届一轮复习鲁科版 铝及其化合物 学案.docx
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届一轮复习鲁科版铝及其化合物学案
第2节铝及其化合物
1.了解铝及其重要化合物的制备方法。
2.掌握铝及其重要化合物的主要性质及其应用。
考点一 铝的性质及应用
1．铝的原子结构与物理性质
[注意] 铝是地壳中含量最高的金属元素。
2．铝的化学性质
写出图中标号反应的化学方程式或离子方程式：
④2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al（OH）4]－＋3H2
⑤2Al＋Fe2O3高温,2Fe＋Al2O3（铝热反应）
3．铝的制备及用途
制备
电解熔融Al2O3：
2Al2O3
4Al＋3O2↑
用途
①纯铝用作导线
②铝合金制备汽车、飞机、生活用品等
4．铝与酸或碱反应生成H2的量的关系
（1）铝与酸或碱反应中的比例关系
方程式
比例关系
与酸
反应
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑⇨2Al～6HCl～2AlCl3～3H2
与碱
反应
2Al＋2NaOH＋6H2O===
2Na[Al（OH）4]＋3H2↑
⇨
2Al～2NaOH～
2Na[Al（OH）4]～3H2
（2）铝与酸、碱反应的规律分析
①等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：
a．生成H2的物质的量之比为1∶1。
b．消耗H＋、OH－的物质的量之比为n（H＋）∶n（OH－）＝3∶1。
②足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应：
a．生成H2的物质的量之比为1∶3。
b．消耗Al的物质的量之比为1∶3。
③一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应：
若产生氢气的体积比为
<
<1，则必定
a．铝与盐酸反应时，
过量而HCl不足。
b．铝与氢氧化钠溶液反应时，
不足而NaOH过量。
[题点全练]
题点
（一） 铝的性质及应用
1．常温下可用铝质容器储运的试剂是（ ）
A．浓硝酸 B．食醋
C．石灰水D．稀盐酸
解析：
选A 常温下，Al和浓硝酸反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止进一步被氧化，所以可以用铝制容器储运浓硝酸，故A正确；食醋显酸性能与铝质容器反应，故B错误；石灰水呈碱性，Al能溶于强碱溶液，所以不能盛放石灰水，故C错误；Al和稀盐酸反应生成氯化铝和氢气，所以不能盛放稀盐酸，故D错误。
2．下列说法正确的是（ ）
A．用坩埚钳夹住一小块经砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，熔化后的液态铝滴落下来
B．Al、盐酸、NaOH溶液三者之间两两均能发生反应
C．铝与Fe2O3发生铝热反应后固体物质增重
D．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
解析：
选B 加热时，因为铝箔表面生成Al2O3，且Al2O3的熔点很高，把熔化的液态铝包裹在里面，不会滴落下来，A错误；Al既能与强酸反应又能与强碱反应，B正确；铝与Fe2O3发生铝热反应生成Al2O3和铁，固体质量不会增加，C错误；常温下，铝在浓HNO3中“钝化”，D错误。
3．（2018·武邑中学二调）在铝制易拉罐中收集满CO2，加入过量的NaOH溶液，立即封口并振荡，可以发现易拉罐先咔咔作响，变瘪，然后再次鼓起来，其过程中没有涉及的化学反应是（ ）
A．Al（OH）3分解B．CO2＋OH－
C．Al＋OH－＋H2OD．Al2O3＋OH－
解析：
选A NaOH溶液先与CO2反应，气压减小，易拉罐变瘪；再与铝表面的Al2O3反应，最后与Al反应，生成H2，易拉罐变鼓。
题点
（二） 铝与酸碱反应的定量分析
4．取四等份铝，分别加入足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是（ ）
A．3mol·L－1氨水B．4mol·L－1HNO3
C．8mol·L－1NaOHD．18mol·L－1H2SO4
解析：
选C A项，氨水与铝不反应，不产生氢气；B项，铝与HNO3反应不放出氢气；C项，铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气；D项，铝与浓硫酸发生钝化，不产生氢气。
5．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）等质量的两份铝分别与足量的盐酸、NaOH溶液反应，所得H2的体积之比是________。
（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，在相同状况下，产生H2的体积之比是________。
（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的量相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是________。
（4）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________（填字母）。
A．5.4gB．3.6g
C．2.7gD．1.8g
解析：
