高考化学 3.2 铝及其重要化合物课件 新人教版.ppt

第二节铝及其重要化合物 三年6考高考指数 1 了解铝的主要性质及应用 2 了解铝的重要化合物的主要性质及应用 一 铝的主要性质及应用1 铝的物理性质铝是银白色 具有金属光泽的固体 硬度较小 具有良好的导电性 导热性和延展性 2 铝的化学性质 酸 2al 6h 2al3 3h2 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式 钝化 al 氧化性酸 遇冷的浓硫酸或浓硝酸 非氧化性酸 2al 2oh 2h2o 2alo2 3h2 3 铝的用途纯铝用作导线 铝合金用于制造汽车 飞机 生活用品等 二 铝重要化合物的主要性质及应用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 还可制作各种宝石 al2o3 6h 2al3 3h2o al2o3 2oh 2alo2 h2o 2 氢氧化铝 1 化学性质 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式 al oh 3 3h al3 3h2o al oh 3 oh alo2 2h2o 2 制备 向铝盐中加入nh3 h2o 离子方程式为 向偏铝酸盐中通入足量co2 离子方程式为 al3 3nh3 h2o al oh 3 3nh4 alo2 co2 2h2o al oh 3 hco3 3 明矾净水原理明矾的化学式为 其净水的原理涉及到的离子方程式表示为 kal so4 2 12h2o 1 铝制餐具可长时间存放酸性或碱性食物 分析 铝制品的表面有一层致密的氧化膜 对铝起到保护作用 若长时间存放酸性或碱性食物 会破坏氧化膜 加速铝的腐蚀 2 常温下 铝与浓硝酸不发生反应 分析 常温下 铝与浓硝酸发生 钝化 反应 形成致密的氧化膜阻止内部的铝继续发生反应 3 常温下 铝与稀硝酸反应可以制取氢气 分析 由于稀硝酸具有强氧化性 铝与稀硝酸反应不会生成氢气 而生成no 4 由铝盐制取氢氧化铝最好选用氨水 而不用naoh溶液 分析 由于氢氧化铝能溶于强碱但不溶于氨水 故由铝盐制取氢氧化铝最好选用氨水 5 冶炼铝时常用焦炭做还原剂 分析 铝是活泼金属 不能被焦炭还原出来 应用电解的方法冶炼铝 铝三角 的转化关系及应用1 铝三角 转化关系 al oh 3 oh 或nh3 h2o h 或co2 h2o h oh oh h alo2 al3 2 四种应用 1 制取al oh 3 al3 3nh3 h2o al oh 3 3nh4 alo2 co2 2h2o al oh 3 hco3 2 判断离子共存问题 al3 与oh 及alo2 co32 s2 等弱酸根阴离子或alo2 与h hco3 以及弱碱阳离子al3 fe3 等因生成沉淀或发生水解相互促进反应而不能大量共存 3 鉴别 利用滴加顺序不同 现象不同 向alcl3溶液中滴加naoh溶液 先产生白色沉淀 后沉淀溶解 向naoh溶液中滴加alcl3溶液 开始无明显现象 后产生白色沉淀 沉淀不溶解 4 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能与强碱溶液反应 分离al2o3与其他金属氧化物 利用al oh 3能与强碱溶液反应 分离al3 与其他金属阳离子 高考警示钟 1 当溶液中有多种离子时 要考虑离子之间的反应顺序 如向含有h nh4 mg2 al3 的混合溶液中逐滴加入naoh溶液 naoh先与h 反应 再与mg2 al3 反应生成沉淀 再与nh4 反应 最后才溶解al oh 3沉淀 一般是按生成水 沉淀 气体的顺序反应 2 alo2 与hco3 的反应不属于水解相互促进的反应 而是hco3 电离出的h 与alo2 发生的反应 alo2 hco3 h2o al oh 3 co32 拓展延伸 有关氢氧化铝的计算1 求产物氢氧化铝的物质的量 2 求反应物强碱的物质的量 若碱不足 n oh 3n al oh 3 若碱过量 n oh 4n al3 n al oh 3 典例1 2012 芜湖模拟 a b c三种不同的物质 都含有同一种元素 它们能发生如下转变 abc已知 a是一种难熔的金属氧化物 试回答下列问题 1 a