第二章第二节铝及其化合物

1、第二节铝及其化合物考纲展示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考点1| 镁、铝单质的性质及其应用固本探源1铝的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 。铝是地壳中含量最丰富(或最多)的金属元素。自然界中的铝全部以化合态存在。2物理性质银白色，有金属光泽的固体，有良好的导电性、导热性和延展性，密度较小，质地柔软。3化学性质写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：4铝与镁的性质比较铝镁与非金属反应能被Cl2、O2氧化2MgO22MgO3MgN2Mg3N2与水反应反应很困难能与沸水反应Mg2H2OMg(OH)2H2与碱反应能溶于强碱溶液不反应与某些氧

2、化物反应能与Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应能在CO2中燃烧：2MgCO22MgOC5.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。典例引领典例1(2013山东高考)足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是()A氢氧化钠溶液B稀硫酸C盐酸 D稀硝酸拓展延伸例题中改为相同质量的镁，其他不变，则正确选项为_。考点精析铝与酸或碱反应生成H2的量的关系2Al6HCl=2AlCl33H22Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2(1)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：产生H2的物质的量相等。消耗H、OH的物质的量之比为n(

3、H)n(OH)31。(2)足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应：消耗Al的物质的量之比为13。生成H2的物质的量之比为13。(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应：若产生氢气的体积比为1，则必定铝与盐酸反应时，铝过量而HCl不足。铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而NaOH过量。题组强化 题组1镁、铝性质的比较1镁铝合金Mg17Al12是一种潜在的储氢材料。该合金在一定条件下完全吸氢的化学方程式为Mg17Al1217H2=17MgH212Al。得到的混合物Y(17MgH212Al)在6 mol/L 盐酸中可完全释放出氢气。下列有关说法正确的是()A该镁铝合金的熔点介于金属镁

4、和金属铝的熔点之间B该合金中镁元素呈负价，铝元素呈正价C制备该合金应在氮气保护下，将一定比例的Mg、Al单质在一定温度下进行熔炼D1 mol Mg17Al12完全吸氢后得到的混合物Y与足量6 mol/L 的盐酸反应可生成52 mol H22. (2016洛阳质检)镁和铝分别与等浓度等体积的过量稀硫酸反应，产生气体的体积(V)与时间(t)关系如图。反应中镁和铝的()A物质的量之比为32B质量之比为32C摩尔质量之比为23D反应速率之比为233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 HCl B4 molL1 HNO

5、3C8 molL1 NaOH D18 molL1 H2SO4规律方法Mg、Al化学性质的特殊性(1)活泼金属与酸反应是金属的通性，而铝不但能与酸(H)反应，还能够与强碱溶液反应，表现为特殊性，2Al2OH2H2O=2AlO3H2。但Al与弱碱溶液(如氨水)不反应。(2)铝热反应铝和某些金属氧化物反应，将该金属从氧化物中置换出来，同时放出大量的热，这种反应称为铝热反应，可用于焊接金属、冶炼高熔点贵重金属。注意：Al与MgO不能发生铝热反应。(3)Mg在CO2中能够燃烧，所以Mg着火不能用干粉灭火器和泡沫灭火器。 题组2Al与酸、碱反应的定量考查4将一定量的镁铝合金样品分成两等份，一份加入到足量的

6、NaOH溶液中，充分反应后，收集到标准状况下气体6.72 L；另一份加入到足量稀盐酸中，充分反应后，收集到标准状况下气体11.2 L。则原合金样品中镁的质量为()A4.8 g B6 gC9.6 g D12 g5a g Mg、Al合金完全溶解在c1 mol/L、V1 L HCl溶液中，产生b g H2。再向反应后的溶液中加入c2 mol/L、V2 L 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规律方法(1)电子守恒：2Al3H2，尽管反应物的用量不同，产物形式

7、也不相同，但转移电子由Al所决定，故二者产生氢气相等。(2)质量守恒：固体增加质量为OH的质量。考点2| 铝的重要化合物固本探源1氧化铝(1)物理性质：白色固体，难溶于水，有很高的熔点，常用作耐火材料。天然刚玉的成分是Al2O3，还可制作各种宝石。(2)化学性质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(用化学方程式表示)受热分解：2Al(OH)3Al2O33H2O。(3)制备向可溶性铝盐溶液中加入氨水，离子方程式为Al33NH3H2O=Al(OH)33NH。向NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO。NaAl

