第三章學案14鋁及其重要化合物

1、學案14鋁及其重要化合物考綱要求了解鋁及其重要化合物的主要性質(zhì)和應用。知識點一鋁的化學性質(zhì)1鋁與氧氣反應用坩堝鉗夾住一小塊鋁箔，在酒精燈上加熱至之熔化，會看到的現(xiàn)象是_，原因是_，反應的化學方程式是_。2鋁與酸的反應鋁與稀硫酸反應的離子方程式為：_。3鋁與強堿的反應鋁與NaOH溶液反應的離子方程式為：_。4鋁熱反應Al與Fe2O3共熱的化學方程式為：_。問題思考1鋁是活潑金屬，為什么鋁制品常用來作為各種材料、具有一定的防腐蝕能力？ 2鋁與酸、堿反應的實質(zhì)是什么？氧化劑是什么？ 知識點二鋁的重要化合物1氧化鋁和氫氧化鋁的比較問題思考3既能與酸反應，又能與堿反應的氧化物，一定是兩性氧化物嗎？ 2常

2、見的鋁鹽(1)硫酸鋁鉀是由兩種不同的金屬離子和一種酸根離子組成的復鹽。(2)明礬的化學式為：_，它是_色晶體，_溶于水，水溶液pH_7(填“”或“”)。明礬可以凈水，其凈水的原因是：_。一、鋁與酸、堿的反應1等質(zhì)量的兩份鋁分別與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應，所得H2的體積之比是多少？為什么？ 2足量的兩份鋁分別投入到等體積、等物質(zhì)的量濃度的鹽酸、氫氧化鈉溶液中，產(chǎn)生H2的體積關系是什么？為什么？ 3足量的兩份鋁分別投入到等體積、一定物質(zhì)的量濃度的HCl、NaOH溶液中，二者產(chǎn)生的H2相等，則HCl和NaOH的物質(zhì)的量濃度是什么關系？為什么？ 典例導悟1(2011太原調(diào)研)等體積、等物質(zhì)的量濃度

3、的硫酸、氫氧化鈉溶液分別放在甲、乙兩燒杯中，各加等質(zhì)量的鋁，生成氫氣的體積比為56，則甲、乙兩燒杯中的反應情況可能分別是()A甲、乙中都是鋁過量B甲中鋁過量、乙中堿過量C甲中酸過量、乙中鋁過量D甲中酸過量、乙中堿過量聽課記錄：變式演練甲、乙兩燒杯中各盛有100 mL 3 molL1的鹽酸和NaOH溶液，向兩燒杯中分別加入等質(zhì)量的鋁粉，反應結(jié)束后，測得生成的氣體體積比為V(甲)V(乙)12，則加入鋁粉的質(zhì)量為()A5.4 g B3.6 g C2.7 g D1.8 g二、Al(OH)3沉淀生成的計算1Al3與OH反應生成Al(OH)3沉淀的定量計算規(guī)律可溶性鋁鹽與強堿溶液混合時，二者相對量的大小要

4、影響產(chǎn)物的生成：強堿不足量時(反應)：_；強堿足量時(反應)：_；綜合上述兩式可得(反應)：_。設Al3、OH的物質(zhì)的量分別為n(Al3)、n(OH)，最終生成Al(OH)3的質(zhì)量為mAl(OH)3，借助數(shù)軸討論如圖所示：2強酸與AlO反應的定量計算規(guī)律強酸不足量時(反應)：_；強酸足量時(反應)：_；綜合上述兩式可得(反應)：_。結(jié)果如下：典例導悟2實驗室用鋁屑、燒堿和稀H2SO4為原料制取一定量的Al(OH)3?？煞謩e用如下的轉(zhuǎn)化關系表示兩種方法：AlAl3Al(OH)3AlAlOAl(OH)3(1)上述哪一種方法比較節(jié)約試劑？(提示：試從每生產(chǎn) 2 mol Al(OH)3所耗費的試劑用量

5、予以說明)(2)從操作難易的角度分析，上述兩種方法存在的明顯缺點是什么？若原料相同，請設計一種更為節(jié)約試劑的方法(以方程式表示，并說明其可以最節(jié)約試劑的根據(jù))。 題組一Al及其化合物的性質(zhì)1判斷正誤(1)鋁制容器可盛裝濃H2SO4()(2010重慶理綜8A)(2)用氫氧化鈉溶液除去鋁表面的氧化膜：Al2O32OH=2AlOH2O()(2010江蘇3B)(3)用氨水鑒別Al3、Mg2、Ag()(2010天津理綜3A)(4)向明礬溶液中加入過量的氫氧化鋇溶液：Al32SO2Ba24OH=2BaSO4AlO2H2O()(2010四川理綜9A)(5)Y(即Al)的最高價氧化物的水化物能溶于稀氨水()(

