第2课时铝的重要化合物经典导学案.docx

第2课时铝的重要化合物经典导学案.docx

《第2课时铝的重要化合物经典导学案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第2课时铝的重要化合物经典导学案.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第2课时铝的重要化合物经典导学案

第2课时　铝的重要化合物

学习目标

核心素养建构

1.明确Al2O3的性质。

2．明确Al（OH）3的性质。

『知识梳理』

一、氧化铝

1．物理性质

色态

溶解性

熔点

硬度

白色固体

难溶于水

很高

很大

2.化学性质

Al2O3是两性氧化物，与强酸或强碱溶液都能反应生成盐和水。

3．用途

（1）冶炼金属铝的原料；

（2）良好的耐火材料。

[微自测]

1．为了除去MgO中混有的少量杂质Al2O3，可选用的试剂是（　　）

A．KOH溶液B．氨水

C．稀盐酸D．稀醋酸

解析　要除去MgO中混有的少量杂质Al2O3，所加试剂只能与Al2O3反应而不能与MgO反应，反应完全后过滤即可。

氨水与Al2O3不反应，稀盐酸、稀醋酸均能与MgO反应，只有KOH溶液能与Al2O3反应而与MgO不反应。

答案　A

二、氢氧化铝

1．物理性质

（1）色态：

白色胶状物质。

（2）溶解性：

不溶于水。

2．实验室制备

（1）试剂：

常用Al2（SO4）3溶液与氨水反应制取氢氧化铝。

（2）现象：

生成白色胶状沉淀，加过量氨水，沉淀不溶解。

（3）化学方程式：

Al2（SO4）3＋6NH3·H2O===2Al（OH）3↓＋3（NH4）2SO4。

（4）离子方程式：

Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

。

3．化学性质

4．用途

（1）能凝聚水中的悬浮物并能吸附色素，可用来净水。

（2）利用其弱碱性，可用作胃酸中和剂。

[微自测]

2．下列物质中既能跟稀盐酸反应，又能跟氢氧化钠溶液反应且属于两性化合物的是（　　）

①NaHCO3　②Al2O3　③Al（OH）3　④Al

A．②③B．①④

C．②③④D．①②③④

解析　题给4种物质均既能与稀盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应。

如NaHCO3与盐酸反应生成氯化钠、水、二氧化碳气体，与氢氧化钠溶液反应生成正盐（碳酸钠）和水；Al2O3、Al（OH）3都是两性物质，Al在金属中也具有特殊性，既能与强酸溶液反应又能与强碱溶液反应，但其不是化合物，且两性物质必须是既与酸反应生成盐和水，又与碱反应生成盐和水，符合条件的只有氧化铝和氢氧化铝。

答案　A

三、硫酸铝钾

1．KAl（SO4）2电离方程式：

KAl（SO4）2===K＋＋Al3＋＋2SO

。

2.

[微自测]

3．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。

（1）氢氧化铝可作胃酸的中和剂（　　）

（2）Al2O3熔点高，可用作耐高温材料（　　）

（3）把氯化铝溶液滴入浓氢氧化钠溶液中，产生大量白色沉淀（　　）

（4）明矾作净水剂，明矾起还原作用（　　）

（5）制备Al（OH）3悬浊液：

向1mol·L－1AlCl3溶液中加过量的6mol·L－1NaOH溶液（　　）

答案　

（1）√　

（2）√　（3）×　（4）×　（5）×

探究一　铝的化合物之间的相互转化——“铝三角”

从证据推理建构铝的化合物的转化关系

[探究素材]

[探究题目]

1．现有Al、Cl2、Al2O3、HCl（aq）、Al（OH）3、NaOH（aq）六种物质，它们之间有如下图所示转化关系，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

解析　在Al、Cl2、Al2O3、HCl（aq）、Al（OH）3、NaOH（aq）中，只有NaOH（aq）能与Al、Cl2、Al2O3、HCl（aq）、Al（OH）3五种物质反应，对照转化关系，可知Y为NaOH（aq）。

只有HCl（aq）能与Al、Al2O3、Al（OH）3、NaOH（aq）四种物质反应，对照图示转化关系可知N为HCl（aq），故选项A、C正确。

选项B，若X为Al，Al能与Cl2、HCl（aq）、NaOH（aq）三种物质反应，而图示给出的X只能与两种物质反应，所以X不可能是Al，但可能是Cl2。

选项D，Al2O3既能与HCl（aq）反应，也能与NaOH（aq）反应，故Q、Z中的一种必定为Al2O3。

答案　B

[探究素材]

