鋁及其化合物教師版

1、第三章 金屬及其化合物第二講 鋁及其化合物考綱說明考向追蹤了解金屬鋁及其重要化合物的主要性質(zhì)及其應(yīng)用。1.鋁及其化合物的特性。鋁能夠與堿溶液反應(yīng)產(chǎn)生氫氣、Al2O3和Al(OH)3的兩性成為離子共存、離子方程式和除雜實(shí)驗(yàn)方案評價(jià)等的命題點(diǎn)，難度中等，隱蔽性較大。2.“鋁三角”和鋁熱反應(yīng)。這類問題通常作為元素化合物知識輻射考查的關(guān)鍵點(diǎn)引入，難度較大。知識點(diǎn)一鋁的化學(xué)性質(zhì)1、鋁與氧氣反應(yīng)用坩堝鉗夾住一小塊鋁箔，在酒精燈上加熱至之熔化，會看到的現(xiàn)象是_，原因是_，反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。2、鋁與酸的反應(yīng)鋁與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式為：_。3、鋁與強(qiáng)堿的反應(yīng)鋁與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為：_。4、鋁熱

2、反應(yīng)Al與Fe2O3共熱的化學(xué)方程式為：_?！締栴}思考】鋁是活潑金屬，為什么鋁制品常用來作為各種材料、具有一定的防腐蝕能力？_鋁與酸、堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是什么？氧化劑是什么？_知識點(diǎn)二鋁的重要化合物1氧化鋁和氫氧化鋁的比較氧化鋁（Al2O3）氫氧化鋁Al(OH)3物理性質(zhì)白色固體，熔點(diǎn)很高白色膠狀物質(zhì)，難溶于水化學(xué)性質(zhì)與酸反應(yīng)與堿反應(yīng)加熱制備方法Al(OH)3加熱分解Al3與氨水反應(yīng)AlO溶液中通CO2主要用途作耐火材料冶煉鋁的原料制藥凈水作用【問題思考】既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)的氧化物，一定是兩性氧化物嗎？ 2常見的鋁鹽硫酸鋁鉀是由兩種不同的金屬離子和一種酸根離子組成的復(fù)鹽。明礬的化學(xué)式為：_，

3、它是_色晶體，_溶于水，水溶液pH_7（填“<”、“>”或“”）。明礬可以凈水，其凈水的原因是：_。一、鋁與酸、堿的反應(yīng)1等質(zhì)量的兩份鋁分別與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng)，所得H2的體積之比是多少？為什么？ 2足量的兩份鋁分別投入到等體積、等物質(zhì)的量濃度的鹽酸、氫氧化鈉溶液中，產(chǎn)生H2的體積關(guān)系是什么？為什么？ 3足量的兩份鋁分別投入到等體積、一定物質(zhì)的量濃度的HCl、NaOH溶液中，二者產(chǎn)生的H2相等，則HCl和NaOH的物質(zhì)的量濃度是什么關(guān)系？為什么？ 【典例導(dǎo)悟1】(2013·無錫調(diào)研)等體積、等物質(zhì)的量濃度的硫酸、氫氧化鈉溶液分別放在甲、乙兩燒杯中，各加等質(zhì)量的鋁

4、，生成氫氣的體積比為56，則甲、乙兩燒杯中的反應(yīng)情況可能分別是（）A甲、乙中都是鋁過量 B甲中鋁過量、乙中堿過量C甲中酸過量、乙中鋁過量 D甲中酸過量、乙中堿過量【變式演練】甲、乙兩燒杯中各盛有100 mL 3 mol·L1的鹽酸和NaOH溶液，向兩燒杯中分別加入等質(zhì)量的鋁粉，反應(yīng)結(jié)束后，測得生成的氣體體積比為V(甲)V(乙)12，則加入鋁粉的質(zhì)量為（）A5.4 g B3.6 g C2.7 g D1.8 g二、Al(OH)3沉淀生成的計(jì)算1Al3與OH反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀的定量計(jì)算規(guī)律可溶性鋁鹽與強(qiáng)堿溶液混合時(shí)，二者相對量的大小要影響產(chǎn)物的生成：強(qiáng)堿不足量時(shí)（反應(yīng)）：_；強(qiáng)堿足

