20届高考化学一轮江苏版 第3章 第11讲 铝及其重要化合物最新修正版.docx

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20届高考化学一轮江苏版第3章第11讲铝及其重要化合物最新修正版

第11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重要应用。

考点一　铝、镁的性质及应用

1.铝的结构和存在

铝位于元素周期表第三周期ⅢA族，原子结构示意图为

。

铝是地壳中含量最多的金属元素。

自然界中的铝全部以化合态的形式存在。

2.金属铝的物理性质

银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性等，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：

①________________________________________________________________________。

②________________________________________________________________________。

③________________________________________________________________________。

④________________________________________________________________________。

答案　①4Al＋3O2

2Al2O3

②2Al＋Fe2O3

2Fe＋Al2O3

③2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑

④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑

4.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。

5.对比记忆镁的化学性质

铝

镁

与非金属反应

能被Cl2、O2氧化

2Mg＋O2

2MgO

3Mg＋N2

Mg3N2

与水反应

反应很困难

能与沸水反应

Mg＋2H2O

Mg（OH）2＋H2↑

与碱反应

能溶于强碱溶液

不反应

与某些氧化物反应

能与Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应

能在CO2中燃烧：

2Mg＋CO2

2MgO＋C

（1）铝在自然界中有游离态和化合态两种形式（　　）

（2）MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂（　　）

（3）冶炼铝时常用焦炭作还原剂（　　）

（4）铝与少量NaOH溶液反应得到铝盐，与足量NaOH溶液反应生成偏铝酸盐（　　）

（5）相同质量的镁条分别在足量的CO2和O2中完全燃烧，所得固体的质量相同（　　）

（6）工业上制造镁粉时，可将镁蒸气在N2中冷却（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）×　（6）×

1.依据Al单质的性质，思考回答下列问题：

（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强的抗腐蚀性能？

（2）Al既能溶于强酸，又能溶于强碱，有人说“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？

（3）铝与氢氧化钠溶液反应时，反应机理是怎样的？

请用双线桥法标出该反应电子转移的方向与数目。

答案　

（1）铝在常温下迅速被氧气氧化，形成一层致密的氧化膜，保护铝不再被氧化，因而铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能。

（2）不恰当。

金属性是指元素原子的失电子能力，非金属性是指元素原子的得电子能力。

铝无论是溶于强酸，还是强碱溶液，都是Al失去3e－，化合价升高（为＋3价），均作还原剂，因而铝具有较强的金属性。

（3）铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al（OH）3，Al（OH）3可溶于NaOH生成NaAlO2和H2O，反应中Al为还原剂，水为氧化剂。

2.镁粉能溶于浓氯化铵溶液，且产生两种气体，请结合镁单质的性质及平衡移动理论解释这事实。

答案　在氯化铵溶液中存在水解平衡：

NH

＋H2ONH3·H2O＋H＋，溶液呈酸性，Mg是活泼的金属，能与H＋反应产生H2，使上述水解平衡向右移动，逸出氨气。

题组一　镁、铝单质的性质及应用

1.镁是一种活泼的金属单质，下列关于金属镁的说法中正确的是（　　）

A.镁能与NaOH溶液反应生成Mg（OH）2沉淀

B.大量镁条燃烧引起的火灾不能用干冰灭火器灭火

C.镁在任何条件下都不能与水反应

D.镁能在N2中燃烧，且生成MgN

答案　B

解析　镁不是两性金属，不能与NaOH溶液反应，故A错误；镁能在CO2中燃烧，故B正确；镁在加热条件下能与水反应生成氢氧化镁和氢气，故C错误；镁能在N2中燃烧，且生成Mg3N2，故D错误。

2.下列关于铝单质的叙述中，正确的是（　　）

A.不能用铝制的器皿来盛放酸梅汤或碱水是因为铝会和酸或碱反应

B.铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性是因为铝的化学性质很稳定

C.铝和NaOH溶液反应：

2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑

D.用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，熔化后的液态铝会滴落下来，是因为金属铝的熔点较低

答案　AC

解析　A项，无论是铝还是其氧化物都能与酸或碱反应，正确；B项，铝表面形成致密的氧化膜，错误；C项，铝和NaOH溶液反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑，正确；D项，打磨后的铝箔在酒精灯上灼烧表面生成Al2O3，高熔点的Al2O3兜住了熔融的液态铝，不会滴落，错误。

