高考化学一轮复习专题32铝及其重要化合物知识讲解.docx
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高考化学一轮复习专题32铝及其重要化合物知识讲解
第二讲铝及其化合物
【真题速递】
1.(2019·江苏)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是()
A.NH4HCO3受热易分解,可用作化肥
B.稀硫酸具有酸性,可用于除去铁锈
C.SO2具有氧化性,可用于纸浆漂白
D.Al2O3具有两性,可用于电解冶炼铝
【答案】B
【解析】A.NH4HCO3受热易分解和用作化肥无关,可以用作化肥是因为含有氮元素;B.铁锈的主要成分为Fe2O3,硫酸具有酸性可以和金属氧化物反应,具有对应关系;C.二氧化硫的漂白原理是二氧化硫与有色物质化合成不稳定的无色物质,不涉及氧化还原,故和二氧化硫的氧化性无关;D.电解冶炼铝,只能说明熔融氧化铝能导电,是离子晶体,无法说明是否具有两性,和酸、碱都反应可以体现Al2O3具有两性。
2.(高考选项组合题)下列说法正确的是( )
A.向硫酸铝溶液中滴加碳酸钠溶液的离子方程式:
2Al3++3CO
===Al2(CO3)3↓(2017·海南,6C)
B.泡沫灭火器灭火是利用了Al2(SO4)3和小苏打的反应(2016·全国卷Ⅲ,7A)
C.铝与Fe2O3发生铝热反应,反应后固体物质增重(2014·新课标全国卷Ⅱ,9C)
D.氯化铝溶液滴入浓NaOH溶液中,产生大量白色沉淀(2015·全国卷Ⅱ,13C)
【答案】B
【解析】A项,Al3+与CO
在溶液中会发生双水解反应,生成Al(OH)3和CO2,错误;C项,铝与氧化铁反应,反应前后都是固体,质量不变,错误;D项,忽视了NaOH可能过量,Al(OH)3能溶于过量NaOH溶液,错误。
3.(高考选项组合题)下列有关铝及其重要化合物的叙述正确的是( )
A.制备Al(OH)3悬浊液:
向1mol·L-1AlCl3溶液中加过量的6mol·L-1NaOH溶液
(2015·江苏,13A)
B.向Al2(SO4)3溶液中加入过量的NH3·H2O:
Al3++4NH3·H2O===[Al(OH)4]-+4NH
(2015·山东理综,12C)
C.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,熔化后的液态铝滴落下来,金属铝的熔点较低(2015·全国卷Ⅰ,10C)
D.将AlCl3加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生(2015·山东理综,10A)
【答案】D
【解析】A项,Al(OH)3是两性氢氧化物,可以和过量氢氧化钠反应生成偏铝酸钠,故不能制备氢氧化铝悬浊液,错误;B项,Al(OH)3只能溶于强碱,不能溶于氨水,错误;C项,铝在空气中加热生成氧化铝的熔点较高,所以内部熔化的铝不会滴落,错误;D项,Al3+与HCO
发生双水解反应,生成Al(OH)3沉淀和CO2气体,正确。
4.(2016·海南,14)KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐,在造纸等方面应用广泛。
实验室中,采用废易拉罐(主要成分为Al,含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。
回答下列问题:
(1)为尽量少引入杂质,试剂①应选用________(填标号)。
a.HCl溶液b.H2SO4溶液
c.氨水d.NaOH溶液
(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为______________________________________
________________________________________________________________________。
(3)沉淀B的化学式为_________________________________________________________;
将少量明矾溶于水,溶液呈弱酸性,其原因是______________________________________
________________________________________________________________________。
【答案】
(1)d
(2)2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
(3)Al(OH)3 Al3+水解,使溶液中H+浓度增大
【解析】
(1)易拉罐的主要成分为Al,含有少量的Fe、Mg杂质,试剂①的作用是将Al溶解并除去Fe、Mg杂质,HCl溶液和H2SO4溶液均可溶解Al及Fe、Mg杂质,会引入Fe2+、Mg2+,氨水不溶解Al;NaOH溶液可溶解Al,但不溶解Fe、Mg杂质,故d项符合。
(2)选用NaOH溶液溶解易拉罐,主要发生反应为2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑。
(3)滤液A中铝元素以AlO
形式存在,与溶液中HCO
发生反应:
AlO
+HCO
+H2O===Al(OH)3↓+CO
,故沉淀B为Al(OH)3,明矾溶于水时,KAl(SO4)2===K++Al3++2SO
,Al3++3H2OAl(OH)3+3H+,使溶液呈弱酸性。
5.[2015·天津理综,(5)②③]向盛有10mL1mol·L-1NH4Al(SO4)2溶液的烧杯中滴加1mol·L-1NaOH溶液,沉淀物质的量随NaOH溶液体积的变化示意图如下:
②写出m点反应的离子方程式:
_________________________________________________
________________________________________________________________________。
③若在NH4Al(SO4)2溶液中改加20mL1.2mol·L-1Ba(OH)2溶液,充分反应后,溶液中产生沉淀的物质的量为________mol。
【答案】②NH
+OH-===NH3·H2O ③0.022
【解析】②向NH4Al(SO4)2溶液中加入NaOH溶液,由图像分析,先发生Al3++3OH-===Al(OH)3↓,再发生NH
+OH-===NH3·H2O,最后是沉淀的溶解Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O,故m点的离子方程式为NH
+OH-===NH3·H2O。
③因NH4Al(SO4)2的物质的量为0.01L×1mol·L-1=0.01mol,Ba(OH)2的物质的量为0.02L×1.2mol·L-1=0.024mol,产生沉淀的反应有两类,一是SO
+Ba2+===BaSO4↓,n(SO
