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1、化学 课标版,第7讲 铝及其化合物,考点一 铝及其重要化合物 1.铝的结构、性质及用途 (1)铝的结构和存在 铝元素位于元素周期表 第三周期A族 ,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 化合态 形式存在。 (2)铝的物理性质,(3)金属铝的化学性质 a. b.2Al+3Cl2 2AlCl3,c. d.与氢氧化钠溶液反应: 2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2 e.2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe(铝热反应) (4)铝的工业制备 2Al2O3(熔融) 4Al+3O2 (5)铝的用途 纯铝用来制作导线,铝合金用于制造汽车、飞机、生活用
2、品等。,2.铝的重要化合物 (1)氧化铝 a.物理性质:白色固体,难溶于水,有很高的熔点。 b.化学性质 (2)氢氧化铝 a.物理性质:白色胶状不溶于水的固体。 b.化学性质, 受热分解:2Al(OH)3 Al2O3+3H2O c.制备 向铝盐中加入氨水,离子方程式为 Al3+3NH3H2O Al(OH)3+ 3N 。 NaAlO2溶液中通入足量CO2,离子方程式为 Al +CO2+2H2O Al(OH)3+HC 。,NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合:3Al +Al3+6H2O 4Al(OH)3。 (3)常见的铝盐 a.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。 b.明矾的化
3、学式为 KAl(SO4)212H2O ,它是无色晶体,可溶于水,水 溶液pH7。明矾可以净水,其净水的原理是Al3+3H2O Al(OH)3(胶 体)+3H+,Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。,3.Al3+、Al 、Al(OH)3的转化关系,4.可溶性铝盐与强碱(如NaOH)溶液反应,铝元素的存在形式,1.判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)自然界中铝元素都是以化合物形式存在的 ( ) (2)常温下,铝与浓硫酸、浓硝酸不反应,故能用铝制容器盛放浓硫酸、 浓硝酸 ( ) (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( ) (4)熔化固体NaOH的坩埚不能选用A
4、l2O3坩埚 ( ) (5)向一定量的AlCl3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 ( ) (6)除去氧化铁中氧化铝的方法:向混合物中加入过量的氢氧化钠溶液, 充分反应后过滤、洗涤、干燥 ( ) (7)Al和MgO组成铝热剂,反应后生成单质镁 ( ),答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7),2.【多维思考】 (1)制备Al(OH)3时为什么不用NaOH溶液,而使用氨水? (2)明矾的净水作用与液氯对自来水的消毒作用是否相同? (3)在做铝的燃烧实验时,用坩埚钳夹住一小块铝箔,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
5、不滴落。原 因是 。 (4)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)NaOH溶液可以溶解Al(OH)3,而氨水不能溶解Al(OH)3。 (2)不同。明矾净水只是除去水中的悬浮杂质,不能杀菌消毒,而液氯只 能杀菌消毒,不能沉淀悬浮的杂质。 (3)铝箔加热时与O2发生反应生成熔点很高的Al2O3薄膜,内部的铝被Al2O3包裹着,所以熔化的铝不易滴下 (4)弱酸的铵盐,如NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等;弱酸的酸 式盐,如NaHCO3、KHS、NaHSO3等;氨基酸等。,题组一 铝及其化合物的性质及应用,1
