XX届高考化学导学案专题复习铝及其化合物Word文件下载.docx

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　　铝溶于NaoH溶液的反应：

2Al＋2NaoH＋2H2o===2NaAlo2＋3H2↑；

　　用镁条引燃铝粉和Fe2o3的混合物：

2Al＋Fe2o3=====高温2Fe＋Al2o3，这一反应也被称作铝热反应。

　　二、铝的重要化合物

　　．氧化铝

　　氧化铝属于离子化合物，室温下，它是一种白色固体，熔点很高。

氧化铝是冶炼铝的原料，也是一种较好的耐火材料。

　　氧化铝属于典型的两性氧化物，与酸、强碱都能反应，请写出下列反应的化学方程式：

　　氧化铝溶于盐酸：

Al2o3＋6Hcl===2Alcl3＋3H2o。

　　氧化铝与烧碱溶液反应：

Al2o3＋2NaoH===2NaAlo2＋H2o。

　　电解熔融的氧化铝：

2Al2o3=====电解4Al＋3o2↑。

　　．氢氧化铝

　　可溶性铝盐和氨水反应可制得Al3，它是一种难溶于水的白色胶状物质，具有较强的吸附能力。

Al3受热易分解，是一种典型的两性氢氧化物。

Al3＋＋3oH－Al3H＋＋Alo－2＋H2o；

　　Al3与盐酸反应：

Al3＋3H＋===Al3＋＋3H2o；

　　Al3与NaoH溶液反应：

Al3＋oH－===Alo－2＋2H2o；

　　Al3受热分解的化学方程式：

2Al3=====△Al2o3＋3H2o。

　　．明矾：

Al2•12H2o

　　明矾易溶于水，完全电离：

Al2===＋＋Al3＋＋2So2－4，其水溶液因Al3＋水解而显酸性。

　　三、Al3＋、Al3、Alo－2间的转化关系

　　据下图写出下列转化的离子方程式：

　　Al3＋―→Al3①Al3＋＋3NH3•H2o===Al3↓＋3NH＋4；

　　②Al3＋＋3Alo－2＋6H2o===4Al3↓；

③Al3＋＋3oH－===Al3↓。

　　Al3―→Al3＋Al3＋3H＋===Al3＋＋3H2o。

　　Al3＋―→Alo－2Al3＋＋4oH－===Alo－2＋2H2o。

　　Alo－2―→Al3＋Alo－2＋4H＋===Al3＋＋2H2o。

　　Alo－2―→Al3

　　①NaAlo2溶液中通少量co2：

2Alo－2＋co2＋3H2o===2Al3↓＋co2－3。

　　NaAlo2溶液中通入足量co2：

Alo－2＋co2＋2H2o===Al3↓＋Hco－3

　　②3Alo－2＋Al3＋＋6H2o===4Al3↓；

③Alo－2＋H＋＋H2o===Al3↓。

　　Al3―→Alo－2

　　Al3＋oH－===Alo－2＋2H2o。

　　网络构建

　　铝及其重要化合物的转化关系

　　热点1铝的性质

　　位置和结构

　　在元素周期表中的第三周期、ⅢA族，原子结构示意图为：

　　．化学性质

　　跟非金属反应

　　常温下被o2氧化，生成致密氧化物保护膜。

在纯氧或高温下剧烈燃烧，发出白光。

　　Al＋3o22Al2o32Al＋3SAl2S3

　　跟水反应困难

　　跟酸反应：

常温下在浓H2So4、浓HNo3中发生钝化。

与非氧化性酸反应产生H2，

　　如2Al＋6Hcl===2Alcl3＋3H2↑。

　　跟强碱溶液反应：

　　可简写为：

2Al＋2NaoH＋2H2o===2NaAlo2＋3H2↑。

　　跟某些氧化物反应——铝热反应

　　Al＋Fe2o32Fe＋Al2o3

　　此反应放出大量的热，用于冶炼高熔点的金属或焊接金属。

　　．铝与酸或碱反应生成H2的量的关系

　　铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应的原理：

2Al＋6Hcl===2Alcl3＋3H2↑

　　Al＋2NaoH＋2H2o===2NaAlo2＋3H2↑

　　等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比：

VHclH2VNaoHH2＝1：

1。

　　足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠反应，产生氢气的体积比为：

3。

　　一定量的铝分别和一定量的盐酸和氢氧化钠反应若产生氢气的体积比为130.4ol•n解得n1:

