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2019-2020年高考化学一轮复习 课时18 铝及其化合物考点过关铝的化学性质【基础梳理】铝元素是地壳中含量的金属。常温下，铝被空气里的氧气氧化，在表面生成薄膜，阻止内部的金属继续与氧气反应。常温下，铝、铁遇浓硫酸、浓硝酸发生。1. 铝与非金属单质反应4Al+3O2(现象:在氧气中剧烈燃烧、在空气中加热铝片卷曲不)2. 铝与酸、碱溶液的反应的离子方程式2Al+6H+2Al+2OH-+2H2O注意:等量的铝分别和足量的盐酸、氢氧化钠反应生成的氢气。微课1铝热反应铝粉和氧化铁粉末的混合物称为铝热剂，铝热反应可用于焊接钢轨。实验装置图见右图。铝热反应先点燃镁条，KClO3是助燃剂。2Al+Fe2O32Fe+Al2O3(现象: 火星四射、熔铁滴落)铝热反应还可用于冶炼Ni、Mn、V等难熔金属。如:10Al+3V2O55Al2O3+6V 等。【典型例题】 (xx上海浦东一模)称取两份铝粉，第一份加入足量浓氢氧化钠溶液，第二份加入足量盐酸，如要放出等量的气体，两份铝粉的质量之比为 ()A. 13B. 31 C. 11 D. 43答案C解析由反应:2Al+6H+2Al3+3H2 和 2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2，等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠反应，生成的氢气是一样多的。 (xx山东理综)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A解析Al与稀硝酸反应不产生氢气，D项错;Al与A、B、C反应的关系式为2Al2NaOH，2Al3H2SO4，2Al6HCl，由此可知与NaOH反应时，溶质消耗最少，A项正确。 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如下:2Al+6HCl2AlCl3+3H22Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2从化学方程式可以看出:(1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气体积比:=。(2)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠反应，产生氢气的体积比:=。(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠反应，产生氢气的体积比为，则必定是:铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足;铝与氢氧化钠反应时，铝不足而氢氧化钠过量。解题时应充分利用上述过量关系。铝的重要化合物【基础梳理】1. Al2O3与Al(OH)3(1)氧化铝白色固体，熔点(2 045 )，难溶于水，是性氧化物。(2)氢氧化铝是两性氢氧化物。氢氧化铝的电离方程式:碱式电离: ; 酸式电离:。氢氧化铝受热分解:。(3)Al2O3与 Al(OH)3的比较化合物氧化铝(Al2O3)氢氧化铝Al(OH)3物理性质白色固体、熔点高白色胶状物质，难溶于水化学性质与酸反应Al2O3+6H+ Al(OH)3+3H+ 与碱反应Al2O3+2OH- Al(OH)3+OH- 加热2Al(OH)3 制备方法Al(OH)3加热分解:2Al(OH)3Al2O3+3H2OAl3+与氨水反应:Al3+NH3H2OAl(OH)3+3NAl溶液中通入CO2气体:Al+CO2+2H2OAl(OH)3+HCAlCl3溶液中滴加NaAlO2溶液:Al3+3Al+6H2O4Al(OH)3主要用途作耐火材料、冶炼铝的原料制药、净水作用2. Al3+、Al、Al(OH)3之间的转化相关的离子方程式:Al(OH)3+3H+ Al3+3OH-(少量) Al3+3NH3H2O Al3+3Al+6H2O Al3+4OH-(过量) Al+4H+(过量) Al(OH)3+OH- Al+H+(少量)+H2O 2Al+CO2+3H2O (或Al+CO2+2H2O)3. 明矾明矾KAl(SO4)212H2O是含有结晶水的硫酸钾和硫酸铝的复盐，电离方程式为KAl(SO4)212H2OK+Al3+2S+12H2O。Al3+容易水解，生成胶状的氢氧化铝Al(OH)3:Al3+3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+，氢氧化铝胶体的吸附能力很强，可以吸附水里悬浮的杂质，并形成沉淀，使水澄清。