铝及其化合物学案

....铝及其化合物考点一金属铝及其化合物[考试标准]知识条目必考要求加试要求1.地壳中铝的含量及存在形式，铝合金a2.铝的重要性质(跟酸、碱反应，铝热反应，钝化现象)b3.铝片(条)燃烧的方法b4.铝表面氧化膜的作用b5.两性氧化物、两性氢氧化物的概念，Al2O3、Al(OH)3的重要性质，铝及其重要化合物之间的转化关系c6.明矾的组成及净水原理b(一)铝1.铝的结构和存在铝位于元素周期表第3周期ⅢA族，原子结构示意图为。铝是地壳中含量最多的金属元素。自然界中的铝全部以化合态的形式存在。2.金属铝的物理性质银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性等，密度较小，质地柔软。3.金属铝的化学性质写出图中有关反应的化学方程式(是离子方程式的写离子方程式)....①②2Al＋3Cl2=====点燃2AlCl3③④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑⑤2Al＋Fe2O3=====高温Al2O3＋2Fe(铝热反应)4.铝合金的性能和用途(1)金属铝与其他金属(或非金属)熔合形成铝合金。铝合金具有密度小，强度高，塑性好等优点。(2)铝及其合金优良的物理性质决定其重要用途，请把以下左栏列举的铝的重要用途与右栏列举的有关铝的性质用线连起来：(二)铝的重要化合物1.氧化铝(1)物理性质：白色固体，难溶于水，有很高的熔点。(2)化学性质2.氢氧化铝(1)物理性质：白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。(2)化学性质(用化学方程式表示)Al(OH)3的电离方程式为....①②受热分解：2Al(OH)3=====△Al2O3＋3H2O。(3)制备①向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4。②NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为AlO－2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3。③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：3AlO－2＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓。3.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KAl(SO4)2·12H2O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH(填“”、“”或“＝”)7。明矾可以净水，其净水的原理是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。4.Al3＋、Al(OH)3、AlO－2之间的转化关系写出实现上述各步转化的离子方程式。答案(1)①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4②Al3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓(2)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O(3)Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2O(4)AlO－2＋4H＋===Al3＋＋2H2O(5)①AlO－2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3②AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓(6)Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O正误辨析正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”(1)铝制餐具可长时间存放碱性或酸性食物(×)....(2)铝在空气中耐腐蚀，所以铝不是活泼金属(×)(3)铝热反应可以冶炼某些熔点高的金属(√)(4)铝与酸反应都可以放出H2(×)(5)氢氧化铝具有弱碱性，可用于制胃酸中和剂(√)(6)明矾用作净水剂不涉及化学变化(×)(7)氧化铝的熔点很高，可用作耐火材料(√)题组一铝的性质、用途判断1.下列关于铝单质的叙述中正确的是()A.由于铝在空气中不会锈蚀，所以铝制品的使用寿命都很长B.由于铝具有强还原性，所以常用铝来冶炼某些高熔点金属C.常温下，铝被浓硫酸钝化，所以可用浓硫酸除去铝表面的铜镀层D.由于铝的导电性能比铜强，所以常用铝制造电线、电缆答案B解析铜在加热的条件下才能与浓硫酸反应，加热时浓硫酸能与铝反应；铜的导电性能比铝强。2.下列关于铝的性质的说法中错误的是()A.铝的表面能形成致密的氧化膜，因此铝难被腐蚀B.铝能溶解于冷的浓硝酸，被氧化成硝酸铝C.铝能溶解于NaOH溶液，生成偏铝酸钠和氢气D.铝能在氯气中燃烧，生成三氯化铝答案B解析铝极易和氧气反应生成致密的氧化物薄膜而阻止铝进一步被氧化，故A正确；常温下，铝和浓硝酸、浓硫酸发生钝化而生成一层致密的氧化物薄膜，阻止其进一步被氧化，故B错误；铝能和强酸、强碱反应，能和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，故C正确；氯气具有强氧化性，能氧化具有还原性的物质，所以铝在氯气中燃烧生成氯化铝，故D正确。3.(2016·杭州西湖高级中学高二5月月考)下图是铝在氧气中燃烧的实验，铝条点燃后，为维持燃烧继续，正确的操作是()....A.铝条应始终置于集气瓶瓶口位置B.迅速将铝条插入集气瓶接近瓶底位置C.将铝条从瓶口位置慢慢伸向瓶底位置D.铝条应不断上下移动答案C4.(2016·绍兴3月选考模拟)下列物质不能与Al发生铝热反应的是()A.Fe2O3B.MnO2C.WO3D.MgO答案D1.活泼金属与酸反应是金属的通性，而铝不但能与酸(H＋)反应，还能够与碱溶液反应，表现出特殊性：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑。2.常温下，能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生“钝化”，而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。3.铝制品不宜长时间盛放咸菜等腌制食品，原因是氯化钠溶液中的氯离子会破坏氧化膜的结构。