6、2010上海20C)2(2008廣東，6)相同質(zhì)量的下列物質(zhì)分別與等濃度的NaOH溶液反應，至體系中均無固體物質(zhì)，消耗堿量最多的是()AAl BAl(OH)3 CAlCl3 DAl2O33(2009上海，15)鎂和鋁分別與等濃度、等體積的過量稀硫酸反應，產(chǎn)生氣體的體積(V)與時間(t)關系如上圖。反應中鎂和鋁的()A物質(zhì)的量之比為32B質(zhì)量之比為32C摩爾質(zhì)量之比為23D反應速率之比為234(2009四川理綜，11)向m g鎂和鋁的混合物中加入適量的稀硫酸，恰好完全反應生成標準狀況下的氣體b L。向反應后的溶液中加入c molL1氫氧化鉀溶液V mL，使金屬離子剛好沉淀完全，得到的沉淀質(zhì)量為n

7、 g。再將得到的沉淀灼燒至質(zhì)量不再改變?yōu)橹?，得到固體p g。則下列關系不正確的是()Ac BpmCnm17Vc D.mpm52010山東理綜29(1)對金屬制品進行抗腐蝕處理，可延長其使用壽命。以下為鋁材表面處理的一種方法：堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜，堿洗時常有氣泡冒出，其原因是_(用離子方程式表示)。為將堿洗槽液中的鋁以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列試劑中的_。aNH3 bCO2 cNaOH dHNO3以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應式為_。取少量廢電解液，加入NaHCO3溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀，產(chǎn)生沉淀的原因是_。6(2009福建理綜，

8、24)從鋁土礦(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等雜質(zhì))中提取氧化鋁的兩種工藝流程如下： 請回答下列問題：(1)流程甲加入鹽酸后生成Al3的離子方程式為_。(2)流程乙加入燒堿后生成SiO的離子方程式為_。(3)驗證濾液B中含F(xiàn)e3，可取少量濾液并加入_(填試劑名稱)。(4)濾液E、K中溶質(zhì)的主要成分是_(填化學式)，寫出該溶液的一種用途：_。(5)已知298 K時，Mg(OH)2的溶度積常數(shù)Ksp5.61012 mol3L3，取適量的濾液B，加入一定量的燒堿達到沉淀溶解平衡，測得pH13.00，則此溫度下殘留在溶液中的c(Mg2)_。題組二Al3、AlO、Al(OH)3相

9、互轉(zhuǎn)化的圖象7(2010南京模擬)將物質(zhì)X逐漸加入(或通入)Y溶液中，生成沉淀的量與加入X的物質(zhì)的量關系如圖所示，符合圖示情況的是()ABCDXCO2HClNaOHAlCl3YCa(OH)2NaAlO2AlCl3NaOH題組一鋁的性質(zhì)1若在加入鋁粉能放出氫氣的溶液中，分別加入下列各組離子，可能大量共存的是()ANH NO CO NaBNa Ba2 Mg2 HCOCNO Ca2 K ClDNO K AlO H2(2011合肥統(tǒng)考)將總物質(zhì)的量為n mol的鈉和鋁(其中鈉的物質(zhì)的量分數(shù)為x )投入到一定量的水中充分反應，金屬沒有剩余，共收集到標準狀況下的氣體V L。下列關系式中正確的是()Ax B

10、0x0.5CV33.6n(1x) D11.2nV22.4n3把鋁粉和Fe3O4粉末配成鋁熱劑，分成兩等份，一份在高溫下恰好完全反應后，再與足量鹽酸反應，另一份直接放入足量的燒堿溶液中充分反應；前后兩種情況下生成的氣體質(zhì)量比是()A11 B98 C34 D434(2011湖北黃岡模擬)兩個燒杯中加入同體積濃度均為2 molL1的H2SO4，置于天平兩端，調(diào)平天平后分別加入10.8 g的Al和Mg，則反應完畢后，天平()A可能加Mg的一端下傾B可能加Al的一端下傾C不可能保持平衡D無法判斷5用含少量鎂粉的鋁粉制取純凈的氫氧化鋁，下述操作步驟中最恰當?shù)慕M合是()加鹽酸溶解；加燒堿溶液溶解；過濾；通入

