（人教通用版）2015屆高考化學一輪總復習講義 第二節(jié) 鋁及其化合物

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1、 第二節(jié)鋁及其化合物 明考綱要求 理主干脈絡(luò) 1.了解鋁的主要性質(zhì)及應(yīng)用。 2.了解鋁的重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。 鋁的性質(zhì)及應(yīng)用 1．鋁的物理性質(zhì)及用途 物理性質(zhì) 狀態(tài) 色澤 密度 熔點 沸點 硬度 導電、導熱性 延展性 固態(tài) 銀白色 2.7 gcm－3 660.4℃ 2 467℃ 較小 很好 良好 用途 純鋁用作導線，鋁合金用于制備汽車、飛機、生活用品等 2．鋁的原子結(jié)構(gòu)和存在 鋁位于元素周期表中第三周期第ⅢA，原子結(jié)構(gòu)示意圖為○ 。鋁在地殼中含量豐富，僅次于氧，自然界中的鋁全部以化合態(tài)存

2、在。 3．鋁的化學性質(zhì) 寫出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學方程式或離子方程式： ① ②2Al＋3Cl22AlCl3 ③ ④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ ⑤2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 1.判斷下列描述的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“”)。 (1)鋁制餐具可長時間存放兩性或堿性食物。(　　) (2)鋁與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為Al＋2OH－===AlO＋H2↑。(　　) (3)鋁的還原性強，易在空氣中銹蝕，所以鋁制品的使用時間很短。(　　) (4)鋁的導電性強，且價格低廉，常用于制造電線、電纜。(　　) (5)用鋁粉和氧化鎂的粉

3、末混合共熱可冶煉出鎂。(　　) 答案：(1)　(2)　(3)　(4)√　(5) 2．將下列物質(zhì)及其用途用“——”連接起來。 ①Al　　　　　　　　A．治療胃酸過多 ②明礬 B．門窗合金、飛機材料 ③Al(OH)3 C．耐火材料 ④Al2O3 D．凈水劑 答案：①－B?、冢璂　③－A?、埽瑿 3．金屬鋁的化學性質(zhì)活潑，能與酸反應(yīng)，常溫下為什么能用鋁制槽車來儲運濃硫酸？ 提示：常溫下，濃H2SO4能使鋁“鈍化”，故可用鋁制品盛裝濃H2SO4。 4．鋁的化學性質(zhì)活潑，為什么鋁制品有較好的抗腐蝕性能？ 提示：鋁在常溫下易被空氣中的O2氧化，表面形成一層致密

4、的氧化物薄膜，起保護作用。 5．相同質(zhì)量的鋁分別與足量的稀鹽酸、NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生H2的量相同嗎？ 提示：相同。原因是Al失去電子數(shù)相同，產(chǎn)生H2的量也相同。 鋁與酸、堿反應(yīng)的計算方法 鋁分別與鹽酸、NaOH溶液反應(yīng)的化學方程式為： 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 從化學方程式可以看出，Al與酸、堿反應(yīng)時生成H2的實質(zhì)是：AlA，所以不論是Al與酸還是與堿反應(yīng)，Al與產(chǎn)生H2的關(guān)系均是：2Al～3H2。 (1)等量鋁分別與足量鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的體積比為＝。 (2)足量

5、的鋁分別與等物質(zhì)的量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的體積比為＝。 (3)一定量的鋁分別和一定量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，若產(chǎn)生氫氣的體積比為<<，則必定是： ①鋁與鹽酸反應(yīng)時，鋁過量而鹽酸不足； ②鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)時，鋁不足而氫氧化鈉過量。 1.鋁是中學化學階段常見既能與酸、又能與堿反應(yīng)放出H2的金屬，依據(jù)這一特殊性質(zhì)，回答下列問題： (1)等質(zhì)量的兩份鋁分別與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng)，所得H2的體積之比是________。 (2)足量的兩份鋁分別投入到等體積、等物質(zhì)的量濃度的鹽酸、氫氧化鈉溶液中，產(chǎn)生H2的體積之比是________。 (3)足量的兩份鋁分別投入

