2019-2020年高中化学第三章金属及其化合物3.2几种重要的金属化合物第2课时学案新人教版.doc

2019-2020年高中化学第三章金属及其化合物3.2几种重要的金属化合物第2课时学案新人教版学习目标定位正确认识氧化铝和氢氧化铝的两性，会书写有关反应的化学方程式，能用化学方程式或离子方程式表示Al3、AlO和Al(OH)3之间的相互转化。一、氧化铝1.氧化铝是一种白色固体，难溶于水，熔沸点高、硬度大的物质，可用来制造耐火坩埚、耐火管和耐高温的实验仪器等。2.氧化铝是一种两性氧化物，既能与酸(如盐酸)反应，又能与碱(如NaOH溶液)反应。(1)氧化铝与盐酸反应化学方程式是Al2O36HCl=2AlCl33H2O，离子方程式是Al2O36H=2Al33H2O。(2)氧化铝与NaOH溶液反应化学方程式是Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O，离子方程式是Al2O32OH=2AlOH2O。1.下列说法正确的是()A.Al2O3难溶于水，不跟水反应，所以它不是Al(OH)3对应的氧化物B.因为Al2O3是金属氧化物，所以它是碱性氧化物C.Al2O3能跟所有的酸、碱溶液反应D.Al2O3能跟强的酸、碱溶液反应答案D解析Al2O3虽然难溶于水，但是2Al(OH)3Al2O33H2O，Al2O3和Al(OH)3中Al的化合价相同，所以Al2O3是Al(OH)3对应的氧化物；金属氧化物与碱性氧化物是两个不同的概念，二者没有必然的联系；Al2O3是两性氧化物；Al2O3与酸、强碱溶液反应，与弱碱溶液不反应。易错警示两性物质与物质的两性不同。两性物质既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水，如Al2O3、ZnO、Zn(OH)2、Al(OH)3等。物质的两性：如弱酸的酸式盐(NaHCO3)，既能与强酸反应，又能与强碱反应，但只能说这些物质有两性，不能将它们称为两性物质。二、氢氧化铝1.氢氧化铝的制备与性质(1)实验室制备氢氧化铝的方法：在试管中加入10mL0.5molL1的硫酸铝溶液，逐滴加入氨水至过量。观察到的实验现象是产生白色胶状沉淀；反应的化学方程式是Al2(SO4)36NH3H2O=2Al(OH)33(NH4)2SO4；离子方程式是Al33NH3H2O=Al(OH)33NH。(2)将上述反应得到的沉淀分别装在三支试管中：在第一支试管中滴加2molL1的盐酸，观察到的现象是白色沉淀逐渐溶解；在第二支试管中滴加2molL1的氢氧化钠溶液，观察到的现象是白色沉淀逐渐溶解；在第三支试管中滴加氨水，观察到的现象是沉淀无变化(或不溶解)。(3)由上述实验可知，氢氧化铝既能与酸反应，又能与强碱溶液反应，生成盐和水，所以氢氧化铝具有两性。氢氧化铝与盐酸反应的离子方程式是Al(OH)33H=Al33H2O；氢氧化铝和氢氧化钠溶液反应的离子方程式是Al(OH)3OH=AlO2H2O。(4)氢氧化铝不稳定，受热易分解，化学方程式是2Al(OH)3Al2O33H2O。(5)氢氧化铝的用途能凝聚水中的悬浮物并能吸附色素，可用来净水。利用其弱碱性，可用作胃酸中和剂。2.十二水合硫酸铝钾(1)化学式：KAl(SO4)212H2O。(2)物理性质：无色晶体，可溶于水。(3)用途：作净水剂，原因是其在水中生成氢氧化铝胶体，可以和悬浮在水中的泥沙形成絮状不溶物沉降下来。氢氧化铝是一种典型的两性氢氧化物，能与强碱溶液反应而溶解，实验室用可溶性铝盐制备氢氧化铝时，应选用氨水，而不能用氢氧化钠溶液。2.下列关于Al(OH)3的性质叙述错误的是()A.Al(OH)3受热易分解生成Al2O3和H2OB.Al(OH)3是难溶于水的白色胶状物质C.Al(OH)3能凝聚水中的悬浮物，也能吸附色素D.Al(OH)3既能溶于NaOH溶液、氨水，又能溶于盐酸答案D解析Al(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.下列物质中AlNaHCO3Al2O3Mg(OH)2Al(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.D.