高中化学步步高必修1第三章 第二节 第2课时.docx

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高中化学步步高必修1第三章第二节第2课时

第2课时　铝的重要化合物

[学习目标定位]　正确认识氧化铝和氢氧化铝的两性，会书写有关反应的化学方程式，能够用化学方程式或离子方程式表示Al3＋、AlO

和Al（OH）3之间的相互转化。

一　氧化铝

1.氧化铝是一种白色固体，难溶于水，熔沸点高、硬度大的物质，可用来制造耐火坩埚、耐火管和耐高温的实验仪器等。

2.氧化铝是一种两性氧化物，既能与酸（如盐酸）反应，又能与碱（如NaOH溶液）反应。

（1）氧化铝与盐酸反应的化学方程式是Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O，离子方程式是Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O。

（2）氧化铝与NaOH溶液反应的化学方程式是Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O，离子方程式是Al2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2O。

1.下列说法正确的是（　　）

A.Al2O3难溶于水，不跟水反应，所以它不是Al（OH）3对应的氧化物

B.因为Al2O3是金属氧化物，所以它是碱性氧化物

C.Al2O3能跟所有的酸、碱溶液反应

D.Al2O3能跟强的酸、碱溶液反应

答案　D

解析　Al2O3虽然难溶于水，但是2Al（OH）3

Al2O3＋3H2O，Al2O3和Al（OH）3中Al的化合价相同，所以Al2O3是Al（OH）3对应的氧化物。

金属氧化物与碱性氧化物是两个不同的概念，二者没有必然的联系。

Al2O3是两性氧化物，Al2O3与酸、强碱反应，与弱碱不反应。

2.氧化铝的熔点很高，常用于制造耐火材料，例如制作耐火坩埚。

下列操作不能在氧化铝坩埚中进行的是（　　）

A.加热使CuSO4·5H2O失水

B.加热使KMnO4分解

C.加热熔化烧碱

D.加热分解碱式碳酸铜

答案　C

解析　氧化铝能与强酸、强碱反应，所以用氧化铝材料制作的坩埚不能在强碱或强酸条件下使用。

A、B、D选项均为加热盐类操作，且在操作过程中都没有强碱性、强酸性物质生成。

二　氢氧化铝

1.实验室制备氢氧化铝的方法：

在试管中加入10mL0.5mol·L－1的硫酸铝溶液，逐滴加入氨水至过量。

观察到的实验现象是产生白色胶状沉淀；反应的化学方程式是Al2（SO4）3＋6NH3·H2O===2Al（OH）3↓＋3（NH4）2SO4，离子方程式是Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

。

2.将上述反应得到的沉淀分别装在三支试管中：

在第一支试管中滴加2mol·L－1的盐酸，观察到的现象是白色沉淀逐渐溶解；在第二支试管中滴加2mol·L－1的氢氧化钠溶液，观察到的现象是白色沉淀逐渐溶解；在第三支试管中滴加氨水，观察到的现象是沉淀无变化（或不溶解）。

3.十二水合硫酸铝钾

（1）化学式：

KAl（SO4）2·12H2O。

（2）物理性质：

无色晶体，可溶于水。

（3）用途：

作净水剂，原因是其在水中生成氢氧化铝胶体可以和悬浮在水中的泥沙形成絮状不溶物沉降下来。

归纳总结

氢氧化铝的性质

（1）Al（OH）3是一种不溶于水的白色胶状物质。

（2）氢氧化铝既能与酸反应，又能与强碱溶液反应，生成盐和水，所以氢氧化铝具有两性。

氢氧化铝与盐酸反应的离子方程式是Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；与氢氧化钠溶液反应的离子方程式是Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O。

（3）实验室利用可溶性铝盐（如AlCl3）制备Al（OH）3，应选用氨水，而不用NaOH溶液。

（4）氢氧化铝不稳定，受热易分解，化学方程式是2Al（OH）3

Al2O3＋3H2O。

（5）Al（OH）3是医用的胃酸中和剂的一种，由于其碱性不强，不至于对胃壁产生强烈刺激或腐蚀作用。

3.下列操作中最终可以得到Al（OH）3的是（　　）

A.Al2O3和水混合加热

B.Al和水反应

C.过量的NaOH溶液加入到AlCl3溶液中

D.过量的氨气通入到AlCl3溶液中

答案　D

解析　Al2O3和Al都不能和水反应，过量的NaOH溶液与AlCl3反应生成NaAlO2、NaCl和H2O。

4.下列物质①Al　②NaHCO3　③Al2O3　④Mg（OH）2　⑤Al（OH）3中，既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应的化合物是（　　）