5、量時(shí)（反應(yīng)）：_；綜合上述兩式可得（反應(yīng)）：_。設(shè)Al3、OH的物質(zhì)的量分別為n(Al3)、n(OH)，最終生成Al(OH)3的質(zhì)量為mAl(OH)3，借助數(shù)軸討論如圖所示：2強(qiáng)酸與AlO反應(yīng)的定量計(jì)算規(guī)律強(qiáng)酸不足量時(shí)（反應(yīng)）：_；強(qiáng)酸足量時(shí)（反應(yīng)）：_；綜合上述兩式可得（反應(yīng)）_。結(jié)果如下：【典例導(dǎo)悟2】實(shí)驗(yàn)室用鋁屑、燒堿和稀H2SO4為原料制取一定量的Al(OH)3?？煞謩e用如下的轉(zhuǎn)化關(guān)系表示兩種方法：Al Al3Al(OH)3AlAlO Al(OH)3上述哪一種方法比較節(jié)約試劑？（提示：試從每生產(chǎn) 2 mol Al(OH)3所耗費(fèi)的試劑用量予以說明）從操作難易的角度分析，上述兩種方法存在

6、的明顯缺點(diǎn)是什么？若原料相同，請?jiān)O(shè)計(jì)一種更為節(jié)約試劑的方法（以方程式表示，并說明其可以最節(jié)約試劑的根據(jù)）。 題組一Al及其化合物的性質(zhì)1判斷正誤鋁制容器可盛裝濃H2SO4（）(2013·重慶理綜8A)用氫氧化鈉溶液除去鋁表面的氧化膜：Al2O32OH=2AlOH2O（）(2013·江蘇3B)用氨水鑒別Al3、Mg2、Ag（）(2013·天津理綜3A)向明礬溶液中加入過量的氫氧化鋇溶液：Al32SO2Ba24OH=2BaSO4AlO2H2O（）(2013·四川理綜9A)Y(即Al)的最高價(jià)氧化物的水化物能溶于稀氨水（）(2013·上海20C)2(

7、2008·廣東，6)相同質(zhì)量的下列物質(zhì)分別與等濃度的NaOH溶液反應(yīng)，至體系中均無固體物質(zhì)，消耗堿量最多的是（）AAl BAl(OH)3 CAlCl3 DAl2O33(2013·上海，15)鎂和鋁分別與等濃度、等體積的過量稀硫酸反應(yīng)，產(chǎn)生氣體的體積(V)與時(shí)間(t)關(guān)系如下圖。反應(yīng)中鎂和鋁的（）A物質(zhì)的量之比為32B質(zhì)量之比為32C摩爾質(zhì)量之比為23D反應(yīng)速率之比為234(2013·四川理綜，11)向m g鎂和鋁的混合物中加入適量的稀硫酸，恰好完全反應(yīng)生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體b L。向反應(yīng)后的溶液中加入c mol·L1氫氧化鉀溶液V mL，使金屬離子剛好沉淀

8、完全，得到的沉淀質(zhì)量為n g。再將得到的沉淀灼燒至質(zhì)量不再改變?yōu)橹?，得到固體p g。則下列關(guān)系不正確的是（）Ac Bpm Cnm17Vc D.m<p<m52013·山東理綜29(1)對金屬制品進(jìn)行抗腐蝕處理，可延長其使用壽命。以下為鋁材表面處理的一種方法：堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜，堿洗時(shí)常有氣泡冒出，其原因是_（用離子方程式表示）。為將堿洗槽液中的鋁以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列試劑中的_。aNH3 bCO2 cNaOH dHNO3以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應(yīng)式為_。取少量廢電解液，加入NaHCO3溶液后產(chǎn)生氣泡

9、和白色沉淀，產(chǎn)生沉淀的原因是_。6(2013·福建理綜，24)從鋁土礦(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等雜質(zhì))中提取氧化鋁的兩種工藝流程如下： 請回答下列問題：流程甲加入鹽酸后生成Al3的離子方程式為_。流程乙加入燒堿后生成SiO的離子方程式為_。驗(yàn)證濾液B中含F(xiàn)e3，可取少量濾液并加入_（填試劑名稱）。濾液E、K中溶質(zhì)的主要成分是_（填化學(xué)式），寫出該溶液的一種用途：_。已知298 K時(shí)，Mg(OH)2的溶度積常數(shù)Ksp5.6×1012 mol3·L3，取適量的濾液B，加入一定量的燒堿達(dá)到沉淀溶解平衡，測得pH13.00，則此溫度下殘留在溶

