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第第2 2节铝及其重要化合物节铝及其重要化合物-2-考纲要求:1.了解铝的主要性质及其用途。2.了解铝的重要化合物的主要性质及其应用。-3-基础梳理考点突破考点一铝的性质及应用1.铝的重要性质-4-基础梳理考点突破写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式:-5-基础梳理考点突破2.铝热反应(1)实验装置。(2)实验现象及结论。剧烈反应,放出大量的热,混合物剧烈反应过后,纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中;待熔融物冷却后,除去外层熔渣,可以发现落下的是铁珠。-6-基础梳理考点突破自主巩固判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)(2015全国)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()(2)(2014福建理综)铝罐可久盛食醋()(3)(2013广东理综)常温下将Al片放入浓硝酸中,无明显现象,所以Al与浓硝酸不反应()(4)铝合金门窗及餐具坚固耐用,所以不易与氧气反应()(5)铝片放入氢氧化钠溶液中的离子方程式为Al+2OH-+H2()(6)用盐酸、氢氧化钠溶液均可除去镁、铝表面的氧化膜()(7)铝与少量氢氧化钠溶液反应生成Al(OH)3()-7-基础梳理考点突破1.铝能与酸溶液反应生成H2和铝盐(Al3+),但与稀硝酸反应不生成H2,且在浓硝酸、浓硫酸中钝化。2.铝与强碱溶液反应生成H2和偏铝酸盐()。3.铝与酸或碱溶液反应生成H2的量的计算及比较。Al与酸、碱反应,实质上都是故Al与酸、碱溶液反应时,Al与H2的关系可利用2Al3H2进行计算,也可以直接利用电子得失守恒灵活计算。-8-基础梳理考点突破-9-基础梳理考点突破例1将5.4gAl投入200.0mL2.0molL-1的某溶液中有氢气产生,充分反应后有金属剩余。该溶液可能是()A.HNO3溶液B.Ba(OH)2溶液C.H2SO4溶液D.HCl溶液 答案解析解析关闭 答案解析关闭-10-基础梳理考点突破方法指导:Al是我们中学阶段学习的唯一一种既与强酸反应也与强碱反应的金属,它与酸、碱反应既有相同点,也有不同点。相同点:Al均被氧化成+3价,所以1molAl不论与酸反应还是与碱反应均生成3g(mol)H2。不同点:1molAl与H+反应消耗3molH+,而与OH-反应只消耗1molOH-,所以含有等物质的量溶质的NaOH溶液和HCl溶液分别与足量的铝反应时生成的氢气的物质的量之比为31。-11-基础梳理考点突破跟踪训练1.(2014北京理综,7)下列金属中,表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化的是()A.KB.NaC.FeD.Al 答案解析解析关闭Fe在空气中被氧化为疏松的氧化铁,起不到保护内层金属的作用;金属铝的表面易形成致密的氧化物薄膜,保护内层金属不被腐蚀,选D。答案解析关闭D-12-基础梳理考点突破2.(2013山东理综,9)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 答案解析解析关闭 答案解析关闭-13-基础梳理考点突破3.(2015河南洛阳质检)镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应,产生气体的体积(V)与时间(t)关系如图。反应中镁和铝的()A.物质的量之比为32B.质量之比为32C.摩尔质量之比为23D.反应速率之比为23 答案解析解析关闭从图可知,最终生成H2的体积相等。Mg、Al与盐酸反应生成H2的关系:MgH2、2Al3H2,则Mg、Al的物质的量之比为32,A项正确;Mg、Al的质量比为43,B项错误;Mg、Al的摩尔质量之比为2427=89,C项错误;根据图中所用时间可知,反应速率之比为32,D项错误。答案解析关闭A-14-基础梳理考点突破考点二铝的重要化合物1.Al2O3(1)物理性质:Al2O3是高熔点的氧化物,常作为耐火材料及冶炼金属铝的原料。(2)化学性质(用离子方程式表示):-15-基础梳理考点突破2.Al(OH)3(1)吸附性:Al(OH)3是难溶于水的白色胶状沉淀物质,它能吸附水中的悬浮物,常用于水的净化,并能吸附色素。(3)受热分解:化学方程式为2Al(OH)3Al2O3+3H2O。-16-基础梳理考点突破-17-基础梳理考点突破-18-基础梳理考点突破-19-基础梳理考点突破1.两性物质(1)中学学习阶段接触到的既能与酸反应又能与碱反应的物质有: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)两性物质:是指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物,上述物质中只有Al2O3、Al(OH)3、氨基酸是两性物质。-20-基础梳理考点突破2.