学案7铝及其重要化合物Word文档下载推荐.docx
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4.铝热反应
（1）原理
铝将金属氧化物中化合态的金属还原为金属单质，如Fe2O3＋2Al
2Fe＋Al2O3、Cr2O3＋2Al
2Cr＋Al2O3、3Co3O4＋8Al
9Co＋4Al2O3等。
（2）实验装置
（3）反应现象及结论
剧烈燃烧，放出大量的热，导致混合物剧烈反应过后，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中；
待熔融物冷却后，除去外层熔渣，可以发现落下的是铁珠。
（4）应用
①野外焊接钢轨。
②冶炼高熔点金属。
题组一铝的性质及应用
1.通过观察化学实验现象，分析归纳出正确的结论，是学习化学科学最基本的技能之一。
下列由实验现象得出正确结论的是（ ）
选项
实验现象
结论
A
把相同大小的一块铝和镁分别投入相同浓度的NaOH溶液中：
铝溶解有气泡放出，而镁没有任何变化
由此得出：
铝的金属性比镁强
B
取一块铝箔，用酒精灯点燃：
铝箔只熔化成液体而没有脱落
铝不易燃烧
C
向氯化铵溶液中投入一铝片：
铝片上产生大量气泡
该气体是氨气
D
向氯化铝溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量：
先产生白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，最后沉淀完全消失
氢氧化铝能溶于强碱溶液
2．[2015·
西安名校三检]某无色透明溶液与铝反应放出氢气，该溶液中可能含有Mg2＋、Cu2＋、Ba2＋、H＋、Ag＋、SO
、SO
、HCO
、OH－、NO
十种离子中的若干种，下列推断正确的是（ ）
A．当溶液中有Al3＋生成时，溶液中可能存在：
SO
、NO
、H＋、Mg2＋
B．当溶液中有Al3＋生成时，溶液中一定存在：
H＋、SO
；
可能存在Mg2＋
C．当溶液中有AlO
生成时，溶液中一定存在：
OH－、Ba2＋、NO
D．当溶液中有AlO
生成时，溶液中可能存在：
3.镁、铝单质的化学性质以相似性为主，但也存在某些较大差异性，下列物质能用于证明二者存在较大差异性的是（ ）
①CO2 ②盐酸 ③NaOH溶液 ④水
A．①④ B．②③
C．①③D．②③④
4．[2016·
洛阳月考]将等物质的量的金属Na、Mg、Al分别与100mL2mol·
L－1的盐酸反应，实验测得生成气体的体积V（已折合为标准状况）与时间t的关系如图所示，则下列说法中错误的是（ ）
A．x＝2.24B．钠的物质的量为0.2mol
C．反应时，Na、Mg、Al均过量D．曲线b为Mg与盐酸反应的图象
题组三铝与酸、碱溶液反应的定量计算
铝的重要化合物
1．氧化铝
（1）物理性质
色态：
白色固体；
硬度：
大；
熔点：
高。
（2）化学性质
①属于两性氧化物，写出下列反应的离子方程式：
②电解
化学方程式为2Al2O3（熔融）
4Al＋3O2↑。
（3）用途
熔点很高，是一种较好的耐火材料，天然产刚玉的成分是Al2O3，还可制作各种宝石。
2．氢氧化铝
Al（OH）3是一种难溶于水的白色胶状物质，具有较强的吸附能力。
①两性
Al（OH）3的电离方程式为
Al（OH）3既能溶于强酸又能溶于强碱，且都生成盐和水。
与强酸反应：
Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，
与强碱溶液反应：
Al（OH）3＋OH－===AlO
＋2H2O。
②不稳定性
Al（OH）3受热分解：
2Al（OH）3
Al2O3＋3H2O。
（3）制备
①向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al3＋＋3NH3·
H2O===Al（OH）3↓＋3NH
②NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为AlO
＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO
③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：
离子方程式为3AlO
＋Al3＋＋6H2O===4Al（OH）3↓。
3．明矾
明矾的化学式为KAl（SO4）2·
12H2O，可溶于水，电离方程式为KAl（SO4）2===K＋＋Al3＋＋2SO
水溶液的pH<
7（填“>
”“<
”或“＝”），原因是Al3＋＋3H2OAl（OH）3＋3H＋。
明矾可用于净水，其原因是Al3＋水解产生Al（OH）3胶体，Al（OH）3胶体可以和悬浮于水中的泥沙形成絮状不溶物而沉降下来，使水澄清。
易错警示
（1）Al2O3、Al（OH）3是中学阶段接触的唯一与碱反应的金属氧化物和氢氧化物，经常应用到除杂、计算题中，所以一定要熟记这两个反应的离子方程式。
（2）Al（OH）3具有两性，能溶于强酸（如盐酸）、强碱（如NaOH溶液），但不溶于弱酸（如H2CO3）、弱碱溶液（如氨水）。
（3）由Al（OH）3的两式电离以及与酸和碱反应的离子方程式可知：
与酸反应时相当于三元碱，与碱反应时相当于一元酸。
（4）明矾净水只能除去水中的悬浮杂质，不能杀菌消毒，与氯气消毒原理不同。
