第三章 學案14 鋁及其重要化合物

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1、高考總復習同步訓練 學案14　鋁及其重要化合物 [考綱要求]　了解鋁及其重要化合物的主要性質和應用。 知識點一　鋁的化學性質 1．鋁與氧氣反應 用坩堝鉗夾住一小塊鋁箔，在酒精燈上加熱至之熔化，會看到的現(xiàn)象是 ________________________________________________________________________ _______________，原因是_______________________________________________ ______________________________________

2、__________________________________， 反應的化學方程式是______________________________________________________。 2．鋁與酸的反應 鋁與稀硫酸反應的離子方程式為：___________________________________________。 3．鋁與強堿的反應 鋁與NaOH溶液反應的離子方程式為：_______________________________________ ________________________________________________________

3、________________。 4．鋁熱反應 Al與Fe2O3共熱的化學方程式為：_________________________________________ ________________________________________________________________________。 問題思考 1．鋁是活潑金屬，為什么鋁制品常用來作為各種材料、具有一定的防腐蝕能力？ 　

4、 　 2．鋁與酸、堿反應的實質是什么？氧化劑是什么？ 　

5、 　 　 知識點二　鋁的重要化合物 1．氧化鋁和氫氧化鋁的比較 問題思考 3．既能與酸反應，又能與堿反應的氧化物，一定是兩性氧化物嗎？ 　 　

6、 　 2．常見的鋁鹽 (1)硫酸鋁鉀是由兩種不同的金屬離子和一種酸根離子組成的復鹽。 (2)明礬的化學式為：________________，它是____色晶體，____溶于水，水溶液pH____7(填“<”、“>”或“＝”)。明礬可以凈水，其凈水的原因是：___________________ ________________________________________________________________________ _____________________________________

7、___________________________________。 一、鋁與酸、堿的反應 1．等質量的兩份鋁分別與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應，所得H2的體積之比是多少？為什么？ 　 　

8、 　 2．足量的兩份鋁分別投入到等體積、等物質的量濃度的鹽酸、氫氧化鈉溶液中，產(chǎn)生H2的體積關系是什么？為什么？ 　 　

9、 　 3．足量的兩份鋁分別投入到等體積、一定物質的量濃度的HCl、NaOH溶液中，二者產(chǎn)生的H2相等，則HCl和NaOH的物質的量濃度是什么關系？為什么？ 　

10、 　 　 典例導悟1　(2011·太原調研)等體積、等物質的量濃度的硫酸、氫氧化鈉溶液分別放在甲、乙兩燒杯中，各加等質量的鋁，生成氫氣的體積比為5∶6，則甲、乙兩燒杯中的反應情況可能分別是(　　) A．甲、乙中都是鋁過量 B．甲中鋁過量、乙中堿過量 C．甲中酸過量、乙中鋁過量 D．甲中酸過量、乙中堿過量 聽課記錄：　 　 　 變式演練　甲、乙兩燒杯中各盛有100 mL 3 mol·L－1的鹽酸和NaOH溶液，向兩燒杯中分別加入等質量的鋁粉，反應結束后，測得生成

11、的氣體體積比為V(甲)∶V(乙)＝1∶2，則加入鋁粉的質量為(　　) A．5.4 g B．3.6 g C．2.7 g D．1.8 g 二、Al(OH)3沉淀生成的計算 1．Al3＋與OH－反應生成Al(OH)3沉淀的定量計算規(guī)律 可溶性鋁鹽與強堿溶液混合時，二者相對量的大小要影響產(chǎn)物的生成： 強堿不足量時(反應①)：____________________________________________________； 強堿足量時(反應②)：_______________________________

12、_______________________； 綜合上述兩式可得(反應③)：________________________________________________。 設Al3＋、OH－的物質的量分別為n(Al3＋)、n(OH－)，最終生成Al(OH)3的質量為m[Al(OH)3]，借助數(shù)軸討論如圖所示： 2．強酸與AlO反應的定量計算規(guī)律 強酸不足量時(反應①)：___________________________________________________； 強酸足量時(反應②)：________________________________________