A.①②③⑤B.①④⑤

C.②③⑤D.①③④

答案　C

解析　Al既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应，但不是化合物；Mg（OH）2只能与盐酸反应；NaHCO3、Al2O3、Al（OH）3三种物质既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应。

三　Al3＋、AlO

和Al（OH）3间的相互转化

1.在氯化铝溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液，开始时观察到的现象是产生白色沉淀，并不断增多，反应的离子方程式是Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓；继续加入氢氧化钠溶液至足量，观察到的现象是白色沉淀不断减少，最后完全消失，反应的离子方程式是Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O，最终得到的溶液是NaAlO2（NaCl）溶液。

2.在偏铝酸钠溶液中逐滴加入盐酸，开始时观察到的现象是产生白色沉淀，并不断增多，反应的离子方程式是AlO

＋H＋＋H2O===Al（OH）3↓；继续加入盐酸至足量，观察到的现象是白色沉淀不断减少，最后完全消失，反应的离子方程式是Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，最终得到的溶液是AlCl3（NaCl）溶液。

3.向偏铝酸钠溶液中，持续不断地通入CO2，观察到的现象是产生白色沉淀，并不断增多，反应的离子方程式：

AlO

＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

。

归纳总结

1.向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液和向NaAlO2溶液中滴加盐酸的比较

试剂

内容

向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量

向NaAlO2溶液中加入盐酸至过量

现象

立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失

立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失

反应

Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓

Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O

AlO

＋H＋＋H2O===Al（OH）3↓

Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O

图像

2.在利用NaAlO2制备Al（OH）3时，应通入CO2，而不选用盐酸或硫酸。

5.向用HCl酸化过的AlCl3溶液中逐滴滴入NaOH溶液，图中能正确表示这个反应的是（　　）

答案　D

解析　向AlCl3溶液中逐滴滴入NaOH溶液，先生成白色沉淀，再加入NaOH溶液，沉淀逐渐溶解，最后完全消失，生成1molAl（OH）3需3molNaOH，溶解1molAl（OH）3需1molNaOH。

NaOH的用量应是3∶1，A、B错误，用盐酸酸化过的AlCl3溶液中含有酸，加入NaOH溶液先中和溶液中的酸，然后才生成Al（OH）3沉淀，故C也是错误的。

6.

（1）用氯化铝溶液与氢氧化钠溶液反应时，当Al3＋的物质的量与OH－的物质的量之比（以下均填物质的量之比）为________时，Al（OH）3沉淀量最多；________时，Al（OH）3全部溶解；________或________时，Al（OH）3沉淀量为最多沉淀量的一半。

（2）偏铝酸钠溶液与盐酸反应时，AlO

的物质的量与H＋物质的量之比为________时，Al（OH）3沉淀量最多；________时，Al（OH）3全部溶解；________或________时，生成的Al（OH）3的量为最多沉淀量的一半。

答案　

（1）1∶3　1∶4　2∶3　2∶7

（2）1∶1　1∶4　2∶1　2∶5

解析　

（1）向含Al3＋的溶液中加入NaOH溶液时，有关反应：

Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓，Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O，总反应：

Al3＋＋4OH－===AlO

＋2H2O。

由上述反应方程式可知当n（Al3＋）∶n（OH－）＝1∶3时，沉淀量最大；当n（Al3＋）∶n（OH－）＝1∶4时，沉淀完全溶解；当n（Al3＋）∶n（OH－）＝2∶3或2∶7时，沉淀量为最大量的一半。