答案C解析Al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。知识拓展(1)Al(OH)3在水中的电离方式有两种：，加碱时，按酸式电离方式电离，加酸时，按碱式电离方式电离，所以Al(OH)3既能与强酸反应又能与强碱反应。三、Al3、AlO和Al(OH)3间的相互转化1.在氯化铝溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液(1)开始时观察到的现象是产生白色沉淀，并不断增多，反应的离子方程式是Al33OH=Al(OH)3；(2)继续加入氢氧化钠溶液至足量，观察到的现象是白色沉淀不断减少，最后完全消失，反应的离子方程式是Al(OH)3OH=AlO2H2O，最终得到的溶液是NaAlO2(NaCl)溶液。2.在偏铝酸钠溶液中逐滴加入盐酸(1)开始时观察到的现象是产生白色沉淀，并不断增多，反应的离子方程式是AlOHH2O=Al(OH)3；(2)继续加入盐酸至足量，观察到的现象是白色沉淀不断减少，最后完全消失，反应的离子方程式是Al(OH)33H=Al33H2O，最终得到的溶液是AlCl3(NaCl)溶液。3.向偏铝酸钠溶液中，持续不断地通入CO2，观察到的现象是产生白色沉淀，并不断增多，反应的离子方程式：AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO。归纳总结(1)向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液和向NaAlO2溶液中滴加盐酸的比较操作NaOH溶液AlCl3溶液盐酸NaAlO2溶液现象立即产生白色沉淀渐多最多渐少消失反应Al33OH= Al(OH)3Al(OH)3OH=AlO2H2OHAlOH2O=Al(OH)3Al(OH)33H=Al33H2O图像(2)在利用NaAlO2制备Al(OH)3时，应通入CO2，而不选用盐酸或硫酸。4.向用HCl酸化过的AlCl3溶液中逐滴滴入NaOH溶液，图中能正确表示这个反应的是()答案D解析向AlCl3溶液中逐滴滴入NaOH溶液，先生成白色沉淀，再加入NaOH溶液，沉淀逐渐溶解，最后完全消失，生成1molAl(OH)3需3molNaOH，溶解1molAl(OH)3需1molNaOH。NaOH的用量应是31，A、B错误，用盐酸酸化过的AlCl3溶液中含有酸，加入NaOH溶液先中和溶液中的酸，然后才生成Al(OH)3沉淀，故C也是错误的。5.将氧化镁、氧化铝的混合物完全溶于200mL盐酸，而后逐滴加入1.0molL1NaOH溶液。溶液中生成沉淀的物质的量随加入NaOH溶液体积的变化如图所示。(1)最初加入20mLNaOH溶液所发生反应的离子方程式为_。(2)所用盐酸的物质的量浓度为_。(3)混合物中氧化镁、氧化铝的物质的量之比为_。答案(1)HOH=H2O(2)2.6molL1(3)21解析(1)最初加入20mLNaOH溶液的作用是中和过量的盐酸，所以发生反应的离子方程式为HOH=H2O。(2)沉淀量最大时所用OH的物质的量与200mL强酸中H的物质的量相等，n(OH)1.0molL10.52L0.52mol，故n(H)也为0.52mol，盐酸的浓度为2.6molL1。(3)反应Al(OH)3OH=AlO2H2O用去的n(NaOH)1.0molL1(0.620.52) L0.10mol，故Al(OH)3的物质的量为0.10mol，而Al2O3的物质的量为0.050mol。根据Al33OH=Al(OH)3，生成Al(OH)3用去0.30molNaOH。而生成氢氧化镁用去0.20molNaOH，氢氧化镁的物质的量为0.10mol，氧化镁、氧化铝的物质的量之比为21。思维启迪图像题解题技巧找准图像中四个基本点原点、拐点、极值点、终点，并正确分析出这四个基本点所对应数据的含义和所发生的化学反应以及元素存在的形式，再加以深入的研究。综合运用元素守恒法和终态分析法，就可以找到解题方法。铝及其化合物之间的转化关系1.