题组二　铝与酸、碱反应的定量分析

3.Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应，产生标准状况下的氢气4.48L，下列推断中不正确的是（　　）

A.参加反应的Mg、Al共0.2mol

B.参加反应的HCl为0.4mol

C.Mg、Al在反应中共提供0.4mol电子

D.若与足量的稀硫酸反应能产生0.2molH2

答案　A

解析　反应的实质为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，n（H2）＝

＝0.2mol，则参加反应的n（HCl）＝n（H＋）＝0.4mol。

因为盐酸过量，故产生H2的量取决于金属的量，所以若换成过量的稀H2SO4，同样产生0.2molH2。

依据得失电子守恒，由2H＋→H2得电子总数为0.4mol。

0.2molMg在反应中提供0.4mol电子，0.2molAl在反应中提供0.6mol电子，0.2molMg、Al混合物提供的电子应大于0.4mol而小于0.6mol，A项不正确。

4.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）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________。

（2）足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中，产生H2的体积之比是____________________________________________________________。

（3）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________。

（4）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________（填字母）。

A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.1.8g

答案　

（1）1∶1　

（2）1∶3　（3）3∶1　（4）A

解析　

（1）根据化学方程式：

2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，得Al与H2的关系式均为2Al～3H2，故只要参加反应的Al的量相等，所得H2的量必相等。

（2）因为在反应中Al过量，产生的H2由HCl和NaOH的量决定。

根据化学反应中的关系式：

6HCl～3H2、2NaOH～3H2，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积比为1∶3。

（3）因为铝足量且产生H2的量相等，根据关系式n（HCl）∶n（NaOH）＝3∶1，又因为两溶液体积相等，故物质的量浓度c（HCl）∶c（NaOH）＝n（HCl）∶n（NaOH）＝3∶1。

（4）其反应原理分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。

可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时，产生H2的体积比是1∶3，而题设条件体积比为1∶2，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于NaOH来说是不足的。

2Al＋6HCl===　2AlCl3　＋　3H2↑

6mol3mol

3mol·L－1×0.1L0.15mol

则Al与NaOH反应生成的H2为0.15mol×2＝0.3mol。

2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

2×27g　　　　　　　　　　　　3mol

5.4g　　　　　　　　　　　　　0.3mol

即投入的铝粉为5.4g。

铝与酸或碱反应生成H2的量的关系

2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑

2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

（1）等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：

①产生H2的物质的量相等。

②消耗H＋、OH－的物质的量之比为n（H＋）∶n（OH－）＝3∶1。

（2）足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应：

①消耗Al的物质的量之比为1∶3。

②生成H2的物质的量之比为1∶3。

（3）一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应：

若产生氢气的体积比为

＜

＜1，则必定

①铝与盐酸反应时，铝过量而HCl不足。

②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而NaOH过量。

考点二　铝的重要化合物

1.氧化铝

（1）物理性质：

白色固体，难溶于水，熔点很高。

（2）化学性质

2.氢氧化铝

（1）物理性质：

白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。

（2）化学性质（用化学方程式或离子方程式表示）

Al（OH）3的电离方程式为

写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：

①Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。

②Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O。

③2Al（OH）3

Al2O3＋3H2O。

（3）制备

①向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

。

②NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为AlO

＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

。

③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：

3AlO

＋Al3＋＋6H2O===4Al（OH）3↓。

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KAl（SO4）2·12H2O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH＜（填“＜”“>”或“＝”）7。

明矾可以净水，其净水的原理是Al3＋＋3H2OAl（OH）3（胶体）＋3H＋，Al（OH）3胶体吸附水中的杂质形成沉淀而净水。

（1）Al2O3的熔点高，可作耐高温材料，实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、Na2CO3固体等（　　）

