铝及其化合物_提高

1、铝及其化合物审稿：曹玉婷 责 编: 宋杰【学习目标】1、铝的性质；2、铝的重要化合物及其相互转化。 【要点梳理】要点一、铝1铝的原子结构和物理性质：元素符号原子结构原子半径化合价颜色密度(g·cm-3)熔点沸点硬度13Al1.43×10-10m+3银白色2.70660.42467较软2化学性质Al-3e-=Al3+ （1）与非金属反应： a、铝与氧气的反应。【高清课堂：铝及其化合物】实验探究：加热有氧化膜和无氧化膜的铝箔实验步骤实验现象实验结论（1）用坩埚钳夹住一小块铝箔在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动，仔细观察铝箔熔化，失去光泽，熔化的铝并不滴落在常温下，铝能与空

2、气中的氧气反应，生成一层致密的氧化物薄膜。加热时反应加剧，生成白色固体，放出大量的热，4Al+3O22Al2O3铝是一种活泼金属，构成薄膜的Al2O3的熔点（2050）高于Al的熔点（660）（2）另取一块铝箔，用砂纸仔细打磨（或在酸中处理后，用水洗净），除去表面的保护膜，再加热至完全熔化，观察现象 b、与其它非金属反应：2Al+3S  Al2S3 2Al+3Cl2  2AlCl3（2）与酸反应：（3）与碱反应2Al+2H2O+2NaOH2NaAlO2+3H2 2Al+2H2O+2OH2AlO2+3H2要点诠释：铝是一种较活泼的金属，它并不直接

3、与碱反应，铝与氢氧化钠溶液的反应，实际分两步进行：首先要铝与水反应：2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2由于生成的Al(OH)3覆盖在Al的表面，故看不到H2的生成；其次是生成的Al(OH)3是两性氢氧化物，它溶于NaOH：Al(OH)3+NaOHNaAlO2+2H2O所以铝与NaOH溶液反应可以看到有气体产生。将两反应式按+×2合并，即得总反应式：2Al+2H2O+2NaOH 2NaAlO2+3H2。所以在上述反应中Al是还原剂，H2O是氧化剂。其电子转移情况可表示如下： Al与酸、碱反应产生同量的H2，消耗Al的物质的量之比为11，消耗盐酸和NaOH的物质的量之比为31。酸、

4、碱、盐可直接侵蚀铝的保护膜（氧化铝也能与酸或碱反应）以及铝制品本身，因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性或咸的食物。铝热反应：Al +MxOy  Al2O3+xM铝热反应的应用：冶炼高熔点金属，如Fe、V、Cr、Mn等或焊接钢轨。3用途：铝主要用来制轻合金。要点二、铝的化合物1氧化铝（Al2O3）(1)物理性质：白色难熔固体、不溶于水。(2)化学性质：Al2O3是典型的两性氧化物，既能与酸反应又能与强碱溶液反应。与强酸：Al2O3+6H+=2Al3+3H2O与强碱：Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O(3)用途：耐火材料、制取铝的原料。【高清课堂：

5、铝及其化合物】2氢氧化铝Al(OH)3(1)Al(OH)3的物理性质：Al(OH)3是不溶于水的白色胶状沉淀，是典型的两性氢氧化物，能凝聚水中的悬浮物，又有吸附色素的性能。(2)Al(OH)3的两性：当与强酸反应：Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O（加酸促使电离平衡向碱式电离方向移动）当与强碱溶液作用：Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O（加碱促使电离平衡向酸式电离方向移动）(3)Al(OH)3的制取：铝盐与碱反应：用铝盐与可溶性弱碱氨水反应制Al(OH)3：Al3+3NH3·H2O=Al(OH)3+3NH4+说明：制取Al(OH)3也可用铝盐与强碱作用，但应严格控制加

6、入碱的量，因为强碱过量会使制得的Al(OH)3转化为偏铝酸盐：Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O。所以，实验室一般不采用这种方法制Al(OH)3。偏铝酸盐与酸反应：一般用向偏铝酸盐溶液中通入CO2的方法制取Al(OH)3。当CO2不足或适量时：CO2+2AlO2-+3H2O=2Al(OH)3+CO32-，CO2过量时：CO2+AlO2-+2H2O=Al(OH)3+HCO3-。说明：一般不用强酸，因为强酸的量控制不当会使制得的Al(OH)3溶解：AlO2-+H+H2O=Al(OH)3 Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O(4)Al(OH)3的用途：净水。明矾净水原理明矾（KAl(S