判断正误，正确的打“”，错误的打“”(1)明矾能净水，是因为KAl(SO4)2能凝聚水中的悬浮物，并吸附色素()(2)氢氧化铝能中和胃酸，可用于制胃药()(3)金属氧化物都是碱性氧化物或两性氧化物()(4)AlCl3溶液中加足量的氨水和氢氧化钠溶液时现象不相同()(5)Al2O3与少量的氢氧化钠溶液反应生成Al(OH)3沉淀()(6)AlCl3溶液中滴加氢氧化钠溶液与氢氧化钠溶液中滴加AlCl3溶液现象不相同()(7)Al2O3溶于任何酸、碱溶液()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2.氧化铝的熔点很高，常用于制造耐火材料，例如制作耐火坩埚。下列操作不能在氧化铝坩埚中进行的是()A.加热使CuSO45H2O失水B.加热使KMnO4分解C.加热熔化烧碱D.加热分解碱式碳酸铜答案C解析氧化铝能与强酸、强碱反应，所以用氧化铝材料制作的坩埚不能在强碱或强酸性条件下使用。A、B、D选项均为加热盐类操作，且在操作过程中都没有强碱性、强酸性物质生成。3.下列变化不可能通过一步实验直接完成的是()A.Al(OH)3Al2O3B.Al2O3Al(OH)3C.AlAlOD.Al3Al(OH)3答案B解析Al(OH)3加热分解可直接得Al2O3，Al与强碱溶液反应可得AlO，Al3遇弱碱可直接得Al(OH)3，Al2O3难溶于水，不能通过一步反应得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。4.使溶液中的AlO完全转化成Al(OH)3，应选择的试剂最好是()A.稀H2SO4B.盐酸C.CO2D.氨水答案C解析使AlO转化成Al(OH)3需加酸，若用强酸会使Al(OH)3溶解，最好通入CO2气体。5.A、B、C是单质，其中A是金属，各种物质间的转化关系如图：根据图示转化关系回答：(1)写出下列物质的化学式。A：_，B：_，乙：_，丁：_。(2)写出下列变化的化学方程式。A与NaOH溶液反应的化学方程式：_。甲与NaOH溶液反应的离子方程式：_。(3)将一定量的A加入到NaOH溶液中，产生的C在标准状况下的体积为3.36L，则消耗的A的物质的量为_，转移电子的物质的量为_。答案(1)AlO2NaAlO2Al(OH)3(2)2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2Al2O32OH=2AlOH2O(3)0.1mol0.3mol解析常见金属单质中能与NaOH溶液反应产生气体的只有Al，所以A是Al，乙是NaAlO2，C是H2，甲是Al的化合物，可以和NaOH溶液反应产生NaAlO2，因此甲是Al2O3，则丙是H2O，B是O2。根据NaAlO2CO22H2O=NaHCO3Al(OH)3得丁是Al(OH)3。基础过关题组一铝及其化合物的相互转化1.有关铝及其化合物的说法错误的是()A.铁易生锈，而铝在空气中较稳定，所以铁比铝活泼B.可用铝壶烧开水，不可用其长期存放食醋、碱水C.氧化铝是一种较好的耐火材料，但不可用氧化铝坩埚熔化NaOHD.氢氧化铝能中和胃酸，可用于制胃药答案A解析铝在空气中稳定存在是由于其表面生成的氧化膜抗腐蚀能力比较强，起到了保护的作用。2.铝、氧化铝、氢氧化铝和可溶性铝盐与过量强碱溶液反应，其生成物有一定规律，下列说法正确的是()A.都有H2O生成B.都有H2生成C.都有AlO生成D.都有Al3生成答案C解析铝与过量强碱反应没有水生成，氧化铝、氢氧化铝和可溶性铝盐与过量强碱溶液反应都没有H2生成，Al3不能存在于碱性溶液中。3.下列反应的离子方程式书写正确的是()A.铝片放入氢氧化钠溶液中：Al2OH=AlOH2B.新制的氧化铝溶于氢氧化钠溶液：Al2O3OH=2AlOH2OC.向AlCl3溶液中加入过量NaOH溶液：Al33OH=Al(OH)3D.AlCl3溶液中滴入过量的氨水：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH答案D解析电荷不守恒，A错误；原子及电荷都不守恒，B错误；NaOH过量，产物应为AlO，C错误。4.