所以，明矾是一种较好的净水剂。微课2从铝土矿冶炼金属铝的工艺流程铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界主要以化合态形式存在于氧化铝中。铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，冶炼金属铝很重要的一个过程是Al2O3的提纯。(以碱溶法为主)碱溶法【典型例题】一、 铝的重要化合物的性质下列有关制取Al(OH)3的离子方程式不正确的是 ()A. 向AlCl3溶液中滴加过量NaOH溶液:Al3+3OH-Al(OH)3B. 向NaAlO2溶液中通入过量的CO2气体:Al+CO2+2H2OAl(OH)3+HCC. 向AlCl3溶液中滴加NaAlO2溶液:Al3+3Al+6H2O4Al(OH)3D. 向氯化铝溶液中滴加过量氨水:Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3N答案A解析向AlCl3溶液中滴加过量NaOH溶液生成NaAlO2，离子方程式应为Al3+4OH-Al+2H2O。题组训练：1. 下列物质中既能跟稀硫酸反应，又能跟氢氧化钠溶液反应的是 ()NaHCO3 (NH4)2SO3 Al2O3 Al(OH)3 AlA. B. C. D. 答案A解析NaHCO3属于酸式盐，既能与酸反应，又能与碱反应。(NH4)2SO3与硫酸反应生成SO2 ，与氢氧化钠溶液反应生成氨气。Al2O3、Al(OH)3与稀硫酸反应生成硫酸铝和水，与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水。Al与稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气，Al与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气。所以选A。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、AlCl3NaHCO3、H2SO4NaAlO2、NaHSO4Na2CO3、HClNa2CO3、NaHCO3、Ca(OH)2答案解析中NaOH与AlCl3相互滴加的现象不同，当刚滴入就出现白色沉淀，其滴入的是NaOH，当刚滴入没有出现白色沉淀，其滴入的是AlCl3。中当刚滴入就出现白色沉淀，其滴入的是NaHSO4 ，当刚滴入没有出现白色沉淀，其滴入的是NaAlO2 。中当刚滴入就有气体放出，其滴入的是Na2CO3 ，反之当刚滴入没有气体放出，其滴入的是HCl。中无论怎么滴加，均出现气体放出。中两两混合，无现象的是Na2CO3与NaHCO3，再用余下的Ca(OH)2分别与Na2CO3、NaHCO3混合，其现象一致，无法鉴别。3. (xx福建卷)常温下，下列各组物质中，Y既能与X反应又能与Z反应的是 ()XYZNaOH溶液Al(OH)3稀硫酸KOH溶液SiO2浓盐酸O2N2H2FeCl3溶液Cu浓硝酸A. B. C. D. 答案B解析 中Y是两性氢氧化物，常温下既能与NaOH溶液反应又能与稀硫酸反应;中SiO2不能与浓盐酸反应;中N2与O2在高温或者放电的条件下反应生成NO;N2与H2在高温高压、催化剂的条件下反应生成NH3;中在常温下，2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2，4HNO3(浓)+CuCu(NO3)2+2NO2+2H2O，B项正确。4. 下列说法错误的是 ()A. Al2O3的熔点很高，可用于制造耐火材料B. 无色溶液中可能大量存在Al3+、N、Cl-、S2-C. 常温下，铝遇浓硫酸会钝化，可用铝槽车运输浓硫酸D. AlCl3溶液中加入过量稀氨水的离子方程式:Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3N答案B解析Al3+、S2-发生水解互促反应不能大量共存，B项错误;氢氧化铝不能与过量氨水反应，AlCl3中加入过量氨水，反应的离子方程式为Al3+3OAl(OH)3+3N，D项正确。二、 实验探究 (xx江苏卷)烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制备碱式硫酸铝Al2(SO4)x(OH)6-2x溶液，并用于烟气脱硫研究。(1)酸浸时反应的化学方程式为 ; 滤渣的主要成分为(填化学式)。