高考化学 总复习学案13 铝及其重要化合物.doc

学案13铝及其重要化合物考纲要求了解铝及其重要化合物的主要性质和应用。知识点一铝的化学性质1铝与氧气反应用坩埚钳夹住一小块铝箔，在酒精灯上加热至之熔化，会看到的现象是_，原因是_，反应的化学方程式是_。2铝与酸的反应铝与稀硫酸反应的离子方程式为：_。3铝与强碱的反应铝与NaOH溶液反应的离子方程式为：_。4铝热反应Al与Fe2O3共热的化学方程式为：_。问题思考1铝是活泼金属，为什么铝制品常用来作为各种材料、具有一定的防腐蚀能力？ 2铝与酸、碱反应的实质是什么？氧化剂是什么？ 知识点二铝的重要化合物1氧化铝和氢氧化铝的比较问题思考3既能与酸反应，又能与碱反应的氧化物，一定是两性氧化物吗？ 2常见的铝盐(1)硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。(2)明矾的化学式为：_，它是_色晶体，_溶于水，水溶液pH_7(填“”或“”)。明矾可以净水，其净水的原因是：_。一、铝与酸、碱的反应1等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H2的体积之比是多少？为什么？ 2足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中，产生H2的体积关系是什么？为什么？ 3足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H2相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度是什么关系？为什么？ 典例导悟1(2011无锡调研)等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为56，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能分别是()A甲、乙中都是铝过量B甲中铝过量、乙中碱过量C甲中酸过量、乙中铝过量D甲中酸过量、乙中碱过量听课记录：变式演练甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 molL1的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积比为V(甲)V(乙)12，则加入铝粉的质量为()A5.4 g B3.6 g C2.7 g D1.8 g二、Al(OH)3沉淀生成的计算1Al3与OH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，二者相对量的大小要影响产物的生成：强碱不足量时(反应)：_；强碱足量时(反应)：_；综合上述两式可得(反应)：_。设Al3、OH的物质的量分别为n(Al3)、n(OH)，最终生成Al(OH)3的质量为mAl(OH)3，借助数轴讨论如图所示：2强酸与AlO反应的定量计算规律强酸不足量时(反应)：_；强酸足量时(反应)：_；综合上述两式可得(反应)：_。结果如下：典例导悟2实验室用铝屑、烧碱和稀H2SO4为原料制取一定量的Al(OH)3。可分别用如下的转化关系表示两种方法：Al Al3Al(OH)3AlAlO Al(OH)3(1)上述哪一种方法比较节约试剂？(提示：试从每生产 2 mol Al(OH)3所耗费的试剂用量予以说明)(2)从操作难易的角度分析，上述两种方法存在的明显缺点是什么？若原料相同，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)。 题组一Al及其化合物的性质1判断正误(1)铝制容器可盛装浓H2SO4()(2010重庆理综8A)(2)用氢氧化钠溶液除去铝表面的氧化膜：Al2O32OH=2AlOH2O()(2010江苏3B)(3)用氨水鉴别Al3、Mg2、Ag()(2010天津理综3A)(4)向明矾溶液中加入过量的氢氧化钡溶液：Al32SO2Ba24OH=2BaSO4AlO2H2O()(2010四川理综9A)(5)Y(即Al)的最高价氧化物的水化物能溶于稀氨水()(2010上海20C)2(2008广东，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，消耗碱量最多的是()AAl BAl(OH)3 CAlCl3 DAl2O33(2009上海，15)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)关系如下图。反应中镁和铝的() A物质的量之比为32B质量之比为32C摩尔质量之比为23D反应速率之比为234(2009四川理综，11)向m g镁和铝的混合物中加入适量的稀硫酸，恰好完全反应生成标准状况下的气体b L。