10、液中的c(Mg2+)_。題組二Al3、AlO、Al(OH)3相互轉(zhuǎn)化的圖象7(2013·南京模擬)將物質(zhì)X逐漸加入(或通入)Y溶液中，生成沉淀的量與加入X的物質(zhì)的量關(guān)系如圖所示，符合圖示情況的是（）ABCDXCO2HClNaOHAlCl3YCa(OH)2NaAlO2AlCl3NaOH題組一鋁的性質(zhì)1若在加入鋁粉能放出氫氣的溶液中，分別加入下列各組離子，可能大量共存的是（）ANH NO CO Na BNa Ba2 Mg2 HCOCNO Ca2 K Cl DNO K Cl Na2(2013·合肥統(tǒng)考)將總物質(zhì)的量為n mol的鈉和鋁(其中鈉的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x )投入到一定量的水

11、中充分反應(yīng)，金屬沒有剩余，共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體V L。下列關(guān)系式中正確的是()Ax B0<x0.5 CV33.6n(1x) D11.2n<V22.4n3把鋁粉和Fe3O4粉末配成鋁熱劑，分成兩等份，一份在高溫下恰好完全反應(yīng)后，再與足量鹽酸反應(yīng)，另一份直接放入足量的燒堿溶液中充分反應(yīng)；前后兩種情況下生成的氣體質(zhì)量比是（）A11 B98 C34 D434(2013·湖北黃岡模擬)兩個(gè)燒杯中加入同體積濃度均為2 mol·L1的H2SO4，置于天平兩端，調(diào)平天平后分別加入10.8 g的Al和Mg，則反應(yīng)完畢后，天平（雙選）（）A可能加Mg的一端下傾 B可能加Al的一

12、端下傾C可能保持平衡 D無法判斷5用含少量鎂粉的鋁粉制取純凈的氫氧化鋁，下述操作步驟中最恰當(dāng)?shù)慕M合是（）加鹽酸溶解；加燒堿溶液溶解；過濾；通入過量CO2生成Al(OH)3沉淀；加入鹽酸生成Al(OH)3沉淀；加入過量燒堿溶液A B C D題組二鋁的重要化合物6將350 mL 1 mol·L1 NaOH溶液逐滴滴入100 mL 1 mol·L1 AlCl3溶液中。將100 mL 1 mol·L1 AlCl3溶液逐滴滴入350 mL 1 mol·L1 NaOH溶液中，結(jié)果是（）A現(xiàn)象相同，生成Al(OH)3的量相同 B現(xiàn)象不同，生成Al(OH)3的量相同C現(xiàn)

13、象相同，生成Al(OH)3的量不同 D現(xiàn)象不同，生成Al(OH)3的量不同7(2013·江蘇，5)化學(xué)在生產(chǎn)和日常生活中有著重要的應(yīng)用。下列說法不正確的是（）A明礬水解形成的Al(OH)3膠體能吸附水中懸浮物，可用于水的凈化B在海輪外殼上鑲?cè)脘\塊，可減緩船體的腐蝕速率CMgO的熔點(diǎn)很高，可用于制作耐高溫材料D電解MgCl2飽和溶液，可制得金屬鎂8下列各反應(yīng)的離子方程式中，錯誤的是（）A硫酸鋁溶液中加入過量的氨水：Al33 OH=Al(OH)3B鐵片放入過量的稀硝酸中：3Fe8H2NO=3Fe22NO24H2OC將鋁片放入過量NaOH溶液中：2Al2OH2H2O=2AlO3H2D偏鋁酸

14、鈉與過量鹽酸反應(yīng)：AlO4H=Al32H2O9下列操作所得物質(zhì)為純凈物的是（）A將一塊帶有氧化膜的鋁片與過量的濃NaOH溶液完全反應(yīng)后，取澄清溶液將其蒸干，得純凈的NaAlO2固體B向NaAlO2溶液中加入過量的AlCl3溶液，將所得沉淀過濾洗滌，加熱灼燒去掉水分，可得純凈的Al(OH)3固體C把鋁塊與適量的稀鹽酸完全反應(yīng)，將所得溶液蒸干，可得AlCl3固體D把AlCl3溶液與足量氨水反應(yīng)，將沉淀過濾、洗滌、灼燒去掉水分可得Al2O3固體10.A、B、C、D、E五種化合物均含有某種短周期常見元素，它們的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示，其中A為澄清溶液，C為難溶于水的白色固體，E則易溶于水，若取A溶液灼燒，焰

