第9讲 铝及其重要的化合物.docx

第2讲铝及其重要的化合物考纲要求了解铝及其重要化合物的主要性质及其应用。考点一铝的性质及应用1结构和存在铝位于元素周期表第三周期A族_，原子结构示意图为。铝是地壳中含量最多的金属元素。自然界中的铝全部以化合态的形式存在。2物理性质银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性，密度较小、质地柔软。3化学性质(写出化学方程式)4制备和用途(1)制备电解熔融Al2O3：2Al2O3(熔融)4Al3O2。(2)用途纯铝用作导线，铝合金制备汽车、飞机、生活用品等。【多维思考】1常温下为什么能用铝制槽车储运浓硫酸或浓硝酸？提示：常温下浓硫酸和浓硝酸能使铝钝化。2在铝与烧碱溶液的反应中氧化剂是什么？提示：H2O。铝与酸、强碱溶液的反应1铝能与酸溶液反应生成H2和铝盐(Al3)，但与稀HNO3反应不生成H2，且常温下在浓HNO3、浓H2SO4中钝化。2铝与强碱溶液反应生成H2和偏铝酸盐(AlO)。3铝与酸或碱溶液反应生成H2的量的关系有关离子方程式为2Al6H=2Al33H22Al2OH2H2O=2AlO3H2(1)等量Al分别与足量酸(H)和碱(OH)溶液反应，生成H2之比为11，消耗H和OH之比为31。(2)足量Al分别与含H和OH物质的量相等的溶液反应，生成H2之比为13。(3)若产生H2之比为，则必定是：与酸反应时，Al过量、H不足；与碱反应时，Al不足、OH过量。考向一铝的性质1下列有关铝及其化合物的叙述正确的是()A铝粉与氧化镁共热可制取金属镁B足量铝分别与含1 mol HCl、1 mol NaOH的溶液反应，产生相同量的氢气C工业上用电解熔融Al2O3的方法冶炼铝D在浓硝酸中加入等体积的浓硫酸后，立即加入铝片，铝片表面发生钝化解析：Mg比Al活泼，不能用铝粉与MgO共热制取Mg，A错；据关系式2Al6HCl3H2,2Al2NaOH3H2，当Al足量时，等物质的量的HCl和NaOH产生H2的体积比为13，B错；浓H2SO4溶于浓HNO3中，溶液体积增大，放出大量热，促进HNO3挥发，使两种酸的浓度减小，Al片不钝化，D错。答案：C2镁、铝单质的化学性质以相似为主，但也存在某些重大差异性，下列物质能用于证明两者存在较大差异性的是()CO2盐酸NaOH溶液水ABC D解析：Al能与NaOH溶液反应而Mg不能；Mg能在CO2中燃烧而Al不能。答案：C考向二铝与酸、强碱溶液反应及其计算3将等物质的量的镁和铝混合，取等质量该混合物四份，分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是()A3 molL1盐酸B4 molL1硝酸C8 molL1氢氧化钠 D18 molL1硫酸解析：18 molL1 H2SO4为浓硫酸，与Mg反应不产生H2，使Al钝化；Mg、Al与稀硝酸反应生成NO而不是H2；Mg与盐酸反应产生H2，而Mg与NaOH不反应，等质量的Al分别与足量的HCl和NaOH溶液反应，产生H2的量相等。故A项产生H2的量最多。答案：A4a g Mg、Al合金完全溶解在 c1 mol/L、V1L HCl溶液中，产生b g H2。再向反应后的溶液中加入c2 mol/L、V2L NaOH溶液，恰好使沉淀达到最大值，且沉淀质量为d g。下列关系错误的是()A与金属反应后剩余盐酸中HCl为(c1V1b)molBc1C铝失去电子的物质的量为b molDda17b解析：反应后的溶液中溶质为NaCl，根据Cl原子守恒可得c1V1c2V2，即c1，B正确；根据题意可知与金属反应消耗的n(HCl)2 molb mol，故剩余的HCl的物质的量为(c1V1b) mol，A正确；题中的沉淀为Al(OH)3、Mg(OH)2，故有n(OH)n(H)2n(H2)，沉淀质量为(a17b) g，D正确；n(H2) mol，故Mg和Al共失去电子：2 molb mol，C错误。答案：C考点二铝的重要化合物1氧化铝(1)化学性质(用离子方程式表示) (2)用途：熔点很高，是一种比较好的耐火材料，氧化铝也是冶炼铝的原料。2氢氧化铝(1)物理性质：白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。(2)化学性质Al(OH)3的电离Al(OH)3Al33OH写出下列反应的离子方程式或化学方程式：a与盐酸反应：Al(OH)33H=Al33H2O。b与NaOH溶液反应：Al(OH)3OH=AlO2H2O。c加热分解：2Al(OH)3Al2O33H2O。3硫酸铝钾(1)硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。(2)明矾的化学式为KAl(SO4)212H2O_，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH7(填“”或“”)。明矾可以净水，其净水的原理是Al33H2OAl(OH)3(胶体)3H，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。【多维思考】1仅用试管和胶头滴管能否区分AlCl3溶液和NaOH溶液？提示：能，滴加顺序不同，现象不同。2如何分离Al2O3和Fe2O3的混合物？提示：“铝三角”转化及Al(OH)3沉淀的图象分析1“铝三角”转化关系由电荷守恒，Al、Al2O3、Al(OH)3与酸反应时，每生成1 mol Al3均消耗3 mol H；与碱反应时，每生成1 mol AlO均消耗1 mol OH。