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第2节铝及其重要化合物,考纲要求:1.了解铝及其重要化合物的制备方法。(宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想) 2.掌握铝单质及其重要化合物的主要性质及其应用。(科学探究与创新意识、科学态度与社会责任),考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,铝单质的性质及制备 1.铝的原子结构和存在 铝的原子结构示意图为。铝位于元素周期表,自然界中的铝全部以态存在。 2.金属铝的物理性质 铝是色、具有金属光泽的固体,硬度,具有良好的、导热性和延展性。,第3周期第A族,化合,银白,较小,导电性,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,3.铝的化学性质,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式: Al形成致密的氧化膜, 离子方程式: ,4Al+3O2=2Al2O3,2Al+6H+=2Al3+3H2,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,4.铝的制备 工业上利用电解熔融氧化铝的方法制备铝单质: (写化学方程式)。 5.铝热反应 实验原理:高温下铝能将较不活泼的金属从其氧化物中还原出来。 实验装置:铝粉还原氧化铁的实验装置如图所示。,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,引燃剂和铝热剂: a.引燃剂:镁条、氯酸钾。 b.铝热剂:铝粉和某些金属氧化物(Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物。 铝热反应的应用: a.该反应为放热反应,铝在高温下还原出了金属单质。在冶金工业上常用铝热反应制取熔点较高的金属,如铬、锰等,3MnO2+4Al 2Al2O3+3Mn。 b.该反应原理可以应用在生产上,如焊接钢轨等。,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,自主练习 1.在做铝的燃烧实验时,用坩埚钳夹住一小块铝箔,在酒精灯上加热至熔化,会看到的现象是铝箔熔化,失去光泽,但熔化的铝并不滴落。原因是什么?,提示 铝箔加热时与O2发生反应生成熔点很高的Al2O3薄膜,使内部的铝被Al2O3包裹着,所以熔化的铝不易滴下。,2.铝与NaOH溶液反应的机理是什么?,提示 2Al+2OH-+6H2O=2Al(OH)4-+3H2。铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3,然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2,反应中铝作还原剂,水作氧化剂,NaOH既不是氧化剂也不是还原剂。,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,3.下列关于铝单质的叙述正确的是() A.由于铝在空气中不会锈蚀,所以铝制品的使用寿命都很长 B.由于铝具有强还原性,所以常用铝来冶炼某些高熔点金属 C.常温下,铝被浓硫酸钝化,所以可用浓硫酸除去铝表面的铜镀层 D.由于铝的导电性能比铜强,所以常用铝制造电线、电缆,解析铜在加热的条件下才能与浓硫酸反应,加热条件下浓硫酸能与氧化铝反应;铜的导电性能比铝强。,B,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考向铝的性质及用途 例(2019河北唐山月考)下列有关铝的实验现象、用途解释正确的是(),答案,解析,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,易错警示(1)能与铝反应生成H2的溶液,可能是酸性溶液,也可能是碱性溶液。 (2)等质量的铝与足量的酸或碱溶液反应,生成H2的量相同。 (3)等物质的量的酸和碱与足量的铝反应,生成H2的量由酸和碱的物质的量决定。,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,归纳总结1.铝能与酸溶液反应生成H2和铝盐(含Al3+),但与稀硝酸反应不生成H2,且常温下在浓硝酸、浓硫酸中发生钝化。 2.铝与强碱溶液反应生成H2和四羟基合铝酸盐含Al(OH)4-。 3.铝与酸或碱溶液反应生成H2的量的计算及比较。,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,对点演练 铝是一种既能与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的HCl、NaOH溶液中,二者产生H2的物质的量相等,则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是。 (4)甲、乙两烧杯中分别盛有100 mL 3 molL-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)=12,则加入铝粉的质量为。 