铝及其化合物Word文件下载.docx

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④

⑤

4．制备

探究思考

1．金属铝是活泼的金属，能与酸反应，为什么能用铝槽储运浓H2SO4或浓HNO3?

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）铝与酸、碱反应的实质是什么？

氧化剂是什么？

（2）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________。

（3）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________。

（4）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的物质的量浓度之比是________。

【示例1】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C．盐酸D．稀硝酸

【示例2】下列说法错误的是（　　）。

A．Al箔插入稀HNO3中，无现象，说明Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜

B．工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al

C．日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用

D．铝制容器可盛装浓H2SO4

1．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，又能溶于强碱D．氧化铝只能与酸反应，不能与碱反应

2．世界上一次性建成的最长高速铁路——京沪高铁，列车时速高达380公里，车厢大部分采用铝合金材料制造，这是因为铝合金（　　）。

A．比纯铝熔点高B．各种成分在自然界中含量丰富，容易获取

C．具有比较活泼的化学性质D．质量轻，强度大，抗腐蚀能力比较强

3．（2013·

南昌调研）ag镁铝合金投入xmL2mol·

L－1的盐酸中，金属完全溶解，再加入ymL1mol·

L－1NaOH溶液，沉淀达到最大值，质量为（a＋1.7）g，则下列说法不正确的是（　　）。

A．镁铝合金与盐酸反应转移电子数为0.1NAB．沉淀为Mg（OH）2和Al（OH）3的混合物

C．x＝2yD．a的取值范围为0.9<

a<

1.2

　　　　　　　　铝的两大特殊反应

1．与碱的反应

活泼金属与酸反应是金属的通性，而铝不但能与酸（H＋）反应，还能够与碱溶液反应，表现为特殊性。

2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2－＋3H2↑。

注意　其反应机理应为：

铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al（OH）3，然后Al（OH）3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2，反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH无电子得失。

2．铝热反应

铝和某些金属氧化物反应，将金属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。

注意　Al与MgO不能发生铝热反应。

考点二　铝的重要化合物　

1．氧化铝

（1）物理性质：

色固体，溶于水，有很高的。

（2）化学性质

与HCl反应

与NaOH反应

2．氢氧化铝

（1）物理性质

白色状不溶于水的固体，有较强的性。

（2）化学性质（用化学方程式表示）

Al（OH）3的电离方程式为

②受热分解：

。

（3）制备

①向铝盐中加入氨水，离子方程式为

②NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为

③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：

离子方程式为：

3．常见的铝盐

（1）硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。

（2）明矾的化学式为，它是色晶体，溶于水，水溶液pH7（填“<

”、“>

”或“＝”）。

明矾可以净水。

其净水的原理是

1．在做铝的燃烧实验时，用坩埚钳夹住一小块铝箔，在酒精灯上加热至其熔化，会看到的现象是铝箔熔化，失去光泽，但熔化的铝并不滴落。

原因是_________________________________________________________________。

2．完成下列三角转化关系中的代表反应

①_______________________________________________________________

②_______________________________________________________________

③_________________________________________________________________

④________________________________________________________________

⑤_________________________________________________________________

⑥_______________________________________________________________

⑦________________________________________________________________

【示例3】下列说法正确的是（　　）。

A．氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝

B．明矾化学式：

Al2（SO4）3·

12H2O

C．能实现转化Al2O3

NaAlO2（aq）

Al（OH）3（2012·

江苏化学）

D．新制的氧化铝溶于氢氧化钠溶液的离子方程式为：

Al2O3＋2OH－===AlO2－＋H2O

【示例4】（2013·

大纲理综，29）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________________________________________________________________________。

1．化学在工农业生产和日常生活中有着重要的应用。

下列说法中不正确的是（　　）。

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．日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用

C．用Al（OH）3治疗胃酸过多

D．电解AlCl3饱和溶液，可制得金属铝

2．向30mL1mol·

L－1的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4mol·

L－1的NaOH溶液，若产生0.78g白色沉淀，则加入的NaOH溶液的体积可能为（　　）。

A．3mLB．7.5mLC．15mLD．17.5mL

3．（2011·

广东，32）由熔盐电解法获得的粗铝含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。

工艺流程如下：

（注：

NaCl熔点为801℃；

AlCl3在181℃升华）

（1）精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为①______________________________________________________和②________________________________。

（2）将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。

气泡的主要成分除Cl2外还含有________；

固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在________。

（3）在用废碱液处理气体A的过程中，所发生反应的离子方程式为_________________________________________________________________。

（4）镀铝电解池中，金属铝为________极，熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以AlCl4－和Al2Cl7－形式存在，铝电极的主要电极反应式为_________________________________________________________________。

