特讯版 第1部分 第4章 第2节 铝及其化合物Word下载.docx
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(2)等质量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应:
①产生H2的物质的量相等。
②消耗H+、OH-的物质的量之比为n(H+)∶n(OH-)=3∶1。
(3)足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应:
①消耗Al的物质的量之比为1∶3。
②生成H2的物质的量之比为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
<
,则必定是铝与盐酸反应时,铝过量而盐酸不足;
铝与氢氧化钠溶液反应时,铝不足而氢氧化钠过量。
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×
”)
(1)除去氧化膜的铝箔在空气中加热,铝箔熔化但不滴落,说明铝易氧化形成氧化膜保护铝。
( )
(2)铝制容器可以用于盛装浓硫酸和浓硝酸,说明铝不与二者反应。
(3)能与Al反应生成H2的溶液一定是酸性溶液。
(4)Al在高温下与MgO发生铝热反应制备Mg。
答案:
(1)√
(2)×
(3)×
(4)×
2.
(1)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验,需要的试剂还有________(填字母代号)。
A.KCl B.KClO3
C.MnO2D.Mg
(2)用等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物在一定条件下与铝粉进行铝热反应。
①引发铝热反应的操作是__________________________________。
②产物中单质是________(写名称)。
(1)BD
(2)①加少量KClO3,插上镁条并点燃 ②铁
考法1 铝的性质应用与制备
1.下列说法正确的是( )
A.Al、盐酸、NaOH溶液三者之间两两均能发生反应
B.铝与Fe2O3发生铝热反应后固体物质增重
C.常温下,相同的铝片中分别加入足量的浓、稀硝酸,浓硝酸中铝片先溶解完
D.工业制备Al可以用电解熔融Al2O3或AlCl3
A [A项,Al和盐酸,Al和NaOH溶液,盐酸和NaOH溶液,三组均反应;
B项,铝热反应,固体质量不变;
C项,常温下,Al与浓硝酸发生钝化;
D项,熔融AlCl3不导电。
]
2.(2019·
福州质检)科技工作者提出用铝粉处理含亚硝酸盐废水的思路:
调节亚硝酸盐废水的酸碱性,使其pH>
12,然后加入适量的铝粉搅拌,从而达到预期目的。
下列判断错误的是( )
A.处理废水时铝单质转化为Al3+
B.处理废水时亚硝酸盐被还原
C.处理过程中,OH-参与了反应
D.铝粉颗粒大小影响废水处理的速率
A [pH>
12,溶液显碱性,则处理废水时,铝单质转化为
[Al(OH)4]-,A错误;
铝是金属,具有还原性,因此处理废水时,亚硝酸盐被还原,B正确;
处理废水时铝单质转化为[Al(OH)4]-,这说明OH-参与了反应,C正确;
固体反应物的表面积越大,反应速率越快,因此铝粉颗粒的大小影响废水处理的速率,D正确。
考法2 铝与酸、碱溶液的有关计算
3.将一定量的镁铝合金样品分成两等份,一份加入足量NaOH溶液中,充分反应后,收集到标准状况下气体6.72L;
另一份加入足量稀盐酸中,充分反应后,收集到标准状况下气体11.2L。
则原合金样品中镁的质量为( )
A.4.8g B.6g
C.9.6gD.12g
C [由题意知Mg与盐酸反应生成的H2为11.2L-6.72L=4.48L,为0.2mol;
由Mg+2H+===H2↑+Mg2+,知n(Mg)=0.2mol,则m(Mg)=0.2mol×
24g·
mol-1=4.8g,所以原合金中含有镁的质量为4.8g×
2=9.6g。
4.
