届高三化学一轮复习教学案32铝及其重要化合物.docx

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届高三化学一轮复习教学案32铝及其重要化合物

2014届高三化学一轮复习

第十讲铝及其重要化合物

[考纲要求]　了解铝及其重要化合物的主要性质和应用。

考点一　铝的性质及应用

1．铝的结构和存在

铝位于元素周期表，原子结构示意图为

。

铝元素在地壳中含量丰富，仅次于硅。

自然界中的铝全部以存在。

2．金属铝的物理性质

色有金属光泽的固体，有良好的、和传热性等，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或离子方程式：

①Al

②2Al＋3Cl2

2AlCl3

③Al

④2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

⑤2Al＋Fe2O3

Al2O3＋2Fe（铝热反应）

4．对比记忆镁的化学性质

铝

镁

与非金属反应

与水反应

与碱反应

与某些氧化物反应

5.铝的用途

纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。

深度思考

1．铝的化学性质活泼，为什么日常生活中广泛使用的铝制品通常具有较好的抗腐蚀性能？

2．金属铝是活泼的金属，能与酸反应，为什么能用铝槽储运浓H2SO4或浓HNO3?

3．实验室能否用硫化物与铝盐溶液混合制取Al2S3？

用离子方程式说明原因。

4．Al既能溶于强酸，又能溶于强碱，所以说“Al既有金属性，又有非金属性”你认为这种说法是否恰当？

为什么？

题组一　铝的化学性质及应用

1．1989年世界卫生组织把铝确定为食品污染源之一，加以控制使用，铝在下列应用时应加以控制的是①制铝合金　②制电线　③制炊具　④明矾净水　⑤明矾和苏打制食品膨松剂　⑥用氢氧化铝凝胶制胃舒平药品　⑦银色漆颜料　⑧制易拉罐　⑨包装糖果和小食品

A．全部B．③⑤⑧⑨C．⑥⑧⑨D．③④⑤⑥⑧⑨

2．下列关于铝的叙述中正确的是（　　）

A．铝还原性强且亲氧性强，所以可通过铝热反应冶炼高熔点金属

B．铝在空气中极易锈蚀，所以铝制品的使用时间很短

C．铝能耐稀硫酸腐蚀，所以运送稀硫酸可用铝制槽车

D．铝的导电性比铜、银更强，所以常用以制造电线、电缆

3．常温下把铝粉加入下列物质中，能产生氢气的是（　　）

A．硫酸钠溶液B．稀硝酸C．浓硫酸D．氯化铵溶液

题组二　对比掌握铝、镁的性质

4．镁、铝都是较活泼的金属，下列描述中正确的是（　　）

A．高温下，镁、铝在空气中都有抗腐蚀性

B．镁、铝都能跟稀盐酸、稀硫酸、强碱反应

C．镁在点燃条件下可以与二氧化碳反应，铝在一定条件下可以与氧化铁发生氧化还原反应

D．铝热剂是镁条、铝粉和氧化铁的混合物

5．将等物质的量的镁和铝混合，取等质量该混合物四份，分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是（　　）

A．3mol·L－1HClB．4mol·L－1HNO3C．8mol·L－1NaOHD．18mol·L－1H2SO4

熟记铝、镁的特殊化学性质

（1）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，表现为特殊性。

2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑。

（2）铝热反应

铝和某些金属氧化物反应，将其从氧化物中置换出来，同时放出大量的热，这种反应称为铝热反应，可用于焊接金属、冶炼高熔点贵重金属。

注意　Al与MgO不能发生铝热反应。

（3）Mg在CO2中能够燃烧，所以活泼金属着火不能用干冰灭火器和泡沫灭火器。

题组三　从定性和定量的角度理解铝与酸、碱反应的实质

6．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，就铝的这一特殊性质回答下列问题：

（1）铝与酸、碱反应的实质是什么？

氧化剂是什么？

（2）区别镁和铝最好的方法是取少量试样，然后（　　）

A．投入沸水中B．投入冷水中C．投入盐酸D．投入NaOH溶液中

（3）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________。

（4）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________。

（5）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________。

（6）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A．5.4gB．3.6gC．2.7gD．1.8g

（1）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

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

＝1∶1。

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

＝1∶3。

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

<

<

，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。

（2）铝的这种既能与酸（非氧化性酸）又能与强碱反应产生H2的性质常作为推断题的“题眼”。

考点二　铝的重要化合物

1．氧化铝

（1）物理性质：

色固体，溶于水，有很高的。

（2）化学性质

两性氧化物—

2．氢氧化铝

（1）物理性质

色胶状不溶于水的固体，有较强的。

（2）化学性质（用化学方程式表示）

Al（OH）3的电离方程式为

①两性氢氧化物—

②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

②NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为

③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：

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，它是无色晶体，溶于水，水溶液pH7（填“<”、“>”或“＝”）。