11、過量CO2生成Al(OH)3沉淀；加入鹽酸生成Al(OH)3沉淀；加入過量燒堿溶液A BC D題組二鋁的重要化合物6(1)將350 mL 1 molL1 NaOH溶液逐滴滴入100 mL 1 molL1 AlCl3溶液中。(2)將100 mL 1 molL1 AlCl3溶液逐滴滴入350 mL 1 molL1 NaOH溶液中，結(jié)果是()A現(xiàn)象相同，生成Al(OH)3的量相同B現(xiàn)象不同，生成Al(OH)3的量相同C現(xiàn)象相同，生成Al(OH)3的量不同D現(xiàn)象不同，生成Al(OH)3的量不同7(2009江蘇，5)化學在生產(chǎn)和日常生活中有著重要的應用。下列說法不正確的是()A明礬水解形成的Al(OH)

12、3膠體能吸附水中懸浮物，可用于水的凈化B在海輪外殼上鑲?cè)脘\塊，可減緩船體的腐蝕速率CMgO的熔點很高，可用于制作耐高溫材料D電解MgCl2飽和溶液，可制得金屬鎂8下列各反應的離子方程式中，錯誤的是()A硫酸鋁溶液中加入過量的氨水：Al33NH3H2O=Al(OH)33NHB鐵片放入過量的稀硝酸中：3Fe8H2NO=3Fe22NO24H2OC將鋁片放入過量NaOH溶液中：2Al2OH2H2O=2AlO3H2D偏鋁酸鈉與過量鹽酸反應：AlO4H=Al32H2O9下列操作所得物質(zhì)為純凈物的是()A將一塊帶有氧化膜的鋁片與過量的濃NaOH溶液完全反應后，取澄清溶液將其蒸干，得純凈的NaAlO2固體B向

13、NaAlO2溶液中加入過量的AlCl3溶液，將所得沉淀過濾洗滌，加熱灼燒去掉水分，可得純凈的Al(OH)3固體C把鋁塊與適量的稀鹽酸完全反應，將所得溶液蒸干，可得AlCl3固體D把AlCl3溶液與足量氨水反應，將沉淀過濾、洗滌、灼燒去掉水分可得Al2O3固體10.A、B、C、D、E五種化合物均含有某種短周期常見元素，它們的轉(zhuǎn)化關系如圖所示，其中A為澄清溶液，C為難溶于水的白色固體，E則易溶于水，若取A溶液灼燒，焰色反應為紫色(透過藍色鈷玻璃)。(1)寫出化學式：A_，B_，C_， D_，E_。(2)寫出下列反應的離子方程式：AB：_；AD：_。題組三實驗探究11(2010南京模擬)電解法冶煉鋁

14、的原料是Al2O3，可由自然界中鋁土礦獲得，其生產(chǎn)過程可表示為：鋁土礦(主要成分Al2O3，雜質(zhì)SiO2、Fe2O3)Al(OH)3Al2O3Al。從鋁土礦到Al(OH)3的轉(zhuǎn)化有兩種方案：方案1： 方案2：(1)過濾、的濾渣成分分別是_(填字母代號，下同)；過濾、的濾渣成分分別是_。AAl2O3 BSiO2 CFe2O3 DAl(OH)3EH2SiO3FFe(OH)3(2)“Al(OH)3Al”的一般的生產(chǎn)方法是_(填字母代號)。A蒸發(fā)B灼燒C熱還原D溶解E過濾F電解學案14鋁及其重要化合物【課前準備區(qū)】知識點一1鋁箔熔化，失去光澤，但熔化的鋁并不滴落鋁箔加熱時與O2發(fā)生反應生成氧化膜，使內(nèi)

15、部的鋁被Al2O3包裹著，所以熔化的鋁不易滴下4Al3O22Al2O322Al6H=2Al33H232Al2OH2H2O=2AlO3H2。42AlFe2O3Al2O32Fe知識點二1.化學性質(zhì)與酸反應Al2O36H=2Al33H2OAl(OH)33H=Al33H2O與堿反應Al2O32OH=2AlOH2OAl(OH)3OH=AlO2H2O加熱不分解2Al(OH)3Al2O33H2O2.(2)KAl(SO4)212H2O白易，故甲中鋁過量，乙中鋁不足(即堿過量)。2(1)法比法節(jié)約試劑。每制備 2 mol Al(OH)3 法消耗 2 mol Al,3 mol H2SO4,6 mol NaOH，法

