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1、第2课时 铝的氧化物与氢氧化物 从铝土矿中提取铝目标与素养：1.地壳中铝的含量及存在形式。(宏观辨识与微观探析)2.从铝土矿中获得铝的方法。(宏观辨识与微观探析)3.两性氧化物、两性氢氧化物的概念，Al2O3、Al(OH)3的重要性质，铝及其重要化合物之间的转化关系。(宏观辨识与微观探析)4.明矾的组成及净水原理。(宏观辨识与微观探析)一、氧化铝1物理性质：白色固体、难溶于水，熔点很高，硬度很大，纯净的Al2O3俗称刚玉。2化学性质(1)两性氧化物：既可以与酸反应，又可以与碱反应，生成盐和水的氧化物。(2)Al2O3体现两性氧化物性质的离子反应方程式二、氢氧化铝1物理性质：难溶于水的白色固体，
2、氢氧化铝胶体在水中能够凝聚悬浮物，常作净水剂。2化学性质(1)属于两性氢氧化物。(2)氢氧化铝的两性(写出下列反应的离子方程式)。(3)氢氧化铝的不稳定性。氢氧化铝加热分解的化学方程式：2Al(OH)3Al2O33H2O。微点拨Al2O3、Al(OH)3不能与NH3H2O等弱碱反应，也不能与H2CO3等很弱的酸反应。3Al(OH)3的一般实验室制备(1)试剂：AlCl3溶液或Al2(SO4)3溶液和氨水。(2)反应离子方程式Al33NH3H2O=Al(OH)33NH。4明矾的净水作用(1)复盐：由两种或两种以上阳离子和一种阴离子组成的盐，如明矾的化学式为KAl(SO4)212H2O，常温下是一
3、种晶体，复盐是纯净物。(2)明矾的净水原理。三、从铝土矿中提取铝1铝的存在(1)含量：铝元素是地壳中含量最高的金属元素。(2)存在：地壳中铝以化合态存在于铝土矿中，铝土矿的主要成分是Al2O3。2从铝土矿中提取铝的工艺流程及相关反应原理微点拨(1)Al2O3是一种高熔点的化合物，为了降低能耗，工业上常加入冰晶石(Na3AlF6)，使Al2O3在1 000 时熔融，以降低铝的冶炼成本。(2)电解法制铝是采用高熔点的Al2O3，而不用熔点低很多的AlCl3，是因为AlCl3在熔融状态时不电离、不导电。(3)酸化时用过量CO2，使NaAlO2完全转化为Al(OH)3沉淀，不能用强酸酸化，因为过量的强
4、酸能使Al(OH)3溶解。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)铝在自然界中有游离态和化合态两种形式()(2)除去铝片表面的氧化膜可以用砂纸打磨，也可以用盐酸或氢氧化钠溶液清洗()(3)Al2O3和Al(OH)3可以和所有的酸或碱反应生成盐和水()(4)强酸性溶液中铝元素以Al3形式存在，强碱性溶液中铝元素以AlO形式存在()2下列变化不可能通过一步实验直接完成的是()AAl(OH)3Al2O3BAl2O3Al(OH)3CAlAlO DAl3Al(OH)3BAl(OH)3加热分解可直接得Al2O3，Al与强碱溶液反应可得AlO，Al3遇碱可直接得Al(OH)3，Al2O3难溶于水，不能
5、通过一步反应得Al(OH)3，应将Al2O3与酸或碱反应得Al3或AlO，再与碱或酸反应，才能得Al(OH)3。3写出下列反应的离子方程式。(1)Al2O3溶于NaOH溶液中_。(2)Al(OH)3溶于NaOH溶液中_。(3)AlCl3溶液中加入足量氨水_。(4)NaAlO2溶液中通入过量CO2_。答案(1)Al2O32OH=2AlOH2O(2)Al(OH)3OH=AlO2H2O(3)Al33NH3H2O=Al(OH)33NH(4)AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO铝及其重要化合物的相互转化1.“铝三角”及其转化关系(1)Al3与Al(OH)3的相互转化Al3转化为Al(OH)3: A
6、l33NH3H2O=Al(OH)33NH；Al33OH(少量)=Al(OH)3。Al(OH)3转化为Al3：Al(OH)33H=Al33H2O。(2)Al3与AlO的相互转化Al3转化为AlO：Al34OH(过量)=AlO2H2O。AlO转化为Al3：AlO4H(过量)=Al32H2O。(3)AlO与Al(OH)3的相互转化AlO转化为Al(OH)3：AlOCO2(过量)2H2O=Al(OH)3HCO；2AlOCO2(少量)3H2O=2Al(OH)3CO。AlOH(少量)H2O=Al(OH)3。Al(OH)3转化为AlO：Al(OH)3OH=AlO2H2O。2“铝三角”转化关系的应用(1)制取
