2014届高考化学一轮复习名师讲解课件：第三章 金属及其化合物3-2 76张PPT

考纲要求考情分析命题趋势1.通过实验探究，了解Al、Al2O3、Al(OH)3的重要性质。2．了解两性氧化物、两性氢氧化物的概念和一般性质。3．掌握与Al(OH)3沉淀有关的图像分析和化学计算。4．了解复盐的概念。了解明矾的组成、性质和用途。以“铝三角”转化关系为载体，考查图像分析和计算能力；以化工流程形式，考查金属矿物的冶炼、工业废液的处理等。2012年高考对金属及其化合物的考查形式灵活、内容丰富；联系生活进行考查，如北京卷第6题；与实验基本操作等知识点融合进行考查，如山东卷第10题；将金属元素及其化合物的转化关系和基本理论联合进行考查，如江苏卷第20题。有关Al及其化合物知识在高考中出现频率较高，“铝三角”是命题的出发点。问题常以离子共存、离子方程式，物质鉴别、制取，计算等类型出现。预计今后高考仍会以“铝三角”为载体考查有关概念、理论、实验和计算。(对应学生用书P38)一、铝的性质1．物理性质铝是色的轻金属，熔点，硬度，有良好的导电、导热性。银白低小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)4Al＋3O2=====点燃2Al2O3铝热反应(与Fe2O3和V2O5的反应)4Al＋3O2===2Al2O32Al＋Fe2O3=====高温Al2O3＋2Fe10Al＋3V2O5=====高温5Al2O3＋6V化学性质化学方程式与Cl2、S的反应2Al＋3Cl2=====△2AlCl32Al＋3S=====△Al2S3与盐酸的反应与NaOH溶液的反应2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑问题探究1：铝为活泼金属，为何在生活中用途广泛？工业上怎样冶炼铝？提示：铝制品表面有一层致密的氧化膜，可保护内层金属不被氧化，铝密度小，强度大，塑性好，易于加工，因此在生活中用途广泛；工业上利用电解氧化铝的方法冶炼铝。问题探究2：金属铝与酸、碱反应的本质及定量计算：(1)铝与酸、碱反应的实质是什么？氧化剂是什么？(2)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H2的体积之比是多少？为什么？(3)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中，产生H2的体积之比是多少？为什么？(4)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H2相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是多少？为什么？提示：(1)铝与酸、碱反应的实质都是：Al0――→失3e－Al3＋，2H＋――→得2e－H2，只不过碱中的H＋来源于水的电离，氧化剂分别为酸和水。(2)1∶1(或相等)根据化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑得Al与H2的关系式均为2Al～3H2，故只要参加反应的Al相等，所得H2必相等。(3)1∶3因为在反应中Al过量，产生的H2由HCl和NaOH的量决定。根据化学反应中的关系式：6HCl～3H2；2NaOH～3H2，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积比为1∶3。(4)3∶1因为铝足量且产生H2相等，根据2中的关系式n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1，又因为两溶液体积相等，故物质的量浓度c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。二、铝的重要化合物1．氧化铝(1)化学性质(用化学方程式表示)两性氧化物与NaOH反应与HCl反应Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2OAl2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O(2)用途熔点很高，是一种比较好的；还可制作各种宝石。耐火材料两性氢氧化物与NaOH反应与HCl反应①2．氢氧化铝(1)化学性质(用化学方程式表示)Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2OAl(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O②受热分解2Al(OH)3=====△Al2O3＋3H2O问题探究3：既能与酸反应又能与碱反应的物质有哪些？提示：(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。(2)制备①向铝盐中加入NH3·H2O，离子方程式为：②向偏铝酸盐中通入少量CO2，离子方程式为：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋42AlO－2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO2－33．明矾明矾的化学式：。净水原理涉及的反应：。KAl(SO4)2·12H2OAl3＋＋3H2O===Al(OH)3(胶体)＋3H＋铝三角关系问题探究4：向明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液，(1)当n[KAl(SO4)2]∶n[Ba(OH)2]＝2∶3时，铝元素的存在形式是什么？(2)当n[KAl(SO4)2]∶n[Ba(OH)2]＝1∶2时，铝元素的存在形式是什么？提示：(1)当n[KAl(SO4)2]∶n[Ba(OH)2]＝2∶3时，化学反应为2KAl(SO4)2＋3Ba(OH)2===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓＋K2SO4，所以此时铝元素以Al(OH)3形式存在。(2)当二者比值为1∶2时，化学反应为KAl(SO4)2＋2Ba(OH)2===2BaSO4↓＋KAlO2＋2H2O，此时铝元素以AlO－2形式存在。(对应学生用书P38)1.在推断题中的注意点(1)Al与Fe2O3、Fe3O4等发生置换反应(铝热反应)经常出现在推断题中，如一种金属与一种金属的氧化物在高温下反应生成一种金属和氧化物。(2)Al是中学阶段学习的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属；Al2O3、Al(OH)3也是中学阶段接触的唯一与强碱反应的金属氧化物和金属氢氧化物。