几种重要的金属化合物铝.docx
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几种重要的金属化合物铝
精华名师辅导
教学内容:
铝
【学习目标】
1.了解金属的通性.
2.了解铝的物理性质及用途.
3.掌握镁铝的化学性质.
4.了解铝的几种重要化合物.
5.初步了解合金的概念和性质.
【学习障碍】
一、理解障碍
1.Mg、Al为什么是轻金属?
碱金属是不是轻金属?
2.氨水为什么不能溶解Al(OH)3和Al2O3?
NaOH(aq)一定能溶解Al(OH)3吗?
二、解题障碍
1.有关Mg、Al性质的计算.
2.有关Mg、Al的实验.
【学习策略】
一、理解策略
1.类比法认识Al(OH)3的两性
氢氧化铝的两性是指Al(OH)3既能与酸反应生成盐和水,也能与碱反应生成盐和水.这里所说的“能”并不是指“能与所有的酸和碱都反应”,事实上,Al(OH)3只能与强酸和强碱反应.
弱酸和弱碱为什么不能溶解Al(OH)3呢?
下面以氨水为例予以说明:
氨水中存在下列平衡:
NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-
NH3·H2O的电离是微弱的(25℃时,0.10mol·L-1的氨水中,每102个NH3·H2O约有1个电离),溶液中c(OH-)相对较小,不能使Al(OH)3的电离平衡:
AlO+H++H2OAl(OH)3Al3++3OH-
向左发生大的移动,故不能使Al(OH)3溶解.
同理:
(1)弱酸不能使Al(OH)3溶解;
(2)稀的强碱溶液不能使Al(OH)3溶解.
(3)稀的强酸溶液不能使Al(OH)3溶解.
2.究因法认识镁、铝密度小的原因
Mg、Al为什么都是轻金属?
这与Mg、Al的结构有关系.Mg、Al都是第三周期中原子半径较大的原子.原子体积相对较大,而原子的质量数相对较小,原子相对较轻,故它们的密度相对较小,都是轻金属.
同理:
碱金属也都是轻金属.
二、记忆策略
1.口诀法记忆Mg、Al的主要物理性质
镁铝熔(点)低硬(度)密(度)小,二者相比铝大高.
2.联系法记忆Mg、Al熔点的相对高低
晶体镁、铝相比,r(Mg2+)>r(Al3+),且价电子数:
Mg<Al.根据F=K可知金属键强度:
镁<铝,因而镁的熔点等性质比铝小.
三、解题方法
[例1]称取两份铝粉,第一份加入足量的浓NaOH(aq),第二份加入足量的HCl(aq),如果放出等体积的气体(在同温同压下),则两份铝粉的质量之比为
A.1∶2
B.1∶3
C.3∶2
D.1∶1
解析:
(推断法)不论是与NaOH(aq)反应,还是与HCl(aq)反应,均是Al失去电子:
Al-3e-=Al3+
还原产物都是H2,则都有如下关系:
2Al~6e-~3H2
因此,虽然两种反应不同,但只要放出H2的体积相同,消耗Al的质量就相同.
答案:
D
评注:
本题采用推断法,省去了依照化学方程式进行计算的麻烦.
[例2]相同质量的Mg带分别在:
①氧气、②空气、③CO2中充分燃烧,所得固体质量排列顺序正确的是
A.①>②>③
B.③>②>①
C.②>①>③
D.③>①>②
解析:
(设“1”法)既然Mg的质量相等,不妨设为1mol.空气中主要含有N2和O2,比较Mg在O2与空气中燃烧产物质量的不同,也就是比较Mg在O2与N2中燃烧产物质量的不同.因此又不妨将空气极限为N2而比之.
则质量由大到小顺序为:
③>①>②.
答案:
D
评注:
忽视Mg与CO2反应产生的C也是固体,是导致本题误解的主要因素,但这样解,在备选项中找不到答案.故本题备选项的设置,还是有意降低难度的.
[例3]把镁粉中混入的少量铝粉除去,应选用的试剂是
A.稀盐酸
B.新制氯水
C.烧碱溶液
D.纯碱溶液
解析:
A不正确.因为盐酸与Mg、Al都能发生反应.