7、O4)2·12H2O）溶于水发生下列反应：KAl(SO4)2=K+Al3+2SO42-Al3+3H2O = 2Al(OH)3（胶体）+3H+Al(OH)3胶体中胶粒有吸附水中悬浮杂质的作用，使其质量增大，沉降水底，达到净化水的目的。要点三、“铝三角”及其之间的相互转化 【高清课堂：铝及其化合物】 1Al3+Al(OH)3（1）可溶性铝盐与少量的强碱反应：Al3+3OH (少量)Al(OH)3（2）可溶性铝盐与氨水反应：Al3+3NH3·H2OAl(OH)3+3NH4+2Al(OH)3Al3+Al(OH)3+3H+Al3+3H2O3Al3+AlO2可溶性铝盐与过量的强碱反应：

8、Al3+4OH (过量)AlO2+2H2O4AlO2Al3+偏铝酸盐溶液与足量的强酸反应：AlO2+4H+Al3+2H2O5AlO2Al(OH)3（1）偏铝酸钠溶液中加入少量强酸：AlO2+H+ (少量)+H2OAl(OH)3（2）偏铝酸钠溶液中通入CO2：2AlO2+CO2 (少量)+3H2O2Al(OH)3+CO32AlO2+CO2 (过量)+2H2OAl(OH)3+HCO36Al(OH)3AlO2Al(OH)3溶于强碱溶液：Al(OH)3+OHAlO2+2H2O要点诠释：（1）由Al3+制备Al(OH)3，宜用Al3+与氨水反应。一般不用强碱，因为过量的强碱会使Al(OH)3溶解转化为偏

9、铝酸盐。（2）由AlO2制备Al(OH)3，宜用CO2与AlO2反应。一般不用强酸，因为过量的强酸会使Al(OH)3溶解转化为铝盐。要点四、有关Al(OH)3沉淀的图像分析及有关计算1相关图像（1） NH3·H2O滴入AlCl3溶液中 Al3+3NH3·H2O=Al(OH)3+3NH4+ （2）CO2通入NaAlO2溶液中AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3+HCO3- 2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3+CO32-（3）NaOH滴入AlCl3溶液中Al3+3OH-=Al(OH)3Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2

10、O （4）AlCl3滴入NaOH溶液中Al3+4OH-=AlO2-+2H2O3AlO2-+Al3+6H2O=4Al(OH)3（5）HCl滴入NaAlO2溶液中 AlO2-+H+H2O=Al(OH)3Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O （6）NaAlO2溶液滴入HCl中 AlO2-+4H+=Al3+2H2O Al3+3AlO2-+6H2O=4Al(OH)32滴加过程中铝元素的存在形式分析（1）向1 L 1 mol/L的AlCl3溶液中滴加NaOH溶液 （2）向1 L 1 mol/L的NaAlO2溶液中滴加稀盐酸 【典型例题】类型一：铝与NaOH溶液的

11、反应例题1 甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol/L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12，则加入铝粉的质量为（ ）A5.4 g B3.6 g C2.7 g D1.8 g【答案】A【解析】2Al+6HCl2AlCl3+3H22Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2由反应方程式可知，若在等物质的量浓度的盐酸和NaOH溶液中分别加入足量铝，反应时产生H2的体积之比13，现在产生H2的体积之比为12，说明铝粉的量相对于盐酸来说是过量的，对于NaOH来说是不足量的，所以与盐酸反应的铝粉质量为2.7 g，与NaOH反应的铝粉质量为5.

12、4 g。【总结升华】因为铝与NaOH溶液反应是一个较为特殊的反应，所以当铝与NaOH溶液在同一题目中出现时，往往要用到2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2这一关系来解。举一反三：【变式1】取两份等质量的铝粉，分别与足量的盐酸、浓氢氧化钠溶液反应，在相同情况下产生的气体体积之比是（ ）A11 B12 C13 D32【答案】A【变式2】下列关于金属元素特征的叙述正确的是（ ）（1）金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性；（2）金属元素在化合物中只显正价；（3）金属性越强的元素相应的离子氧化性越弱；（4）价电子越多的金属原子金属性越强；（5）离子化合物一定含金属元素A、(1)(2)(

13、3) B、(2)(3) C、(1)(4)(5) D、全部【答案】B【解析】(1)对于变价金属中，较低价态的金属离子既有氧化性，又有还原性，如Fe2+。(2)金属元素的原子只具有还原性，故在化合物中只显正价。(4)金属性的强弱要看失电子的难易。（5）离子化合物不一定含金属元素，如NH4Cl。类型二：Al2O3、Al(OH)3的性质与制法例题2 既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应的化合物是（ ）Al NaHCO3 Al2O3 Mg(OH)2 Al(OH)3A B C D【答案】C【解析】注意审题，题目要求是“化合物”，防止错选A。特别提示：两性物质是指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物。

