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化學 課標版,第7講 鋁及其化合物,考點一 鋁及其重要化合物 1.鋁的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及用途 (1)鋁的結(jié)構(gòu)和存在 鋁元素位于元素周期表① 第三周期ⅢA族 ,原子結(jié)構(gòu)示意圖為 。鋁元素在地殼中含量豐富,僅次于② 硅 。自然界中的 鋁全部以③ 化合態(tài) 形式存在。 (2)鋁的物理性質(zhì),(3)金屬鋁的化學性質(zhì) a. b.2Al+3Cl2 2AlCl3,c. d.與氫氧化鈉溶液反應:⑧ 2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑ e.2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe(鋁熱反應) (4)鋁的工業(yè)制備 2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑ (5)鋁的用途 純鋁用來制作導線,鋁合金用于制造汽車、飛機、生活用品等。,2.鋁的重要化合物 (1)氧化鋁 a.物理性質(zhì):白色固體,難溶于水,有很高的熔點。 b.化學性質(zhì) (2)氫氧化鋁 a.物理性質(zhì):白色膠狀不溶于水的固體。 b.化學性質(zhì),● ●受熱分解:2Al(OH)3 Al2O3+3H2O c.制備 向鋁鹽中加入氨水,離子方程式為 Al3++3NH3H2O Al(OH)3↓+ 3N 。 NaAlO2溶液中通入足量CO2,離子方程式為 Al +CO2+2H2O Al(OH)3↓+HC 。,NaAlO2溶液與AlCl3溶液混合:3Al +Al3++6H2O 4Al(OH)3↓。 (3)常見的鋁鹽 a.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鹽。 b.明礬的化學式為 KAl(SO4)212H2O ,它是無色晶體,可溶于水,水 溶液pH7。明礬可以凈水,其凈水的原理是Al3++3H2O Al(OH)3(膠 體)+3H+,Al(OH)3膠體吸附水中雜質(zhì)形成沉淀而凈水。,3.Al3+、Al 、Al(OH)3的轉(zhuǎn)化關(guān)系,4.可溶性鋁鹽與強堿(如NaOH)溶液反應,鋁元素的存在形式,1.判斷正誤,正確的畫“√”,錯誤的畫“?”。 (1)自然界中鋁元素都是以化合物形式存在的 ( ) (2)常溫下,鋁與濃硫酸、濃硝酸不反應,故能用鋁制容器盛放濃硫酸、 濃硝酸 ( ) (3)能與鋁反應產(chǎn)生氫氣的溶液可能呈強酸性也可能呈強堿性( ) (4)熔化固體NaOH的坩堝不能選用Al2O3坩堝 ( ) (5)向一定量的AlCl3溶液中逐滴加入氫氧化鈉溶液,先生成白色沉淀,后 沉淀逐漸溶解 ( ) (6)除去氧化鐵中氧化鋁的方法:向混合物中加入過量的氫氧化鈉溶液, 充分反應后過濾、洗滌、干燥 ( ) (7)Al和MgO組成鋁熱劑,反應后生成單質(zhì)鎂 ( ),答案 (1)√ (2)? (3)√ (4)√ (5) √ (6) √ (7)?,,2.【多維思考】 (1)制備Al(OH)3時為什么不用NaOH溶液,而使用氨水? (2)明礬的凈水作用與液氯對自來水的消毒作用是否相同? (3)在做鋁的燃燒實驗時,用坩堝鉗夾住一小塊鋁箔,在酒精燈上加熱至 其熔化,會看到的現(xiàn)象是鋁箔熔化,失去光澤,但熔化的鋁并不滴落。原 因是 。 (4)中學化學學習階段接觸到許多既能與酸反應又能與堿反應的物質(zhì), 除了Al及其重要化合物外,你還知道哪些?,答案 (1)NaOH溶液可以溶解Al(OH)3,而氨水不能溶解Al(OH)3。 (2)不同。明礬凈水只是除去水中的懸浮雜質(zhì),不能殺菌消毒,而液氯只 能殺菌消毒,不能沉淀懸浮的雜質(zhì)。 (3)鋁箔加熱時與O2發(fā)生反應生成熔點很高的Al2O3薄膜,內(nèi)部的鋁被Al2O3包裹著,所以熔化的鋁不易滴下 (4)①弱酸的銨鹽,如NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等;②弱酸的酸 式鹽,如NaHCO3、KHS、NaHSO3等;③氨基酸等。,,題組一 鋁及其化合物的性質(zhì)及應用,1.下列關(guān)于鋁及其化合物的敘述中錯誤的是 ( ) A.常溫下鋁與濃硝酸反應制得大量的NO2 B.Al、Al2O3、Al(OH)3都可溶于NaOH溶液和鹽酸中 C.向AlCl3溶液中滴加氨水,產(chǎn)生白色沉淀;再加過量NaHSO4溶液,沉淀 消失 D.能用同一個離子方程式表示氨水滴入Al2(SO4)3溶液和Al2(SO4)3溶液 滴入濃氨水的反應,答案 A 常溫下鋁遇濃HNO3發(fā)生鈍化,A錯誤。,,2.下列說法中正確的是 ( ) A.Al2(SO4)3和小蘇打反應是泡沫滅火器的原理 B.Al2O3熔點高,可用作耐高溫材料 C.Al2O3和MgO均可與NaOH溶液反應 D.用坩堝鉗夾住一小塊用砂紙仔細打磨過的鋁箔在酒精燈上加熱,熔化 后的液態(tài)鋁滴落下來,是因為鋁的熔點較低 E.將濃硝酸滴入用砂紙打磨過的鋁條中,會產(chǎn)生紅棕色氣體 F.將氯化鋁溶液滴入濃氫氧化鈉溶液中,會產(chǎn)生大量白色沉淀 G.鋁與Fe2O3發(fā)生鋁熱反應,反應后固體質(zhì)量增加,答案 AB 泡沫滅火器的原理是:Al3+與HC 發(fā)生相互促進水解反應, 產(chǎn)生大量泡沫,A項正確;Al2O3熔點高,可用作耐高溫材料,B項正確;MgO 與NaOH溶液不反應,C選項錯誤;熔化后的鋁不能滴落下來,D選項錯誤; 常溫下,濃硝酸能夠使鋁發(fā)生鈍化,E項錯誤;氯化鋁溶液滴入濃NaOH溶 液中,發(fā)生的反應為Al3++4OH- Al +2H2O,不能立即產(chǎn)生大量白色 沉淀,F項錯誤;鋁熱反應前后固體質(zhì)量不變,G項錯誤。,,??思維建模 鋁與酸、堿反應生成H2的量的關(guān)系 鋁與酸、堿反應的化學方程式分別為2Al+6HCl 2AlCl3+3H2↑、 2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑。從化學方程式可以看出Al與 酸、堿反應時生成H2的實質(zhì)都是Al Al3+,所以無論與酸還是與 堿反應,Al與H2的關(guān)系都是2Al~3H2。,(1)等量鋁分別與足量鹽酸、氫氧化鈉溶液反應,產(chǎn)生氫氣體積比 = 。 (2)足量的鋁分別與等物質(zhì)的量的HCl、氫氧化鈉反應,產(chǎn)生氫氣的體積 比 = 。,(3)一定量的鋁分別與一定量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應,產(chǎn)生氫氣的 體積比 ,則必定是a.鋁與鹽酸反應時,鋁過量而鹽酸不足; b.鋁與氫氧化鈉溶液反應時,鋁不足而氫氧化鈉過量。解題時應充分利 用上述過量關(guān)系。,題組二 氫氧化鋁的制備方法及其原理 3.用含少量鎂粉的鋁粉制取純凈的氫氧化鋁,下列操作步驟中最恰當?shù)?