制取Al（OH）3可用Al3＋或AlO

。

Al3＋与弱碱（通常用氨水）反应，AlO

与弱酸（通常通入CO2气体）反应；一般不用强碱或强酸制取，因为Al（OH）3可溶于强碱或强酸溶液。

[探究题目]

2．A、B、C、D、E五种化合物，均含有常见元素，它们的转化关系如图所示，其中A为澄清溶液，C为难溶的白色固体，E则易溶于水，若取A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______，C______，D______，E______。

（2）写出下列反应的离子方程式：

①A→B：

_____________________________________，

②B→E：

______________________________________，

③C→E：

_____________________________________，

④F→E：

_____________________________________。

解析　题目应以B物质作为突破口：

答案　

（1）KAlO2　Al2O3　AlCl3　NaAlO2

（2）①AlO

＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

②Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O

③Al2O3＋2OH－===2AlO

＋H2O

④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑

探究二　有关Al（OH）3沉淀的图像分析

从定量分析Al（OH）3生成与计算关系

[探究素材]

1．相关图像

（1）向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量

生成Al（OH）3所需要的NaOH与溶解Al（OH）3所需要的NaOH的物质的量之比为3∶1。

（2）向NaAlO2溶液中滴加盐酸溶液至过量

生成Al（OH）3所需要的HCl与溶解Al（OH）3所需要的HCl的物质的量之比为1∶3。

（3）向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液至过量

（4）向盐酸溶液中滴加NaAlO2溶液至过量

2．所得Al（OH）3沉淀的物质的量与n（Al3＋）、n（OH－）的关系

（1）当

≤3时，所得沉淀的物质的量为n[Al（OH）3]＝

n（OH－）；

（2）当

≥4时，所得沉淀的物质的量为

n[Al（OH）3]＝0；

（3）当3<

<4时，所得沉淀的物质的量为n[Al（OH）3]＝n（Al3＋）－[n（OH－）－3n（Al3＋）]＝4n（Al3＋）－n（OH－）。

[探究题目]

3．将一定质量的镁、铝合金投入一定浓度的100mL盐酸中，使合金全部溶解，向所得溶液中滴加5.0mol·L－1的NaOH溶液至过量，生成沉淀的质量与加入NaOH溶液的体积的关系如图所示。

试求：

（1）原合金中铝的质量分数。

（2）盐酸的物质的量浓度。

解析　

（1）由图像知m[Mg（OH）2]＝11.6g，m[Al（OH）3]＝（19.4－11.6）g＝7.8g，则铝的质量分数为w（Al）＝

×100%＝

×100%＝36%。

（2）n[Al（OH）3]＝7.8g÷78g·mol－1＝0.1mol，由Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O知，溶解Al（OH）3所需要的NaOH的物质的量为0.1mol；由图像知沉淀达到最大值时，溶液中的溶质只有NaCl，即此时n（HCl）＝n（NaOH）＝0.180L×5.0mol·L－1－0.1mol＝0.8mol，则c（HCl）＝0.8mol÷0.1L＝8.0mol·L－1。

答案　

（1）36%　

（2）8.0mol·L－1

　　　　　　　的分析

[探究素材]

1．向1L1mol·L－1的AlCl3溶液中滴加NaOH溶液：

2．向1L1mol·L－1的NaAlO2溶液中滴加稀盐酸：

[探究题目]

4．把Ba（OH）2溶液滴入明矾[KAl（SO4）2·12H2O]的溶液中，使SO

全部转化成BaSO4沉淀，此时铝元素的主要存在形式是（　　）

A．Al3＋B．Al（OH）3

C．AlO

D．Al3＋和Al（OH）3

解析　1mol明矾中含2molSO

，需2molBa（OH）2，则Al3＋与OH－物质的量之比为1∶4，所以，Al3＋生成AlO

。

答案　C

1．下列关于Al（OH）3的性质叙述错误的是（　　）

A．Al（OH）3是两性氢氧化物

B．Al（OH）3是难溶于水的白色胶状物质

C．Al（OH）3能凝聚水中的悬浮物，也能吸附色素

D．Al（OH）3既溶于NaOH溶液、氨水、又能溶于盐酸

解析　Al（OH）3是两性氢氧化物，但是与弱碱不反应，D项错误。

答案　D

2．下列离子方程式书写正确的是（　　）

A．铝粉投入NaOH溶液中：

2Al＋2OH－===2AlO

＋H2↑

B．AlCl3溶液中加入足量的NaOH溶液：

Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓

C．Al2O3与NaOH溶液反应：

Al2O3＋2OH－===2AlO

＋H2O

D．Fe与稀硫酸反应：

2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑

解析　A项质量不守恒，应为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑；B项NaOH过量时应生成AlO

