（浙江选考）2020版高考化学大一轮复习 第3讲 元素化学 考点13 铝的重要化合物学案.docx

考点13铝的重要化合物知识条目必考要求加试要求1.两性氧化物、两性氢氧化物的概念，Al2O3，Al(OH)3的重要性质，铝及其重要化合物之间的转化关系c2.明矾的组成及净水作用b一、铝的重要化合物1氧化铝物理性质：白色固体，硬度高，熔、沸点高，可用于制作耐火材料。化学性质.两性氧化物：既可与酸反应又可与碱反应生成盐和水的氧化物。.Al2O3是两性氧化物。既能溶于强酸溶液又能溶于强碱溶液。分别写出Al2O3与硫酸和氢氧化钠溶液反应的离子方程式。Al2O3H2SO4：Al2O36H=2Al33H2O；Al2O3NaOH：Al2O32OH=2AlOH2O。.应用：工业炼铝；制耐火材料；刚玉的主要成分为氧化铝，优质刚玉(红宝石、蓝宝石等)可作装饰品。2氢氧化铝化学性质.两性氢氧化物：既可与酸反应又可与碱反应生成盐和水的氢氧化物。Al(OH)3的电离方程式为：Al(OH)3H2SO4化学方程式2Al(OH)33H2SO4=Al2(SO4)36H2O，离子方程式Al(OH)33H=Al33H2O；Al(OH)3NaOH：化学方程式Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O，离子方程式Al(OH)3OH=AlO2H2O。.受热分解2Al(OH)3Al2O33H2O。制备.铝盐制备氢氧化铝，一般用过量的弱碱氨水，不用强碱，写出离子方程式并说明为什么。Al33NH3H2O=Al(OH)33NH，过量的强碱会溶解生成的氢氧化铝。.偏铝酸盐制备氢氧化铝，一般采取通入足量的CO2，不用强酸，写出离子方程式并说明为什么。AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO，过量的强酸会溶解生成的氢氧化铝。3硫酸铝钾.写出硫酸铝钾溶于水时的电离方程式KAl(SO4)212H2O=KAl32SO12H2O。.明矾的化学式为KAl(SO4)212H2O，明矾做净水剂的原因是Al33H2O=Al(OH)3(胶体)3H，生成胶状的氢氧化铝Al(OH)3，该物质具有吸附性。二、铝及其重要化合物之间的相互转化三、氢氧化铝沉淀的图像分析及相关计算1图像分析单独铝元素沉淀图操作向一定量的AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量向一定量的NaAlO2溶液中逐滴加入稀盐酸溶液至过量向一定量的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液至过量现象立即产生白色沉淀渐多最多减少消失立即产生白色沉淀渐多最多减少消失无沉淀出现沉淀渐多最多沉淀不消失图像离子方程式Al33OH=Al(OH)3Al(OH)3OH=AlO2H2OAlOHH2O=Al(OH)3Al(OH)33H=Al33H2OAl34OH=AlO2H2OAl33AlO6H2O=4Al(OH)3操作向一定量的盐酸溶液中逐滴加入NaAlO2溶液至过量向一定量的AlCl3溶液中逐滴加氨水溶液至过量向一定量的NaAlO2溶液中缓慢通入CO2至过量现象无沉淀出现沉淀渐多最多沉淀不消失立即产生白色沉淀渐多最多沉淀不消失立即产生白色沉淀渐多最多沉淀不消失图像离子方程式AlO4H=Al32H2OAl33AlO6H2O=4Al(OH)3Al33NH3H2O=Al(OH)33NHAl(OH)3与NH3H2O不反应2AlOCO23H2O=2Al(OH)3COCOCO2H2O=2HCOAl(OH)3与CO2H2O不反应镁铝元素沉淀图操作向含Mg2和Al3的酸性溶液中逐滴加入强碱溶液c(Mg2)c(Al3)向含Mg2和Al3的酸性溶液中逐滴加入强碱溶液2c(Mg2)c(Al3)现象无明显现象出现沉淀渐多最多减少不变无明显现象出现沉淀渐多最多减少不变图像离子方程式HOH=H2OAl33OH=Al(OH)3、Mg22OH=Mg(OH)2Al(OH)3OH=AlO2H2OHOH=H2OAl33OH=Al(OH)3、Mg22OH=Mg(OH)2Al(OH)3OH=AlO2H2O2.