b反应的离子方程式是 2 向b的溶液中通入co2时 产生沉淀的物质的量随通入co2的体积的变化关系是 足量co2 3 以a为原料可以制备该金属单质 当产生标准状况下2 24l气体时 转移电子的数目为 解题指南 解答本题要明确以下两点 1 中学阶段能够和naoh溶液反应的金属氧化物只有al2o3 2 al oh 3沉淀不能溶于氨水和碳酸 解析 金属氧化物中只有al2o3能够和naoh溶液反应 所以a是al2o3 b是naalo2 c是al oh 3 向naalo2溶液中通入co2时 先发生 2naalo2 3h2o co2 2al oh 3 na2co3 所以先产生白色沉淀 后发生 na2co3 co2 h2o 2nahco3 由于al oh 3不溶于碳酸 所以沉淀量不发生任何变化 图像 符合要求 电解熔融氧化铝得到氧气和单质铝 其反应的方程式和转移的电子数如下 2al2o3 4al 3o2 12e 所以n e 4n o2 n e 0 4mol 6 02 1023mol 1 2 408 1023 通电 熔融 答案 1 al2o3 2oh 2alo2 h2o 2 3 0 4na或2 408 1023 互动探究 1 若向b的溶液中逐滴加入盐酸时 产生的现象是什么 提示 向naalo2溶液中逐滴滴加盐酸时 先发生 alo2 h2o h al oh 3 所以先产生白色沉淀 后发生 al oh 3 3h al3 3h2o 因此沉淀又溶解 2 若a是气体单质 则b可能是什么 提示 常见的气体单质中 能够和naoh溶液反应的只有氯气 氯气和naoh溶液反应生成nacl naclo和h2o hclo的酸性比碳酸弱 所以naclo溶液能够和足量的co2反应 其方程式为 naclo h2o co2 nahco3 hclo 故b可能是naclo 有关氢氧化铝的图像分析1 向alcl3溶液中滴加naoh溶液直至过量 a balcl3 3naoh al oh 3 3nacl b cnaoh al oh 3 naalo2 2h2o al oh 3 naoh a b c 生成al oh 3消耗的naoh和溶解al oh 3消耗的naoh的物质的量之比为3 1 hcl a b c 2 向naalo2溶液中滴加盐酸至过量 a bnaalo2 hcl h2o nacl al oh 3 b cal oh 3 3hcl alcl3 3h2o al oh 3 生成al oh 3消耗的hcl和溶解al oh 3消耗的hcl的物质的量之比为1 3 naoh a b c 3 向等物质的量的mgcl2 alcl3溶液中滴加naoh溶液直至过量 a bmgcl2 2naoh mg oh 2 2naclalcl3 3naoh al oh 3 3nacl b cal oh 3 naoh naalo2 2h2o 沉淀 根据沉淀溶解消耗的naoh的量可以确定原溶液中al3 的量 再结合生成沉淀消耗的naoh的总量可以确定原溶液中mg2 的量 高考警示钟 1 分析图像或作图时不仅要注意加入的酸或碱的强弱 还要注意所加入的量和滴加的顺序 因为滴加的顺序不同可能产生的现象不同 2 若产生的沉淀有多种 则应仔细分析相关量间的关系 要特别关注沉淀是否同步生成 沉淀物是否溶于所加入的过量试剂中 同时要注意横纵坐标的意义 典例2 将一定质量的镁铝混合物投入200ml硫酸中 固体全部溶解后 向所得溶液中加入5mol l的naoh溶液 生成沉淀的物质的量n与加入naoh溶液的体积v的变化如图所示 v naoh ml 20 200 240 n 沉淀 mol 0 0 15 0 35 则下列说法不正确的是 a 镁和铝的总质量为9gb 最初20mlnaoh溶液用于中和过量的硫酸c 硫酸的物质的量浓度为2 5mol ld 生成的氢气在标准状况下的体积为11 2l 解题指南 解答本题的关键之处在于 1 al oh 3能溶于naoh溶液中 而mg oh 2不溶于naoh溶液中 2 当沉淀达到最大值时 溶液中的溶质只有na2so4 解析 选d 由图像知 n mg oh 2 0 15mol n al oh 3 0 35mol 0 15mol 0 2mol 则m mg 0 15mol 24g mol 3 6g m al 0 2mol 27g mol 5 4g 所以 