明矾可以净水，其净水的原理是，Al（OH）3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。

深度思考

1．明矾的净水作用与液氯对自来水的消毒作用原理是否相同？

2．在做铝的燃烧实验时，用坩锅钳夹住一小块铝箔，在酒精灯上加热至其熔化，会看到的现象是铝箔熔化，失去光泽，但熔化的铝并不滴落。

原因是_________________。

题组一　Al2O3、Al（OH）3溶于酸或碱相关考查

1．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

2．铝、氧化铝、氢氧化铝和可溶性铝盐与过量强碱溶液的反应，其生成物有一定的规律，下列说法中正确的是（　　）

A．都有H2O生成B．都有H2生成C．都有AlO

生成D．都有Al3＋生成

题组二　两性物质及其应用

3．下列物质中既能跟稀硫酸反应，又能跟氢氧化钠溶液反应的是（　　）

①NaHCO3　②（NH4）2SO3　③Al2O3　④Al（OH）3⑤Al

A．全部B．只有①③④⑤C．只有③④⑤D．只有②③④⑤

4．小苏打、胃舒平、达喜都是常用的中和胃酸的药物。

（1）小苏打片每片含0.5gNaHCO3,2片小苏打片和胃酸完全中和，被中和的H＋是________mol。

（2）胃舒平每片含0.245gAl（OH）3。

中和胃酸时，6片小苏打片相当于胃舒平________片。

（3）达喜的化学成分是铝和镁的碱式盐，其化学式为Al2Mg6（OH）16CO3·4H2O。

1mol达喜分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应，消耗盐酸和NaOH的物质的量之比为________。

题组三　关于Al（OH）3的制备的最佳途径

5．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

Al2（SO4）3

Al（OH）3方案二：

Al

NaAlO2

Al（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：

_____________________________________________________________________。

6．若甲、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：

→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________。

（1）中学学习阶段接触到的既能与酸反应又能与碱反应的物质有：

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；⑥氨基酸等。

特别提醒　两性物质是指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物，上述物质中只有Al2O3、Al（OH）3、氨基酸是两性物质。

（2）离子守恒法在解有关离子反应计算题时的应用技巧：

在离子反应中，元素的种类不变，同种元素对应离子反应前后的物质的量守恒；在复杂离子反应或多步离子反应中，运用离子守恒的思路，选取具有守恒特征的某一离子，找出其在始态和终态物质中的等量关系，即可迅速求解。

考点三　用数形结合思想理解Al3＋、Al（OH）3、AlO

之间转化关系

1．Al3＋、Al（OH）3、AlO

之间的转化关系

写出上述转化的离子方程式。

2．与Al（OH）3沉淀生成有关的计算及图像分析

（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：

B→D：

③图像

④有关计算

a．根据AlCl3和NaOH的量计算生成Al（OH）3的量

b．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

当NaOH过量时

（2）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：

B→C：

③图像

（3）把强酸溶液逐滴加入到AlO

溶液中至过量

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：

B→D：

③图像

④有关计算

a．根据NaAlO2和HCl计算生成Al（OH）3的量

b．根据Al（OH）3和NaAlO2的量计算需要加入HCl的量

HCl的量

n（HCl）

当HCl不足时

当HCl过量时

（4）向强酸溶液中逐滴加入AlO

溶液至过量

①现象：

先无明显现象，反应一段时间后逐渐产生白色沉淀。

②有关反应：

A→B：

B→C：

③图像

（5）向明矾溶液中逐滴加入Ba（OH）2溶液至过量

①现象：

先有白色沉淀生成，然后部分沉淀溶解。

②有关反应：

O→A：

A→B：

③图像

（6）往等物质的量的AlCl3、MgCl2混合溶液中加入NaOH溶液至过量

①现象：

开始出现白色沉淀⇒后沉淀量增多⇒沉淀部分溶解

②有关反应：

O→A：

A→B：

③图像

题组一　Al3＋、AlO

溶液加碱或酸反应现象的应用

1．向一定量的下列物质的溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液，先生成白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，这种物质是（　　）

A．MgSO4B．NaAlO2C．AlCl3D．FeCl3

2．下列各项操作中，不发生“先产生沉淀，然后沉淀又溶解”现象的是（　　）

①向饱和碳酸钠溶液中通入过量的CO2　②向NaAlO2溶液中逐滴加入过量的稀盐酸　③向AlCl3溶液中逐滴加入过量稀氢氧化钠溶液　④向硅酸钠溶液中逐滴加入过量的盐酸