相关计算根据AlCl3和NaOH的量计算生成的Al(OH)3量例如：将100mL1mol/L的AlCl3溶液和100 mL 3.5 mol/L的NaOH溶液混合，生成Al(OH)30.05mol。解答：n(Al3)0.1mol，n(OH)0.35mol，n(OH)/n(Al3)3.51，此时铝元素以Al(OH)3和AlO存在，nAl(OH)34n(Al3)n(OH)0.05mol根据AlCl3和Al(OH)3的量计算需要的NaOH的量NaOHn(NaOH)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例如：在100mL1mol/L的AlCl3溶液中加入0.15或0.35molNaOH，生成Al(OH)30.05mol。解答：当NaOH不足时，此时铝元素以Al(OH)3和Al3形式存在，n(NaOH)3nAl(OH)30.15mol当NaOH过量时，此时铝元素以Al(OH)3和AlO形式存在，n(NaOH)4n(Al3)nAl(OH)30.35mol根据NaAlO2和HCl的量计算生成的Al(OH)3量例如：将100mL1mol/L的NaAlO2溶液和100 mL 2.5 mol/L的盐酸混合，生成Al(OH)30.05mol。解答：n(H)0.25mol，n(AlO)0.1mol，n(H)/n(AlO)2.51，铝元素以Al3和Al(OH)3形式存在，nAl(OH)31/34n(AlO)n(H)0.05mol根据NaAlO2和Al(OH)3的量计算需要的HCl的量HCln(HCl)当HCl不足时n(HCl)nAl(OH)3当HCl过量时n(HCl)n(AlO)3n(AlO)nAl(OH)34n(AlO)3nAl(OH)3例如：在100mL1mol/L的NaAlO2溶液中加入0.05或0.25molHCl，生成Al(OH)30.05mol。解答：当HCl不足时，此时铝元素以Al(OH)3和AlO形式存在，n(HCl)nAl(OH)30.05mol当HCl过量时，此时铝元素以Al(OH)3和Al3形式存在，n(HCl)4n(AlO)3nAl(OH)30.25mol四、应用1制取Al(OH)3A133NH3H2O=Al(OH)33NH、AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO。2离子共存问题：Al3与OH、S2、HS、AlO、CO、HCO因发生双水解反应或生成沉淀而不能大量共存；AlO与H、NH、Al3、Fe3等不能大量共存。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：先产生白色沉淀，后沉淀溶解。NaOH溶液中滴加AlCl3溶液现象：开始无明显现象，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。4分离提纯利用Al能溶于强碱溶液，分离Al与其他不溶于强碱的金属混合物。利用Al2O3能与强碱溶液反应，分离Al2O3与其他不溶于强碱的金属氧化物。利用Al(OH)3能与强碱溶液反应，分离Al3与其他金属阳离子。5明矾的净水作用：明矾是一种复盐(由两种或两种以上阳离子和一种阴离子组成的盐)，化学式为KAl(SO4)212H2O，是一种常见的净水剂。主要原理为：Al33H2O=Al(OH)3(胶体)3H，其中氢氧化铝胶体具有很强的吸附能力，它能凝聚水中的悬浮物并使之沉降，从而达到净水的目的。