（1）根据化学方程式2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al（OH）4]＋3H2↑得，Al与H2的关系式均为2Al～3H2，故只要参加反应的Al的量相等，所得H2的量必相等。
（2）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，在相同状况下，二者产生H2的体积比为1∶3。
（3）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c（HCl）∶c（NaOH）＝n（HCl）∶n（NaOH）＝3∶1。
（4）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，而题设条件体积比是1∶2，说明投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对NaOH来说是不足的。
根据盐酸的量求出生成气体的体积：
2Al＋6HCl ===2AlCl3＋3H2↑
6mol 3mol
3mol·L－1×0.1L 0.15mol
则Al与NaOH反应生成的H2的物质的量为0.15mol×2＝0.3mol。
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al（OH）4]＋3H2↑
2×27g＝54g 3mol
5．4g 0.3mol
即投入的铝粉为5.4g。
答案：
（1）1∶1
（2）1∶3 （3）3∶1 （4）A
考点二 铝的重要化合物
（一）氧化铝
1．性质及用途
2．Al2O3的提取
由铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）提取Al2O3的两大工艺流程：
（二）氢氧化铝
1．物理性质
白色胶状固体，
溶于水，有较强的吸附性。
2．化学性质
（1）Al（OH）3的电离
（2）两性氢氧化物
[注意] Al（OH）3不溶于弱酸（如H2CO3），也不溶于弱碱（如氨水）。
（3）受热分解：
2Al（OH）3
Al2O3＋3H2O。
3．制备Al（OH）3的三种方法
方法一：
可溶性铝盐溶液与过量氨水反应
离子方程式：
Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH
方法二：
向可溶性四羟基合铝酸盐溶液中通入过量CO2
离子方程式：
[Al（OH）4]－＋CO2===Al（OH）3↓＋HCO
方法三：
相互促进水解法
（三）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KAl（SO4）2·12H2O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH
7（填“＜”“＞”或“＝”）。
明矾可以净水，其净水的原理是：
Al3＋＋3H2OAl（OH）3（胶体）＋3H＋，Al（OH）3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。
3．明矾溶液与Ba（OH）2溶液反应的离子方程式
（1）Al3＋恰好完全沉淀：
2Al3＋＋3SO
＋3Ba2＋＋6OH－===2Al（OH）3↓＋3BaSO4↓。
（2）SO
恰好完全沉淀：
Al3＋＋2SO
＋2Ba2＋＋4OH－===2BaSO4↓＋[Al（OH）4]－。
（四）铝及其化合物之间的转化
1．“铝三角”转化关系
写出实现上述各步转化的离子方程式。
（1）①
②Al3＋＋3[Al（OH）4]－===4Al（OH）3↓
③Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓
（2）Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
（3）Al3＋＋4OH－===[Al（OH）4]－
（4）[Al（OH）4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O
（5）①
②[Al（OH）4]－＋H＋===Al（OH）3↓＋H2O
（6）Al（OH）3＋OH－===[Al（OH）4]－
2．含铝化合物转化关系的应用
（1）判断离子共存问题
①Al3＋与OH－及[Al（OH）4]－、CO
、S2－等弱酸根阴离子因生成沉淀或发生相互促进的水解反应而不能共存。
②[Al（OH）4]－与H＋、HCO
以及弱碱阳离子Al3＋、Fe3＋等因生成沉淀或发生相互促进的水解反应而不能大量共存。
（2）鉴别（利用滴加试剂顺序不同，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。
（3）判断铝元素的存在形式
可溶性铝盐与强碱（如NaOH）溶液反应，铝元素的存在形式
[题点全练]
题点
（一） Al2O3和Al（OH）3的两性
1．既能与稀盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的化合物是（ ）
①NaHCO3 ②Al2O3 ③Al（OH）3 ④Al
A．仅①②③ B．仅①④
C．仅②③④D．①②③④
解析：
选A 既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的物质有：
Al、Al2O3、Al（OH）3，多元弱酸的酸式盐（如NaHCO3、NaHSO3、NaH2PO4等），弱酸的铵盐（如CH3COONH4等）；但Al是单质不是化合物。
2．下列除去杂质的方法不正确的是（ ）
A．铁粉中混有少量铝粉：
加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥
B．用过量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋
C．Al（OH）3中混有少量Mg（OH）2：
加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO2后过滤
D．MgO中混有少量Al2O3：
加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得到MgO
解析：
选B 氨水与Fe3＋和Al3＋均反应生成氢氧化物沉淀，不符合除杂的要求。
[规律方法] 含铝杂质的提纯方法
利用Al、Al2O3、Al（OH）3可溶于强碱的特性，可除去许多物质中的含铝杂质，如：
（1）Mg（Al）：
加足量NaOH溶液。
（2）Fe2O3（Al2O3）：
加足量NaOH溶液。
（3）Mg（OH）2[Al（OH）3]：
加足量NaOH溶液。
（4）Mg2＋（Al3＋）：
加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。
题点
（二） “铝三角”转化关系的应用
3．（2018·静海一中月考）下列各组物质，不能按a―→b―→c（“―→”表示反应一步完成）关系转化的是（ ）
选项
a
b
c
A
Al2O3
Na[Al（OH）4]
Al（OH）3
B
AlCl3
Al（OH）3
Na[Al（OH）4]
C
Al
Al（OH）3
Al2O3
D
MgCl2
Mg（OH）2
MgO
解析：
选C 氧化铝溶于氢氧化钠溶液生成四羟基合铝酸钠，四羟基合铝酸钠溶液通入二氧化碳生成氢氧化铝，故A正确；氯化铝与氨水反应生成氢氧化铝，氢氧化铝溶于氢氧化钠溶液生成四羟基合铝酸钠，故B正确；铝不能直接生成氢氧化铝，故C错误；氯化镁与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化镁，氢氧化镁加热分解生成氧化镁，故D正确。
4．现有100mLMgCl2和AlCl3的混合溶液，其中c（Mg2＋）＝2mol·L－1，c（Cl－）＝7mol·L－1，要使Mg2＋转化成Mg（OH）2并使Mg2＋和Al3＋分离开来，至少需要4mol·L－1的NaOH溶液（ ）
A．140mLB．120mL
C．200mLD．80mL
解析：
选C 溶液中，n（Cl－）＝0.1L×7mol·L－1＝0.7mol，n（Mg2＋）＝0.1mol·L－1×2L＝0.2mol，所以n（Al3＋）＝0.1mol，将100mL此溶液中的Mg2＋转化为Mg（OH）2沉淀并分离出来，反应后为NaCl、Na[Al（OH）4]的混合液，由原子守恒、物料守恒可知，n（NaOH）＝n（Na）＝n（Cl）＋n（Al）＝0.7mol＋0.1mol＝0.8mol，至少需要NaOH溶液的体积为0.8mol÷4mol·L－1＝0.2L＝200mL。
[规律方法] 可溶性铝盐与强碱反应的计算规律
（1）求产物Al（OH）3的量。
①当n（OH－）≤3n（Al3＋）时，n[Al（OH）3]＝
n（OH－）；
②当3n（Al3＋）＜n（OH－）＜4n（Al3＋）时，n[Al（OH）3]＝4n（Al3＋）－n（OH－）；
③当n（OH－）≥4n（Al3＋），n[Al（OH）3]＝0，无沉淀。
（2）求反应物碱的量。
①若碱不足（Al3＋未完全沉淀），
n（OH－）＝3n[Al（OH）3]；
②若碱使生成的Al（OH）3部分溶解，
n（OH－）＝4n（Al3＋）－n[Al（OH）3]。
题点（三） Al2O3的提取与Al（OH）3的制备
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．④⑤B．③④
C．②⑤D．①②
解析：
选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．实验室可用铝屑、氨水、氢氧化钠溶液、稀硫酸等来制备氢氧化铝，某同学设计了三种实验方案：
方案①
Al→Al3＋→Al（OH）3
方案②
Al→[Al（OH）4]－→Al（OH）3
方案③
→Al（OH）3
（1）用方案①制备Al（OH）3时使用的药品最好是铝屑、稀硫酸和氨水，不用氢氧化钠代替氨水的原因是___________________________________________________
________________________________________________________________________；
写出该方案中有关的离子方程式：
_____________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）用方案②来制备Al（OH）3时，必须注意________的用量，以防止生成的Al（OH）3溶解。
（3）三种方案中，你认为最好的是________（填序号），原因是_________________________。
解析：
分析本题应从Al（OH）3的两性着手，过量的强酸、强碱均会降低Al（OH）3的产率，而Al3＋与AlO
反应制取Al（OH）3，则不存在该问题，故方案③最佳。
答案：
（1）若用NaOH溶液沉淀Al3＋，终点不易控制，因为Al（OH）3会溶于过量的NaOH溶液，从而影响Al（OH）3的生成量 2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，
Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH
（2）稀硫酸 （3）③ 药品用量最少
考点三 用数形结合思想分析Al（OH）3的图像
1．可溶性铝盐与强碱溶液反应的图像
（1）把强碱溶液逐滴加入到铝盐（Al3＋）溶液中至过量（如图1所示）
现象
先有白色沉淀产生，然后沉淀逐渐溶解
书写离子方程式
A→B
Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓
B→D
Al（OH）3＋OH－===[Al（OH）4]－
（2）把铝盐（Al3＋）溶液逐滴加入到强碱溶液中至过量（如图2所示）
现象
先无明显现象，然后逐渐产生大量的白色沉淀
书写离子方程式
A→B
Al3＋＋4OH－===[Al（OH）4]－
B→C
Al3＋＋3[Al（OH）4]－===4Al（OH）3↓
图1 图2
2．四羟基合铝酸盐与强酸溶液反应的图像
（1）把强酸溶液逐滴加入到[Al（OH）4]－溶液中至过量
（如图3所示）
现象
先生成白色沉淀，随后沉淀逐渐溶解
书写离子方程式
A→B
[Al（OH）4]－＋H＋===Al（OH）3↓＋H2O
B→D
Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
（2）向强酸溶液中逐滴加入[Al（OH）4]－溶液至过量（如图4所示）
现象
先无明显现象，反应一段时间后逐渐产生白色沉淀
书写离子方程式
A→B
4H＋＋[Al（OH）4]－===Al3＋＋4H2O
B→C
Al3＋＋3[Al（OH）4]－===4Al（OH）3↓
图3 图4
3．把Ba（OH）2溶液逐滴加入到明矾溶液中至过量（如图5所示）
O→A反应
2KAl（SO4）2＋3Ba（OH）2===2Al（OH）3↓＋3BaSO4↓＋K2SO4
A→B反应
2Al（OH）3＋K2SO4＋Ba（OH）2===BaSO4↓＋2K[Al（OH）4]
4．向等物质的量的AlCl3、MgCl2混合溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量（如图6所示）
O→A反应
Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓，Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓
A→B反应
Al（OH）3＋OH－===[Al（OH）4]－
图5 图6
[题点全练]
题点
（一） 有关Al（OH）3沉淀的图像分析
1.
如图表示AlCl3溶液与NaOH溶液相互滴加过程中微粒的量的关系曲线，下列判断错误的是（ ）
A．①线表示Al3＋的物质的量的变化
B．x表示AlCl3的物质的量
C．③线表示Al（OH）3的物质的量的变化
D．④线表示[Al（OH）4]－的物质的量的变化
解析：
选B AlCl3溶液与NaOH溶液混合有两种方式：
向AlCl3溶液中缓慢滴加NaOH溶液，开始有沉淀生成，后沉淀溶解，且生成沉淀与沉淀溶解消耗的NaOH的物质的量之比为3∶1，则x表示NaOH的物质的量，B项符合题意；另一种方式是向NaOH溶液中缓慢滴加AlCl3溶液，开始没有沉淀，后有沉淀生成，与本题图示情况不符。
2.
（2018·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
、HCO
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
解析：
选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。
题点
（二） 利用Al（OH）3图像进行计算
3．（2018·仙游月考）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
解析：
选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溶质为NaCl，原溶液中n（Cl－）＝5mol·L－1×33×10－3L＝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4mL×0.001L×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·L－1×26×10－3L＝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。
4．向含Al2（SO4）3和AlCl3的混合溶液中逐滴加入1mol·L－1Ba（OH）2溶液至过量，加入Ba（OH）2溶液的体积和所得沉淀的物质的量的关系如图，下列说法不正确的是（ ）
A．图中C点铝元素存在形式是[Al（OH）4]－
B．向D点溶液中通入CO2气体，立即产生白色沉淀
C．原混合溶液中c[Al2（SO4）3]∶c（AlCl3）＝1∶2
D．0A段反应的离子方程式为2Al3＋＋3SO
＋3Ba2＋＋8OH－===2[Al（OH）4]－＋3BaSO4↓
解析：
选D C点为BaSO4沉淀，其物质的量为3mol，此时铝元素以[Al（OH）4]－的形式存在，A正确；D点溶液溶质为Ba[Al（OH）4]2，通入CO2气体，立即产生BaCO3和Al（OH）3沉淀，B正确；B点为Al（OH）3和BaSO4沉淀，此时Al（OH）3的物质的量为7mol－3
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