（5）钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是_________________________________________________________________。

[总结归纳]

1．常见的既能与酸反应又能与碱反应的物质

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。

特别提醒　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。

2．氢氧化铝两性的重要应用

（1）用过量NaOH溶液检验Al3＋的存在。

（2）用过量NaOH溶液鉴别Al3＋和Mg2＋。

（3）用互滴法鉴别Al3＋与OH－、AlO2－与H＋。

（4）用过量NaOH溶液和相应酸溶液分离Al3＋与Mg2＋、Fe3＋等离子或分离MgO、Al2O3。

3．Al（OH）3的三种制备方法

考点三　铝及其化合物转化的图像分析　

1．把强碱溶液逐滴加入到铝盐（Al3＋）溶液中至过量

（1）现象：

（2）有关反应：

A→B：

B→D：

（3）图像

2．把铝盐（Al3＋）溶液逐滴加入到强碱溶液中至过量

B→C：

3．在AlO2－溶液中逐滴加入强酸至过量

4．在强酸溶液中逐滴加入AlO2－溶液至过量

5．向Mg2＋与Al3＋的酸性溶液中逐滴加入强碱溶液

（2）反应

O→A：

（3）图像[c（Mg2＋）＝c（Al3＋）]

1．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。

判断下列说法是否正确

（1）A线表示Al3＋的物质的量的变化（　　）

（2）x表示AlCl3的物质的量（　　）

（3）C线表示Al（OH）3的物质的量的变化（　　）

（4）D线表示AlO2－的物质的量的变化（　　）

2．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溶液的体积关系如右图所示，则原混合液中Al2（SO4）3与MgSO4的物质的量浓度之比为________。

【示例5】（2012·

安徽理综，13）已知室温下，Al（OH）3的Ksp或溶解度远大于Fe（OH）3。

向浓度均为0.1mol·

L－1的Fe（NO3）3和Al（NO3）3混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液。

下列示意图表示生成Al（OH）3的物质的量与加入NaOH溶液的体积的关系，合理的是（　　）。

【示例6】（2009·

上海单科）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）关系如图。

反应中镁和铝的（　　）。

A．物质的量之比为3∶2B．质量之比为3∶2

C．摩尔质量之比为2∶3D．反应速率之比为2∶3

1．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＋

2．（2013·

黄冈联考）某同学设计了如下两种制备氢氧化铝的方案：

方案①：

2.7gAl

X溶液―→Al（OH）3沉淀

方案②：

Y溶液―→Al（OH）3沉淀

NaOH溶液和盐酸的浓度均是3mol·

L－1，如图是向X溶液和Y溶液中分别加入NaOH溶液或盐酸时，产生沉淀的物质的量与加入盐酸或氢氧化钠溶液体积之间的关系，下列说法不正确的是（　　）。

A．Y溶液的溶质为NaAlO2

B．b曲线表示的是向Y溶液中加入盐酸

C．a曲线表示的是向X溶液中加入NaOH溶液

D．在O点时两方案所得溶液浓度相等

3．下列四个图中，横坐标表示加入的物质的量，纵坐标表示生成沉淀的量，从A～D中选择符合各题要求的序号填入表中

溶液

加入的物质

答案序号

AlCl3溶液

通过量的NH3

含少量NaOH的NaAlO2溶液

通过量的CO2

NaAlO2溶液

滴加稀H2SO4至过量

MgCl2和AlCl3的混合液

滴加NaOH溶液至过量

　　　　　　　　关于图像题的分析思路

（1）看面：

弄清纵、横坐标的含义。

（2）看线：

弄清线的变化趋势，每条线都代表着一定的化学反应过程。

（3）看点：

弄清曲线上拐点的含义，如与坐标轴的交点、曲线的交点、折点、最高点与最低点等。

曲线的拐点代表着一个反应过程的结束和开始。

铝与酸、碱反应生成H2量的分析

[方法规律]

铝与酸、碱反应生成H2的量的关系

1．铝与酸、碱反应的化学方程式分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。

从化学方程式可以看出A1与酸、碱反应时生成H2的实质都是Al

Al3＋，2H＋

H2，所以无论与酸还是与碱反应，Al与H2的关系都是2Al～3H2。

2．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

＝1∶1。

3．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

＝1∶3。

4．一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

<

，则必定是a.铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；

b.铝与氢氧化钠反应时，铝不足而氢氧化钠过量。

[当场指导]

【典例】（2013·

安徽九校联考）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V（甲）∶V（乙）＝1∶2。

则加入铝粉的质量为（　　）。

A．5.4gB．3.6gC．2.7gD．1.8g

【应用】将两份铝分别置于盛有等体积的盐酸、NaOH溶液的两个烧杯中充分反应，测得生成的氢气均为3.36L（标准状况），且两个烧杯中均有固体剩余，下列说法中错误的是（不考虑溶液体积的变化）（　　）。

