铝及其化合物、铝三角图像问题(教师版有答案).doc

铝及其化合物、铝三角图像问题1、铝（1）物理性质：密度小熔点较低，硬度较小银白色金属。（3）化学性质：跟O2及其它非金属反应：常温下，在空气中因生成氧化膜，具有抗腐蚀能力。4Al+3O22Al2O3 2Al+3SAl2S3跟某些氧化物：2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 (铝热反应)跟水反应：2Al+6H2O 2Al(OH)3+3H2 (一般不反应，只有氧化膜被破坏后反应)跟酸的反应：2Al+6H+ 3Al3+ + 3H2(常温下，在浓H2SO4、浓HNO3中钝化)跟强碱溶液反应：2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H22、Al2O3(两性氧化物)：白色固体、熔点高（1）跟酸反应：Al2O3+6H+ 2Al3+3H2O （2）跟碱反应：Al2O3+2OH-AlO2+2H2O3、Al(OH)3 (两性氢氧化物)Al(OH)3的两性：Al(OH)3 + 3H+ Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + OH AlO2 + 2H2OAl(OH)3显两性的内在本质是：H2O + H+ + AlO2-Al(OH)3Al3+ + 3OH-（1）物理性质：白色胶状物质，难溶于水（2）受热分解：2Al(OH)3 Al2O3+3H2O（3）Al(OH)3实验室制法：可溶性铝盐加氨水：Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH4+可溶性偏铝酸盐与弱酸：AlO2+ H2CO3 +H2O Al(OH)3+ HCO3 3AlO2- +Al3+6H2O 4Al(OH)34、铝盐（1）Al3+与碱溶液反应：Al3+3OH-Al(OH)3（碱不足）Al3+4OH-AlO2-+2H2O（碱过量）（2）Al3+水解：Al3+3H2OAl(OH)3+3H+（3）明矾：Kal(SO4)212H2O是一种复盐。常用作净水剂：因其水解Al3+3H2OAl(OH)3（胶体）+3H+，能在水中吸附悬浮固体或色素形成沉淀，从而使水净化，这就是胶体净水的原理。5、偏铝酸钠（1）与强酸反应：AlO2-+H+H2O Al(OH)3(酸不足) AlO2-+4H+ Al3+2H2O（酸过量）（2）与弱酸反应：AlO2-+ CO2 +2H2O Al(OH)3+ HCO3- AlO2-+ CO2 +3H2O Al(OH)3+ CO32-（二）铝及其化合物之间的转化关系CO2+H2OHClAlNaOH+H2OHClAl2O3NaOHHClO2AlCl3NaOHNaOHNaAlO2Al(OH)3（三）试剂的滴加顺序不同产生的现象不同的反应（1）NaOH和AlCl3：向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，先出现白色沉淀后消失：Al3+3OH-Al(OH)3 Al(OH)3+OH-AlO2-+2H2O向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，开始无现象后出现白色沉淀：Al3+4OH- AlO2-+2H2O Al3+3AlO2-+6H2O4Al(OH)3（2）NaAlO2和盐酸：向NaAlO2溶液中滴加盐酸，先出现白色沉淀后消失：NaAlO2+HCl+H2O Al(OH)3+NaCl Al(OH)3+3H+Al3+3H2O向盐酸中滴加NaAlO2溶液，开始无现象后出现白色沉淀：4HCl+NaAlO2 NaCl+AlCl3+2H2O AlCl3+3NaAlO2+6H2O4Al(OH)3+3NaCl（3）Na2CO3和盐酸：向Na2CO3溶液中滴加盐酸，开始无现象，后产生气泡：Na2CO3+HClNaCl+NaHCO3 NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2向盐酸中滴加Na2CO3溶液，立即产生气泡：Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2（4）铝的氢氧化物沉淀的图象： 氢氧化铝沉淀量图象大致可以分为如图六类。