組合是 ( ) ①加鹽酸溶解 ②加燒堿溶液溶解 ③過濾 ④通入過量CO2生成 Al(OH)3沉淀 ⑤加入鹽酸生成Al(OH)3沉淀 ⑥加入過量燒堿溶液 A.①⑥⑤③ B.②③④③ C.②③⑤③ D.①③⑤③,答案 B 若先用鹽酸溶解,Mg、Al均溶解,制取Al(OH)3的步驟較多;從 NaAlO2制備Al(OH)3,若加鹽酸,不容易控制量的多少,故B項操作步驟為 最佳順序。,,4.向30 mL 1 molL-1的AlCl3溶液中逐漸加入濃度為4 molL-1的NaOH溶 液,若產(chǎn)生0.78 g白色沉淀,則加入的NaOH溶液的體積可能為 ( ) A.3 mL B.7.5 mL C.15 mL D.17.5 mL,答案 B 解法一:把該題的信息轉(zhuǎn)化為圖像,用圖像法求解,如圖所示: 當生成沉淀0.01 mol時需NaOH 0.03 mol或0.11 mol,顯然B項符合題意。 解法二:已知n(AlCl3)=0.03 mol,n[Al(OH)3]=0.01 mol,由沉淀的物質(zhì)的量小于氯化鋁的物質(zhì)的量可推知此題可能有兩個答案:一是氫氧化鈉不足,二是氫氧化鈉過量。當NaOH不足時,V(NaOH)= L=0.007 5 L=7.5 mL; NaOH過量時,V(NaOH)= L=0.027 5 L=27.5 mL。,,5.若甲、乙、丙三位同學用規(guī)定的藥品制備Al(OH)3。規(guī)定必用的藥品如下:350 g 70% H2SO4溶液,NaOH固體240 g,足量鋁屑、水(不能用其他藥品)。 甲、乙、丙用各自設計的方案制得Al(OH)3的質(zhì)量分別是W1 g、W2 g、W3 。三種實驗方案如下: 甲:鋁→加NaOH溶液→加H2SO4溶液→W1 g Al(OH)3 乙:鋁→加H2SO4溶液→加NaOH溶液→W2 g Al(OH)3 丙: →W3 g Al(OH)3 試回答: (1)從充分利用原料、降低成本和提高產(chǎn)率等因素分析,實驗方案最合理的是 。 (2)三位學生制得的Al(OH)3的質(zhì)量由大到小的順序是 。 (3)制得Al(OH)3的最大質(zhì)量約是 。,答案 (1)丙 (2)W3W1W2 (3)520 g,解析 甲:制取2 mol Al(OH)3消耗H+ 2 mol,OH- 2 mol。 乙:制取2 mol Al(OH)3消耗H+ 6 mol,OH- 6 mol。 丙:制取2 mol Al(OH)3消耗H+ 1.5 mol,OH- 1.5 mol。 結(jié)論是丙以較少的原料制出較多的Al(OH)3;乙以較多的原料制出較少 的產(chǎn)品;相同的原料制取的Al(OH)3質(zhì)量應是W3W1W2。,,??反思歸納 制備Al(OH)3的方法 (1)以鹽為原料 途徑一:Al3+ Al(OH)3,一般不宜用強堿; 途徑二:Al Al(OH)3,一般不宜用強酸; 途徑三:Al3++3Al +6H2O 4Al(OH)3↓。 (2)以鋁為原料,方法一:Al Al3+ Al(OH)3; 方法二:Al [Al(OH)4]- Al(OH)3; 方法三: Al(OH)3。,6.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的溶液為澄清溶液,C為難溶的白色固體,E易溶 于水,取A的溶液灼燒,焰色反應為淺紫色(透過藍色鈷玻璃)。 (1)寫出化學式:A ,B ,C ,D ,E 。 (2)寫出下列反應的離子方程式:,題組三 鋁三角的轉(zhuǎn)化關(guān)系及應用,A→B: ; A→D: 。,答案 (1)KAlO2 Al(OH)3 Al2O3 AlCl3 NaAlO2 (2)Al +2H2O+CO2 Al(OH)3↓+HC Al +4H+ Al3++2H2O,解析 在短周期元素形成的化合物中,既能與鹽酸反應,又能與NaOH溶 液反應的物質(zhì)必為兩性物質(zhì),又因為B受熱時轉(zhuǎn)化為C,故可知C為Al2O3, B為Al(OH)3,由此推出D是AlCl3,E為NaAlO2;A與過量CO2反應生成Al(OH)3,且A的溶液的焰色反應為淺紫色,則A為KAlO2。,,7.鋁是一種應用廣泛的金屬,工業(yè)上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融 電解制得。 ①鋁土礦的主要成分是Al2O3和SiO2等。從鋁土礦中提煉Al2O3的流程如 下: ②以螢石(CaF2)和純堿為原料制備冰晶石的流程如下:,回答下列問題: (1)寫出反應1的化學方程式: 。 (2)濾液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是 ,反應2的離子方程式為 。 (3)E可作為建筑材料,化合物C是 ,寫出由D制備冰晶石的化學方程式: 。 (4)電解制鋁的化學方程式是 ,以石墨為電極,陽極產(chǎn)生的混合氣體的成分是 。,答案 (1)2NaOH+SiO2 Na2SiO3+H2O、2NaOH+Al2O3 2NaAlO2+H2O (2)CaSiO3 2Al +CO2+3H2O 2Al(OH)3↓+C (3)濃H2SO4 12HF+3Na2CO3+2Al(OH)3 2Na3AlF6+3CO2+9H2O (4)2Al2O3 4Al+3O2↑ O2、CO2(CO),解析 由題干的信息可推出 (3)根據(jù)冰晶石的化學式可知氣體D為HF,結(jié)合E可作為建筑材料可推出C為濃H2SO4,E為CaSO4,根據(jù)原子守恒可寫出制備冰晶石的化學方程式。 (4)以石墨為電極,陽極發(fā)生的反應為2O2--4e- O2↑,O2可與石墨反應產(chǎn)生CO2和CO氣體。,,??拓展升華 鋁土礦中除含有Al2O3、SiO2外還含有Fe2O3,工業(yè)上從鋁 土礦中提取Al2O3的工藝流程為:,考點二 用數(shù)形結(jié)合思想理解“鋁三角” 1.Al3+、Al(OH)3、Al 之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系 寫出實現(xiàn)上述各步轉(zhuǎn)化的離子方程式: (1)Al3+ Al(OH)3,① Al3++3NH3H2O Al(OH)3↓+3N ② Al3++3Al +6H2O 4Al(OH)3↓ ③ Al3++3OH- Al(OH)3↓ (2)Al(OH)3 Al3+ ④ Al(OH)3+3H+ Al3++3H2O (3)Al3+ Al ⑤ Al3++4OH- Al +2H2O (4)Al Al3+ ⑥ Al +4H+ Al3++2H2O (5)Al Al(OH)3,⑦ Al +CO2+2H2O Al(OH)3↓+HC 、 Al +H++H2O Al(OH)3↓ (6)Al(OH)3 Al ⑧ Al(OH)3+OH- Al +2H2O,2.四個基本圖像 (1)可溶性鋁鹽溶液與NaOH溶液互滴,(2)偏鋁酸鹽溶液與鹽酸互滴,3.四個拓展圖像 (1)向AlCl3溶液中逐滴加入氨水至過量,圖像如圖1所示。 (2)向NaAlO2溶液中通入CO2至過量,圖像如圖2所示。 (3)向MgCl2、AlCl3和鹽酸的混合溶液(即將Mg、Al溶于過量鹽酸所得 的溶液)中逐滴滴入NaOH溶液至過量,圖像如圖3所示。 (4)向MgCl2、AlCl3混合溶液中先加入NaOH溶液,后加入鹽酸 (NaOH溶液與鹽酸的物質(zhì)的量濃度相等),沉淀圖像如圖4所示。,1.下列各項操作中,能出現(xiàn)“先產(chǎn)生沉淀,然后沉淀又溶解”現(xiàn)象的是 。 ①向飽和碳酸鈉溶液中通入過量的CO2 ②向NaAlO2溶液中逐滴加入過量的稀鹽酸 ③向AlCl3溶液中逐滴加入過量稀氫氧化鈉溶液 ④向硅酸鈉溶液中逐滴加入過量的鹽酸,答案 ②③ 解析 ①中Na2CO3與CO2、H2O反應生成NaHCO3,由于Na2CO3的溶解度 比NaHCO3的大,因而只會產(chǎn)生沉淀;②NaAlO2溶液中加入稀鹽酸,開始 時產(chǎn)生白色沉淀Al(OH)3,當鹽酸過量時,Al(OH)3又溶于鹽酸;③向AlCl3 溶液中加入NaOH溶液,開始時產(chǎn)生白色沉淀Al(OH)3,當NaOH過量時, Al(OH)3又溶于NaOH;④只會生成H2SiO3沉淀。,,2.下列各組物質(zhì)的無色溶液,不用其他試劑即可鑒別的是 。 ①NaOH、AlCl3 ②NaHCO3、H2SO4 ③NaAlO2、NaHSO4 ④Na2CO3、HCl ⑤Na2CO3、NaHCO3、Ca(OH)2 答案 ①③④,,題組 用數(shù)形結(jié)合思想理解“鋁三角”,1.(2016湖北宜昌月考)在KOH和KAlO2混合溶液中滴加稀鹽酸直到過量,下列生成沉淀物質(zhì)的量與所加鹽酸體積關(guān)系的圖像正確的是 ( ),答案 D 首先發(fā)生中和反應,沒有沉淀產(chǎn)生,然后Al +H++H2O Al(OH)3↓,最后Al(OH)3+3H+ Al3++3H2O,沉淀溶解。沉淀產(chǎn)生、沉 淀溶解消耗的H+個數(shù)比是1∶3,故D正確。,,2.某溶液中可能含有如下離子:H+、Mg2+、Al3+、N 、Cl-、Al 。當 向該溶液中逐滴加入NaOH溶液時,產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量與加入NaOH 溶液的體積的關(guān)系如圖所示,下列說法正確的是 ( ) A.原溶液中一定含有的陽離子是H+、Mg2+、Al3+、N B.反應最后形成的溶液中的溶質(zhì)含AlCl3 C.原溶液中Al3+與N 的物質(zhì)的量之比為1∶3 D.原溶液中含有的陰離子是Al 、Cl-,答案 C 根據(jù)圖像結(jié)合溶液呈電中性可推斷出溶液中肯定含有H+、 N 、Al3+和Cl-,肯定不存在Al 和Mg2+,A、D錯誤;反應到最后溶液中 的溶質(zhì)是NH3H2O和NaAlO2、NaCl,不含AlCl3,故B錯誤。,,3.(2016湖北襄陽四校期中)現(xiàn)有含MgCl2、AlCl3均為n mol的混合溶液, 向其中滴加NaOH溶液至過量。加入NaOH的物質(zhì)的量與生成沉淀的物 質(zhì)的量的關(guān)系正確的是(離子形成沉淀或沉淀的溶解與溶液pH的關(guān)系 如下表) ( ),答案 C 由表中數(shù)據(jù)知,當Al3+沉淀完全時Mg2+還沒有開始形成沉淀, 當生成的Al(OH)3開始溶解時Mg2+仍沒有形成沉淀,當加堿至溶液的pH =8.93時,Al(OH)3部分溶解而Mg(OH)2開始形成沉淀,生成沉淀速率比前 段生成沉淀速率小,當溶液pH=10.92時,Mg(OH)2沉淀完全,Al(OH)3繼續(xù) 溶解,至pH=12.04時,沉淀只有Mg(OH)2,Al(OH)3全部溶解,故C項正確。,,