（2）向含AlO

的溶液中加入盐酸时，有关反应：

AlO

＋H＋＋H2O===Al（OH）3↓，Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，总反应：

AlO

＋4H＋===Al3＋＋2H2O。

当n（AlO

）∶n（H＋）＝1∶1时，沉淀量最大；

当n（AlO

）∶n（H＋）＝1∶4时，沉淀完全溶解；

当n（AlO

）∶n（H＋）＝2∶1或2∶5时，沉淀量为最大量的一半。

铝及其化合物之间的转化关系

1.关于Al2O3的下列说法中错误的是（　　）

A.Al2O3可以通过分解反应和化合反应制得

B.Al2O3是两性氧化物

C.Al2O3薄膜非常致密，可用铝制容器盛放HCl溶液和NaOH溶液等

D.擦去表面氧化膜的铝条，在酒精灯上灼烧时，熔化的铝不会滴落下来

答案　C

解析　Al2O3的制备可以通过：

2Al（OH）3

Al2O3＋3H2O、4Al＋3O2

2Al2O3两种途径进行，A正确；Al2O3与酸、碱反应后都生成盐和水，所以是两性氧化物，B正确；Al2O3能与HCl、NaOH反应，故HCl、NaOH溶液不能盛放在铝制容器中，C错误；擦去氧化膜的铝条，在酒精灯上加热时，由于铝很活泼，迅速与O2反应又生成一层氧化铝薄膜，包在熔化的铝的外面，氧化铝的熔点高，使得铝不会滴落下来，D正确。

2.某溶液中可能含有大量的Mg2＋、Al3＋、H＋、Cl－和少量OH－，向该溶液中逐滴加入0.5mol·L－1NaOH溶液，生成沉淀的质量和加入NaOH溶液的体积之间的关系如下图所示，则可判断原溶液中（　　）

A.有Mg2＋，没有Al3＋

B.有Al3＋，没有Mg2＋

C.有Mg2＋和Al3＋

D.有大量的H＋、Mg2＋和Al3＋

答案　C

解析　由图可以看出，当加入NaOH溶液时，马上就有沉淀产生（由原点开始），可确定溶液中无大量H＋；产生的沉淀有部分可以溶解，可证明溶液中一定有Mg2＋和Al3＋。

3.下列关于Al（OH）3的性质叙述错误的是（　　）

A.Al（OH）3是两性氢氧化物，加热易分解

B.Al（OH）3是难溶于水的白色胶状物质

C.Al（OH）3能凝聚水中的悬浮物，也能吸附色素

D.Al（OH）3既能溶于NaOH溶液、氨水，又能溶于盐酸

答案　D

解析　Al（OH）3是两性氢氧化物，能溶于酸，也能溶于NaOH、KOH等强碱，但Al（OH）3不能溶于氨水等弱碱，加热易分解。

4.下列操作中最终可以得到Al（OH）3的是（　　）

A.Al2O3和水混合加热

B.过量的稀HCl加入到NaAlO2溶液中

C.过量的NaOH溶液加入到AlCl3溶液中

D.过量的氨气通入到AlCl3溶液中

答案　D

解析　Al2O3不能与水反应，过量的NaOH溶液与AlCl3反应生成NaAlO2。

5.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（　　）

A.AlB.Al（OH）3

C.AlCl3D.Al2O3

答案　A

解析　假设上述四种物质均为1g，则物质的量分别为

mol，

mol，

mol，

mol，完全溶解转化为NaAlO2时，所需NaOH的物质的量分别为

mol，

mol，

×4mol≈

mol，

×2mol＝

mol，所以选A。

6.A、B、C是单质，其中A是金属，各种物质间的转化关系如图：

根据图示转化关系回答：

（1）写出下列物质的化学式。

A：

________，B：

________，乙：

________，丁：

________。

（2）写出下列变化的化学方程式。

①A与NaOH溶液反应的化学方程式：

________________________________________。

②甲与NaOH溶液反应的离子方程式：

_________________________________________

________________。

（3）将一定量的A加入到NaOH溶液中，产生的C在标准状况下的体积为3.36L，则消耗的A的物质的量为________，转移电子的物质的量为________。

答案　

（1）Al　O2　NaAlO2　Al（OH）3

（2）①2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

②Al2O3＋2OH－===2AlO

＋H2O

（3）0.1mol　0.3mol

解析　常见金属单质中能与NaOH溶液反应产生气体的只有Al，所以A是Al，乙是NaAlO2，C是H2，甲是Al的化合物，可以和NaOH溶液反应产生NaAlO2，因此甲是Al2O3，则丙是H2O，B是O2。

根据NaAlO2＋CO2＋2H2O===NaHCO3＋Al（OH）3↓得丁是Al（OH）3。

40分钟课时作业

[经典基础题]

