132铝及其化合物

返回目录退出第2节铝及其化合物返回目录退出考纲点击了解铝及其重要化合物的主要性质和应用。返回目录退出返回目录退出一、铝的重要性质铝的化学性质化学方程式暴露在空气中(与O2反应)燃烧(与O2反应)铝热反应(与Fe2O3反应)与Cl2反应与HCl反应与NaOH溶液反应4Al+3O22Al2O34Al+3O22Al2O32Al+Fe2O3Al2O3+2Fe2Al+3Cl22AlCl32Al+6HCl2AlCl3+3H2↑2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑返回目录退出即时训练1下列说法中正确的是()。A.铝合金门窗及餐具坚固耐用,所以铝不活泼,不易与其他物质反应B.铝不能与Fe3O4发生置换反应C.铝片放入氢氧化钠溶液中的离子方程式Al+2OH-AlO2-+H2↑D.可以用氢氧化钠溶液来除去铁粉中的铝粉二、铝的重要化合物1.三氧化二铝(1)物理性质:Al2O3是高熔点的氧化物,常作为材料及冶炼金属铝的原料。(2)化学性质(用离子方程式表示):两性与强酸反应:与强碱反应:D耐火Al2O3+6H+2Al3++3H2OAl2O3+2OH-2AlO2-+H2O返回目录退出2.氢氧化铝(1)吸附性:Al(OH)3是难溶于水的白色胶状沉淀物质,它能水中的悬浮物,常用于水的净化,并能色素。(2)两性与强酸反应:(写离子方程式,下同)与强碱反应:(3)受热分解:化学方程式为。(4)制备:①向铝盐溶液中加入氨水:Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4+。②向偏铝酸盐溶液中通入过量CO2:。吸附吸附Al(OH)3+3H+Al3++3H2OAl(OH)3+OH-AlO2-+2H2O2Al(OH)3Al2O3+3H2OAlO2-+2H2O+CO2Al(OH)3↓+HCO3-返回目录退出3.明矾[KAl(SO4)2·12H2O]明矾净水原理:明矾溶于水时,Al3+发生水解形成胶体,其吸附能力强,可以吸附水中的杂质形成沉淀,使水澄清,其水解反应的离子方程式为。Al(OH)3Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+返回目录退出即时训练2下列说法中正确的是。A.熔化固体NaOH的坩埚不能选用Al2O3坩埚B.用盐酸、氢氧化钠溶液均可除去铝表面的氧化膜C.向AlCl3溶液中加入过量NaOH溶液,离子方程式为:Al3++3OH-Al(OH)3↓D.AlCl3溶液中滴入过量的氨水,离子方程式为:Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4+E.向一定量的AlCl3溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液,先生成白色沉淀,后沉淀逐渐溶解F.实验室中我们通常用氨水与Al2(SO4)3溶液反应来制取Al(OH)3,一般不用NaOH溶液G.除去氧化铁中氧化铝的方法:向混合物中加入过量的氢氧化钠溶液,充分反应后过滤、洗涤、干燥ABDEFG返回目录退出特别提示:(1)Al2O3、Al(OH)3是中学阶段接触的唯一与碱反应的金属氧化物及氢氧化物,经常应用到除杂、计算,特别是推断题中,所以一定要熟记这两个反应的离子方程式。(2)Al2O3、Al(OH)3只与强碱反应,不与弱碱(如氨水)反应。(3)明矾净水只能除去水中的悬浮杂质,不能杀菌消毒,与氯气净水原理不同。返回目录退出返回目录退出一、复习Al、Al2O3、Al(OH)3的注意点1.注意在推断题中的应用(1)Al与Fe2O3、Fe3O4等发生的置换反应经常出现在推断题中,如一种金属单质在高温下与一种氧化物反应生成另一种金属和氧化物。(2)既能与酸反应又能与碱反应的物质除Al、Al2O3、Al(OH)3外,还有弱酸酸式盐(如NaHCO3、KHS、KHSO3等)、弱酸铵盐[如(NH4)2CO3、NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等]等。2.