(2)加CaCO3调节溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2(SO4)3转化为Al2(SO4)x(OH)6-2x。滤渣的主要成分为(填化学式);若溶液的pH偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，其原因是(用离子方程式表示)。(3)上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量，其主要原因是;与吸收SO2前的溶液相比，热分解后循环利用的溶液的pH将(填“增大”、“减小”或“不变”)。答案(1)Al2O3+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2OSiO2(2)CaSO43CaCO3+2Al3+3S+3H2O2Al(OH)3+3CaSO4+3CO2(3)溶液中的部分S被氧化成S减小解析(1)粉煤灰中的Al2O3能与H2SO4反应生成Al2(SO4)3，而SiO2不能与H2SO4反应，因而滤渣为SiO2。(2)滤液为Al2(SO4)3，与CaCO3反应生成微溶物CaSO4，因而滤渣为CaSO4。溶液中存在Al3+3H2OAl(OH)3+3H+，CaCO3+2H+Ca2+H2O+CO2，溶液的pH偏高，碱性增强，会促进Al3+水解，铝元素容易转化为Al(OH)3沉淀而导致溶液中铝元素含量降低。(3)+4价S具有较强还原性，溶液中的S容易被氧化为S。SO2在水中溶解度较大且SO2溶于水生成H2SO3，且加热时部分H2SO3会被氧化为酸性更强的H2SO4，因而比吸收SO2前酸性增强，pH减小。 某同学欲探究食品添加剂铵明矾NH4Al(SO4)212H2O高温分解的情况。(1)预测产物:下列关于气体产物的预测不合理的是(填字母)。A. NH3、N2、SO2、H2OB. NH3、SO3、H2OC. NH3、SO2、H2O D. NH3、N2、SO3、SO2、H2O(2)定性检验:取一定量铵明矾，设计下列实验探究产物。按图示组装仪器后，首先检查整套装置的气密性，操作是。夹住止水夹K1，打开止水夹K2，用酒精喷灯充分灼烧。实验过程中，装置A和导管中未见红棕色气体;试管C中的品红溶液褪色;在支口处可检验到NH3，方法是;在装置A与B之间的T形导管中出现白色固体，该白色固体可能是(任填一种物质的化学式)。分析得出装置A试管中残留的白色固体是两性氧化物，写出它溶于NaOH溶液的离子方程式:。为了防止倒吸，实验结束时必须先(填字母)，然后熄灭酒精喷灯。A. 取出烧杯中的导管B. 打开止水夹K1 C. 关闭止水夹K2(3)分析和结论:实验证明气体产物是(1)D中的5种气体。相同条件下测得生成N2和SO2的体积比是定值，V(N2)V(SO2)=。答案(1)C(2)关闭支口开关K1并打开K2，将最后的导管通入水中，微热大试管，若看到从导管中出现气泡，且停止加热后在导管中上升一段水柱，则证明气密性好打开K1，用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近支口，出现白烟(NH4)2SO4或(NH4)2SO3或SO3(酸式盐及以上物质的混合物也可)Al2O3+2OH-2Al+H2OB(或C或BC)(3)13解析(1)C只有硫元素化合价发生了变化，其他元素的化合价没有发生变化，不可能发生。(2)在组装好实验装置后，应该先检查装置的气密性，该装置气密性检查的方法可以是:关闭支口开关K1并打开K2，将最后的导管通入水中，微热大试管，若看到从导管中出现气泡，且停止加热后在导管中上升一段水柱，则证明气密性好。打开K1，用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近支口，若出现白烟，说明在支口处可检验到NH3。但不能用润湿的紫色石蕊试纸检验，产物可能有SO2，会干扰实验。(3)根据转移电子数守恒可以得出。2NN2，若N2为a mol，则转移电子数为a mol6=6a molSSO2，若SO2为b mol，则转移电子数为b mol2=2b mol6a=2b=。三、 从铝土矿冶炼铝 工业上从铝土矿(主要成分是Al2O3xH2O、SiO2、Fe2O3等)提取纯Al2O3作冶炼铝的原料，提取时操作过程如下图所示，图中操作错误的是 ()A. B. C. D. 答案A解析NaAlO2溶液中加入过量盐酸，得不到Al(OH)3沉淀，所以第步错误，应该通入CO2气体。Al(OH)3沉淀干燥不会发生分解，或者不完全分解，只有加热灼烧，才能得到干燥的Al2O3，第步错误。