A.5.4 gB.3.6 gC.2.7 gD.1.8 g 答案 (1)11(2)13(3)31(4)A,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,解析 (1)根据化学方程式:2Al+6HCl=2AlCl3+3H2、2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2,可得出Al与H2的关系式均为2Al3H2,故只要参加反应的Al的质量相等,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的物质的量决定。根据化学反应中的关系式:6HCl3H2、2NaOH3H2,故当HCl和NaOH的物质的量相等时,二者产生H2的体积比为13。(3)因为铝足量且产生H2的物质的量相等,根据关系式n(HCl)n(NaOH)= 31,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)=31。(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13,而题设条件体积比为12,说明此时投入的铝粉对盐酸来说是过量的,而对于NaOH来说是不足的。,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,2Al+6HCl=2AlCl3+3H2 6 mol3 mol 3 molL-10.1 L0.15 mol 则Al与NaOH溶液反应生成H2的物质的量为0.15 mol2=0.3 mol。 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 227 g3 mol 5.4 g0.3 mol 即投入的铝粉质量为5.4 g。,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,铝的重要化合物 1.Al2O3 (1)物理性质:Al2O3是高熔点的氧化物,常作为 材料及冶炼的原料。 (2)化学性质(用离子方程式表示):,耐火,金属铝,Al2O3+6H+=2Al3+3H2O,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,2.Al(OH)3 (1)物理性质:Al(OH)3是难溶于水的白色胶状沉淀,它能吸附水中的,常用于水的净化,并能色素。 (2)化学性质。,受热分解:化学方程式为。,悬浮物,吸附,Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(3)制备(用离子方程式表示)。,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,3.明矾净水原理 明矾的化学式为,其净水原理涉及的离子方程式为。,KAl(SO4)212H2O,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,4.Al3+、Al(OH)3、Al(OH)4-之间的转化关系 写出上述转化的离子方程式: (1); ; 。 (2)。 (3)。 (4)。 (5); 。 (6)。,Al3+3Al(OH)4-=4Al(OH)3,Al3+3OH-=Al(OH)3,Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O,Al3+4OH-=Al(OH)4-,Al(OH)4-+4H+=Al3+4H2O,Al(OH)4-+H+=Al(OH)3+H2O,Al(OH)3+OH-=Al(OH)4-,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,自主练习 1.中学学习阶段接触到的既能与强酸反应又能与强碱反应的物质有哪些?,提示 金属单质:Al;两性氧化物:Al2O3;两性氢氧化物: Al(OH)3;弱酸的铵盐:(NH4)2CO3、CH3COONH4、(NH4)2S等;弱酸的酸式盐:NaHCO3、KHS、NaHSO3等;氨基酸等。,2.明矾可用于自来水的消毒吗?,提示 不能。明矾能净水,明矾净水只是除去水中的悬浮杂质并使其沉降,不能杀菌消毒。,考点一,考点二,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,3.(2019贵州贵阳月考)下列各组物质能相互反应得到Al(OH)3的是() A.Al跟NaOH溶液共热 B.Al(NO3)3跟过量的NaOH溶液反应 C.Al2O3和水共热 D.Al2(SO4)3溶液和过量的氨水反应,解析Al跟NaOH溶液共热生成NaAlO2,得不到氢氧化铝,故A错误;氢氧化铝是两性氢氧化物,能溶于强酸和强碱,Al(NO3)3跟过量的NaOH溶液反应生成NaAlO2,故B错误;氧化铝不溶于水,不能与水反应生成氢氧化铝,故C错误;Al2(SO4)3溶液和过量的氨水反应可以得到氢氧化铝,氢氧化铝不溶于弱碱溶液,故D正确。,D,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考向1铝的重要化合物的性质和用途 例1(2019湖南株洲调研测试)下列说法不正确的是 (),答案,解析,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,归纳总结1.Al3+、Al(OH)4-、Al(OH)3的转化关系,2.可溶性铝盐与强碱(如NaOH)溶液反应,铝元素的存在形式,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,3.