13、_____________； 綜合上述兩式可得(反應③)：________________________________________________。 結果如下： 典例導悟2　實驗室用鋁屑、燒堿和稀H2SO4為原料制取一定量的Al(OH)3。可分別用如下的轉化關系表示兩種方法： ①AlAl3＋Al(OH)3 ②AlAlOAl(OH)3 (1)上述哪一種方法比較節(jié)約試劑？(提示：試從每生產(chǎn) 2 mol Al(OH)3所耗費的試劑用量予以說明) (2)從操作難易的角度分析，上述兩種方法存在的明顯缺點是什么？若原料相同，請設計一種更為節(jié)約試劑的方法(以方程式表示，并說明其可以

14、最節(jié)約試劑的根據(jù))。 題組一　Al及其化合物的性質 1．判斷正誤 (1)鋁制容器可盛裝濃H2SO4(　　) (2010·重慶理綜－8A) (2)用氫氧化鈉溶液除去鋁表面的氧化膜：Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O(　　) (2010·江蘇－3B)

15、 (3)用氨水鑒別Al3＋、Mg2＋、Ag＋(　　) (2010·天津理綜－3A) (4)向明礬溶液中加入過量的氫氧化鋇溶液：Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===2BaSO4↓＋AlO＋2H2O(　　) (2010·四川理綜－9A) (5)Y(即Al)的最高價氧化物的水化物能溶于稀氨水(　　) (2010·上海－20C) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 2．(2008·廣東，6)相同質量的下列物質分別與等濃度的NaOH溶液反應，至體系中均無固體物質，消耗堿量最多的是(　　) A．Al B．Al(OH)3 C．AlCl

16、3 D．Al2O3 3．(2009·上海，15)鎂和鋁分別與等濃度、等體 積的過量稀硫酸反應，產(chǎn)生氣體的體積(V)與時間(t)關系如上圖。反應中鎂和鋁的(　　) A．物質的量之比為3∶2 B．質量之比為3∶2 C．摩爾質量之比為2∶3 D．反應速率之比為2∶3 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 4．(2009·四川理綜，11)向m g鎂和鋁的混合物中加入適量的稀硫酸，恰好完全反應生成標準狀況下的氣體b L。向反應后的溶液中加入c mol·L－1氫氧化鉀溶液V mL，使金屬離子剛好沉淀完全，得到的沉淀質量為n g。再將得到的沉淀灼燒至質量不再改

17、變?yōu)橹梗玫焦腆w p g。則下列關系不正確的是(　　) A．c＝ B．p＝m＋ C．n＝m＋17Vc D.m

18、 c．NaOH d．HNO3 ②以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應式為________。取少量廢電解液，加入NaHCO3溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀，產(chǎn)生沉淀的原因是________________________________________________________________________。 6．(2009·福建理綜，24)從鋁土礦(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等雜質)中提取氧化鋁的兩種工藝流程如下： 請回答下列問題： (1)流程甲加入鹽酸后生成Al3＋的離子方程式

19、為________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)流程乙加入燒堿后生成SiO的離子方程式為____________________________ ________________________________________________________________________。 (3)驗證濾液B中含F(xiàn)e3＋，可取少量濾液并加入________(填試劑名稱)。 (4)濾液E、K中溶質的主要成分是___

20、_______(填化學式)，寫出該溶液的一種用途： ________________________________________________________________________。 (5)已知298 K時，Mg(OH)2的溶度積常數(shù)Ksp＝5.6×10－12 mol3·L－3，取適量的濾液B，加入一定量的燒堿達到沉淀溶解平衡，測得pH＝13.00，則此溫度下殘留在溶液中的c(Mg2＋)＝__________。 題組二　Al3＋、AlO、Al(OH)3相互轉化的圖象 7．(2010·南京模擬)將物質X逐漸加入(或通入)Y溶液中，生成沉淀的量與加入X的物質的量關系如圖

21、所示，符合圖示情況的是(　　) A B C D X CO2 HCl NaOH AlCl3 Y Ca(OH)2 NaAlO2 AlCl3 NaOH 題組一　鋁的性質 1．若在加入鋁粉能放出氫氣的溶液中，分別加入下列各組離子，可能大量共存的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A．NH NO CO Na＋ B．Na＋ Ba2＋ Mg2＋ HCO C．NO Ca2＋ K＋ Cl－ D．NO K＋ AlO H＋ 2．(2011·合肥統(tǒng)考)將總物質的量為n mol的鈉和鋁(其中鈉的物質的量分數(shù)為x )投入

