秋高中化学初高中衔接专题16铝的重要化合物学案.docx
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秋高中化学初高中衔接专题16铝的重要化合物学案
专题16铝的重要化合物
【知识回放】
1．什么是酸性氧化物？
举例说明。
2．什么是碱性氧化物？
举例说明。
【答案】
1.只能与碱反应生成盐和水的氧化物为酸性氧化物。
如CO2、SO3等。
2.只能与酸反应生成盐和水的氧化物为碱性氧化物。
如Na2O、CuO等。
【新知精讲】
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,与酸或强碱溶液都能反应生成盐和水。
（1）与强酸反应的离子方程式:
Al2O3+6H+===2Al3++3H2O。
（2）与强碱反应的离子方程式:
Al2O3+2OH-===2AlO2-+H2O。
3.用途
（1）冶炼金属铝的原料;
（2）良好的耐火材料。
二、氢氧化铝
1.物理性质和用途
难溶于水的白色固体,在溶液中形成白色胶状沉淀。
Al（OH）3能凝聚水中的悬浮物,又能吸附色素,可以用作净水剂。
2.化学性质
3.制备
（1）试剂:
铝盐溶液和氨水。
（2）原理（离子方程式）:
Al3++3NH3·H2O===Al（OH）3↓+3NH4+。
三、硫酸铝钾[KAl（SO4）2]
1.电离方程式:
KAl（SO4）2===K++Al3++2SO42-。
2.十二水合硫酸铝钾[KAl（SO4）2·12H2O]。
俗名明矾,为无色晶体,可溶于水,在天然水中生成Al（OH）3胶体,可用作净水剂。
【科学探究】
探究一Al3+、AlO2-与Al（OH）3之间的转化
问题导引
Al3+、AlO2-与Al（OH）3之间的转化关系
1.若在可溶性铝盐溶液中逐滴滴入NaOH溶液至过量,可以观察到什么实验现象?
若将上述反应分为两个过程,试写出反应的离子方程式。
提示Al3+首先和OH-反应生成Al（OH）3沉淀,随着NaOH溶液的加入,Al（OH）3又和过量的NaOH溶液反
应,生成NaAlO2。
故可观察到先产生白色沉淀,然后
沉淀逐渐消失。
反应的离子方程式为Al3++3OH-===Al（OH）3↓,
Al（OH）3+OH-===AlO2-+2H2O。
2.若向NaAlO2溶液中逐滴滴入稀盐酸至过量,能观察到什么现象?
请写出对应的离子方程式。
提示当向NaAlO2溶液中滴加稀盐酸时,AlO2-先与H+反应生成Al（OH）3沉淀,当溶液中的AlO2-完全转化为Al（OH）3后,再滴加稀盐酸时,生成的Al（OH）3又与过量的盐酸反应生成AlCl3,故观察到的现象为:
溶液中先产生白色沉淀,然后沉淀消失,有关的离子方程式为AlO2-+H++H2O===Al（OH）3↓,
Al（OH）3+3H+===Al3++3H2O。
探究二有关Al（OH）3沉淀的图像分析及有关计算
问题导引
1.试画出向AlCl3溶液中滴加氨水至过量的图像。
提示向AlCl3溶液中滴加氨水至过量,发生Al3++3NH3·H2O===Al（OH）3↓+3NH4+,Al（OH）3不溶于弱碱,故白色沉淀逐渐增加至不变,图像为
2.试画出向NaAlO2溶液中通入CO2至过量的图像。
提示向NaAlO2溶液中通入CO2至过量,发生AlO2-+CO2+2H2O===Al（OH）3↓+HCO3-,Al（OH）3不溶于弱酸,故白色沉淀逐渐增加至不变,图像为
【重点突破】
1.Al3+、AlO2-和Al（OH）3之间的相互转化
（1）Al3+⇒Al（OH）3
①可溶性铝盐与少量NaOH溶液反应:
Al3++3OH-（少量）===Al（OH）3↓
②可溶性铝盐与氨水反应:
Al3++3NH3·H2O
Al（OH）3↓+3NH4+
（2）Al（OH）3⇒Al3+
Al（OH）3溶于强酸溶液:
Al（OH）3+3H+===Al3++3H2O
（3）Al3+⇒AlO2-
可溶性铝盐与过量的强碱反应:
Al3++4OH-（过量）===AlO2-+2H2O
（4）AlO2-⇒Al3+
偏铝酸盐溶液与足量的盐酸反应:
AlO2-+4H+===Al3++2H2O
（5）AlO2-⇒Al（OH）3
①偏铝酸钠溶液中加入少量盐酸:
AlO2-+H+（少量）+H2O===Al（OH）3↓
②偏铝酸钠溶液中通入CO2:
2AlO2-+CO2（少量）+3H2O===2Al（OH）3↓+CO32-
AlO2-+CO2（过量）+2H2O===Al（OH）3↓+HCO3-
（6）Al（OH）3⇒AlO2-
Al（OH）3溶于强碱溶液:
Al（OH）3+OH-===AlO2-+2H2O
2.Al（OH）3制备时易错用的两种试剂
（1）Al3+结合OH-可生成Al（OH）3,利用可溶性铝盐反应制备Al（OH）3沉淀时,应该用弱碱NH3·H2O,不能用强碱NaOH,因为NH3·H2O不和Al（OH）3反应,而强碱NaOH会和Al（OH）3反应。
（2）AlO2-结合H+也可生成Al（OH）3:
H++AlO2-+H2O===Al（OH）3↓。
利用偏铝酸钠溶液制备Al（OH）3沉淀时,应向偏铝酸钠溶液中通入足量CO2气体,
发生如下反应:
NaAlO2+CO2+2H2O===Al（OH）3↓+NaHCO3;但不能用强酸与偏铝酸盐反应制备Al（OH）3,因为Al（OH）3能溶于强酸。
3有关Al（OH）3沉淀图像的分析
（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.可溶性铝盐与强碱溶液反应的有关计算