6、到等體積、一定物質(zhì)的量濃度的HCl、NaOH溶液中，二者產(chǎn)生的H2相等，則HCl和NaOH的物質(zhì)的量濃度之比是________。 2．甲、乙兩燒杯中各盛有100 mL 3 mol/L的鹽酸和NaOH溶液，向兩燒杯中分別加入等質(zhì)量的鋁粉，反應(yīng)結(jié)束后測得生成的氣體體積比為V(甲)∶V(乙)＝1∶2，則加入鋁粉的質(zhì)量為(　　) A．5.4 g　　　　　　 B．3.6 g C．2.7 g D．1.8 g [答案專區(qū)] 1.解析：(1)等質(zhì)量的兩份鋁，分別與足量的HCl、NaOH溶液反應(yīng)，產(chǎn)生H2的量相等。 (2)等物質(zhì)的量的HCl和NaOH(均設(shè)為6 mol)，與足

7、量的Al反應(yīng)，依據(jù)反應(yīng)的化學方程式可知，生成H 2.解析：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，由化學方程式可知，若在等物質(zhì)的量的鹽酸和NaOH溶液中分別加入足量鋁，反應(yīng)時產(chǎn)生H 2的物質(zhì)的量之比為：3 mol∶3 mol3＝1∶3。 (3)足量的Al分別與一定量的鹽酸，NaOH溶液反應(yīng)，若產(chǎn)生H2的量相等(均設(shè)為3 mol)，則消耗HCl和NaOH的物質(zhì)的量之比為6 mol∶2 mol＝3∶1 答案：(1)1∶1　(2)1∶3　(3)3∶1 2的體積之比為1∶3，現(xiàn)在產(chǎn)生H2的體積之比為1∶2，說明鋁粉

8、的量相對于鹽酸來說是過量的，相對于NaOH來說是不足量的，所以與鹽酸反應(yīng)的鋁粉質(zhì)量為2.7 g，與NaOH反應(yīng)的鋁粉質(zhì)量為5.4 g。 答案：A 鋁的重要化合物 1．氧化鋁 (1)化學性質(zhì)： 屬于兩性氧化物，寫出下列反應(yīng)的離子方程式： (2)用途： 熔點很高，是一種較好的耐火材料，天然產(chǎn)剛玉的成分是Al2O3，還可制作各種寶石。 2．氫氧化鋁 (1)白色膠狀不溶于水的固體，有較強的吸附性。 (2)化學性質(zhì)： ①Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O； ②Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O； ③2Al(OH)3Al2O3

9、＋3H2O。 (3)制備： ①向鋁鹽溶液中加入氨水，離子方程式為： Al3＋＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH。 ②向偏鋁酸鹽溶液中通入足量CO2，離子方程式為：AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。 3．明礬凈水原理 明礬的化學式為：KAl(SO4)212H2O，其凈水的原理涉及到的離子方程式表示為：Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋。 1.判斷下列描述的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“”)。 (1)(2013江蘇高考)明礬溶于水產(chǎn)生Al(OH)3膠體的離子方程式：Al3＋＋3H2O===Al(OH)3↓＋3H＋。(

10、　　) (2)(2013全國大綱卷)明礬溶液中滴入Ba(OH)2溶液使SO恰好完全沉淀的離子方程式：2Ba2＋＋3OH－＋Al3＋＋2SO===2BaSO4↓＋Al(OH)3↓。(　　) (3)(2012江蘇高考)下列物質(zhì)的轉(zhuǎn)化在給定條件下能夠?qū)崿F(xiàn)：Al2O3NaAlO2(aq)Al(OH)3。(　　) (4)(2011江蘇高考)向NaAlO2溶液中通入過量CO2的離子方程式：2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO。(　　) (5)用可溶性鋁鹽制取Al(OH)3最好選用NaOH溶液而不選用氨水。(　　) (6)Al(OH)3具有兩性，能溶于強酸、強堿，但不溶于弱酸(