)=0.01mol×2=0.02mol,0.02mol<0.024mol,故n(BaSO4)=0.02mol;二是OH-参与的反应,
Al3+ + 3OH- === Al(OH)3↓
0.01mol0.03mol0.01mol
OH-余0.024mol×2-0.03mol=0.018mol,之后发生反应:
NH
+OH-===NH3·H2O,n(NH
)=0.01mol,消耗OH-0.01mol,则剩余OH-为0.018mol-0.01mol=0.008mol,最后发生沉淀溶解的反应:
Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O,OH-为0.008mol,溶解Al(OH)30.008mol,剩余Al(OH)3为0.01mol-0.008mol=0.002mol。
溶液中产生沉淀的物质的量为0.02mol+0.002mol=0.022mol。
【考纲解读】
考点
内容
说明
铝及其重要化合物
1.了解铝、镁及其重要化合物的主要性质和应用
高考必考点之一,常以非选择题的形式出现
【知识梳理】
1、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
。
(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________________________________________________________________________。
(4).铝的用途
_______________________________________________________________________。
2.氧化铝
(1)物理性质:
_______________________________________________________________________。
(2)化学性质
与酸反应:
_______________________________________________________________。
与碱反应_________________________________________________________________。
(3)用途
_______________________________________________________________________。
3.氢氧化铝
(1)物理性质:
_______________________________________________________________________。
(2)化学性质
与酸反应:
_______________________________________________________________。
与碱反应:
_______________________________________________________________。
不稳定性:
_______________________________________________________________。
(3)制备
_______________________________________________________________;
______________________________________________________________;
_______________________________________________________________。
(4)用途
_______________________________________________________________________。
4.铝盐
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。
(1)______________________________________________________________
(2)______________________________________________________________
(3)______________________________________________________________
(4)_____________________________________________________________
(5)______________________________________________________________
(6)_______________________________________________________________;
5.明矾
(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,可溶于水,水溶液pH(填“<”“>”或“=”)7。
明矾可以净水,其净水的原理是______________________________________________________________。
【答案】
1.
(1).第三周期ⅢA族
(2).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)①4Al+3O2
2Al2O3
②2Al+Fe2O3
2Fe+Al2O3
③2Al+6H+===2Al3++3H2↑
④2Al+2OH-+2H2O===2AlO
+3H2↑
(4).纯铝用作导线,铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等
2.
(1)白色固体,难溶于水,熔点很高
(2)Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O
(3)作耐火材料冶炼铝的原料
3.
(1)白色胶状不溶于水的固体,有较强的吸附性。
(2)Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O。
Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O。
2Al(OH)3
Al2O3+3H2O。
(3)向铝盐中加入氨水,离子方程式为Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH
。
NaAlO2溶液中通入足量CO2,离子方程式为AlO
+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO
。
NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合:
3AlO
+Al3++6H2O===4Al(OH)3↓。
(4)胃酸中和剂净水
4.
