第四章 第二讲 铝及其化合物

全局性掌控纵观近几年的高考对本节内容的考查发现，考点主要体现在以下几个方面：铝及其化合物之间的转化关系、离子方程式的书写、离子共存及相关计算．题型主要为选择题或实验题中的某一小问．预测2012年的高考还仍然突出在以上几个方面，另外，因铝能与碱反应而其他金属一般不能；氧化铝、氢氧化铝作为中学化学中惟一的两种两性化合物，在离子方程式书写、离子共存及实验除杂等方面的应用，仍将是2012年高考的主要命题形式．利用铝的重要化合物的用途可以涉及一些综合性热点考题，如Al(OH)3可治胃酸过多、明矾净水原理、泡沫灭火器原理及应用，氧化铝的制取和铝的冶炼，人摄入铝元素过多引起老年痴呆等.选项式诊断诊断判断正误，在诊断一栏内打“√”或“×”×1.为将碱洗槽液中的铝(Na[Al(OH)4])以沉淀形式回收，最好向槽液中加入稀HNO3(2010·山东高考T29－(1)①)√2.氧化铝溶于NaOH溶液的离子方程式：Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－(2010·浙江高考T12－D)选项式诊断诊断判断正误，在诊断一栏内打“√”或“×”√3.相同体积、相同pH的氨水和NaOH溶液，各加入10mL0.1mol·L－1AlCl3溶液，二者产生的沉淀可能一样多(2010·上海高考T21－D)√4.明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化(2009·江苏高考T5－A)√5.向AlCl3溶液中滴加氨水，产生白色沉淀；再加入过量NaHSO4溶液，沉淀消失(2009·北京高考T8－C)一、铝1．自然界中的存在铝元素在地壳中含量丰富，仅次于．自然界中的铝全部以态存在．2．物理性质银白色，有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和传热性等，密度较小，质地柔软．硅化合3．化学性质4．冶炼工业上冶炼铝的化学方程式为：.2Al2O3(熔融)=====通电4Al＋3O2↑二、铝的氧化物和氢氧化物1．氧化铝(1)物理性质通常为白色固体，溶于水，有很高的熔点．(2)化学性质不2．氢氧化铝(1)物理性质色状不溶于水的物质．(2)化学性质白胶(1)既能与酸反应又能与碱反应的物质有哪些？(2)向明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液，生成沉淀的种类和物质的量情况如何？提示：(1)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．(2)滴加过程中首先发生3Ba2＋＋6OH－＋3SO2－4＋2Al3＋===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓n[Al(OH)3]∶n(BaSO4)＝2∶3，Al3＋沉淀完全时剩余n(SO2－4)∶n[Al(OH)3]＝1∶2，再次滴加Ba(OH)2溶液时发生SO2－4＋Ba2＋＋2OH－＋2Al(OH)3===BaSO4↓＋2[Al(OH)4]－，溶液中只有BaSO4沉淀．1．近年来，科学家正在探索铝粉作为新能源的可能性，以期望铝能成为石油的一种替代物．假如铝作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，下列关于其利用因素的说法中，你认为错误的是()A．铝质轻，便于运输、贮存，且安全B．铝燃烧时放出的热量大，且燃烧后的产物对环境的污染容易得到有效的控制C．在地球上，铝矿资源比较丰富D．现代电冶铝的工业技术已为铝作为新能源奠定了基础解析：电冶铝耗能巨大，不可能将Al作为新能源．答案：D2．下列有关金属铝及其化合物的叙述正确的是()A．铝在常温下不能与氧气反应B．铝不能与氯气反应C．铝既能溶于酸，又能溶于碱D．氧化铝只能与酸反应，不能与碱反应解析：铝在常温下与空气中的氧气反应，在表面形成一层致密的氧化膜；铝与氯气反应生成氯化铝；氧化铝是两性氧化物，既能与酸反应，也能与碱反应．答案：C3．(2011·南阳质检)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．Al2O3B．Al(OH)3C．AlCl3D．Al解析：四个选项中各种物质与NaOH溶液反应最终均生成NaAlO2，D项相同质量的四种物质中Al的物质的量最多，消耗碱量最多．答案：D4．(2011·徐州调研)下列各种物质既能与强酸溶液反应又能与强碱溶液反应的是()①Al②AlCl3③Na[Al(OH)4]④Al(OH)3⑤Al2O3⑥NaHCO3A．①②③④⑤⑥B．①③④⑤C．④⑤D．①④⑤⑥解析：“√”表示能反应，“×”表示不反应答案：D①Al②AlCl3③Na[Al(OH)4]④Al(OH)3⑤Al2O3⑥NaHCO3强酸√×√√√√强碱√√×√√√5．下列有关金属铝及其化合物的叙述正确的是()A．铝在冷的浓H2SO4或浓HNO3中不发生化学反应B．铝既能与酸反应，又能与碱反应，因此铝是两性金属C．工业上制取铝是通过H2还原Al2O3得到D．铝箔在空气中不能燃烧只能受热熔化解析：“钝化”是在金属表面生成致密的氧化物保护膜，并不是不发生化学反应，A错；铝虽既能与强酸反应又能与强碱反应，但不能说铝是两性金属，B错；工业上是利用电解熔融的氧化铝来得到铝，C错；铝在空气中加热只是熔化，并不燃烧，在O2中可以剧烈燃烧，D正确．答案：D6．铝在人体内积累可使人慢性中毒，世界卫生组织将铝确定为食品污染源之一而加以控制．(1)铝在下列使用场合须加以控制的是________．①制铝锭②制易拉罐③制电线电缆④制牙膏皮⑤用明矾净水⑥制炊具⑦用明矾和苏打作食物膨化剂⑧用Al(OH)3制成药片治胃病⑨制防锈油漆A．①②④⑤⑥⑦⑧B．②⑤⑥⑦⑧C．②④⑤⑥⑦⑧D．③④⑤⑥⑦⑧(2)小苏打的成分是NaHCO3，胃舒平中含有难溶性的Al(OH)3，它们都是治疗胃酸过多的药物，写出有关离子反应方程式：___________________________________________________________________________________________.(3)胃穿孔患者胃酸过多时，医生则禁止其服用小苏打，原因是________________________________________________________________________________________________.