第步灼烧也显多余。 铝是用途广泛的金属材料，目前工业上主要用铝土矿(主要成分含氧化铝、氧化铁)来制取铝，其常见的过程如下:请回答下列问题:(1)沉淀B的化学式是，沉淀E的化学式是。(2)写出过程中发生反应的离子方程式: 。(3)操作是(填操作名称);要通过操作获得纯净Al2O3，必须进行洗涤，简述洗涤沉淀的操作要点: 。(4)生产过程中，除水和CO2可以循环使用外，还可循环使用的物质有、(填化学式)。(5)电解Al2O3制取Al的化学方程式为 。答案(1)Fe2O3CaCO3(2)2OH-+Al2O32Al+H2O(3)过滤将沉淀转入过滤器中，加水至浸没沉淀，让水自然流尽后重复操作23次(4)NaOHCaO(5)2Al2O34Al+3O2解析由转化关系，溶液D中有氢氧化钠生成，同时有碳酸钙生成。所以沉淀B中含有Fe2O3 ，沉淀E为CaCO3 。从偏铝酸钠溶液中制备氢氧化铝，通入CO2，然后过滤。洗涤沉淀的操作要点:将沉淀转入过滤器中，加水至浸没沉淀，让水自然流尽后重复操作23次。可循环使用的物质有:水、CO2、NaOH、CaO。最后电解熔融氧化铝制备铝。四、 有关铝的计算 将0.1 mol镁、铝混合物溶于100 mL 2 molL-1 H2SO4溶液中，然后再滴加1 molL-1 NaOH溶液。请回答:(1)若在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀质量m随加入NaOH溶液的体积V变化如下图所示。当V1=160时，则金属粉末中n(Mg)= mol，V2=。(2)若在滴加NaOH溶液过程中，欲使Mg2+、Al3+刚好沉淀完全，则滴入NaOH溶液的体积V(NaOH)= mL。(3)若混合物仍为0.1 mol，其中Mg的物质的量分数为a，用100 mL 2 molL-1硫酸溶解此混合物后，再加入450 mL 1 molL-1 NaOH溶液，所得沉淀中无Al(OH)3。满足此条件的a的取值范围是。答案0.06440(2)400(3)a1解析(1)由图像可知:V1 mL的NaOH溶液是与过量H2SO4反应的，则与Mg、Al反应的H2SO4的物质的量为0.2 mol-=0.12 mol。假设n(Mg)=x mol，n(Al)=y mol，则解得:x=0.06，y=0.04。当加入V2 mL NaOH溶液时，得到Mg(OH)2沉淀和NaAlO2，关系式分别为Mg2+2OH-，Al3+4OH-。所以，V2=160 mL+103 mLL-1=440 mL。(2)当Mg2+、Al3+刚好沉淀完全时，溶液中只有Na2SO4，关系式为2NaOHH2SO4，所以，V(NaOH)=400 mL。(3)当所得沉淀中无Al(OH)3时，NaOH溶液过量，反应后生成的溶质为Na2SO4、NaAlO2。则根据Na元素守恒:n(NaOH)=0.45 L1 molL-10.1 L2 molL-12+0.1(1-a)mol，解得a，则满足此条件的a的取值范围是 a1。 在Al2(SO4)3和MgSO4混合溶液中，滴加NaOH溶液的体积与生成沉淀的物质的量的关系如下图所示，则原混合溶液中Al2(SO4)3与MgSO4的物质的量之比为 ()A. 61B. 31C. 21D. 12答案D解析设c(NaOH)=1 molL-1，则有VNaOH(aq)为5060 mL时:Al(OH)3+OH-Al+2H2O0.01 mol0.01 molVNaOH(aq)为050 mL时:Mg2+2OH-Mg(OH)20.01 mol0.02 molAl3+3OH-Al(OH)30.01 mol0.03 mol0.01 mol故=，D正确。 Al(OH)3沉淀生成的计算1. 强碱与Al3+反应生成Al(OH)3沉淀的定量计算规律可溶性铝盐与强碱溶液混合时，二者相对量的大小会影响产物的生成强碱不足量时(反应):Al3+3OH-Al(OH)3;强碱足量时(反应):Al(OH)3+OH-Al+2H2O;综合上述两式可得(反应): Al3+4OH-Al+2H2O。设Al3+、OH-的物质的量分别为n(Al3+)、n(OH-)，最终生成Al(OH)3的物质的量为nAl(OH)3。借助数轴讨论如下图所示:2. 强酸与Al反应生成Al(OH)3沉淀的定量计算规律强酸不足量时(反应):Al+H+H2OAl(OH)3;强酸足量时(反应):Al(OH)3+3H+Al3+3H2O;综合上述两式可得(反应):Al+4H+Al3+2H2O。设Al、H+的物质的量分别为n(Al)、n(H+)，最终生成Al(OH)3的物质的量为nAl(OH)3。借助数轴讨论如下图所示: