第11讲铝及其化合物（教师版）

第11讲铝及其化合物读一本好书，就像和许多高尚的人谈话。——歌德复习目标1．能书写铝与氧气、酸、碱等物质反应的方程式。2．了解氧化铝与氢氧化铝的两性，能书写其与酸、碱反应的方程式。3．知道铝、氧化铝及氢氧化铝的用途。复习重点难点1．铝与氧化铝的化学性质。2．氢氧化铝的两性。教学过程金属铝结构示意图地壳含量存在形式含量最多的金属元素化合态化学性质通性与非金属单质反应：4Al＋3O22Al2O3与非氧化性酸反应：2Al＋6H＋2Al3＋＋3H2↑与盐反应：2Al＋3Cu2＋2Al3＋＋3Cu特性与氧化性酸反应：常温下，遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化与碱反应：2Al＋2NaOH＋2H2O2NaAlO2＋3H2↑氧化铝和氢氧化铝物理性质化学性质氧化铝白色不溶于水的固体，熔点高与酸反应：Al2O3＋6H＋2Al3＋＋3H2O与碱反应：Al2O3＋2OH－2AlO－＋H2O氢氧化铝白色不溶于水的固体，其胶体有强的吸附性与酸反应：Al(OH)3＋3H＋Al3＋＋3H2O与碱反应：Al(OH)3＋OH－AlO－＋2H2O受热分解：2Al(OH)3eq\o(,\s\up6(Δ))Al2O3＋3H2O常见含铝物质的用途物质铝合金镁铝合金氧化铝氢氧化铝明矾用途门窗等材料飞机、导弹材料耐高温材料胃酸中和剂净水剂明矾化学式用途及原理KAl(SO4)2·12H2OAl(OH)3＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋Al(OH)3(胶体)具有吸附性，可以和水中的泥沙形成絮状不溶物沉降下来，使水澄清铝及其化合物转化关系图完成铝及其化合物的相互转化关系：铝1．eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(失3e－),\s\do4(→))),\s\do6(O2Cl2HClAl2O3NaOH))2．关注：铝的钝化、铝热反应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。你知道其中的原理吗？1．（2023·江苏徐州一中学业水平合格考模拟）欲迅速除去水壶底的水垢，又不损坏铝壶，最好选用A．浓盐酸 B．稀硝酸 C．冷的浓硫酸 D．冷的浓硝酸【答案】D【解析】冷的浓硝酸可以使铝发生钝化，不会损坏铝壶，但是可以溶解CaCO3，故选D项。2．（2022·辽宁省葫芦岛市期末）我国铝材工业水平处于世界领先行列。下列说法中，不正确的是A．铝制餐具不宜长时间盛放酸性食物B．常温下，铝制品耐腐蚀是其表面有致密的氧化膜C．铝合金密度小、强度高，广泛应用于航空领域D．工业上可以用NaOH溶液去除铝表面的氧化膜【答案】D【解析】A项，铝会与H＋反应，正确，不符合题意；B项，铝是较活泼金属，常温下，铝制品耐腐蚀是因为铝表面生成一层致密的氧化膜，正确，不符合题意；C项，铝合金密度小、强度高，广泛应用于航空领域，正确，不符合题意；D项，铝也会与NaOH溶液反应，错误，符合题意。3．（2022·四川省资阳市期末）等质量的两份铝，分别放入足量的盐酸和氢氧化钠溶液中，充分反应后放出的氢气在同温同压下体积之比为A．1∶1 B．1∶6 C．2∶3 D．3∶2【答案】A【解析】铝与氢氧化钠溶液和稀盐酸分别发生2Al＋2H2O＋2NaOH2NaAlO2＋3H2↑、2Al＋6HCl2AlCl3＋3H2↑，盐酸和氢氧化钠足量，所以铝可以完全反应，根据反应方程式可知消耗等质量的铝生成的氢气的量相同，即充分反应后放出的氢气在同温同压下体积之比为1∶1；故答案为A项。4．（2022·江苏徐州学业水平合格考模拟）等量的Al分别加入0.3L1mol·L－1的盐酸和NaOH溶液中，生成氢气的体积比为1∶2，则加入Al的质量为A．2.7g B．5.4g C．8.1g D．10g【答案】B【解析】2Al＋6HCl2AlCl3＋3H2↑……①，2Al＋2NaOH＋2H2O2NaAlO2＋3H2↑……②，由生成H2的体积比为1∶2可知，①②两反应消耗Al的质量之比为1∶2，则①中铝过量，盐酸完全反应，0.3molHCl与足量Al反应生成H2为0.15mol。②中生成的H2为0.15mol×2＝0.3mol，又②中Al完全反应，所以，由方程式计量数比可知Al的物质的量为0.2mol，即5.4g，选B项。5．