解析：(1)制铝锭、电线电缆、防锈油漆等不易进入人体，故不是食品铝污染源．(2)胃液中的酸主要为盐酸，其电离出的H＋可分别与HCO－3、Al(OH)3等反应，从而减少胃酸．(3)产生CO2，增大胃内压力，加剧胃穿孔．答案：(1)C(2)HCO－3＋H＋===CO2↑＋H2O，Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O(3)产生CO2，气压增大，加重胃穿孔[师之说]①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4或Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓②Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O③Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－④[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO－3或2[Al(OH)4]－＋CO2===2Al(OH)3↓＋CO2－3＋H2O或[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O⑤[Al(OH)4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O⑥Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－⑦Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓(水解相互促进)[例1]今用铝、稀硫酸和氢氧化钠溶液为原料，在实验室制备一定量的氢氧化铝．可分别采用如下化学方程式所表示的两种方法：①2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑Al2(SO4)3＋6NaOH===2Al(OH)3↓＋3Na2SO4②2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑2Na[Al(OH)4]＋H2SO4===2Al(OH)3↓＋Na2SO4＋2H2O(1)上述哪一种方法比较节约试剂？[提示：试从每生产2molAl(OH)3所耗费的试剂用量予以说明]_____________________________________________．(2)原料相同，请设计一种更为节约试剂的方法(以方程式表示，并说明其可以最节约试剂的根据)．____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________[名师精析](1)由题给化学方程式可分别得出两种方法的关系式：①法2Al～3H2SO4～6NaOH～2Al(OH)3；②法2Al～2NaOH～H2SO4～2Al(OH)3.所以，制备2molAl(OH)3①法消耗2molAl,3molH2SO4,6molNaOH；②法消耗2molAl,2molNaOH,1molH2SO4.故②法比较节约试剂．(2)根据Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓可采用以下转化关系：0.5molAl――――――――→0.75molH2SO40.5molAl3＋1.5molAl――――――――→1.5molNaOH1.5mol[AlOH4]－―→2molAl(OH)3.[答案](1)②法比①法节约试剂(2)2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑Al2(SO4)3＋6Na[Al(OH)4]===8Al(OH)3↓＋3Na2SO4故每生成2molAl(OH)3，需要2molAl,0.75molH2SO4，1.5molNaOH，可见比①②两法更节约试剂．Al(OH)3的实验室制法[学之用]1．AlCl3溶液蒸干、灼烧，最后得到的固体产物是()A．AlCl3B．Al2O3C．AlD．Al(OH)3解析：AlCl3溶液蒸干过程中发生的反应是：AlCl3＋3H2O=====△Al(OH)3↓＋3HCl↑灼烧发生的反应是：2Al(OH)3=====△Al2O3＋3H2O↑答案：B2．(2011·建德质检)右图所示五元环代表A、B、C、D、E五种常见的物质，而且A、B、C、D、E这五种物质含有同一种元素，两圆圈交叉是指两种物质之间可以转化，其中A是地壳中含量最多的金属元素的单质；B是一种常见的氧化物；对C的水溶液加热、蒸干、灼烧即可得B；D难溶于水，这种物质的生成是明矾净水的主要原理．(1)试推测C____________，E____________(各列举一种填化学式)(2)由B生成A需要电解才能达到目的，当生成1molA时转移电子的物质的量为________mol.(3)含C、E的两溶液混合可生成D，试写出离子方程式_________________________________________________.解析：由题意知A为铝单质，B为铝元素的氧化物Al2O3；由D难溶于水且为明矾净水时起净水作用的物质知，D为Al(OH)3；由C的溶液加热、蒸干、灼烧可得到Al2O3知，C为挥发性强酸对应的铝盐，如AlCl3、Al(NO3)3；由第(3)问知E为可溶性四羟合铝酸盐．答案：(1)AlCl3[或Al(NO3)3]Na[Al(OH)4](或K[Al(OH)4])(2)3(3)Al3＋＋3[Al(OH)4]－===4Al(OH)3↓[师之说]近年来有关图象分析试题出现频率很高，对于这类题的分析方法，需要掌握以下三点：①图象表示的化学原理；②纵横坐标的意义；③拐点的意义．以Al(OH)3沉淀的图象为例进行分析(1)向AlCl3溶液中滴入NaOH溶液A―→B：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓B―→C：Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－(2)向NaOH