(1)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________。
(2)甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol·
L-1的HCl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,则甲烧杯中剩余的反应物是________,加入铝粉质量为________g。
解析:
(1)因为铝足量且产生H2相等,根据关系式n(HCl)∶n(NaOH)=3∶1,又因为两溶液体积相等,故物质的量浓度之比为c(HCl)∶c(NaOH)=n(HCl)∶n(NaOH)=3∶1。
(2)其反应原理分别为2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑,2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+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。
故甲中生成的H2为0.15mol,乙中生成的H2为0.30mol,故n(Al)=0.2mol,m(Al)=5.4g。
(1)3∶1
(2)Al 5.4
考点二|铝的重要化合物的性质及应用
1.铝的氧化物(Al2O3)——两性氧化物
(1)物理性质:
白色固体,难溶于水,熔、沸点很高,可用作耐火材料。
(2)化学性质(写离子方程式)
(3)用途:
耐火材料,工业冶炼铝。
2.铝的氢氧化物[Al(OH)3]——两性氢氧化物
(1)主要性质
白色胶状固体,难溶于水,有较强的吸附性。
写出上图标号中有关反应的化学方程式或离子方程式:
①Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O;
②Al(OH)3+OH-===[Al(OH)4]-;
③2Al(OH)3
Al2O3+3H2O。
Al(OH)3两性的电离
①酸式电离:
Al(OH)3+H2O
H++[Al(OH)4]-
②碱式电离:
Al(OH)3
Al3++3OH-
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)。
(2)制备Al(OH)3三方法及原理
①向铝盐中加入足量氨水,离子方程式为
Al3++3NH3·
H2O===Al(OH)3↓+3NH
;
②向四羟基合铝酸盐中通入足量CO2,离子方程式为
[Al(OH)4]-+CO2===Al(OH)3↓+HCO
③Na[Al(OH)4]与AlCl3的溶液混合,离子方程式为
3[Al(OH)4]-+Al3+===4Al(OH)3↓。
3.两种盐——铝盐和四羟基合铝酸盐
(1)铝盐——明矾
①化学式为KAl(SO4)2·
12H2O,为复盐。
②电离方程式为KAl(SO4)2===K++Al3++2SO
。
③应用:
净水,净水原理为明矾电离出的Al3+在水中水解生成Al(OH)3胶体,吸附水中悬浮物而沉淀,使水净化,其离子方程式为Al3++3H2O
Al(OH)3(胶体)+3H+。
(2)四羟基合铝酸盐——四羟基合铝酸钠
①向Na[Al(OH)4]溶液中滴加盐酸至过量,反应现象为先生成白色沉淀,然后沉淀又逐渐溶解至消失,反应的有关离子方程式为
[Al(OH)4]-+H+===Al(OH)3↓+H2O,Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O。
②向Na[Al(OH)4]溶液中通入少量CO2,反应的离子方程式为
2[Al(OH)4]-+CO2===2Al(OH)3↓+CO
+H2O。
4.铝土矿提取Al的两流程
[深度归纳] “铝三角”关系及应用
1.Al3+、Al(OH)3、[Al(OH)4]-之间的转化关系
2.“铝三角”转化的应用
(1)判断离子共存问题:
Al3+与OH-、[Al(OH)4]-、CO
、S2-等弱酸根阴离子,[Al(OH)4]-与H+、HCO
以及弱碱阳离子Al3+、Fe3+等因生成沉淀或发生水解相互促进反应而不能大量共存。
(2)鉴别(利用滴加顺序不同,现象不同)
①向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液,先产生白色沉淀,后沉淀溶解。
②向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液,开始无明显现象,后产生白色沉淀,沉淀不溶解。
(1)Al2O3为两性氧化物,可溶于任何酸、碱溶液。
(2)Al、Al2O3、Al(OH)3溶于NaOH溶液均生成Na[Al(OH)4]和H2O。
(3)Al2(SO4)3溶液中加入过量氨水反应的离子方程式为Al3++3OH-===Al(OH)3↓。
(4)明矾净水的原理是Al3+水解生成的Al(OH)3胶体可吸附水中悬浮物和杀菌消毒。
(5)胃溃疡的病人可以服用Al(OH)3药剂中和胃酸。
(6)Al3+、[Al(OH)4]-与HCO
不能共存的反应原理相同。
(1)×
(2)×
(5)√ (6)×
2.请写出除去括号中杂质所涉及的主要试剂
(1)MgO(Al2O3)________。