把一定量的Ba(OH)2溶液滴入明矾KAl(SO4)212H2O溶液中，使SO全部转化成BaSO4沉淀，此时铝元素的主要存在形式是()A.Al3B.Al(OH)3C.AlOD.Al3和Al(OH)3答案C解析Ba(OH)2和KAl(SO4)2以物质的量比21反应时，才能使SO全部转化成BaSO4沉淀，此时铝元素全部转化为AlO，反应的化学方程式为2Ba(OH)2KAl(SO4)2=2BaSO4KAlO22H2O。5.下列操作中最终可以得到Al(OH)3的是()A.Al2O3和水混合加热B.过量的稀HCl加入到NaAlO2溶液中C.过量的NaOH溶液加入到AlCl3溶液中D.过量的氨气通入到AlCl3溶液中答案D解析Al2O3不能与水反应，过量的NaOH溶液与AlCl3溶液反应生成NaAlO2、NaCl和H2O。6.相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应，至体系中均无固体物质，消耗碱的物质的量最多的是()A.AlB.Al(OH)3C.AlCl3D.Al2O3答案A解析假设上述四种物质均为1g，则物质的量分别为mol，mol，mol，mol，完全溶解转化为NaAlO2时，所需NaOH的物质的量分别为mol，mol，4molmol，2molmol，对比可知A项正确。题组二有关Al(OH)3的图像与计算7.某溶液中可能含有大量的Mg2、Al3、H、Cl和少量OH，向该溶液中逐滴加入0.5molL1NaOH溶液，生成沉淀的质量和加入NaOH溶液的体积之间的关系如下图所示，则可判断原溶液中()A.有Mg2，没有Al3B.有Al3，没有Mg2C.有Mg2和Al3D.有大量的H、Mg2和Al3答案C解析由图可以看出，当加入NaOH溶液时，马上就有沉淀产生(由原点开始)，可确定溶液中无大量H；产生的沉淀有部分可以溶解，可证明溶液中一定有Mg2和Al3。8.如图表示AlCl3溶液与NaOH溶液相互滴加过程中微粒数量的关系曲线。下列说法不正确的是()A.A线表示Al3的物质的量的变化B.x表示NaOH的物质的量C.C线表示Al(OH)3的物质的量的变化D.D线表示Al(OH)3的物质的量的变化答案D解析AlCl3溶液与NaOH溶液混合有两种方式：向AlCl3溶液中缓慢滴加NaOH溶液，开始有沉淀生成，后沉淀溶解，且生成沉淀与沉淀溶解消耗的NaOH的物质的量之比为31，对比本题中图像，则x表示NaOH的物质的量，B项正确；另一种方式是向NaOH溶液中缓慢滴加AlCl3溶液，开始没有沉淀，后有沉淀生成，与本题图示情况不符。9.有200mL氯化镁和氯化铝的混合溶液，其中c(Mg2)为0.2molL1，c(Cl)为1.3molL1。要使Mg2全部转化为沉淀分离出来，至少需加4molL1NaOH溶液的体积为()A.40mLB.72mLC.80mLD.128mL答案C解析由溶液呈电中性，得2c(Mg2)3c(Al3)c(Cl)1.3molL1，c(Al3)0.3molL1，使Mg2全部转化为沉淀分离出来，反应产物为Mg(OH)2、NaAlO2、NaCl，由Al3NaAlO2NaOH和ClNaClNaOH，得：消耗NaOH的物质的量：c(Al3)0.2Lc(Cl)0.2L0.32mol，其溶液的体积为0.08L80mL。10.准确称取6.0g铝土矿样品(含Fe2O3)，加入100mL稀硫酸中，充分反应后向滤液中加入10molL1NaOH溶液，产生沉淀的质量和加入NaOH溶液体积之间的关系如图所示。则所用硫酸物质的量浓度为()A.1.75molL1B.3.5molL1C.0.85molL1D.无法确定答案A解析由题意可知，沉淀量最大时溶质为Na2SO4，此时NaOH的物质的量为10molL10.035L0.35mol，则n(H2SO4)0.175mol，硫酸物质的量浓度为0.175mol0.1L1.75molL1。能力提升11.胃酸过多是常见的胃病。下面是甲、乙两种常见胃药的说明摘要。甲：白色结晶状粉末，可缓缓分解；能溶于水；遇酸及酸性药物则产生二氧化碳；胃酸患者过多服用多见胃胀气，甚至有引起胃溃疡穿孔的危险。乙：与胃酸作用是中和反应，作用缓慢而持久，可维持34小时；凝胶本身覆盖于溃疡面上，具有保护作用；可溶于稀酸或氢氧化钠溶液中。(1)请你推测，甲中含有的主要化学成分是_(填化学式)；乙中含有的主要化学成分是_(填化学式)。