铝和化合物导学案教师版.docx
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铝和化合物导学案教师版
铝及其化合物
一、铝的主要性质及用途
1.物理性质:
颜色
导电、导热性
密度
硬度
_____色,有金属光泽
导电、导热性_____
较小
质地_____
2.化学性质:
写出①~④的化学方程式:
①___________________。
②________________________。
③________________________。
④____________________________________。
【微点拨】
(1)常温下,能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生“钝化”,而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。
(2)铝与稀硝酸反应时生成的气体是NO而不是H2。
(3)能与铝反应产生氢气的溶液可能呈强酸性也可能呈强碱性。
二、铝的重要化合物
1.氧化铝:
(1)物理性质:
___色固体,___溶于水,熔沸点___。
(2)化学性质(书写离子方程式)
(3)用途:
是一种比较好的耐火材料,还可制作各种宝石。
2.氢氧化铝:
(1)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__________________________。
(2)制备。
①向铝盐中加入NH3·H2O,离子方程式为__________________________________;
②向四羟基合铝酸盐入足量CO2,离子方程式为__________________________________。
3.明矾:
明矾的化学式为________________,用离子方程式表示明矾净水的原理是____________________。
【微点拨】
(1)Al(OH)3具有两性,能溶于强酸(如盐酸)、强碱(如NaOH溶液),但不溶于弱酸(如H2CO3)、弱碱溶液(如氨水)。
(2)Al2O3、MgO的熔点很高,可用作耐火材料,但氧化铝坩埚不能用于熔融NaOH固体。
(3)既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应的物质有Al、Al2O3、Al(OH)3,多元弱酸的酸式盐(如NaHCO3、KHS、KHSO3、NaH2PO4等)及弱碱弱酸盐(如CH3COONH4等)。
1.【思考辨析】
(1)(2014·高考)铝罐可久盛食醋。
()
(2)(2014·高考)常温下Al(OH)3既能与NaOH溶液反应又能与稀硫酸反应。
()
(3)(2014·高考)氢氧化铝具有弱碱性,可用于制胃酸中和剂。
()
(4)(2013·高考)常温下将铝片放入浓硝酸中无明显现象,说明Al与浓硝酸不反应。
()
(5)(2013·高考)氯化铝是一种电解质,可用于电解法制铝。
()
2.【教材研习】
(1)(RJ必修1·P48科学探究)日常生活中有一些铝制炊具,它质轻且坚固耐用,其中的原因是( )
A.铝很不活泼,不易与其他物质反应B.铝虽然很活泼,但是在高温下才能反应
C.铝制品表面有一层致密的氧化物薄膜,起保护作用D.铝制品表面镀有一层铜,可以保护铝
(3)(LK必修1·P124)用铝制易拉罐收集满CO2,快速加入过量NaOH浓溶液,立即把口封闭。
发现易拉罐“咔咔”作响,并变瘪了;过一会儿,易拉罐又会作响并鼓起来。
下列说确的是( )
A.导致易拉罐变瘪的离子反应是CO2+OH-====HCO3-
B.导致易拉罐又鼓起来的反应是Al3++3HCO3-====Al(OH)3↓+3CO2↑
C.若将CO2换为NH3,浓NaOH溶液换为水,易拉罐也会出现先瘪后鼓的现象
D.上述过程中与NaOH溶液反应的物质有三种,且反应结束后的溶液显碱性
(4)(RJ必修1·P63)向下列物质的水溶液中滴加少量MgCl2溶液或AlCl3溶液,均有白色沉淀生成的是( )
A.BaCl2 B.FeCl3 C.Na2CO3 D.NaOH
【速记卡片】
1.牢记1种地壳中含量最多的金属元素:
Al。
2.熟记2种两性化合物:
Al2O3、Al(OH)3。
3.掌握3种制备Al(OH)3的方法:
①Al3++3NH3·H2O====Al(OH)3↓+3NH4-·;②[Al(OH)4]-+CO2(足量)====Al(OH)3↓+HCO3-;
③Al3++3[Al(OH)4]-====4Al(OH)3↓。
4.掌握6个离子方程式:
①2Al+6H+====2Al3++3H2↑②2Al+2OH-+6H2O====2[Al(OH)4]-+3H2↑③Al(OH)3+OH-====[Al(OH)4]-