（2）明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用（　　）

（3）AlO

、HCO

在水溶液中因发生双水解反应而不能大量共存（　　）

（4）AlO

与NH

在水溶液中因发生双水解反应不能大量共存（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）√

1.按要求完成下列问题

明矾溶液与Ba（OH）2溶液反应：

（1）Al3＋恰好完全沉淀

其离子方程式为________________________________________________________

________________________________________________________________________，

反应后溶液的pH________（填“>”“＝”或“<”）7。

（2）SO

恰好完全沉淀

其离子方程式为_________________________________________________________

________________________________________________________________________，

反应后溶液的pH________（填“>”“＝”或“<”）7。

答案　

（1）2Al3＋＋3SO

＋3Ba2＋＋6OH－===2Al（OH）3↓＋3BaSO4↓　＝　

（2）Al3＋＋2SO

＋2Ba2＋＋4OH－===AlO

＋2BaSO4↓＋2H2O　＞

2.中学化学学习阶段接触到许多既能与酸反应又能与碱反应的物质，除了Al及其重要化合物外，你还知道哪些？

答案　①弱酸的铵盐，如：

NH4HCO3、CH3COONH4、（NH4）2S等；②弱酸的酸式盐，如：

NaHCO3、KHS、NaHSO3等；③氨基酸。

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。

题组一　Al2O3和Al（OH）3的两性

1.探究氢氧化铝的两性，最适宜的试剂是（　　）

A.Al、NaOH溶液、稀盐酸

B.Al2O3、氨水、稀盐酸

C.Al2（SO4）3溶液、NaOH溶液、稀盐酸

D.AlCl3溶液、氨水、稀盐酸

答案　C

解析　可溶性的铝盐Al2（SO4）3溶液与少量NaOH溶液反应生成氢氧化铝沉淀，继续加过量的氢氧化钠，氢氧化铝沉淀会溶解，氢氧化铝沉淀中加盐酸也会溶解。

2.下列除去杂质的方法不正确的是（　　）

A.镁粉中混有少量铝粉：

加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥

B.用过量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋

C.Al（OH）3中混有少量Mg（OH）2：

加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO2后过滤

D.MgO中混有少量Al2O3：

加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得到MgO

答案　B

解析　Al（OH）3不溶于氨水，故向含少量Al3＋的Fe3＋溶液中加入过量氨水时，Fe3＋、Al3＋均转化为氢氧化物沉淀，达不到除杂的目的。

含铝杂质的提纯方法归类

利用Al、Al2O3、Al（OH）3可溶于强碱的特性，可除去许多物质中的含铝杂质，如：

（1）Mg（Al）：

加足量NaOH溶液。

（2）Fe2O3（Al2O3）：

加足量NaOH溶液。

（3）Mg（OH）2[Al（OH）3]：

加足量NaOH溶液。

（4）Mg2＋（Al3＋）：

加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。

题组二　制备Al（OH）3的最佳途径

3.用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝，下列操作步骤中最恰当的组合是（　　）

①加盐酸溶解　②加烧碱溶液溶解　③过滤　④通入过量CO2生成Al（OH）3沉淀　⑤加入盐酸生成Al（OH）3沉淀　⑥加入过量烧碱溶液

A.①⑥⑤③B.②③④③C.②③⑤③D.①③⑤③

答案　B

解析　若先加盐酸，Mg、Al均溶解，制取Al（OH）3的步骤较多；从NaAlO2制备Al（OH）3，加盐酸不容易控制量的多少，故B项操作步骤为最佳顺序。

4.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________。

答案　

（1）丙　

（2）W3>W1>W2　（3）520g

Al（OH）3的三种制备方法

方法一：

可溶性铝盐溶液与过量氨水反应

反应原理：

Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

方法二：

向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量CO2

反应原理：

AlO

＋2H2O＋CO2===Al（OH）3↓＋HCO

方法三：

相互促进水解法

考点三　用数形结合思想理解“铝三角”

1.Al3＋、Al（OH）3、AlO

之间的转化关系

写出实现上述各步转化的离子方程式。

答案　

（1）①Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

②Al3＋＋3AlO

＋6H2O===4Al（OH）3↓

③Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓

（2）Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O

（3）Al3＋＋4OH－===AlO

＋2H2O

（4）AlO

＋4H＋===Al3＋＋2H2O

（5）①AlO

＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

②AlO

＋H＋＋H2O===Al（OH）3↓

（6）Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O

2.与Al（OH）3沉淀生成有关的图像分析

（1）可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像（从上述转化关系中选择符合图像变化的离子方程式，下同）

