创新设计必修一第三章 第二节 第2课时.docx
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创新设计必修一第三章第二节第2课时
第2课时 铝的重要化合物
学习目标
核心素养建构
1.明确Al2O3的性质。
2.明确Al(OH)3的性质。
[知识梳理]
一、氧化铝
1.物理性质
色态
溶解性
熔点
硬度
白色固体
难溶
很高
很大
2.化学性质
Al2O3是两性氧化物,与强酸或强碱溶液都能反应生成盐和水。
3.用途
(1)冶炼金属铝的原料;
(2)良好的耐火材料。
【自主思考】
1.氧化铝可以制造耐火坩埚,这是利用了它的什么性质?
能否用它来熔化NaOH固体?
提示 应用了Al2O3熔点高的性质。
不能用它来熔化NaOH固体,因为氧化铝和熔融NaOH反应:
Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2O。
二、氢氧化铝
1.物理性质
(1)色态:
白色胶状物质。
(2)溶解性:
不溶于水。
2.实验室制备
(1)试剂:
常用Al2(SO4)3溶液与氨水反应制取氢氧化铝。
(2)现象:
生成白色胶状沉淀,加过量氨水,沉淀不溶解。
(3)化学方程式:
Al2(SO4)3+6NH3·H2O===2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4。
(4)离子方程式:
Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH。
3.化学性质
4.用途
(1)能凝聚水中的悬浮物并能吸附色素,可用来净水。
(2)利用其弱碱性,可用作胃酸中和剂。
【自主思考】
2.为什么用氨水与硫酸铝反应制取Al(OH)3,而不用NaOH溶液呢?
提示 因NaOH溶液能溶解Al(OH)3,二者反应:
NaOH+Al(OH)3===NaAlO2+2H2O,而氨水是弱碱溶液,与Al(OH)3不反应,故实验室常用氨水制备Al(OH)3。
三、硫酸铝钾
(1)KAl(SO4)2电离方程式:
KAl(SO4)2===K++Al3++2SO。
(2)
[效果自测]
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)氢氧化铝可作胃酸的中和剂( )
(2)Al2O3熔点高,可用作耐高温材料( )
(3)把氯化铝溶液滴入浓氢氧化钠溶液中,产生大量白色沉淀( )
(4)明矾作净水剂,明矾起还原作用( )
(5)制备Al(OH)3悬浊液:
向1mol·L-1AlCl3溶液中加过量的6mol·L-1NaOH溶液( )
答案
(1)√
(2)√ (3)× (4)× (5)×
2.实验室需要使AlCl3溶液中的Al3+全部沉淀出来,适宜用的试剂是( )
A.NaOH溶液B.Ba(OH)2溶液
C.盐酸D.氨水
答案 D
3.回答下列问题:
(1)氢氧化铝可以治疗胃酸过多,利用了Al(OH)3的________性质。
(2)实验室常用Al2(SO4)3与氨水反应制备Al(OH)3,用离子方程式表示不选用NaOH溶液的理由:
_______________________________________________
_______________________________________________________________。
(3)向明矾的溶液中逐滴滴入氢氧化钠溶液的离子方程式为_______________。
答案
(1)弱碱
(2)Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O
(3)Al3++3OH-===Al(OH)3↓,Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O
探究一、铝的化合物之间的相互转化——“铝三角”
【探究讨论】
1.向AlCl3溶液中滴加少量NaOH溶液,产物是什么?
NaOH过量呢?
提示 Al(OH)3 NaAlO2
2.向NaAlO2溶液中滴加少量盐酸,产物是什么?
盐酸过量呢?
提示 Al(OH)3 AlCl3
【点拨提升】
1.转化关系图
2.转化说明
(1)铝盐(Al3+)与碱的反应
①Al3+Al(OH)3
Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH
Al3++3OH-===Al(OH)3↓
③Al3+AlO
Al3++4OH-===AlO+2H2O(③=①+②)
(2)偏铝酸盐(AlO)与强酸反应
⑥AlOAl3+(⑥=④+⑤)
AlO+4H+===Al3++2H2O
④AlOAl(OH)3
AlO+CO2(过量)+2H2O===Al(OH)3↓+HCO
或2AlO+CO2(少量)+3H2O===2Al(OH)3↓+CO
AlO+H+(少量)+H2O===Al(OH)3↓
(3)Al2O3、Al(OH)3的两性反应
⑤Al(OH)3Al3+
Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
②Al(OH)3AlO
Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O
⑧Al2O3Al3+
Al2O3+6H+===2Al3++3H2O
⑨Al2O3AlO
Al2O3+2OH-===2AlO+H2O
核心提示:
制取Al(OH)3可用Al3+或AlO。
Al3+与弱碱(通常用氨水)反应,AlO与弱酸(通常通入CO2气体)反应;一般不用强碱或强酸制取,因为Al(OH)3可溶于强碱或强酸溶液。
【典题例证1】 A、B、C、D、E五种化合物,均含有常见元素,它们的转化关系如图所示,其中A为澄清溶液,C为难溶的白色固体,E则易溶于水,若取A溶液灼烧,焰色反应为浅紫色(透过蓝色钴玻璃)。
(1)写出化学式:
A______,C______,D______,E______。
(2)写出下列反应的离子方程式:
①A→B:
_______________________________________________________,
②B→E:
________________________________________________________,
③C→E:
______________________________________________________,
④F→E:
______________________________________________________。
解析 题目应以B物质作为突破口:
答案
(1)KAlO2 Al2O3 AlCl3 NaAlO2
(2)①AlO+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO
②Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O
③Al2O3+2OH-===2AlO+H2O
④2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑
【学以致用1】 A、B、C、D、E五种物质均含有某种常见金属元素,它们的转化关系如图所示,B为白色难溶固体,E易溶于水。
(1)写出化学式:
A________、B________、C________、
D________。
(2)写出下列反应的化学方程式:
B→C________________________________________________________。
B→D________________________________________________________。
(3)写出下列反应的离子方程式:
A→D________________________________________________________。
C→D_________________________________________________________。
解析 从转化关系图可知A、B、C均能与盐酸、NaOH溶液反应,A受热能分解,故A、B、C分别是Al(OH)3、Al2O3和Al,D、E为AlCl3、NaAlO2。
答案
(1)Al(OH)3 Al2O3 Al AlCl3
(2)2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑
Al2O3+6HCl===2AlCl3+3H2O
(3)Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
2Al+6H+===2Al3++3H2↑
探究二、有关Al(OH)3沉淀的图像分析
【探究讨论】
1.向AlCl3溶液中逐渐滴入NaOH溶液,有什么现象?