7、Al(OH)3Al33NH3H2O=Al(OH)33NH； AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO。(2)检验与鉴别用过量的NaOH溶液检验Al3的存在。用过量的NaOH溶液鉴别Al3、Mg2。采用互滴法鉴别Al3与OH，AlO与H。(3)分离与提纯利用Al能溶于强碱溶液，分离Al与其他金属的混合物(如Fe、Al混合物)。利用Al2O3能与强碱溶液反应，分离Al2O3与其他金属氧化物(如Fe2O3、Al2O3混合物)。利用Al(OH)3能与强碱溶液反应，分离Al3与其他金属阳离子(如Al3与Mg2或Fe3)。A、B、C、D、E五种物质均含某种常见金属元素，它们的转化关系如图所示，B为白色难
8、溶固体，E易溶于水。(1)写出化学式：A_，B_，C_，D_。(2)写出下列反应的化学方程式：BC_；BD_。(3)写出下列反应的离子方程式：AD_；CD_。解析(1)从题图可知，A、B、C均能与盐酸、NaOH溶液反应，且均含同种金属元素，A受热能分解，B能电解，可知A、B、C分别为Al(OH)3、Al2O3、Al，D、E分别为AlCl3、NaAlO2。(2)BC的化学方程式为2Al2O34Al3O2，BD的化学方程式为Al2O36HCl=2AlCl33H2O。(3)AD的离子方程式为Al(OH)33H=Al33H2O，CD的离子方程式为2Al6H=2Al33H2。答案(1)Al(OH)3Al
9、2O3AlAlCl3(2)2Al2O34Al3O2Al2O36HCl=2AlCl33H2O(3)Al(OH)33H=Al33H2O2Al6H=2Al33H21有四种含有铝元素的化合物A、B、C、D，且能发生下列反应：ANaOHDH2O，BAH2O，CNaOH(适量)BNaCl，在D溶液中滴入盐酸后有沉淀生成，盐酸过量沉淀又溶解生成C，则A、B、C、D的化学式分别是A_，B_，C_，D_。解析含有铝元素的化合物加热能分解的只有Al(OH)3，根据B加热,AH2O推出B为Al(OH)3，A为Al2O3，由ANaOHDH2O推出D为NaAlO2，由CNaOH(适量)BNaCl推出C为AlCl3。答案
10、Al2O3Al(OH)3AlCl3NaAlO2有关Al(OH)3沉淀图像的分析1.可溶性铝盐与NaOH溶液互滴情况分析可溶性铝盐溶液中滴加NaOH溶液至过量NaOH溶液中逐滴滴加可溶性铝盐溶液至过量立即产生白色沉淀渐多最多渐少沉淀消失无沉淀(有即溶)出现沉淀渐多最多沉淀不消失Al33OH=Al(OH)3Al(OH)3OH= AlO2H2O4OHAl3= AlO2H2O3AlOAl36H2O=4Al(OH)32.偏铝酸盐与稀盐酸互滴情况分析偏铝酸盐溶液中滴加稀盐酸至过量稀盐酸中逐滴滴加偏铝酸盐溶液至过量立即产生白色沉淀渐多最多渐少沉淀消失 无沉淀(有即溶)出现沉淀渐多最多沉淀不消失AlOHH2O
11、= Al(OH)3Al(OH)33H= Al33H2OAlO4H= Al32H2OAl33AlO6H2O=4Al(OH)3把NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量水后，产生1.16 g白色沉淀，再向所得浊液中逐滴加入1.00 molL1盐酸，加入盐酸的体积与生成沉淀的关系如图所示。(1)A点的沉淀物的化学式为_，理由_。(2)写出A点至B点发生反应的离子方程式_。(3)原混合物中MgCl2的质量是_ g，AlCl3的质量是_ g，NaOH的质量是_ g。(4)C点盐酸的体积为_ mL。解析(1)加入10.0 mL 盐酸后沉淀才增加，说明加入10.0 mL 盐酸正好把过量的
12、NaOH中和掉，故A点的沉淀物只有Mg(OH)2。(2)AB，AlO刚好生成Al(OH)3，反应为AlOHH2O=Al(OH)3。(3)n(MgCl2)nMg(OH)20.02 mol，m(MgCl2)0.02 mol95 gmol11.90 g。n(AlCl3)n(AlO)n(HCl)10.030.01.00 molL1(30.010.0)103 L0.02 mol，m(AlCl3)0.02 mol133.5 gmol12.67 g。n(NaOH)2n(MgCl2)4n(AlCl3)1.00 molL10.03 L0.13 mol，m(NaOH)0.13 mol40.0 gmol15.20
13、g。(4)从BC，加入的盐酸刚好把Mg(OH)2、Al(OH)3溶解掉，则n(HCl)n(NaOH)0.13 mol。V(盐酸)0.13 L130 mL。答案(1)Mg(OH)2因为加入10.0 mL 盐酸恰好中和过量NaOH，再加盐酸沉淀增多，说明AlO转化为Al(OH)3，故A点沉淀为Mg(OH)2(2)AlOHH2O=Al(OH)3(3)1.902.675.20(4)130方法技巧(1)解答图像计算题，必须抓住有关化学反应原理和有关物质的性质，结合图像的特点，综合分析逐步计算求解。其关键是抓住图像的四点(原点、交点、转折点、终点)，数形结合，分析计算。(2)在铝盐和强碱溶液及偏铝酸盐和强
