高三化学知识点之铝及其化合物总结.docx

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高三化学知识点之铝及其化合物总结

精品小班课程辅导讲义

讲义编号2014秋季12HX01

辅导科目：

化学年级：

新高三

课题

铝及其化合物

教学目标

1.复习铝及其化合物的性质，及其转化关系。

2.掌握铝及其化合物有关的应用与计算。

教学重点、难点

教学内容

一、考纲要求

铝

铝的物理性质

A

铝的化学性质

B

（1）铝的原子结构及其化学性质

（2）铝与氧气、盐酸、水、氢氧化钠溶液的反应

铝及其合金的用途

A

氧化铝、氢氧化铝

B

（1）与盐酸或氢氧化钠的反应

二、知识梳理

（一）铝及其化合物的性质

1、铝

（1）物理性质：

密度小熔点较低，硬度较小银白色金属。

（3）化学性质：

跟O2及其它非金属反应：

常温下，在空气中因生成氧化膜，具有抗腐蚀能力。

4Al+3O2

2Al2O32Al+3S

Al2S3

跟某些氧化物：

2Al+Fe2O3

2Fe+Al2O3（铝热反应）

跟水反应：

2Al+6H2O→2Al（OH）3+3H2↑（一般不反应，只有氧化膜被破坏后反应）

跟酸的反应：

2Al+6H+→3Al3++3H2↑（常温下，在浓H2SO4、浓HNO3中钝化）

跟强碱溶液反应：

2Al+2NaOH+2H2O→2NaAlO2+3H2↑

2、Al2O3（两性氧化物）：

白色固体、熔点高

（1）跟酸反应：

Al2O3+6H+→2Al3++3H2O

（2）跟碱反应：

Al2O3+2OH-→AlO2—+2H2O

3、Al（OH）3（两性氢氧化物）

Al（OH）3的两性：

Al（OH）3+3H+　→Al3++3H2OAl（OH）3+OH－→AlO2－+2H2O

Al（OH）3显两性的内在本质是：

H2O+H++AlO2-

Al（OH）3

Al3++3OH-

（1）物理性质：

白色胶状物质，难溶于水

（2）受热分解：

2Al（OH）3

Al2O3+3H2O

（3）Al（OH）3实验室制法：

①可溶性铝盐加氨水：

Al3++3NH3·H2O→Al（OH）3↓+3NH4+

②可溶性偏铝酸盐与弱酸：

AlO2—+H2CO3+H2O→Al（OH）3↓+HCO3—

③3AlO2-+Al3++6H2O→4Al（OH）3↓

4、铝盐

（1）Al3+与碱溶液反应：

Al3++3OH-→Al（OH）3↓（碱不足）

Al3++4OH-→AlO2-↓+2H2O（碱过量）

（2）Al3+水解：

Al3++3H2O

Al（OH）3+3H+

（3）明矾：

Kal（SO4）2•12H2O是一种复盐。

常用作净水剂：

因其水解Al3++3H2O

Al（OH）3（胶体）+3H+，能在水中吸附悬浮固体或色素形成沉淀，从而使水净化，这就是胶体净水的原理。

5、偏铝酸钠

（1）与强酸反应：

AlO2-+H++H2O→Al（OH）3↓（酸不足）

AlO2-+4H+→Al3++2H2O（酸过量）

（2）与弱酸反应：

AlO2-+CO2+2H2O→Al（OH）3↓+HCO3-

AlO2-+CO2+3H2O→Al（OH）3↓+CO32-

（二）铝及其化合物之间的转化关系

（三）试剂的滴加顺序不同产生的现象不同的反应

（1）NaOH和AlCl3：

向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，先出现白色沉淀后消失：

Al3++3OH-→Al（OH）3↓Al（OH）3+OH-→AlO2-+2H2O

向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，开始无现象后出现白色沉淀：

Al3++4OH-→AlO2-+2H2OAl3++3AlO2-+6H2O→4Al（OH）3↓