3，故加入的Al相对盐酸过量，对NaoH不足。

0.2ol的Hcl需Al的质量为13×

27g/ol×

0.2ol＝1.8g，对应5份H2，当H2为6份时，铝的质量为65×

1.8g＝2.16g即为所求。

　　答案：

第3周期ⅢA族2Al＋Fe2o3Al2o3＋2Fe2Al＋2oH－＋2H2o===2Alo－2＋3H2↑　2.16g

　　加热浓缩，冷却结晶，过滤　Al3＋＋3H2oAl3＋3H＋，在干燥的Hcl气流中，抑制Alcl3的水解，且带走Alcl3•6H2o晶体受热产生的水蒸气，故能得到Alcl3

　　热点3有关氢氧化铝沉淀的计算

　　铝盐与强碱的反应

　　向Alcl3溶液中滴加NaoH溶液时，发生的反应依次为：

　　Al3＋＋3oH－===Al3↓Al3＋oH－===Alo－2＋2H2o

　　生成的Al3与加入的NaoH的物质的量关系可用图象表示为

　　根据Alcl3和NaoH的物质的量计算生成的Al3的物质的量，结合反应的化学方程式及图象可知：

　　①当n:

n≤3时，n[Al3]＝13n。

　　②当3<

n:

n<

4时，

　　n[Al3]＝n－[n－3n]＝4n－n。

　　③当nn≥4时，n[Al3]＝0。

　　根据Al3和Alcl3的物质的量，计算需要的NaoH的物质的量。

　　由图象可以看出，Alcl3和生成的Al3为一定值时，加入的NaoH有两种情况：

　　①当NaoH不足时，n＝3n[Al3]。

②当NaoH过量时，

　　n＝3n＋{n－n[Al3]}＝4n－n[Al3]。

　　．偏铝酸盐与强酸的反应

　　向NaAlo2溶液中滴加稀盐酸时，发生的反应依次为：

　　Alo－2＋H＋＋H2o===Al3↓Al3＋3H＋===Al3＋＋3H2o

　　生成的Al3与加入的盐酸的物质的量的关系可用图象表示为：

　　根据NaAlo2和Hcl的物质的量计算生成Al3的量

　　结合反应的化学方程式及图象可知：

n≤1时，n[Al3]＝n。

　　②当1<

nn<

4时，n[Al3]＝n－13[n－n]＝13[4n－n]。

　　③当n:

n≥4时，n[Al3]＝0。

　　根据Al3和NaAlo2的物质的量计算需要的Hcl的物质的量

　　由图象可以看出，NaAlo2和生成的Al3为一定值时，加入的盐酸有两种情况：

　　①当盐酸不足时，n＝n[Al3]。

　　②当盐酸过量时，n＝n＋3{n－n[Al3]}＝4n－3n[Al3]。

　　【例3】　在50Lbol/L的Alcl3溶液中加入50Laol/LNaoH溶液。

　　当a≤3b时，生成Al3沉淀的物质的量为________。

　　当a、b满足________条件时，无沉淀产生。

　　当a、b满足________条件时，先有沉淀生成，后又有部分沉淀溶解，此时Al3的质量为________。

　　[解析]　依题意知，在Alcl3溶液中加入NaoH溶液有如下两反应发生：

Alcl3＋3NaoH===Al3↓＋3Nacl①Alcl3＋4NaoH===NaAlo2＋3Nacl＋2H2o②根据以上两反应可以看出：

当a≤3b时只发生个反应，此时NaoH不足量，产生沉淀的量取决于NaoH，n[Al3]＝13n＝0.05a3ol。

如果无沉淀生成，Al元素全部以Alo－2形式存在，n:

n≤1:

4，即a:

b≥4:

1，整理得a≥4b。

此种情况应当是两个反应均发生，铝元素以Al3和Alo－2两种形式存在。

符合关系：

14<

nAlcl3nNaoH<

13，即：

ba<

13，

　　整理得：

3b<

a<

4b或a4<

b<

a3。

求沉淀的量方法很多。

　　法一：

联立方程法。

设反应①中，Alcl3物质的量为x，则Al3为x，NaoH为3x，

　　反应②中Alcl3物质的量为y，NaoH为4y，

　　x＋y＝0.05bol，3x＋4y＝0.05aol.