题组一　铝及其化合物的性质

1.有关铝及其化合物的说法错误的是（　　）

A.Al2O3属于两性氧化物

B.铝能在空气中稳定存在是因为其性质稳定，不易与O2反应

C.氧化铝既能溶于强酸，又能溶于强碱

D.氢氧化铝胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化

答案　B

2.有关铝及其化合物的说法错误的是（　　）

A.铁易生锈，而铝在空气中较稳定，所以铁比铝活泼

B.可用铝壶烧开水，不可用其长期存放食醋、碱水

C.氧化铝是一种较好的耐火材料，但不可用氧化铝坩埚熔化NaOH

D.氢氧化铝能中和胃酸，可用于制胃药

答案　A

解析　铝在空气中稳定存在是由于其表面生成的氧化膜抗腐蚀能力比较强，起到了保护的作用。

3.下列变化不可能通过一步实验直接完成的是（　　）

A.Al（OH）3→Al2O3B.Al2O3→Al（OH）3

C.Al→AlO

D.Al3＋→Al（OH）3

答案　B

解析　2Al（OH）3

Al2O3＋3H2O；

2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑；

Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

。

4.下列反应的离子方程式书写正确的是（　　）

A.铝片放入氢氧化钠溶液中：

Al＋2OH－===AlO

＋H2↑

B.新制的氧化铝溶于氢氧化钠溶液：

Al2O3＋OH－===2AlO

＋H2O

C.向AlCl3溶液中加入过量NaOH溶液：

Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓

D.AlCl3溶液中滴入过量的氨水：

Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

答案　D

解析　电荷不守恒，A错误；原子及电荷都不守恒，B错误；NaOH过量，产物应为AlO

，C错误。

5.把一定量的Ba（OH）2溶液滴入明矾[KAl（SO4）2·12H2O]溶液中，使SO

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）3

C.AlO

D.Al3＋和Al（OH）3

答案　C

解析　Ba（OH）2和KAl（SO4）2以物质的量比2∶1反应时，才能使SO

全部转化成BaSO4，此时铝元素全部转化为AlO

，反应方程式为2Ba（OH）2＋KAl（SO4）2===2BaSO4↓＋KAlO2＋2H2O。

6.铝土矿（主要成分为Al2O3，含有少量杂质）是提取铝的原料。

提取铝的工艺流程如下：

（1）请用离子方程式表示以上工艺流程中第①步反应：

________________________________________________________________________。

（2）写出以上工艺流程中第③步反应的化学方程式：

________________________________________________________________________。

（3）若第①步加入的是盐酸，则发生反应的离子方程式为

________________________________________________________________________。

答案　

（1）Al2O3＋2OH－===2AlO

＋H2O

（2）NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋NaHCO3

（3）Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O

题组二　图像分析及定量计算

7.在Al2（SO4）3和MgSO4的混合溶液中，滴加NaOH溶液，生成沉淀的量与滴入NaOH溶液的体积关系如图所示，则原混合液中Al2（SO4）3与MgSO4的物质的量浓度之比为（　　）

A.2∶1B.1∶2C.1∶1D.1∶3

答案　B

解析　溶解Al（OH）3耗NaOH溶液10mL，则生成Al（OH）3耗NaOH为30mL，生成Mg（OH）2耗NaOH溶液（50－30）mL，故Al3＋与Mg2＋浓度之比1∶1，则Al2（SO4）3与MgSO4的物质的量浓度之比为1∶2。

8.如图表示AlCl3溶液与NaOH溶液相互滴加过程中微粒数量的关系曲线。

判断下列说法不正确的是（　　）

A.A线表示Al3＋的物质的量的变化

B.x表示NaOH的物质的量

C.C线表示Al（OH）3的物质的量的变化

D.D线表示Al（OH）3的物质的量的变化

答案　D

解析　AlCl3溶液与NaOH溶液混合有两种方式：

向AlCl3溶液中缓慢滴加NaOH溶液，开始有沉淀生成，后沉淀溶解，且生成沉淀与沉淀溶解消耗的NaOH的物质的量之比为3∶1，对比本题中图像，则x表示NaOH的物质的量，B项正确；另一种方式是向NaOH溶液中缓慢滴加AlCl3溶液，开始没有沉淀，后有沉淀生成，与本题图示情况不符。