（2）NaAlO2和盐酸：

向NaAlO2溶液中滴加盐酸，先出现白色沉淀后消失：

NaAlO2+HCl+H2O→Al（OH）3↓+NaClAl（OH）3+3H+→Al3++3H2O

向盐酸中滴加NaAlO2溶液，开始无现象后出现白色沉淀：

4HCl+NaAlO2→NaCl+AlCl3+2H2OAlCl3+3NaAlO2+6H2O→4Al（OH）3↓+3NaCl

（3）Na2CO3和盐酸：

向Na2CO3溶液中滴加盐酸，开始无现象，后产生气泡：

Na2CO3+HCl→NaCl+NaHCO3NaHCO3+HCl→NaCl+H2O+CO2↑

向盐酸中滴加Na2CO3溶液，立即产生气泡：

Na2CO3+2HCl→2NaCl+H2O+CO2↑

（4）铝的氢氧化物沉淀的图象：

氢氧化铝沉淀量图象大致可以分为如图六类。

[图中纵坐标均为Al（OH）3沉淀量，横坐标为加入试剂的体积]

（1）图为向AlCl3溶液中滴人NaOH溶液

（2）图为向NaOH溶液中滴入AlCl3溶液

（3）图为向盐酸酸化了的AlCl3溶液中滴入NaOH溶液

（4）图为向盐酸中加入NaAlO2溶液

（5）图为向NaAlO2溶液中加入盐酸

（6）图为向AlCl3溶液中滴入NaAlO2溶液

（四）离子共存问题：

Al3+与OH-、S2-、HS-、AlO2-、CO32-、HCO3-因双水解反应或生成沉淀而不能大量共存；AlO2-与H+、NH4+、Al3+、Fe3+等不能大量共存。

（五）两性物质与物质的两性

两性物质指即能与酸反应，又能与碱作用生成盐和水的化合物，如Al2O3、ZnO、Zn（OH）2、Al（OH）3、氨基酸、蛋白质等。

物质的两性，如强碱弱酸盐（NaHCO3、KHS、Na2HPO4等）、弱酸弱碱盐（CH3COONH4、NH4HS）等，既能与强酸反应，又能与强碱作用，但只能说这种物质的性质有两性，不能将它们称为两性物质，因为这些化合物不是由本身直接电离出的H+和OH-参加反应，并且生成物不全是盐和水。

Al既能与酸作用，又能与强碱溶液反应，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+2NaOH+2H2O→2NaAlO2+3H2↑，由以上反应可知：

Al不直接与NaOH溶液反应，Al仍然为金属元素。

【归纳】既能与强酸又能与强碱反应的物质：

①金属单质：

Al；②两性氧化物：

Al2O3；③两性氢氧化物Al（OH）3；④弱酸的酸式盐：

NaHCO3、NH4HCO3等；

弱酸铵盐：

（NH4）2CO3、（NH4）2S等。

三、典型例题

【例1】将等物质的量的镁和铝相混合，取四份等质量的该混合物分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是（）．

A．3mol／LHClB．4mol／LHNO3C．8mol／LNaOHD．18mol／LH2SO4

【解析】通过比较镁、铝分别与酸碱作用的性质及其定量关系求解．令镁、铝各为lmol，与足量盐酸反应生成（1+1.5）molH2；与硝酸、浓硫酸反应均不生成H：

；镁不与NaOH溶液反应，lmolAl与足量NaOH溶液反应生成1.5molH2．

答案：

A．

【归纳】这类题只要通过比较镁、铝性质的异同及其定量关系，便可迅速求解．注意记住两个定量关系：

①Mg~2H+～H2；②AI~3H+～OH-～1.5H2．

【例2】今用铝、稀硫酸和氢氧化钠溶液为原料，实验室制备一定量的氢氧化铝．分别采用如下化学方程式所表示的两种方法：

①2A1+3H2SO4→A12（SO4）3+H2↑A12（SO4）3+6NaOH→2Al（OH）3↓+3Na2SO4。

②2A1+2NaOH+2H2O→2NaAlO2+3H2↑2NaAlO2+H2SO4+2H2O→2Al（OH）3↓+Na2SO4

（1）请问上述哪一种方法比较节约试剂?