，即Al3＋＋4OH－===AlO

＋2H2O；D项Fe与稀硫酸反应生成Fe2＋，应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。

答案　C

3．若下列图像中横坐标代表所加溶液体积，纵坐标代表生成沉淀的质量，则各项描述中与图像能对应的是（　　）

A．图①可能是向MgCl2、AlCl3溶液中滴加氨水至过量

B．图②可能是向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量

C．图③可能是向NaAlO2溶液中滴加稀盐酸至过量

D．图④可能是向含一定量HCl的AlCl3溶液中滴加氨水至过量

解析　向MgCl2、AlCl3溶液中滴加氨水至过量，应生成沉淀氢氧化镁、氢氧化铝，由于氢氧化铝不溶于弱碱，所以反应完全后再加入氨水沉淀质量不再变化，A项错误；向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量，先生成氢氧化铝沉淀，氢氧化钠过量后沉淀溶解生成偏铝酸钠，发生的反应为：

Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓、Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O，两过程中氢氧化钠的用量为3∶1，与图像不符合，B项错误；向NaAlO2溶液中滴加稀盐酸至过量且边滴边振荡，开始时会生成沉淀，当偏铝酸钠完全沉淀后继续滴入盐酸，沉淀会溶解，发生的反应为：

AlO

＋H＋＋H2O===Al（OH）3↓、Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，两过程消耗盐酸量为1∶3，与图像不符合，C项错误；向含一定量HCl的AlCl3溶液中滴加氨水至过量，氨水首先与盐酸发生中和反应，然后与铝离子反应生成氢氧化铝沉淀，由于氨水不能溶解氢氧化铝，所以沉淀量达到最大值以后，不再发生变化，D项正确。

答案　D

4．回答下列问题：

（1）氢氧化铝可以治疗胃酸过多，利用了Al（OH）3的________性质。

（2）实验室常用Al2（SO4）3与氨水反应制备Al（OH）3，用离子方程式表示不选用NaOH溶液的理由：

___________________________。

（3）向明矾的溶液中逐滴滴入氢氧化钠溶液的离子方程式为_____________________________________________。

答案　

（1）弱碱

（2）Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O

（3）Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓，Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O

5．用作净水剂的明矾[KAl（SO4）2·12H2O]是电解质，溶于水后，发生电离：

KAl（SO4）2===K＋＋Al3＋＋2SO

，在明矾溶液中加入下列物质时，请按要求作答：

（1）加入BaCl2溶液反应的离子方程式为____________________________。

（2）加入过量的氨水反应的离子方程式为____________________________。

（3）加入Ba（OH）2溶液，当n（明矾）∶n[Ba（OH）2]＝2∶3时，铝元素的存在形式为________（填写化学式）。

解析　

（1）加入BaCl2溶液时，钡离子沉淀溶液中的硫酸根离子，反应为Ba2＋＋SO

===BaSO4↓。

（2）加入过量的氨水时，氨水与Al3＋的反应为Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

。

（3）明矾与氢氧化钡的物质的量之比为2∶3，此时铝离子与氢氧根离子的物质的量之比为1∶3，所以铝离子恰好转化为Al（OH）3。

答案　

（1）Ba2＋＋SO

===BaSO4↓

（2）Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

（3）Al（OH）3

课时作业

基础巩固

1．下列离子在加入金属钠后的溶液中仍能大量存在的是（　　）

A．Al3＋B．AlO

C．H＋D．HCO

解析　加入钠后，溶液生成OH－，OH－与Al3＋、H＋、HCO

均反应。

答案　B

2．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）3

C．AlCl3D．Al2O3

解析　根据化学反应物质的量关系：

A项中：

1molAl～1molNaOH，B项中：

1molAl（OH）3～1molNaOH，C项中：

1molAlCl3～4molNaOH，D项中：

1molAl2O3～2molNaOH。

若消耗4molNaOH，需要m（Al）＝4mol×27g/mol＝108g，需要m[Al（OH）3]＝78g/mol×4mol＝312g，需要m（AlCl3）＝1mol×133.5g/mol＝133.5g，需要m（Al2O3）＝2mol×102g/mol＝204g。

由以上判断可知，相同质量的固体与碱反应，Al消耗NaOH的量最多，A项正确。

答案　A

3．只用试管和胶头滴管，不用其他试剂无法区分的一组溶液是[已知Al3＋＋3AlO

＋6H2O===4Al（OH）3↓]（　　）

A．KOH溶液和AlCl3溶液

B．Na2CO3溶液和盐酸

C．NaHCO3溶液和NaOH溶液

D．盐酸和NaAlO2溶液

解析　不用其他试剂进行检验，可采用互滴法。

A项，将KOH逐滴加入AlCl3溶液，开始产生白色胶状沉淀，后沉淀溶解，若将AlCl3溶液逐滴加入KOH溶液中，开始无明显现象，后产生沉淀；发生的反应分别为3OH－＋Al3＋===Al（OH）3↓、Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O，Al3＋＋4OH－===AlO