图中纵坐标均为Al(OH)3沉淀量，横坐标为加入试剂的体积(1)图为向AlCl3溶液中滴人NaOH溶液(2)图为向NaOH溶液中滴入AlCl3溶液(3)图为向盐酸酸化了的AlCl3溶液中滴入NaOH溶液(4)图为向盐酸中加入NaAlO2溶液(5)图为向NaAlO2溶液中加入盐酸(6)图为向AlCl3溶液中滴入NaAlO2溶液（四）离子共存问题：Al3+与OH-、S2-、HS-、AlO2-、CO32-、HCO3-因双水解反应或生成沉淀而不能大量共存；AlO2-与H+、NH4+、Al3+、Fe3+等不能大量共存。（五）两性物质与物质的两性两性物质指即能与酸反应，又能与碱作用生成盐和水的化合物，如Al2O3、ZnO、Zn（OH）2、Al(OH)3、氨基酸、蛋白质等。物质的两性，如强碱弱酸盐（NaHCO3、KHS、Na2HPO4等）、弱酸弱碱盐（CH3COONH4、NH4HS）等，既能与强酸反应，又能与强碱作用，但只能说这种物质的性质有两性，不能将它们称为两性物质，因为这些化合物不是由本身直接电离出的H+和OH-参加反应，并且生成物不全是盐和水。Al既能与酸作用，又能与强碱溶液反应，但不属于两性物质，也不能说它具有两性，因为Al与强碱溶液反应的本质是：2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2，Al(OH)3+NaOHNaAlO2+2H2O，两式相加为：2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2，由以上反应可知：Al不直接与NaOH溶液反应，Al仍然为金属元素。【归纳】既能与强酸又能与强碱反应的物质：金属单质：Al；两性氧化物：Al2O3；两性氢氧化物Al(OH)3；弱酸的酸式盐：NaHCO3、NH4HCO3等；弱酸铵盐：(NH4)2CO3、(NH4)2S等。三、典型例题【例1】将等物质的量的镁和铝相混合，取四份等质量的该混合物分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是( ) A3molL HCl B4molL HNO3 C8molL NaOH D18molL H2SO4【解析】通过比较镁、铝分别与酸碱作用的性质及其定量关系求解令镁、铝各为lmol，与足量盐酸反应生成(1+1.5)molH2；与硝酸、浓硫酸反应均不生成H：；镁不与NaOH溶液反应，lmolAl与足量NaOH溶液反应生成1.5molH2答案：A【归纳】这类题只要通过比较镁、铝性质的异同及其定量关系，便可迅速求解注意记住两个定量关系：Mg2H+H2；AI3 H+OH-1.5 H2【例2】今用铝、稀硫酸和氢氧化钠溶液为原料，实验室制备一定量的氢氧化铝分别采用如下化学方程式所表示的两种方法： 2A1+3 H2SO4A12(SO4)3+ H2 A12(SO4)3+6NaOH2Al(OH)3+3Na2SO4。 2A1+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3 H2 2 NaAlO2+ H2SO4+2H2O2Al(OH)3+ Na2SO4 (1)请问上述哪一种方法比较节约试剂?(提示：试从每生产2molAl(OH)3所耗费的试剂用量予以说明。)(2)原料相同，请设计一种更为节约试剂的方法(以方程式表示，并说明其可以最节约试剂的根据)【解析】(1)根据题给的化学方程式中的化学计量数关系，可直接判断第种方法比较节约试剂(2)根据第种方法生成的A12(SO4)3水解显酸性，第种方法生成的NaAlO2水解显碱性，让这两种盐溶液相互反应，就可以减少碱和酸的用量，从而设计出第种方法答案： (1)第种方法比较节约试剂从化学方程式看出，同样是制备2mol的AI(OH)3，方法所需原料为：2molAl，3molH2S04，6molNaOH；而方法所需为：2molAl，l mol H2SO4，2molNaOH (2)2A1+3 H2SO4A12(SO4)3+ H22A1+2NaOH+2 