④Al(OH)3+3H+====Al3++3H2O⑤Al3++3OH-====Al(OH)3↓⑥Al3++4OH-====[Al(OH)4]-
考点一 铝及其化合物的转化关系及应用
【自主训练】A、B、C、D、E五种化合物均含有同一种短周期常见元素,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易溶于水。
若取A溶液灼烧,焰色反应为紫色(透过蓝色钴玻璃片)。
(1)写出化学式:
A ,B ,C ,D ,E 。
(2)写出下列反应的离子方程式:
A→B:
。
A→D:
。
【归纳总结】
铝及其化合物的转化关系及应用
Al3+、[Al(OH)4]-、Al(OH)3的转化关系:
2.应用:
(1)制备Al(OH)3。
①以盐为原料
Al3++3NH3·H2O====Al(OH)3↓+3NH4-;[Al(OH)4]-+CO2====Al(OH)3↓+HCO3-。
②以铝为原料
(2)判断离子共存。
①Al3+只能存在于强酸性溶液中,不能与显碱性的物质大量共存;
②[Al(OH)4]-只能存在于强碱性溶液中,不能与显酸性的物质大量共存,所以Al3+与[Al(OH)4]-不能大量共存;
③加入铝粉放出氢气的溶液显酸性或碱性,与H+、OH-反应的离子一定不能大量共存。
(3)鉴别(利用滴加顺序不同,现象不同)。
①AlCl3溶液中滴加NaOH溶液现象为:
先生成白色沉淀,后沉淀溶解。
②NaOH溶液中滴加AlCl3溶液现象为:
开始无明显现象,后产生白色沉淀,继续滴加沉淀不溶解。
(4)分离提纯。
①利用Al能溶于强碱溶液,分离Al与其他金属的混合物。
②利用Al2O3能与强碱反应,分离Al2O3与其他金属氧化物的混合物。
【加固训练】1.(双选)(2014·高考改编)已知:
2Na[Al(OH)4]+CO2====2Al(OH)3↓+Na2CO3+H2O。
向含2molNaOH、1molBa(OH)2、2molNa[Al(OH)4]的混合溶液中慢慢通入CO2,则通入CO2的量和生成沉淀的量关系正确的是( )
选项
A
B
C
D
n(CO2)(mol)
2
3
4
6
n(沉淀)(mol)
1
2
3
3
2.(2015·聊城模拟)用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝,下述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
考点二 氢氧化铝沉淀的图象分析
1.四个基本图象:
(1)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图象。
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→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失
图象
离子
方程式
Al3++3OH-====Al(OH)3↓
Al(OH)3+OH-====[Al(OH)4]-
Al3++4OH-====[Al(OH)4]-
3[Al(OH)4]-+Al3+====4Al(OH)3↓
(2)四羟基合铝酸盐溶液与盐酸反应的图象。
操作
四羟基合铝酸盐溶液中逐滴加稀盐酸至过量
稀盐酸中逐滴加四羟基合铝酸盐溶液至过量
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
图象
离子方程式
[Al(OH)4]-+H+====Al(OH)3↓+H2O
Al(OH)3+3H+====Al3++3H2O
[Al(OH)4]-+4H+====Al3++4H2O
Al3++3[Al(OH)4]-====4Al(OH)3↓
2.四个拓展图象:
(1)向AlCl3溶液中逐滴加入氨水或Na[Al(OH)4]溶液至过量,图象如图1所示。
(2)向Na[Al(OH)4]溶液中逐滴加入AlCl3溶液或通入CO2至过量,图象如图2所示。
(3)向MgCl2、AlCl3和盐酸的混合溶液(即将Mg、Al溶于过量盐酸所得的溶液)中逐滴滴入NaOH溶液至过量,图象如图3所示。
(4)向MgCl2、AlCl3混合溶液中先加入NaOH溶液,后加入盐酸(NaOH与盐酸的物质的量浓度相等),沉淀图象如图4所示。
【典题】(2015·模拟)某溶液中可能含有
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②,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。
则下列说法不正确的是( )
A.溶液中的阳离子有
B.溶液中n(Al3+)=0.1mol
C.溶液中一定不含CO32-,可能含有SO42-和NO3-
D.n(H+)∶n(Al3+)∶n(Mg2+)=2∶2∶1
【典题剖析】
关键信息
信息分析与迁移
信息①