题组一Al2O3和Al（OH）3的两性
5.下列说法中正确的是（ ）
①熔化固体NaOH的坩埚不能选用Al2O3坩埚 ②用盐酸、氢氧化钠溶液均可除去铝表面的氧化膜 ③向AlCl3溶液中加入过量NaOH溶液，离子方程式为Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓ ④AlCl3溶液中滴入过量的氨水，离子方程式为Al3＋＋3NH3·
⑤向一定量的AlCl3溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液，先生成白色沉淀，后沉淀逐渐溶解 ⑥实验室中我们通常用氨水与Al2（SO4）3溶液反应来制取Al（OH）3，一般不用NaOH溶液 ⑦除去氧化铁中氧化铝的方法：
向混合物中加入过量氢氧化钠溶液，充分反应后过滤、洗涤、干燥
A．①②③⑥ B．②③⑥⑦
C．①②④⑤⑥⑦D．全部
6．下列物质中既能与稀硫酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应的是（ ）
①NaHCO3 ②（NH4）2SO3 ③Al2O3 ④Al（OH）3 ⑤Al ⑥NaHSO4 ⑦AlCl3 ⑧Na2SiO3
A．①②③④⑤⑥⑦⑧B．①②③④⑤C．③④⑤⑥⑦D．②⑧
题组二Al（OH）3的制备
7.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（ ）
①加盐酸溶解 ②加烧碱溶液溶解 ③过滤 ④通入过量CO2生成Al（OH）3沉淀 ⑤加入盐酸生成Al（OH）3沉淀 ⑥加入过量烧碱溶液
A．①⑥⑤③B．②③④③C．②③⑤③D．①③⑤③
角度1 铝的重要化合物的性质及其应用
8．下列有关说法中不正确的是（ ）
A．Al（OH）3在用于治疗胃酸过多类疾病时表现出弱碱性
B．明矾溶于水后可得到少量的有强吸附性的Al（OH）3，故明矾可作净水剂
C．Al（OH）3可用于中和馒头制作过程（如发酵阶段）中产生的酸
D．Al2O3可用于制作耐火材料而Al（OH）3不能
9．下列除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．FeCl3溶液中混有少量AlCl3：
加入过量的氨水，过滤洗涤沉淀，将沉淀再用适量盐酸溶解
C．Fe2O3中混有少量Al2O3：
加入过量NaOH溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥
D．Al（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
10.现有Al、Cl2、Al2O3、HCl（aq）、Al（OH）3、NaOH（aq）6种物质，它们之间有如图所示转化关系，图中每条线两端的物质之间都可以发生反应，下列推断不合理的是（ ）
A．N一定是HCl（aq）B．X可能为Al或Cl2
C．Y一定为NaOH（aq）D．Q、Z中的一种必定为Al2O3
（1）中学学习阶段接触到的既能与强酸反应又能与强碱反应的物质有：
①金属单质：
Al等；
②两性氧化物：
Al2O3等；
③两性氢氧化物：
Al（OH）3等；
④弱酸的铵盐：
（NH4）2CO3、CH3COONH4、（NH4）2S等；
⑤弱酸的酸式盐：
NaHCO3、KHS、NaHSO3等；
⑥氨基酸等。
（2）两性物质：
是指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物，上述物质中只有Al2O3、Al（OH）3、氨基酸是两性物质。
用数形结合思想理解Al3＋、Al（OH）3、AlO
之间的转化关系
1．“铝三角”转化关系
2.与Al（OH）3沉淀生成有关的图象分析
1．四个基本图像
（1）可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像
操作
可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量
NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量
现象
立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→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
Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓
＋2H2O
Al3＋＋4OH－===AlO
3AlO
＋Al3＋＋6H2O===
4Al（OH）3↓
（2）偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像
偏铝酸盐溶液中逐滴加稀盐酸至过量
稀盐酸中逐滴加偏铝酸盐溶液至过量
AlO
＋H＋＋H2O===Al（OH）3Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O↓
＋4H＋===Al3＋＋2H2OAl3＋＋3AlO
＋6H2O===4Al（OH）3↓
2.拓展图像
（1）向MgCl2、AlCl3溶液中（假设各1mol），逐滴加入NaOH溶液，画出沉淀的物质的量随NaOH溶液体积变化的图像。
