y=0.5①，4x 8y/3=1.5②，二式联立求得x=0.125mol，y＝0.375mol。
即生成Fe（NO3）30.125mol，Fe（NO3）20.375mol。
由此可见，变价金属铁与硝酸反应时，铁的量不同，反应产物不同。可总结出铁的化合物之间存在如下转化：
其中，（1）加弱氧化剂，如：S、H 、Cu2 等，（2）、（3）加强氧化剂，如：Cl2、HNO3、浓H2SO4等，（4）加弱还原剂，如：S2－、I－、Fe、Cu等，（5）、（6）加强还原剂，如：C、CO、H2、Zn等。
[自学成才2] 某溶液中有NH4 、Mg2 、Fe2 、Al3 四种离子，若向其中加入过量的氢氧化钠溶液，微热并搅拌，再加入过量盐酸，溶液中大量减少的离子是 （ ）
A．NH4 B．Mg2 C．Fe2 D．Al3
（答案：A、C 提示：A .NH4＋＋OH－=（加热） NH3↑＋H2O；B．Mg2 ＋2OH－=== Mg（OH）2↓，Mg（OH）2＋2H＋=== Mg2 ＋2H2O；C．Fe 2＋＋2OH－=== Fe（OH）2↓，
4Fe（OH）2 O2 2H2O=4Fe（OH）3，3Fe（OH）3＋3H＋=== Fe 3＋＋3H2O；
D．Al3 ＋4OH－=== 〔Al(OH)4〕－，〔Al(OH)4〕－＋4H＋=== Al3 ＋4H2O）
,