＋2H2O、3AlO

＋Al3＋＋6H2O===4Al（OH）3↓；B、D项滴加顺序不同，现象不同，可以区分；C项无论将NaHCO3滴加到NaOH溶液中或将NaOH溶液滴加到NaHCO3溶液中，都无明显现象，无法区分。

答案　C

4．下列各组物质，不能按

（“→”表示反应一步完成）所示关系转化的是（　　）

选项

a

b

c

A

Al2O3

NaAlO2

Al（OH）3

B

AlCl3

Al（OH）3

NaAlO2

C

Al

Al（OH）3

Al2O3

D

MgCl2

Mg（OH）2

MgO

解析　Al2O3和NaOH反应生成NaAlO2，NaAlO2和适量的稀盐酸反应生成Al（OH）3，Al（OH）3受热分解得Al2O3，A符合；AlCl3和氨水反应生成Al（OH）3，Al（OH）3和NaOH反应生成NaAlO2，NaAlO2和过量盐酸反应生成AlCl3，B符合；Al不能一步生成Al（OH）3，C不符合；MgCl2和NaOH反应生成Mg（OH）2，Mg（OH）2受热分解得MgO，MgO和盐酸反应生成MgCl2，D符合。

答案　C

5．将一定质量由镁和铝组成的合金投入200mL一定物质的量浓度的盐酸中，合金全部溶解，向所得溶液中滴加6mol/L的NaOH溶液到过量，生成沉淀的质量与加入的NaOH溶液的体积的关系如下图所示：

下列说法不正确的是（　　）

A．镁铝合金中，Mg与Al的物质的量之比为2∶1

B．所用盐酸的物质的量浓度为4mol/L

C．图像中的x＝20

D．图像中，Ox段的离子方程式为：

H＋＋OH－===H2O；y～150段的离子方程式为：

Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O

解析　由图可知，从开始至加入NaOH溶液xmL，没有沉淀生成，说明原溶液中溶解Mg、Al后盐酸剩余，此时发生的反应为：

HCl＋NaOH===NaCl＋H2O。

继续滴加NaOH溶液，到沉淀量最大，此时沉淀为Mg（OH）2和Al（OH）3，二者质量之和为19.4g，溶液为氯化钠溶液。

再继续滴加NaOH溶液，沉淀量开始减小，沉淀量最小时剩余的沉淀为Mg（OH）2，其质量为11.6g，故到沉淀量最大时Al（OH）3的质量为19.4g－11.6g＝7.8g，物质的量为0.1mol，氢氧化镁是11.6g÷58g/mol＝0.2mol，根据原子守恒可知镁铝合金中，Mg与Al的物质的量之比为2∶1，A项正确；根据Al（OH）3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O可知，当氢氧化铝恰好溶解时生成0.1mol偏铝酸钠，此时共计消耗了氢氧化钠0.15L×6mol/L＝0.9mol，则根据钠离子守恒可知，溶液中的氯化钠为0.9mol－0.1mol＝0.8mol，所以原氯化氢的物质的量是0.8mol，则盐酸的浓度是0.8mol÷0.2L＝4mol/L，B项正确；未加氢氧化钠溶液之前溶液中含有盐酸、0.1mol氯化铝和0.2mol氯化镁，则根据氯离子守恒可知剩余氯化氢的物质的量是0.8mol－0.1mol×3－0.2mol×2＝0.1mol，0.1molHCl消耗氢氧化钠0.1mol，体积是0.1mol÷6mol/L≈0.017L＝17mL，即x＝17，C项错误；根据以上分析可知，图像中Ox段的离子方程式为：