11、如碳酸)、弱堿(如氨水)。(　　) 答案：(1)　(2)　(3)√　(4)　(5)　(6)√ 2．有下列物質(zhì)：①Al　②Al(OH)3?、跱a2CO3　④NaHCO3 ⑤Al2O3?、?NH4)2CO3 既能與鹽酸反應(yīng)，又能與NaOH溶液反應(yīng)的有：________。 答案：①、②、④、⑤、⑥ 3．實驗室常用Al2(SO4)3與氨水反應(yīng)制備Al(OH)3，為什么不使用NaOH溶液？ 提示：Al(OH)3能溶于過量NaOH溶液而不溶于過量氨水，故不使用NaOH溶液。 利用“含鋁化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系”解答問題的策略 1．Al3＋、AlO、Al(OH)3的轉(zhuǎn)化關(guān)系

12、2．應(yīng)用 (1)制取Al(OH)3： ①Al3＋＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH ②AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO (2)判斷離子共存問題： Al3＋與OH－及AlO、CO、S2－等弱酸根陰離子或AlO與H＋、HCO以及弱堿陽離子Al3＋、Fe3＋等因生成沉淀或發(fā)生相互促進的水解反應(yīng)而不能大量共存。 (3)鑒別(利用滴加試劑順序不同，現(xiàn)象不同)： ①向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀溶解。 ②向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，開始無明顯現(xiàn)象，后產(chǎn)生白色沉淀，沉淀不溶解。 (4)分離提純： ①利用Al能溶于強堿溶

13、液，分離Al與其他金屬的混合物。 ②利用Al2O3能與強堿溶液反應(yīng)，分離Al2O3與其他金屬氧化物。 ③利用Al(OH)3能與強堿溶液反應(yīng)，分離Al3＋與其他金屬陽離子。 1.用含有少量Mg的Al片制取純凈的Al(OH)3，下列操作中最恰當?shù)慕M合是(　　) ①加鹽酸溶解?、诩覰aOH溶液?、圻^濾?、芡ㄈ脒^量CO2生成Al(OH)3?、菁欲}酸生成Al(OH)3?、藜舆^量氨水生成Al(OH)3 A．①⑥③　　　　　　　　 B．①③⑥③ C．②③④③ D．②③⑤③ 2．(2013鄭州模擬)下列除去雜質(zhì)的方法不正確的是(　　) A．鎂粉中混有少量鋁粉：加入

14、過量燒堿溶液充分反應(yīng)，過濾、洗滌、干燥 B．用過量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋ C．Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量燒堿溶液，充分反應(yīng)，過濾，向濾液中通入過量CO2后過濾 D．MgO中混有少量Al2O3：加入足量燒堿溶液，充分反應(yīng)，過濾、洗滌、干燥得到MgO 3．甲、乙、丙三位同學用鋁屑、稀H2SO4、NaOH溶液設(shè)計了制取Al(OH)3的三種實驗方案： 甲同學：AlAl2(SO4)3Al(OH)3 乙同學：AlNaAlO2Al(OH)3 丙同學： 從節(jié)省原料的角度分析，上述三個實驗方案中哪種為最佳方案？并指明理由。 [答案專區(qū)

15、] 1.解析：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑，Mg和NaOH溶液不反應(yīng)，過濾后向NaAlO2溶液中通入過量CO2生成Al(OH)3沉淀，再過濾就可得到Al(OH)3。 答案：C 2.解析：Al(OH)3不溶于氨水，故向含少量Al3＋的Fe3＋溶液中加入過量氨水時，F(xiàn)e3＋、Al3＋均轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀，達不到除雜的目的。 答案：B 3.答案：丙同學的方案為最佳方案。理由是制取相同量的Al(OH)3[如2 mol Al(OH)3]。甲同學需用2 mol Al、3 mol H2SO4、6 mol NaOH；乙同學需用：2 mol Al、2 mol NaOH、1 mol

16、 H2SO4；丙同學需用：2 mol Al、1.5 mol NaOH、0.75 mol H2SO4。 數(shù)形結(jié)合解答Al(OH)3的圖像題 1．四個基本圖像 (1)可溶性鋁鹽溶液與NaOH溶液反應(yīng)的圖像： 操作 向可溶性鋁鹽溶液中逐滴加入NaOH溶液至過量 向NaOH溶液中逐滴加入可溶性鋁鹽溶液至過量 現(xiàn)象 立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失 無沉淀(有但即溶)→出現(xiàn)沉淀→漸多→最多→沉淀不消失 圖像 離子方程式 Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O Al3＋＋4OH－==