但由Al3AlO耗4 mol OH，由AlOAl3耗4 mol H。2“铝三角”的应用(1)鉴别(利用滴加顺序不同，现象不同)AlCl3溶液中滴加NaOH溶液现象为：先生成白色沉淀，后沉淀又溶解。NaOH溶液中滴加AlCl3溶液现象为：开始无明显现象，后产生白色沉淀，不溶解。(2)分离提纯利用Al能溶于强碱溶液，分离Al与其他金属的混合物。利用Al2O3能与强碱反应，分离Al2O3与其他金属氧化物。利用Al(OH)3的两性，分离Al3与其他金属阳离子。3有关Al(OH)3沉淀的四个基本图象(1)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图象操作可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量现象立即产生白色沉淀渐多最多渐少消失无沉淀(有但即溶)出现沉淀渐多最多沉淀不消失图象离子方程式Al33OH=Al(OH)3Al(OH)3OH=AlO2H2OAl34OH=AlO2H2O3AlOAl36H2O=4Al(OH)3(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图象操作偏铝酸盐溶液中逐滴加稀盐酸至过量稀盐酸中逐滴加偏铝酸盐溶液至过量现象立即产生白色沉淀渐多最多渐少消失无沉淀(有但即溶)出现沉淀渐多最多沉淀不消失图象离子方程式AlOHH2O=Al(OH)3Al(OH)33H=Al33H2OAlO4H=Al32H2OAl33AlO6H2O=4Al(OH)34.拓展图象(1)向AlCl3溶液中逐滴加入氨水或NaAlO2溶液至过量，图象如图1所示。(2)向NaAlO2溶液中逐滴加入AlCl3溶液或通入CO2至过量，图象如图2所示。(3)向MgCl2、AlCl3和盐酸的混合溶液(即将Mg、Al溶于过量盐酸所得的溶液)中逐滴滴入NaOH溶液至过量，图象如图3所示。(4)向MgCl2、AlCl3混合溶液中先加入NaOH溶液，后加入盐酸(NaOH与盐酸的物质的量浓度相等)，沉淀图象如图4所示。考向一Al2O3和Al(OH)3的两性1下列除杂质的方法不正确的是()A镁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥BFeCl3溶液中混有少量AlCl3：加入过量的氨水，过滤、洗涤沉淀，再将沉淀用适量盐酸溶解CFe2O3中混有少量Al2O3：加入过量NaOH溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥DAl(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO2后过滤解析：B项，加入过量氨水，Fe3、Al3均沉淀且均不溶于氨水，无法除去杂质。答案：B2(2018山东济南模拟)工业上用含Fe2O3杂质的铝土矿为原料冶炼铝的工艺流程如下：下列叙述正确的是()A反应中试剂X是氢氧化钠溶液B试剂Y是HCl，它与AlO反应生成氢氧化铝C图中所示转化反应中包含2个氧化还原反应D将X与Y试剂进行对换，最终可以达到相同结果解析：如果试剂Y是HCl，过量HCl与AlO反应生成氯化铝，不可能得到氢氧化铝，B错误；只有电解熔融Al2O3属于氧化还原反应，C错误；因二氧化碳与氧化铁、氧化铝都不反应，则将X与Y试剂进行对换，不能对物质进行分离，D错误。答案：A考向二Al(OH)3的制备方法3用含有少量Mg的Al片制取纯净的Al(OH)3，下列操作中最恰当的组合是()加盐酸溶解加NaOH溶液过滤通入过量CO2生成 Al(OH)3加盐酸生成Al(OH)3加过量氨水生成Al(OH)3ABC D解析：若先用盐酸溶解，Mg、Al均溶解，制取Al(OH)3的步骤较多；从NaAlO2制备Al(OH)3，若加盐酸不容易控制量的多少，故C项操作步骤为最佳顺序。答案：C4用稀H2SO4、NaOH溶液和金属铝为原料制取Al(OH)3。甲、乙、丙三位学生的制备途径分别是甲：AlAl2(SO4)3Al(OH)3乙：AlNaAlO2Al(OH)3丙：Al(OH)3若要得到等量的Al(OH)3，则()A三者消耗的原料相同B甲消耗的原料的总物质的量最多C乙消耗的原料的总物质的量最少D丙消耗的原料的总物质的量最多解析：从量的关系看，假定有1 mol铝，则甲耗1.5 mol H2SO4和3 mol NaOH，乙耗1 mol NaOH和0.5 mol H2SO4，丙拆成四份，一份与H2SO4反应，耗H2SO4 0.375 mol，三份 与NaOH反应，耗NaOH 0.75 mol，故甲耗料最多，丙耗料最少。答案：B【技法归纳】Al(OH)3的三种制备方法(1)可溶性铝盐溶液与过量氨水反应反应原理：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH(2)向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量CO2反应原理：AlO2H2OCO2=Al(OH)3HCO(3)铝盐溶液与偏铝酸盐溶液混合法反应原理：Al33AlO6H2O=4Al(OH)3考点三Al3、Al(OH)3、AlO之间的转化关系Al3、Al(OH)3、AlO之间的转化关系写出上述转化的离子方程式：(1)Al33NH3H2O=Al(OH)33NHAl33AlO6H2O=4Al(OH)3Al33OH=Al(OH)3(2)Al(OH)33H=Al33H2O(3)Al34OH=AlO2H2O(4)AlO4H=Al32H2O(5)AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO或2AlOCO23H2O=2Al(OH)3CO2AlOHH2O=Al(OH)3(6)Al(OH)3OH=AlO2H2O【感悟测评】1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，则下图中正确的是()答案：B2将一定质量的Mg和Al的混合物投入250 mL 2.0 mol/L 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当加入氢氧化钠溶液的体积为20 mL时，溶液的pH等于7B当加入氢氧化钠溶液的体积为20 mL时，溶液中的溶质只有硫酸镁和硫酸铝CNaOH溶液的物质的量浓度为5 mol/LD生成的H2在标准状况下的体积为11.2 L答案：C1Al3与强碱反应的计算规律(1)求产物Al(OH)3的量当n(OH)3n(Al3)时，nAl(OH)3n(OH)；当3n(Al3)n(OH)4n(Al3)时，nAl(OH)34n(Al3)n(OH)；当n(OH)4n(Al3)时，nAl(OH)30，无沉淀。(2)求反应物碱的量若碱不足(Al3未完全沉淀)，n(OH)3nAl(OH)3；若碱使生成的Al(OH)3部分溶解，n(OH)4n(Al3)nAl(OH)3。2有关Al(OH)3的6个基本图象(1)为向AlCl3溶液中滴入NaOH溶液(2)为向NaOH溶液中滴入AlCl3溶液(3)为向含H的AlCl3溶液中滴入NaOH溶液(4)为向盐酸中滴入NaAlO2溶液(5)为向NaAlO2溶液中加入盐酸(6)为向AlCl3溶液中滴入NaAlO2溶液考向一Al3形成Al(OH)3的简单计算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1.56 g白色沉淀，则加入的NaOH溶液的体积可能为()A3 mLB.7.5 mLC15 mL D17.5 mL解析：已知n(AlCl3)0.03 mol，nAl(OH)30.02 mol，由沉淀的物质的量小于AlCl3的物质的量可推知此题可能有两个答案：一是NaOH不足，二是NaOH过量。当碱的量不足时，则V(NaOH溶液)1 000 mL15 mL；当碱过量时，则V(NaOH溶液)1 000 mL25 mL。答案：C2向含有a mol AlCl3的溶液中加入含b mol KOH的溶液，生成沉淀的物质的量可能是()a molb mol mol mol0 mol(4ab) molABC D解析：当3时，生成Al(OH)3 mol，也可能生成 mol; 当3时，生成Al(OH)3 mol或a mol；当4时，Al(OH)3完全溶解沉淀的物质的量为0 mol，当3r(Mg)C在该反应条件下，Mg的还原性强于C的还原性D该反应中化学能全部转化为热能解析：A项，C元素的单质除金刚石和石墨外，还有C60、C70等单质，错误；B项，Mg2比Mg少一层电子，二者半径：r(Mg2)r(Mg)，错误；C项，Mg将CO2中的C置换出来，Mg的化合价升高，C的化合价降低，所以Mg的还原性强于C的还原性，正确；D项，该反应中化学能除转化为热能外还转化为光能，错误。答案选C。答案：C3(2016高考海南卷)KAl(SO4)212H2O(明矾)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题：(1)为尽量少引入杂质，试剂应选用_(填标号)。aHCl溶液BH2SO4溶液c氨水dNaOH溶液(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为_。(3)沉淀B的化学式为_；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是_。解析：(1)根据铝能溶解在强酸和强碱性溶液，而铁和镁只能溶解在强酸性溶液中的性质差异，可选择NaOH溶液溶解易拉罐，可除去含有的铁、镁等杂质；(2)铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，发生反应的化学方程式为2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2；(3)滤液中加入NH4HCO3溶液后，电离出的NH能促进AlO水解，反应方程式为NHAlO2H2O=Al(OH)3NH3H2O，生成Al(OH)3沉淀而HCO会与AlO发生下列反应：AlOHCOH2O=Al(OH)3CO，也生成Al(OH)3沉淀；因Al33H2OAl(OH)33H，则明矾水溶液显酸性。答案：(1)d(2)2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2(3)Al(OH)3Al3水解，使溶液中H浓度增大4(2015高考福建卷节选)无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。(1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体，其反应的离子方程式为_。(2)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，