6、.下列关于铝及其化合物的叙述中错误的是 ( ) A.常温下铝与浓硝酸反应制得大量的NO2 B.Al、Al2O3、Al(OH)3都可溶于NaOH溶液和盐酸中 C.向AlCl3溶液中滴加氨水,产生白色沉淀;再加过量NaHSO4溶液,沉淀 消失 D.能用同一个离子方程式表示氨水滴入Al2(SO4)3溶液和Al2(SO4)3溶液 滴入浓氨水的反应,答案 A 常温下铝遇浓HNO3发生钝化,A错误。,2.下列说法中正确的是 ( ) A.Al2(SO4)3和小苏打反应是泡沫灭火器的原理 B.Al2O3熔点高,可用作耐高温材料 C.Al2O3和MgO均可与NaOH溶液反应 D.用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨
7、过的铝箔在酒精灯上加热,熔化 后的液态铝滴落下来,是因为铝的熔点较低 E.将浓硝酸滴入用砂纸打磨过的铝条中,会产生红棕色气体 F.将氯化铝溶液滴入浓氢氧化钠溶液中,会产生大量白色沉淀 G.铝与Fe2O3发生铝热反应,反应后固体质量增加,答案 AB 泡沫灭火器的原理是:Al3+与HC 发生相互促进水解反应, 产生大量泡沫,A项正确;Al2O3熔点高,可用作耐高温材料,B项正确;MgO 与NaOH溶液不反应,C选项错误;熔化后的铝不能滴落下来,D选项错误; 常温下,浓硝酸能够使铝发生钝化,E项错误;氯化铝溶液滴入浓NaOH溶 液中,发生的反应为Al3+4OH- Al +2H2O,不能立即产生大量白
8、色 沉淀,F项错误;铝热反应前后固体质量不变,G项错误。,思维建模 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2Al3H2。,(1)等量铝分别与足量盐酸、氢氧化钠溶液反应,产生氢气体积比 = 。 (2)足量的铝分别与等物质的量的HCl、氢氧化钠反应,产生氢气的体积 比 = 。,(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应,产生氢气的 体积比 ,则必
9、定是a.铝与盐酸反应时,铝过量而盐酸不足; b.铝与氢氧化钠溶液反应时,铝不足而氢氧化钠过量。解题时应充分利 用上述过量关系。,题组二 氢氧化铝的制备方法及其原理 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 ( ) 加盐酸溶解 加烧碱溶液溶解 过滤 通入过量CO2生成 Al(OH)3沉淀 加入盐酸生成Al(OH)3沉淀 加入过量烧碱溶液 A. B. C. D.,答案 B 若先用盐酸溶解,Mg、Al均溶解,制取Al(OH)3的步骤较多;从 NaAlO2制备Al(OH)3,若加盐酸,不容易控制量的多少,故B项操作步骤为 最佳顺序。,4.向30 mL 1 molL-1的
10、AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4 molL-1的NaOH溶 液,若产生0.78 g白色沉淀,则加入的NaOH溶液的体积可能为 ( ) A.3 mL B.7.5 mL C.15 mL D.17.5 mL,答案 B 解法一:把该题的信息转化为图像,用图像法求解,如图所示: 当生成沉淀0.01 mol时需NaOH 0.03 mol或0.11 mol,显然B项符合题意。 解法二:已知n(AlCl3)=0.03 mol,nAl(OH)3=0.01 mol,由沉淀的物质的量小于氯化铝的物质的量可推知此题可能有两个答案:一是氢氧化钠不足,二是氢氧化钠过量。当NaOH不足时,V(NaOH)= L=0.007