　　解得x＝ol＝0.05ol。

[Al3]＝78g/ol×

0.05ol＝3.9g。

　　法二：

守恒法。

此种条件下，溶液中的离子有：

Na＋、cl－、Alo－2。

n＝n－n＝0.05aol－0.05×

3boln[Al3]＝n总－n＝0.05bol－＝ol＝0.05ol。

　　[答案]　0.05a3ol　a≥4b　a4<

a3或3b<

4b　3.9g

　　变式3　现有甲、乙两瓶无色溶液，已知它们可能是Alcl3溶液和NaoH溶液。

现做如下实验：

　　①取440L甲溶液与120L乙溶液反应，产生1.56g沉淀；

　　②取120L甲溶液与440L乙溶液反应，也产生1.56g沉淀；

　　③取120L甲溶液与400L乙溶液反应，则产生3.12g沉淀；

　　通过必要的计算和推理判定：

　　甲溶液为________溶液，其物质的量浓度是________ol•L－1；

　　乙溶液为________溶液，其物质的量浓度是________ol•L－1。

　　写出实验③的有关离子方程式：

__________________________________________________________

　　解析：

由②③两步实验操作可知，甲溶液应为Alcl3溶液，乙溶液为NaoH溶液，由①步操作所给量值可求出NaoH溶液物质的量浓度：

　　56g78g•ol－1×

3÷

0.12L＝0.5ol•L－1，再由②中所给数据，求Alcl3。

　　设Alcl3溶液物质的量浓度为x，0．12x＝1.56g78g•ol－1＋则x＝0.5ol•L－1。

Alcl3　0.5　NaoH　0.5Al3＋＋3oH－===Al3↓Al3＋oH－===Alo－2＋2H2o

　　有关氢氧化铝沉淀的图象

　　．在可溶性铝盐中逐滴加入NaoH溶液至过量。

　　现象：

立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失

　　Al3＋＋3oH－===Al3↓Al＋oH－===Alo－2＋2H2o总反应：

Al3＋＋4oH－===Alo－2＋2H2o

　　．在偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量。

　　Alo－2＋H＋＋H2o===Al3↓Al3＋3H＋===Al3＋＋3H2o总反应：

Alo－2＋4H＋===Al3＋＋2H2o

　　．在强碱溶液中逐滴加入铝盐溶液至过量。

无明显现象→产生白色沉淀→渐多→最多

　　Al3＋＋4oH－===Alo－2＋2H2oAl3＋＋3Alo－2＋6H2o===4Al3↓

　　．在强酸溶液中逐滴加入偏铝酸盐溶液至过量。

　　Alo－2＋4H＋===Al3＋＋2H2oAl3＋＋3Alo－2＋6H2o===4Al3↓

　　．向g2＋与Al3＋的酸性溶液中逐滴加入强碱溶液

无明显现象→出现沉淀→渐多→最多→减少→不变

　　H＋＋oH－===H2oAl3＋＋3oH－===Al3↓

　　g2＋＋2oH－===g2↓Al3＋oH－===Alo－2＋2H2o

　　结论：

实验不宜用Al3＋和强碱溶液、Alo－2和强酸溶液反应来制备Al3，宜用Al3＋和NH3•H2o或将co2气体通入Alo－2溶液中制备Al3。

Al3＋只存在于酸性溶液中，Alo－2只存在于碱性溶液中，所以Al3＋和Alo－2不能共存于同一溶液中。

Al3只能溶于强酸或强碱溶液，不能溶于弱酸或弱碱溶液。

　　特别提醒：

解图象试题应注意分析“四点”：

“起点”、“折点”、“极点”、“终点”，利用原理引路，图文结合，对号入座。

当Al3＋与g2＋或cu2＋或Fe3＋混合在一起，加入过量的NaoH溶液时，生成的沉淀先增大，后减小，但不能减小为0。

　　【考例】　有一镁铝合金，用适量稀硫酸完全溶解，再加入氢氧化钠溶液，析出沉淀的质量与加入氢氧化钠的体积关系如图所示，原合金中镁铝的质量比为

　　A．4:

3

　　B．4:

9c．8:

9D．20:

27

　　[解析]　假定V单位为L，浓度为1ol/L，则使g2＋、Al3＋沉淀需要NaoH4ol，将Al3溶解需要NaoH1ol，由方程式：

NaoH＋Al3===NaAlo2＋2H2o，可知有1olAl3，即1olAl3＋，Al3＋＋3oH－===Al3↓，使Al3＋沉淀用去NaoH3ol，使g2＋沉淀用去NaoH1ol，由g2＋＋2oH－===g2↓知，含有g2＋0.5ol，即g、Al的物质的量分别为0.5ol、1ol，镁、铝的质量比为＝4:

9，答案为B。

　　[答案]　B

　　变式　将一定质量的g和Al的混合物投入500L稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体。

待反应完全后，向所得溶液中加入NaoH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaoH溶液的体积关系如图所示。