(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
5.KAl(SO4)2·12H2O<
Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+,Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水
【考点精讲】
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
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。
【典例1】
1.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________。
【答案】
(1)1∶1
(2)1∶3 (3)3∶1
【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。
【归纳总结】
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。
【典例2】
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
【答案】A
【解析】铝在空气中形成致密的氧化膜,保护内层不被氧化,B错;铝不能耐稀硫酸腐蚀,C错;铝的导电性不如铜、银,D错。
【考点一精练】
1.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-1HNO3
C.8mol·L-1NaOHD.18mol·L-1H2SO4
【答案】A
【解析】在镁、铝混合物中加入HNO3和浓H2SO4都不产生H2;加入NaOH溶液,只有Al与之反应生成H2,而镁不反应;加入盐酸,镁、铝都与盐酸反应生成H2,所以放出H2的量最多。
2.下列氧化物中,不能与铝组成铝热剂的是( )
A.Cr2O3B.V2O5C.MnO2D.MgO
【答案】D
【解析】镁的金属性比铝强,铝不能置换镁,氧化镁与铝不能发生铝热反应。
3.镁、铝、铁、铜四种金属粉末混合物,加入过量盐酸充分反应,过滤后向滤液中加入过量烧碱溶液,再过滤,滤液中存在的离子有( )
A.Cu2+B.AlOC.Al3+D.Mg2+
【答案】B
【解析】Mg、Al、Fe、Cu四种金属粉末混合物加入过量盐酸时,Cu不反应,再向滤液中加入过量NaOH溶液时,得到Mg(OH)2沉淀、Fe(OH)2[也应有Fe(OH)3]沉淀,而Al3+最终变为AlO。
4.将铝粉与Fe3O4粉末配制成铝热剂,分成三等份。
①一份直接放入足量的烧碱溶液中,充分反应后放出气体在标准状况下的体积为V1;
②一份在高温下恰好反应完全,反应后的混合物与足量的盐酸反应后,放出的气体在标准状况下的体积为V2;
③一份直接放入足量的盐酸中,充分反应后放出气体在标准状况下的体积为V3。
下列说法正确的是( )。
A.V1=V3>V2B.V2>V1=V3
C.V1=V2>V3D.V1>V3>V2
【答案】A
【解析】发生反应的化学方程式为8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe则第一份和第三份都是8molAl失去24mol电子提供给氢离子生成氢气,故得到的氢气是相等的;第二份,由化学方程式可知8molAl失去24mol电子,生成9molFe,而9molFe只能失去18mol电子提供给氢离子生成氢气,故生成的氢气比第一份和第三份少,答案A正确。
5.将15.6gNa2O2和5.4gAl同时放入一定量的水中,充分反应后得到200mL溶液,再向该溶液中缓慢通入标准状况下的HCl气体6.72L,若反应过程中溶液的体积保持不变,则下列说法正确的是( )
A.标准状况下,反应过程中得到6.72L气体
B.最终得到的溶液中c(Na+)=c(Cl-)+c(OH-)
C.最终得到7.8g沉淀
D.最终得到的溶液中c(Na+)=1.5mol·L-1
【答案】C
【解析】n(Na2O2)=0.2mol,n(Al)=0.2mol,由2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑和2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑可知,生成n(O2)=0.1mol,n(H2)=0.3mol,n(NaAlO2)=0.2mol,反应剩余n(NaOH)=0.4mol-0.2mol=0.2mol,通入的HCl气体为0.3mol,0.2molHCl与NaOH反应,0.1molHCl与NaAlO2反应生成0.1molAl(OH)3沉淀,由Na+守恒可知反应后溶液中含0.1molNaAlO2;A项,反应过程中得到8.96L气体;B项,最终得到的溶液中还有0.1molNaAlO2;D项,由Na+守恒可知最终得到的溶液中c(Na+)=2mol·L-1。
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(用化学方程式表示)
Al(OH)3的电离方程式
Al(OH)3的化学性质
(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胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。
【典例1】
1.下列有关铝及重要化合物的叙述正确的是( )
A.制备Al(OH)3悬浊液:
向1mol·L-1AlCl3溶液中加过量的6mol·L-1NaOH溶液
B.向Al2(SO4)3溶液中加入过量的NH3·H2O:
Al3++4NH3·H2O===[Al(OH)4]-+4NH
C.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,熔化后的液态铝滴落下来,金属铝的熔点较低
D.将AlCl3加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生
【答案】D
【解析】A项,Al(OH)3是两性氢氧化物,可以和过量氢氧化钠反应生成偏铝酸钠,故不能制备氢氧化铝悬浊液,错误;B项,Al(OH)3只能溶于强碱,不能溶于氨水;C项,铝在空气中加热生成氧化铝的熔点较高,所以内部熔化的铝不会滴落;D项,Al3+与HCO发生双水解反应,生成
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