（2）向HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl溶液中（假设各1mol），逐滴加入NaOH溶液，画出沉淀的物质的量随NaOH溶液体积变化的图像。
（3）向NaOH、NaAlO2溶液中（假设各1mol），逐滴加入HCl溶液，画出沉淀的物质的量随HCl溶液体积变化的图像。
（4）向NaOH、Na2CO3、NaAlO2溶液中（假设各1mol），逐滴加入HCl溶液，画出沉淀的物质的量随HCl溶液体积变化的图像。
（5）向NaOH、Ca（OH）2、NaAlO2溶液中（假设各1mol），通入CO2气体，画出沉淀的物质的量随CO2通入的变化图像。
反应顺序为
Ca（OH）2＋CO2===CaCO3↓＋H2O
1mol 1mol 1mol
2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O
1mol 0.5mol 0.5mol
2NaAlO2＋CO2＋3H2O===2Al（OH）3↓＋Na2CO3
1mol 0.5mol 1mol 0.5mol
Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3
1mol 1mol
CaCO3＋CO2＋H2O===Ca（HCO3）2
1mol 1mol
题组一有关Al3＋、AlO
的离子反应
11.[2015·
衡水模拟]下列图象表示Al3＋与AlO
物质的量变化的曲线，实线表示Al3＋，虚线表示AlO
，其中正确的是（ ）
12．某Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中逐滴加入1mol·
L－1的盐酸，测得溶液中的CO
、AlO
、Al3＋的物质的量与加入盐酸的体积变化关系如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．原混合溶液中的CO
与AlO
的物质的量之比为1∶2
B．V1∶V2＝1∶5
C．M点时生成的CO2为0.05mol
D．a曲线表示的离子方程式为AlO
＋H＋＋H2O===Al（OH）3↓
★总结提升
题组二Al3＋、AlO
形成Al（OH）3图象的综合分析
13．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．①线表示Al3＋的物质的量的变化
B．x表示AlCl3的物质的量
C．③线表示Al（OH）3的物质的量的变化
D．④线表示AlO
的物质的量的变化
14．现有AlCl3和MgSO4混合溶液，向其中不断加入NaOH溶液，得到沉淀的量与加入NaOH溶液的体积如下图所示。
原溶液中Cl－与SO
的物质的量之比为（ ）
A．1∶3B．2∶3C．6∶1D．3∶1
15.将10gFe2O3、SiO2、Al2O3的混合物加入足量的100mLxmol/L稀硫酸中，过滤，然后加入10mol/LNaOH溶液，产生沉淀的质量和加入NaOH溶液的体积关系如图所示。
下列叙述错误的是（ ）
A．滤出的物质为SiO2
B．可求出x的值
C．可求出Al2O3的质量分数
D．可求出Fe2O3的质量分数
16（2017·
黄冈高三检测）某无色稀溶液X中，可能含有下表所列离子中的某几种。
阴离子
CO
、SiO
、Cl－
阳离子
Al3＋、Fe3＋、Mg2＋、NH
、Na＋
现取该溶液适量，向其中加入某试剂Y，产生沉淀的物质的量（n）与加入试剂体积（V）的关系如图所示。
（1）若Y是盐酸，则Oa段转化为沉淀的离子（指来源于X溶液的，下同）是________，ab段发生反应的离子是________，bc段发生反应的离子方程式为_________________________________
_____________________________________________________________。
（2）若Y是NaOH溶液，则X中一定含有的阳离子是________，其物质的量之比为________，ab段反应的离子方程式为______________________________。
热点题型的解题技巧：
以“化工生产流程”为载体考查Mg、
Al及其化合物转化关系
[方法指导]
1．工业冶炼铝的流程
铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界主要以化合态形式存在于氧化铝中。
铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，冶炼金属铝很重要的一个过程是Al2O3的提纯。
由于Al2O3是两性氧化物，而杂质SiO2是酸性氧化物，Fe2O3是碱性氧化物，因而可设计出两种提纯氧化铝的方案。
方案一：
酸溶法
方案二：
碱溶法
注意：
电解Al2O3时，加入冰晶石（Na3AlF6）的目的是降低Al2O3的熔化温度，减少能耗。
冶炼铝时只能电解Al2O3而不能电解AlCl3，因为AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电。
冶炼镁时只能电解MgCl2而不能电解MgO，因为MgO熔点高、耗能高。
[典例] 17.[2013·
