2022屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第四單元材料家族中的元素第2節(jié)鋁及其重要化合物學(xué)案魯科版

1、第2節(jié)鋁及其重要化合物備考要點(diǎn)素養(yǎng)要求1.了解鋁及其重要化合物的制備方法。2.掌握鋁單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及其應(yīng)用。1.宏觀辨識(shí)與微觀探析:認(rèn)識(shí)鋁及其化合物的兩性,能從鋁化合物的多樣性,理解鋁及其化合物的性質(zhì)。2.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí):能發(fā)現(xiàn)和提出有探究?jī)r(jià)值的有關(guān)鋁及其化合物性質(zhì)的探究方案,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。考點(diǎn)一鋁單質(zhì)的性質(zhì)及制備必備知識(shí)自主預(yù)診知識(shí)梳理1.鋁的原子結(jié)構(gòu)和在自然界中的存在鋁的原子結(jié)構(gòu)示意圖為。鋁位于元素周期表,自然界中的鋁全部以態(tài)存在。2.金屬鋁的物理性質(zhì)鋁是色、具有金屬光澤的固體,硬度,具有良好的、導(dǎo)熱性和延展性。3.鋁的化學(xué)性質(zhì)寫出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式:A

2、l形成致密的氧化膜,離子方程式:微點(diǎn)撥(1)Al與MgO不能發(fā)生鋁熱反應(yīng),原因是Mg的活潑性強(qiáng)于Al。(2)鋁是活潑金屬,但抗腐蝕性能強(qiáng),原因是常溫下Al與O2反應(yīng)生成一層致密的氧化物薄膜而防止內(nèi)部金屬進(jìn)一步被氧化。4.鋁的制備工業(yè)上利用電解熔融氧化鋁的方法制備鋁單質(zhì):(寫化學(xué)方程式)。微點(diǎn)撥工業(yè)上冶煉Al用電解熔融Al2O3的方法而不用AlCl3作原料的原因是AlCl3是共價(jià)化合物,熔融態(tài)不導(dǎo)電。5.鋁熱反應(yīng)(1)實(shí)驗(yàn)原理:高溫下鋁將較不活潑的金屬?gòu)钠溲趸镏羞€原出來(lái)。(2)實(shí)驗(yàn)裝置:鋁粉還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。(3)引燃劑和鋁熱劑:a.引燃劑:鎂條、氯酸鉀。b.鋁熱劑:鋁粉和金屬氧化

3、物(Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)組成的混合物。(4)鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用:a.該反應(yīng)為放熱反應(yīng),鋁在高溫下還原出了金屬單質(zhì)。在冶金工業(yè)上常利用這一原理制取熔點(diǎn)較高的金屬,如3MnO2+4Al2Al2O3+3Mn等。b.該反應(yīng)原理可以應(yīng)用在生產(chǎn)上,如焊接鋼軌等。自我診斷1.在做鋁的燃燒實(shí)驗(yàn)時(shí),用坩堝鉗夾住一小塊鋁箔,在酒精燈上加熱至其熔化,看到的現(xiàn)象是鋁箔熔化,失去光澤,但熔化的鋁并不滴落。原因是什么?2.鋁與NaOH溶液反應(yīng)的機(jī)理是什么?3.判斷正誤,正確的打“”,錯(cuò)誤的打“”。(1)鋁在自然界中有游離態(tài)和化合態(tài)兩種形式。()(2)鋁制餐具可長(zhǎng)時(shí)間存放酸性或堿性食物。()(3)常溫下,鋁與稀

4、硝酸反應(yīng)可以制取氫氣。()(4)鋁在空氣中耐腐蝕,所以鋁是不活潑金屬。()(5)冶煉鋁時(shí)常用焦炭作還原劑。()關(guān)鍵能力考向突破考向鋁的性質(zhì)及用途【典例】下列有關(guān)鋁的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、用途解釋正確的是()選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋A鋁制成的槽車可以密封貯運(yùn)濃硫酸或濃硝酸鋁不能與濃硫酸或濃硝酸反應(yīng)B取一塊鋁箔,用酒精燈點(diǎn)燃,鋁箔只熔化成液體而沒(méi)有脫落鋁不易被氧化C向氯化銨溶液中投入一鋁片,鋁片上產(chǎn)生大量氣泡該氣體是氨氣D鋁制炊具最好不要盛放酸性或堿性較強(qiáng)的液體食物Al和Al2O3既可以與強(qiáng)酸反應(yīng)又可以與強(qiáng)堿反應(yīng)易錯(cuò)警示(1)能與鋁反應(yīng)生成H2的溶液,可能是酸性溶液,也可能是堿性溶液。(2)等質(zhì)量的鋁與足量的酸或堿溶