（提示：

试从每生产2molAl（OH）3所耗费的试剂用量予以说明。

）

（2）原料相同，请设计一种更为节约试剂的方法（以方程式表示，并说明其可以最节约试剂的根据）．

【解析】

（1）根据题给的化学方程式中的化学计量数关系，可直接判断第②种方法比较节约试剂．

（2）根据第①种方法生成的A12（SO4）3水解显酸性，第②种方法生成的NaAlO2水解显碱性，让这两种盐溶液相互反应，就可以减少碱和酸的用量，从而设计出第③种方法．

答案：

（1）第②种方法比较节约试剂．从化学方程式看出，同样是制备2mol的AI（OH）3，方法①所需原料为：

2molAl，3molH2S04，6molNaOH；而方法②所需为：

2molAl，lmolH2SO4，2molNaOH．

（2）①2A1+3H2SO4→A12（SO4）3+H2↑②2A1+2NaOH+2H2O→2NaAlO2+3H2↑

③A12（SO4）3+6NaAlO2+12H2O→8Al（OH）3↓+3Na2SO4

由方程式看出，制备8mol的AI（OH）3，所需原料为：

8molAl，3molH2SO4，6molNaOH．相当于制备2molAl（OH）3，所需量为：

2molAl，3／4molH2SO4，3／2molNaOH，其用量为最少．

【归纳】解这类Al（OH）3沉淀量题（包括因滴加顺序不同引起的不同现象），要注意应用以下“铝三角”定量转化关系：

【例3】下列各组溶液，只要用试管和胶头滴管，不用任何试剂就可以鉴别的是（）．

A．KOH和A12（SO4）3B．稀H2SO4和NaHCO3

C．CaCl2和Na2CO3D．Ba（OH）2和NaHSO4

【解析】不用任何试剂鉴别两种物质的溶液，若无法从溶液颜色上来鉴别，一般就考虑用不同的试剂滴加顺序、产生不同的实验现象的方法来鉴别．A组：

若将KOH逐渐滴人A12（SO4）3溶液中，则先产生白色沉淀，后沉淀逐渐溶解；若将A12（SO4）3逐渐滴人KOH溶液中，则先无沉淀，后逐渐产生白色沉淀．B组无论何种滴加顺序，均立即产生气泡．C、D组无论何种滴加顺序，均立即产生白色沉淀，且始终不溶解．

答案：

A．

【归纳】不用任何试剂，只须利用不同的试剂滴加顺序就能鉴别的两种一组的无色溶液还有：

①铝盐溶液和KOH（或NaOH）；②偏铝酸盐和强酸溶液；③碳酸盐和较强酸溶液；④亚硫酸盐和硫酸（或盐酸）；⑤亚硫酸（或磷酸）和Ca（OH）2[或Ba（OH）2]；⑥AgNO3和氨水．

【例4】要使Ba2+、A13+、Cu2+、Mg2+、Ag+五种离子从溶液中逐一沉淀析出，选用的试剂和加入的顺序是（）．

A．H2SO4→HCl→K2S→NaOH→CO2

B．NaCl→Na2SO4→Na2S→NH3·H2O→HCl

C．NaCl→Na2SO4→H2S→NaOH→CO2

D．Na2S→Na2SO4→NaCl→NaOH→HCl

【解析】逐项分析每种试剂（包括过量时）只能沉淀一种离子的选项．A组：

H2SO4能沉淀Ba2+、Ag+两种离子；B组：

加入Na2S时，能沉淀Al3+、Cu2+两种离子；C组：

能先后分别沉淀Ag+、Ba2+、Cu2+、Mg2+、A13+；D组：

加人Na2S时，能沉淀A13+、Cu2+、Ag+三种离子．

答案：

C．

【归纳】解这类题要采用符合“逐一沉淀”的筛选方法．要注意：

在加入强碱溶液时，A13+转化为AlO2-，最后通人CO2，再把AlO2-转化为Al（OH）3沉淀．

【例5】在托盘天平两边各放一个盛有等质量稀盐酸（各含nmolHCl）的甲、乙两个烧杯，调节天平达平衡，然后分别投入amolMg、bmolA1，充分反应后，天平仍保持平衡．

（1）若天平两边酸均过量，则甲、乙两边净增重分别为____________________。

（2）若天平两边金属均过量，则甲、乙两边产生的H2的质量________