A．①②B．①③C．①④D．②③

3．下列各组物质的无色溶液，不用其他试剂即可鉴别的是________。

①NaOH、AlCl3　②NaHCO3、H2SO4　③NaAlO2、NaHSO4④Na2CO3、HCl　⑤Na2CO3、NaHCO3、Ca（OH）2

4．某晶体由两种阳离子、一种阴离子和结晶水组成，取少量该晶体进行如下实验：

①将晶体置于试管中加热，试管口有液体生成；②待试管冷却后，加水使固体全部溶解；

③向试管中逐滴加入Ba（OH）2溶液至过量，同时加热，沉淀的物质的量先增多后减少，但最终仍有沉淀未溶解，在此过程中还有刺激性气味气体生成。

根据以上实验判断，该晶体是（　　）

A．KAl（SO4）2·12H2OB．NH4Al（SO4）2·12H2O

C．（NH4）2Fe（SO4）2·6H2OD．KCl·MgCl2·6H2O

Al（OH）3是两性氢氧化物，可溶于酸或强碱。

加强碱或强酸先生成白色沉淀，然后沉淀又溶解的现象是推断Al3＋或AlO

的“突破口”。

题组二　铝土矿冶炼金属铝的流程

铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界主要以化合态形式存在于氧化铝中。

铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，冶炼金属铝很重要的一个过程是Al2O3的提纯。

由于Al2O3是两性氧化物，而杂质SiO2是酸性氧化物，Fe2O3是碱性氧化物，因而可设计出两种提纯氧化铝的方案。

5．方案一：

碱溶法

讨论回答下列问题：

（1）写出①、③两步骤中可能发生反应的离子方程式。

（2）步骤③中不用盐酸（或H2SO4）酸化的理由是____________________________

___________________________________________________________________。

（3）步骤④中得到较纯的Al2O3，可能含有________杂质，在电解时它不会影响铝的纯度的原因：

______________________________________________________。

6．方案二：

酸溶法

讨论回答下列问题：

（1）写出①、②中可能发生反应的离子方程式。

（2）步骤②中不用氨水沉淀Fe3＋的原因：

___________________________________。

7．从铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）中提取氧化铝的两种工艺流程如下：

请回答下列问题：

（1）流程甲加入盐酸后生成Al3＋的离子方程式为_____________________________

_____________________________________________________________________。

（2）流程乙加入烧碱后生成SiO

的离子方程式为___________________________。

（3）验证滤液B中含Fe3＋，可取少量滤液并加入________（填试剂名称）。

（4）滤液E、K中溶质的主要成分是__________（填化学式），写出该溶液的一种用途：

_____________________________________________________________________。

（5）已知298K时，Mg（OH）2的溶度积常数Ksp＝5.6×10－12，取适量的滤液B，加入一定量的烧碱达到沉淀溶解平衡，测得pH＝13.00，则此温度下残留在溶液中的c（Mg2＋）＝__________。

题组三　Al3＋、Al（OH）3、AlO

三者之间关系的定量分析

8．向物质的量浓度均为1mol·L－1的AlCl3和盐酸的混合溶液中逐滴滴入NaOH溶液，如图中[n表示Al（OH）3的物质的量、V表示NaOH溶液的体积]能正确表示这个反应过程的是

9．向30mL1mol·L－1的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4mol·L－1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

10．某溶液中可能含有H＋、NH

、Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、CO

、

SO

、NO

中的几种。

①若加入锌粒，产生无色无味的气体；

②若加入NaOH溶液，产生白色沉淀，且产生的沉淀量与加入NaOH的物质的量之间的关系如图所示。

则下列说法正确的是

A．溶液中的阳离子只有H＋、Mg2＋、Al3＋B．溶液中n（NH

）＝0.2mol

C．溶液中一定不含CO

，可能含有SO

和NO

D．n（H＋）∶n（Al3＋）∶n（Mg2＋）＝1∶1∶1

巩固基础：

1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）Al箔插入稀HNO3中，无现象，说明Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜

（2）加入铝粉能产生H2的溶液中，可能存在大量的Na＋、Ba2＋、AlO

、NO

（3）

如图所示，①AlCl3溶液、②浓氨水，①中有白色沉淀生成

（4）新制的氧化铝可溶于氢氧化钠溶液：

Al2O3＋2OH－===2AlO

＋H2O

（5）Al2O3

NaAlO2（aq）

Al（OH）3

（6）AlCl3溶液中滴加NaOH后铝的存在形式：

2．向mg镁和铝的混合物中加入适量的稀硫酸，恰好完全反应生成标准状况下的气体bL。

向反应后的溶液中加入cmol·L－1氢氧化钾溶液VmL，使金属离子刚好沉淀完全，得到的沉淀质量为ng。

再将得到的沉淀灼烧至质量不再改变为止，得到固体pg。

则下列关系不正确的是（　　）

A．c＝

B．p＝m＋

C．n＝m＋17VcD.

m

m

3．20g由两种金属粉末组成的混合物，与足量的盐酸充分反应后得到11.2L氢气（标准状况），这种金属混合物的组成可能是（　　）

A．Mg和AlB．Al和FeC．Fe和ZnD．Zn和Cu

4．已知室温下，Al（OH）3的Ksp或溶解度远大于Fe（OH）3。

向浓度均为0.1mol·L－1的Fe（NO3）3和Al（NO3）3混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液。

下列示意图表示生成Al（OH）3的物质的量与加入NaOH溶液的体积的关系，合理的是

（　　）

5．实验室采用MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl2O4，主要流程如下：

（1）为使Mg2＋、Al3＋同时生成沉淀，应先向沉淀反应器中加入________（填“A”或“B”），再滴加另一反应物。

（2）无水AlCl3（183℃升华）遇潮湿空气即产生大量白雾，实验室可用下列装置制备。

装置B中盛放饱和NaCl溶液，该装置的主要作用是______________。

F中试剂的作用是________________。

用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用，所装填的试剂为__________。