高中化学 最拿分考点系列 考点10 铝金属及其化合物的性质实验 新人教版必修1.doc

考点10 铝金属及其化合物的性质实验【考点定位】本考点考查铝金属及其化合物的性质实验，涉及铝及其氧化物、氢氧化物的两性实验，铝热反应的原理与操作要点，以及氢氧化铝的制备和性质探究等，明确含铝及其化合物的混合物分离提纯方法。【精确解读】一、铝的燃烧实验探究实验原理：4al+3o22al2o3实验步骤：将铝片剪成长58 cm、宽0.20.3 cm的铝条，绕成螺旋状，一端绕紧一根火柴实验时，用坩埚钳夹紧铝条的另一端，点燃铝条上的火柴，待火柴快要燃烧完时，将铝条伸入盛有氧气的集气瓶(瓶底盛有少量水)中，观察到的现象是发出耀眼的白光，有少量白烟。二、铝热反应实验探究1实验原理：铝热法是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法 可简单认为是铝与某些金属氧化物(如fe2o3、fe3o4、cr2o3、v2o5等)在高热条件下发生的反应铝热反应常用于冶炼高熔点的金属，并且它是一个放热反应其中镁条为引燃剂，氯酸钾为助燃剂镁条在空气中可以燃烧，氧气是氧化剂但插入混合物中的部分镁条燃烧时，氯酸钾则是氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，同时放出足够的热量引发金属氧化物和铝粉的反应。2实验步骤：把少量氧化铁和少量铝粉充分混合；少许的铝热剂与少量完全粉碎的氯酸钾充分混合将它撒在铝热剂上面；在铝热剂上插上一根镁条，以使镁带燃烧时产生足够的热量点燃铝热剂点燃镁条后，戴好墨镜，以防闪光伤眼；在铝热剂下放一些废铁，可以被铝热剂燃烧时产生大量的热量熔化，变成炙热、亮黄色的铁水，非常壮观注意安全实验现象：镁条剧烈燃烧，放出大量热能，使氧化铁粉末和铝粉在高温下发生剧烈的氧化还原反应最终生成液态的铁和氧化铝。三、氢氧化铝的制备和性质探究实验操作实验现象化学方程式试管中产生白色絮状沉淀al2(so4)3+6nh3h2o2al(oh)3+3(nh4)2so4 试管中白色沉淀溶解al(oh)3+3hclalcl3+3h2o 试管中白色沉淀溶解al(oh)3+naohnaalo2+2h2o 【精细剖析】1铝与酸、碱反应生成h2的量的关系铝与酸、碱反应的化学方程式分别为2al6hcl=2alcl33h2、2al2naoh2h2o=2naalo23h2。从化学方程式可以看出al与酸、碱反应时生成h2的实质都是alal3，所以无论与酸还是与碱反应，al与h2的关系都是2al3h2。（1）等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气体积比。（2）足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比。（3）一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比，则必定是a.铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；b.铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。解题时应充分利用上述过量关系。2铝的这种既能与酸(非氧化性酸)又能与强碱反应产生h2的性质常作为推断题的“题眼”。3含铝杂质的提纯方法归类利用al、al2o3、al(oh)3可溶于强碱的特性，可除去许多物质中的含铝杂质，如：（1）mg(al)：加足量naoh溶液；（2）fe2o3(al2o3)：加足量naoh溶液；（3）mg(oh)2al(oh)3：加足量naoh溶液；（4）mg2(al3)：加过量naoh溶液，过滤，再加酸充分溶解。