（2022·江苏南京中华中学学业水平合格考模拟）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)关系如图所示。反应中镁和铝的A．物质的量之比为3∶2 B．质量之比为3∶2C．摩尔质量之比为2∶3 D．反应速率之比为2∶3【答案】A【解析】A项，由图示知，两种金属产生H2的体积相等，则nMg×2＝nAl×3，故nMg∶nAl＝3∶2，正确；B项，摩尔质量之比为24∶27＝8∶9，错误；C项，质量比＝(3×24)∶(2×27)＝4∶3，错误；D项，速率之比应为3∶2，错误。氧化铝两性氧化物，做耐火材料铝土矿中含有氧化铝、氧化铁，请你设计实验方案，用以下试剂提取氧化铝。试剂：盐酸、石灰石、氢氧化钠溶液。已知：偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体会生成白色沉淀。（2022·山西太原期末）2021年10月16日，载有三名航天员的神舟十三号载人飞船顺利进入太空。运载火箭和载人飞船使用了大量铝材，实现了多项科技创新。（1）运载火箭和载人飞船上使用的铝材属于____________(填“纯铝”或“铝合金”)，其优点是______________(写一条)。（2）生产铝材时，可用NaOH溶液除去铝材表面的天然氧化膜，反应的化学方程式是____________________________________。（3）区分铝合金与铁合金的一种简单方法是___________________。【答案】（1）①铝合金②密度小（2）Al2O3＋2NaOH2NaAlO2＋H2O（3）用磁铁吸引【解析】（1）铝材属于铝合金，具有密度小、质量轻、强度高、抗腐蚀等优点(任写一条)；（2）铝的氧化膜为氧化铝，故反应方程式为Al2O3＋2NaOH2NaAlO2＋H2O；（3）简单区分铝合金与铁合金的方法是用磁铁吸引。氢氧化铝1．Al3＋eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(OH－NH3·H2O),\s\do4())),\s\do6(H＋))Al(OH)3eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(OH－),\s\do4())),\s\do6(H＋CO2))AlO－2．Al(OH)3有吸附性写出生成Al(OH)3的方程式。实验室如何制备氢氧化铝？1．（2023·江苏南通启东中学学业水平合格考模拟）要使氯化铝溶液中的Al3＋完全转化为Al(OH)3沉淀，应选用的最佳试剂是A．NaOH溶液 B．稀盐酸 C．氨水 D．AgNO3溶液【答案】C【解析】生成Al(OH)3，应选用弱碱，因为弱碱不会使Al(OH)3溶解，C项正确。2．（2022·江苏吴江学业水平合格考模拟）将NaOH溶液逐滴加入用盐酸酸化了的AlCl3溶液中，若用y轴表示Al(OH)3的沉淀量，x轴表示NaOH溶液的体积，下列图像正确的是【答案】D【解析】向用盐酸酸化的AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液，依次发生以下反应：H＋＋OH－H2O，Al3＋＋3OH－Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，故开始滴加时无沉淀产生，且产生沉淀消耗NaOH溶液的体积是沉淀溶解消耗NaOH溶液体积的3倍，D项正确。3．（2022·江苏镇江学业水平合格考模拟）下列变化不可能通过一步实验直接完成的是A．Al(OH)3→Al2O3 B．Al2O3→Al(OH)3C．Al→AlOeq\o\al(－,2) D．Al3＋→Al(OH)3【答案】B【解析】A项，Al(OH)3受热分解转化为Al2O3，不符合题意；B项，Al2O3不溶于水且不与水反应，无法一步转化为Al(OH)3，符合题意；C项，Al与NaOH溶液反应生成AlOeq\o\al(－,2)，不符合题意；D项，Al3＋与碱溶液反应可直接生成Al(OH)3，不符合题意。1．（2023·江苏苏州中学学业水平合格考模拟）铝合金是制造飞机的重要材料，这种用途主要与铝的下列哪种性质有关A．铝的化学性质活泼 B．铝的硬度小C．铝有较好的导电性 D．铝的密度小【答案】D【解析】铝的密度小，可以减少能耗，D项正确。2．（2023·江苏盐城中学学业水平合格考模拟）下列物质不能与盐酸反应的是A．Al B．Al2O3 C．Al(OH)3 D．