8、O2溶液与AlCl3溶液混合：3AlOAl36H2O=4Al(OH)3。3常见的铝盐(1)硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子构成的复盐。(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。典例引领典例2 某混合溶液中可能含有HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl、Na2CO3、KCl中的几种物质，往该溶液中逐滴加入NaOH溶液，产生沉淀的物质的量(n)与加入的NaOH溶液体积(V)的关系如图所示。回答下列问题：(1

9、)溶液中一定含有的溶质是_(填化学式)。(2)溶液中一定不含有的溶质是_(填化学式)。(3)溶液中可能含有的溶质是_(填名称)，判断该物质是否存在的实验方法是_，现象是_。(4)分别写出AB段、BC段发生的离子方程式：AB段为_；BC段为_。【解题导引】(1)所给物质中的离子能与OH反应的有哪些？其顺序是什么？【提示】H、Al3(Mg2)、NH；顺序为HAl3(Mg2)NH。(2)图中哪些点或线对判断有何帮助？【提示】沉淀不立即产生(A点)，说明有HCl；BC段说明有NH4Cl；D点说明沉淀完全溶解，无MgCl2。【解析】首先分析图像，找出图像中的转折点、斜线及水平线，结合题意可知OA段是Na

10、OH溶液与HCl中和，加入过量NaOH溶液，沉淀全部溶解，说明无MgCl2，所以沉淀只有Al(OH)3，BC段是NaOH溶液与NH4Cl反应，所以溶液中一定含有HCl、AlCl3、NH4Cl，一定无MgCl2；因为HCl、AlCl3与Na2CO3不能大量共存，所以一定无Na2CO3；可能含KCl，鉴别碱金属元素可利用焰色反应进行鉴别。【答案】(1)HCl、AlCl3、NH4Cl(2)MgCl2、Na2CO3(3)氯化钾焰色反应透过蓝色钴玻璃观察焰色反应是否为紫色(4)Al33OH=Al(OH)3NHOH=NH3H2O考点精析1有关Al(OH)3沉淀的图像(1)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的

11、图像操作向可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量向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像离子方程式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像操作向偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量向稀盐酸中逐滴加入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像离子方程式AlOHH2O=Al(OH)3Al(OH)33H=Al33H2OAlO4H=

12、Al32H2O Al33AlO6H2O=4Al(OH)32.四个拓展图像(1)向AlCl3溶液中逐滴加入氨水或NaAlO2溶液至过量，图像如图1所示。(2)向NaAlO2溶液中逐滴加入AlCl3溶液或通入CO2至过量，图像如图2所示。图1图2(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，图像如图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)，沉淀图像如图4所示。图3图4题组强化 题组1Al2O3、Al(OH)3的两性1下列说法不正确的是()A(2014四川高

13、考)AlCl3溶液中加入过量稀氨水：Al34NH3H2O=AlO4NH2H2OB(2014四川高考)氢氧化铝可作胃酸的中和剂C(2014江苏高考)向NaAlO2溶液中通入过量CO2制Al(OH)3：CO2AlO2H2O=Al(OH)3HCOD(2014福建高考)常温下，Al(OH)3既能与NaOH溶液反应又能与稀硫酸反应2下列各项操作中，不发生“先产生沉淀，然后沉淀又溶解”现象的是()向饱和碳酸钠溶液中通入过量的CO2；向NaAlO2溶液中逐滴加入过量的稀盐酸；向AlCl3溶液中逐滴加入过量稀氢氧化钠溶液；向硅酸钠溶液中逐滴加入过量的盐酸ABC D3下列五种化合物：Mg(HCO3)2、Al(O

