【步步高】高考化学大一轮复习讲义 第三章 第3讲 铝及其重要化合物.doc

第3讲铝及其重要化合物考纲解读了解铝及其重要化合物的主要性质和应用。考点一铝1铝的结构和存在铝位于元素周期表_，原子结构示意图为_。铝元素在地壳中含量丰富，仅次于_。自然界中的铝全部以_态存在。2金属铝的物理性质_色有金属光泽的固体，有良好的_、_和传热性等，密度较小，质地柔软。3金属铝的化学性质根据下列转化关系，完成化学方程式。_；_；_；_；_；_；_。1金属铝是活泼的金属，能与酸反应，为什么能用铝槽储运浓h2so4或浓hno3?2实验室能否用硫化物与铝盐溶液混合制取al2s3？用离子方程式说明原因。3金属铝与酸、碱反应的本质及定量计算(1)铝与酸、碱反应的实质是什么？氧化剂是什么？ (2)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得h2的体积之比是多少？为什么？ (3)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中，产生h2的体积之比是多少？为什么？(4)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的hcl、naoh溶液中，二者产生的h2相等，则hcl和naoh的物质的量浓度之比是多少？为什么？ (5)甲、乙两烧杯中各盛有100 ml 3 moll1的盐酸和naoh溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积比为v(甲)v(乙)12，则加入铝粉的质量为()a5.4 g b3.6 g c2.7 g d1.8 g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11。(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13。(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠反应，产生氢气的体积比为，则必定是铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；铝与氢氧化钠反应时，铝不足而氢氧化钠过量。解题时应充分利用上述过量关系。考点二铝的重要化合物1氧化铝(1)物理性质：_色固体，_溶于水，有很高的_。(2)化学性质两性氧化物2氢氧化铝(1)物理性质色胶状不溶于水的固体，有较强的_性。(2)化学性质(用化学方程式表示)受热分解：_。(3)制备向铝盐中加入nh3h2o，离子方程式为_。4下列物质中既能跟稀硫酸反应，又能跟氢氧化钠溶液反应的是 ()nahco3(nh4)2so3al2o3al(oh)3ala全部 b只有c只有 d只有特别提醒两性物质：两性物质指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物，包括al2o3、zno、al(oh)3、zn(oh)2、氨基酸、蛋白质等。多元弱酸的酸式盐(如nahco3、khs、khso3、nah2po4等)及弱碱弱酸盐(如ch3coonh4、nh4hs等)也既能与强酸反应又能与强碱反应，但不能将它们称为两性物质。5下列各组物质的无色溶液，不用其他试剂即可鉴别的是_。naoh、alcl3nahco3、h2so4naalo2、nahso4na2co3、hclna2co3、nahco3、ca(oh)2考点三al3、al(oh)3、alo之间转化关系的应用6写出上述转化的离子方程式。7试设计制备al(oh)3的途径。方案一用铝盐(al3)制取al(oh)3加入氨水至沉淀完全，一般不用naoh等强碱，为什么？方案二用铝屑、烧碱、稀h2so4制取al(oh)3方法一：alal3al(oh)3；方法二：alaloal(oh)3；方法三：al(oh)3。若甲、乙、丙三位同学用规定的药品制备al(oh)3。规定必用的药品如下：350 g 70% h2so4溶液，naoh固体240 g，足量铝屑、水(不能用其他药品)。甲、乙、丙用各自设计的方案制得al(oh)3的质量分别是w1、w2、w3。三种实验方案如下：甲：铝加naoh溶液加h2so4溶液w1 g al(oh)3乙：铝加h2so4溶液加naoh溶液w2 g al(oh)3丙：w3 g al(oh)3试回答：(1)从充分利用原料、降低成本和提高产率等因素分析，实验方案最合理的是_。(2)三位学生制得的al(oh)3，w1、w2、w3其质量由大到小的顺序是_。(3)制得al(oh)3的最大质量是_。用数形结合思想理解al3、al(oh)3、alo三者之间关系及相关计算1把强碱溶液逐滴加入到铝盐(al3)溶液中至过量(1)现象：先有白色沉淀产生，然后沉淀逐渐溶解。