4突破al(oh)3沉淀图像三个秘诀（1）明晰横、纵坐标含义，然后通过曲线变化特点分析反应原理。（2）掌握al3、al(oh)3、alo三者之间的转化比例：（3）明晰al3溶液中加碱(oh)的几种常见变形图像，如：图a中，n(h)n(al3)21。图b中，若已知原溶液中含有mg2。则可推出：n(mg2)n(al3)11。图c中，若已知原溶液中含有h和mg2，则可推导出：n(h)n(al3)n(mg2)211。【典例剖析】某化学学习小组对铝与酸和碱的反应进行探究，过程如下；实验i：（1）取形状、大小均相同的铝丝分别与等体积的、ph相同的盐酸、稀硫酸反应，随反应进行，盐酸中生成气体的速率明显比硫酸中生成气体的速率快，对此原因，你认为合理的猜测是下列的_(填写相应的字母)；a盐酸的物质的量浓度大于硫酸的物质的量浓度bcl-能促进此反应的进行cso42-能抑制此反应的进行d硫酸使铝发生钝化（2）为了探究反应速率不同的原因，请你根据所提供的药品，填写实验方案中的空白部分药品：氯化钠固体、硫酸钠固体、硫酸铜固体、氯化铜固体、6mol/l盐酸、3mol/l硫酸、18.4mol/l硫酸、5mol/l硝酸方案：取两支试管，分别加入形状、大小均相同的铝丝和等体积的_(填写相应的试剂，下同)，再向其中的一支试管中加入适量的_固体，并振荡使固体溶解，观察实验现象；实验探究：略；实验ii：取足量的形状、质量均相同的铝丝分别与等体积的6mol/l的盐酸、6mol/l氢氧化钠溶液反应，待反应停止后取出剩余的铝丝洗净、干燥、称量，剩余铝丝的质量关系是前者_后者(填“大于”或“小于”或“等于”)；观察反应后的液体，发现铝与盐酸反应后所得的液体是黑色浑浊的，试管底部有少量黑色沉淀，对此现象，同学们进行了如下探究：（1）提出猜想同学们查找资料后获得如下信息：工业上用电解法冶炼铝所用的原料氧化铝是从铝土矿中提取的，所以得到的氧化铝中可能还含有微量的氧化铁和二氧化硅两种杂质，据此，同学们提出如下猜想：猜想1：此黑色固体是铁单质，可能是电解得到的铝与杂质反应生成的，相应的化学反应方程式为_；猜想2：此黑色固体是硅单质，是电解得到的铝与二氧化硅反应生成的；猜想3：此黑色固体是铝单质，是铝与盐酸反应时因反应过快而变成粉末分散到溶液中；猜想4：此黑色固体可能是上述若干种单质组成的混合物；（2）设计实验方案并完成相关实验：将反应后所得的液体进行过滤、洗涤，分别取少量固体置于两支试管中，完成下列实验：向其中的一支试管中加入足量的稀盐酸，观察固体是否溶解实验时发现固体完全溶解，证明猜想_一定不正确(填“1”、“2”、“3”、“4”)；向另一试管中加入足量的氢氧化钠溶液，观察固体是否溶解实验时发现固体完全溶解，证明猜想_一定正确(填“1”、“2”、“3”、“4”)；（3）得出结论综合实验的现象，可推知猜想_是正确(填“1”、“2”、“3”、“4”)是正确的，固体溶解在氢氧化钠溶液中的离子方程式为_。【答案】实验i：（1）bc （2）3mol/lh2so4、氯化钠固体(或6mol/lhcl、硫酸钠固体)实验ii：大于 （1）2al+fe2o32fe+al2o3 （2）2 1 （3）3；2al+2oh-+2h2o=2alo2-+3h2 【变式训练】铝是一种重要的金属，在生产、生活中具有许多重要的用途眉山市电解铝厂位于三苏故里修文乡，现已经形成年产33万吨电解铝，配套年产15万吨阳极碳块的规模该厂用铝土矿为原料制备铝的工艺流程如下：已知：铝土矿的主要成分是al2o3，此外还含有少量cuo、fe2o3等杂质电解冶炼铝时用碳棒作阳极，用na3alf6作助熔剂，电解熔融的al2o3回答下列问题：（1）写出铝土矿与a溶液反应的化学方程式为_；（2）滤渣c的主要成分为_；实验室过滤时使用的玻璃仪器有_；（3）生成过程中，除cao、h2o可以循环使用外，还可以循环使用的物质有_(填化学式)；（4）写出过量co2通入滤液c生成d的离子方程式_。