2019-2020年高三化学《第7讲 铝及其化合物》教学设计.doc

2019-2020年高三化学第7讲 铝及其化合物教学设计【内容与解析】本节课要复习的内容是铝作为金属的通性以及它的两个特性，Al2O3、Al（OH）3的两性与Al（OH）3分解的性质。铝的通性就是指的是铝能与非金属单质、酸、盐溶液反应。铝的特性中是铝能与NaOH反应以及铝能与比它稳定的金属氧化物发生铝热反应。Al2O3、Al（OH）3的两性就是指这两种物质能与酸碱反应生成盐与水。Al（OH）3的热稳定差。加热时能分解。【教学目标与解析】1教学目标（1）.Al2O3、Al(OH)3的两性及Al3、Al(OH)3、AlO间的转化关系。（2）结合Al(OH)3的制备实验、计算及在生产生活中的应用进行综合考查。2目标解析（1）.Al2O3、Al(OH)3的两性及Al3、Al(OH)3、AlO间的转化关系。就是指Al2O3、Al(OH)3既能与酸也能与碱反应生成盐与水，再一个就是氢氧化铝在加热的时候会分解。（2）结合Al(OH)3的制备实验、计算及在生产生活中的应用进行综合考查。就是指Al33NH3H2O=Al(OH)33NH AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO【问题诊断分析】本节的复习学习是高中知识的重要组成部分，本节中难在铝的两性上，再就是铝热反应与镁铝合金的计算问题。其重点是化学方程式与离子方程式的书写。【复习过程】一、铝的性质和用途金属铝呈银白色，硬度小，密度小，熔点较高，和镁类似，铝的主要用途是制造铝合金，铝优良的导电性和密度小，使铝大量用来制作导线。铝元素位于元素周期表的第三周期第A族，化学性质比较活泼，在反应中多被氧化为Al3，如：铝可以在纯氧中燃烧：4Al3O22Al2O3；铝与盐酸反应：2Al6HCl=2AlCl33H2；铝溶于NaOH溶液的反应：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2；用镁条引燃铝粉和Fe2O3的混合物：2AlFe2O32FeAl2O3，这一反应也被称作铝热反应。二、铝的重要化合物1氧化铝氧化铝属于离子化合物，室温下，它是一种白色固体，熔点很高。氧化铝是冶炼铝的原料，也是一种较好的耐火材料。氧化铝属于典型的两性氧化物，与酸、强碱都能反应，请写出下列反应的化学方程式：氧化铝溶于盐酸：Al2O36HCl=2AlCl33H2O。氧化铝与烧碱溶液反应：Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O。电解熔融的氧化铝：2Al2O34Al3O2。2氢氧化铝可溶性铝盐和氨水反应可制得Al(OH)3，它是一种难溶于水的白色胶状物质，具有较强的吸附能力。Al(OH)3受热易分解，是一种典型的两性氢氧化物。Al33OHAl(OH)3HAlOH2O；Al(OH)3与盐酸反应：Al(OH)33H=Al33H2O；Al(OH)3与NaOH溶液反应：Al(OH)3OH=AlO2H2O；Al(OH)3受热分解的化学方程式：2Al(OH)3Al2O33H2O。3明矾：KAl(SO4)212H2O明矾易溶于水，完全电离：KAl(SO4)2=KAl32SO，其水溶液因Al3水解而显酸性。三、Al3、Al(OH)3、AlO间的转化关系据下图写出下列转化的离子方程式：(1)Al3Al(OH)3 Al33NH3H2O=Al(OH)33NH；Al33AlO6H2O=4Al(OH)3； Al33OH=Al(OH)3。(2)Al(OH)3Al3 Al(OH)33H=Al33H2O。(3)Al3AlO Al34OH=AlO2H2O。(4)AlOAl3 AlO4H=Al32H2O。(5)AlOAl(OH)3NaAlO2溶液中通少量CO2：2AlOCO23H2O=2Al(OH)3CO。NaAlO2溶液中通入足量CO2：AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO3AlOAl36H2O=4Al(OH)3；AlOHH2O=Al(OH)3。(6)Al(OH)3AlOAl(OH)3OH=AlO2H2O。网络构建铝及其重要化合物的转化关系热点1铝的性质1.位置和结构在元素周期表中的第三周期、A族，原子结构示意图为：2化学性质(1)跟非金属反应常温下被O2氧化，生成致密氧化物保护膜。在纯氧或高温下剧烈燃烧，发出白光。4Al3O2点燃2Al2O3 2Al3SAl2S3(制备Al2S3的方法)(2)跟水反应困难(3)跟酸反应：常温下在浓H2SO4、浓HNO3中发生钝化。与非氧化性酸反应产生H2，如2Al6HCl=2AlCl33H2。(4)跟强碱溶液反应：可简写为：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。