镁和铝的总质量为9g 由图像知 最初20mlnaoh溶液用于中和过量的硫酸 当沉淀达到最大值时 溶液中的溶质只有na2so4 则有n na 2n so42 即n naoh 2n h2so4 所以 硫酸的物质的量浓度为 0 15mol的mg生成的氢气在标准状况下的体积为3 36l 0 2mol的al生成的氢气在标准状况下的体积为6 72l 所以镁和铝混合物生成的氢气在标准状况下的体积为10 08l 故选d项 技巧点拨 分析al oh 3图像问题的三个要点 1 转化过程中要遵循化学方程式中的化学计量数的对应关系 2 看清纵横坐标的含义 对图像进行全面分析 3 对于一些复杂问题可先分解后组合 进行图像的叠加工作 只有抓住一些关键点 最高点 最低点 转折点等 和变化趋势 才能顺利地解决图像问题 变式训练 下列图像正确的是 解析 选b 由铝元素守恒 并结合 铝三角 的转化关系得 a项 al3 与h 不发生反应 al oh 3与h 反应时 al oh 3的量应减少 b项 al3 与oh 发生反应生成al oh 3 且两者的物质的量之比为1 3 al oh 3与oh 发生反应生成alo2 且两者的物质的量之比为1 1 c项 当al3 与oh 完全反应生成al oh 3时 生成的al oh 3应是1mol d项 alo2 与h 发生反应生成al oh 3 两者的物质的量之比为1 1 故选b项 铝与酸或碱反应生成h2的量的关系1 原理2al 6hcl 2alcl3 3h2 2al 6hcl 3h2 6e 2al 2naoh 2h2o 2naalo2 3h2 2al 2naoh 3h2 6e 2 规律 1 等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应 产生氢气的体积比为 2 足量的铝与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应 产生氢气的体积比为 3 一定量的铝分别和一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应 若产生氢气的体积比为则必定为 铝与盐酸反应时 铝过量而盐酸不足 铝与氢氧化钠溶液反应时 铝不足而氢氧化钠溶液过量 高考警示钟 1 1molal不论和h 还是和oh 完全反应均生成3g 1 5mol h2 2 1molal和h 完全反应消耗3molh 而1molal和oh 完全反应消耗1moloh 3 既能与酸反应又能与碱反应的物质有 al al2o3 al oh 3 弱酸酸式盐 弱酸铵盐等物质 典例 等体积 等物质的量浓度的硫酸 氢氧化钠溶液分别放在甲 乙两烧杯中 各加入等质量的铝粉 生成氢气的体积比为5 6 则甲 乙两烧杯中的反应情况可能分别是 a 甲 乙中都是铝过量b 甲中铝过量 乙中碱过量c 甲中酸过量 乙中铝过量d 甲中酸过量 乙中碱过量 解题指南 解答本题应注意以下两点 1 明确铝与酸或碱溶液反应时的关系 2al 3h2 2 能判断出铝与硫酸反应时过量 与naoh溶液反应时不足 解析 选b 铝与硫酸 氢氧化钠溶液反应时 反应原理分别为 2al 3h2so4 al2 so4 3 3h2 2al 2naoh 2h2o 2naalo2 3h2 可见当参加反应的h2so4和naoh的物质的量相同时 产生氢气的体积比为2 3 而题设条件生成氢气的体积比为5 6 说明此题加入的铝粉对硫酸来说是过量的 而对naoh溶液来说是不足的 故选b项 互动探究 1 若将题干中的 体积比为5 6 改为 体积比为1 1 则正确答案为哪一项 提示 选d 当酸 碱均过量时 铝粉均完全反应 由于两份铝粉的质量相同 所以产生氢气的体积也相同 2 若将 体积比为5 6 改为 体积比为2 3 呢 提示 选a 当两铝粉均过量时 酸 碱均完全反应 由于酸 碱的物质的量相同 所以产生氢气的体积比为2 3 变式备选 ag铝镁合金完全溶解于c1mol l v1lhcl溶液中 产生bmolh2 再向反应后的溶液中加入c2mol l v2lnaoh溶液 恰好使沉淀量达到最大值 且沉淀质量为dg 下列关系不正确的是 a d a 34bb c1v1 c2v2c al的质量为d 与金属反应后剩余hcl为 c1v1 2b mol 解析 选c