22、到一定量的水中充分反應，金屬沒有剩余，共收集到標準狀況下的氣體V L。下列關系式中正確的是(　　) A．x＝　　　　　　 B．0

23、4 D．4∶3 4．(2011·湖北黃岡模擬)兩個燒杯中加入同體積濃度均為2 mol·L－1的H2SO4，置于天平兩端，調平天平后分別加入10.8 g的Al和Mg，則反應完畢后，天平(　　) A．可能加Mg的一端下傾 B．可能加Al的一端下傾 C．不可能保持平衡 D．無法判斷 5．用含少量鎂粉的鋁粉制取純凈的氫氧化鋁，下述操作步驟中最恰當?shù)慕M合是(　　) ①加鹽酸溶解；②加燒堿溶液溶解；③過濾；④通入過量CO2生成Al(OH)3沉淀；⑤加入鹽酸生成Al(OH)3沉淀；⑥加入過量燒堿溶液 A．①⑥⑤③ B．②

24、③④③ C．②③⑤③ D．①③⑤③ 題組二　鋁的重要化合物 6．(1)將350 mL 1 mol·L－1 NaOH溶液逐滴滴入100 mL 1 mol·L－1 AlCl3溶液中。 (2)將100 mL 1 mol·L－1 AlCl3溶液逐滴滴入350 mL 1 mol·L－1 NaOH溶液中，結果是(　　) A．現(xiàn)象相同，生成Al(OH)3的量相同 B．現(xiàn)象不同，生成Al(OH)3的量相同 C．現(xiàn)象相同，生成Al(OH)3的量不同 D．現(xiàn)象不同，生成Al(OH)3的量不同 7．(2009·江蘇，5)化學在生產(chǎn)和日常生活中有著重要的應用。

25、下列說法不正確的是(　　) A．明礬水解形成的Al(OH)3膠體能吸附水中懸浮物，可用于水的凈化 B．在海輪外殼上鑲入鋅塊，可減緩船體的腐蝕速率 C．MgO的熔點很高，可用于制作耐高溫材料 D．電解MgCl2飽和溶液，可制得金屬鎂 8．下列各反應的離子方程式中，錯誤的是(　　) A．硫酸鋁溶液中加入過量的氨水：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH B．鐵片放入過量的稀硝酸中：3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO2↑＋4H2O C．將鋁片放入過量NaOH溶液中：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ D．偏鋁酸鈉與過量鹽酸反應：AlO＋

26、4H＋===Al3＋＋2H2O 9．下列操作所得物質為純凈物的是(　　) A．將一塊帶有氧化膜的鋁片與過量的濃NaOH溶液完全反應后，取澄清溶液將其蒸干，得純凈的NaAlO2固體 B．向NaAlO2溶液中加入過量的AlCl3溶液，將所得沉淀過濾洗滌，加熱灼燒去掉水分，可得純凈的Al(OH)3固體 C．把鋁塊與適量的稀鹽酸完全反應，將所得溶液蒸干，可得AlCl3固體 D．把AlCl3溶液與足量氨水反應，將沉淀過濾、洗滌、灼燒去掉水分可得Al2O3固體 10.A、B、C、D、E五種化合物均含有某種短周期常見元素，它們的轉化關系如圖所示，其中A為澄清溶液，C為難溶于水的白色固體，E則易溶

27、于水，若取A溶液灼燒，焰色反應為紫色(透過藍色鈷玻璃)。 (1)寫出化學式：A______，B______，C________， D________，E________。 (2)寫出下列反應的離子方程式： A―→B：________________________________________________________________； A―→D：________________________________________________________________。 題組三　實驗探究 11．(2010·南京模擬)電解法冶煉鋁的原料是Al2O3，可由自然

28、界中鋁土礦獲得，其生產(chǎn)過程可表示為：鋁土礦(主要成分Al2O3，雜質SiO2、Fe2O3)―→Al(OH)3―→Al2O3―→Al。 從鋁土礦到Al(OH)3的轉化有兩種方案： 方案1： 方案2： (1)過濾①、②的濾渣成分分別是________(填字母代號，下同)；過濾④、⑤的濾渣成分分別是__________。 A．Al2O3　 B．SiO2 　C．Fe2O3　 D．Al(OH)3 E．H2SiO3　F．Fe(OH)3 (2)“Al(OH)3―→Al”的一般的生產(chǎn)方法是__________(填字母代號)。