AlCl3【答案】D【解析】Al、Al2O3、Al(OH)3与HCl反应生成AlCl3，AlCl3与盐酸不反应，故选D项。3．（2023·江苏常州学业水平合格考模拟）下列物质的溶液不能与Al(OH)3反应的是A．NH3·H2O B．NaOH C．HCl D．H2SO4【答案】A【解析】NH3·H2O为弱碱，不能与Al(OH)3反应，选A项。4．（2023·江苏泰州中学学业水平合格考模拟）下列物质不能与氢氧化钠溶液反应的是A．Al B．Fe2O3 C．Al(OH)3 D．NaHCO3【答案】B【解析】Al、Al(OH)3均为两性，可以与NaOH反应生成NaAlO2。NaHCO3与NaOH反应生成Na2CO3。Fe2O3与NaOH不反应，故选B项。5．（2022·贵州省黔东南州期末）下列有关金属铝及其化合物的叙述正确的是A．铝制品不易被腐蚀，因为Al在常温下不与氧气反应B．铝是地壳中含量最多的金属元素C．铝制品有致密的氧化膜，可长时间盛放酸性或碱性食物D．氢氧化铝属于碱，不能与碱溶液反应【答案】B【解析】A项，铝制品不易被腐蚀，是因为铝在常温下与空气中氧气反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，阻止铝与氧气继续反应，错误；B项，地壳中含量最多的非金属元素是氧，含量最多的金属元素是铝，正确；C项，铝制品表面的氧化膜为氧化铝，氧化铝与酸性或碱性的物质反应，不可长时间盛放酸性或碱性食物，错误；D项，氢氧化铝属于碱，但可以与强碱溶液反应，错误。

第11讲铝及其化合物1．（2023·江苏扬州中学学业水平合格考模拟）明矾是常用的净水剂，其化学式为A．KAl(SO4)2 B．Al2(SO4)3C．KAl(SO4)2·12H2O D．K2SO4【答案】C【解析】明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，选C项。2．（2022·江苏南京学业水平合格考模拟）下列物质不能与氢氧化钠溶液反应的是A．Al B．Fe2O3C．Al(OH)3 D．NaHCO3【答案】B【解析】铝和氧化铝是两性物质，均能和NaOH溶液反应；NaHCO3可与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠；Fe2O3是碱性氧化物，不和NaOH溶液反应，故选B项。3．（2022·江苏镇江学业水平合格考模拟）下列有关物质用途．的说法错误的是A．明矾可用作净水剂 B．氧化铝用于制造耐火坩埚C．碳酸钡可用作医疗上检查肠胃的“钡餐” D．常温下，可用铁制容器贮运浓硝酸、浓硫酸【答案】C【解析】A项，明矾溶于水可生成氢氧化铝胶体，可用作净水剂，正确；氧化铝是高熔点氧化物，C项，有剧毒，不可用作医疗上检查肠胃的“钡餐”，错误；D项，常温下，铁遇浓硝酸、浓硫酸发生钝化现象，可用铁制容器贮运浓硝酸、浓硫酸，正确。4．（2023·江苏宿迁中学学业水平合格考模拟下列物质既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应的是A．AlCl3 B．Al(OH)3 C．Al2(SO4)3 D．NaAlO2【答案】B【解析】Al(OH)3为两性氢氧化物，既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应。5．（江苏镇江学业水平合格考模拟）下列物质名称与其主要成分的化学式相对应的是A．黄铁矿——FeS2 B．胆矾——FeSO4·7H2OC．铝热剂——Fe、Al2O3 D．明矾——Al2(SO4)3【答案】A【解析】A项，黄铁矿主要成分为FeS2，正确；B项，胆矾的化学式为CuSO4·5H2O，错误；C项，铝热剂中含有Al粉不含铁粉，错误；D项，明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，错误。6．（2022·四川省巴中市巴州区期末）某同学向如图铝罐中加入50mL水后，投入绿豆大的钠块，下列说法错误的是A．充分反应后，铝罐中只生成NaOH和H2B．金属钠熔点低，钠块会融化成小球C．因为可能发生爆炸，实验中钠块用量不宜过大D．取用金属钠需要镊子、小刀、滤纸和玻璃片【答案】A【解析】A．Na和水反应生成NaOH和氢气，Al具有两性，与NaOH反应生成NaAlO2，错误；B．钠与水反应放热且钠的熔点低，放出的热量使钠熔成小球，正确；C．钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，产生易燃气体氢气，则实验中钠块用量不宜过大，预防发生爆炸，正确；D．实验室取用少量金属钠时，需要镊子夹取钠、用滤纸吸干煤油，在玻璃片上用小刀切割，用到的仪器：小刀、镊子、滤纸、玻璃片，正确。7．（2022·新疆吐鲁番市期末）某无色溶液中加入铝片后有氢气产生，则下列离子在该溶液中一定能大量共存的是A．NHeq\o\al(＋,4)、Na＋、Cl－、HCO－ B．H＋、Cu2＋、NO－、Cl－C．Fe3＋、Al3＋、Cl－、SO2－ D．K＋、Na＋、SO2－、Cl－【答案】D【解析】无色溶液中加入铝片后有氢气产生，则该溶液中存在H＋或OH－。A项，NHeq\o\al(＋,4)与OH－不能大量共存，HCO－与H＋和OH－均不能大量共存，错误；B项，H＋、Cu2＋与OH－都不能大量共存，错误；C项，Fe3＋、Al3＋与OH－都不能大量共存，错误；D项，K＋、Na＋、SO2－、Cl－与H＋或OH－均不反应，一定能大量共存，正确。8．（2023·江苏苏州学业水平合格考模拟）下列关于铝的叙述不正确的是A．铝是地壳中含量最多的金属元素B．铝的抗腐蚀性能好，原因是铝表面的氧化膜可以阻止铝与空气中的氧气接触C．铝是一种活泼的金属，在化学反应中常作还原剂D．铝制餐具能用于蒸煮，或长时间存放碱性食物，但不适宜存放酸性食物【答案】D【解析】A项，Al是地壳中含量最多的金属元素，正确；B项，Al表面的氧化膜会保护Al，正确；C项，Al可以还原熔点较高的金属氧化物，正确；D项，Al也可与碱反应，错误。9．（2023·江苏南通中学学业水平合格考模拟）下列物质不能与氢氧化钠溶液反应的是A．Al B．Al2O3 C．Al(OH)3 D．NaAlO2【答案】D【解析】Al、Al2O3、Al(OH)3与NaOH反应生成NaAlO2，而NaAlO2与NaOH不反应，故选D项。10．（2021·江苏南通海安学业水平合格考模拟）明矾性味酸涩，在我们的生活中常用作净水剂。下列关于此物质的说法错误的是A．其化学式是K2SO4·Al2(SO4)3B．焰色反应呈紫色C．将其加入BaCl2溶液，有沉淀生成D．光束通过该物质水溶液，能产生丁达尔效应【答案】A【解析】A项，明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，错误；B项，K元素的焰色反应为紫色，正确；C项，SOeq\o\al(2,4)与Ba2＋反应生成BaSO4沉淀，正确；D项，明矾水解生成Al(OH)3胶体，可以发生丁达尔效应，正确。11．（2022年辽宁省营口市期末）铝合金在日常生活、航空航天和汽车制造等方面均有广泛用途。下列关于铝的说法正确的是A．铝合金是用途最广泛的合金B．常温下不与任何酸、碱反应C．铝元素在地壳中的含量高、储量丰富，仅次于铁D．铝的表面容易形成致密的氧化膜，抗腐蚀性能好【答案】D【解析】A项，铁合金是用途最广泛的合金，错误；B项，常温下Al与盐酸、NaOH均反应生成氢气，错误；C项，Al为地壳中含量最多的金属元素，则含量高，储量丰富，错误；D项，铝的表面容易被氧化生成氧化铝，为致密的氧化膜结构，所以抗腐蚀性能好，正确。12．（2023·江苏泰州姜堰中学学业水平合格考模拟）将表面已完全钝化的铝条插入下列溶液中，不会发生反应的是A．硫酸铜溶液 B．氢氧化钠溶液 C．稀硝酸 D．稀盐酸【答案】A【解析】已钝化的铝条表面为Al2O3，故不会与CuSO4发生置换反应。而Al2O3可以溶于氢氧化钠溶液、稀硝酸、稀盐酸，故选A项。13．（2022·贵州贵阳期末）下列物质的转化，不能通过一步反应实现的是A．Fe(OH)2→Fe(OH)3 B．Cl2→HClOC．Na2CO3→NaHCO3 D．Al2O3→Al(OH)3【答案】D【解析】A项，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O4Fe(OH)3，故Fe(OH)2→Fe(OH)3可以一步实现，不合题意；B项，Cl2＋H2OHCl＋HClO，故Cl2→HClO可以一步实现，不合题意；C项，Na2CO3＋H2O＋CO22NaHCO3，故Na2CO3→NaHCO3可以一步实现，不合题意；D项，Al2O3与水不反应，故Al2O3→Al(OH)3不能一步实现，符合题意。14．（2022·江苏南京学业水平合格考模拟）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AlOeq\o\al(－,2)生成 D．