16、消耗2 mol Al，2 mol NaOH，1 mol H2SO4，所以法比較節(jié)約試劑。(2)由于Al(OH)3既能與H2SO4反應又能與NaOH反應所以在上述兩種方法中第二步驟操作的用量都難以控制。2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H22Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2Al2(SO4)36NaAlO212H2O=8Al(OH)33Na2SO4故每生成2 mol Al(OH)3，需要2 mol Al，0.75 mol H2SO4，1.5 mol NaOH，可見比兩法更節(jié)約試劑。解析(1)反應過程中所涉及的化學方程式為：2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H2Al2(SO4

17、)36NaOH=2Al(OH)33Na2SO42Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22NaAlO22H2OH2SO4=2Al(OH)3Na2SO4由化學方程式可分別得出兩種方法的關系式：法2Al3H2SO46NaOH2Al(OH)3法2Al2NaOHH2SO42Al(OH)3所以制備2 mol Al(OH)3法消耗2 mol Al,3 mol H2SO4, 6mol NaOH；法消耗2 mol Al,2 mol NaOH, 1mol H2SO4。故法比較節(jié)約試劑(2)根據(jù)Al33AlO6H2O=4Al(OH)3可采用以下轉(zhuǎn)化關系： 2 mol Al(OH)3變式演練A其反應原理分別為：

18、2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2?？梢姰攨⒓臃磻腍Cl和NaOH的物質(zhì)的量一樣多時，產(chǎn)生H2的體積比是13，而題設條件體積比為12，說明此題投入的鋁粉對鹽酸來說是過量的，而對于NaOH來說是不足的。2Al6HCl=2AlCl33H2 6 mol 3 mol 3 molL10.1 L 0.15 mol則Al與NaOH反應生成的H2為0.15 mol20.3 mol。2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2227 g 3 mol54 g 0.3 mol即投入的鋁粉為5.4 g?！菊n后練習區(qū)】高考集訓1(1)(2)(3)(4)(5)2A3.A

19、4.C52Al2OH2H2O=2AlO3H2b2Al3H2O6e=Al2O3 6HHCO與H反應使H濃度降低，產(chǎn)生Al(OH)3沉淀解析堿洗時，部分除去了氧化膜的Al與NaOH溶液反應放出了H2，若將溶液中AlO轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀應向溶液中通入CO2，加HNO3，如若過量會造成沉淀溶解。鋁作陽極失去電子最終形成Al2O3，所以陽極電極反應式為：2Al3H2O6e=Al2O36H，在廢電解液中加入NaHCO3，會使溶液中H濃度降低而生成Al(OH)3沉淀。6(1)Al2O36H=2Al33H2O(2)SiO22OH=SiOH2O(3)硫氰化鉀(或苯酚溶液等合理答案均可)(4)NaHCO3制

20、純堿(或做發(fā)酵粉等合理答案均可)(5)5.61010 molL1解析鋁土礦中的成分能與HCl反應的有Al2O3、Fe2O3、MgO，不反應的是SiO2，所以固體A為SiO2，濾液B中有Al3、Fe3、Mg2，再加入過量燒堿，Al34OH=AlO2H2O，F(xiàn)e33OH=Fe(OH)3，Mg22OH=Mg(OH)2，沉淀C為Fe(OH)3、Mg(OH)2混合物，濾液D為NaAlO2、NaOH(過量)，NaAlO2能與CO2反應，NaAlO22H2OCO2=Al(OH)3NaHCO3，濾液E為NaHCO3，沉淀F為Al(OH)3，Al(OH)3灼燒得到Al2O3。鋁土礦中能與NaOH溶液反應的有Al

21、2O3、SiO2，其余均不反應，所以固體X為Fe2O3、MgO，Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O，SiO22NaOH=Na2SiO3H2O。(5)題中應用Ksp的有關計算，Kspc(Mg2)c2(OH)，c(OH)1.0101 molL1，所以c(Mg2) molL15.61010 molL1。7CA項，由Ca(OH)2CO2=CaCO3H2O，CaCO3CO2H2O=Ca(HCO3)2可知，其圖象應為圖1；B項，由HClNaAlO2H2O=Al(OH)3NaCl，Al(OH)33HCl=AlCl33H2O可知其圖象應為圖2；D項，由AlCl34NaOH=NaAlO23NaCl2H2O,3NaAlO2AlCl36H2O=4Al(OH)33NaCl可知，其圖象應為圖3。圖1 圖2圖3考點集訓1C2D該題中涉及的化學方程式為：2Na2H2O=2NaOHH2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。由題意，金屬沒有剩余可知x必大于或等于0.5，即0.5x1。根據(jù)電子得失守