B不正确.不论氯水中的Cl2、HCl,还是HClO都能与Mg、Al反应.
C正确.Al可与NaOH溶液反应而除去,但Mg不与NaOH溶液反应:
2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
D不正确.Mg、Al与Na2CO3(aq)都不反应.
答案:
C
评注:
虽然Na2CO3(aq)因水解而显碱性,但c(OH-)小,不能溶解Al,也不能溶解Al(OH)3.
[例4]锕系元素钍(Th)原子,可蜕变为另一元素的原子,并释放出α粒子:
Th→Z+α
关于Z元素的下列推论正确的是
A.Z的硫酸盐难溶于水
B.Z没有气态氢化物
C.Z的最高价氧化物的水化物呈酸性
D.Z的碳酸盐易溶于水
解析:
(类比法)Z元素的核电荷数为:
90-2=88.Z元素为镭(Ra)元素,是ⅡA族元素,处在Ba的下面.已知MgSO4易溶于水,CaSO4微溶于水,BaSO4不溶于水,推测RaSO4更难溶于水,A正确.ⅡA族元素,乃至金属元素都没有气态氢化物,只有非金属氢化物才是气态氢化物;B正确.由Ba(OH)2是强碱可推知Ra(OH)2也是强碱;C不正确.由MgCO3微溶于水,CaCO3、BaCO3难溶于水可推知RaCO3难溶于水;D不正确.
答案:
AB
[例5]将物质X逐渐加入Y溶液中,生成沉淀的物质的量n2与所加X的物质的量n1的关系如图4—1所示.符合图所示情况的是
图4—1
A
B
C
D
X
NaOH
AlCl3
HCl
NaAlO2
Y
AlCl3
NaOH
NaAlO2
HCl
解析:
A随着NaOH溶液的加入先后发生以下两个反应:
Al3++3OH-=Al(OH)3↓(沉淀物质的量由0增至最大值);Al(OH)3+OH-=AlO+2H2O(沉淀物质的量由最大值降为0).两个反应中消耗的NaOH物质的量之比为3∶1,图象应为图4—2甲,与图4—1不符.
B随着AlCl3溶液的加入先后发生以下两个反应:
Al3++4OH-=AlO+2H2O(不产生沉淀);Al3++3AlO+6H2O=4Al(OH)3↓(沉淀物质的量由0增至最大值).两个反应中消耗AlCl3物质的量之比为3∶1,图象应为图4—2乙,与图4—1也不符.
C随着盐酸的加入先后发生以下两个反应:
H++AlO+H2O=Al(OH)3↓(沉淀物质的量由0增至最大值);3H++Al(OH)3=Al3++3H2O(沉淀物质的量由最大值降为0).两个反应中消耗盐酸物质的量之比为1∶3,符合图4—1,选C.
图4—2
D随着NaAlO2溶液的加入先发生以下反应:
AlO+4H+=Al3++2H2O(不产生沉淀);待盐酸耗尽发生Al3++3AlO+6H2O=4Al(OH)3↓的反应(沉淀物质的量由0增至最大值).两个反应消耗NaAlO2物质的量之比为1∶3,图象应为图4—2丙,与图4—1也不符.
答案:
C
[例6]在50mLbmol·L-1AlCl3溶液中加入50mLamol·L-1的NaOH溶液.试问:
(1)当a≤3b时生成Al(OH)3沉淀的物质的量是_______________.
(2)当a、b满足什么条件时,无沉淀生成?
(3)当a、b满足什么条件时,先有沉淀生成后沉淀部分溶解?
解析:
AlCl3与NaOH间存在下列两种反应:
①AlCl3+3NaOH=Al(OH)3↓+3NaCl
②AlCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O
(1)a≤3b时,只发生反应①,NaOH不足或恰好完全反应.
n[Al(OH)3]=n(NaOH)=×0.050L×amol·L-1=amol
(2)当只有②反应发生时,无沉淀生成,此时AlCl3不足或恰好完全反应.
n(NaOH)≥4n(AlCl3)
50mL×amol·L-1≥4×50mL×bmol·L-1
a≥4b
(3)当①②两反应都发生时,先有沉淀生成,后沉淀部分溶解.此时,a、b关系介于以上两种情况之间.即:
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- 重要 金属 化合物