9.有200mL氯化镁和氯化铝的混合溶液，其中c（Mg2＋）为0.2mol·L－1，c（Cl－）为1.3mol·L－1。

要使Mg2＋全部转化为沉淀分离出来，至少需加4mol·L－1NaOH溶液的体积为（　　）

A.40mLB.72mLC.80mLD.128mL

答案　C

解析　由溶液呈电中性，得2×c（Mg2＋）＋3×c（Al3＋）＝c（Cl－）＝1.3mol·L－1，c（Al3＋）＝0.3mol·L－1，使Mg2＋全部转化为沉淀分离出来，反应产物为Mg（OH）2、NaAlO2、NaCl，由Al3＋～NaAlO2～NaOH和Cl－～NaCl～NaOH，得：

消耗NaOH的物质的量：

c（Al3＋）×0.2L＋c（Cl－）×0.2L＝0.32mol，其溶液的体积为

＝0.08L＝80mL。

10.向100mL1.0mol·L－1的AlCl3溶液中逐滴加入0.5mol·L－1的NaOH溶液至过量，生成沉淀的物质的量与加入NaOH的物质的量的理论曲线图正确的是（　　）

答案　D

解析　向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量，发生的反应依次是Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓、Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O，其现象是先产生白色沉淀，后沉淀逐渐减少，直到全部消失，而且沉淀最多和沉淀恰好消失时消耗的NaOH的物质的量之比为3∶1。

[能力提升题]

11.胃酸过多是常见的胃病。

下面是甲、乙两种常见胃药的说明摘要。

甲：

①白色结晶状粉末，可缓缓分解；

②能溶于水；

③遇酸及酸性药物则产生二氧化碳；

④胃酸患者过多服用多见胃胀气，甚至有引起胃溃疡穿孔的危险。

乙：

①与胃酸作用是中和反应，作用缓慢而持久，可维持3～4小时。

②凝胶本身覆盖于溃疡面上，具有保护作用。

③可溶于稀酸或氢氧化钠溶液中。

（1）请你推测，甲中含有的主要化学成分是________________________（填化学式）；乙中含有的主要化学成分是____________________（填化学式）。

（2）试写出甲中含有的主要化学成分引起胃胀气反应的离子方程式：

________________________________________________________________________。

（3）试写出乙中含有的主要化学成分溶于NaOH溶液的离子方程式：

________________________________________________________________________。

答案　

（1）NaHCO3　Al（OH）3

（2）HCO

＋H＋===H2O＋CO2↑

（3）Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O

解析　据题目信息对甲、乙性质的描述可知甲为NaHCO3，乙为Al（OH）3，NaHCO3与酸反应的离子方程式为HCO

＋H＋===CO2↑＋H2O，Al（OH）3溶于强碱的反应为Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O。

12.某混合物A中含有KAl（SO4）2、Al2O3和Fe2O3，在一定条件下可实现下列所示的物质之间的转变。

据此判断：

（1）固体B所含物质的化学式为_________________________________________________。

（2）固体E所含物质的化学式为__________________________________________。

（3）反应①的离子方程式为______________________________________。

答案　

（1）Al2O3　

（2）（NH4）2SO4、K2SO4

（3）Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

解析　铝及其化合物的性质与一般活泼金属元素的性质有差异之处，如Al2O3可溶于NaOH溶液，Fe2O3不能；KAl（SO4）2是一种复盐，可溶于水，完全电离，加入氨水可生成Al（OH）3沉淀，Al（OH）3在强碱溶液中溶解，而在氨水中不溶解。

本题可用离子反应方程式描述从A开始的一系列变化：

Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

，2Al（OH）3

Al2O3＋3H2O，Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O，AlO

＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

。

13.

（1）碱洗铝材除其表面的氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是________________________________________________________________________

（用离子方程式表示）。

为将碱洗后溶液中的铝以沉淀形式回收，最好应加入下列试剂中的________（填序号）。

a.稀H2SO4b.盐酸

c.CO2d.氨水

e.NaOH

（2）已知X是某金属单质，X、A、B、C含同一种元素，可发生如下转化：

①写出下列物质的化学式：

X：

________，A：

________，B：

__________，C：

__________。

②写出以下反应的离子方程式：

A→B：

________________________________________________________________________；

C→B：

________________________________________________________________________。

答案　

（1）2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑　c

（2）①Al　Al2O3　NaAlO2　AlCl3

②Al2O3＋2OH－===2AlO

＋H2O　A