有关氢氧化铝沉淀的四个基本图像(1)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像。-21-基础梳理考点突破(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像。-22-基础梳理考点突破例2(2014安徽理综,13)室温下,在0.2molL-1Al2(SO4)3溶液中,逐滴加入1.0molL-1NaOH溶液,实验测得溶液pH随NaOH溶液体积变化曲线如下图,下列有关说法正确的是()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)3B.ab段,溶液pH增大,Al3+浓度不变C.bc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 答案解析解析关闭 答案解析关闭-23-基础梳理考点突破方法指导:(1)分析图像时要注意加入酸或碱的强弱。因为强酸、强碱会使Al(OH)3溶解,而弱酸、弱碱不能使Al(OH)3溶解。(2)强酸、强碱使Al(OH)3溶解的图像中要注意加入的量和加入的顺序,因为滴加顺序不同可能产生的现象不同。(3)若产生的沉淀有多种,则应仔细分析相关量间的关系,要特别关注沉淀是否同步生成,沉淀物是否溶于所加入的过量试剂中。-24-基础梳理考点突破跟踪训练1.除去下列物质中的杂质(括号中为杂质)选用试剂正确的是()A.Fe2O3(Al2O3)用盐酸B.Fe(OH)3Al(OH)3用氨水C.Mg(Al)用纯碱溶液D.MgCl2(AlCl3)用氢氧化钠溶液和盐酸 答案解析解析关闭A选项,Fe2O3、Al2O3均与盐酸反应,错误;B选项,Al(OH)3不与氨水反应,错误;C选项,Na2CO3不与Al反应,错误;D选项,先加入过量氢氧化钠溶液,过滤、洗涤沉淀,然后再向沉淀中加入适量盐酸,正确。答案解析关闭D-25-基础梳理考点突破2.已知室温下,Al(OH)3的Ksp或溶解度远大于Fe(OH)3。向浓度均为0.1molL-1的Fe(NO3)3和Al(NO3)3的混合溶液中,逐滴加入NaOH溶液。下列示意图表示生成Al(OH)3的物质的量与加入NaOH溶液的体积的关系,合理的是()答案解析解析关闭 答案解析关闭-26-基础梳理考点突破3.把由NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量水后有1.16g白色沉淀,在所得的悬浊液中逐滴加入1molL-1HCl溶液,加入HCl溶液的体积V与生成沉淀的质量m的关系如图所示。试完成下列问题:(1)原混合物中的MgCl2的质量为,AlCl3的质量为,NaOH的质量为。(2)Q点所表示的HCl溶液的体积是。-27-基础梳理考点突破答案:(1)1.9g2.67g5.2g(2)130mL解析:(1)由图示可知,mMg(OH)2=1.16g,则n(MgCl2)=nMg(OH)2=0.02mol,m(MgCl2)=0.02mol95gmol-1=1.9g。盐酸加入量在1030mL时,发生的反应为,则nAl(OH)3=n(H+)=n(HCl)=(0.03-0.01)L1molL-1=0.02mol,n(AlCl3)=nAl(OH)3=0.02mol,故m(AlCl3)=0.02mol133.5gmol-1=2.67g。B点沉淀量达到最大值,其中溶液为NaCl溶液。所以n(NaOH)=n(NaCl)=n(HCl)+2n(MgCl2)+3n(AlCl3)=0.03L1molL-1+20.02mol+30.02mol=0.13mol。m(NaOH)=0.13mol40gmol-1=5.2g。-28-基础梳理考点突破(2)开始时物质是NaOH、MgCl2、AlCl3,Q点时溶质是NaCl、MgCl2、AlCl3,故Q点时加入的HCl的物质的量为n(HCl)=n(NaOH)=0.13mol,即Q点所表示的HCl溶液的体积为=0.13L=130mL。-29-基础梳理考点突破考点三“铝三角”转化及其应用Al3+、Al(OH)3、之间的转化关系-30-基础梳理考点突破-31-基础梳理考点突破自主巩固判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)(2015全国)将氯化铝溶液滴入浓氢氧化钠溶液,产生大量白色沉淀()(2)(2014山东理综)无色溶液中可能大量存在:Al3+、Cl-、S2-()(3)(2013海南化学)向明矾溶液中滴加Ba(OH)2溶液,恰好使沉淀完全:()-32-基础梳理考点突破(4)(2013江苏化学)0.1molL-1NaAlO2溶液中:H+、Na+、Cl-、能大量共存()(5)(2013江苏化学)氯化铝是一种电解质,可用于电解法制铝()(6)向AlCl3溶液中加入过量NaOH溶液,离子方程式为Al3+3OH-Al(OH)3()(7)AlCl3溶液中滴入过量的氨水,离子方程式为Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3()-33-基础梳理考点突破1.含铝盐溶液与酸或碱反应时的转化关系(1)可溶性偏铝酸盐与强酸(如HCl)反应,铝元素的存在形式:注意:与弱酸(如碳酸)反应只能生成Al(OH)3,不会生成Al3+。