都有Al3＋生成【答案】C【解析】[2AlO－＋3H2↑，Al2O3＋2OH－2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O，Al(OH)3＋OH－AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，Al3＋＋4OH－AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，显然均生成偏铝酸盐，即都有AlOeq\o\al(－,2)生成，故选C项。15．（2023·江苏盐城学业水平合格考模拟）下列关于各物质用途的解释不正确的是选项用途解释ANH3用作制冷剂NH3极易溶于水B氧化铝用作耐火材料氧化铝熔点高C铁粉用作食品的抗氧化剂铁粉具有还原性DNa2O2用作供氧剂Na2O2与水及CO2等反应产生O2A．A B．B C．C D．D【答案】A【解析】A项，液氨用作制冷剂，是因为液氨挥发带走热量，与溶于水无关，错误；B项，氧化铝熔点高，可用作耐高温耐火材料，正确；C项，铁粉具有还原性，可用作视频包装袋中的抗氧化剂，错误；D项，Na2O2与水及CO2等反应产生O2，所以Na2O2可用作供氧剂，错误。16．（2022·甘肃省张掖市期末）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)关系如右图。反应中镁和铝的A．物质的量之比为3∶2 B．质量之比为3∶2C．摩尔质量之比为2∶3 D．生成气体的物质的量之比为2∶3【答案】A【解析】根据方程式分析：Mg＋H2SO4MgSO4＋H2↑、2Al＋3H2SO4Al2(SO4)3＋3H2↑。A项，图中产生的氢气一样多，结合方程式分析，镁和铝的物质的量比为3∶2，正确；B项，镁和铝的物质的量比为3∶2，质量比为(3×24)∶(27×2)＝4∶3，错误；C项，镁和铝的摩尔质量比为24∶27＝8∶9，错误；D项，生成气体物质的量相等，错误。17．（2021·江苏南通如皋中学学业水平合格考模拟）下列通过制取硫酸铝、氢氧化铝获得氧化铝的装置和原理能达到实验目的的是ABCD制硫酸铝制氢氧化铝过滤氢氧化铝灼烧制氧化铝【答案】C【解析】A项，Al与浓硫酸会发生钝化，不能生成Al2(SO4)3，错误；B项，NaOH能溶解Al(OH)3，错误；C项，过滤操作规范，正确；D项，灼烧应在坩埚中进行，错误。18．（2021·江苏盐城学业水平合格考模拟）根据下列实验操作和现象，所得结论正确的是选项操作现象结论A将两根打磨光亮的镁条分别插入硫酸铜溶液和硝酸银溶液中两根镁条上均有固体附着金属的活动性顺序为Mg＞Cu＞AgB将铝片插入盛有浓硫酸的试管中无明显现象铝与浓硫酸不反应C将KSCN溶液滴入盛有溶液的试管中溶液变为血红色溶液中含有Fe3＋D加热盛有淀粉和稀硫酸的试管一段时间，冷却后滴入碘水溶液变为蓝色淀粉未水解【答案】C【解析】A项，根据实验现象，可得出金属性Mg＞Cu，Mg＞Ag，但是Cu与Ag之间无法比较，错误；B项，Al与浓硫酸发生钝化，在Al的表面生成了一层致密的氧化膜，错误；C项，Fe3＋遇SCN－，溶液显血红色，正确；D项，淀粉可能发生了部分水解，错误。19．由制铝工业废渣(主要含Fe、Ca、Si、Al等的氧化物)制取聚合硫酸铁铝净水剂的流程如下。下列有关说法不正确的是A．控制适当反应温度并不断搅拌，有利于提高铁、铝浸取率B．Al2O3与稀硫酸反应的离子方程式：Al2O3＋6H＋2Al3＋＋3H2OC．滤液中主要存在的阳离子有：H＋、Fe2＋、Ca2＋、Al3＋D．聚合硫酸铁铝水解形成的胶体具有吸附作用【答案】C【解析】A项，控制适当反应温度并不断搅拌，可以加快反应速率，有利于提高铁、铝浸取率，正确；B项，Al2O3与稀硫酸反应生成硫酸铝和水，离子方程式为Al2O3＋6H＋2Al3＋＋3H2O，正确；C项，双氧水会将Fe2＋氧化，所以滤液中主要存在的阳离子没有Fe2＋，而是Fe3＋，错误；D项，聚合硫酸铁铝水解可以生成氢氧化铝胶体和氢氧化铁胶体，胶体表面积较大，具有吸附作用，正确。20．（2022年广东省广州市海珠区期末）明矾[KAl(SO4)2·12H2O]在造纸等方面应用广泛。工业上以废易拉罐(主要成分为Al和Fe)为原料制备明矾的工艺流程如图：已知：不同温度KAl(SO4)2·12H2O的溶解度：温度/℃010203040608