高考化学铝及其化合物复习讲义新人教版必修120170808148.wps
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1、铝及其重要化合物 一、铝、镁的性质及应用 1铝的结构和存在 铝位于元素周期表第三周期A 族,原子结构示意图为 。铝是地壳中含量最多的金属元 素。自然界中的铝全部以化合态的形式存在。 2金属铝的物理性质 银白色有金属光泽的固体,有良好的延展性、导电性和传热性等,密度较小,质地柔软。 3金属铝的化学性质 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式: O2 Al Error! 点燃 2Al3Cl2 = 2AlCl3 酸 Al Error! 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 高温 2AlFe2O3 = Al2O32Fe(铝热反应) 4对比记忆镁的化学性质 铝 镁 点燃 2MgO2 = 2M
2、gO 与非金属反应 能被 Cl2、O2氧化点燃 3MgN2 = Mg3N2 能与沸水反应 Mg2H2O 与水反应 反应很困难 = Mg(OH)2H2 与碱反应 能溶于强碱溶液 不反应 与某些氧化物反应 能与 Fe2O3、M nO2、Cr2O3等金 能在 CO2中燃烧:2MgCO2 1 属氧化物发生铝热反应 点燃 = 2MgOC 5.铝的用途 纯铝用作导线,铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。 题组一 对比掌握铝、镁的性质 1镁、铝单质的化学性质以相似为主,但也存在某些重大差异性,下列物质能用于证明二者 存在较大差异性的是( ) CO2 盐酸 NaOH 溶液 水 A B C D 答案 C 解析
3、 Al 能与 NaOH溶液反应而 Mg 不能;Mg 能在 CO2中燃烧而 Al 不能。 2. 下列说法错误的是( )。 A铝与 Fe2O3发生铝热反应后固体物质增重(2014全国新课标,9C) BAl片溶于 NaOH 溶液,产生气体:2Al2OH2H2O=2AlO23H2(2014北京理综,9D) C工业上电解熔融状态的 Al2O3制备 Al(2012广东理综,10B) D铝制容器可盛装浓 H2SO4(2010重庆理综,8A) 高温 解析 铝与 Fe2O3发生铝热反应:2AlFe2O3 = Al2O32Fe,反应前后固体物质的质量 不变。 答案 A 熟记铝、镁的特殊化学性质 1活泼金属与酸反应
4、是金属的通性,而铝不但能与酸(H)反应,还能够与碱溶液反应,表现 出特殊性: 2Al2OH2H2O=2AlO23H2。 2铝热反应 铝和某些金属氧化物反应,将其从氧化物中置换出来,同时放出大量的热,这种反应称为铝热 反应,可用于焊接金属、冶炼高熔点贵重金属等。 注意 Al 与 MgO不能发生铝热反应。 3Mg在 CO2中能够燃烧,所以活泼金属着火不能用干冰灭火器和泡沫灭火器。 题组二 铝与酸或碱反应的定量分析 1(2013山东理综,9)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 2 C盐酸 D稀硝酸 解析 A 项,2Al2NaOH2H
5、2O=2NaAlO23H2,1 mol Al消耗 1 mol NaOH;B 项,2Al 3H2SO4=Al2(SO4)33H2,1 mol Al消耗 1.5 mol H2SO4;C 项,2Al6HCl=2AlCl3 3H2,1 mol Al消耗 3 mol HCl;D 项,Al 和稀硝酸反应不放 H2。综上所述,符合题意的是 A 项。 答案 A 2铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出 H2 的金属,就铝的这一特殊性质回答下列问题: (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_。 答案 11 解析 根据化学方程式:2A
6、l6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2得 Al 与 H2的关系式均为 2Al3H2,故只要参加反应的 Al 的量相等,所得 H2的量必相等。 (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 积之比是_。 答案 13 解析 因为在反应中 Al过量,产生的 H2由 HCl 和 NaOH 的量决定。根据化学反应中的关系式: 6HCl3H2、2NaOH3H2,故当 HCl、NaOH物质的量相等时,二者产生 H2的体积比为 13。 (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
