几种重要的金属化合物学案第二课时2.docx
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几种重要的金属化合物学案第二课时2
第二课时
【主干知识梳理】
二、铝的重要化合物
1、氧化铝
1、与酸的反应
___Al2O3+____HCl—_____AlCl3+____H2O
2、与碱的反应
Al2O3+2NaOH==2NaAlO2+H2O
3、两性氧化物
既能与酸反应生成盐和水，又能和碱反应生成_________的氧化物，叫两性氧化物
增加：
答案：
1、1623；3、盐和水
2、氢氧化铝
1、制备
Al3+＋3NH3·H2O==Al（OH）3↓+3NH4+
性质
和酸的反应_____________________________________________________
和碱的反应____________________________________________________
增加：
答案：
Al2O3+6H＋=Al3＋+3H2OAl2O3+OH－=AlO2－+H2O
【重点难点讲练】
【要点透析】（左栏）
一、金属氧化物
学生对金属氧化物的性质有一定接触，却仅限于一些特定的反应中，例如氢气还原氧化铜、氧化铁，生石灰与水反应等。
但未学习过酸性氧化物和碱性氧化物的概念。
所以金属氧化物性质不是旧知识。
学习时要充分利用生活经验，例如铝矿、铁矿的成分，石灰的来源等。
酸性氧化物：
能跟碱起反应（不是氧化还原反应）生成盐和水的氧化物，叫做酸性氧化物
碱性氧化物：
能够跟酸反应（不是氧化还原反应）生成盐和水的氧化物称为碱性氧化物
两性氧化物：
即能跟碱起反应（不是氧化还原反应）生成盐和水的氧化物又能能够跟酸反应（不是氧化还原反应）生成盐和水的氧化物称为两性氧化物
【例1】下列关于氧化物的叙述中，正确的是（）
酸性氧化物都可以与强碱溶液反应
与水反应生成酸的氧化物都是酸性氧化物
金属氧化物都是碱性氧化物或两性氧化物
不能与酸反应的氧化物一定能与碱反应
【解析】根据酸性氧化物的概念可知酸性氧化物都应与碱反应，但与水反应生成酸的氧化物并不一定是酸性氧化物，如NO2并非酸性氧化物。
金属氧化物中Fe3O4即不是碱性氧化物又不是两性氧化物，像CO既不与酸反应，也不于碱反应。
【答案】A。
【例2】将m克Al2O3和Fe2O3样品溶解在过量的100毫升浓度为0.05mol/L的硫酸溶液中，然后向其中加入NaOH溶液，使Fe3+、Al3+刚好全部转化为沉淀，所用100毫升NaOH溶液的物质的量浓度为（）mol/L。
A、0.1B、0.05C、0.2D、无法计算。
【解析】此题涉及的化学反应很多，整个过程很复杂。
如果按照方程式逐步计算较为麻烦，适合利用终态法来处理：
反应最终结果溶液中只存在Na2SO4，Fe3+、Al3+刚好全部转化为沉淀，H+被完全中和生成水。
从过程考虑，有如下关系：
2n（H2SO4）=2n（Na2SO4）=n（Na+）=n（NaOH），即2n（H2SO4）=n（NaOH），所以C（NaOH）=2C（H2SO4）=2×0.05mol/L=0.1mol/L。
【答案】A。
小结：
有关金属氧化物的计算一直是考查的热点，在作答时同学们应该从离子的角度综合分析题目，全盘考虑。
二、有关Al（OH）3沉淀的图象规律
⑴向一定量的AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量。
见图（a）
有关离子方程式为：
Al3++3OH-=Al（OH）3↓
Al（OH）3+OH-=AlO2―+2H2O