题组二铝与酸、碱反应的定量判断与计算解题指导铝与酸、碱反应生成H2的量的关系铝与酸、碱反应的化学方程式分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。从化学方程式可以看出Al与酸、碱反应时生成H2的实质都是Al――→失3e－Al3＋，所以无论与酸还是与碱反应，Al与H2的关系都是2Al～3H2。(1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气体积比VH2HClVH2NaOH＝11。(2)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比VH2HClVH2NaOH＝13。(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比13VH2HClVH2NaOH11，则必定是a.铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；b.铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。解题时应充分利用上述过量关系。....5.铝是中学化学学习阶段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，根据铝的这一特殊性质回答下列问题：(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________。(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和氢氧化钠溶液中，产生H2的体积之比是___________________________________________________________________。(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的物质的量浓度之比是________。(4)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，则加入铝粉的质量为________(填字母)。A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.1.8g答案(1)1∶1(2)1∶3(3)3∶1(4)A解析(1)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的量相等，所得H2的量必相等。(2)因为在反应中Al过量，产生的H2的量由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)因为铝足量且产生H2相等，根据关系式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。(4)其反应原理分别为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。题组三Al2O3和Al(OH)3的两性及其应用....6.(2016·宁波效实中学期中)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.稀硝酸B.稀盐酸C.硝酸铜D.氢氧化钠答案C解析钝化的实质是Fe、Al在浓H2SO4或浓HNO3作用下其表面被氧化成一层致密的氧化物保护膜。由于铝的氧化物Al2O3是一种两性氧化物，既可与强酸反应，又可与强碱反应，故A、B、D三项皆不符合题意，只有C选项中的Cu(NO3)2不与Al2O3反应，故不可能与钝化的铝条发生反应。7.下列各项不能用互滴法鉴别的是()A.AlCl3NaOHMgCl2NaClB.NaAlO2NaHSO4BaCl2MgCl2C.AlCl3NaOHH2SO4KClD.NaHCO3H2SO4NaClKCl答案D1.含铝杂质的提纯方法归类利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于强碱溶液的特性，可除去许多物质中的含铝杂质，如：(1)Mg(Al)：加足量NaOH溶液；(2)Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液；(3)Mg(OH)2[Al(OH)3]：加足量NaOH溶液；(4)Mg2＋(Al3＋)：加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。2.利用Al(OH)3的两性，可以用NaOH溶液检验Al3＋的存在，可以鉴别Al3＋和Mg2＋；也可以用互滴法鉴别Al3＋与OH－，AlO－2与H＋。题组四Al(OH)3的制备8.利用下述操作步骤：①加盐酸溶解②加烧碱溶液溶解③过滤④通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀⑤加盐酸生成Al(OH)3沉淀，由含少量铁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝，最恰当的组合是()A.②③④③B.②③⑤③C.①③④③D.②⑤③④答案A解析向含少量铁粉的铝粉中加入过量氢氧化钠溶液，由于铁与氢氧化钠不反应，可以除去铁粉；铝与足量氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，通入过量CO2可使偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀。....9.Al(OH)3是治疗胃酸过多的药物胃舒平的主要成分。某课外兴趣小组用铝、稀硫酸、烧碱为原料，制备一定量的Al(OH)3。他们分别设计了两种实验方案：方案一：Al――→H2SO4Al2(SO4)3――→NaOHAl(OH)3方案二：Al――→NaOHNaAlO2――→H2SO4Al(OH)3(1)从节约药品的角度思考，你认为哪一种方案较好？__________，方案一和方案二共同存在的问题是____________________________________________________________________。(2)请用相同的原料设计一个更为节约药品的方案，并写出有关反应的化学方程式：___________________________________________________________________________。答案(1)方案二较好第二步操作很难控制试剂用量(2)2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑、2Al＋2NaO