14、两性氧化物有Al2O3、ZnO等，两性氢氧化物有Al(OH)3、Zn(OH)2等。定义中的酸指非氧化性强酸溶液，碱指强碱溶液，其实质是与H+和OH反应。弱酸的铵盐如(NH4)2CO3、(NH4)2S等、弱酸的酸式盐（如NaHCO3）均既能与强酸（H+）反应又能与强碱（OH）反应，但它们不属于两性物质。举一反三：【变式1】氧化铝熔点很高，常用于制造耐火材料，例如制作坩埚，下列操作不能在氧化铝坩埚中进行的是（ ）A加热使CuSO4·5H2O失水 B加热使KMnO4分解C加热熔化烧碱 D加热分解碱式碳酸铜【答案】C 类型三：“铝三角”及其转化例题3 向50 mL 1 mol·L1

15、的Al2(SO4)3溶液中加入100 mL KOH溶液，充分反应后得到3.9 g沉淀，则KOH溶液的物质的量浓度可能是（ ）A1 mol·L1 B3 mol·L1 C1.5 mol·L1 D3.5 mol·L1【答案】C、D【解析】方法一：根据Al3+的物质的量与沉淀Al(OH)3的物质的量比较可推测KOH溶液的两种情况：（1）当加入KOH不足量时，故。（2）当加入KOH过量时，n (KOH)=4n (Al3+)n Al(OH)3=0.4 mol0.05 mol=0.35 mol。故。方法二：用图像法求解，如图所示，用纵坐标表示生成的Al(OH)3的物质

16、的量，横坐标表示KOH的物质的量。当生成沉淀0.05 mol时，需KOH的物质的量为0.15 mol或0.35 mol。 【总结升华】本题易漏选答案D，原因是未考虑到3.9 g沉淀可以是Al(OH)3被过量的KOH溶液溶解了一部分而剩余部分沉淀的情况。举一反三：【变式1】等体积的AlCl3和NaOH溶液混合后，沉淀物中含铝的质量与溶液中含铝的质量相等，则AlCl3和NaOH两种溶液的物质的量浓度之比为（ ）A、13 B、23 C、14 D、27【答案】B、D【解析】AlCl3和NaOH溶液混和有沉淀物生成，可能有两种情况：NaOH不足量，NaOH部分过量。假设溶液中含有2mol的AlCl3，如

17、果为第一种情况生成Al(OH)3沉淀的物质的量与未反应的AlCl3物质的量相等，所以耗NaOH 3mol。则答案为B。如果为第二种情况，则生成1mol的Al(OH)3，1mol的AlO2-，共消耗NaOH为7mol。所以答案为D。【变式2】向50mL1mol/L的AlCl3溶液中加入0.2mol/L的NaOH溶液，生成沉淀1.56g，需NaOH溶液多少mL?【解析】当NaOH不足时： 3NaOHAl(OH)3 3 78 x 1.56解得 x=0.06molV(NaOH)= =0.3L=300mL当NaOH过量时：Al3+3NaOHAl(OH)31mol 3mol 78g0.05mol

18、 y x解得 x=3.9g y=0.15molAl(OH)3NaOH 78g 1mol(3.9-1.56)g z 解得 z=0.03moln(NaOH)=0.15+0.03 =0.18(mol)V(NaOH)= =0.9L=900mL另解： nAl(OH)3=4n(Al3+) n(OH-)nAl(OH)3=1.56/78 = 0.02(mol) 0.02 = 4×0.05 - n(OH-) n(OH-) = 0.18mol V(NaOH)=0.18/0.2 =0.9L=900mL类型四：与Al(OH)3、Al3+、AlO2有关的图像例题4 把x溶液（或气体）慢慢加

19、入（或通入）到一定量的y溶液中，产生的沉淀量与加入x物质的量的关系如图所示，符合图中曲线的是（ ）A、x为CO2，y为Ca(OH)2B、x为NH3·H2O，y为AlCl3C、x为NaOH，y为AlCl3D、x为HCl，y为NaAlO2【答案】D【解析】CO2通入Ca(OH)2溶液中可产生碳酸钙沉淀，继续通CO2沉淀溶解而生成Ca(HCO3)2溶液。氨水加入AlCl3溶液产生沉淀，但过量不溶，方程式为：Al3+3NH3·H2O=Al(OH)3+3NH4+NaOH溶液滴加到AlCl3溶液中生成Al(OH)3沉淀，继续加入沉淀溶解生成偏铝酸盐。AlCl3+3NaOH=Al(OH)3+3NaCl Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O盐酸加入到NaAlO2溶液中，先生成Al(OH)3沉淀，继续加入沉淀溶解生成三价铝盐。HCl+NaAlO2+H2O=Al(OH)3+NaCl Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O从观察方程式的系数，定量角度分析。举一反三：【变式1】有一透明溶液，可能含有Al3+、Fe3+、K+、NH4+、Mg2+和Cu2+等离子中的一种或几种。现加入Na2O2粉末只有无色无味的气体放出，并同时析出白色沉淀。加入Na2O2的量与生成白色沉淀的量之间的关系用下图来表示。试推断： （1）原溶液中一定含有_。（2）一定不含有_。（3）