含铝粒子的转化形式怎样?
提示 立即产生白色沉淀,并逐渐增多,然后逐渐减少至消失;Al3+―→Al(OH)3―→AlO。
2.向NaAlO2溶液中逐滴加入稀HCl,有什么现象?
含铝粒子的转化形式如何?
提示 产生白色沉淀,并逐渐增多,然后又减少至消失;AlO―→Al(OH)3―→Al3+。
【点拨提升】
1.Al(OH)3生成与计算关系
(1)相关图像
①向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量
生成Al(OH)3所需要的NaOH与溶解Al(OH)3所需要的NaOH的物质的量之比为3∶1。
②向NaAlO2溶液中滴加盐酸溶液至过量
生成Al(OH)3所需要的HCl与溶解Al(OH)3所需要的HCl的物质的量之比为1∶3。
③向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液至过量
④向盐酸溶液中滴加NaAlO2溶液至过量
(2)所得Al(OH)3沉淀的物质的量与n(Al3+)、n(OH-)的关系
①当≤3时,所得沉淀的物质的量为n[Al(OH)3]=n(OH-);
②当≥4时,所得沉淀的物质的量为n[Al(OH)3]=0;
③当3<<4时,所得沉淀的物质的量为n[Al(OH)3]=n(Al3+)-[n(OH-)-3n(Al3+)]=4n(Al3+)-n(OH-)。
2.滴加过程中铝元素存在形式的分析
(1)向1L1mol·L-1的AlCl3溶液中滴加NaOH溶液:
(2)向1L1mol·L-1的NaAlO2溶液中滴加稀盐酸:
【典题例证2】 将一定质量的镁、铝合金投入一定浓度的100mL盐酸中,使合金全部溶解,向所得溶液中滴加5.0mol·L-1的NaOH溶液至过量,生成沉淀的质量与加入NaOH溶液的体积的关系如图所示。
试求:
(1)原合金中铝的质量分数。
(2)盐酸的物质的量浓度。
解析
(1)由图像知m[Mg(OH)2]=11.6g,m[Al(OH)3]=(19.4-11.6)g=7.8g,则铝的质量分数为m(Al)=×100%=×100%=36%。
(2)n[Al(OH)3]=7.8g÷78g·mol-1=0.1mol,由Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O知,溶解Al(OH)3所需要的NaOH的物质的量为0.1mol;由图像知沉淀达到最大值时,溶液中的溶质只有NaCl,即此时n(HCl)=n(NaOH)=0.180L×5.0mol·L-1-0.1mol=0.8mol,则c(HCl)=0.8mol÷0.1L=8.0mol·L-1。
答案
(1)36%
(2)8.0mol·L-1
【学以致用2】 下图表示AlCl3溶液与NaOH溶液的相互滴加,则下列说法中错误的是( )
A.①线表示Al3+物质的量的变化
B.x表示AlCl3的物质的量
C.②③线表示Al(OH)3物质的量的变化
D.④线表示AlO物质的量的变化
解析 AlCl3溶液与NaOH溶液混合有两种方式:
一种方式为向AlCl3溶液中逐滴滴加NaOH溶液,开始就有沉淀生成后沉淀溶解,且前后消耗NaOH的物质的量之比为3∶1,显然符合本题意,则x表示NaOH的物质的量,B项错误;据此可判断A、C、D正确。
另一种方式为向NaOH溶液中逐滴滴加AlCl3溶液,开始没有沉淀,后有沉淀,不符合本题。
答案 B
1.有关铝和它的化合物的说法错误的是( )
A.用于熔化烧碱的坩埚,可用Al2O3这种材料制成
B.铝能在空气中稳定存在是因为其表面覆盖着一层保护膜
C.氧化铝是一种高熔点物质,是一种较好的耐火材料
D.氢氧化铝能
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