学案13 铝及其重要化合物Word文档下载推荐.docx

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”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？

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？

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5∶6，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100mL3mol·

L－1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）＝1∶2，则加入铝粉的质量为（　　）

A．5.4gB．3.6gC．2.7gD．1.8g

二、Al（OH）3沉淀生成的计算

1．Al3＋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①）：

____________________________________________________；

强碱足量时（反应②）：

______________________________________________________；

综合上述两式可得（反应③）：

________________________________________________。

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m[Al（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①）：

___________________________________________________；

强酸足量时（反应②）：

_____________________________________________________；

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：

①Al

Al3＋

Al（OH）3

②Al

AlO

（1）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）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：

Al2O3＋2OH－===2AlO

＋H2O（　　）

江苏－3B）

（3）用氨水鉴别Al3＋、Mg2＋、Ag＋（　　）

天津理综－3A）

（4）向明矾溶液中加入过量的氢氧化钡溶液：

Al3＋＋2SO

＋2Ba2＋＋4OH－===2BaSO4↓＋AlO

＋2H2O（　　）

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（　　）

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（　　）

A．AlB．Al（OH）3C．AlCl3D．Al2O3

3．（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3∶2

B．质量之比为3∶2

C．摩尔质量之比为2∶3

D．反应速率之比为2∶3　　　　　　　　　　　　　　　　　　

4．（2009·

四川理综，11）向mg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bL。

向反应后的溶液中加入cmol·

L－1氢氧化钾溶液VmL，使金属离子刚好沉淀完全，得到的沉淀质量为ng。

再将得到的沉淀灼烧至质量不再改变为止，得到固体

pg。

则下列关系不正确的是（　　）

A．c＝

B．p＝m＋

C．n＝m＋17VcD.

m<

p<

m

5．[2010·

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：

①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________。

a．NH3b．CO2c．NaOHd．HNO3

②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298K时，Mg（OH）2的溶度积常数Ksp＝5.6×

10－12mol3·

L－3，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pH＝13.00，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（　　）

A

B

C

D

X

CO2

HCl

NaOH

AlCl3

Y

Ca（OH）2

NaAlO2

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（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　

A．NH

NO

CO

Na＋

B．Na＋Ba2＋Mg2＋HCO

C．NO

Ca2＋K＋Cl－

D．NO

K＋Cl－Na＋

2．（2011·

合肥统考）将总物质的量为nmol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VL。

下列关系式中正确的是（　　）

A．x＝

　　　　　　B．0<

x≤0.5

C．V＝33.6n（1－x）D．11.2n<

V≤22.4n　　　　　　　　　　　　　　　　　

3．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（　　）

A．1∶1B．9∶8C．3∶4D．4∶3

4．（2011·

湖北黄冈模拟）两个烧杯中加入同体积浓度均为2mol·

L－1的H2SO4，置于天平两端，调平天平后分别加入10.8g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（　　）

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．②③④③

C．②③⑤③D．①③⑤③

题组二　铝的重要化合物

6．

（1）将350mL1mol·

L－1NaOH溶液逐滴滴入100mL1mol·

L－1AlCl3溶液中。

（2）将100mL1mol·

L－1AlCl3溶液逐滴滴入350mL1mol·

L－1NaOH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

C．MgO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：

Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓

B．铁片放入过量的稀硝酸中：

3Fe＋8H＋＋2NO

===3Fe2＋＋2NO2↑＋4H2O

C．将铝片放入过量NaOH溶液中：

2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑

D．偏铝酸钠与过量盐酸反应：

＋4H＋===Al3＋＋2H2O

9．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：

A―→B：

________________________________________________________________；

A―→D：

________________________________________________________________。

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）3―→Al2O3―→Al。

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①、②的滤渣成分分别是________（填字母代号，下同）；

过滤④、⑤的滤渣成分分别是__________。

A．Al2O3　B．SiO2　C．Fe2O3　D．Al（OH）3

E．H2SiO3　F．Fe（OH）3

（2）“Al（OH）3―→Al”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　4Al＋3O2

2Al2O3

2．2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑

3．2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑。

4．2Al＋Fe2O3

Al2O3＋2Fe

知识点二

1.