H＋＋OH－===H2O；y～150段的离子方程式为：

Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O，D项正确。

答案　C

6．现有一包白色粉末，可能含有Al（NO3）3、KOH、NaCl中的一种或多种，某研究性学习小组为了探究该白色粉末的组成，做了如下实验：

（1）将该粉末加水溶解，得到澄清溶液；

（2）取少量该澄清溶液，逐滴加入盐酸至过量，先产生白色沉淀，后沉淀溶解；

（3）取少量

（2）中所得溶液，滴入AgNO3溶液，有白色沉淀生成。

则下列判断正确的是（　　）

A．该白色粉末中一定含有Al（NO3）3、KOH、NaCl

B．该白色粉末中一定含有Al（NO3）3和KOH，但不能确定是否含有NaCl

C．该白色粉末中一定含有NaCl，但不能确定是否含有Al（NO3）3、KOH

D．以上实验过程不能确定该白色粉末中含有哪些物质

解析　由

（2）中现象可知

（1）中所得澄清溶液中含有AlO

，则白色粉末中含有Al（NO3）3和KOH；因为

（2）中加入盐酸时引入了Cl－，故由（3）中的实验现象不能确定白色粉末中是否含有NaCl。

答案　B

7．有200mL氯化镁和氯化铝的混合溶液，其中c（Mg2＋）为0.2mol·L－1，c（Cl－）为1.3mol·L－1。

要使Mg2＋全部转化为沉淀分离出来，至少需加4mol·L－1NaOH溶液的体积为（　　）

A．40mLB．72mL

C．80mLD．128mL

解析　由溶液呈电中性，得2×c（Mg2＋）＋3×c（Al3＋）＝c（Cl－）＝1.3mol·L－1，c（Al3＋）＝0.3mol·L－1，使Mg2＋全部转化为沉淀分离出来，反应产物为Mg（OH）2、NaAlO2、NaCl，由Al3＋～NaAlO2～NaOH和Cl－～NaCl～NaOH，得：

消耗NaOH的物质的量：

c（Al3＋）×0.2L＋c（Cl－）×0.2L＝0.32mol，其溶液的体积为

＝0.08L＝80mL。

答案　C

8.向1.0mol/L的甲溶液中逐滴加入1.0mol/L的乙溶液，产生Al（OH）3沉淀的质量（用y轴表示）与所加入乙溶液的体积（用x轴表示）的关系如图所示，符合图中关系的是下列各组溶液中的（　　）

A

B

C

D

甲

AlCl3

NaOH

NaAlO2

HCl

乙

NaOH

AlCl3

HCl

NaAlO2

解析　向HCl中逐滴滴入NaAlO2，发生的反应为：

AlO

＋4H＋===Al3＋＋2H2O、3AlO

＋Al3＋＋6H2O===4Al（OH）3↓，现象为：

开始生成的白色沉淀振荡后消失，随后生成的白色沉淀不溶解，两次滴入的NaAlO2溶液的体积比为1∶3。

答案　D

9．如下六个图中，横坐标为某溶液中加入某物质的物质的量，纵坐标为生成沉淀的物质的量，将图中的字母代号填入下表。

溶液

加入的物质

字母代号

①饱和石灰水

通过量CO2

②AlCl3溶液

通过量NH3

③MgCl2、AlCl3混合溶液

逐滴滴加NaOH溶液至过量

④AlCl3溶液

逐滴滴加NaOH溶液至过量

⑤含少量HCl的AlCl3溶液

逐滴滴加NaOH溶液至过量

⑥向NaAlO2溶液中

通入CO2至过量

解析　①发生如下反应：

Ca（OH）2＋CO2===CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋CO2＋H2O===Ca（HCO3）2，故其沉淀生成与消失时消耗的CO2的物质的量相同，其图像应为B。

②AlCl3溶液中通入NH3只发生反应：

3H2O＋AlCl3＋3NH3===3NH4Cl＋Al（OH）3↓，生成的Al（OH）3不能溶于弱碱溶液中，其对应图像应为C。

③发生如下反应：

MgCl2＋2NaOH===Mg（OH）2↓＋2NaCl，AlCl3＋3NaOH===Al（OH）3↓＋3NaCl，故先生成沉淀，当NaOH过量时又发生如下反应而沉淀部分溶解：

Al（OH）3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O，因Mg（OH）2与碱不反应，故沉淀不能完全消失，因此其对应图像为A。

④发生如下反应：

AlCl3＋3NaOH===Al（OH）3↓＋3NaCl，Al（OH）3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O。

其反应现象为先生成白色沉淀，再逐渐溶解且前后消耗NaOH的物质的量之比为3∶1，故其对应图像为E。

⑤发生的反应：

HCl＋NaOH===NaCl＋H2O，AlCl3＋3NaOH===3NaCl＋Al（OH）3↓，Al（OH）3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O。

此时优先发生的是酸碱中和反应，故开始时应无沉淀产生，后续反应与上述④中相同，故其对应图像应为F。

⑥发生反应：

NaAlO2＋CO2＋2H2O===NaHCO3＋Al（OH）3↓，Al（OH）3不溶于弱酸溶液中，其对应图像应为C。

答案　B　C　A　E　F　C

10．将一定质量的Mg和Al混合物投入400mL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