15、色反應(yīng)為紫色（透過藍(lán)色鈷玻璃）。寫出化學(xué)式：A_，B_，C_，D_，E_。寫出下列反應(yīng)的離子方程式：AB：_；AD：_。題組三實(shí)驗(yàn)探究11(2013·江門模擬)電解法冶煉鋁的原料是Al2O3，可由自然界中鋁土礦獲得，其生產(chǎn)過程可表示為：鋁土礦（主要成分Al2O3，雜質(zhì)SiO2、Fe2O3）Al(OH)3Al2O3Al。從鋁土礦到Al(OH)3的轉(zhuǎn)化有兩種方案：方案1： 方案2：過濾、的濾渣成分分別是_（填字母代號，下同）；過濾、的濾渣成分分別是_。AAl2O3 BSiO2 CFe2O3 DAl(OH)3 EH2SiO3 FFe(OH)3“Al(OH)3Al”的一般的生產(chǎn)方法是_（填字

16、母代號）。A蒸發(fā)B灼燒C熱還原D溶解E過濾F電解參考答案【課前準(zhǔn)備區(qū)】知識點(diǎn)一1鋁箔熔化，失去光澤，但熔化的鋁并不滴落鋁箔加熱時(shí)與O2發(fā)生反應(yīng)生成氧化膜，使內(nèi)部的鋁被Al2O3包裹著，所以熔化的鋁不易滴下4Al3O22Al2O322Al6H=2Al33H232Al2OH2H2O=2AlO3H2。42AlFe2O3Al2O32Fe知識點(diǎn)二1.化學(xué)性質(zhì)與酸反應(yīng)Al2O36H=2Al33H2OAl(OH)33H=Al33H2O與堿反應(yīng)Al2O32OH=2AlOH2OAl(OH)3OH=AlO2H2O加熱不分解2Al(OH)3Al2O33H2O2.KAl(SO4)2·12H2O白易<A

17、l33H2OAl(OH)3(膠體)3H，Al(OH)3膠體吸附水中雜質(zhì)形成沉淀而凈水問題思考1因?yàn)殇X易與空氣中的氧氣反應(yīng)生成保護(hù)膜，保護(hù)著內(nèi)部金屬不易被腐蝕。2鋁與酸、堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)都是： Al3，2HH2，只不過堿中的H來源于水的電離，氧化劑分別為酸和水。3不一定是。兩性氧化物是指既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物。所以，判斷兩性氧化物不僅要看與酸、堿的反應(yīng)，還要看生成物的類型?！菊n堂活動區(qū)】一、1.11(或相等)根據(jù)方程式：2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2得Al與H2的關(guān)系式均為2Al3H2，故只要參加反應(yīng)的Al相等，所得

18、H2必相等。213因?yàn)樵诜磻?yīng)中Al過量，產(chǎn)生的H2由HCl和NaOH的量決定。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中的關(guān)系式：6HCl3H2；2NaOH3H2，故當(dāng)HCl、NaOH物質(zhì)的量相等時(shí)，二者產(chǎn)生H2的體積比為13。331因?yàn)殇X足量且產(chǎn)生H2相等，根據(jù)2中的關(guān)系式n(HCl)n(NaOH)31，又因?yàn)槎芤后w積相等，故物質(zhì)的量濃度c(HCl)c(NaOH)n(HCl)n(NaOH)31。二、1.Al33OH=Al(OH)3Al(OH)3OH=AlO2H2OAl34OH=AlO2H2O2AlOHH2O=Al(OH)3Al(OH)33H=Al33H2OAlO4H=Al32H2O典例導(dǎo)悟1B由題意知n(H2SO4)

19、n(NaOH)，設(shè)均為1 mol。當(dāng)Al均不足，H2SO4和NaOH均過量時(shí)，生成H2相等，即11；當(dāng)Al均過量時(shí)分別生成2 g和3 g H2，即體積比23。因>，故甲中鋁過量，乙中鋁不足(即堿過量)。2法比法節(jié)約試劑。每制備 2 mol Al(OH)3 法消耗 2 mol Al,3 mol H2SO4,6 mol NaOH，法消耗2 mol Al，2 mol NaOH，1 mol H2SO4，所以法比較節(jié)約試劑。由于Al(OH)3既能與H2SO4反應(yīng)又能與NaOH反應(yīng)所以在上述兩種方法中第二步驟操作的用量都難以控制。2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H22Al2NaOH2H2O=