⑵向一定量的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液至过量。
见图（b）
有关离子方程式为：
Al3++4OH-=AlO2―+2H2O
Al3++3AlO2―+6H2O=4Al（OH）3↓
⑶向一定量的NaAlO2溶液中逐滴加入稀盐酸溶液至过量。
见图（c）
有关离子方程式为：
AlO2―+H＋+H2O=Al（OH）3↓
Al（OH）3+3H＋=Al3++3H2O
⑷向一定量的盐酸溶液中逐滴加入NaAlO2溶液至过量。
见图（d）
有关离子方程式为：
AlO2―+4H＋=Al3++2H2O
Al3++3AlO2―+6H2O=4Al（OH）3↓
⑸KAL（SO4）2与Ba（OH）2反应
①当KAL（SO4）2少量时，离子方程式为：
Al3++2SO42-+2Ba2++4OH－
==2BaSO4↓+ALO2－+2H2O
②当KAL（SO4）2过量时，离子方程式为：
2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH－
==3BaSO4↓+2Al（OH）3↓
例3．把Ba（OH）2溶液滴入明矾溶液中，使SO42-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．AlO2－D．Al3+和Al（OH）3
解析：
使SO42-全部转化成BaSO4沉淀，1mol的KAL（SO4）2需2mol的Ba（OH）2，即1molAl3+对应4molOH－，此时铝元素的存在形式为AlO2－。
故答案为C项。
答案：
C
三、Al、Al2O3、Al（OH）3与酸、碱的反应
两性指某些既能与酸反应，又能与碱反应生成盐和水的物质具有的性质。
如Al2O3、ZnO、Al（OH）3、Zn（OH）2、氨基酸、蛋白质等物质都具有两性，称为两性物质。
弱酸强碱盐（如NaHCO3、NaHS、NaHSO3、Na2HPO4等）及弱酸弱碱盐（如CH3COONH4、NH4HS、NH4HCO3等），虽然既能与强酸反应又能与强碱反应，但不属于两性物质，因为它们与酸或碱反应时的生成物不全是盐和水。
Al能与酸和强碱溶液作用，但不属于两性物质，也不能说它具有两性。
因为Al与强碱溶液反应的本质是：
2Al+6H2O==2Al（OH）3↓+
3H2↑，Al（OH）3+NaOH==NaAlO2+2H2O，两式相加为2Al+2H2O+2NaOH==2NaAlO2+3H2↑。
Al不能直接与NaOH作用。
四、可溶性铝盐与强碱溶液反应的有关计算
⑴求产物Al（OH）3的量
当n（AI3+）:
n（OH－）≥1:
3时，n[Al（OH）3]=
（1/3）n（OH－）；
当1:
4＜n（AI3+）:
n（OH－）＜1:
3时，
n[Al（OH）3]=4n（AI3+）-n（OH－）；
当n（AI3+）:
n（OH－）≤1:
4时，n[Al（OH）3]
=0。
⑵求反应物碱的量
当n[Al（OH）3]=n（AI3+）时，n（OH-）=
3n（AI3+）；
当n[Al（OH）3]＜n（AI3+）时，若碱不足，n（OH－）=3n[Al（OH）3]，若碱过量，n（OH－）
=4n（AI3+）-n[Al（OH）3]；
例4．现有AlCl3和FeCl3混合溶液，其中Al3+和Fe3+的物质的量之和为0.1mol，在此溶液中加入90mL4mol·L-1的NaOH溶液，使其充分反应。
设Al3+物质的量与总物质的量的比值为x。
⑴根据反应的化学方程式计算x=0.4时，溶液中产生的沉淀是什么?