【例1】向30mL1molL1的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4molL1的NaOH溶液，若产生0.78g白色沉淀，则加入的NaOH溶液的体积可能为()A3mLB7.5mLC15mLD17.5mL【解析】n(Al3)0.03mol，nAl(OH)30.01mol，根据元素守恒可知，还有0.02mol的Al元素以Al3或AlO形式存在。若0.02mol的Al元素是以Al3形式存在，说明NaOH不足，n(NaOH)3nAl(OH)30.03mol，V(NaOH)7.5mL；若0.02mol的Al元素是以AlO形式存在，说明NaOH过量，n(NaOH)3nAl(OH)34n(AlO)0.11mol，V(NaOH)27.5mL。【答案】B【提炼】向AlCl3溶液中逐渐加入NaOH溶液，先后发生Al33OH=Al(OH)3，Al(OH)3OH=AlOH2O，根据Al3的物质的量计算最大沉淀量，若实际沉淀量等于最大沉淀量，按照第一个方程式计算NaOH的用量；若实际沉淀量小于最大沉淀量，有两种情况，若是NaOH不足，按照第一个方程式计算；若是沉淀部分溶解，就要先求出产生最大沉淀量的NaOH的用量，再根据沉淀差值用第二个方程式计算NaOH用量，将两部分NaOH相加即总使用量。【例2】甲、乙两烧杯中分别装有相同体积、相同pH的氨水和NaOH溶液，各加入10mL0.1molL1AlCl3溶液，两烧杯中都有沉淀生成。下列判断正确的是()A甲中沉淀一定比乙中的多B甲中沉淀可能比乙中的多C甲中沉淀一定比乙中的少D实验过程中甲中的现象始终保持一致【解析】一水合氨是弱电解质、NaOH是强电解质，所以相同pH的氨水和NaOH溶液：c(NH3H2O)c(NaOH)。相同体积、相同pH的氨水和NaOH溶液：n(NH3H2O)n(NaOH)，二者和氯化铝反应都生成氢氧化铝沉淀，但氢氧化铝能溶于强碱NaOH，不溶于弱碱氨水。氢氧化铝不溶于氨水，甲中发生：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH，由于氢氧化铝能溶于强碱NaOH，乙中开始发生反应：Al33OH=Al(OH)3，若NaOH过量：Al(OH)3OH=AlO2H2O。如果加入的AlCl3恰好与NaOH反应生成Al(OH)3，由于参加反应的AlCl3的物质的量相等，所以生成沉淀质量相等；如果加入的AlCl3与NaOH反应生成Al(OH)3，后氯化铝还有剩余，则剩余部分氯化铝与氨水会继续反应生成沉淀，则氨水中产生的沉淀较多；如果加入AlCl3与NaOH反应生成NaAlO2、Al(OH)3，则氨水中产生沉淀较多，由上述分析可知，甲中沉淀大于或等于乙中沉淀。【答案】B【提炼】本题主要考查的是强、弱电解质的区别及Al3在强碱性、弱碱性条件下存在形式的差异。【例3】向物质的量浓度均为1mol/L的AlCl3和盐酸的混合溶液中逐滴滴入NaOH溶液，如图n表示Al(OH)3的物质的量、V表示NaOH溶液的体积，能正确表示这个反应过程的是()【解析】根据题意，原溶液中有AlCl3和盐酸，逐滴滴入NaOH溶液的过程中，氢氧化钠先和盐酸发生酸碱中和反应，等盐酸全部被中和后，再与AlCl3反应，根据Al33OH=Al(OH)3，Al(OH)3OH=AlO2H2O可知，一份Al3恰好完全沉淀需要三份NaOH，溶解一份Al(OH)3沉淀需要一份NaOH。