A．两烧杯中消耗铝的质量相等B．c（HCl）＝3c（NaOH）

C．溶液质量均增加2.4gD．所得溶液中溶质的物质的量浓度不相等

限时训练

一、选择题（本题共7个小题，每题6分，共42分，每个小题只有一个选项符合题意。

）

1．下列有关铝及其化合物的叙述正确的是（　　）。

A．铝粉与氧化镁共热可制取金属镁

B．足量铝分别与含1molHCl、1molNaOH的溶液反应，产生相同量的氢气

C．工业上用电解熔融Al2O3的方法冶炼铝

D．在浓硝酸中加入等体积的浓硫酸后，立即加入铝片，铝片表面发生钝化

淄博模拟）美、德两国成功合成具有化学特性的氢铝化合物（AlH3）n，关于氢铝化合物的推测不正确的是（　　）。

A．氢铝化合物与水反应生成氢氧化铝和氢气B．氢铝化合物中铝显＋3价，氢显－1价

C．铝与水蒸气在高温下反应可生成氢铝化合物D．氢铝化合物具有强还原性

3．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

4．某溶液既能溶解Al（OH）3，又能溶解Al，但不能溶解Fe，在该溶液中可以大量共存的离子组是（　　）。

A．K＋、Na＋、HCO3－、NO3－B．Na＋、SO42－、Cl－、S2－

C．NH4＋、Mg2＋、SO42－、NO3－D．H＋、K＋、Cl－、Na＋

5．工业上用铝土矿（主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质）为原料冶炼铝的工艺流程如下：

下列叙述正确的是（　　）。

A．试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸

B．反应①过滤后所得沉淀为氢氧化铁

C．图中所示转化反应都不是氧化还原反应

D．反应②的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋NaHCO3

6．（2013·

长春调研）3g镁铝合金与100mL稀硫酸恰好完全反应，将反应后的溶液加热蒸干，得到无水硫酸盐17.4g，则原硫酸的物质的量浓度为（　　）。

A．1mol·

L－1B．1.5mol·

L－1C．2mol·

L－1D．2.5mol·

L－1

7．（2013·

秦皇岛模拟）将铝粉与Fe3O4粉末配制成铝热剂，分成三等份。

①一份直接放入足量的烧碱溶液中，充分反应后放出气体在标准状况下的体积为V1；

②一份在高温下恰好反应完全，反应后的混合物与足量的盐酸反应后，放出的气体在标准状况下的体积为V2；

③一份直接放入足量的盐酸中，充分反应后放出气体在标准状况下的体积为V3。

下列说法正确的是（　　）。

A．V1＝V3＞V2B．V2＞V1＝V3C．V1＝V2＞V3D．V1＞V3＞V2

二、非选择题（本题共4个小题，共58分）

8．（15分）某铝合金（硬铝）中含有镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，有人设计如下实验：

（1）取样品ag，称取时使用的仪器名称为________。

（2）将样品溶于足量稀盐酸中，过滤，滤液中主要含有________；

滤渣中含有________；

在溶解过滤时使用的主要玻璃仪器有________________________________________________________________________。

（3）往滤液中加入过量NaOH溶液，过滤，写出该步操作中有关的化学方程式___________________________________________________________________________________________________________________________________。

（4）在第（3）步的滤液中通入足量CO2，过滤，将沉淀用蒸馏水洗涤数次后，烘干并灼烧至重量不再减少为止，冷却后称量，质量为bg。

有关反应的化学方程式为____________________________________________________________

_________________________________________________________________。

（5）该样品中铝的质量分数的表达式为__________________________________

9．（14分）（2013·

银川模拟）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

CO32－、SiO32－、AlO2－、Cl－

阳离子

Al3＋、Fe3＋、Mg2＋、NH4＋、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中一定含有的离子是________，ab段反应的离子方程式为________________________________________________________

10．（14分）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的溶液为澄清溶液，C为难溶的白色固体，E则易溶于水，取A的溶液灼烧，焰色反应为浅紫色（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→D：

__________________________________________________________。

11．（15分）某课外小组对一些金属单质和化合物的性质进行探究。

（1）下表为“铝与氯化铜溶液反应”实验报告的一部分：

实验步骤

实验现象

将打磨过的铝片（过量）放入

一定浓度的CuCl2溶液中

产生气泡，析出疏松的红色固体，

溶液逐渐变为无色

反应结束后分离出溶液备用

红色固体用蒸馏水洗涤后，

置于潮湿