化学性质

与酸

反应

Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O

Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O

与碱

＋H2O

Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O

加热

不分解

2Al（OH）3

Al2O3＋3H2O

2.

（2）KAl（SO4）2·

12H2O　白　易　<

　Al3＋＋3H2O

Al（OH）3（胶体）＋3H＋，Al（OH）3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水

1．因为铝易与空气中的氧气反应生成保护膜，保护着内部金属不易被腐蚀。

2．铝与酸、碱反应的实质都是：

Al3＋，2H＋

H2，只不过碱中的H＋来源于水的电离，氧化剂分别为酸和水。

3．不一定是。

两性氧化物是指既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物。

所以，判断两性氧化物不仅要看与酸、碱的反应，还要看生成物的类型。

【课堂活动区】

一、1.1∶1（或相等）

根据方程式：

2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑得Al与H2的关系式均为2Al～3H2，故只要参加反应的Al相等，所得H2必相等。

2．1∶3　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：

6HCl～3H2；

2NaOH～3H2，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积比为1∶3。

3．3∶1　因为铝足量且产生H2相等，根据2中的关系式n（HCl）∶n（NaOH）＝3∶1，又因为二溶液体积相等，故物质的量浓度c（HCl）∶c（NaOH）＝n（HCl）∶n（NaOH）＝3∶1。

二、1.Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓

Al3＋＋4OH－===AlO

2．AlO

＋H＋＋H2O===Al（OH）3↓

典例导悟

1．B　[由题意知n（H2SO4）＝n（NaOH），设均为1mol。

当Al均不足，H2SO4和NaOH均过量时，生成H2相等，即1∶1；

当Al均过量时分别生成2g和3gH2，即体积比2∶3。

因

>

＝

，故甲中铝过量，乙中铝不足（即碱过量）。

]

2．

（1）②法比①法节约试剂。

每制备2molAl（OH）3①法消耗2molAl,3molH2SO4,6molNaOH，②法消耗2molAl，2molNaOH，1molH2SO4，所以②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。

2Al＋3H2SO4===Al2（SO4）3＋3H2↑

2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

Al2（SO4）3＋6NaAlO2＋12H2O===8Al（OH）3↓＋3Na2SO4

故每生成2molAl（OH）3，需要2molAl，0.75molH2SO4，1.5molNaOH，可见比①②两法更节约试剂。

解析　

（1）反应过程中所涉及的化学方程式为：

①2Al＋3H2SO4===Al2（SO4）3＋3H2↑

Al2（SO4）3＋6NaOH===2Al（OH）3↓＋3Na2SO4

②2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

2NaAlO2＋2H2O＋H2SO4===2Al（OH）3↓＋Na2SO4

由化学方程式可分别得出两种方法的关系式：

①法2Al～3H2SO4～6NaOH～2Al（OH）3

②法2Al～2NaOH～H2SO4～2Al（OH）3

所以制备2molAl（OH）3①法消耗2molAl,3molH2SO4,6molNaOH；

②法消耗2molAl,2molNaOH,1molH2SO4。

故②法比较节约试剂

（2）根据Al3＋＋3AlO

＋6H2O===4Al（OH）3↓

可采用以下转化关系：

→2molAl（OH）3

变式演练

A　[其反应原理分别为：

2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。

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1∶3，而题设条件体积比为1∶2，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。

2Al＋6HCl　　　===　　　2AlCl3＋3H2↑

6mol3mol

3mol·

L－1×

0.1L0.15mol

则Al与NaOH反应生成的H2为0.15mol×

2＝0.3mol。

2×

27g3mol

5．4g0.3mol

即投入的铝粉为5.4g。

【课后练习区】

高考集训

1．

（1）√　

（2）√　（3）×

　（4）√　（5）×

2．A　3.A　4.C

5．①2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑　b

②2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋

HCO

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：

2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋，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）Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O

（2）SiO2＋2OH－===SiO

（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）5.6×

10－10mol·

L－1

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，Al3＋＋4OH－===AlO

＋2H2O，Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓，Mg2＋＋2OH－===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，NaAlO2＋2H2O＋CO2===Al（OH）3↓＋NaHCO3，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，Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。

（5）题中应用Ksp的有关计算，Ksp＝c（Mg2＋）·

c2（OH－），c（OH－）＝1.0×

10－1mol·

L－1，所以c（