(5)跟某些氧化物反应铝热反应2AlFe2O3高温2FeAl2O3此反应放出大量的热，用于冶炼高熔点的金属或焊接金属。3铝与酸或碱反应生成H2的量的关系铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应的原理：2Al6HCl=2AlCl33H22Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2(1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比：1：1。(2)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠反应，产生氢气的体积比为：1：3。(3)一定量的铝分别和一定量的盐酸和氢氧化钠反应若产生氢气的体积比为0.4 moln 解得n1:3，故加入的Al相对盐酸过量，对NaOH不足。0.2 mol的HCl需Al的质量为27 g/mol0.2 mol1.8 g，对应5份H2，当H2为6份时，铝的质量为1.8 g2.16 g即为所求。答案：(1)第3周期A族(2)2AlFe2O3高温Al2O32Fe(3)2Al2OH2H2O=2AlO3H22.16 g(4)加热浓缩，冷却结晶，过滤Al33H2OAl(OH)33H，在干燥的HCl气流中，抑制AlCl3的水解，且带走AlCl36H2O晶体受热产生的水蒸气，故能得到AlCl3热点3有关氢氧化铝沉淀的计算1.铝盐与强碱的反应(以AlCl3与NaOH的反应为例)向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液时，发生的反应依次为：Al33OH=Al(OH)3 Al(OH)3OH=AlO2H2O生成的Al(OH)3与加入的NaOH的物质的量关系可用图象表示为(1)根据AlCl3和NaOH的物质的量计算生成的Al(OH)3的物质的量，结合反应的化学方程式及图象可知：当n(OH):n(Al3)3时， nAl(OH)3n(OH)。当3n(OH):n(Al3)4时，nAl(OH)3n(Al3)n(OH)3n(Al3)4n(Al3)n(OH)。当n(OH)n(Al3)4时，nAl(OH)30。(2)根据Al(OH)3和AlCl3的物质的量，计算需要的NaOH的物质的量。由图象可以看出，AlCl3和生成的Al(OH)3为一定值时，加入的NaOH有两种情况：当NaOH不足时，n(NaOH)3nAl(OH)3。当NaOH过量时，n(NaOH)3n(Al3)n(Al3)nAl(OH)34n(Al3)nAl(OH)3。2偏铝酸盐与强酸的反应(以NaAlO2和盐酸的反应为例)向NaAlO2溶液中滴加稀盐酸时，发生的反应依次为：AlOHH2O=Al(OH)3 Al(OH)33H=Al33H2O生成的Al(OH)3与加入的盐酸的物质的量的关系可用图象表示为：(1)根据NaAlO2和HCl的物质的量计算生成Al(OH)3的量结合反应的化学方程式及图象可知：当n(H):n(AlO)1 时，nAl(OH)3n(H)。当1n(H)n(AlO)4时，nAl(OH)3n(AlO)n(H)n(AlO)4n(AlO)n(H)。当n(H):n(AlO)4时，nAl(OH)30。(2)根据Al(OH)3和NaAlO2的物质的量计算需要的HCl的物质的量由图象可以看出，NaAlO2和生成的Al(OH)3为一定值时，加入的盐酸有两种情况：当盐酸不足时，n(HCl)nAl(OH)3。当盐酸过量时，n(HCl)n(AlO)3n(AlO)nAl(OH)34n(AlO)3nAl(OH)3。【例3】在50 mL b mol/L的AlCl3溶液中加入50 mL a mol/L NaOH溶液。(1)当a3b时，生成Al(OH)3沉淀的物质的量为_。(2)当a、b满足_条件时，无沉淀产生。(3)当a、b满足_条件时，先有沉淀生成，后又有部分沉淀溶解，此时Al(OH)3的质量为_。解析(1)依题意知，在AlCl3溶液中加入NaOH溶液有如下两反应发生：AlCl33NaOH=Al(OH)33NaClAlCl34NaOH=NaAlO23NaCl2H2O根据以上两反应可以看出：当a3b时只发生第一个反应，此时NaOH不足量，产生沉淀的量取决于NaOH，nAl(OH)3n(NaOH) mol。(2)如果无沉淀生成，Al元素全部以AlO形式存在，n(AlCl3):n(NaOH)1:4，即a:b4:1，整理得a4b。(3)此种情况应当是两个反应均发生，铝元素以Al(OH)3和AlO两种形式存在。符合关系：，即：，整理得：3ba4b或b。求沉淀的量方法很多。法一：联立方程法。