17、=AlO＋2H2O 3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓ (2)偏鋁酸鹽溶液與鹽酸反應(yīng)的圖像： 操作 向偏鋁酸鹽溶液中逐滴加入稀鹽酸至過量 向稀鹽酸中逐滴加入偏鋁酸鹽溶液至過量 現(xiàn)象 立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失 無沉淀(有但即溶)→出現(xiàn)沉淀→漸多→最多→沉淀不消失 圖像 離子方程式 AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓ Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓ 2.拓展圖像 (1)向AlCl3溶液中逐滴加入

18、氨水或NaAlO2溶液至過量，圖像如圖1所示。 (2)向NaAlO2溶液中逐滴加入AlCl3溶液或通入CO2至過量，圖像如圖2所示。 (3)向MgCl2、AlCl3和鹽酸的混合溶液(即將Mg、Al溶于過量鹽酸所得的溶液)中逐滴滴入NaOH溶液至過量，圖像如圖3所示。 (4)向MgCl2、AlCl3混合溶液中先加入NaOH溶液，后加入鹽酸(NaOH與鹽酸的物質(zhì)的量濃度相等)，沉淀圖像如圖4所示。 1．(2012安徽高考)已知室溫下，Al(OH)3的Ksp或溶解度遠大于Fe(OH)3。向濃度均為0.1 molL－1的Fe(NO3)3和Al(NO3)3混合溶液中，逐滴

19、加入NaOH 溶液。下列示意圖表示生成Al(OH)3的物質(zhì)的量與加入NaOH溶液的體積的關(guān)系，合理的是(　　) 解析：選C　由題中信息可知，滴入NaOH溶液，起始時生成Fe(OH)3沉淀，因此起始時不會生成Al(OH)3沉淀，A、B、D項錯誤；當?shù)稳胍欢w積的NaOH溶液后才能生成Al(OH)3沉淀，當Al3＋全部沉淀后，加入過量的NaOH，Al(OH)3沉淀全部溶解，C項正確。 2．A、B、C三種不同的物質(zhì)，都含有同一種元素，它們能發(fā)生如下轉(zhuǎn)變： ABC 已知：A是一種難熔的金屬氧化物，試回答下列問題： (1)A→B反應(yīng)的離子方程式是______________________

20、__________________________。 (2)向B的溶液中通入CO2時，產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量隨通入CO2的體積的變化關(guān)系是________。 解析：金屬氧化物中只有Al2O3能夠和NaOH溶液反應(yīng)，所以A是Al2O3，B是NaAlO2，C是Al(OH)3。向NaAlO2溶液中通入CO2時，先發(fā)生反應(yīng)：2NaAlO2＋3H2O＋CO2===2Al(OH)3↓＋Na2CO3，先產(chǎn)生白色沉淀，后發(fā)生：Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，由于Al(OH)3不溶于碳酸，所以沉淀量不發(fā)生任何變化，圖像③符合要求。 答案：(1)Al2O3＋2OH－===2AlO＋H

21、2O　(2)③ 3．下面六個圖中，橫坐標為某溶液中加入某物質(zhì)的物質(zhì)的量，縱坐標為生成沉淀的物質(zhì)的量，將圖中的字母代號填入下表。 溶液 加入的物質(zhì) 字母代號 ①飽和石灰水 通入過量CO2 ②AlCl3溶液 通入過量NH3 ③MgCl2、AlCl3混合溶液 逐滴加入NaOH溶液至過量 ④AlCl3溶液 逐滴加入NaOH溶液至過量 ⑤含少量HCl的AlCl3溶液 逐滴加入NaOH溶液至過量 ⑥FeCl3溶液 逐滴加入NaOH溶液至過量 解析：①發(fā)生如下反應(yīng)：Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋CO

22、2＋H2O===Ca(HCO3)2，故其沉淀生成與消失時消耗的CO2的物質(zhì)的量是相同的，其圖像應(yīng)為B。②AlCl3溶液中通入NH3只發(fā)生反應(yīng)：3H2O＋AlCl3＋3NH3===3NH4Cl＋Al(OH)3↓，生成的Al(OH)3不能溶于弱堿溶液中，其對應(yīng)圖像應(yīng)為C。③發(fā)生如下反應(yīng)：MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl，AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl，故先生成沉淀，當NaOH過量時又發(fā)生如下反應(yīng)而使沉淀部分溶解：Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O，因Mg(OH)2與堿不反應(yīng)，所以沉淀不能完全消失，因此其對應(yīng)圖像為A。④發(fā)生如下反應(yīng)

23、：AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl，Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O。其反應(yīng)現(xiàn)象為先生成白色沉淀，再逐漸溶解且前后消耗NaOH的物質(zhì)的量之比為3∶1，故其對應(yīng)圖像為E。⑤反應(yīng)如下：HCl＋NaOH===NaCl＋H2O，AlCl3＋3NaOH===3NaCl＋Al(OH)3↓，Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O。此時優(yōu)先發(fā)生的是酸堿中和反應(yīng)，故開始時應(yīng)無沉淀產(chǎn)生，后續(xù)反應(yīng)與上述④中相同，故其圖像應(yīng)為F。⑥FeCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至過量，只發(fā)生如下反應(yīng)：FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl(生成紅褐色沉

24、淀且不消失)，其對應(yīng)圖像應(yīng)為C。 答案：B　C　A　E　F　C 以“鋁土礦中提取鋁”為載體串聯(lián)鋁元素單質(zhì)及其化合物的性質(zhì) 高考載體(2009福建高考T24) 　從鋁土礦(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3等雜質(zhì))中提取氧化鋁的兩種工藝流程如下： [知識串聯(lián)設(shè)計] (1)流程甲中加入鹽酸后生成Al3＋的離子方程式為________________________________。 (2)流程乙中加入燒堿后生成AlO的離子方程____________________________________ _______________________

25、_________。 (3)鋁在生產(chǎn)生活中的用途非常廣泛，請列舉一例并說明利用了鋁的何種性質(zhì)？________________________。 (4)電解氧化鋁制鋁的化學方程式為________________________________________。 電解時為什么要加入冰晶石？____________________________________________。 (5)鋁鍋不宜長時間存放酸性或堿性食物的原因是什么？ _______________________

26、_________________________________________________。 試分別寫出Al與鹽酸、NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式：____________________________， ________________________________________________________________________。 (6)流程甲中濾液B的成分是什么？往濾液B中加入過量燒堿的目的是什么？能否用氨水代替NaOH溶液？ _______________________________________________________________

27、_________。 (7)流程乙中濾液Y的主要成分是什么？能否將CO2更換為鹽酸？ ________________________________________________________________________。 答案：(1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O (2)Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O (3)鋁的用途廣泛，如：用鋁合金可以制造飛機、汽車等(利用鋁的密度小)；可以制導線(利用鋁的導電性)；可以制炊具(利用鋁的導熱性)；可以冶煉難熔金屬(利用鋁的還原性)等。 (4)2Al2O34Al＋3O2↑ 由于Al2O3的熔點

28、很高，直接加熱使其熔化需要消耗大量能量，在氧化鋁中添加冰晶石(Na3AlF6)，能使氧化鋁熔化溫度降低，從而減少了電解過程中能量的消耗。 (5)鋁鍋表面的氧化物膜及鋁均能與酸、堿反應(yīng)而被腐蝕。 2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑ 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ (6)濾液B的成分是AlCl3、FeCl3及過量的HCl；加入過量NaOH溶液的目的是分離Al3＋和Fe3＋，反應(yīng)的離子方程式分別為：Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，F(xiàn)e3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。 不能用氨水代替NaOH溶液，原因是Al(OH)3不溶于氨水不能分離Al3＋和Fe3＋。 (7)濾液Y的主要成分是NaAlO2和過量的NaOH，不能用鹽酸替換CO2，原因是Al(OH)3能溶于過量鹽酸中。 希望對大家有所幫助，多謝您的瀏覽！