大纲全国卷]铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3和冰晶石（Na3AlF6）混合熔融电解制得。
①铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。
从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下：
②以萤石（CaF2）和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下：
回答下列问题：
（1）写出反应1的化学方程式___________________________。
（2）滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是________，反应2的离子方程式为____________________。
（3）E可作为建筑材料，化合物C是________，写出由D制备冰晶石的化学方程式____________________。
（4）电解制铝的化学方程式是______________________，以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是________。
18．[2015·
唐山一模]某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg（CO3）2、Al2O3和Fe2O3等，回收镁和其中另一种金属单质的工艺流程如下：
沉淀物
Fe（OH）3
Al（OH）3
Mg（OH）2
Ca（OH）2
pH
3.4
5.2
11.2
13.1
部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见上表，请回答下列问题：
（1）写出碱浸时反应的离子方程式_________________________。
（2）可回收到的金属A的原子结构示意图为________。
（3）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有____________________（要求写出两条措施）。
（4）调pH时需要调多次，第一次调pH主要为了除去______________________________________。
（5）MgCl2·
6H2O在HCl氛围中灼烧后可通过________________________（写出化学反应方程式）得到单质Mg。
（6）Mg（ClO3）2在农业上有广泛的用途，可用NaClO3与MgCl2制备，已知四种化合物的溶解度（S）随温度（T）变化曲线如图所示。
①写出反应的化学方程式：
______________。
②将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备Mg（ClO3）2，简述可制备Mg（ClO3）2的原因__________________。
19．[2015·
山东高考]某化合物由两种单质直接反应生成，将其加入Ba（HCO3）2溶液中同时有气体和沉淀产生。
下列化合物中符合上述条件的是（ ）
A．AlCl3B．Na2O
C．FeCl2D．SiO2
20．[2015·
安徽高考]某同学将光亮的镁条放入盛有NH4Cl溶液的试管中，有大量气泡产生。
为探究该反应原理，该同学做了以下实验并观察到相关现象，由此得出的结论不合理的是（ ）
实验及现象
将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，试纸变蓝
反应中有NH3产生
收集产生的气体并点燃，火焰呈淡蓝色
反应中有H2产生
收集气体的同时测得溶液的pH为8.6
弱碱性溶液中Mg也可被氧化
将光亮的镁条放入pH为8.6的NaHCO3溶液中，有气泡产生
弱碱性溶液中OH－氧化了Mg
1D2B3C4C5C6B7B8C9B10B
11B12D13B14C15D16[答案]
（1）SiO
CO
Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
（2）Al3＋、Mg2＋、NH
2∶1∶4NH
＋OH－===NH3·
H2O
17[答案]
（1）2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O、2NaOH＋Al2O3===2NaAlO2＋H2O
（2）CaSiO3 2AlO
＋CO2＋3H2O===2Al（OH）3↓＋CO
（3）浓H2SO4 12HF＋3Na2CO3＋2Al（OH）3===2Na3AlF6＋3CO2＋9H2O
（4）2Al2O3
4Al＋3O2↑ O2、CO2（CO）
18答案
（1）Al2O3＋2OH－===2AlO
＋H2O
（2）
（3）升温、搅拌或适当增大酸的浓度（任意两种或其他合理答案即可） （4）Fe3＋ （5）MgCl2
Mg＋Cl2↑ （6）①2NaClO3＋MgCl2===Mg（ClO3）2＋2NaCl↓ ②在相同温度下，由于NaCl溶解度较小最先析出，Mg（ClO3）2剩余在溶液中通过蒸发结晶可得（其他合理叙述均可）
19A20D
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