(2)可溶性铝盐与强碱(如NaOH)反应时铝元素的存在形式:-34-基础梳理考点突破2.上述关系的应用(1)制备Al(OH)3。以盐为原料:-35-基础梳理考点突破-36-基础梳理考点突破(2)判断离子共存。Al3+只能存在于强酸性溶液中,不能与显碱性的物质大量共存;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+与不能大量共存;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。-37-基础梳理考点突破(3)鉴别(利用滴加顺序不同,现象不同)。AlCl3溶液中滴加NaOH溶液现象为:先生成白色沉淀,后沉淀溶解。NaOH溶液中滴加AlCl3溶液的现象为: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。利用Al能溶于强碱溶液,分离Al与其他金属的混合物。利用Al2O3能与强碱反应,分离Al2O3与其他金属氧化物的混合物。-38-基础梳理考点突破例3(2015河南濮阳一高模拟)下列两种方案制备氢氧化铝:已知所用的稀盐酸与氢氧化钠溶液的浓度均为3molL-1。下图是向X溶液与Y溶液中分别加入氢氧化钠溶液或稀盐酸时产生沉淀的质量与加入溶液体积之间的关系(混合后体积变化忽略不计)。下列说法正确的是()A.a曲线表示的是向Y溶液中加入稀盐酸B.方案比方案生成更多的气体C.在M点时,两方案中所得溶液的溶质质量分数相同D.M点以后,a、b两条曲线将重合为一条-39-基础梳理考点突破答案:C-40-基础梳理考点突破A项,a曲线表示向X溶液中加入NaOH;B项,生成的H2一样多;C项,在M点,均得到0.3mol的NaCl,故所得溶液的溶质质量分数相同;D项,M点后沉淀的质量都会减小,但随着溶液的加入减小的程度不一致,即两条曲线不会重合。-41-基础梳理考点突破-42-基础梳理考点突破跟踪训练1.常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是()A.无色溶液中:ClO-、Al3+、K+B.1.0molL-1的NaAlO2溶液中:Cl-、K+、Ca2+C.在强碱性环境中:、Na+、K+D.能使甲基橙显红色的溶液中:答案解析解析关闭 答案解析关闭-43-基础梳理考点突破2.下列除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.FeCl3溶液中混有少量AlCl3:加入过量的氨水,过滤、洗涤沉淀,再将沉淀用适量盐酸溶解C.Fe2O3中混有少量Al2O3:加入过量NaOH溶液充分反应,过滤、洗涤、干燥D.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 答案解析解析关闭B项,加入过量氨水,Fe3+、Al3+均沉淀且均不溶于氨水,无法除去杂质。答案解析关闭B-44-基础梳理考点突破3.(2015广州模拟)某地煤矸石经预处理后含SiO2(63%)、Al2O3(25%)、Fe2O3(5%)及少量钙镁的化合物等,一种综合利用煤矸石的工艺流程如图所示。-45-基础梳理考点突破(1)写出“酸浸”过程中主要反应的离子方程式:、。(2)“酸浸”时铝浸出率的影响因素可能有、(写出2个)。(3)物质X的化学式为。“碱溶”时反应的离子方程式为。(4)已知Fe3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2,Al3+开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4。为了获得Al(OH)3产品,从煤矸石的盐酸浸取液开始,若只用CaCO3一种试剂,后续的操作过程是。(5)以煤矸石为原料还可以开发其他产品,例如在煤矸石的盐酸浸取液除铁后,常温下向AlCl3饱和溶液中不断通入HCl气体,可析出大量AlCl36H2O晶体。结合化学平衡移动原理解释析出晶体的原因:。-46-基础梳理考点突破-47-基础梳理考点突破解析:(1)SiO2不溶于盐酸:Al2O3是两性氧化物,能够溶于盐酸;Fe2O3是碱性氧化物,能与盐酸反应。(2)从煤矸石固体中浸出铝,其浸出率受煤矸石的颗粒大小、盐酸的浓度、是否搅拌、温度等因素的影响。搅拌可以使煤矸石与盐酸接触更充分。加热可以加快反应速率。(3)氯化铝和氯化铁水解都生成盐酸,碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙和二氧化碳,所以物质X是二氧化碳。碱溶时利用Al(OH)3的两性,将Fe(OH)3、Al(OH)3分开,反应的离子方程式为-48-基础梳理考点突破(4)若只用CaCO3处理酸浸的溶液,可根据Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀的pH差异进行分步沉淀,从而得到较纯的Al(OH)3。(5)氯化铝晶体在其饱和溶液中存在溶解平衡,通入氯化氢后溶液中的氯离子浓度增大,抑制氯化铝晶体的溶解,所以可促进氯化铝晶体的析出。
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