a项 由质量守恒知 m 沉淀 m 合金 m oh 由电荷守恒和得失电子守恒知 n oh 2n h2 所以d a 34b b项 当沉淀量达到最大值时 溶液中的溶质只有nacl 则有n naoh n hcl 所以c1v1 c2v2 c项 设铝为xmol 镁为ymol 则有 27x 24y a 解得 所以al的质量为3 24b a g d项 由氢元素守恒知 与金属反应的hcl为2bmol 所以与金属反应后剩余hcl为 c1v1 2b mol 故选c项 解题技巧3 数形结合法解决变量的相互关系问题 1 优点数形结合是指将化学问题抽象成数学问题 利用数学工具来解决化学问题的一种解题方法 许多化学问题中常常直接或间接隐含着一些数学原理 解题时依据化学原理建立数学模型或运用数学方法将化学问题数形化 是化学解题中常用的一种数学工具 它能将复杂和抽象的物质关系与直观形象的数学图形联系起来 以此开阔解题思路 增强解题的灵活性与综合性 并能提高学生分析问题 解决问题的能力 2 解题关键数形结合法解题的关键是正确运用所掌握的数学知识 通过分析化学变量之间的相互关系 建立一定的数学关系 等式 函数 图像关系 不等式 数列等 主要包括数轴的应用 函数的思想 讨论的方法 空间想象的能力以及不等式的迁移等方面的知识 1 向物质的量浓度均为1mol l的alcl3和盐酸的混合溶液中逐滴滴入naoh溶液 如图中 n表示al oh 3的物质的量 v表示naoh溶液的体积 能正确表示这个反应过程的是 解析 选d 向混合溶液中逐滴滴入naoh溶液 反应情况分为三个阶段 第一阶段为oh h h2o 此时无沉淀产生 第二阶段有白色沉淀产生 反应的离子方程式为al3 3oh al oh 3 第三阶段滴加naoh溶液至过量 沉淀逐渐溶解最后完全消失 反应离子方程式为al oh 3 oh alo2 2h2o 结合反应方程式及浓度关系可知三个阶段消耗naoh物质的量之比为1 3 1 2 双选 向50ml1mol lal2 so4 3溶液中加入100mlkoh溶液 充分反应得到3 9g沉淀 则koh溶液的物质的量浓度可能是 a 1mol lb 3mol lc 1 5mol ld 3 5mol l 解析 选c d 可以把该题信息转化成图像 用图像法求解 如图所示 当生成沉淀0 05mol时 需koh0 15mol 需koh0 35mol 1 2012 池州模拟 区别镁和铝最好的方法是 取少量试样 然后 a 投入沸水中b 投入冷水中c 投入盐酸d 投入naoh溶液中 解析 选d a项 铝与沸水不反应 镁与沸水发生缓慢反应 b项 铝和镁与冷水均不发生反应 c项 铝和镁与盐酸均发生反应产生气泡 d项 铝与naoh溶液发生反应产生气泡 镁与naoh溶液不反应 故选d项 2 2012 武汉模拟 铝 氧化铝 氢氧化铝和可溶性铝盐与过量强碱溶液的反应 其生成物有一定的规律 下列说法中正确的是 a 都有h2o生成b 都有h2生成c 都有alo2 生成d 都有al3 生成 解析 选c 铝 氧化铝 氢氧化铝和可溶性铝盐与过量强碱溶液的反应分别为 2al 2oh 2h2o 2alo2 3h2 al2o3 2oh 2alo2 h2o al oh 3 oh alo2 2h2o al3 4oh alo2 2h2o 由此可知其生成物中都有alo2 生成 3 常温下把铝粉加入下列物质中 能产生氢气的是 a 硫酸钠溶液b 稀硝酸c 浓硫酸d 氯化铵溶液 解析 选d a项 由于硫酸钠溶液呈中性 铝与硫酸钠溶液不发生反应 b项 由于稀硝酸具有强氧化性 铝与稀硝酸反应生成no气体 c项 由于浓硫酸具有强氧化性 常温下能使铝钝化 不能产生氢气 d项 由于氯化铵溶液水解显酸性 铝与nh4 水解产生的h 反应生成氢气 故选d项 4 在某未知溶液中检验出含有ba2 no3 且溶液的ph 1 某学生还想鉴定此溶液中是否大量存在 al3 nh4 fe2 cl alo2 so42 其实这些离子中有一部分不必再鉴定就能加以否定 你认为不必再鉴定的离子组是 a b c d 解析 选a 由于溶液中含有ba2 则溶液中一定不含so42 由于溶液的ph 1 则溶液中一定不含alo2 由于溶液中含有no3 和h 则溶液中一定不含fe2 其他离子需要鉴定 故选a项 5 在某无色溶液中缓慢地滴