(2)有关反应：ab：al33oh=al(oh)3bd：al(oh)3oh=alo2h2o(3)图像(4)有关计算根据alcl3和naoh的量计算生成al(oh)3的量根据alcl3和al(oh)3的量计算需要naoh的量naoh的量n(naoh)当naoh不足时n(naoh)3nal(oh)3当naoh过量时n(naoh)3n(al3)n(al3)nal(oh)34n(al3)nal(oh)3【例1】 向30 ml 1 moll1的alcl3溶液中逐渐加入浓度为4 moll1的naoh溶液，若产生0.78 g白色沉淀，则加入的naoh溶液的体积可能为()a3 ml b7.5 ml c15 ml d17.5 ml2把铝盐(al3)溶液逐滴加入到强碱溶液中至过量(1)现象：先无明显现象，然后逐渐产生大量的白色沉淀。(2)有关反应：ab：al34oh=alo2h2obc：al33alo6h2o=4al(oh)3(3)图像3在alo溶液中逐滴加入强酸至过量(1)现象：先生成白色沉淀，随后沉淀逐渐溶解。(2)有关反应：ab：alohh2o=al(oh)3bd：al(oh)33h=al33h2o(3)图像(4)有关计算根据naalo2和hcl计算生成al(oh)3的量根据al(oh)3和naalo2的量计算需要加入的hcl的量hcl的量n(hcl)当hcl不足时n(hcl)nal(oh)3当hcl过量时n(hcl)n(alo)3n(alo)nal(oh)34n(alo)3nal(oh)34. 在强酸溶液中逐滴加入alo溶液至过量(1)现象：先无明显现象，反应一段时间后逐渐产生白色沉淀。(2)有关反应：ab：4halo=al32h2obc：al33alo6h2o=4al(oh)3(3)图像5明矾溶液中逐滴加入ba(oh)2溶液至过量(1)现象：先有白色沉淀生成，然后部分沉淀溶解。(2)有关反应：oa：2kal(so4)23ba(oh)2=2al(oh)33baso4k2so4ab：2al(oh)3+k2so4+ba(oh)2=baso4+2kalo2+4h2o (3)图像(右图)6向mg2与al3的酸性溶液中逐滴加入强碱溶液(1)现象：无明显现象出现沉淀渐多最多减少不变(2)反应oa：hoh=h2oab：al33oh=al(oh)3mg22oh=mg(oh)2bc：al(oh)3oh=alo2h2o(3)图像【例2】 某无色溶液中，已知含有h、mg2、al3等阳离子，逐滴加入naoh(溶液)，则消耗naoh(溶液)体积(x轴)和生成沉淀量(y轴)之间的函数关系，可用下图表示，则下列图中正确的是()【例3】将01 mol的镁、铝混合物溶于100 ml 2 moll-1的h2so4溶液中，然后再滴加1 moll-1的naoh溶液。请回答： (1)若在滴加naoh溶液的过程中，沉淀质量m随加入naoh溶 液的体积v变化的关系如上图所示。当v1160 ml时，则金属粉末中n(mg)_ mol，v2_ ml。(2)若在滴加naoh溶液过程中，欲使mg2、al3刚好沉淀完全，则滴入naoh溶液的体积v(naoh)_ml。(3)若混合物仍为0.1 mol，其中mg粉的物质的量分数为a ，用100 ml 2 moll1 的h2so4溶解此混合物后，再加入450 ml 1 moll1 的naoh溶液，所得沉淀中无al(oh)3。满足此条件的a的取值范围是_。铝土矿冶炼金属铝的流程铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界主要以化合态形式存在于氧化铝中。铝土矿的主要成分是al2o3，此外还含有少量sio2、fe2o3等杂质，冶炼金属铝很重要的一个过程是al2o3的提纯。对于以提纯某一物质为实验目的的流程题，其实就是考查混合物的除杂、分离、提纯的有关知识。当遇到这一类题时，一般的思路是认真地在流程中找出得到的主要物质是什么，混有的杂质有哪些；认真分析当加入某一试剂后，能与什么物质发生反应，生成了什么产物，要用什么样的方法才能将杂质除去。只有这样才能明白每一步所加试剂或操作的目的。由于al2o3是两性氧化物，而杂质sio2是酸性氧化物，fe2o3是碱性氧化物，因而可设计出两种提纯氧化铝的方案。方案一：碱溶法讨论回答下列问题：(1)写出、两步骤中可能发生反应的离子方程式。 (2)步骤中不用盐酸(或h2so4)酸化的理由是_。(3)步骤中得到较纯的al2o3，可能含有杂质，在电解时它不会影响铝的纯度的原因： _。方案二：酸溶法讨论回答下列问题：(1)写出、中可能发生反应的离子方程式。 (2)步骤中不用氨水沉淀fe3的原因：_。【例4】(2009福建理综，24)从铝土矿(主要成分是al2o3，含sio2、fe2o3、mgo等杂质)中提取氧化铝的两种工艺流程如下： 请回答下列问题：(1)流程甲加入盐酸后生成al3的离子方程式为_。(2)流程乙加入烧碱后生成sio的离子方程式为_。