物质的量有多少？
⑵计算沉淀中只有Fe（OH）3的x取值范围。
请在下图中画出沉淀总量（mol）随x（0→1）变化的曲线。
⑶若Al3+和Fe3+的物质的量之和为Amol（A为合理数值），其他条件不变时，求沉淀中同时有Fe（OH）3、Al（OH）3的x取值范围和各沉淀的物质的量（用含有A、x的式子表示）。
解析：
⑴x=0.4，则n（AI3+）=0.4×0.1mol=0.04
mol，n（Fe3+）=0.1mol-0.04mol=0.06mol。
由反应
Fe3++3OH－==Fe（OH）3↓
0.06mol0.18mol0.06mol
Al3++4OH－==AlO2－+2H2O
0.04mol0.16mol
余n（OH－）=0.09L×4mol·L-1-0.18mol-
0.16mol=0.02mol＞0，所以有0.06molFe（OH）3
沉淀。
⑵要使沉淀中无Al（OH）3，至少需n（OH－）
=4×0.1xmol。
x为最大取值时，有0.1（1-x）×3mol+0.4x
mol=0.09×4mol，x=0.6，所以在0≤x≤0.6时，沉淀只有Fe（OH）3。
当x=0时，Fe（OH）3沉淀量为0.1mol；
当x=0.4时，Fe（OH）3沉淀量为0.06mol；
当x=0.6时，Fe（OH）3沉淀量为0.04mol。
在0.6≤x≤1内，总沉淀量n（总）=0.1mol
-（0.09×4-0.1×3）mol=0.04mol
⑶3A（1-x）+4Ax=0.36，即x=（0.36/A）-3，（0.36/A）-3＜x≤1，n[Fe（OH）3]=A（1-x）mol，
n[Al（OH）3]=4Ax-[0.36-3A（1-x）]=[A（x+3）-0.36]mol。
【针对练习】（右栏）
1．对氧化铝的分类中正确的是（）
A．酸性氧化物
B．碱性氧化物
C．两性氧化物
D．不成盐氧化物（像CO一样）
2．（06江苏卷）把铝、铁混合物1.1g溶于200mL5mol／L盐酸中，反应后盐酸的浓度变为4.6mol／L（溶液体积变化忽略不计）．
求：
（1）反应中消耗HCl的物质的量．
（2）该混合物中铝、铁的物质的量．
3．（06年东城区一模）下列各组物质相互混合进行反应，既有气体生成最终又有沉淀生成的是（）
①金属钠投入CuSO4溶液中②过量的NaOH溶液和明矾溶液反应
③少量电石投入过量的NaHCO3溶液中④金属铝投入KOH溶液中
A．①③B．①④C．②④D．②③
答案：
A
4、（06年伯乐马押题卷）将agFe2O3、Al2O3样品溶解在过量的200mLpH=1的硫酸溶液中，然后向其中加入NaOH溶液使Fe3＋、Al3＋刚好完全沉淀，用去NaOH溶液100mL，则NaOH溶液的浓度为（B）
A.0.1mol·L－1B.0.2mol·L－1C.0.4mol·L－1D.0.8mol·L－1
答案：
B
5．（07山东聊城市期中）往100mL2mol·L－1的AlCl3溶液中，逐滴加入NaOH溶液100mL时，产生沉淀为7.8g则所加入NaOH溶液物质的量浓度是（）
A．1mol·L－1B．1.5mol·L－1
C．3mol·L－1D．7mol·L－1
答案：
CD
6．（07山东蓬莱期中）分别向含有下列离子的溶液中加入NaOH固体（溶液体积不变），能引起离子浓度减少的是（）
A．Cl－B．OH－
C．[Al（OH）4]－D．HCO3－
答案：
D
7．（07山西联考）将Na2O2逐渐加入到含有Al3+、Mg2+、NH4+的混合液中并微热，产生沉淀和气体的物质的量与加入Na2O2的物质的量的关系如图所示，则原混合液中Al3+、Mg2+、NH4+的物质的量分别是