则下列说法正确的是

　　A．g和Al的总质量为8gB．硫酸的物质的量浓度为5ol/L

　　c．生成的H2在标准状况下的体积为11.2LD．NaoH溶液的物质的量浓度为5ol/L

由图象可知，沉淀g2为0.15ol，Al3为＝0.20ol，则镁和铝的总质量＝0.15ol×

24g/ol＋0.20ol×

27g/ol＝9g，故A项不正确；

由反应关系得：

　　Al3～NaoH～NaAlo2

　　ol1ol

　　0.20olc×

求得c＝5ol/L，即D选项符合题意。

D

　　备选习题

　　下列有关金属铝及其化合物的叙述正确的是

　　A．铝在常温下不能与氧气反应B．铝不能与氯气反应

　　c．铝既能溶于酸，又能溶于碱D．氧化铝只能与酸反应，不能与碱反应

铝为活泼金属，常温下能与o2反应生成致密的氧化层；

加热条件下与cl2剧烈反应；

Al、Al2o3既能与酸又能与碱反应。

　　用一张已除去表面氧化膜的铝箔紧紧包裹在试管外壁，将试管浸入硝酸汞溶液中，片刻取出，然后置于空气中，不久铝箔表面生出“白毛”，红墨水柱右端上升。

根据实验现象判断下列说法错误的是

　　A．实验中发生的反应都是氧化还原反应B．铝是一种较活泼的金属

　　c．铝与氧气反应放出大量的热量D．铝片上生成的白毛是氧化铝和氧化汞的混合物

本题中涉及的反应有：

2Al＋3Hg2===2Al3＋3Hg,4Al＋3o2===2Al2o3，两个反应均为氧化还原反应；

由题中所述现象“红墨水柱右端上升”，可推知试管中气体体积受热膨胀，意味着铝与氧气反应是放热反应。

铝片上生成的“白毛”是氧化铝。

　　．现有Al、cl2、Al2o3、Hcl、Al3、NaoH六种物质，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HclB．X可能为Al或cl2

　　c．y一定为NaoHD．Q、Z中的一种必定为Al2o3

在Al、cl2、Al2o3、Hcl、Al3、NaoH中，只有NaoH能与Al、cl2、Al2o3、Hcl、Al3五种物质反应，对照转化关系，可知y为NaoH。

只有Hcl能与Al、Al2o3、Al3、NaoH四种物质反应，对照图示转化关系可知N为Hcl，故选项A、c正确。

选项B，若X为Al，Al能与cl2、Hcl、NaoH三种物质反应，而图示给出的是与两种物质反应，所以X不可能有是Al，但可能是cl2。

选项D，Al2o3既能与Hcl反应，也能与NaoH反应，故Q、Z中的一种必定为Al2o3。

　　．将物质X逐渐加入到y溶液中，生成沉淀的物质的量n2与所加X的物质的量n1的关系如图所示，符合图所示情况的是

　　ABcD

　　XNaoH[:

Z|xx|.]Alcl3HclNaAlo2

　　yAlcl3NaoHNaAlo2Hcl

从图中看出所加物质X能使沉淀[Al3]完全溶解，排除选项B、D，其中得到沉淀和溶解沉淀消耗X的物质的量之比为1:

根据：

Alo－2＋H＋＋H2o===Al3↓，Al3＋3H＋===Al3＋＋3H2o。

　　．将g、cu组成的2.64g混合物投入适量稀硝酸中，固体完全溶解时收集到的还原产物No气体0.896L，向反应后溶液中加入2ol/LNaoH溶液60L时金属离子恰好沉淀完全。

则形成沉淀质量及硝酸物质的量分别为

　　A．4.32g　0.02ol

　　B．4.68g　0.16olc．5.36g　0.18olD．6.38g　0.2ol

g－2e－＋2oH－===g2cu－2e－＋2oH－===cu2所以生成沉淀质量为：

　　．64g＋0.896L22.4L/ol×

3×

17g/ol＝4.68g。

金属离子全部沉淀后，溶液为NaNo3，稀HNo3中，硝酸的物质的量为：

n＝n＋n＝2×

0.06ol＋0.896L22.4L/ol＝0.16ol。

　　．把NaoH、gcl2、Alcl3三种固体组成的混合物溶于足量水后有1.16g白色沉淀，在所得的浊液中逐滴加入1ol•L－1Hcl溶液，加入Hcl溶液的体积与生成沉淀的质量关系如图所示，试回答：

　　A点的沉淀物的化学式为__________；

B点的沉淀物的化学式为__________。

　　原混合物中gcl2的质量是________g，Alcl3的质量是__________g，NaoH的质量是________g。

　　Q点Hcl溶液加入量是__________L。