设反应中，AlCl3物质的量为x，则Al(OH)3为x，NaOH为3x，反应中AlCl3物质的量为y，NaOH为4y，解得x(0.2b0.05a) mol0.05(4ba) mol。mAl(OH)378 g/mol0.05(4ba) mol3.9(4ba) g。法二：守恒法。此种条件下，溶液中的离子有：Na、Cl、AlO。n(AlO)n(Na)n(Cl)0.05a mol0.053b mol nAl(OH)3n(Al3)总n(AlO)0.05b mol(0.05a mol0.15b mol)(0.2b0.05a) mol0.05(4ba) mol。mAl(OH)378 g/mol0.05(4ba) mol3.9(4ba) g。答案(1) mol(2)a4b(3)b或3ba4b3.9(4ba) g变式3现有甲、乙两瓶无色溶液，已知它们可能是AlCl3溶液和NaOH溶液。现做如下实验：取440mL甲溶液与120mL乙溶液反应，产生1.56g沉淀；取120mL甲溶液与440mL乙溶液反应，也产生1.56g沉淀；取120mL甲溶液与400mL乙溶液反应，则产生3.12g沉淀；通过必要的计算和推理判定：(1)甲溶液为_溶液，其物质的量浓度是_molL1；乙溶液为_溶液，其物质的量浓度是_molL1。(2)写出实验的有关离子方程式：_解析：由两步实验操作可知，甲溶液应为AlCl3溶液，乙溶液为NaOH溶液，由步操作所给量值可求出NaOH溶液物质的量浓度：30.12L0.5molL1，再由中所给数据，(依据铝原子守恒)求AlCl3。设AlCl3溶液物质的量浓度为x，012x(0.44L0.5molL130.12x)则x0.5molL1。答案：(1)AlCl30.5NaOH0.5 (2)Al33OH=Al(OH)3 Al(OH)3OH=AlO2H2O有关氢氧化铝沉淀的图象1在可溶性铝盐中逐滴加入NaOH溶液至过量。现象：立即产生白色沉淀渐多最多渐少消失Al33OH=Al(OH)3 Al(OH3)OH=AlO2H2O 总反应：Al34OH=AlO2H2O2在偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量。现象：立即产生白色沉淀渐多最多渐少消失AlOHH2O=Al(OH)3 Al(OH)33H=Al33H2O 总反应：AlO4H=Al32H2O3在强碱溶液中逐滴加入铝盐溶液至过量。现象：无明显现象(局部产生白色沉淀，振荡消失)产生白色沉淀渐多最多(不消失)Al34OH=AlO2H2O Al33AlO6H2O=4Al(OH)34在强酸溶液中逐滴加入偏铝酸盐溶液至过量。现象：无明显现象(局部产生白色沉淀，振荡消失)产生白色沉淀渐多最多(不消失)AlO4H=Al32H2O Al33AlO6H2O=4Al(OH)35向Mg2与Al3的酸性溶液中逐滴加入强碱溶液现象：无明显现象出现沉淀渐多最多减少不变HOH=H2O Al33OH=Al(OH)3Mg22OH=Mg(OH)2 Al(OH)3OH=AlO2H2O结论：(1)实验不宜用Al3和强碱溶液、AlO和强酸溶液反应来制备Al(OH)3，宜用Al3和NH3H2O或将CO2气体通入AlO溶液中制备Al(OH)3。(2)Al3只存在于酸性溶液中，AlO只存在于碱性溶液中，所以Al3和AlO不能共存于同一溶液中。(3)Al(OH)3只能溶于强酸或强碱溶液，不能溶于弱酸或弱碱溶液。特别提醒：(1)解图象试题应注意分析“四点”：“起点”、“折点”、“极点”、“终点”，利用原理引路，图文结合，对号入座。(2)当Al3与Mg2或Cu2或Fe3混合在一起，加入过量的NaOH溶液时，生成的沉淀先增大，后减小，但不能减小为0。【考例】有一镁铝合金，用适量稀硫酸完全溶解，再加入氢氧化钠溶液，析出沉淀的质量与加入氢氧化钠的体积关系如图所示，原合金中镁铝的质量比为()A4:3B4:9 C8:9 D20:27解析假定V(NaOH)单位为L，浓度为1 mol/L，则使Mg2、Al3沉淀需要NaOH 4 mol，将Al(OH)3溶解需要NaOH 1 mol，由方程式：NaOHAl(OH)3=NaAlO22H2O，可知有1 mol Al(OH)3，即1 mol Al3，Al33OH=Al(OH)3，使Al3沉淀用去NaOH 3 mol，使Mg2沉淀用去NaOH 1 mol，由Mg22OH=Mg(OH)2知，含有Mg2 0.5 mol，即Mg、Al的物质的量分别为0.5 mol、1 mol，镁、铝的质量比为(24 g/mol0.5 mol)(27 g/mol1 mol)4:9，答案为B。答案B变式将一定质量的Mg和Al的混合物投入500mL稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体。