(3)验证滤液b中含fe3，可取少量滤液并加入_(填试剂名称)。(4)滤液e、k中溶质的主要成分是_(填化学式)，写出该溶液的一种用途：_。(5)已知298 k时，mg(oh)2的溶度积常数ksp5.61012，取适量的滤液b，加入一定量的烧碱达到沉淀溶解平衡，测得ph13.00，则此温度下残留在溶液中的c(mg2)_。高考题组一有关铝及其化合物所参与的离子反应1判断下列说法是否正确，正确的划“”，错误的划“”(1)向naalo2溶液中通入过量co22aloco23h2o=2al(oh)3co()(2011江苏，6d)(2)用氢氧化钠溶液除去铝表面的氧化膜：al2o32oh=2aloh2o()(2010江苏，3b)(3)氧化铝溶于naoh溶液：al2o32oh=2aloh2o()(2010浙江理综，12d)(4)金属铝溶于稀硫酸中：al2h=al3h2()(2010海南，10a)(5)向明矾溶液中加入过量的ba(oh)2溶液：al32so2ba24oh=2baso4alo2h2o()(2010四川理综，9a)(6)alcl3溶液中加入过量的浓氨水：al34nh3h2oalo4nh2h2o()(2009上海，18c)高考题组二铝及铝合金的性质应用2判断下列说法是否正确，正确的划“”，错误的划“”(1)铝制容器可盛装浓h2so4()(2010重庆理综，8a)(2)日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用() (2009广东理基，23d)(3)明矾水解形成的al(oh)3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化()(2009江苏，5a)3(2011上海综合，10)世界上一次性建成的最长高速铁路京沪高铁，计划于2011年6月底通车。列车时速高达380公里，车厢大部分采用铝合金材料制造，这是因为铝合金()a比纯铝熔点高b具有比较活泼的化学性质c各种成分在自然界中含量丰富，容易获取d质量轻，强度大，抗腐蚀能力比较强高考题组三铝及铝制品的处理与应用4(2011重庆理综，26)用于金属焊接的某种焊条，其药皮由大理石、水泥、硅铁等配制而成。(1)al的原子结构示意图为_；al与naoh溶液反应的离子方程式为 。(2)30si原子的中子数为_；sio2的晶体类型为_。(3)al3与yn的电子数相同，y所在族各元素的氢化物的水溶液均显酸性，则该族氢化物中沸点最低的是_。(4)焊接过程中，药皮在高温下产生了熔渣和使金属不被氧化的气体，该气体是_。(5)经处理后的熔渣36.0 g(仅含fe2o3、al2o3、sio2)，加入足量稀盐酸，分离得到11.0 g固体；滤液中加入过量naoh溶液，分离得到21.4 g固体；则此熔渣中al2o3的质量分数为_。52010山东理综29(1)对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。以下为铝材表面处理的一种方法：铝材 槽液碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，其原因是_(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的_。anh3 bco2 cnaoh dhno3以铝材为阳极，在h2so4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为_。取少量废电解液，加入nahco3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是_。6(2009上海，25)铁和铝是两种重要的金属，它们的单质及化合物有着各自的性质。(1)在一定温度下，氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应：fe2o3(s)3co(g) 2fe(s)3co2(g)该反应的平衡常数表达式为：k_；该温度下，在2 l盛有fe2o3粉末的密闭容器中通入co气体，10 min后，生成了单质铁11.2 g。则10 min内co的平均反应速率为_。(2)请用上述反应中某种气体的有关物理量来说明该反应已达到平衡状态：_；_。(3)某些金属氧化物粉末和al粉在镁条的引燃下可以发生铝热反应。下列反应速率(v)和温度(t)的关系示意图中与铝热反应最接近的是_。(4)写出氢氧化铝在水中发生酸式电离的电离方程式： _。欲使上述体系中al3+浓度增加，可加入的物质是_。解答铝及其化合物题目的常见错误考生答卷案例找错纠错失分原因分析第一，原子结构示意图各部分的含义不清楚，不理解al与naoh溶液反应的本质，不知道al与naoh溶液反应时h2o是氧化剂。第二：忽视al(oh)3的两性，al(oh)3能溶于hno3；没达到铝材表面形成氧化膜的目的。第三：答非所问。解决方案与规范指导：1.al2o3、al(oh)3仅溶于强酸和强碱，al3只能存在于酸性溶液中，alo只能存在于碱性溶液中。2与al反应产生h2时，可能是强酸溶液(不能有no)，也可能是强碱溶液。本质都是al与h之间的氧化还原反应。课时规范训练教材习题回扣1(必修1p533)下列关于铝的叙述中，不正确的是()a铝是地壳里含量最多的金属元素b在常温下，铝不能与氧气反应c铝是一种比较活泼的金属d在化学反应中，铝容易失去电子，是还原剂2(必修1p546)相同质量的两份铝，分别放入足量的盐酸和氢氧化钠溶液中，放出的氢气在同温同压下的体积之比为()a11 b16 c23 d323(必修1p638)在实验室里，要想使alcl3溶液中的al3全部沉淀出来，应选用下列试剂中的()a石灰水 b氢氧化钠溶液c硫酸 d氨水4(必修1p549改编)相同质量的镁、铝，分别与足量的盐酸反应，产生的氢气在相同状况下的体积之比为_。5(必修1p718改编)在铝制易拉罐中收集一满罐co2，加入过量浓naoh溶液，立即把口封闭。可以发现易拉罐“咔咔”作响，并变瘪了，用化学方程式表示变瘪的原因：_。过一会后，易拉罐又会“咔咔”作响并鼓起来。试用离子方程式解释又鼓起的原因：_。能力提升训练1化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法中不正确的是 ()a明矾水解形成的al(oh)3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化b日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用cmgo的熔点很高，可用于制作耐高温材料d电解alcl3饱和溶液，可制得金属铝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3将下列各组物质，分别按等物质的量混合后加水溶解，有沉淀生成的是()ana2co3、naalo2、naohbalcl3、k2so4、hclccacl2、na2co3、naohdalcl3、naoh、hno34在火星上工作的美国“勇气号”、“机遇号”探测车的一个重要任务就是收集有关fe2o3及硫酸盐的信息，以证明火星上存在或曾经存在过水，以下叙述正确的是()a铝热剂就是单指fe2o3和铝粉的混合物b检验从火星上带回来的红色物质是否是fe2o3的操作步骤为：样品粉碎加水溶解过滤向滤液中滴加kscn溶液c分别还原a mol fe2o3所需h2、al、co的物质的量之比为 323d明矾属硫酸盐，含结晶水，是混合物5相同质量的下列物质分别与等浓度的naoh溶液反应，至体系中均无固体物质，消耗碱量最多的是()aal bal(oh)3calcl3 dal2o36(2009上海，22改编)实验室将9 g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。发生铝热反应之后，所得固体中含金属单质为18 g，则该氧化物粉末可能是()fe2o3和mno2 mno2和v2o5cr2o3和v2o5 fe3o4和feoa b c d7将物质x逐渐加入(或通入)y溶液中，生成沉淀的量与加入x的物质的量关系如图所示，符合图示情况的是()abcdxco2hclnaohalcl3yca(oh)2naalo2alcl3naoh8. 有一无色溶液，可能含有k、al3、mg2、nh、cl、so、hco、mno中的几种。为确定其成分，做如下实验：取部分溶液，加入适量na2o2固体，产生无色无味的气体和白色沉淀，再加入足量的naoh溶液后白色沉淀部分溶解；另取部分溶液，加入hno3酸化的ba(no3)2溶液，有白色沉淀产生。下列推断正确的是()a肯定有al3、mg2、nh、clb肯定有al3、mg2、hcoc肯定有k、hco、mnod肯定有al3、mg2、so9下列各反应的离子方程式中，错误的是()a硫酸铝溶液中加入过量的氨水：al33nh3h2o=al(oh)33nhb铁片放入过量的稀硝酸中：3fe8h2no=3fe22no24h2oc将铝片放入过量naoh溶液中：2al2oh2h2o=2alo3h2d偏铝酸钠与过量盐酸反应：alo4h=al32h2o10将3.9 g镁铝合金，投入到500 ml 2 moll1的盐酸中，金属完全溶解，再加入4 moll1的naoh溶液，若要生成的沉淀最多，加入的这种naoh溶液的体积是()a125 ml b200 ml c250 ml d560 ml11. 由短周期元素组成的单质a、b、c和甲、乙、丙、丁、戊五种化合物有如图所示的转换关系，甲是工业上制取a的主要原料。请回答：(1)写出下列物质的化学式：a_，乙_。(2)写出甲物质在工业上的任意两种主要用途： _。(3)写出下列变化的化学方程式。a与naoh溶液反应的离子方程式： _；乙与过量co2反应的离子方程式： _；戊溶液与乙溶液混合的离子方程式： _。12如图所示为一定量alcl3溶液中加入naoh溶液后，产生al(oh)3白色沉淀的质量与naoh的物质的量之间的关系曲线。请回答下列问题：(1)a点时已参加反应的alcl3和naoh的物质的量之比为。(2)ab段曲线所表示的反应的离子方程式为_。(3)向b处生成的溶液中通入二氧化碳，可观察到的现象是_。(4)向含有0.1 mol nh4al(so4)2溶液中逐滴加入5 moll-1 naoh溶液，开始发现溶液中出现白色沉淀并逐渐增多；一段时间后有刺激性气味的气体逸出；最后白色沉淀逐渐 减少并最终消失。请在下图中画出生成沉淀的物质的量与加入naoh溶液体积的关系示意图。13某混合物甲中含有明矾kal(so4)2、al2o3和fe2o3。在一定条件下由甲可实现下图所示的物质之间的转化：请回答下列问题：(1)写出a、b、d的化学式：a、b、d。(2)试剂a最好选用(选填a、b、c、d)。anaoh溶液 b稀盐酸c二氧化碳 d氨水(3)写出反应的离子方程式：_。(4)固体e可以作为复合性的化学肥料，e中所含物质的化学式为_。14铝是一种重要的金属，在生产、生活中具有许多重要的用途，下图是从铝土矿中制备铝的工艺流程：已知：铝土矿的主要成分是al2o3，此外还含有少量sio2、fe2o3等杂质；溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠反应，能生成硅铝酸盐沉淀，化学反应方程式为2na2sio3+2naalo2+2h2o=na2al2si2o8+4naoh回答下列问题：(1)写出向铝土矿中加入足量氢氧化钠溶液操作中发生反应的离子方程式： _。(2)滤渣a的主要成分为；滤渣a的用途是(只写一种)；实验室过滤时使用玻璃棒，其作用是_。(3)在工艺流程第三步中，选用二氧化碳作酸化剂的原因是_。(4)若将铝溶解，下列试剂中最好选用(填编号)。理由是_。a浓硫酸 b稀硫酸 c稀硝酸答案基础再现深度思考考点一1第三周期a族硅化合2银白延展性导电性32al3cl22alcl32al6hcl=2alcl33h22al3sal2s32al3h2so4=al2(so4)33h24al3o22al2o32al2naoh2h2o=2naalo23h22alfe2o3al2o32fe考点二1(1)白难熔点(2)al2o36hcl=2alcl33h2oal2o32naoh=2naalo2h2o2(1)白吸附(2)al(oh)33hcl=alcl33h2oal(oh)3naoh=naalo22h2o2al(oh)3al2o33h2o(3)al33nh3h2o=al(oh)33nh4深度思考1常温下浓h2so4、浓hno3能使铝钝化(在表面形成一层致密的氧化膜)，阻止反应的继续进行。2al3和s2在水溶液中发生双水解反应：2al33s26h2o=2al(oh)33h2s。3(1)铝与酸、碱反应的实质都是： al3，2hh2，只不过碱中的h来源于水的电离，氧化剂分别为酸和水。(2)11(或相等)根据化学方程式：2al6hcl=2alcl33h2、2al2naoh2h2o=2naalo23h2得al与h2的关系式均为2al3h2，故只要参加反应的al相等，所得h2必相等。(3)13因为在反应中al过量，产生的h2由hcl和naoh的量决定。根据化学反应中的关系式：6hcl3h2；2naoh3h2，故当hcl、naoh物质的量相等时，二者产生h2的体积比为13。(4)31因为铝足量且产生h2相等，根据2中的关系式n(hcl)n(naoh)31，又因为两溶液体积相等，故物质的量浓度c(hcl)c(naoh)n(hcl)n(naoh)31。(5)a4a56(1)al33nh3h2o=al(oh)33nh4al33alo6h2o=4al(oh)3al33oh=al(oh)3(2)al(oh)33h=al33h2o(3)al34oh=alo2h2o(4)alo4h=al32h2o(5)aloco22h2o=al(oh)3hcoalohh2o=al(oh)3(6)al(oh)3oh=alo2h2o7方案一氢氧化铝易溶于强碱而不溶于氨水，因此实验室制备氢氧化铝时一般不用氢氧化钠等强碱代替氨水，以免强碱过量时氢氧化铝溶解，或强碱不足时铝离子未完全沉淀。方案二(1)丙(2)w3w1w2(3)520 g规律方法解题指导【例1】b【例2】b【例3】(1)0.06440(2)400(3)a1高考热点方案一(1)al2o32oh=2aloh2o，sio22oh=sio23h2o。aloco22h2o=al(oh)3hco，sio232co22h2o=h2sio32hco。(2)因为alo与酸反应生成的al(oh)3具有