A.2mol、3mol、8mol
B.3mol、2mol、8mol
C.2mol、3mol、4mol
D.3mol、2mol、4mol
答案：
C
8．（07山东烟台市期中）在硝酸铝和硝酸镁的混合溶液中，逐滴加入稀氢氧化钠溶液直至过量，下列表示氢氧化钠加入量（x）与溶液中沉淀物的量（y）的关系示意图中正确的是（C）
答案：
C
9．锌和铝都是活泼金属，其氢氧化物既能溶于强酸，又能溶于强碱。
但是氢氧化铝不溶于氨水，而氢氧化锌能溶于氨水，生成Zn（NH3）42+。
回答下列问题：
⑴单质铝溶于氢氧化钠溶液后，溶液中铝元素的存在形式为（用化学式表示）。
⑵写出锌和氢氧化钠溶液反应的化学方程式。
⑶下列各组中的两种溶液，用相互滴加的实验方法即可鉴别的是。
①硫酸铝和氢氧化钠②硫酸铝和氨水
③硫酸锌和氢氧化钠④硫酸锌和氨水
⑷写出可溶性铝盐与氨水反应的离子方程式。
试解释在实验室不适宜用可溶性锌盐与氨水反应制备氢氧化锌的原因。
解析：
根据铝及其化合物的性质，结合Zn和Al的相似性进行迁移、应用，不难分析出答案。
⑴由2Al+2H2O+2NaOH==2NaAlO2+3H2↑，
可知溶液中铝元素的存在形式为AlO2－。
⑵结合Al与NaOH溶液反应的实质，有Zn+2H2O==Zn（OH）2↓+H2↑，Zn（OH）2+2NaOH
==Na2ZnO2+2H2O，两式相加得：
Zn+2NaOH==
Na2ZnO2+H2↑。
⑶AI2（SO4）3与NaOH互滴现象不同，向AI2（SO4）3中逐滴滴加NaOH至过量，现象为：
立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失；向NaOH中逐滴滴加AI2（SO4）3至过量，现象为：
无沉淀（有但即溶）→出现沉淀→渐多→最多→不消失。
AI2（SO4）3与NH3•H2O互滴现象相同，均为：
立即产生白色沉淀→渐多→最多→不消失。
ZnSO4与NaOH、ZnSO4与NH3•H2O的互滴现象也不同，具体与AI2（SO4）3和NaOH互滴现象类似。
故本小题选①③④。
⑷Al3++3NH3•H2O==Al（OH）3↓+3NH4+。
由于可溶性锌盐与氨水反应产生的Zn（OH）2可溶于过量氨水，生成[Zn（NH3）4]（OH）2溶液，氨水的用量不易控制，故实验室不适宜用可溶性锌盐与氨水反应制备Zn（OH）2。
答案：
见解析
10．（07山东潍坊市期末）向含有1molKAl（SO4）2的溶液中逐滴加入Ba（OH）2溶液，充分反应，下列说法不正确的是（）
A．当A13+恰好完全沉淀时，消耗Ba（OH）21.5mol
B．当SO42-恰好完全沉淀时，A13+全部转化为[A1（OH）4]－
C．当向溶液中加入1.5molBa（OH）2时，反应可用下列离子方程式表示：
2A13++3SO2-4+3Ba2++6OH-＝2A1（OH）3↓+3BaSO4↓
D．随加入的Ba（OH）2的物质的量不断增大，沉淀物质的量不断增大
11．将等物质的量的两种氧化物溶于100mL硫酸，而后逐滴加入1.00mol/L的氢氧化钠溶液．当加入的氢氧化钠的体积
时，开始有沉淀析出，且沉淀量随氢氧化钠的加入量逐渐增加．当氢氧化钠的体积
时，沉淀量达到最大值，继续滴加氢氧化钠时，沉淀量逐渐减小．当
时，沉淀量不再改变．
（1）最初加入的50mL氢氧化钠溶液的作用是什么？
（2）计算所用硫酸的浓度．
（3）试判断两种氧化物各是什么，并计算其物质的量．
解析：
