高中化学 （大纲版）第三册 第六单元化学实验方案的设计第一节制备实验方案的设计(备课资料)

1 高中化学高中化学 大纲版 第三册 大纲版 第三册 第六单元第六单元 化学实验方案的设计化学实验方案的设计 第一节制备实验方案的设计第一节制备实验方案的设计 备课资料备课资料 备课资料 一 铝的重要化合物 1 氧化铝 Al2O3为一种白色无定形粉末 它有多种变体 其中最为人们所熟悉的是 Al2O3和 Al2O3 自然界存在的刚玉为 Al2O3 它也可以由金属铝在 O2中燃烧或者灼烧 Al OH 3及 某些铝盐 Al NO3 3 Al2 SO4 3 而得到 Al2O3的晶体属于六方紧密堆积构型 氧原 子按六方紧密堆积方式排列 6 个氧原子围成一个八面体 在整个晶体中有 2 3 的八面体孔 穴为 Al 原子所占据 由于这种紧密堆积结构 加上晶体中 Al3 与 O2 之间的吸引力强 晶格能大 所以 Al2O3的熔点 2288 15 K 和硬度 8 8 都很高 它不溶于水 也不溶于 酸或碱 在温度为 723 K 450 左右时 将 Al OH 3偏氢氧化铝 AlO OH 或铝铵矾 NH4 2SO4 Al2 SO4 3 24H2O 加热 令其分解 则得到 Al2O3 Al2O3晶体属于立方面 心紧密堆积构型 Al 原子不规则地排列在由氧原子围成的八面体和四面体孔穴中 这种 Al2O3不溶于水 但能溶于酸或碱 强热至 1273 K 1000 即转变为 Al2O3 所以在 高温下稳定的是 Al2O3 Al2O3只在低温下稳定 刚玉由于含有不同杂质而有多种颜色 例如含微量 Cr 的呈红色 称为红宝石 含 Fe Fe 或 Ti 的称为蓝宝石 含少量 Fe3O4的称为刚玉粉 将任何一种水合氧化 铝加热至 1273 K 1000 以上 都可以得到 Al2O3 工业上用高温电炉或氢氧焰熔化氢 氧化铝以制得人造刚玉 刚玉及刚玉粉用作腐蚀剂和抛光剂 可用以制造机器轴承和钟表 中的钻石 它也是优良的耐火材料和电的绝缘体 Al2O3的粒子小 具有强的吸附能力和催化活性 所以又名活性氧化铝 可以用 作吸附剂和催化剂 金属铝表面的氧化膜是氧化铝的另一种变体 2 氢氧化铝 Al2O3的水合物一般都称为氢氧化铝 它可以由多种方法形成 加氨水或碱于铝盐溶 液中 得一种白色无定形凝胶沉淀 它的含水量不定 组成也不均匀 统称为水合氧化铝 无定形水合氧化铝在溶液内静置即逐渐转变为结晶的偏氢氧化铝 AlO OH 温度越高 这 种转变越快 若在铝盐中加弱酸盐碳酸钠或醋酸钠 加热 则有偏氢氧化铝与无定形水合 氧化铝同时生成 只有在铝酸盐溶液中通入 CO2 才能得到真正的氢氧化铝白色沉淀 称 为正氢氧化铝 结晶的正氢氧化铝与无定形水合氧化铝不同 它难溶于酸 而且加热到 373K 也不脱水 在 573 K 下 加热两小时 才能变为 AlO OH 氢氧化铝是两性的 其碱性略强于酸性 但仍属弱碱 可用以制药物 它在溶液中按 下式作两种方式的电离 Al3 3OH Al OH 3 H3AlO3H AlO H2O 2 加酸 则上列平衡向左移动 生成含 Al3 的铝盐 加碱 平衡朝右移动 生成含 AlO 的铝酸盐 如 2 Al OH 3 3HNO3 Al NO3 3 3H2O 2 Al OH 3 KOH KAlO2 2H2O 3 铝盐 铝盐都含有 Al3 Al3 在水溶液中 实际上以八面体的水合络离子 Al H2O 6 3 而 存在 它在水中解离 而使溶液显酸性 这也就是铝盐的水解作用 如 Al H2O 6 3 H2O Al H2O 5OH 2 H3O Al H2O 5OH 2 还将逐级解离 因为 Al OH 3是难溶的弱碱 一些弱酸 如 H2CO3 H2S HCN 等 的铝盐在水中几乎完全或大部分水解 所以弱酸的铝盐如 Al2S3及 Al2 CO3 3等不能用湿法制得 在铝盐溶液中加入碳酸钠 产物是 Al OH 3 即水合氧化铝 2Al3 3CO 3H2O 2Al OH 3 3CO2 2 3 4 铝酸盐 固态的铝酸盐有 NaAlO2和 KAlO2等 它们常以水合物形式存在 用干法也可以制得 NaAlO2 Al2O3 2NaOH2NaAlO2 H2O 熔融 在水溶液中尚未找到 AlO 这样的离子 由于离子在水中与水分子之间有作用 要确 2 定水溶液中的离子结构是比较困难的 AlO 在水中很可能是以 Al OH 或 Al OH 4 H2O 2 4 2 及 Al OH 等络离子形式存在的 拉曼光谱已证实有 Al OH 存在 因此 像 Al 与 3 6 4 NaOH 溶液的反应应表示为 2Al 2NaOH 6H2O 2Na Al OH 4 3H2 为了书写方便 溶液中的 Al OH 和 Al OH 往往也简写为 AlO 和 AlO 相应的 4 3 6 2 3 3 盐统称为铝酸盐 其中含有 Al OH 或 AlO 的也称为偏铝酸盐 4 2 铝酸盐水解使溶液显碱性 水解反应式如下 AlO 2H2OAl OH 3 OH 2 在这溶液中通入 CO2 将促进水解的进行而得到真正的氢氧化铝沉淀 工业上利用这反 应从铝土矿制取纯 Al OH 3和 Al2O3 方法是 先将铝土矿与烧碱共热 使矿石中的 Al2O3 转变为可溶性的偏铝酸钠 使溶于水 然后通入 CO2 即得到 Al OH 3沉淀 滤出沉淀 经过煅烧即成 Al2O3 Al2O3 2NaOH 2NaAlO2 H2O 2NaAlO2 CO2 H2O 2Al OH 3 Na2CO3 2Al OH 3Al2O3 3H2O 锻烧 这样制得的 Al2O3 可用于冶炼金属铝 将上法得到的