5、液反應(yīng),生成H2的量相同。(3)等物質(zhì)的量的酸和堿與足量的鋁反應(yīng),生成H2的量由酸和堿的物質(zhì)的量決定。對(duì)點(diǎn)演練鋁是中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)階段的一種既能與酸(非氧化性酸)反應(yīng)又能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)放出H2的金屬,就鋁的這一特殊性質(zhì)回答下列問(wèn)題:(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(yīng),所得H2的體積之比是。(2)足量的兩份鋁分別投入到等體積、等物質(zhì)的量濃度的鹽酸和氫氧化鈉溶液中,產(chǎn)生H2的體積之比是。(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)的量濃度之比是。(4)甲、乙兩燒杯中各盛有100 mL 3 molL-1的鹽

6、酸和NaOH溶液,向兩燒杯中分別加入等質(zhì)量的鋁粉,反應(yīng)結(jié)束后,測(cè)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(填字母)。A.5.4 gB.3.6 gC.2.7 gD.1.8 g深度指津1.鋁能與酸溶液反應(yīng)生成H2和鋁鹽(含Al3+),但與稀硝酸反應(yīng)不生成H2,且常溫下在濃硝酸、濃硫酸中發(fā)生鈍化。2.鋁與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)生成H2和四羥基合鋁酸鹽(含Al(OH)4-)。3.鋁與酸或堿溶液反應(yīng)生成H2的量的計(jì)算及比較。Al與酸、堿反應(yīng),實(shí)質(zhì)上都是Al0Al+3,2H+1H02,故Al與酸、堿溶液反應(yīng)時(shí),Al與H2的物質(zhì)的量均可利用關(guān)系式2Al3H2進(jìn)行計(jì)算,也可以直接利用電子得失守恒進(jìn)

7、行計(jì)算。(1)等量鋁分別與足量鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng),產(chǎn)生氫氣的體積比為V(H2)HClV(H2)NaOH=11。(2)足量的鋁分別與含等物質(zhì)的量HCl和NaOH的溶液反應(yīng),產(chǎn)生氫氣的體積比為V(H2)HClV(H2)NaOH=13。(3)一定量的鋁分別與一定量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng),若產(chǎn)生氫氣的體積比為13V(H2)HClV(H2)NaOH1,則必定是:鋁與鹽酸反應(yīng)時(shí),鋁過(guò)量而鹽酸不足。鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)時(shí),鋁不足而氫氧化鈉溶液過(guò)量。考點(diǎn)二鋁的重要化合物必備知識(shí)自主預(yù)診知識(shí)梳理1.Al2O3(1)物理性質(zhì):Al2O3是高熔點(diǎn)的氧化物,常作為材料及冶煉的原料。(2)化學(xué)性質(zhì)(用離子方程式表

8、示):兩性與強(qiáng)酸反應(yīng):。與強(qiáng)堿反應(yīng):。2.Al(OH)3(1)物理性質(zhì):Al(OH)3是難溶于水的白色膠狀沉淀,它能吸附水中的,常用于水的凈化,并能色素。(2)化學(xué)性質(zhì)。兩性與強(qiáng)酸反應(yīng):(寫離子方程式,下同)。與強(qiáng)堿反應(yīng):。受熱分解:化學(xué)方程式為。(3)制備(用離子方程式表示)。微點(diǎn)撥(1)Al(OH)3具有兩性,能溶于強(qiáng)酸(如鹽酸)、強(qiáng)堿溶液(如NaOH溶液),但不溶于弱酸溶液(如H2CO3溶液)、弱堿溶液(如氨水)。(2)既能與鹽酸反應(yīng)又能與NaOH溶液反應(yīng)的物質(zhì)有Al、Al2O3、Al(OH)3,多元弱酸的酸式鹽(如NaHCO3、KHS、KHSO3、NaH2PO4等)及弱堿弱酸鹽(如CH

9、3COONH4等)。3.明礬凈水原理明礬的化學(xué)式為,其凈水原理涉及的離子方程式為。4.Al3+、Al(OH)3、Al(OH)4-之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系寫出上述轉(zhuǎn)化的離子方程式:(1);。(2)。(3)。(4)。(5);。(6)。微點(diǎn)撥(1)用鋁鹽與堿液反應(yīng)制取Al(OH)3時(shí),采用弱堿溶液氨水而不用強(qiáng)堿溶液。(2)用偏鋁酸鹽與酸反應(yīng)制取Al(OH)3時(shí),一般是向偏鋁酸鹽溶液中通入CO2,而不使用強(qiáng)酸。5.從鋁土礦中提取Al2O3的兩大工藝流程由鋁土礦(主要成分是Al2O3,含SiO2、Fe2O3、MgO等雜質(zhì))提取Al2O3的兩大工藝流程(括號(hào)中為主要成分):自我診斷1.明礬可用于自來(lái)水的消毒嗎?2.