待反应完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示。则下列说法正确的是()AMg和Al的总质量为8 g B硫酸的物质的量浓度为5 mol/LC生成的H2在标准状况下的体积为11.2 L DNaOH溶液的物质的量浓度为5 mol/L解析：由图象可知，沉淀Mg(OH)2为0.15 mol，Al(OH)3为(0.350.15)0.20 mol，则镁和铝的总质量0.15 mol24 g/mol0.20 mol27 g/mol9 g，故A项不正确；由反应关系得：Al(OH)3NaOHNaAlO21 mol 1 mol0.20 mol c(NaOH)(0.24L0.20 L)求得c(NaOH)5 mol/L，即D选项符合题意。答案：D备选习题1.下列有关金属铝及其化合物的叙述正确的是()A铝在常温下不能与氧气反应 B铝不能与氯气反应C铝既能溶于酸，又能溶于碱 D氧化铝只能与酸反应，不能与碱反应解析：铝为活泼金属，常温下能与O2反应生成致密的氧化层；加热条件下与Cl2剧烈反应；Al、Al2O3既能与酸又能与碱反应。2.用一张已除去表面氧化膜的铝箔紧紧包裹在试管外壁(如图)，将试管浸入硝酸汞溶液中，片刻取出，然后置于空气中，不久铝箔表面生出“白毛”，红墨水柱右端上升。根据实验现象判断下列说法错误的是()A实验中发生的反应都是氧化还原反应 B铝是一种较活泼的金属C铝与氧气反应放出大量的热量 D铝片上生成的白毛是氧化铝和氧化汞的混合物解析：本题中涉及的反应有：2Al3Hg(NO3)2=2Al(NO3)33Hg,4Al3O2=2Al2O3，两个反应均为氧化还原反应；由题中所述现象“红墨水柱右端上升”，可推知试管中气体体积受热膨胀，意味着铝与氧气反应是放热反应。铝片上生成的“白毛”是氧化铝。3现有Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3、NaOH(aq)六种物质，它们之间有如图所示转化关系，图中每条线两端的物质之间都可以发生反应，下列推断不合理的是()AN一定是HCl(aq) BX可能为Al或Cl2CY一定为NaOH(aq) DQ、Z中的一种必定为Al2O3解析：在Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3、NaOH(aq)中，只有NaOH(aq)能与Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3五种物质反应，对照转化关系，可知Y为NaOH(aq)。只有HCl(aq)能与Al、Al2O3、Al(OH)3、NaOH(aq)四种物质反应，对照图示转化关系可知N为HCl(aq)，故选项A、C正确。选项B，若X为Al，Al能与Cl2、HCl(aq)、NaOH(aq)三种物质反应，而图示给出的是与两种物质反应，所以X不可能有是Al，但可能是Cl2。选项D，Al2O3既能与HCl(aq)反应，也能与NaOH(aq)反应，故Q、Z中的一种必定为Al2O3。4将物质X逐渐加入到Y溶液中，生成沉淀的物质的量n2与所加X的物质的量n1的关系如图所示，符合图所示情况的是()ABCDXNaOHAlCl3HClNaAlO2YAlCl3NaOHNaAlO2HCl解析：从图中看出所加物质X能使沉淀Al(OH)3完全溶解，排除选项B、D，其中得到沉淀和溶解沉淀消耗X的物质的量之比为1:3。根据：AlOHH2O=Al(OH)3，Al(OH)33H=Al33H2O。5将Mg、Cu组成的2.64 g混合物投入适量稀硝酸中，固体完全溶解时收集到的还原产物NO气体0.896 L(标准状况)，向反应后溶液中加入2 mol/L NaOH溶液60 mL时金属离子恰好沉淀完全。则形成沉淀质量及硝酸物质的量分别为()A4.32 g0.02 molB4.68 g0.16 mol C5.36 g0.18 mol D6.38 g0.2 mol解析：Mg2e2OH=Mg(OH)2 Cu2e2OH=Cu(OH)2所以生成沉淀质量为：264 g317 g/mol4.68 g。金属离子全部沉淀后，溶液为NaNO3，稀HNO3中，硝酸的物质的量为：n(HNO3)n(NaNO3)n(NO)20.06 mol0.16 mol。6把NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量水后有1.16 g白色沉淀，在所得的浊液中逐滴加入1 molL1 HCl溶液，加入HCl溶液的体积与生成沉淀的质量关系如图所示，试回答：(1)A点的沉淀物的化学式为_；B点的沉淀物的化学式为_。(2)原混合物中MgCl2的质量是_ g，AlCl3的质量是_ g，NaOH的质量是_ g。(3)Q点HCl溶液加入量是_ mL。