【答案】（1） 2oh-+al2o32alo2-+h2o （2）cuo、fe2o3 烧杯、漏斗、玻璃棒 （3）caco3、co2、naoh （4）co2+alo2-+2h2o=al(oh)3+hco3- 【实战演练】1某学校研究性学习小组设计实验探究铝等金属的性质：将一小片久置铝片投入浓氯化铜溶液中，铝表面很快出现一层海绵状暗红色物质，接下来铝片上产生大量气泡，触摸容器知溶液温度迅速上升，收集气体，检验其具有可燃性若用同样的铝片投入同浓度的硫酸铜溶液中，在短时间内铝片无明显变化（1）铝与氯化铜溶液能迅速反应，而与同浓度的硫酸铜溶液在短时间内不反应的原因可能是_；(填序号)a铝与cl-反应，铝与so42-不反应b氯化铜溶液酸性比同浓度的硫酸铜溶液酸性强c硫酸铜水解生成硫酸使铝钝化d氯离子能破坏氧化铝表面薄膜，而硫酸根离子不能e生成氯化铝溶于水，而生成硫酸铝不溶于水（2）铝片表面出现的暗红色物质是_；（3）放出的气体_，请从有关物质的浓度、能量、是否有电化学作用等分析开始阶段产生气体的速率不断加快的原因是_；（4）某同学通过一定的实验操作，也能使铝片与硫酸铜溶液反应加快，他采取的措施可能是_；a用砂纸擦去铝片表面的氧化膜后投入硫酸铜溶液中b把铝片投入热氢氧化钠溶液中一段时间后，取出洗涤，再投入硫酸铜溶液中c向硫酸铜溶液中滴加氢氧化钠溶液，再投入铝片d在铝片上捆上几枚铜钉后投入同浓度的硫酸铜溶液中（5）除去氧化铝的铝片与镁片为电极，在x电解质溶液中构成原电池，列表如下：选项铝电极电解质负极反应正极反应a负极naoh2al-6e-+8oh-=2alo2-+4h2o6h2o+6e-=6oh-+3h2b负极稀盐酸2al-6e-=2al3+6h+6e-=3h2c正极浓硝酸mg+2e-=mg2+2no3-+4h+-4e-=2no2+2h2o其中正确的是_(填序号)，由此推知，金属作电极不仅与本身性质相关，而且与_有关。【答案】（1）d （2）cu （3）氢气；随着反应进行生成铝离子浓度增大，水解程度增大，产生h+的浓度增大，该反应放热，升高温度反应加快，铜与铝构成原电池，加快铝溶解 （4） ab （5）a 电解质的性质应产生氢气，温度、浓度、原电池原理均能使化学反应速率加快，开始阶段产生气体的速率不断加快的原因是其中某一个或多个因素的结果；（4）a用砂纸擦去铝片表面的氧化膜，再投入硫酸铜溶液中，形成铝铜原电池，能加速金属的腐蚀，故a正确；b氧化铝能和强碱反应，然后把铝片投入投入硫酸铜溶液中，形成铝铜原电池，能加速金属的腐蚀，故b正确；c硫酸铜和氢氧化钠发生复分解反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，再投入铝片不反应，故c错误；d由于铝片表面的氧化膜不与硫酸铜反应，所以不能加快反应速率，故d错误；故答案为ab；（5）铝片与铜片为电极，电解质溶液为盐酸时，金属铝做负极，当氢氧化钠作电解质时，仍是金属铝做负极，当电解质是浓硝酸时，金属铝和它钝化，所以铜做负极，即分析电极还需注意电解质的性质。2某同学通过系统实验探究铝及其化合物的性质，操作正确且能达到目的是()a