(2)Fe2O3(SiO2)________。
(3)Mg(OH)2[Al(OH)3]________。
(4)MgCl2(Al3+)________。
(1)NaOH溶液
(2)NaOH溶液 (3)NaOH溶液 (4)NaOH溶液、盐酸
考法1 铝的重要化合物的性质制备与应用
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.①②③⑥B.②③⑥⑦
C.①②④⑤⑥⑦D.全部
C [Al(OH)3与过量NaOH溶液反应,AlCl3中加过量NaOH反应为Al3++4OH-===[Al(OH)4]-。
2.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
B [由题图可知Y为NaOH(aq),N一定是HCl(aq),M为Al。
3.用稀硫酸、NaOH溶液和金属铝为原料制取Al(OH)3。
甲、乙、丙三位学生的制备途径分别是
甲:
Al
Al2(SO4)3
乙:
Na[Al(OH)4]
丙:
若要得到等量的Al(OH)3,则( )
A.三者消耗的原料相同
B.甲消耗的原料的总物质的量最多
C.乙消耗的原料的总物质的量最少
D.丙消耗的原料的总物质的量最多
B [要制备1molAl(OH)3,三方案所需物质的量关系
Al(OH)3;
考法2 “铝三角”关系及其应用
4.(2019·
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[Al(OH)4]-生成时,溶液中一定存在:
OH-、Ba2+、NO
D.当溶液中有[Al(OH)4]-生成时,溶液中可能存在:
B [据题意,一定不含有Cu2+、HCO
当溶液中有Al3+生成时,原溶液中含有H+,不可能有NO
(产生的气体为NO)、SO
、OH-,据电中性原理知其中必定含有SO
,于是不能存在Ba2+、Ag+,可能含有Mg2+,A项错误,B项正确;
当溶液中有[Al(OH)4]-生成时,原溶液含有OH-,肯定没有H+、Ag+、
Mg2+,据电中性原理知其中必定含有Ba2+,于是不可能含有SO
,可能含有NO
,C、D项错误。
5.工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3·
xH2O、Fe2O3、SiO2等)提取纯Al2O3作冶炼铝的原料,提取时操作过程如图所示,图中操作错误的是( )
A.④⑤ B.③④
C.②⑤D.①②
A [由流程图可知,反应③得到的滤液为Na[Al(OH)4]溶液,加入过量盐酸后得到AlCl3而不是Al(OH)3沉淀,应通入过量CO2,操作④错误;
Al(OH)3在常温干燥条件下并不发生分解,故操作⑤需要加热,⑤错误。
6.下列各组物质,只用试管和胶头滴管就可鉴别的是________(填序号)。
①Al2(SO4)3溶液与NaOH溶液 ②Na[Al(OH)4]溶液与稀盐酸 ③AlCl3溶液与氨水 ④NaHCO3溶液与稀硫酸 ⑤Na2CO3溶液与稀盐酸 ⑥Ca(HCO3)2溶液与NaOH溶液
①②⑤
专项突破(10) 数形思想突破Al(OH)3的图像及应用
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↓(AB段)
Al(OH)3+OH-===[Al(OH)4]-(BC段)
Al3++4OH-===[Al(OH)4]-(AB段)
3[Al(OH)4]-+Al3+===4Al(OH)3↓(BC段)
①沉淀Al3+所需n(OH-)与Al(OH)3溶解所需n(OH-)的比为3∶1。
②Al(OH)3溶解所需n(OH-)=n[Al(OH)3]。
(2)四羟基合铝酸盐溶液与盐酸反应的图像
四羟基合铝酸盐溶液中逐滴加稀盐酸至过量
稀盐酸中逐滴加四羟基合铝酸盐溶液至过量
[Al(OH)4]-+H+===Al(OH)3↓+H2O(AB段)
Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O(BC段)
[Al(OH)4]-+4H+===Al3++4H2O(AB段)
Al3++3[Al(OH)4]-===4Al(OH)3↓(BC段)
①沉淀[Al(OH)4]-所需n(H+)与Al(OH)3溶解所需n(H+)的比为1∶3。
②Al(OH)3溶解所需n(H+)=3n[Al(OH)3]。
2.四个拓展图像
(1)向MgCl2、AlCl3和盐酸的混合溶液(即将Mg、Al溶于过量盐酸所得的溶液)中逐滴滴入NaOH溶液至过量,图像如图1所示。
(2)向MgCl2、AlCl3混合溶液中先加入NaOH溶液,后加入盐酸(NaOH与盐酸的物质的量浓度相等),沉淀图像如图2所示。
图1 图2
图3 图4
(3)向明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至过量的图像如图3。
(4)向硫酸铝铵[NH4Al(SO4)2]溶液中逐滴加入NaOH溶液,沉淀的物质的量随加入NaOH的物质的量变化如图4。
[典例导航]
(2019·
仙游月考)常温下,在200mL含Mg2+、Al3+、NH
、H+、
Cl-的溶液中,逐滴加入5mol·
L-1NaOH溶液,所加NaOH溶液的体积(mL)与产生沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示。