14、酸溶液反应的图像中，只要沉淀的量没有达到最大值，则产生的沉淀对应的碱或酸的量都有不足和过量两种情况，计算时要注意讨论。2将一定质量的镁铝合金投入100 mL一定浓度的盐酸中，合金完全溶解。向所得溶液中滴加浓度为5 molL1的NaOH溶液，生成的沉淀跟加入的NaOH溶液的体积关系如图所示(横坐标体积单位是mL，纵坐标质量单位是g)。求：(1)合金中Mg的质量为_。(2)所用盐酸的物质的量浓度为_。解析(1)mMg(OH)211.6 g，n(Mg)nMg(OH)20.2 mol，m(Mg)0.2 mol24 gmol14.8 g。(2)当沉淀达最大值时，溶液中溶质为NaCl，此时n(HCl)n(
15、NaOH)，0.100 Lc(HCl)0.160 L5 molL1，c(HCl)8 molL1。答案(1)4.8 g(2)8 molL11下列说法正确的是()A金属氧化物都能与水反应生成碱B非金属氧化物都能与水反应生成酸C氧化铝既能与盐酸反应又能与氨水反应D氧化铝是冶炼金属铝的原料D多数金属氧化物和部分非金属氧化物不溶于水，例如CuO、SiO2等；Al2O3是两性氧化物，能与酸和强碱溶液反应；工业上用电解Al2O3的方法制备铝。2下列关于Al(OH)3的性质叙述错误的是()AAl(OH)3受热易分解生成Al2O3和H2OBAl(OH)3是难溶于水的白色胶状物质CAl(OH)3能凝聚水中的悬浮物
16、，也能吸附色素DAl(OH)3既能溶于NaOH溶液、氨水，又能溶于盐酸DAl(OH)3是两性氢氧化物，能溶于酸，也能溶于NaOH、KOH等强碱，但Al(OH)3不能溶于氨水等弱碱。3下列物质Al、NaHCO3、Al2O3、Mg(OH)2、Al(OH)3中，既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应的化合物是()A B C DCAl既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应，但不是化合物；Mg(OH)2只能与盐酸反应；NaHCO3、Al2O3、Al(OH)3三种物质既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应。4工业上用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝，而不用还原剂还原氧化铝的方法冶炼铝。下列相关说法正确的是()A氧
17、化铝中的铝元素为3价，只有还原性，没有氧化性B加入冰晶石降低氧化铝的熔点，在熔融状态下易被还原C铝单质的还原性强，较难用还原剂还原氧化铝得到铝D铝离子的氧化性强，较难用还原剂还原氧化铝得到铝C氧化铝中铝元素为3价，是其最高价，故只有氧化性，无还原性，但Al3氧化性弱，较难用还原剂还原氧化铝得到铝。5某校化学兴趣小组用如图所示过程除去AlCl3中含有的Mg2、K杂质离子并尽可能减少AlCl3的损失。请回答下列问题：(1)写出混合物中加入足量氢氧化钠溶液时，溶液中发生反应的离子方程式：_。(2)氢氧化钠溶液能否用氨水代替，为什么？_。(3)溶液a中存在的离子有_；在溶液a中加入盐酸时需控制盐酸的量
18、，为什么？_。为此，改进方法是_。解析(1)加入足量氢氧化钠溶液，Mg2可与OH反应生成Mg(OH)2沉淀，Al3先与OH反应生成Al(OH)3，生成的Al(OH)3继续与OH反应生成AlO和H2O。(2)氢氧化钠溶液不能用氨水代替，因为在Al3与氨水反应生成Al(OH)3后，Al(OH)3不能与氨水继续反应，从而不能将Al(OH)3与Mg(OH)2分开。(3)加入氢氧化钠溶液后除去了Mg2，但又引入了Na，同时Al3转化成了AlO；因为氢氧化铝能与强酸反应，所以在加入盐酸沉淀AlO时，需要控制溶液的pH，以防止部分AlO转化成Al3；氢氧化铝只能与强碱或强酸反应，因此，可在溶液a中通入过量二氧化碳气体，而Al(OH)3不会溶解。答案(1)Mg22OH=Mg(OH)2，Al33OH=Al(OH)3，Al(OH)3OH=AlO2H2O(2)不能，因为在Al3与氨水反应生成Al(OH)3后，Al(OH)3不能与氨水继续反应，从而不能将Al(OH)3与Mg(OH)2分开(3)Cl、K、AlO、OH、Na因为Al(OH)3能与强酸反应，所以在加入盐酸时，需要控制盐酸的量，以防止部分Al(OH)3转化成Al3通入过量二氧化碳气体