向反应后的溶液中加入c molL1氢氧化钾溶液V mL，使金属离子刚好沉淀完全，得到的沉淀质量为n g。再将得到的沉淀灼烧至质量不再改变为止，得到固体p g。则下列关系不正确的是()Ac BpmCnm17Vc D.mpm52010山东理综29(1)对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。以下为铝材表面处理的一种方法：碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，其原因是_(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的_。aNH3 bCO2 cNaOH dHNO3以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为_。取少量废电解液，加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是_。6(2009福建理综，24)从铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种工艺流程如下： 请回答下列问题：(1)流程甲加入盐酸后生成Al3的离子方程式为_。(2)流程乙加入烧碱后生成SiO的离子方程式为_。(3)验证滤液B中含Fe3，可取少量滤液并加入_(填试剂名称)。(4)滤液E、K中溶质的主要成分是_(填化学式)，写出该溶液的一种用途：_。(5)已知298 K时，Mg(OH)2的溶度积常数Ksp5.61012 mol3L3，取适量的滤液B，加入一定量的烧碱达到沉淀溶解平衡，测得pH13.00，则此温度下残留在溶液中的c(Mg2)_。题组二Al3、AlO、Al(OH)3相互转化的图象7(2010南京模拟)将物质X逐渐加入(或通入)Y溶液中，生成沉淀的量与加入X的物质的量关系如图所示，符合图示情况的是()ABCDXCO2HClNaOHAlCl3YCa(OH)2NaAlO2AlCl3NaOH题组一铝的性质1若在加入铝粉能放出氢气的溶液中，分别加入下列各组离子，可能大量共存的是()ANH NO CO NaBNa Ba2 Mg2 HCOCNO Ca2 K ClDNO K Cl Na2(2011合肥统考)将总物质的量为n mol的钠和铝(其中钠的物质的量分数为x )投入到一定量的水中充分反应，金属没有剩余，共收集到标准状况下的气体V L。下列关系式中正确的是()Ax B0x0.5CV33.6n(1x) D11.2nV22.4n3把铝粉和Fe3O4粉末配成铝热剂，分成两等份，一份在高温下恰好完全反应后，再与足量盐酸反应，另一份直接放入足量的烧碱溶液中充分反应；前后两种情况下生成的气体质量比是()A11 B98 C34 D434(2011湖北黄冈模拟)两个烧杯中加入同体积浓度均为2 molL1的H2SO4，置于天平两端，调平天平后分别加入10.8 g的Al和Mg，则反应完毕后，天平（双选）()A可能加Mg的一端下倾B可能加Al的一端下倾C可能保持平衡D无法判断5用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝，下述操作步骤中最恰当的组合是()加盐酸溶解；加烧碱溶液溶解；过滤；通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀；加入盐酸生成Al(OH)3沉淀；加入过量烧碱溶液A BC D题组二铝的重要化合物6(1)将350 mL 1 molL1 NaOH溶液逐滴滴入100 mL 1 molL1 AlCl3溶液中。(2)将100 mL 1 molL1 AlCl3溶液逐滴滴入350 mL 1 molL1 NaOH溶液中，结果是()A现象相同，生成Al(OH)3的量相同B现象不同，生成Al(OH)3的量相同C现象相同，生成Al(OH)3的量不同D现象不同，生成Al(OH)3的量不同7(2009江苏，5)化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是()A明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化B在海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀速率CMgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料D电解MgCl2饱和溶液，可制得金属镁8下列各反应的离子方程式中，错误的是()A硫酸铝溶液中加入过量的氨水：Al33 