(2)试写出甲中含有的主要化学成分引起胃胀气反应的离子方程式：_。(3)试写出乙中含有的主要化学成分溶于NaOH溶液的离子方程式：_。答案(1)NaHCO3Al(OH)3(2)HCOH=H2OCO2(3)Al(OH)3OH=AlO2H2O解析据题目信息对甲、乙性质的描述可知甲为NaHCO3，乙为Al(OH)3，NaHCO3与酸反应的离子方程式为HCOH=CO2H2O，Al(OH)3溶于强碱的反应为Al(OH)3OH=AlO2H2O。12.某混合物A中含有KAl(SO4)2、Al2O3和Fe2O3，在一定条件下可实现下列所示物质之间的转变。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)反应的离子方程式为_。答案(1)Al2O3(2)(NH4)2SO4、K2SO4(3)AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO解析铝及其化合物的性质与一般活泼金属元素的性质有差异之处，如Al2O3可溶于NaOH溶液，Fe2O3不能；KAl(SO4)2是一种复盐，可溶于水，完全电离，加入氨水可生成Al(OH)3沉淀，Al(OH)3在强碱溶液中溶解，而在氨水中不溶解。本题可用离子反应方程式描述从A开始的一系列变化：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH，2Al(OH)3Al2O33H2O，Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O，AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO。13.(1)碱洗铝材除其表面的氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是_(用离子方程式表示)。为将碱洗后溶液中的铝以沉淀形式回收，最好应加入下列试剂中的_(填字母)。a.稀H2SO4b.盐酸c.CO2d.氨水e.NaOH(2)已知X是某金属单质，X、A、B、C含同一种元素，可发生如下转化：写出下列物质的化学式：X：_，A：_，B：_，C：_。写出以下反应的离子方程式：AB：_；CB：_。答案(1)2Al2OH2H2O=2AlO3H2c(2)AlAl2O3NaAlO2AlCl3Al2O32OH=2AlOH2OAl34OH=AlO2H2O解析(1)冒气泡的原因是表面Al2O3与碱液反应后Al与强碱溶液反应生成H2，碱洗液中Al元素以AlO形式存在，为防止Al(OH)3溶解，应通入CO2使AlO转化为Al(OH)3。(2)金属单质中既可与酸反应，又可与碱反应的只有Al，X是Al，则A是Al2O3，B是NaAlO2，C是AlCl3。14.向20mL某物质的量浓度的AlCl3溶液中滴入2molL1NaOH溶液时，得到的Al(OH)3沉淀质量与所滴加NaOH溶液的体积关系如图所示，试回答下列问题：(1)图中A点表示的意义是_。(2)图中B点表示的意义是_。(3)上述两步反应用总的离子方程式可表示为_。(4)若溶液中有Al(OH)3沉淀0.39g，则此时用去NaOH溶液的体积为_。答案(1)生成Al(OH)3沉淀量的最大值(2)Al(OH)3沉淀完全溶解于NaOH溶液成为NaAlO2溶液(3)Al34OH=AlO2H2O(4)7.5mL或17.5mL解析由图可知：随着NaOH溶液的加入，AlCl3溶液中发生Al3Al(OH)3AlO的转化。故A点表示得到Al(OH)3沉淀量的最大值，B点表示Al(OH)3完全溶解，涉及的离子反应为Al33OH=Al(OH)3、Al(OH)3OH=AlO2H2O，总的离子方程式为Al34OH=AlO2H2O。要生成0.39gAl(OH)3沉淀时有两种情况：AlCl3过量，此时nAl(OH)3n(OH)，即：2molL1V103LmL1解得V7.5mL。NaOH过量，NaOH使Al3全部生成Al(OH)3后，又使沉淀部分溶解，此时nAl(OH)34n(Al3)n(OH)，即：42molL1V103LmL1，解得V17.5mL。