操作

可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量

NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量

现象

立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失

无沉淀（有但即溶）→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失

图像

方程式序号

AB：

（1）③

BD：

（6）

AB：

（3）

BC：

（1）②

（2）偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像

操作

偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量

稀盐酸中逐滴加入偏铝酸盐溶液至过量

现象

立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失

无沉淀→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失

图像

方程式序号

AB：

（5）②

BC：

（2）

AB：

（4）

BC：

（1）②

1.下列各组物质的无色溶液，不用其他试剂即可鉴别的是________（填序号）。

①NaOH、AlCl3　②NaHCO3、H2SO4　③NaAlO2、NaHSO4　④Na2CO3、HCl　⑤Na2CO3、NaHCO3、Ca（OH）2

答案　①③④

解析　都使用互滴法，两次操作应产生不同的现象。

①向含Al3＋的溶液中滴加NaOH溶液：

先生成白色沉淀，后沉淀又逐渐溶解；向NaOH溶液中滴加含Al3＋的溶液：

开始无沉淀产生，后产生白色沉淀，且沉淀不溶解。

两次现象不同，可以鉴别。

②不论是NaHCO3溶液滴入H2SO4溶液中还是H2SO4溶液滴入NaHCO3溶液中都会立即产生气泡，现象相同，无法鉴别。

③NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO

，溶液显强酸性。

向NaAlO2溶液中滴加NaHSO4：

开始出现白色沉淀，后沉淀逐渐溶解；向NaHSO4溶液中滴加NaAlO2溶液：

开始无现象，后出现白色沉淀。

现象不同，可以鉴别。

④向Na2CO3溶液中滴加盐酸：

开始无现象，后产生气泡；向盐酸中滴加Na2CO3溶液：

立即产生气泡。

现象不同，可以鉴别。

⑤无论是NaHCO3溶液还是Na2CO3溶液，加入到Ca（OH）2溶液中都会产生白色沉淀，无法鉴别。

2.[H＋、Al3＋、Al（OH）3、NH

竞争OH－能力顺序]向HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl溶液中（假设各1mol），逐滴加入NaOH溶液，沉淀的物质的量随NaOH溶液体积变化的图像如下。

（假设Mg2＋、Al3＋结合OH－能力相同）

分析图像的变化情况，回答下列问题：

（1）H＋、Al3＋、Al（OH）3、NH

四种微粒与OH－反应的先后顺序依次为________________________________________________________________________。

（2）依次写出各阶段的离子方程式：

①OA：

________________________________________________________________________。

②AB：

________________________________________________________________________。

③BC：

________________________________________________________________________。

④CD：

________________________________________________________________________。

答案　

（1）H＋、Al3＋、NH

、Al（OH）3

（2）①H＋＋OH－===H2O

②Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓，

Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓

③NH

＋OH－===NH3·H2O

④Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O

3.[OH－、CO

、AlO

、Al（OH）3竞争H＋的顺序]向NaOH、Na2CO3、NaAlO2溶液中（假设各1mol），逐滴加入HCl溶液，产生沉淀的物质的量随HCl溶液体积变化的图像如图所示：

分析图像的变化情况，回答下列问题：

（1）OH－、CO

、HCO

、AlO

、Al（OH）3这五种微粒与H＋反应的先后顺序依次为________________________________________________________________________。

（2）依次写出各阶段的离子方程式：

①OA：

________________________________________________________________________。

②AB：

________________________________________________________________________。

③BC：

________________________________________________________________________。

④CD：

________________________________________________________________________。

答案　

（1）OH－、AlO

、CO

、HCO

、Al（OH）3

（2）①OH－＋H＋===H2O

②AlO

＋H＋＋H2O===Al（OH）3↓

③CO

＋H＋===HCO

，HCO

＋H＋===CO2↑＋H2O

④Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O

题组一　涉及Al（OH）3沉淀的图像原理分析

1.[Al3＋、AlO

形成Al（OH）3图像的综合分析]如图表示AlCl3溶液与NaOH溶液相互滴加过程中微粒的量的关系曲线。

下列判断错误的是（　　）

A.①线表示Al3＋的物质的量的变化

B.x表示AlCl3的物质的量

C.③线表示Al（OH）3的物质的量的变化

D.④线表示AlO

的物质的量的变化

答案　B

解析