H2O2 NaAlO2+3 H2 A12(SO4)3+6 NaAlO2+12 H2O8Al(OH)3+3 Na2SO4 由方程式看出，制备8mol的AI(OH)3，所需原料为：8molAl，3mol H2SO4，6molNaOH相当于制备2molAl(OH)3，所需量为：2molAl，34mol H2SO4，32molNaOH，其用量为最少【归纳】解这类Al(OH)3沉淀量题(包括因滴加顺序不同引起的不同现象)，要注意应用以下“铝三角”定量转化关系：【例3】下列各组溶液，只要用试管和胶头滴管，不用任何试剂就可以鉴别的是( ) AKOH和A12(SO4)3 B稀H2SO4和NaHCO3 CCaCl2和Na2CO3 DBa(OH)2和NaHSO4【解析】不用任何试剂鉴别两种物质的溶液，若无法从溶液颜色上来鉴别，一般就考虑用不同的试剂滴加顺序、产生不同的实验现象的方法来鉴别A组：若将KOH逐渐滴人A12(SO4)3溶液中，则先产生白色沉淀，后沉淀逐渐溶解；若将A12(SO4)3逐渐滴人KOH溶液中，则先无沉淀，后逐渐产生白色沉淀B组无论何种滴加顺序，均立即产生气泡C、D组无论何种滴加顺序，均立即产生白色沉淀，且始终不溶解答案：A 【归纳】 不用任何试剂，只须利用不同的试剂滴加顺序就能鉴别的两种一组的无色溶液还有：铝盐溶液和KOH(或NaOH)；偏铝酸盐和强酸溶液；碳酸盐和较强酸溶液；亚硫酸盐和硫酸(或盐酸)；亚硫酸(或磷酸)和Ca(OH)2或Ba(OH)2；AgNO3和氨水【例4】要使Ba2+、A13+、Cu2+、Mg2+、Ag+五种离子从溶液中逐一沉淀析出，选用的试剂和加入的顺序是( ) AH2SO4HClK2SNaOHCO2 BNaClNa2SO4Na2SNH3H2OHCl CNaClNa2SO4H2SNaOHCO2 DNa2SNa2SO4NaClNaOHHCl【解析】逐项分析每种试剂(包括过量时)只能沉淀一种离子的选项A组：H2SO4能沉淀Ba2+、Ag+两种离子；B组：加入Na2S时，能沉淀Al3+、Cu2+两种离子；C组：能先后分别沉淀Ag+、Ba2+、Cu2+、Mg2+、A13+；D组：加人Na2S时，能沉淀A13+、Cu2+、Ag+三种离子答案：C【归纳】解这类题要采用符合“逐一沉淀”的筛选方法要注意：在加入强碱溶液时，A13+转化为AlO2-，最后通人CO2，再把AlO2-转化为Al(OH)3沉淀 【例5】在托盘天平两边各放一个盛有等质量稀盐酸(各含nmolHCl)的甲、乙两个烧杯，调节天平达平衡，然后分别投入a mol Mg、b mol A1，充分反应后，天平仍保持平衡(1)若天平两边酸均过量，则甲、乙两边净增重分别为_。(2)若天平两边金属均过量，则甲、乙两边产生的H2的质量_，所加金属的质量_。(3)若天平两边酸均用完，其中一边金属过量，则过量的金属必为_，这是因为_由此推出天平平衡的条件是(用含a、b、n的代数式表示，下同) _。(4)若天平一边酸过量，另一边金属过量，则过量金属必为_，此时满足天平平衡的条件是_【解析】根据天平两边只有“净增重相等”，才能保持平衡的原理，依题意解答答案：(1)(242)a；(273)b (2)相等；也相等 (3)A1；生成等量H2所需A1的质量比Mg的要小；24a-n=27b-n(4)A1；(24-2)a=27b-n【例6】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）关系如右图。反应中镁和铝的（ ）A物质的量之比为3：2 B质量之比为3：2C摩尔质量之比为2：3 D反应速率之比为2：3答案：A四、基础训练1、下列物质中，常温下与铝不反应的是（ ）A稀硝酸 B浓硫酸 C盐酸 DCuSO4溶液2、铝元素是金属元素，某同学认为铝也有一定的非金属性。