OH=Al(OH)3B铁片放入过量的稀硝酸中：3Fe8H2NO=3Fe22NO24H2OC将铝片放入过量NaOH溶液中：2Al2OH2H2O=2AlO3H2D偏铝酸钠与过量盐酸反应：AlO4H=Al32H2O9下列操作所得物质为纯净物的是()A将一块带有氧化膜的铝片与过量的浓NaOH溶液完全反应后，取澄清溶液将其蒸干，得纯净的NaAlO2固体B向NaAlO2溶液中加入过量的AlCl3溶液，将所得沉淀过滤洗涤，加热灼烧去掉水分，可得纯净的Al(OH)3固体C把铝块与适量的稀盐酸完全反应，将所得溶液蒸干，可得AlCl3固体D把AlCl3溶液与足量氨水反应，将沉淀过滤、洗涤、灼烧去掉水分可得Al2O3固体10.A、B、C、D、E五种化合物均含有某种短周期常见元素，它们的转化关系如图所示，其中A为澄清溶液，C为难溶于水的白色固体，E则易溶于水，若取A溶液灼烧，焰色反应为紫色(透过蓝色钴玻璃)。(1)写出化学式：A_，B_，C_，D_，E_。(2)写出下列反应的离子方程式：AB：_；AD：_。题组三实验探究11(2010江门模拟)电解法冶炼铝的原料是Al2O3，可由自然界中铝土矿获得，其生产过程可表示为：铝土矿(主要成分Al2O3，杂质SiO2、Fe2O3)Al(OH)3Al2O3Al。从铝土矿到Al(OH)3的转化有两种方案：方案1： 方案2：(1)过滤、的滤渣成分分别是_(填字母代号，下同)；过滤、的滤渣成分分别是_。AAl2O3 BSiO2 CFe2O3 DAl(OH)3EH2SiO3 FFe(OH)3(2)“Al(OH)3Al”的一般的生产方法是_(填字母代号)。A蒸发B灼烧C热还原D溶解E过滤F电解答案【课前准备区】知识点一1铝箔熔化，失去光泽，但熔化的铝并不滴落铝箔加热时与O2发生反应生成氧化膜，使内部的铝被Al2O3包裹着，所以熔化的铝不易滴下4Al3O22Al2O322Al6H=2Al33H232Al2OH2H2O=2AlO3H2。42AlFe2O3Al2O32Fe知识点二1.化学性质与酸反应Al2O36H=2Al33H2OAl(OH)33H=Al33H2O与碱反应Al2O32OH=2AlOH2OAl(OH)3OH=AlO2H2O加热不分解2Al(OH)3Al2O33H2O2.(2)KAl(SO4)212H2O白易，故甲中铝过量，乙中铝不足(即碱过量)。2(1)法比法节约试剂。每制备 2 mol Al(OH)3 法消耗 2 mol Al,3 mol H2SO4,6 mol NaOH，法消耗2 mol Al，2 mol NaOH，1 mol H2SO4，所以法比较节约试剂。(2)由于Al(OH)3既能与H2SO4反应又能与NaOH反应所以在上述两种方法中第二步骤操作的用量都难以控制。2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H22Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2Al2(SO4)36NaAlO212H2O=8Al(OH)33Na2SO4故每生成2 mol Al(OH)3，需要2 mol Al，0.75 mol H2SO4，1.5 mol NaOH，可见比两法更节约试剂。解析(1)反应过程中所涉及的化学方程式为：2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H2Al2(SO4)36NaOH=2Al(OH)33Na2SO42Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22NaAlO22H2OH2SO4=2Al(OH)3Na2SO4由化学方程式可分别得出两种方法的关系式：法2Al3H2SO46NaOH2Al(OH)3法2Al2NaOHH2SO42Al(OH)3所以制备2 mol Al(OH)3法消耗2 mol Al,3 mol H2SO4, 6mol NaOH；法消耗2 mol Al,2 mol NaOH, 1mol H2SO4。故法比较节约试剂(2)根据Al33AlO6H2O=4Al(OH)3可采用以下转化关系： 2 mol Al(OH)3变式演练A其反应原理分别为：2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时，产生H2的体积比是13，而题设条件体积比为12，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于NaOH来说是不足的。2Al6HCl=2AlCl33H2 6 mol 3 mol 3 molL10.1 L 0.15 mol则Al与NaOH反应生成的H2为0.15 mol20.3 mol。