下列叙述不正确的是
A.x-y=0.01mol
B.原溶液中c(Cl-)=0.75mol·
L-1
C.原溶液的pH=1
D.原溶液中n(Mg2+)∶n(Al3+)=5∶1
[思路点拨]
①Al(OH)3溶解需要(35-33)mL⇒n(Al3+)=n[Al(OH)3]=(5×
0.002)mol=0.01mol⇒沉淀Mg2+所需NaOH的物质的量为[(30-4)×
10-3×
5-0.01×
3]mol⇒n(Mg2+)=n[Mg(OH)2]=
=0.05mol;
②n(NH
)=[(33-30)×
5]mol=0.015mol;
③n(H+)=(4×
5×
10-3)mol=0.02mol。
B [分析图示可知x-y的值即为氢氧化铝的物质的量,溶解氢氧化铝消耗氢氧化钠溶液的体积为35mL-33mL=2mL,x-y=5mol·
L-1×
2×
10-3L=0.01mol,A不符合题意;
加入33mL氢氧化钠溶液时溶液中n(Na+)=n(Cl-)=5mol·
33×
10-3L=0.165mol,c(Cl-)=0.825mol·
L-1,B符合题意;
由图知0~4mL时发生反应H++OH-===H2O,则H+的物质的量为4×
10-3L·
mL-1×
5mol·
L-1=0.02mol,H+的物质的量浓度为
=0.1mol·
L-1,则pH=1,C不符合题意;
由4mL~30mLMg2+、Al3+结合OH-生成沉淀的反应知,n(OH-)=5mol·
26×
10-3L=0.13mol,则根据Al3++3OH-===Al(OH)3↓,与0.01molAl3+反应的OH-的物质的量为0.03mol,与Mg2+反应的OH-的物质的量为0.1mol,由Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓知,n(Mg2+)=0.05mol,则原溶液中
n(Mg2+)∶n(Al3+)=0.05∶0.01=5∶1,D不符合题意。
1.(2019·
湖南五市十校联考)向一定量的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液,生成沉淀Al(OH)3的量随AlCl3加入量的变化关系如图所示。
则下列离子组在对应的溶液中一定能大量共存的是( )
A.a点对应的溶液中:
Na+、Fe3+、SO
B.b点对应的溶液中:
Na+、S2-、SO
、Cl-
C.c点对应的溶液中:
Ag+、Ca2+、NO
、Na+
D.d点对应的溶液中:
K+、NH
、I-、HCO
B [向一定量的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液,先发生反应:
Al3++
4OH-===[Al(OH)4]-,无沉淀生成,当溶液中的OH-反应完全后,发生反应:
Al3++3[Al(OH)4]-===4Al(OH)3↓,生成Al(OH)3沉淀的量随AlCl3加入量的增大而增大,当溶液中的[Al(OH)4]-反应完全后,再继续滴加AlCl3溶液,Al(OH)3沉淀的量保持不变。
a点对应的溶液中氢氧化钠过量,Fe3+和HCO
都不能大量存在,A项不符合题意;
b点对应的溶液中溶质为NaCl、Na[Al(OH)4],
[Al(OH)4]-、Na+、S2-、SO
、Cl-可以大量共存,B项符合题意;
c点对应的溶液中含有Cl-,Ag+不能大量存在,C项不符合题意;
d点对应的溶液中含有
Al3+,HCO
会与Al3+发生相互促进的水解反应而不能大量共存,D项不符合题意。
2.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
D [A项,SiO2与稀硫酸不反应,则滤出的物质为SiO2,不符合题意;
B项,当加入NaOH溶液的体积为100mL时,沉淀为氢氧化铁和氢氧化铝,溶液中溶质为硫酸钠,根据H2SO4~Na2SO4~2NaOH可知n(Na)=2n(H2SO4),进而可求出x的值,不符合题意;
C项,加入NaOH溶液的体积为110mL时,氢氧化铝全部溶解,则根据Al(OH)3+NaOH===Na[Al(OH)4]可求出Al2O3的质量分数,不符合题意;
D项,由于滤液中过量的酸的量和沉淀的总质量未知,则不能确定氧化铁的质量,符合题意。
3.(2019·
衡水中学调研)向含Na2CO3、Na[Al(OH)4]的混合溶液中逐滴加入150mL1mol·
L-1HCl溶液,测得溶液中的某几种离子的物质的量的变化如图所示,则下列说法不正确的是( )
A.a曲线表示的离子方程式为
[Al(OH)4]-+H+===Al(OH)3↓+H2O
B.b和c曲线表示的离子反应是相同的
C.M点时,溶液中沉淀的质量为3.9g
D.原混合溶液中的CO
与[Al(OH)4]-的物质的量之比为1∶2
D [混合溶液中逐滴加入HCl溶液,发生的反应依次为
①[Al(OH)4]-+H+===Al(OH)3↓+H2O、②CO
+H+===HCO
、③HCO
+H+===CO2↑+H2O,则a曲线表示[Al(OH)4]-减少,b曲线表示CO
减少,c曲线表示HCO
增加,d曲线表示HCO
减少,此阶段Al(OH)3不参与反应。
A项,混合溶液中加入HCl溶液,首先发生反应:
[Al(OH)4]-+