注意在计算题中的应用Al是我们中学阶段学习的唯一既与H+反应也与OH-反应的金属,它与酸、碱反应既有相同点,也有不同点。相同点:Al均被氧化成+3价,所以1molAl不论与H+反应还是与OH-反应均生成3g(32mol)H2。不同点:1molAl与H+反应消耗3molH+,而与OH-反应只消耗1molOH-,所以含有等物质的量溶质的NaOH溶液和HCl溶液分别与足量的铝反应时生成的氢气的物质的量之比为3∶1。返回目录退出3.Al、Al2O3、Al(OH)3与酸碱反应的共同点Al3+AlAl2O3Al(OH)3AlO2-Al、Al2O3、Al(OH)3既溶于酸又溶于强碱溶液,与酸反应均生成Al3+,且每生成1molAl3+均耗3molH+;与碱反应均生成AlO2-,且每生成1molAlO2-均耗1molOH-,记住上述关系,书写有关离子方程式就比较容易。4.注意酸碱性强弱Al2O3、Al(OH)3与强酸或强碱反应,但不溶于CO2水溶液或氨水。返回目录退出【例1-1】将5.4gAl投入200.0mL2.0mol·L-1的某溶液中有氢气产生,充分反应后有金属剩余。该溶液可能为()。A.HNO3溶液B.Ba(OH)2溶液C.H2SO4溶液D.HCl溶液D解析:首先换算成物质的量,Al为0.2mol,溶液中的溶质为0.4mol。A选项中硝酸与铝反应不生成氢气;B选项中n(OH-)=0.8mol,与铝反应剩余OH-;C、D选项中n(H+)分别为0.8mol、0.4mol,2Al+6H+2Al3++3H2↑,所以C选项中H+有剩余,D选项中铝有剩余。返回目录退出【例1-2】相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应,至体系中均无固体物质,消耗碱量最多的是()。A.AlB.Al(OH)3C.AlCl3D.Al2O3A解析:Al、Al2O3、Al(OH)3与碱反应均生成AlO2-,且每生成1molAlO2-均耗1molOH-,消耗1molNaOH,需27gAl、78gAl(OH)3、102g2=51gAl2O3;1molAl3+耗4molOH-生成AlO2-,AlCl3消耗1molNaOH,需133.5g4≈33.4g,所以等质量的Al、Al2O3、Al(OH)3、AlCl3与碱反应均生成AlO2-,消耗碱量最多的是Al。返回目录退出二、“铝三角”及其应用1.“铝三角”的转化关系返回目录退出2.与铝及其化合物有关的图像(1)向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量,如下图所示:0~3n:Al3++3OH-Al(OH)3↓3n~4n:Al(OH)3+OH-AlO2-+2H2O现象:白色沉淀逐渐增多达一定值(A点),继续加NaOH溶液沉淀逐渐溶解,直至完全消失。返回目录退出(2)向NaOH溶液中逐滴滴加AlCl3溶液直至过量,如下图所示:0→3n:Al3++4OH-AlO2-+2H2O3n→4n:3AlO2-+Al3++6H2O4Al(OH)3↓现象:先无沉淀,后有白色沉淀生成。返回目录退出(3)向AlCl3溶液中滴加氨水直至过量,如下图所示:Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4+现象:白色沉淀逐渐增多直至达到一定值(A点),继续加氨水,沉淀量不变。其他与铝有关的图像还有很多,熟练掌握反应物的定量关系,在分析图像时要从起始点、拐点等入手,以图像的变化联系反应,理清反应先后顺序,再进行量的计算。返回目录退出3.可溶性铝盐与强碱(如NaOH溶液)反应,铝元素存在形态分析4.应用(1)判断离子共存:Al3+只能存在于酸性溶液中,不能在显碱性的溶液里大量存在,AlO2-只能存在于强碱性溶液中,不能在显酸性的溶液里大量存在,所以Al3+与AlO2-不能大量共存。(2)实验室中制备Al(OH)3一般用氨水(不用强碱)与Al3+反应。(3)提纯、分离Al、Al2O3、Al(OH)3与其他物质的混合物时,常利用加碱法先进行第一步分离。返回目录退出【例2-1】(2012河北沧州质检)下列图像表示Al3+与AlO2-物质的量变化的曲线,实线表示Al3+,虚线表示AlO2-,其中正确的是()。