高中化学---铝及其重要化合物

高中化学铝及其重要化合物基础盘点一、铝的化学性质1．铝与氧气反应用坩埚钳夹住一小块铝箔，在酒精灯上加热至其熔化，会看到的现象是。原因是，反应的化学方程式是。铝箔熔化,失去光泽,但熔化的铝并不滴落铝箔加热时与O2发生反应生成氧化膜，使内部的铝4Al＋3O22Al2O3被Al2O3包裹着，所以熔化的铝不易滴下2．铝与酸的反应铝与稀硫酸反应的离子方程式为：。3．铝与强碱的反应铝与NaOH溶液反应的离子方程式为：。4．铝热反应Al与Fe2O3共热的化学方程式为：。2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑2Al＋2OH-＋2H2O===2AlO2-＋3H2↑2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe高温思考1铝是活泼金属，为什么铝制品具有一定的耐腐蚀能力常用来作各种材料？提示因为铝易与空气中的氧气反应生成保护膜，保护着内部金属不易被腐蚀。思考2铝热反应发生的原因是什么？提示镁条燃烧，放出一定的热量，KClO3作为引燃剂在受热状态下同时发生分解，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生反应：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，该反应放出大量的热，发出耀眼的白光，生成的铁在高温下呈熔化状态。高温二、铝的重要化合物1．氧化铝和氢氧化铝的比较氧化铝(Al2O3)氢氧化铝[Al(OH)3]物理性质白色固体，熔点很高白色胶状物质，难溶于水化学性质与酸反应_________________________________________________________________________与碱反应________________________________________________________________________加热________________________________________Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2OAl2O3＋2OH－===2AlO+H2OAl(OH)3＋OH－===AlO+2H2O不分解2Al(OH)3Al2O3＋3H2O222.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组成的复盐。(2)明矾的化学式为：，它是色晶体，___溶于水，水溶液pH7(填“”、“”或“＝”)。明矾可以净水，其净水的原因是：__________________________________________________________________________________。制备方法Al(OH)3加热分解①Al3＋与氨水反应；②AlO溶液中通CO2主要用途①作耐火材料；②冶炼铝的原料①制药；②净水作用KAl(SO4)2·12H2O无可Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水2思考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。思考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？提示铝元素的存在形式是Al(OH)3：2KAl(SO4)2＋3Ba(OH)2===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓＋K2SO4。提示铝元素的存在形式是AlO-：KAl(SO4)2＋2Ba(OH)2===KAlO2＋2BaSO4↓＋2H2O。2(2)当n[KAl(SO4)2]∶n[Ba(OH)2]＝1∶2时，铝元素的存在形式是什么？考点精讲考点一铝与强酸、强碱的反应1．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？提示1∶1(或相等)。根据方程式：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。2．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？提示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。3．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的物质的量浓度是什么关系？为什么？提示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，又因为二溶液体积相等，故物质的量浓度c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。例1将某份铁铝合金样品均分为两份，一份加入足量盐酸，另一份加入足量NaOH溶液，同温同压下产生的气体体积比为3∶2，则样品中铁、铝物质的量之比为()A．3∶2B．2∶1C．3∶4D．4∶3解析设每份Fe、Al合金样品中含铁、铝的物质的量分别为x、y，则由Fe———→2HClH2↑，Al————→3HCl32H2↑，Al————→NaOH32H2↑三个关系得知(x＋3y2)∶32y＝3∶2，解得x∶y＝3∶4。答案C思维提升若将盐酸改为稀HNO3且稀HNO3只被还原为NO，则Fe、Al物质的量之比为多少？提示Fe、Al与足量稀硝酸反应产生NO，用同样的方法，设铁、铝的物质的量分别为x、y，则(x＋y)∶y＝3∶2，得x∶y＝5∶4。即时巩固1等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为5∶6，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能分别是()A．甲、乙中都是铝过量B．甲中铝过量、乙中碱过量C．甲中酸过量、乙中铝过量D．甲中酸过量、乙中碱过量解析由题意知n(H2SO4)＝n(NaOH)，设均为1mol。当Al均不足，H2SO4和NaOH均过量时，生成H2相等，即体积比为1∶1；当Al均过量时分别生成2g和3gH2，即体积比为2∶3因5623＝57.5，故甲中铝过量，乙中铝不足(即碱过量)。答案B考点二Al(OH)3的制备与试剂的选择1．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－——→CO2Al(OH)3；2方法三：Al——→H2SO4Al3＋Al——→NaOHAlO－——→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3/4mol。故方法三最节省原料。22．实验步骤(以方案一为例)在试管里加入10mL0.5mol/L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。例2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—＋3H2↑AlO—+H+＋H2O===Al(OH)3↓乙：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓丙：Al——→3H＋Al3＋，3Al——→3OH－3AlO—所以Al3＋＋3AlO—+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。2222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Al(OH)3质量应是W3W1W2。n(H＋)＝350g×70%98g/mol×2＝5moln(OH－)＝240g40g/mol＝6mol由电荷守恒：OH－过量，按H＋计算按丙的方法：3H＋～3OH－～4Al(OH)33mol312g5molxx＝312g×5mol3mol＝520g。答案(1)丙(2)W3W1W2(3)520g考点三学科思想——用数形结合思想理解Al3＋、Al(OH)3、AlO－2三者之间关系及相关计算1．把强碱溶液逐滴加入到铝盐(Al3＋)溶液中至过量(1)现象：先有白色沉淀产生，然后沉淀逐渐溶解。(2)有关反应：A―→B：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓B―→D：Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O(3)图象(4)有关计算①根据AlCl3和NaOH的量计算生成Al(OH)3的量②根据AlCl3和Al(OH)3的量计算需要NaOH的量NaOH的量n(NaOH)当NaOH不足时n(NaOH)＝3n[Al(OH)3]当NaOH过量时n(NaOH)＝3n(Al3＋)＋{n(Al3＋)－n[Al(OH)3]}＝4n(Al3＋)－n[Al(OH)3]例3向30mL1mol/L的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4mol/L的NaOH溶液，若产生0.78g白色沉淀，则加入的NaOH溶液的体积可能为()A．3mLB．7.5mLC．15mLD．17.5mL解析已知n(AlCl3)＝0.03mol，n[Al(OH)3]＝0.01mol，由沉淀的物质的量小于氯化铝的物质的量可推知此题可能有两个答案：一是氢氧化钠不足，二是氢氧化钠过量。由两者反应的离子方程式知Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－===AlO—+2H2O当碱的量不足时，则V(NaOH)＝7.5mL；当碱过量时，则V(NaOH)＝0.03×3＋0.024L＝0.0275L＝27.5mL答案B22．把铝盐(Al3＋)溶液逐滴加入到强碱溶液中至过量(1)现象：先无明显现象，然后逐渐产生大量的白色沉淀。(2)有关反应：A―→B：Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2OB―→C：Al3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓3．在AlO－2溶液中逐滴加入强酸至过量(1)现象：先生成白色沉淀，随后沉淀逐渐溶解。(2)有关反应：A―→B：AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓B―→D：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O(3)图象(3)图象