7、H2 相等,则 HCl和 NaOH的物质的量浓度之比是_。 答案 31 解析 因为铝足量且产生 H2相等,根据关系式 n(HCl)n(NaOH)31,又因为两溶液体积相 等,故物质的量浓度 c(HCl)c(NaOH)n(HCl)n(NaOH)31。 (4)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 答案 A 解析 其反应原理分别为 2Al6HCl=2AlCl33H2,2Al2NaOH2H2O=
8、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。 3 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 227 g 3 mol 54 g 0.3 mol 即投入的铝粉为 5.4 g。 1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为 2
9、Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO2 失3e 3H2。从化学方程式可以看出 Al与酸、碱反应时生成 H2的实质都是 Al Al3,所 以无论与酸还是与碱反应,Al 与 H2的关系都是 2Al3H2。 VHClH2 1 (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 。 VNaOHH2 1 VHClH2 1 (2)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生氢气的体积比 。 VNaOHH2 3 1 VHClH2 1 (3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生氢气的体积比 ” 或“”)。明矾可以净水,其净水的原理是 Al
10、33H2OAl(OH) 3(胶体)3H,Al(OH)3胶 体吸附水中杂质形成沉淀而净水。 题组一 AlAl2 2O O3 3和 Al(OH)Al(OH)3 3的两性 1下列除去杂质的方法不正确的是( ) A镁粉中混有少量铝粉:加入过量烧碱溶液充分反应,过滤、洗涤、干燥 B用过量氨水除去 Fe3溶液中的少量 Al3 CAl(OH)3中混有少量 Mg(OH)2:加入足量烧碱溶液,充分反应,过滤,向滤液中通入过量 CO2 后过滤 DMgO中混有少量 Al2O3:加入足量烧碱溶液,充分反应,过滤、洗涤、干燥得到 MgO 答案 B 解析 Al(OH)3不溶于氨水,故向含少量 Al3的 Fe3溶液中加入过
11、量氨水时,Fe3、Al3均转 化为氢氧化物沉淀,达不到除杂的目的。 2下列说法不正确的是( )。 AAlCl3溶液中加入过量稀氨水:Al34NH3H2O=AlO24NH42H2O(2014四川理综,3C) B氢氧化铝可作胃酸的中和剂(2014四川理综,1D) C向 NaAlO2溶液中通入过量 CO2制 Al(OH)3:CO2AlO22H2O=Al(OH)3HCO3(2014江苏 化学,7D) D常温下,Al(OH)3既能与 NaOH 溶液反应又能与稀硫酸反应(2014福建理综,9) 解析 Al(OH)3不溶于过量氨水,正确的离子方程式为:Al33NH3H2O=Al(OH)33NH4, A 错误
12、。 答案 A 含铝杂质的提纯方法归类 利用 Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于强碱的特性,可除去许多物质中的含铝杂质,如: Mg(Al):加足量 NaOH 溶液; Fe2O3(Al2O3):加足量 NaOH 溶液; Mg(OH)2Al(OH)3:加足量 NaOH 溶液; 5 Mg2(Al3):加过量 NaOH溶液,过滤,再加酸充分溶解。 题组二 制备 Al(OH)Al(OH)3 3的最佳途径 1用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝,下列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
13、溶液 A B C D 答案 B 解析 若先用盐酸溶解,Mg、Al 均溶解,制取 Al(OH)3的步骤较多;从 NaAlO2制备 Al(OH)3, 若加盐酸不容易控制量的多少。故 B 项操作步骤为最佳顺序。 题组三 有关 AlAl3 3、AlOAlO2 2的离子反应 1常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是( ) A无色溶液中:ClO、MnO4、Al3、K B1.0 molL1的 NaAlO2溶液中:Cl、HCO3、K、Ca2 C在强碱性环境中:AlO2、SiO23 、Na、K D能使甲基橙显红色的溶液中:NH4、AlO2、Na 答案 C 解 析 A 项 MnO4有 颜 色 , ClO