气体可能是H2,溶液在酸性条件下不存在NO3-
信息②
根据沉淀颜色,可确定不含有有色沉淀
信息③
根据图象变化趋势确定可能含有的离子
【方法规律】图象题的解答要领
(1)转化过程中要遵循化学方程式中的化学计量数的对应关系。
(2)看清纵横坐标的含义,对图象进行全面分析。
(3)对于一些复杂问题可先分解后组合,进行图象的叠加工作;只有抓住一些关键点(最高点、最低点、转折点等)和变化趋势,才能顺利地解决图象问题。
【针对训练】室温下,在0.2mol·L-1Al2(SO4)3溶液中,逐滴加入1.0mol·L-1NaOH溶液,实验测得溶液pH随NaOH溶液体积变化曲线如图,下列有关说确的是( )
A.a点时,溶液呈酸性的原因是Al3+水解,离子方程式为Al3++3OH-Al(OH)3
B.a→b段,溶液pH增大,Al3+浓度不变
C.b→c段,加入的OH-主要用于生成Al(OH)3沉淀
D.d点时,Al(OH)3沉淀开始溶解
【加固训练】1将物质X逐渐加入(或通入)Y溶液中,生成沉淀的量与加入X的物质的量关系如图所示,符合图示情况的是( )
A
B
C
D
X
CO2
HCl
NaOH
AlCl3
Y
Ca(OH)2
Na[Al(OH)4]
AlCl3
NaOH
2.向0.1L浓度均为0.1mol·L-1的NaOH和Na[Al(OH)4]混合溶液中逐滴加入同浓度的盐酸。
下列图象正确的是( )
资源平台铝与酸或碱反应生成H2的量的关系
【自主训练】足量下列物质与相同质量的铝反应,放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是( )
A.氢氧化钠溶液 B.稀硫酸 C.盐酸 D.稀硝酸
铝及其化合物单元检测
1.美、德两国科学家现已成功合成出具有独特化学特性的氢铝化合物(Al2H6).这一研究成果有助于人们开发出推力更强大的固体火箭燃料,也有望应用在氢动力汽车和其他能源方面.有关研究报告发表在最新出版的美国《科学》杂志上.下列关于氢铝化合物的推测不正确的是( )
A.Al2H6与水反应生成氢氧化铝和氢气B.Al2H6中铝显+3价,H显-1价
C.Al2H6具有强还原性D.铝与水蒸气在高温下生成Al2H6
2.在四种化合物①NaHCO3、②Al(OH)3、③Al2O3、④Na[Al(OH)4]中,跟盐酸和氢氧化钠溶液都能反应的是()
A.只有②④ B.只有①②C.只有①②③D.①②③④
3.下列离子方程式正确的是( )
A.铝与NaOH溶液反应:
Al+6OH-===[Al(OH)4]-+H2↑
B.向AlCl3溶液中滴入过量氨水:
Al3++4NH3·H2O===[Al(OH)4]-+4NH
C.Al2O3与NaOH溶液反应:
Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]-
D.Ba(OH)2溶液与明矾溶液反应至Al3+完全沉淀:
Ba2++3OH-+Al3++SO===Al(OH)3↓+BaSO4↓
4.下列有关铝及其化合物的叙述正确的是( )
A.铝粉与氧化镁共热可制取金属镁
B.足量的铝分别与含1molHCl、1molNaOH的溶液反应,产生等量的氢气
C.工业上用电解熔融Al2O3的方法冶炼铝
D.在浓硝酸中加入等体积的浓硫酸后,立即加入铝片,铝片表面放出氢气
5.用铝箔包裹0.1mol金属钠,用针扎出一些小孔,用如图装置收集产生的气体,则收集到的气体为(标准状况下)( )
A.氧气和氢气的混合气体B.1.12L氢气
C.大于1.12L氢气D.小于1.12L氢气
6.向含有amolAlCl3的溶液中加入含bmolKOH的溶液,生成沉淀的物质的量可能是(
①amol ②bmol ③mol ④mol ⑤0mol⑥(4a-b)mol
A.①②④⑤⑥B.①③④⑤⑥C.①②③⑤⑥D.①③⑤
7.用一已除去表面氧化膜的铝箔紧紧包裹在试管外壁(如图),将试管浸入硝酸汞溶液中,片刻取出,然后置于空气中,不久铝箔表面生出“白毛”,红墨水柱右端上升.根据实验现象判断下列说法错误的是( )
A.实验中发生的反应都是氧化还原反应B.铝是一种较活泼的金属
C.铝与氧气反应放出大量的热量D.铝片上生成的白毛是氧化铝和氧化汞的混合物
8.某溶液中含有[Al(OH)4]-、SO、SO、Na+,向其中加入Na2O2后,溶液中浓度基本保持不变的离子是( )
A.SOB.Na+C.[Al(OH)4]-D.SO
9.将5.4gAl投入到200.0mL2.0mol·L-1的溶液中有氢气产生,充分反应后有金属剩余.该溶液可能为
A.HNO3溶液B.Ba(OH)2溶液C.H2SO4溶液D.HCl溶液
10.实验室将9g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂.发生铝热反应之后,所得固体中含金属单质为18g,则该氧化物粉末可能是( )
A.Fe2O3和MnO2B.MnO2和V2O5C.Cr2O3D.V2O5