2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2227 g 3 mol54 g 0.3 mol即投入的铝粉为5.4 g。【课后练习区】高考集训1(1)(2)(3)(4)(5)2A3.A4.C52Al2OH2H2O=2AlO3H2b2Al3H2O6e=Al2O3 6HHCO与H反应使H浓度降低，产生Al(OH)3沉淀解析碱洗时，部分除去了氧化膜的Al与NaOH溶液反应放出了H2，若将溶液中AlO转化为Al(OH)3沉淀应向溶液中通入CO2，加HNO3，如若过量会造成沉淀溶解。铝作阳极失去电子最终形成Al2O3，所以阳极电极反应式为：2Al3H2O6e=Al2O36H，在废电解液中加入NaHCO3，会使溶液中H浓度降低而生成Al(OH)3沉淀。6(1)Al2O36H=2Al33H2O(2)SiO22OH=SiOH2O(3)硫氰化钾(或苯酚溶液等合理答案均可)(4)NaHCO3制纯碱(或做发酵粉等合理答案均可)(5)5.61010 molL1解析铝土矿中的成分能与HCl反应的有Al2O3、Fe2O3、MgO，不反应的是SiO2，所以固体A为SiO2，滤液B中有Al3、Fe3、Mg2，再加入过量烧碱，Al34OH=AlO2H2O，Fe33OH=Fe(OH)3，Mg22OH=Mg(OH)2，沉淀C为Fe(OH)3、Mg(OH)2混合物，滤液D为NaAlO2、NaOH(过量)，NaAlO2能与CO2反应，NaAlO22H2OCO2=Al(OH)3NaHCO3，滤液E为NaHCO3，沉淀F为Al(OH)3，Al(OH)3灼烧得到Al2O3。铝土矿中能与NaOH溶液反应的有Al2O3、SiO2，其余均不反应，所以固体X为Fe2O3、MgO，Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O，SiO22NaOH=Na2SiO3H2O。(5)题中应用Ksp的有关计算，Kspc(Mg2)c2(OH)，c(OH)1.0101 molL1，所以c(Mg2) molL15.61010 molL1。7CA项，由Ca(OH)2CO2=CaCO3H2O，CaCO3CO2H2O=Ca(HCO3)2可知，其图象应为图1；B项，由HClNaAlO2H2O=Al(OH)3NaCl，Al(OH)33HCl=AlCl33H2O可知其图象应为图2；D项，由AlCl34NaOH=NaAlO23NaCl2H2O,3NaAlO2AlCl36H2O=4Al(OH)33NaCl可知，其图象应为图3。图1 图2图3考点集训1CD2D该题中涉及的化学方程式为：2Na2H2O=2NaOHH2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。由题意，金属没有剩余可知x必大于或等于0.5，即0.5x1。根据电子得失守恒得：22.4V(H2)，当x0.5时，V(H2)22.4n，当x1时，V(H2)11.2n，则11.2nV22.4n。3C4AC此题未说明稀H2SO4的体积，分下列三种情况讨论：(1)加入稀H2SO4过量，Al、Mg都已反应完毕，按化学反应方程式计算，加入Al、Mg每端增加的质量：2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H2 m54g 6 g 48 g108 gm(Al)m(Al)9.6 gMgH2SO4=MgSO4H2m24 g 2 g22 g108 gm(Mg)m(Mg)9.9 g加入Mg的一端增加的质量多，往下倾。(2)加入稀H2SO4对Al和Mg都不足，两金属都有剩余。因稀H2SO4都完全反应，且加稀H2SO4物质的量一定，则产生的H2的量也相同，故天平保持平衡。(3)若加入H2SO4的量能使Mg完全反应，反应放出H2后，溶液增重9.9 g，不能使Al完全反应，Al有剩余，加入Al的一端增加的质量小于9.6 g，故天平向加入Mg的一端下倾。5B6.B7.D8.AB9.D10(1)KAlO2Al(OH)3Al2O3AlCl3NaAlO2(2)AlOCO22H2O=Al(OH)3HCOAlO4H=Al32H2O解析本题的突破口应在B、C两物质上，只要推断出B、C，其他物质的推断就很容易了。在短周期元素的化合物中，既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的，必为两性物质，又因为BC，故可知C为Al2O3，B为Al(OH)3，依次推出D是AlCl3，A与过量CO2反应生成Al(OH)3，且A溶液的焰色反应为紫色，则A为KAlO2，E为NaAlO2。相应的化学反应方程式也不难写出。11(1)B、FC、E(2)B、F