11、5 L=7.5 mL; NaOH过量时,V(NaOH)= L=0.027 5 L=27.5 mL。,5.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:350 g 70% H2SO4溶液,NaOH固体240 g,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 g、W2 g、W3 。三种实验方案如下: 甲:铝加NaOH溶液加H2SO4溶液W1 g Al(OH)3 乙:铝加H2SO4溶液加NaOH溶液W2 g Al(OH)3 丙: W3 g Al(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
12、最合理的是 。 (2)三位学生制得的Al(OH)3的质量由大到小的顺序是 。 (3)制得Al(OH)3的最大质量约是 。,答案 (1)丙 (2)W3W1W2 (3)520 g,解析 甲:制取2 mol Al(OH)3消耗H+ 2 mol,OH- 2 mol。 乙:制取2 mol Al(OH)3消耗H+ 6 mol,OH- 6 mol。 丙:制取2 mol Al(OH)3消耗H+ 1.5 mol,OH- 1.5 mol。 结论是丙以较少的原料制出较多的Al(OH)3;乙以较多的原料制出较少 的产品;相同的原料制取的Al(OH)3质量应是W3W1W2。,反思归纳 制备Al(OH)3的方法 (1)以
13、盐为原料 途径一:Al3+ Al(OH)3,一般不宜用强碱; 途径二:Al Al(OH)3,一般不宜用强酸; 途径三:Al3+3Al +6H2O 4Al(OH)3。 (2)以铝为原料,方法一:Al Al3+ Al(OH)3; 方法二:Al Al(OH)4- Al(OH)3; 方法三: Al(OH)3。,6.A、B、C、D、E五种化合物均含有某种短周期常见元素,它们的转 化关系如图所示,其中A的溶液为澄清溶液,C为难溶的白色固体,E易溶 于水,取A的溶液灼烧,焰色反应为浅紫色(透过蓝色钴玻璃)。 (1)写出化学式:A ,B ,C ,D ,E 。 (2)写出下列反应的离子方程式:,题组三 铝三角的
14、转化关系及应用,AB: ; AD: 。,答案 (1)KAlO2 Al(OH)3 Al2O3 AlCl3 NaAlO2 (2)Al +2H2O+CO2 Al(OH)3+HC Al +4H+ Al3+2H2O,解析 在短周期元素形成的化合物中,既能与盐酸反应,又能与NaOH溶 液反应的物质必为两性物质,又因为B受热时转化为C,故可知C为Al2O3, B为Al(OH)3,由此推出D是AlCl3,E为NaAlO2;A与过量CO2反应生成Al(OH)3,且A的溶液的焰色反应为浅紫色,则A为KAlO2。,7.铝是一种应用广泛的金属,工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融 电解制得。 铝土矿的
15、主要成分是Al2O3和SiO2等。从铝土矿中提炼Al2O3的流程如 下: 以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下:,回答下列问题: (1)写出反应1的化学方程式: 。 (2)滤液中加入CaO生成的沉淀是 ,反应2的离子方程式为 。 (3)E可作为建筑材料,化合物C是 ,写出由D制备冰晶石的化学方程式: 。 (4)电解制铝的化学方程式是 ,以石墨为电极,阳极产生的混合气体的成分是 。,答案 (1)2NaOH+SiO2 Na2SiO3+H2O、2NaOH+Al2O3 2NaAlO2+H2O (2)CaSiO3 2Al +CO2+3H2O 2Al(OH)3+C (3)浓H2SO4 12H
16、F+3Na2CO3+2Al(OH)3 2Na3AlF6+3CO2+9H2O (4)2Al2O3 4Al+3O2 O2、CO2(CO),解析 由题干的信息可推出 (3)根据冰晶石的化学式可知气体D为HF,结合E可作为建筑材料可推出C为浓H2SO4,E为CaSO4,根据原子守恒可写出制备冰晶石的化学方程式。 (4)以石墨为电极,阳极发生的反应为2O2-4e- O2,O2可与石墨反应产生CO2和CO气体。,拓展升华 铝土矿中除含有Al2O3、SiO2外还含有Fe2O3,工业上从铝 土矿中提取Al2O3的工艺流程为:,考点二 用数形结合思想理解“铝三角” 1.Al3+、Al(OH)3、Al 之间的转化