10、判斷正誤,正確的打“”,錯(cuò)誤的打“”。(1)向1 molL-1AlCl3溶液中加過(guò)量的6 molL-1NaOH溶液制備Al(OH)3懸濁液。()(2)氫氧化鋁具有弱堿性,可用于制胃酸中和劑。()(3)Al2O3熔點(diǎn)高,可用作耐高溫材料。()(4)向Al2(SO4)3溶液中加入過(guò)量氨水的離子方程式:Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH4+。()(5)將氯化鋁溶液滴入濃NaOH溶液中,產(chǎn)生大量白色沉淀。()3.通過(guò)小組討論,總結(jié)和鋁有關(guān)的符合下面轉(zhuǎn)化關(guān)系的物質(zhì),并把與鋁相關(guān)的物質(zhì)的化學(xué)式寫在橫線上。(1)aebd(2)aebd關(guān)鍵能力考向突破考向1鋁的重要化合物的性質(zhì)用途【典例1】(202

11、0河北唐山調(diào)研)下列有關(guān)鋁的化合物的說(shuō)法正確且存在因果關(guān)系的是()A.Al2O3的熔點(diǎn)很高,可用作耐火材料B.Al2O3具有兩性,可用于電解冶煉鋁C.明礬是凈水劑,可用于飲用水的殺菌消毒D.Al(OH)3具有兩性,可用于中和饅頭制作過(guò)程(如發(fā)酵階段)中產(chǎn)生的酸對(duì)點(diǎn)演練1下列除去雜質(zhì)的方法不正確的是()A.鎂粉中混有少量鋁粉:加入過(guò)量燒堿溶液充分反應(yīng),過(guò)濾、洗滌、干燥B.用過(guò)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:加入足量燒堿溶液,充分反應(yīng),過(guò)濾,向?yàn)V液中通入過(guò)量CO2后過(guò)濾、洗滌、干燥D.MgO中混有少量Al2O3:加入足量燒堿溶液,充分反應(yīng),過(guò)濾、洗

12、滌、干燥得到MgO考向2用鋁土礦提取鋁及其化合物的工藝流程題【典例2】(2020山西太原診斷)工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3xH2O、Fe2O3、SiO2等)提取純Al2O3作冶煉鋁的原料,提取時(shí)操作過(guò)程如圖所示,圖中操作錯(cuò)誤的是()A.B.C.D.對(duì)點(diǎn)演練2(2020甘肅武威第十八中學(xué)診斷考試)工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3,含F(xiàn)e2O3雜質(zhì))為原料冶煉鋁的工藝流程如下:下列敘述正確的是()A.試劑X可以是氫氧化鈉溶液,也可以是鹽酸B.反應(yīng)過(guò)濾后所得沉淀為氫氧化鐵C.圖中所示轉(zhuǎn)化反應(yīng)都不是氧化還原反應(yīng)D.反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaAl(OH)4+CO2Al(OH)3+NaHCO3深度

13、指津含鋁化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系及其應(yīng)用1.Al3+、Al(OH)4-、Al(OH)3的轉(zhuǎn)化關(guān)系2.可溶性鋁鹽與強(qiáng)堿(如NaOH)溶液反應(yīng),鋁元素的存在形式3.含鋁化合物轉(zhuǎn)化關(guān)系的應(yīng)用(1)判斷離子共存問(wèn)題:Al3+與OH-及Al(OH)4-、CO32-、S2-等弱酸根陰離子或Al(OH)4-與H+、HCO3-以及弱堿陽(yáng)離子Al3+、Fe3+等因生成沉淀或發(fā)生相互促進(jìn)的水解反應(yīng)而不能大量共存。(2)鑒別物質(zhì)(利用滴加試劑順序不同,現(xiàn)象不同):向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液,先產(chǎn)生白色沉淀,后沉淀溶解。向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液,開(kāi)始無(wú)明顯現(xiàn)象,后產(chