xx届高考化学考点解析复习：铝及其化合物

1 / 22 XX 届高考化学考点解析复习：铝及其化合物 本资料为 WoRD文档，请点击下载地址下载全文下载地址 第 7 讲：铝及其化合物 【内容与解析】 本节课要复习的内容是铝作为金属的通性以及它的两个特性， Al2o3、 Al（ oH） 3 的两性与 Al（ oH） 3 分解的性质。铝的通性就是指的是铝能与非金属单质、酸、盐溶液反应。铝的特性中是铝能与 NaoH 反应以及铝能与比它稳定的金属氧化物发生铝热反应。 Al2o3、 Al（ oH） 3 的两性就是指这两种物质能与酸碱反应生成盐与水。 Al（ oH） 3 的热稳定差。加热时能分解。 【教 学目标与解析】 1教学目标 （ 1） .Al2o3、 Al(oH)3 的两性及 Al3、 Al(oH)3、 Alo 2间的转化关系。 （ 2）结合 Al(oH)3 的制备实验、计算及在生产生活中的应用进行综合考查。 2目标解析 （ 1） .Al2o3、 Al(oH)3 的两性及 Al3、 Al(oH)3、 Alo 2间的转化关系。就是指 Al2o3、 Al(oH)3 既能与酸也能与碱2 / 22 反应生成盐与水，再一个就是氢氧化铝在加热的时候会分解。 （ 2）结合 Al(oH)3 的制备实验、计算及在生产生活中的应用进行综合考查。就是指 Al3 3NH3H2o=Al(oH)3 3NH 4Alo 2co2 2H2o=Al(oH)3 Hco 3 【问题诊断分析】 本节的复习学习是高中知识的重要组成部分，本节中难在铝的两性上，再就是铝热反应与镁铝合金的计算问题。其重点是化学方程式与离子方程式的书写。 【复习过程】 一、铝的性质和用途 金属铝呈银白色，硬度小，密度小，熔点较高，和镁类似，铝的主要用途是制造铝合金，铝优良的导电性和密度小，使铝大量用来制作导线。 铝元素位于元素周期表的第三周期第 A 族，化学性质 比较活泼，在反应中多被氧化为 Al3，如： 铝可以在纯氧中燃烧： 4Al 3o2=点燃 2Al2o3；铝与盐酸反应： 2Al 6Hcl=2Alcl3 3H2 ； 铝溶于 NaoH 溶液的反应： 2Al 2NaoH 2H2o=2NaAlo23H2 ； 用镁条引燃铝粉和 Fe2o3 的混合物： 2Al Fe2o3=高温3 / 22 2Fe Al2o3，这一反应也被称作铝热反应。 二、铝的重要化合物 1氧化铝 氧化铝属于离子化合物，室温下，它是一种白色固体，熔点很高。氧化铝是冶炼铝的原料，也是一种较好的耐 火材料。 氧化铝属于典型的两性氧化物，与酸、强碱都能反应，请写出下列反应的化学方程式： 氧化铝溶于盐酸： Al2o3 6Hcl=2Alcl3 3H2o。 氧化铝与烧碱溶液反应： Al2o3 2NaoH=2NaAlo2 H2o。 电解熔融的氧化铝： 2Al2o3=电解 4Al 3o2 。 2氢氧化铝 可溶性铝盐和氨水反应可制得 Al(oH)3，它是一种难溶于水的白色胶状物质，具有较强的吸附能力。 Al(oH)3 受热易分解，是一种典型的两性氢氧化物。 Al3 3oH Al(oH)3H Alo 2 H2o； Al(oH)3 与盐酸反应： Al(oH)3 3H =Al3 3H2o； Al(oH)3 与 NaoH 溶液反应： Al(oH)3 oH =Alo 22H2o； Al(oH)3 受热分解的化学方程式： 2Al(oH)3=Al2o3 3H2o。 3明矾： kAl(So4)212H2o 明矾易溶于水，完全电离： kAl(So4)2=k Al3 2So24 / 22 4，其水溶液因 Al3水解而显酸性。 三、 Al3、 Al(oH)3、 Alo 2 间的转化关系 据 下图写出下列转化的离子方程式： (1)Al3 Al(oH)3Al3 3NH3H2o=Al(oH)3 3NH 4； Al3 3Alo 2 6H2o=4Al(oH)3 ； Al3 3oH=Al(oH)3 。 (2)Al(oH)3Al3 Al(oH)3 3H =Al3 3H2o。 (3)Al3 Alo 2Al3 4oH =Alo 2 2H2o。 (4)Alo 2Al3 Alo 2 4H =Al3 2H2o。 (5)Alo 2Al(oH)3 NaAlo2 溶 液 中 通 少 量 co2 ： 2Alo 2 co2 3H2o=2Al(oH)3 co2 3。 NaAlo2 溶 液 中 通 入 足 量 co2 ： Alo 2 co2 2H2o=Al(oH)3 Hco 3 3Alo 2 Al3 6H2o=4Al(oH)3 ； Alo 2 HH2o=Al(oH)3 。 (6)Al(oH)3Alo 2 Al(oH)3 oH =Alo 2 2H2o。 网络构建 铝及其重要化合物的转化关系 5 / 22 热点 1 铝的性质 1.位置和结构 在元素周期表中的第三周期、 A 族，原子结构示意图为： 2化学性质 (1)跟非金属反应 常温下被 o2 氧化，生成致密氧化物保护膜。在纯氧或高温下剧烈燃烧，发出白光。 4Al 3o22Al2o32Al 3SAl2S3(制备 Al2S3的方法 ) (2)跟水反应困难 (3)跟酸反应：常温下在浓 H2So4、浓 HNo3中发生钝化。与非氧化性酸反应产生 H2， 如 2Al 6Hcl=2Alcl3 3H2 。 (4)跟强碱溶液反应： 可简写为： 2Al 2NaoH 2H2o=2NaAlo2 3H2 。 (5)跟某些氧化物反应 铝热反应 2Al Fe2o32Fe Al2o3 此反应放出大量的热，用于冶炼高熔点的金属或焊接金属。 3铝与酸或碱反应生成 H2的量的关系 来源 : 铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应的原理： 2Al6Hcl=2Alcl3 3H2 6 / 22 2Al 2NaoH 2H2o=2NaAlo2 3H2 (1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比：VHclH2VNaoHH2 1： 1。 (2)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠反应，产生氢气的体积比为：VHclH2VNaoHH2 1： 3。 (3)一定量的铝分别和一定量的盐酸和氢氧化钠反应若产生氢 气 的 体 积 比 为13VHclH2VNaoHH2n 解得 n1:3，故加入的 Al相对盐酸过量，对 NaoH 不足。的 Hcl 需 Al 的质量为 1327g/mol ，对应 5 份 H2，当H2为 6 份时，铝的质量为 65 即为所求。 答案： (1)第 3 周期 A 族 (2)2Al Fe2o3Al2o3 2Fe(3)2Al 2oH 2H2o=2Alo 2 3H2 (4)加热浓缩，冷却结晶，过滤 Al3 3H2oAl(oH)3 3H，在干燥的 Hcl气流中，抑制 Alcl3的水解，12 / 22 且带走 Alcl36H2o 晶体受热产生的水蒸气，故能得到 Alcl3 热点 3 有关氢氧化铝沉淀的计算 1.铝盐与强碱的反应 (以 Alcl3与 NaoH的反应为例 ) 向 Alcl3溶液中滴加 NaoH溶液时，发生的反应依次为： Al3 3oH =Al(oH)3Al(oH)3 oH =Alo 22H2o 生成的 Al(oH)3 与加入的 NaoH 的物质的量关系可用图象表示为 (1)根据 Alcl3和 NaoH的物质的量计算生成的 Al(oH)3的物质的量，结合反应的化学方程式及图象可知： 当 n(oH ):n(Al3 )3 时， nAl(oH)3 13n(oH )。 当 3n(oH ):n(Al3 )4 时， nAl(oH)3 n(Al3 ) n(oH ) 3n(Al3 ) 4n(Al3 ) n(oH )。 当 n(oH ) n(Al3 )4 时， nAl(oH)3 0。 (2)根据 Al(oH)3 和 Alcl3的物质的量，计算需要的 NaoH的物质的量。 由图象可以看出， Alcl3和生成的 Al(oH)3为一定值 时，加入的 NaoH有两种情况： 当 NaoH不足时， n(NaoH) 3nAl(oH)3。 当 NaoH过量13 / 22 时， n(NaoH) 3n(Al3 ) n(Al3 ) nAl(oH)3 4n(Al3 ) nAl(oH)3。 2偏铝酸盐与强酸的反应 (以 NaAlo2 和盐酸的反应为例 ) 向 NaAlo2溶液中滴加稀盐酸时，发生的反应依次为： Alo 2 H H2o=Al(oH)3Al(oH)3 3H =Al33H2o来源 :高考资源网 生成的 Al(oH)3 与加入的盐酸的物质的 量的关系可用图象表示为： (1)根据 NaAlo2和 Hcl的物质的量计算生成 Al(oH)3的量 结合反应的化学方程式及图象可知： 当 n(H ):n(Alo 2)1 时， nAl(oH)3 n(H )。 当 1n(H ) n(Alo 2)4 时， nAl(oH)3n(Alo 2) 13n(H ) n(Alo 2) 134n(Alo 2)n(H )。 当 n(H ):n(Alo 2)4 时， nAl(oH)3 0。 (2)根据 Al(oH)3和 NaAlo2的物质的量 计算需要的 Hcl的物质的量 由图象可以看出， NaAlo2 和生成的 Al(oH)3 为一定值时，加入的盐酸有两种情况： 当盐酸不足时， n(Hcl) nAl(oH)3。 14 / 22 当盐酸过量时， n(Hcl) n(Alo 2) 3n(Alo 2)nAl(oH)3 4n(Alo 2) 3nAl(oH)3。 【例 3 】 在 50mLbmol/L 的 Alcl3 溶 液 中 加 入50mLamol/LNaoH 溶液。 (1)当 a3b 时，生成 Al(oH)3沉淀的物质的量为 _。 (2)当 a、 b 满足 _条件时，无沉淀产生。 (3)当 a、 b 满足 _条件时，先有沉淀生成，后又有部分沉淀溶解，此时 Al(oH)3的质量为 _。 解析 (1)依题意知，在 Alcl3溶液中加入 NaoH溶液有如下两反应发生： Alcl3 3NaoH=Al(oH)3 3NaclAlcl3 4NaoH=NaAlo2 3Nacl 2H2o 根据以上两反应可以看出：当 a3b 时只发生第一个反应，此时 NaoH 不足量，产生沉淀的量取决于 NaoH， nAl(oH)3 13n(NaoH)。 (2)如果无 沉淀生成， Al 元素全部以 Alo 2 形式存在，n(Alcl3):n(NaoH)1:4 ，即 a:b4:1 ，整理得 a4b 。 (3)此种情况应当是两个反应均发生，铝元素以 Al(oH)3 和 Alo 2 两种形式存在。符合关系：14nAlcl3nNaoH13，即： 14ba13， 整理得： 3ba4b 或 a4ba3。求沉淀的量方法很多。 法一：联立方程法。设反应 中， Alcl3 物质的量为 x，则15 / 22 Al(oH)3 为 x， NaoH 为 3x， 反应 中 Alcl3物质的量为 y， NaoH 为 4y， x y， 3x 4y 解得 x ( )mol (4b a)mol。 mAl(oH)3 78g/mol(4b a)mol (4b a)g。 法二：守恒法。此种条件下，溶液中的离子有： Na、 cl、 Alo 2 。 n(Alo 2) n(Na ) n(cl ) 3bmolnAl(oH)3 n(Al3 )总 n(Alo 2) ( )( )mol (4b a)mol。 mAl(oH)3 78g/mol(4b a)mol (4b a)g。 答案 (1) (2)a4b (3)a4ba3 或3ba4b (4b a)g 变式 3 现有甲、乙两瓶无色溶液，已知它们可能是 Alcl3溶液和 NaoH溶液。现做如下实验： 取 440mL甲溶液与 120mL乙溶液反应，产生沉淀； 取 120mL甲溶液与 440mL乙溶液反应，也产生沉淀； 取 120mL甲溶液与 400mL乙溶液反应，则产生沉淀； 通过必要的计算和推理判定： (1) 甲 溶 液 为 _ 溶 液 ， 其 物 质 的 量 浓 度 是_molL 1； 乙溶液为 _ 溶 液 ， 其 物 质 的 量 浓 度 是_molL 1。 16 / 22 (2) 写出实验 的 有 关 离 子 方 程 式 ：_ 解析：由 两步实验操作可知，甲溶液应为 Alcl3 溶液，乙溶液为 NaoH溶液，由 步操作所给量值可求出 NaoH溶液物质的量浓度： mol 13 L 1，再由 中所给数据，(依据铝原子守恒 )求 Alcl3。 设 Alcl3 溶液物质的量浓度为 x， 0 12x mol 1 (L 1 3) 则 x L 1。 答案： (1)Alcl3 NaoH (2)Al3 3oH =Al(oH)3Al(oH)3 oH =Alo 2 2H2o 有关氢氧化铝沉淀的图象 1在可溶性铝盐中逐滴加入 NaoH 溶液至过量。 现象：立即产生白色沉淀 渐多 最多 渐少 消失 Al3 3oH =Al(oH)3Al(oH3) oH =Alo 22H2o总反应： Al3 4oH =Alo 2 2H2o 2在偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量。 现象：立即产生白色沉淀 渐多 最多 渐少 消失 Alo 2 H H2o=Al(oH)3Al(oH)3 3H =Al317 / 22 3H2o总反应： Alo 2 4H =Al3 2H2o 3在强碱溶液中逐滴加入铝盐溶液至过量。 现象：无明显现象 (局部产生白色沉淀，振荡消失 ) 产生白色沉淀 渐多 最多 (不消失 ) Al3 4oH =Alo 2 2H2oAl3 3Alo 2 6H2o=4Al(oH)3 4在强酸溶液中逐滴加入偏铝酸盐溶液至过量。 现象：无明显现象 (局部产生白色沉淀，振荡消失 ) 产生白色沉淀 渐多 最多 (不消失 ) Alo 2 4H =Al3 2H2oAl3 3Alo 2 6H2o=4Al(oH)3 5向 mg2与 Al3的酸性溶液中逐滴加入强碱溶液 现象：无明显现象 出现沉淀 渐多 最多 减少 不变 H oH =H2oAl3 3oH =Al(oH)3 mg2 2oH =mg(oH)2Al(oH)3 oH =Alo 22H2o 结论： (1)实验不宜用 Al3和强碱溶液、 Alo 2 和强酸溶液反应来制备 Al(oH)3，宜用 Al3和 NH3H2o 或将co2气体通入 Alo 2 溶液中制备 Al(oH)3。 (2)Al3只存在18 / 22 于酸性溶液中， Alo 2 只存在于碱性溶液中，所以 Al3和Alo 2 不能共存于同一溶液中。 (3)Al(oH)3 只能溶于强酸或强碱溶液，不能溶于弱酸或弱碱溶液。 来源 :Z+xx+ 特别提醒： (1)解图象试题应注意分析 “ 四点 ” ： “ 起点 ” 、“ 折点 ” 、 “ 极点 ” 、 “ 终点 ” ，利用原理引路，图文结合，对号入座。 (2)当 Al3与 mg2或 cu2或 Fe3混合在一起，加入过量的 NaoH溶液时，生成的沉淀先增大，后减小，但不能减小为 0。 