11.铝土矿的主要成分为氧化铝、氧化铁和二氧化硅,工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝:
下列说法中错误的是( )
A.①②中除加试剂外,还需要进行过滤操作B.a、b中铝元素的化合价相同
C.③中需要通入过量的氨气D.④进行的操作是加热,而且d一定是氧化铝
12.已知Ba[Al(OH)4]2可溶于水,如图表示的是向Al2(SO4)3溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液时生成沉淀的物质的量y与加入Ba(OH)2的物质的量x的关系.下列有关叙述正确的是( )
A.a~b时沉淀的物质的量:
Al(OH)3比BaSO4多
B.c~d时溶液中离子的物质的量:
[Al(OH)4]-比Ba2+少
C.a~d时沉淀的物质的量:
BaSO4可能小于Al(OH)3
D.d~e时溶液中离子的物质的量:
Ba2+可能等于OH-
二、非选择题(本题包括4小题,共52分)
13.(9分)某混合物A,含有KAl(SO4)2、Al2O3和Fe2O3,在一定条件下可实现下图所示的物质之间的变化:
据此判断
(1)固体B所含物质的化学式为______________________________________________.
(2)固体E所含物质的化学式为______________________________________________.
(3)反应①的离子方程式为__________________________________________________.
14.(14分)(高考)以下为铝材表面处理的一种方法:
(1)碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜,碱洗时常有气泡冒出,原因是____________________(用离子方程式表示).为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收,最好向槽液中加入下列试剂中的________.
a.NH3 b.CO2 c.NaOH d.HNO3
(2)以铝材为阳极,在H2SO4溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,阳极电极反应式为
________________________________.取少量废电解液,加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀,产生沉淀的原因是______________________________________________
15.下图表示有关物质(均由短周期元素形成)之间的转化关系,其中A为常见的金属单质,B为非金属单质(一般是黑色粉末),C是常见的无色无味液体,D是淡黄色的固体化合物.(反应条件图中已省略.)
(1)A、B、C、D代表的物质分别为__________、__________、__________、__________(填化学式);
(2)反应①中的C、D均过量,该反应的化学方程式是____________________________;
(3)反应②中,若B与F物质的量之比为4∶3,G、H分别是________、________(填化学式);
(4)反应③产物中K的化学式为_____________________________________________;
(5)反应④的离子方程式为_________________________________________________
________________________________________________________________________.
高中化学45分钟训练铝及其化合物答案
1-5DCCCC,6-10BDCDA,11-12CD
13
(1)Al2O3
(2)(NH4)2SO4、K2SO4
(3)[Al(OH)4]-+CO2===Al(OH)3↓+HCO
14
(1)2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑ b
(2)2Al+3H2O===Al2O3+6H++6e- HCO与H+反应使H+的浓度减小,产生Al(OH)3沉淀
15
(1)Al C H2O Na2O2
(2)2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑
(3)CO2 CO (4)Na2CO3
(5)2[Al(OH)4]-+CO2===2Al(OH)3↓+CO+H2O
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