14、与 Al3 可 发 生 双 水 解 反 应 ; B 项 中 HCO3 AlO2 H2O=Al(OH)3CO23 ;D 项中,酸性条件下 AlO2不能大量存在。 2下列离子方程式书写正确的是( ) A向氯化铝溶液中通入过量氨气:4NH3Al32H2O=AlO24NH4 B将铝片打磨后置于 NaOH 溶液中:2Al2OH=2AlO2H2 C向明矾溶液中加入过量的 Ba(OH)2溶液:Al32SO24 2Ba24OH=2BaSO4AlO2 2H2O D向 NaAlO2溶液中通入足量 CO2:2AlO2CO23H2O=2Al(OH)3CO23 答案 C 解析 A 项,氨水不能溶解 Al(OH)3;B
15、项,氧元素不守恒;D 项,通足量 CO2时,应生成 HCO3。 1离子共存问题 (1)Al3水解呈酸性,与 OH、AlO2、CO23 (HCO3)、S2等不能大量共存。 (2)AlO2水解呈碱性,与 H、HCO3、Al3、Fe3等不能大量共存。 2含 Al3的溶液与碱反应的先后顺序 当溶液中有多种离子时,要考虑离子之间的反应顺序,如向含有 H、NH4、Mg2、Al3的混合 溶液中逐滴加入 NaOH 溶液,NaOH 先与 H反应,再与 Mg2、Al3反应生成沉淀,再 6 与 NH4反应,最后才溶解 Al(OH)3沉淀。 三、用数形结合思想理解 AlAl3 3、Al(OH)Al(OH)3 3、Al
16、OAlO2 2之间的转化关系 1Al3、Al(OH)3、AlO2之间的转化关系 写出上述转化的离子方程式。 答案 (1)Al33NH3H2O=Al(OH)33NH4 Al33AlO26H2O=4Al(OH)3 Al33OH=Al(OH)3 (2)Al(OH)33H=Al33H2O (3)Al34OH=AlO22H2O (4)AlO24H=Al32H2O (5)AlO2CO22H2O=Al(OH)3HCO3 AlO2HH2O=Al(OH)3 (6)Al(OH)3OH=AlO22H2O 2与 Al(OH)3沉淀生成有关的图像分析 (1)把强碱溶液逐滴加入到铝盐(Al3)溶液中至过量 现象:先有白色
17、沉淀产生,然后沉淀逐渐溶解。 图像 有关反应: AB:Al33OH=Al(OH)3 BD:Al(OH)3OH=AlO22H2O (2)把铝盐(Al3)溶液逐滴加入到强碱溶液中至过量 现象:先无明显现象,反应一段时间后逐渐产生大量的白色沉淀。 图像 7 有关反应: AB:Al34OH=AlO22H2O BC:Al33AlO26H2O=4Al(OH)3 (3)把强酸溶液逐滴加入到 AlO2溶液中至过量 现象:先生成白色沉淀,然后沉淀逐渐溶解。 图像 有关反应: AB:AlO2HH2O=Al(OH)3 BD:Al(OH)33H=Al33H2O (4)向强酸溶液中逐滴加入 AlO2溶液至过量 现象:先
18、无明显现象,反应一段时间后逐渐产生白色沉淀。 图像 有关反应: AB:4HAlO2=Al32H2O BC:Al33AlO26H2O=4Al(OH)3 (5)往等物质的量的 AlCl3、MgCl2混合溶液中加入 NaOH 溶液至过量 现象:开始出现白色沉淀,后沉淀量增多,最后沉淀部分溶解。 图像 8 有关反应: OA:Al33OH=Al(OH)3, Mg22OH=Mg(OH)2 AB:Al(OH)3OH=AlO22H2O 思考: 下列各组物质的无色溶液,不用其他试剂即可鉴别的是_。 NaOH、AlCl3 NaHCO3、H2SO4 NaAlO2、NaHSO4 Na2CO3、HCl Na2CO3、N
19、aHCO3、Ca(OH)2 答案 解析 都使用互滴法,两次操作应产生不同的现象。 向含 Al3的溶液中滴加 NaOH 溶液:先生成白色沉淀,后沉淀又逐渐溶解;向 NaOH 溶液中滴 加含 Al3的溶液:开始无沉淀产生,后产生白色沉淀,且沉淀不溶解。两次现象不同,可以鉴 别。 不论是 NaHCO3滴入 H2SO4中还是 H2SO4滴入 NaHCO3中都会立即产生气泡,现象相同,无法鉴 别。 NaHSO4=NaHSO24 ,溶液显强酸性。向 NaAlO2溶液中滴加 NaHSO4:开始出现白色沉 淀后沉淀逐渐溶解;向 NaHSO4溶液中滴加 NaAlO2溶液:开始无现象,后出现白色沉淀。现象 不同,
20、可以鉴别。 向 Na2CO3溶液中滴加盐酸:开始无现象,后产生气泡;向盐酸中滴加 Na2CO3溶液:立即产生 气泡。现象不同,可以鉴别。 无论是 NaHCO3还是 Na2CO3加到 Ca(OH)2中都会产生白色沉淀,无法鉴别。 题组一 AlAl3 3、AlOAlO2 2形成 Al(OH)Al(OH)3 3图像的综合分析 1如图表示 AlCl3溶液与 NaOH溶液相互滴加过程中微粒的量的关系曲线,下列判断错误的是 ( ) A线表示 Al3的物质的量的变化 Bx 表示 AlCl3的物质的量 C线表示 Al(OH)3的物质的量的变化 D线表示 AlO2的物质的量的变化 答案 B 解析 AlCl3溶液
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