本题考察的知识点是物质的量在化学反应中的应用及两性氧化物的性质等基础化学知识和简单的推理计算能力和思维的整体性．从题目中可以得知这两种化合物都为金属氧化物，溶于酸后加入氢氧化钠50mL才开始有沉淀析出，证明硫酸是过量的．这部分氢氧化钠是来中和过量的硫酸的．当又滴入600mL氢氧化钠时金属离子完全沉淀，再加入100mL氢氧化钠时有一种金属氢氧化物沉淀恰好被溶解完，可判断该氢氧化物为氢氧化铝且物质的量为0.1mol，则氧化铝为0.05mol．所以另一种氧化物也为0.05mol，溶于酸后产生的金属离子完全沉淀时也消耗0.3mol的氢氧化钠．由此可以推出其化合价为+3价，必为三氧化二铁．
答案：
（1）中和过量的硫酸
（2）当沉淀量达到最大值时，
全部转变为
，根据
守恒可以知道：
（3）将金属离子完全沉淀为氢氧化物时共需氢氧化钠：
（0.65L-0.05L）×1mol/L=0.6mol
有一种金属氢氧化物能溶于氢氧化钠溶液，所以该物质是氢氧化铝，物质的量是0.1mol，其氧化物为
，物质的量0.05mol．生成0.1mol氢氧化铝需要0.3mol氢氧化钠．则沉淀另一种金属离子需要氢氧化钠为0.3mol．又已知两种氧化物的物质的量相等，所以另一种氧化物也是三价金属的氧化物，且不溶于过量的碱溶液中，可知为
，其物质的量为0.05mol．
【课时同步练习】
【基础达标】
1．下列各组物质的水溶液不用试剂无法鉴别出来的是 （ ）
A．NaOH、AlCl3 B．CuSO4、BaCl2
C．NaAlO2、HCl D．MgCl2
2．在30mL1mol·L-1氯化铝溶液中加入4mol·L-1的烧碱溶液，若能生成0.01mol的沉淀，则加入烧碱溶液的体积可能是 （ ）
A．3mL B．7.5mL
C．27.5mL D．以上都不对
3．用稀H2SO4、NaOH溶液和金属铝为原料制取Al（OH）3，甲、乙、丙三个同学制备的途径分别是：
若要得到等量的Al（OH）3，则（ ）
A．三者消耗原料相同B．甲消耗原料最多
C．乙消耗原料最少D．丙消耗原料最多
4.既能跟盐酸反应，又能跟氢氧化钠溶液反应的氧化物是（）
A.AlB.MgOC.NaHCO3D.Al2O3
5．（06届南京市高三质量检测）将物质的量相等的硫酸铝和硫酸铵溶于水形成VmL混合溶液，向混合溶液中逐滴加入某氢氧化钠溶液（其物质的量浓度为混合溶液中两溶质的物质的量浓度之和），直至过量。
下列表示氢氧化钠溶液加入的体积（x）与溶液中沉淀物的量（y）的关系示意图中正确的是
ABCD
答案：
A
6．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溶液的体积关系如下图所示，则原混合液中Al2（SO4）3与MgSO4的物质的量浓度之比为
A、6：
1 B、3：
1 C、2：
1 D、1：
2
解析：
由50→60mL时，可知10mLNaOH溶液刚好溶解了Al（OH）3，故产生这些Al（OH）3需30mLNaOH，则在50mLNaOH溶液中有20mL与Mg2＋反应，∴n（Al3＋）：
n（Mg2＋）＝1：
1，则Al2（SO4）3与MgSO4的物质的量浓度之比为1：
2。
答案D。
7．现根据以下几个实验作出了下列的图象：
横坐标表示向某溶液中加入另一种物质的量的变化，纵坐标表示随之引起沉淀量的变化。
根据实验内容，选择相应图象的字母填空
（1）在澄清石灰水中通入过量的CO2气体：
。
（2）在NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液至过量.
（3）在AlCl3溶液中逐滴加入氨水至过量。
（4）在用盐酸酸化的AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量。
（5）在NaAlO2溶液中滴加HCl溶液至过量.