B返回目录退出解析:A、B发生的反应Al3++3OH-Al(OH)3↓、Al(OH)3+OH-AlO2-+2H2O,氢氧化钠的物质的量之比为3∶1,B选项正确;C、D发生的反应AlO2-+H++H2OAl(OH)3↓、Al(OH)3+3H+Al3++3H2O,盐酸的物质的量之比为1∶3,C、D选项均错误。返回目录退出【例2-2】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)2MgOC解析:Al2O3与过量NaOH反应生成NaAlO2,NaAlO2与AlCl3反应生成Al(OH)3,Al(OH)3受热分解得Al2O3,A符合;AlCl3与少量NaOH反应生成Al(OH)3,Al(OH)3与NaOH反应生成NaAlO2,NaAlO2和过量盐酸反应生成AlCl3,B符合;Al不能一步生成Al(OH)3,C不符合;MgCl2与NaOH反应生成Mg(OH)2,Mg(OH)2受热分解得MgO,MgO和盐酸反应生成MgCl2,D符合。返回目录退出三、铝热反应1.原理铝将金属氧化物中化合态的金属还原为金属单质,如Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3、Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3、3Co3O4+8Al9Co+4Al2O3等。2.实验装置3.反应现象及结论剧烈燃烧,放出大量的热,导致混合物剧烈反应过后,纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中;待熔融物冷却后,除去外层熔渣,可以发现落下的是铁珠。返回目录退出4.应用(1)野外焊接钢轨;(2)冶炼高熔点金属。5.注意事项(1)铝热反应是在高温干态下进行的置换反应,铝只能与排在金属活动顺序其后的金属氧化物反应。(2)铝热反应常出现在推断题中。(3)铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。【例3】下列说法中错误的是。A.利用铝热反应制备金属铝B.铝可用于冶炼某些熔点较高的金属C.铁轨焊接时常用到铝热反应,铝热反应中放出大量的热足以使铁熔化D.铝热反应是炼铁最常用的方法E.Al和MgO组成铝热剂,反应后生成单质镁ADE返回目录退出解析:A选项,铝热反应是铝单质与金属氧化物反应生成Al2O3,错误;D选项,铝的价格比铁高得多,错误;E选项,Al的活泼性小于Mg,错误。返回目录退出返回目录退出从铝土矿中制备铝近几年高考经常围绕Al2O3、Al(OH)3的两性,结合物质的分离、提纯及化工工艺考查实验设计、实验评价及反应原理,解决此类问题注意抓住Al2O3、Al(OH)3的两性和实验分离、提纯的操作,选择试剂时要考虑过量试剂对实验的影响。【实验典例】(2013浙江测试)工业上通常以铝土矿(主要成分为Al2O3,含有少量Fe2O3、SiO2等杂质)为原料制备无水氯化铝:2Al2O3+6Cl24AlCl3+3O2。回答以下问题:(1)画出Al的原子结构示意图;氯元素在元素周期表第周期族。(2)为促进反应的进行,实际生产中需加入焦炭,其原因是。(3)加入焦炭后的化学反应可表示为Al2O3+C+Cl2AlCl3+X↑,设计实验确定气体X的成分:。返回目录退出(4)在提纯AlCl3粗产品时,需加入少量铝粉,可使熔点较低的FeCl3转化为熔点较高的FeCl2,从而避免在AlCl3中混入铁的氯化物。该反应的化学方程式为。(5)以铝土矿为原料可以通过以下途径提纯氧化铝:铝土矿滤液甲滤液乙Al(OH)3Al2O3①写出滤液甲中溶质的化学式。②写出滤液乙中加入过量氨水得到Al(OH)3的离子方程式。返回目录退出答案:(1)三ⅦA(2)C与O2反应,有利于反应正向进行(3)气体X可能为CO、CO2或两者的混合物。将生成气体依次通过澄清石灰水、浓硫酸、灼热的CuO粉末,如溶液变浑浊,则X中存在CO2,如黑色CuO粉末变成红色粉末,则X中存在CO。(4)Al+3FeCl3AlCl3+3FeCl2(5)①NaAlO2、Na2SiO3、NaOH(写出NaAlO2、Na2SiO3即可)②Al3++3NH3·H2