14、H)3、NaAlO2、(NH4)2CO3、Al2O3。既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的是()A BC D归纳总结常见的既能与酸反应又能与碱反应的物质(1)金属单质：Al等；(2)两性氧化物：Al2O3等；(3)两性氢氧化物：Al(OH)3等；(4)弱酸的铵盐：(NH4)2CO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；(5)弱酸的酸式盐：NaHCO3、KHS、NaHSO3等；(6)氨基酸等。 题组2有关Al(OH)3的图像分析与计算4已知室温下，Al(OH)3的Ksp或溶解度远大于Fe(OH)3。向浓度均为0.1 molL1的Fe(NO3)3和Al(NO3)3混合溶液中，逐滴加入NaOH

15、溶液。下列示意图表示生成Al(OH)3 的物质的量与加入NaOH溶液的体积的关系，合理的是()ABCD5(2014安徽高考) 室温下，在02 molL1Al2(SO4)3溶液中，逐滴加入1.0 molL1NaOH溶液，实验测得溶液pH随NaOH溶液体积变化曲线如右图，下列有关说法正确的是()Aa点时，溶液呈酸性的原因是Al3水解，离子方程式为：Al33OHAl(OH)3Bab段，溶液pH增大，Al3浓度不变Cbc段，加入的OH主要用于生成Al(OH)3沉淀Dd点时，Al(OH)3沉淀开始溶解6把由NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量水后有1.16 g白色沉淀，在所得的悬

16、浊液中逐滴加入1 molL1 HCl溶液，加入HCl溶液的体积V与生成沉淀的质量m的关系如图所示。请完成下列问题：(1)原混合物中的MgCl2的质量为_，AlCl3的质量为_，NaOH的质量为_。(2)Q点所表示的HCl溶液的体积是_。【答案】(1)1.9 g2.67 g5.2 g(2)130 mL考点3| “铝三角”转化及其应用固本探源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)33NH；Al33AlO6H2O=4Al(OH)3；Al33OH=Al(OH)3。(2)Al(OH)33H=Al33H2O。(3)Al34OH=AlO

17、2H2O。(4)AlO4H=Al32H2O。(5)AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO；AlOHH2O=Al(OH)3。(6)Al(OH)3OH=AlO2H2O。典例引领典例3 (2013大纲全国卷节选)铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下： (1)写出反应1的化学方程式_。(2)滤液中加入CaO生成的沉淀是_，反应2的离子方程式为_。【解题导引】(1)如何将SiO2从混合物中分离出来？【提示】Al2O3、SiO2均能与NaOH溶液反应，形成滤液；加入CaO后SiO形成CaSiO3沉淀通过过滤分离出来。(2)气体A是CO2，还是NH3？为什么不选用

18、HCl?【提示】AlO在酸性环境中不能存在，故通CO2。HCl与AlO反应不易控制量，会造成Al元素的损失。【解析】(1)在加入NaOH溶液时，Al2O3和SiO2都能与NaOH反应，分别生成NaAlO2和Na2SiO3。(2)加入CaO后，SiO与Ca2结合生成难溶物CaSiO3；滤液中主要含有AlO，通入CO2后生成沉淀Al(OH)3，煅烧后生成Al2O3。【答案】(1)2NaOHSiO2=Na2SiO3H2O、2NaOHAl2O3=2NaAlO2H2O(2)CaSiO32AlOCO23H2O=2Al(OH)3CO考点精析“铝三角”关系的应用1制取Al(OH)3(1)Al33NH3H2O=

19、Al(OH)33NH；(2)AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO。2判断离子共存问题Al3与OH、AlO、CO、S2等弱酸阴离子或AlO与H、HCO以及弱碱阳离子Al3、Fe3等因生成沉淀或发生水解相互促进的反应而不能大量共存。3鉴别(利用滴加试剂顺序不同，现象不同)(1)向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后沉淀溶解。(2)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(1)利用Al能溶于强碱溶液，分离Al与其他金属的混合物。(2)利用Al2O3能与强碱溶液反应，分离Al2O3与其他金属氧化物。(3)利用Al(OH)3能与强碱

20、溶液反应，分离Al3与其他金属阳离子。题组强化 题组1“铝三角”关系的应用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2用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝，下列操作步骤中最恰当的组合是()加盐酸溶解加烧碱溶液溶解过滤通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀加入盐酸生成Al(

21、OH)3沉淀加入过量烧碱溶液ABC D3下列各组物质，前者逐滴滴加到后者中直至过量，先出现白色沉淀，后来沉淀又消失的是()AH2SO4滴入NaAlO2溶液中BBa(OH)2溶液滴入Al2(SO4)3溶液中CAl2(SO4)3溶液滴入NaOH溶液中D氨水滴入Al2(SO4)3溶液中4常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是()A无色溶液中：ClO、MnO、Al3、KB1.0 molL1的NaAlO2溶液中：Cl、HCO、K、Ca2C在强碱性环境中：AlO、SiO、Na、KD能使甲基橙显红色的溶液中：NH、AlO、Na 题组3“铝三角”应用于铝土矿中Al2O3的提纯5(2016广州模拟)某地

22、煤矸石经预处理后含SiO2(63%)、Al2O3(25%)、Fe2O3(5%)及少量钙镁的化合物等，一种综合利用煤矸石的工艺流程如图所示。(1)写出“酸浸”过程中主要反应的离子方程式：_、_。(2)“酸浸”时铝浸出率的影响因素可能有_、_(写出2个)。(3)物质X的化学式为_。“碱溶”时反应的离子方程式为_。(4)已知Fe3开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2，Al3开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4。为了获得Al(OH)3产品，从煤矸石的盐酸浸取液开始，若只用CaCO3一种试剂，后续的操作过程是_。(5)以煤矸石为原料还可以开发其他产品，例如在煤矸石的盐酸浸取液除铁后，常温

23、下向AlCl3饱和溶液中不断通入HCl气体，可析出大量AlCl36H2O晶体。结合化学平衡移动原理解释析出晶体的原因：_。【答案】(1)Al2O36H=2Al33H2OFe2O36H=2Fe33H2O(2)盐酸的浓度反应温度煤矸石的颗粒大小是否充分搅拌反应时间(任写2个)(3)CO2Al(OH)3OH=AlO2H2O(4)加入CaCO3调节pH到3.2，过滤除去Fe(OH)3，再加入CaCO3调节pH到5.4，过滤得到Al(OH)3(5)AlCl3饱和溶液中存在溶解平衡AlCl36H2O(s)Al3(aq)3Cl(aq)6H2O(l)，通入HCl气体使溶液中的c(Cl)增大，平衡向析出固体的方

24、向移动，从而析出AlCl36H2O晶体6某研究性学习小组用不纯的氧化铝(杂质为Fe2O3)为原料，设计了冶炼铝的以下工艺流程(部分反应产物没有标出)：(1)试剂X的化学式为_，反应的离子方程式是_。实验室配制480 mL 1 molL1X的溶液必须用到玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、试剂瓶、胶头滴管外，还有_。常用来可以标定所配X的溶液浓度是否准确的实验名称是_。(2)通入过量的M、N化学式分别为_、_，反应、的离子方程式分别是_、_。(3)按照方案设计，试剂Z的作用是调节溶液的pH为3.1，以生成沉淀bFe(OH)3。试剂Z可选用_(填字母)。AAl2O3BH2SO4CNaOHDAl(OH)3(4)

25、从实际工业的角度，你认为方案_更合理，理由是_。【答案】(1)NaOHAl2O32OH=2AlOH2O500 mL容量瓶酸碱中和滴定(2)CO2NH3AlO2H2OCO2=Al(OH)3HCOAl33NH3H2O=Al(OH)33NH(3)AD(4)一步骤少，较简单课堂小结(教师用书独具)第一条：铝及其化合物转化图第二条：重要知识萃取1牢记1种地壳中含量最多的金属元素：Al。2熟记2种两性化合物：Al2O3、Al(OH)3。3掌握3种制备Al(OH)3的方法(1)Al33NH3H2O=Al(OH)33NH；(2)AlOCO2(足量)2H2O=Al(OH)3HCO；(3)Al33AlO6H2O=

26、4Al(OH)3。4掌握6个离子方程式(1)2Al6H=2Al33H2；(2)2Al2OH2H2O=2AlO3H2；(3)Al(OH)3OH=AlO2H2O；(4)Al(OH)33H=Al33H2O；(5)Al33OH=Al(OH)3；(6)Al34OH=AlO2H2O。分层限时跟踪练(九)(限时：45分钟)1(2014北京高考)下列金属中，表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化的是()AKBNaCFeDAl2用坩埚钳夹住一小块刚用酸充分处理过的铝箔，在酒精灯上加热至熔化，发现熔化的铝并不滴落。下列关于上述实验现象的解释正确的是()A火焰温度太低不能使铝燃烧B铝在空气中能很快形成氧化膜

27、C氧化铝的熔点比铝的低D用酸处理时未能将氧化铝溶解3在酸性或碱性较强的溶液中，铝均可溶解。但在家庭里，用食盐腌制的食品亦不能长期存放在铝制品中，其主要原因是()A铝能与NaCl直接发生反应而被氧化为氧化铝B长期存放的NaCl与水反应，溶液不再呈中性，可与铝发生反应C铝与其中的杂质、NaCl溶液形成原电池，铝被氧化D铝与其中的杂质、NaCl溶液形成原电池，铝被还原4下列有关铝及其化合物的说法中不正确的是()A制备AlCl3不能采用将溶液直接蒸干的方法B工业上采用电解AlCl3的方法冶炼金属铝C实验室常用氨水和硫酸铝溶液制备Al(OH)3D存在于污水中的胶体物质，常用投加明矾等电解质的方法进行处理

28、5下列各组物质，不能按(“”表示反应一步完成)关系转化的是()选项abcAAl2O3NaAlO2Al(OH)3BAlCl3Al(OH)3NaAlO2CAlAl(OH)3Al2O3DMgCl2Mg(OH)2MgO6下列叙述中，正确的是()A氯化铝溶液中加入过量氨水反应实质是Al33NH3H2O=Al(OH)33NHB在加入铝粉能放出氢气的溶液中：K、NH、CO、Cl一定能够大量共存C镁铝合金既可完全溶于过量盐酸又可完全溶于过量NaOH溶液D依据铝热反应原理，能发生反应：2Al3MgO3MgAl2O37(2016惠州第三次调研)用足量的金属铝分别与等体积的氢氧化钠溶液和稀盐酸充分反应，标准状况下产

29、生气体的体积相同，则上述氢氧化钠溶液和稀盐酸的物质的量浓度之比为()A11B21C13 D318(2014重庆高考)下列实验可实现鉴别目的的是()A用KOH溶液鉴别SO3(g)和SO2B用湿润碘化钾淀粉试纸鉴别Br2(g)和NO2C用CO2鉴别NaAlO2溶液和CH3COONa溶液D用BaCl2溶液鉴别AgNO3溶液和K2SO4溶液9(2016海口调研)镁及其化合物广泛应用于航空航天、交通、电池等行业。(1)镁与浓硫酸共热反应的化学方程式为_，加热硫酸镁溶液至蒸干，所得固体的主要成分为_(填化学式)。(2)向氢氧化镁悬浊液中加入少量氯化镁固体，沉淀质量_(填“增大”“减小”或“不变”)。(3)

30、镁/间二硝基苯电池工作时镁转变为氢氧化镁，间二硝基苯则转变为间二苯胺，则间二硝基苯转变为间二苯胺的反应属于_(填“氧化”或“还原”)反应。(4)用电解法制取镁时，若原料氯化镁中含有水，则在电解温度下，原料会形成Mg(OH)Cl，并发生电离反应：Mg(OH)Cl=Mg(OH)Cl。电解时在阴极表面会产生氧化镁钝化膜，此时阴极的反应式为_。【答案】(1)Mg2H2SO4(浓)MgSO4SO22H2OMgSO4(2)增大(3)还原(4)2Mg(OH)2e=2MgOH210某胶囊是一种常用的治疗胃酸过多的药品。某同学欲对该胶囊内的白色固体的主要成分进行检验，设计了如下实验步骤：(1)操作所需要的玻璃仪器有_、_、_。(2)该同学用pH试纸对溶液D进行测试发现溶液呈酸性，请用离子方程式解释其原因：_。(3)写出下列反应的