含铝化合物转化关系的应用 (1)判断离子共存问题:,(2)鉴别物质(利用滴加试剂顺序不同,现象不同): 向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液,先产生白色沉淀,后沉淀溶解。 向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液,开始无明显现象,后产生白色沉淀,沉淀不溶解。,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,4.含铝元素杂质的除杂方法归类 利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于强碱溶液的特性,可除去许多物质中的含铝杂质,如(括号中物质为杂质): (1)Mg(Al):加足量NaOH溶液,过滤; (2)Fe2O3(Al2O3):加足量NaOH溶液,过滤; (3)Mg(OH)2Al(OH)3:加足量NaOH溶液,过滤; (4)Mg2+(Al3+):加过量NaOH溶液,过滤,再加酸充分溶解得到的沉淀。,对点演练 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,解析氨水与Fe3+和Al3+均能反应生成氢氧化物沉淀,B项不符合除杂的要求。,B,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,考向2有关Al(OH)3的制备及沉淀量计算 例230 mL 1 molL-1的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4 molL-1的NaOH溶液,若产生1.56 g白色沉淀,则加入NaOH溶液的体积可能为() A.3 mLB.7.5 mL C.15 mLD.17.5 mL,答案,解析,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,归纳总结Al3+与强碱溶液反应的计算规律 (1)求产物Al(OH)3的量。 当n(OH-)3n(Al3+)时, nAl(OH)3= n(OH-); 当3n(Al3+)n(OH-)4n(Al3+)时,nAl(OH)3=4n(Al3+)-n(OH-); 当n(OH-)4n(Al3+)时,nAl(OH)3=0,无沉淀。 (2)求反应物碱的量。 若碱不足(Al3+未完全沉淀), n(OH-)=3nAl(OH)3; 若碱使生成的Al(OH)3部分溶解, n(OH-)=4n(Al3+)-nAl(OH)3。,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,对点演练 (2019重庆一中周测)向明矾溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液,当硫酸根离子恰好沉淀完全时,铝元素的主要存在形式是() A.Al3+和Al(OH)3 B.Al(OH)3 C.Al(OH)3和Al(OH)4- D.Al(OH)4-,D,解析若1 mol明矾KAl(SO4)212H2O和氢氧化钡溶液反应,当硫酸根离子恰好沉淀完全时,需要2 mol氢氧化钡,OH-的物质的量是4 mol,铝离子的物质的量是1 mol,此时二者恰好完全反应生成 ,故D项正确。,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考点一,考点二,2,3,1,4,1,2,3,4,1.将NaOH溶液逐滴加入用盐酸酸化过的AlCl3溶液中,若用y轴表示Al(OH)3沉淀的量,x轴表示NaOH溶液的体积,下列图像正确的是(),答案,解析,1,2,3,4,答案,解析,1,2,3,4,3.(2019江苏徐州高三诊断)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3xH2O、Fe2O3、SiO2等)提取纯Al2O3作冶炼铝的原料,提取时操作过程如图所示,图中操作错误的是 () A.B.C.D.,答案,解析,1,2,3,4,4.卤水中含有丰富的镁离子,可制取多种含镁产品。请回答下列问题: (1)向卤水中加入Ca(OH)2可制取Mg(OH)2,其离子方程式是。 (2)Mg(OH)2可用来制取MgO,进而制取金属镁。 灼烧Mg(OH)2得到MgO的化学方程式是。 1 200 时,真空条件下用硅铁(硅的质量分数为95%99%)将MgO还原为镁蒸气(铁不参与反应),用化学方程式表示其原理: 。 (3)Mg(OH)2也可用来制取无水MgCl2。 从MgCl2溶液得到MgCl26H2O的操作是。 MgCl26H2O与SOCl2混合后加热,可获得无水MgCl2(已知SOCl2与水接触时迅速形成白雾,生成SO2)。则得到无水MgCl2的化学方程式为。,1,2,3,解析 (1)Mg2+与Ca(OH)2发生反应生成Mg(OH)2。 (2)Mg(OH)2受热分解生成MgO和H2O。1 200 时、真空条件下,Si将MgO还原为镁蒸气,同时生成SiO2。(3)MgCl2的溶解度随温度变化较小,且Mg2+易水解,故可使MgCl2溶液在氯化氢氛围中蒸发、结晶得到MgCl26H2O。根据题中信息可知,SOCl2与MgCl26H2O反应生成SO2、HCl和MgCl2。,4,
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