20、2NaAlO23H2Al2(SO4)36NaAlO212H2O=8Al(OH)33Na2SO4故每生成2 mol Al(OH)3，需要2 mol Al，0.75 mol H2SO4，1.5 mol NaOH，可見比兩法更節(jié)約試劑。解析反應(yīng)過程中所涉及的化學(xué)方程式為：2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H2Al2(SO4)36NaOH=2Al(OH)33Na2SO42Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22NaAlO22H2OH2SO4=2Al(OH)3Na2SO4由化學(xué)方程式可分別得出兩種方法的關(guān)系式：法2Al3H2SO46NaOH2Al(OH)3法2Al2NaOHH2SO42Al(

21、OH)3所以制備2 mol Al(OH)3法消耗2 mol Al,3 mol H2SO4, 6mol NaOH；法消耗2 mol Al,2 mol NaOH, 1mol H2SO4。故法比較節(jié)約試劑根據(jù)Al33AlO6H2O=4Al(OH)3可采用以下轉(zhuǎn)化關(guān)系： 2 mol Al(OH)3變式演練A其反應(yīng)原理分別為：2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2?？梢姰?dāng)參加反應(yīng)的HCl和NaOH的物質(zhì)的量一樣多時(shí)，產(chǎn)生H2的體積比是13，而題設(shè)條件體積比為12，說明此題投入的鋁粉對鹽酸來說是過量的，而對于NaOH來說是不足的。2Al6HCl=2AlCl33H

22、2 6 mol 3 mol 3 mol·L1×0.1 L 0.15 mol則Al與NaOH反應(yīng)生成的H2為0.15 mol×20.3 mol。2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22×27 g 3 mol54 g 0.3 mol即投入的鋁粉為5.4 g?！菊n后練習(xí)區(qū)】高考集訓(xùn)1××2A3.A4.C52Al2OH2H2O=2AlO3H2b2Al3H2O6e=Al2O3 6HHCO與H反應(yīng)使H濃度降低，產(chǎn)生Al(OH)3沉淀解析堿洗時(shí)，部分除去了氧化膜的Al與NaOH溶液反應(yīng)放出了H2，若將溶液中AlO轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀應(yīng)向

23、溶液中通入CO2，加HNO3，如若過量會造成沉淀溶解。鋁作陽極失去電子最終形成Al2O3，所以陽極電極反應(yīng)式為：2Al3H2O6e=Al2O36H，在廢電解液中加入NaHCO3，會使溶液中H濃度降低而生成Al(OH)3沉淀。6Al2O36H=2Al33H2OSiO22OH=SiOH2O硫氰化鉀(或苯酚溶液等合理答案均可)NaHCO3制純堿(或做發(fā)酵粉等合理答案均可)5.6×1010 mol·L1解析鋁土礦中的成分能與HCl反應(yīng)的有Al2O3、Fe2O3、MgO，不反應(yīng)的是SiO2，所以固體A為SiO2，濾液B中有Al3、Fe3、Mg2，再加入過量燒堿，Al34OH=AlO2

24、H2O，F(xiàn)e33OH=Fe(OH)3，Mg22OH=Mg(OH)2，沉淀C為Fe(OH)3、Mg(OH)2混合物，濾液D為NaAlO2、NaOH(過量)，NaAlO2能與CO2反應(yīng)，NaAlO22H2OCO2=Al(OH)3NaHCO3，濾液E為NaHCO3，沉淀F為Al(OH)3，Al(OH)3灼燒得到Al2O3。鋁土礦中能與NaOH溶液反應(yīng)的有Al2O3、SiO2，其余均不反應(yīng)，所以固體X為Fe2O3、MgO，Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O，SiO22NaOH=Na2SiO3H2O。(5)題中應(yīng)用Ksp的有關(guān)計(jì)算，Kspc(Mg2)·c2(OH)，c(OH)1.0×101 mol·L1，所以c(Mg2) mol·L15.6×1010 mol·L1。7CA項(xiàng)，由Ca(OH)2CO2=CaCO3H2O，CaCO3CO2H2O=Ca(HCO3)2可知，其圖象應(yīng)為圖1；B項(xiàng)，由HClNaAlO2H2O=Al(OH)3NaCl，Al(OH)33HCl=AlCl33H2O可知其圖象應(yīng)為圖2；D項(xiàng)，由AlCl34NaOH=NaAlO23NaCl2H2O,3NaAlO2AlCl36H2O=4Al(OH)33NaCl可