【答案】D【例4】下列曲线图(纵坐标为沉淀的量，横坐标为加入物质的量)与对应的选项相符合的是()A为向1L浓度均为0.1molL1的Ba(OH)2、NaAlO2混合溶液中加入0.1molL1的稀H2SO4B为向1L浓度分别为0.1molL1和0.3molL1的AlCl3、NH4Cl的混合溶液中加入0.1molL1的稀NaOH溶液C为向烧碱溶液中滴加明矾溶液D为向AlCl3溶液中滴加过量氨水【解析】A项，Ba(OH)2和NaAlO2中加入稀H2SO4，发生的反应依次为Ba22OH2HSO=BaSO42H2O、AlOHH2O=Al(OH)3、Al(OH)33H=Al33H2O，所以加1L稀H2SO4时，Ba(OH)2反应完，再加0.5L稀H2SO4时AlO参加反应，再加1.5L稀H2SO4时，Al(OH)3全部溶解，正确；B项，向1L浓度分别为0.1molL1和0.3molL1的AlCl3、NH4Cl的混合溶液中加入0.1molL1的NaOH溶液，发生的反应依次是Al33OH=Al(OH)3、OHNH=NH3H2O、Al(OH)3OH=AlO2H2O，所以沉淀Al3和溶解Al(OH)3所用NaOH的量之比为31，而图像上看到的是11，错误；C项，向烧碱溶液中滴加明矾溶液，发生的反应依次是Al34OH=AlO2H2O、Al33AlO6H2O=4Al(OH)3，错误；D项，向AlCl3溶液中滴加过量氨水，沉淀不会溶解，错误。【答案】A【提炼】1.关于图像题的答题技巧(1)看面：理解横、纵坐标的含义。比如例3中横坐标表示NaOH溶液的体积，纵坐标表示Al(OH)3的物质的量。(2)看线：理解线的变化趋势，每一条线都代表着一定的化学反应过程。比如A选项，可理解为有三个化学反应。(3)看点：理解曲线上拐点的含义，如与坐标轴的交点，曲线的交点，折点、最高点与最低点等。曲线的拐点代表着一个反应过程的结束和开始。比如D选项，最高点代表铝离子沉淀刚好结束，氢氧化铝的溶解开始。2关于Al(OH)3图像问题的分析要点：(1)转化过程中要遵循化学方程式中的化学计量数的对应关系。由于生成Al(OH)3沉淀与溶解Al(OH)3沉淀所用的NaOH溶液的体积比为31，例3中的C和D符合反应计量数，选项A和B均不符合。(2)看清横纵坐标的含义，对图像进行全面分析。(3)分析图像时不仅要注意加入的酸或碱的强弱，还要注意加入的量和滴加的顺序，因为滴加的顺序不同可能产生的现象不同。比如例3是在AlCl3和盐酸的混合溶液中逐滴滴入NaOH溶液。(4)对于一些复杂的问题可先分解后组合，进行图像的叠加工作；只有抓住一些关键点(最高点、最低点、转折点等)和变化趋势，才能顺利地解决图像问题。【例5】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)62x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)62x。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”)。【解析】(1)粉煤灰的主要成分为Al2O3和SiO2，Al2O3能与酸反应，SiO2不能，所以化学方程式为：Al2O33H2SO4=Al2(SO4)33H2O，滤渣的主要成分为SiO2；(2)加碳酸钙粉末主要是为了中和多余的硫酸，所以滤渣的主要成分可是CaSO4；若溶液的pH偏高，铝离子水解呈酸性，铝元素会转化为Al(OH)3，方程式为3CaCO32Al33SO3H2O=2Al(OH)33CaSO43CO2；(3)溶液吸收二氧化硫生成SO，在溶液中SO易被氧化生成SO，所以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；溶液中SO属于弱酸根离子被氧气氧化转化为SO，SO为强酸根离子，则溶液酸性增强，pH减小。【答案】(1)Al2O33H2SO4=Al2(SO4)33H2OSiO2(2)CaSO43CaCO32Al33SO3H2O=2Al(OH)33CaSO43CO2(3)溶液中的部分SO被氧化成SO减小【提炼】这是以铝为背景，考查了物质的制备原理，主要知识点涉及铝化合物的相关知识点、物质分离及提纯的方法和基本操作。解题关键：明确试剂的性质以及用途；分析每一步发生的反应；分析每一步反应完后得到的物质有哪些(包括过量的试剂)；分析每个分离操作的目的。