答案
（1）E
（2）D（3）C（4）A（5）B
8．（05年广州市高三调研测试）下图表示的是用明矾[KAl（SO4）2·12H2O]制取硫酸铝和硫酸钾的操作流程图，请根据此图回答有关问题。
（1）进行操作②时，加入的试剂是，其反应的离子方程式为
，从反应混合物中分离A所使用的实验装置是
。
（2）进行操作④时，所加入的试剂是，其目的是
，同时要对反应混合物进行的操作是。
答案
（1）过量的氨水，
Al3++3NH3·H2O＝Al（OH）3↓+3NH4+
过滤器
（2）KOH
将溶液中的NH4+转化为NH3·H2O
加热、搅拌
9、将镁和铝的混合物0.1mol溶于100mL2mol·L－1H2SO4溶液中，然后再滴加1mol·L－1NaOH溶液。
（1）若在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀质量m随加入NaOH溶液的体积V变化如下图所示。
当V＝160mL时，求金属粉末Mg的物质的量和V2等于多少mL？
（2）若在滴加NaOH溶液的过程中，欲使Mg2＋，Al3＋刚好沉淀完全，求滴入NaOH溶液的体积V（NaOH）为多少mL？
10、A、B是下列浓度均为0.1mol/L的溶液中的某一种：
①混有少量盐酸的MgSO4溶液
②Al2（SO4）3溶液 ③明矾溶液④Ba（OH）2溶液⑤NaOH溶液。
现向A溶液中加入B溶液，用得到的沉淀质量与所加B的体积关系可画出如下图甲的图象（未画完整）。
（1）符合这一图象的组合有多组，如表中的①和④，请你将其他所有可能的组合填入下表中（已填了两组，不一定填满）。
A
①
④
B
④
①
（2）现向试剂①中逐滴加入④，请在下图乙中画出沉淀质量随V（B）的变化示意图。
答案：
（1）
A
④
③
②
④
B
③
④
④
②
（2）
【能力提升】
1．实验室需要使AlCl3溶液中的Al3＋离了全部沉淀出来，适宜用的试剂是（ ）
A．NaOH溶液 B．Ba（OH）2溶液
C．盐酸 D．氨水
2．有200mL氯化镁和氯化铝的混合溶液，其中
（Mg2＋）为0.2mol·L－1,
（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．40mL B．72mL C．80mL D．128mL
3．在
LAl2（SO4）3溶液中加入过量氨水,过滤得沉淀,然后在高温中灼烧沉淀最后得白色固体
g,溶液中SO
的物质的量浓度是（ ）
A．
mol·L－1 B．
mol·L－1
C．
mol·L－1 D．
mol·L－1
4．向含有amolAlCl3的溶液中加入含bmolKOH的溶液，生成沉淀的物质的量可能是：
①amol②bmol③a/3mol④b/3mol⑤0mol⑥（4a－b）mol
A、①②③④⑤⑥B、①③④⑤⑥C、①②③⑤⑥D、①③⑤
答案BC
5．（2005年黄冈市高三年级质量检测）下列实验过程中产生的现象与对应的图形不相符合的是
A．在AlCl3溶液中滴加氨水至过量
B．向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液至过量且边滴边振荡
C．向NaAlO2溶液中滴加稀盐酸至过量且边滴边振荡
D．向偏铝酸钠溶液中逐渐通入二氧化碳至过量
答案A
6．准确称取6g铝土矿样品（含Al2O3、Fe2O3、SiO2），放入100mL浓度的H2SO4溶液中，充分反应后过滤，向滤液中加入10mol/L的NaOH溶液，产生沉淀与加入NaOH溶液的体积的关系如右图所示，
求：
（1）H2SO4溶液的物质的量浓度；
（2）若a＝2.3mL，计算各组分的质量；
（3）计算a值的取值范围。
答案
（1）1.75mol/L
（2）Al2O3为5.1g；Fe2O3为0.72g；SiO2为0.18g
（3）1.622＜a＜5（提示：
由Fe2O3为“0”或SiO2为“0”分别可得到两个点）
7．向amolNaOH溶液中逐滴加入bmolAlCl3溶液，试回答：
（1）依次写出溶液中发生反应的化学方程式。
（2）若a＋b＝1，当a取不同值时，生成物可能有以下情况：
①全部是Al（OH）3时，a的取值范围是。
②全部是NaAlO2时，
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