17、关系 写出实现上述各步转化的离子方程式: (1)Al3+ Al(OH)3, Al3+3NH3H2O Al(OH)3+3N Al3+3Al +6H2O 4Al(OH)3 Al3+3OH- Al(OH)3 (2)Al(OH)3 Al3+ Al(OH)3+3H+ Al3+3H2O (3)Al3+ Al Al3+4OH- Al +2H2O (4)Al Al3+ Al +4H+ Al3+2H2O (5)Al Al(OH)3, Al +CO2+2H2O Al(OH)3+HC 、 Al +H+H2O Al(OH)3 (6)Al(OH)3 Al Al(OH)3+OH- Al +2H2O,2.四个基本图像 (1
18、)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液互滴,(2)偏铝酸盐溶液与盐酸互滴,3.四个拓展图像 (1)向AlCl3溶液中逐滴加入氨水至过量,图像如图1所示。 (2)向NaAlO2溶液中通入CO2至过量,图像如图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,图像如图3所示。 (4)向MgCl2、AlCl3混合溶液中先加入NaOH溶液,后加入盐酸 (NaOH溶液与盐酸的物质的量浓度相等),沉淀图像如图4所示。,1.下列各项操作中,能出现“先产生沉淀,然后沉淀又溶解”现象的是 。 向饱和碳酸钠溶液中通入过量的CO2 向NaAlO2
19、溶液中逐滴加入过量的稀盐酸 向AlCl3溶液中逐滴加入过量稀氢氧化钠溶液 向硅酸钠溶液中逐滴加入过量的盐酸,答案 解析 中Na2CO3与CO2、H2O反应生成NaHCO3,由于Na2CO3的溶解度 比NaHCO3的大,因而只会产生沉淀;NaAlO2溶液中加入稀盐酸,开始 时产生白色沉淀Al(OH)3,当盐酸过量时,Al(OH)3又溶于盐酸;向AlCl3 溶液中加入NaOH溶液,开始时产生白色沉淀Al(OH)3,当NaOH过量时, Al(OH)3又溶于NaOH;只会生成H2SiO3沉淀。,2.下列各组物质的无色溶液,不用其他试剂即可鉴别的是 。 NaOH、AlCl3 NaHCO3、H2SO4 N
20、aAlO2、NaHSO4 Na2CO3、HCl Na2CO3、NaHCO3、Ca(OH)2 答案 ,题组 用数形结合思想理解“铝三角”,1.(2016湖北宜昌月考)在KOH和KAlO2混合溶液中滴加稀盐酸直到过量,下列生成沉淀物质的量与所加盐酸体积关系的图像正确的是 ( ),答案 D 首先发生中和反应,没有沉淀产生,然后Al +H+H2O Al(OH)3,最后Al(OH)3+3H+ Al3+3H2O,沉淀溶解。沉淀产生、沉 淀溶解消耗的H+个数比是13,故D正确。,2.某溶液中可能含有如下离子:H+、Mg2+、Al3+、N 、Cl-、Al 。当 向该溶液中逐滴加入NaOH溶液时,产生沉淀的物质
21、的量与加入NaOH 溶液的体积的关系如图所示,下列说法正确的是 ( ) A.原溶液中一定含有的阳离子是H+、Mg2+、Al3+、N B.反应最后形成的溶液中的溶质含AlCl3 C.原溶液中Al3+与N 的物质的量之比为13 D.原溶液中含有的阴离子是Al 、Cl-,答案 C 根据图像结合溶液呈电中性可推断出溶液中肯定含有H+、 N 、Al3+和Cl-,肯定不存在Al 和Mg2+,A、D错误;反应到最后溶液中 的溶质是NH3H2O和NaAlO2、NaCl,不含AlCl3,故B错误。,3.(2016湖北襄阳四校期中)现有含MgCl2、AlCl3均为n mol的混合溶液, 向其中滴加NaOH溶液至过量。加入NaOH的物质的量与生成沉淀的物 质的量的关系正确的是(离子形成沉淀或沉淀的溶解与溶液pH的关系 如下表) ( ),答案 C 由表中数据知,当Al3+沉淀完全时Mg2+还没有开始形成沉淀, 当生成的Al(OH)3开始溶解时Mg2+仍没有形成沉淀,当加碱至溶液的pH =8.93时,Al(OH)3部分溶解而Mg(OH)2开始形成沉淀,生成沉淀速率比前 段生成沉淀速率小,当溶液pH=10.92时,Mg(OH)2沉淀完全,Al(OH)3继续 溶解,至pH=12.04时,沉淀只有Mg(OH)2,Al(OH)3全部溶解,故C项正确。,