29、A．蒸發(fā)　B．灼燒　C．熱還原　D．溶解　E．過濾　F．電解 學案14　鋁及其重要化合物 【課前準備區(qū)】 知識點一 1．鋁箔熔化，失去光澤，但熔化的鋁并不滴落　鋁箔加熱時與O2發(fā)生反應生成氧化膜，使內部的鋁被Al2O3包裹著，所以熔化的鋁不易滴下　4Al＋3O22Al2O3 2．2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑ 3．2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。 4．2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe 知識點二 1. 化學性質 與酸 反應 Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O 與堿

30、 反應 Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O 加熱 不分解 2Al(OH)3Al2O3＋3H2O 2.(2)KAl(SO4)2·12H2O　白　易　<　Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋，Al(OH)3膠體吸附水中雜質形成沉淀而凈水 問題思考 1．因為鋁易與空氣中的氧氣反應生成保護膜，保護著內部金屬不易被腐蝕。 2．鋁與酸、堿反應的實質都是： Al3＋，2H＋H2，只不過堿中的H＋來源于水的電離，氧化劑分別為酸和水。 3．不一定是。兩性氧化物是指既能與酸反應生成鹽和水，又能與堿反應生成鹽和水的氧化物。所

31、以，判斷兩性氧化物不僅要看與酸、堿的反應，還要看生成物的類型。 【課堂活動區(qū)】 一、1.1∶1(或相等) 根據(jù)方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑得Al與H2的關系式均為2Al～3H2，故只要參加反應的Al相等，所得H2必相等。 2．1∶3　因為在反應中Al過量，產(chǎn)生的H2由HCl和NaOH的量決定。根據(jù)化學反應中的關系式：6HCl～3H2；2NaOH～3H2，故當HCl、NaOH物質的量相等時，二者產(chǎn)生H2的體積比為1∶3。 3．3∶1　因為鋁足量且產(chǎn)生H2相等，根據(jù)2中的關系式n(HCl)∶n(NaOH

32、)＝3∶1，又因為二溶液體積相等，故物質的量濃度c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。 二、1.Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O 2．AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓ Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O 典例導悟 1．B　[由題意知n(H2SO4)＝n(NaOH)，設均為1 mol。當Al均不足，H2SO4和NaOH均過量時，生成H2相等，即1∶1；當Al均過量時分別生成2 g和3 g H2，

33、即體積比2∶3。因>＝，故甲中鋁過量，乙中鋁不足(即堿過量)。] 2．(1)②法比①法節(jié)約試劑。每制備 2 mol Al(OH)3 ①法消耗 2 mol Al,3 mol H2SO4,6 mol NaOH，②法消耗2 mol Al，2 mol NaOH，1 mol H2SO4，所以②法比較節(jié)約試劑。 (2)由于Al(OH)3既能與H2SO4反應又能與NaOH反應所以在上述兩種方法中第二步驟操作的用量都難以控制。 2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑ 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ Al2(SO4)3＋6NaAlO2＋12H2O===8Al

34、(OH)3↓＋3Na2SO4 故每生成2 mol Al(OH)3，需要2 mol Al，0.75 mol H2SO4，1.5 mol NaOH，可見比①②兩法更節(jié)約試劑。 解析　(1)反應過程中所涉及的化學方程式為： ①2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑ Al2(SO4)3＋6NaOH===2Al(OH)3↓＋3Na2SO4 ②2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 2NaAlO2＋2H2O＋H2SO4===2Al(OH)3↓＋Na2SO4 由化學方程式可分別得出兩種方法的關系式： ①法2Al～3H2SO4～6NaOH～2Al(OH)3

35、 ②法2Al～2NaOH～H2SO4～2Al(OH)3 所以制備2 mol Al(OH)3①法消耗2 mol Al,3 mol H2SO4, 6mol NaOH； ②法消耗2 mol Al,2 mol NaOH, 1mol H2SO4。 故②法比較節(jié)約試劑 (2)根據(jù)Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓ 可采用以下轉化關系： →2 mol Al(OH)3 變式演練 A　[其反應原理分別為：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑?？梢姰攨⒓臃磻腍Cl和NaOH的物質的量一樣多時，產(chǎn)生H2的體積比

36、是1∶3，而題設條件體積比為1∶2，說明此題投入的鋁粉對鹽酸來說是過量的，而對于NaOH來說是不足的。 2Al＋6HCl　　　===　　　2AlCl3＋3H2↑ 6 mol 3 mol 3 mol·L－1×0.1 L 0.15 mol 則Al與NaOH反應生成的H2為0.15 mol×2＝0.3 mol。 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 2×27 g 3 mol 5．4 g 0.3