下列描述中，你认为能支持该同学观点的是（ ） A铝片能与盐酸反应生成氢气B氢氧化铝能溶于强碱溶液C氯化铝溶液显酸性D铝能发生铝热反应3、把Ba(OH)2溶液滴入明矾溶液中，使SO42全部转化成BaSO4沉淀；此时铝元素的主要存在形式是（ ）A、Al3+B、Al(OH)3C、AlO2D、Al3+和Al(OH)34、下列离子组一定能大量共存的是（ ） A甲基橙呈黄色的溶液中：、 B石蕊呈蓝色的溶液中：、 C含大量Al3+的溶液中：、 D含大量0H一的溶液中：、5、下列物质中，既可与盐酸反应，又可与氢氧化钠溶液反应的是 （ ） Na2SiO3；AlCl3；NH4HCO3；Al2O3；NaHSO4 A B C D答案：1、B 2、B 3、C 4、D 5、D 6、在下图中，横坐标为向一定量的某溶液中加入某种物质的量，纵坐标为生成沉淀的量。从图中，选择适合表中各题要求的序号填入表中溶液加（或通入）物质序号饱和石灰水通入过量CO2AlCl3溶液加入过量浓氨水含少量NaOH的NaAlO2溶液通入过量CO2含少量NaOH的NaAlO2溶液逐滴加入稀盐酸MgCl2、AlCl3混合溶液逐滴加入NaOH溶液至过量NaOH溶液逐滴加入Al2(SO4)3溶液至过量稀硫酸溶液逐滴加入NaAlO2溶液至过量含少量盐酸的AlCl3溶液逐滴加入KOH溶液至过量答案：A B F D E C F G7、含铝90的铝合金15g与40mL6molL盐酸充分反应，合金中其它成分不反应。过滤除去不溶物，并将滤液稀释到200mL，取出稀释液l0mL，加入03molL的氨水使Al3+完全沉淀。(1)铝和盐酸反应生成的氢气有多少L(标准状况)?(2)使Al3+完全沉淀所需的氨水要多少mL?答案：（1）1.68L （2）40mLm(g) D E F C 31 34 36 VNaOH(mL)100 V(mL) D E F C 31 34 36 VNaOH(mL)8、有AlCl3和MgCl2的固体混合物，取一定量的该混合物加水溶解配成溶液，实验测知Cl-的物质的量为0.70摩尔，如向该混合溶液中逐滴加入8.00mol/L的氢氧化钠溶液（密度为1.27g/mL），加入氢氧化钠溶液的体积(V)和沉淀的质量(m)有右图所示的关系。求：（1）原NaOH溶液的质量分数为 。（2）AlCl3和MgCl2的物质的量分别是多少？（3）另取64.70克该混合物溶于水，要使沉淀质量最大，需要加入8.00mol/L的氢氧化钠溶液多少毫升？答案：（1）25.2 （2）0.1mol 0.2mol （3）175mL 9、将Mg和Al粉末均匀混合，加入到100mL某浓度的硫酸中，产生氢气的体积(标准状况下 )与加入粉末的质量关系如右图所示：(1)硫酸物质的量浓度是 molL- 1 。(2)当硫酸溶液为350mL ,固体粉末为33.3g时,充分反应后产生的气体体积为 L(S.T.P)(3)原固体混合物中Mg和Al的物质的量之比为 。答案：(1)5 molL- 1 (2)33.6L (3)7:2 五、拓展训练1、某浓度的硝酸与过量铁粉反应时生成了4.48LN2O气体（标准状况下），若改与铝反应（生成NO气体），则最后可溶解的铝的质量是 （ ） A13.5g B9g C27g D8.9g2、铝、铍（Be）及其化合物具有相似的物理、化学性质，如其氯化物分子内键型相同，故其氯化物晶体的熔点都较低。已知反应：BeCl2+Na2BeO2+2H2O2NaCl+2Be(OH)2能完全进行，则下列推断中不正确的是（ ） ABe(OH)2既能溶于盐酸，又能溶于NaOH溶液BBeCl2溶液的pH7，将其蒸干并灼烧后得到的残留物为BeOD虽然BeCl2的水溶液导电性强，但熔融态的BeCl2却不能被电解3、把铝粉与Fe3O4的混合物，分为两等份。前一份在高温下恰好完全反应，之后将生成物与足量盐酸充分反应；后一份直接加入足量NaOH溶液充分反应。前后两种情况下生成的气体在同温同压下的体积比是（ ）A. 1:1 B. 3:4 C. 9:8 D. 4:34、将一定质量的镁和铝的混合物投入100 mL盐酸中，固体全部溶解后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如右图所示。若不考虑金属和盐酸反应时HCl的挥发，则下列说法正确的是（ ） （双选） A镁和铝的总质量为9 gB生成的氢气在标准状况下的体积为11.2LC盐酸的物质的量浓度为6 mol/LDNaOH溶液的物质的量浓度为5 mol/L5、实验室将9g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。