二者反应时有关反应的离子方程式为:
（1）Al3++3OH-===Al（OH）3↓（生成沉淀）
（2）Al（OH）3+OH-===AlO2-+2H2O（沉淀溶解）
（3）Al3++4OH-===AlO2-+2H2O（生成沉淀,又恰好完全溶解）
分析以上三个反应关系式,所得Al（OH）3沉淀的物质的量与n（Al3+）、n（OH-）的关系式为
（1）当
≤3时,所得沉淀的物质的量为n[Al（OH）3]=1/3n（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-）。
【典题探究】
典例1
以氧化铝为原料制取氢氧化铝,最好的方法是（ ）
A.将氧化铝溶于水B.将氧化铝先溶于盐酸中,之后滴加氨水
C.将氧化铝溶于盐酸中,之后滴加氢氧化钠溶液D.将氧化铝溶于氢氧化钾
【答案】:
B
变式训练1-1
下列关于Al（OH）3性质的叙述中,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既能溶于NaOH溶液、氨水,又能溶于盐酸
【答案】:
D
【解析】:
Al（OH）3是两性氢氧化物,既能溶于强酸溶液,又能溶于强碱溶液,与弱酸、弱碱不反应。
变式训练1-2
铝、氧化铝、氢氧化铝和可溶性铝盐与过量强碱溶液的反应,其生成物有一定的规律,下列说法中正确的是（ ）
A.都有H2O生成B.都有H2生成
C.都有AlO2-生成D.都有Al3+生成
【答案】:
C
【解析】:
依据“铝三角”中铝及其化合物的转化关系可知:
四种物质均能与过量强碱溶液反应,生成AlO2-（偏铝酸盐）。
变式训练1-3.
下列说法正确的是（ ）
A.Al2O3难溶于水,不与水反应,所以它不是Al（OH）3对应的氧化物
B.因为Al2O3是金属氧化物,所以它是碱性氧化物
C.Al2O3能与所有的酸碱溶液反应
D.Al2O3能与强的酸碱溶液反应
【答案】:
D
典例2
将NaOH溶液逐滴加入到用盐酸酸化的AlCl3溶液中,若用y轴表示Al（OH）3沉淀的量,x轴表示NaOH溶液的体积,下列图像正确的是（ ）
【答案】:
D
【解析】:
当溶液中有H+、Al3+时,加入的OH-先与H+反应,后与Al3+反应:
H++OH-===H2O,Al3++3OH-===Al（OH）3↓,故开始加入NaOH溶液时,无沉淀产生,随着NaOH量的增加,沉淀的量也逐渐增加,当NaOH溶液加入到一定量时,沉淀量达到最大值,再加入NaOH溶液,沉淀开始溶解:
Al（OH）3+OH-===AlO2-+2H2O。
形成沉淀与溶解沉淀所需NaOH溶液的体积比为3∶1。
综上所述,D项的图像符合题意。
变式训练2-1
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
【答案】:
A
变式训练2-2
A、B、C、D、E五种化合物,均含有某种常见元素,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）。
请回答下列问题:
（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
B:
;
B
D:
;
C
E:
。
【答案】:
（1）KAlO2 Al（OH）3 Al2O3 AlCl3 NaAlO2
（2）AlO2-+CO2+2H2O===Al（OH）3↓+HCO3-Al（OH）3+3H+===Al3++3H2O
Al2O3+2OH-===2AlO2-+H2O
【解析】:
以物质B作为突破口,B既能与NaOH溶液反应,又能与盐酸反应,且能受热分解,B为Al（OH）3,C为Al2O3,则D为AlCl3,E为
NaAlO2,A与过量CO2反应生成B,且焰色反应为紫色,A为KAlO2。
变式训练2-3
向20mL某浓度的AlCl3溶液中滴加2mol·L-1的NaOH溶液时,所得沉淀的质量与加入NaOH溶液的体积之间的关系如图所示:
（1）写出A→B反应的化学方程式:
。
（2）最大沉淀量为 g。
（3）V1= 。
（4）所用AlCl3溶液的物质的量浓度为 。
（5）当所得沉淀的质量为0.39g时,用去NaOH溶液的体积是 。
【答案】
（1）Al（OH）3+NaOH===NaAlO2+2H2O
（2）0.78（3）20（4）0.5mol·L-1
（5）7.5mL或17.5mL
（3）A→B发生反应②,消耗n（NaOH）=0.01mol,V[NaOH（aq）]=0.01mol÷2mol·L-1=0.005L=5mL,故V1=15+5=20。
（4）n（AlCl3）=n[Al（OH）3]=0.01mol,c（AlCl3）=0.01mol÷0.02L=0.5mol·L-1（5）当沉淀的质量为0.39g时,有两种可能,一是NaOH溶液不足,只生成0.39g沉淀;二是NaOH溶液过量,部分沉淀溶解后剩下0.39g沉淀。
若NaOH溶液不足,则:
Al3+ + 3OH-===Al（OH）3↓
1mol3mol78g
0.015mol0.39g
V[NaOH（aq）]=0.015mol÷2mol·L-1=0.0075L=7.5mL;
若NaOH溶液过量,则:
Al（OH）3+OH-===AlO2-+2H2O
78g1mol
0.39g0.005mol
V[NaOH（aq）]=15mL+
=17.5mL。
方法技巧
有关Al（OH）3沉淀的图像分析思路
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