37、 mol 即投入的鋁粉為5.4 g。] 【課后練習區(qū)】 高考集訓 1．(1)√　(2)√　(3)×　(4)√　(5)× 2．A　3.A　4.C 5．①2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑　b ②2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋ 6H＋ HCO與H＋反應使H＋濃度降低，產(chǎn)生Al(OH)3沉淀 解析　堿洗時，部分除去了氧化膜的Al與NaOH溶液反應放出了H2，若將溶液中AlO轉化為Al(OH)3沉淀應向溶液中通入CO2，加HNO3，如若過量會造成沉淀溶解。鋁作陽極失去電子最終形成Al2O3，所以陽極電極反應式為：2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6

38、H＋，在廢電解液中加入NaHCO3，會使溶液中H＋濃度降低而生成Al(OH)3沉淀。 6．(1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O (2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O (3)硫氰化鉀(或苯酚溶液等合理答案均可) (4)NaHCO3　制純堿(或做發(fā)酵粉等合理答案均可) (5)5.6×10－10 mol·L－1 解析　鋁土礦中的成分能與HCl反應的有Al2O3、Fe2O3、MgO，不反應的是SiO2，所以固體A為SiO2，濾液B中有Al3＋、Fe3＋、Mg2＋，再加入過量燒堿，Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，F(xiàn)e3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓，Mg2

39、＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，沉淀C為Fe(OH)3、Mg(OH)2混合物，濾液D為NaAlO2、NaOH(過量)，NaAlO2能與CO2反應，NaAlO2＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋NaHCO3，濾液E為NaHCO3，沉淀F為Al(OH)3，Al(OH)3灼燒得到Al2O3。鋁土礦中能與NaOH溶液反應的有Al2O3、SiO2，其余均不反應，所以固體X為Fe2O3、MgO，Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。(5)題中應用Ksp的有關計算，Ksp＝c(Mg2＋)·c2(OH－)，c(OH－)＝1.0×10－

40、1 mol·L－1，所以c(Mg2＋)＝ mol·L－1＝＝5.6×10－10 mol·L－1。 7．C　[A項，由Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2可知，其圖象應為圖1；B項，由HCl＋NaAlO2＋H2O===Al(OH)3↓＋NaCl，Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O可知其圖象應為圖2；D項，由AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O,3NaAlO2＋AlCl3＋6H2O===4Al(OH)3↓＋3NaCl可知，其圖象應為圖3。 　　 圖1　　 　　　　　圖2　　　　　　圖3]

41、 考點集訓 1．C 2．D　[該題中涉及的化學方程式為：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。由題意，金屬沒有剩余可知x必大于或等于0.5，即0.5≤x<1。根據(jù)電子得失守恒得：×22.4＝V(H2)，當x＝0.5時，V(H2)＝22.4n，當x＝1時，V(H2)＝11.2n，則11.2n

42、4)3＋3H2↑　 　Δm 54g　　　　　　　　　 6 g 　　　48 g 10．8 g　　　　　　　　　　　　　　m(Al) m(Al)＝9.6 g Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑　　Δm 24 g　　　　　　　　 2 g　　　22 g 10．8 g　　　　　　　　　　　m(Mg) m(Mg)＝9.9 g 加入Mg的一端增加的質量多，往下傾。 (2)加入稀H2SO4對Al和Mg都不足，兩金屬都有剩余。因稀H2SO4都完全反應，且加稀H2SO4物質的量一定，則產(chǎn)生的H2的量也相同，故天平保持平衡。 (3)若加入H2SO4的量能使Mg完全反應，反應放出H2后

43、，溶液增重9.9 g，不能使Al完全反應，Al有剩余，加入Al的一端增加的質量小于9.6 g，故天平向加入Mg的一端下傾。] 5．B　6.B　7.D　8.B　9.D 10．(1)KAlO2　Al(OH)3　Al2O3　AlCl3　NaAlO2 (2)AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O 解析　本題的突破口應在B、C兩物質上，只要推斷出B、C，其他物質的推斷就很容易了。在短周期元素的化合物中，既能與鹽酸反應，又能與NaOH溶液反應的，必為兩性物質，又因為BC，故可知C為Al2O3，B為Al(OH)3，依次推出D是AlCl3，A與過量CO2反應生成Al(OH)3，且A溶液的焰色反應為紫色，則A為KAlO2，E為NaAlO2。相應的化學反應方程式也不難寫出。 11．(1)B、F　C、E　(2)B、F