发生铝热反应之后，所得固体中含金属单质为18g，则该氧化物粉末可能是（ ）（双选） A B和 C和 D 和FeO6、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10mL 01 溶液，两烧杯中都有沉淀生成。下列判断正确的是（ ）（双选）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甲中和乙中的沉淀可能一样多7、已知Ba(AlO2)2可溶于水。右图表示的是向A12(SO4)3溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液时，生成沉淀的物质的量y与加入Ba(OH)2的物质的量x的关系。下列有关叙述正确的是（ ）Aab时沉淀的物质的量：A1(OH)3比BaSO4多Bcd时溶液中离子的物质的量：AlO2比Ba2多Cad时沉淀的物质的量：BaSO4可能小于A1(OH)3Dde时溶液中离子的物质的量：Ba2可能等于OH8、在MgCl2和AlCl2的混和溶液中滴加某浓度的NaOH溶液，生成沉淀的物质的量和加入NaOH的物质的量的关系如右图：其中纵坐标表示生成沉淀的物质的量，横坐标表示入NaOH的物质的量。在以上过程中，n(Mg2+)/n(Al3+)的关系正确的是 （ ）（双选） An1/(n2-n1) B2n4/(n4-2n1)C3n1/(n3-2n1) D(2n3-2n4)/(n4-n3)9、将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀与通入CO2的量的关系可表示为On(沉淀)V(CO2)On(沉淀)V(CO2)On(沉淀)V(CO2)On(沉淀) (沉淀)V(CO2)ABCD答案：1、A 2、C（B选项中，因为氯化铝水解生成了HCl，加热过程中HCl挥发，促进水解，蒸干后是氢氧化铝，灼烧后为氧化铝，Be可以类推。但是C选项中，因为偏铝酸钠水解产生的是氢氧化钠和氢氧化铝，两个都不是挥发性物质，水解是微弱的，所以蒸干、灼烧后仍为偏铝酸钠，Be可以类推。） 3、B 4、AD 5、AD 6、BD 7、B 8、AC 9、C六、课后作业1、两种金属混合粉末15g，与足量的盐酸反应时生成11.2L氢气（标准状况），符合上述情况的金属混合物的是 （ ） （双选） A.Mg和Al B.Mg和Ag C.Al和Zn D.Fe和Zn2、向100 mL 2 molL-的AlCl3溶液中，逐滴加入NaOH溶液100 mL时产生沉淀为78 g，则加入NaOH溶液的物质的量浓度是（ ）（双选） A1 molL-1 B15 molL-1 C3 molL-1 D7 molL-13、把Ba(OH)2溶液滴入明矾溶液中，使SO42-全部转化成BaSO4沉淀，此时铝元素的主要存在形式是（ ）AAl3+BAl(OH)3CAlO2- DAl3+和Al(OH)34、在Al2(SO4)3、K2SO4和明矾的混合液中，如果SO42的物质的量浓度为0.2 molL1，当加入等体积的0.2 molL1的KOH溶液时，生成的沉淀恰好溶解，则原混合物中K的物质的量浓度是（ ）A0.2 molL-1 B0.25 molL-1 C0.225molL-1 D0.45 molL-15、在Al2(SO4)3和MgSO4的混合液中滴加NaOH溶液，生成沉淀的量与滴入NaOH溶液的体积关系如右图所示，则原溶液中Al2(SO4)3和MgSO4的物质的量之比为 （ ）A. 1 ：2 B. 3 : 1 C. 3 : 2 D. 2 : 16、下列各组物质混合之后，可生成a mol 沉淀的是（ ）A含a mol NaAlO2 溶液与a mol CO2气体 B含a mol NaAlO2 溶液与a mol AlCl3溶液C含a mol AlCl3 溶液与2a mol Ba(OH)2溶液 D含a mol AlCl3 溶液与a mol NaOH溶液7、实验室用Al2(SO4)3制取Al(OH)3，最合适的试剂是（ ）A. NaOH B. H2SO4 C. NH3H2O D. KOH答案：1、BC 2、CD 3、C 4、B 5、A 6、A 7、C