这些知识点在无机推断题中出现的频率特别高。2．注意铝与酸或碱反应生成H2的量的关系Al分别与盐酸、氢氧化钠溶液的反应原理：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。(1)等量铝与足量盐酸和足量NaOH溶液反应，产生H2的体积比为VHClH2VNaOHH2＝1∶1。(2)足量铝分别与等物质的量的HCl和氢氧化钠反应，产生H2的体积比为VHClH2VNaOHH2＝1∶3。(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和NaOH溶液反应，若产生H2的体积比为13VHClH2VNaOHH211，则必定是：铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；铝与NaOH溶液反应时，铝不足而NaOH溶液过量。3．注意酸碱性强弱与Al反应的碱溶液必须是强碱溶液，如Al不能与氨水反应放出氢气；Al2O3、Al(OH)3能与强酸、强碱反应，但不溶于氨水或CO2的水溶液。甲、乙两烧杯中分别装有相同体积、相同pH的氨水和NaOH溶液，各加入10mL0.1mol·L－1AlCl3溶液，两烧杯中都有沉淀生成。下列判断正确的是()A．甲中沉淀一定比乙中的多B．甲中沉淀可能比乙中的多C．甲中沉淀一定比乙中的少D．以上说法都不正确【解析】相同体积、相同pH的两溶液中，溶质的物质的量氨水远大于氢氧化钠溶液，氢氧化铝不溶于氨水但能溶于氢氧化钠溶液。①当所加氨水和NaOH溶液的量均不足时，生成的Al(OH)3沉淀一样多；②当氨水过量而NaOH溶液不足时，生成的沉淀氨水多；③当氨水过量而NaOH溶液恰好反应生成Al(OH)3沉淀时，生成的沉淀一样多；④当氨水和NaOH溶液均过量时，生成的沉淀氨水多。综上分析答案为B。【答案】B此类解答选用的是讨论法，其多用在计算条件不足时，据此求解时需要在分析推理的基础上通过某些假设条件，加以讨论才能正确解答；故在应用讨论法解题时，关键是先要分析条件与求解问题之间的联系，形成正确的解题方法。甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol·L－1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V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉质量为()A．5.4gB．3.6gC．2.7gD．1.8g【解析】其反应原理为：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时，产生H2的体积比是1∶3，而题设条件体积比为1∶2，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于NaOH来说是不足的。2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑6mol3mol3mol·L－1×0.1L0.15mol则Al与NaOH反应生成的H2为0.15mol×2＝0.3mol。2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑2×27g3mol5.4g0.3mol即投入的铝粉为5.4g。【答案】A1.实验原理方案一用铝盐(Al3＋)制取Al(OH)3加入氨水至沉淀完全，一般不用NaOH等强碱。Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4方案二用铝屑、烧碱、稀H2SO4制取Al(OH)3方法一：Al――→H2SO4Al3＋――→NH3·H2OAl(OH)3；方法二：Al――→NaOHAlO－2――→CO2Al(OH)3；方法三：Al――→H2SO4Al3＋Al――→NaOHAlO－2――→H2OAl(OH)3。每制取1molAl(OH)3，方法一耗H＋和OH－各3mol；方法二耗H＋和OH－各1mol；方法三耗H＋和OH－各34mol。故方法三最节省原料。2．实验步骤(以方案一为例)在试管里加入10mL0.5mol·L－1的Al2(SO4)3溶液，滴加氨水，生成白色沉淀，继续滴加氨水，直至不再产生沉淀为止。过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，可得到较纯净的Al(OH)3。3．注意事项(1)氢氧化铝易溶于强碱而不溶于氨水，因此实验室制备氢氧化铝时一般不用氢氧化钠等强碱代替氨水，以免强碱过量时氢氧化铝溶解，或强碱不足时铝离子未完全沉淀。(2)洗涤氢氧化铝沉淀，其目的是洗去氢氧化铝表面附着的硫酸铵等杂质。(3)洗涤的方法是：向盛有氢氧化铝沉淀的过滤器中倒入适量蒸馏水至刚好浸没沉淀，等水自然流出后，再重复操作2～3次。甲、乙、丙三位同学用规定的药品制备Al(OH)3。规定必用的药品如下：350g70%H2SO4溶液、NaOH固体240g、足量铝屑、水(不能用其他药品)。甲、乙、丙用各自设计的方案制得Al(OH)3的质量分别是W1、W2、W3。三种实验方案如下：甲：铝→加NaOH溶液→加H2SO4溶液→W1gAl(OH)3乙：铝→加H2SO4溶液→加NaOH溶液→W2gAl(OH)3丙：铝→加H2SO4溶液铝→加NaOH溶液→W3gAl(OH)3试回答：(1)从充分利用原料、降低成本和提高产率等因素分析，实验方案最合理的是________。(2)三位学生制得的Al(OH)3，W1、W2、W3其质量由大到小的顺序是______________。(3)制得Al(OH)3的最大质量是________。【解析】甲：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH3)↓乙：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓丙：Al――→3H＋Al3＋，3Al――→3OH－3AlO－2所以Al3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓分析：(从化学方程式计量数看)甲：制取2molAl(OH)3消耗H＋2mol，OH－2mol。乙：制取2molAl(OH)3消耗H＋6mol，OH－6mol。丙：制取4molAl(OH)3消耗H＋3mol，OH－3mol。即制取2molAl(OH)3消耗H＋1.5mol，OH－1.5mol。结论是丙以较少的原料制出较多的Al(OH)3，最好；乙以较多的原料制出较少的产品，最差。相同的原料制取的A