【考例】 有一镁铝合金，用适量稀硫酸完全溶解，再加入氢氧化钠溶液，析出沉淀的质量与加入氢氧化钠的体积关系如图所示，原合金中镁铝的质量比为 ( ) A 4:3 B 4:9c 8:9D 20:27 解析 假定 V(NaoH)单位为 L，浓度为 1mol/L，则使 mg2、 Al3沉淀需要 NaoH4mol，将 Al(oH)3 溶解需要NaoH1mol，由方程式 ： NaoH Al(oH)3=NaAlo2 2H2o，可知有 1molAl(oH)3 ，即 1molAl3 ， Al3 3oH =Al(oH)3 ，使 Al3沉淀用去 NaoH3mol，使 mg2沉淀用去 NaoH1mol，由 mg2 2oH =mg(oH)2 知，含有 mg2，即 mg、 Al 的物质的量分别为、 1mol，镁、铝的质量比为 (24g/mol) (27g/mol 1mol) 4:9，答案为 B。 来源 : 答案 B 19 / 22 变式 将一定质量的 mg 和 Al 的混合物投入 500mL 稀硫酸中，固体全部溶解并产 生气体。待反应完全后，向所得溶液中加入 NaoH溶液，生成沉淀的物质的量与加入 NaoH 溶液的体积关系如图所示。则下列说法正确的是 ( ) A mg和 Al的总质量为 8gB硫酸的物质的量浓度为 5mol/L c生成的 H2 在标准状况下的体积为 NaoH 溶液的物质的量浓度为 5mol/L 解析：由图象可知，沉淀 mg(oH)2 为， Al(oH)3为 ( )，则镁和铝的总质量 24g/mol 27g/mol 9g，故 A 项不正确；由反应关系得： Al(oH)3 NaoH NaAlo2 1mol1mol (NaoH)( )求得 c(NaoH) 5mol/L，即 D 选项符合题意。 答案： D 备选习题 1.下列有关金属铝及其化合物的叙述正确的是 ( ) A铝在常温下不能与氧气反应 B铝不能与氯气反应 c铝既能溶于酸，又能溶于碱 D氧化铝只能与酸反应，不能与碱反应 解析：铝为活泼金属，常温下能与 o2 反应生成致密的氧化层；加热条件下与 cl2 剧烈反应； Al、 Al2o3 既能与酸又能20 / 22 与碱反应。 2. 用一张已除去表面氧化膜的铝箔紧紧包裹在试管外壁 (如图 )，将试管浸入硝酸汞溶液中，片刻取出，然后置于空气中，不久铝箔表面生出 “ 白毛 ” ，红墨水柱右端上升。根据实验现象判断下列说法错误的是 ( ) A实验中发生的反应都是氧化还原反应 B铝是一种较活泼的金属 c铝与氧气反应放出大量的热量 D铝片上生成的白毛是氧化铝和氧化汞的混合物 解析：本题中涉及的反应有： 2Al 3Hg(No3)2=2Al(No3)3 3Hg,4Al 3o2=2Al2o3，两个反应均为氧化还原反应；由题中所述现象 “ 红墨水柱右端上升 ” ，可推知试管中气体体积受热膨胀，意味着铝与氧气反应是放热反应。铝片上生成的 “ 白毛 ” 是氧化铝。 3现有 Al、 cl2、 Al2o3、 Hcl(aq)、 Al(oH)3、 NaoH(aq)六种物质，它们之间有如图所示转化关系，图中每条线两端的物质之间都可以发生反应，下列推断不合理的是 ( ) A N 一定是 Hcl(aq)B X 可能为 Al或 cl2 c y 一定为 NaoH(aq)D Q、 Z 中的一种必定为 Al2o3 21 / 22 解析：在 Al、 cl2、 Al2o3、 Hcl(aq)、 Al(oH)3、 NaoH(aq)中，只有 NaoH(aq)能与 Al、 cl2、 Al2o3、 Hcl(aq)、 Al(oH)3五种物质反应，对照转化关系，可知 y 为 NaoH(aq)。只有Hcl(aq)能与 Al、 Al2o3、 Al(oH)3、 NaoH(aq)四种物质反应，对照图示转化关系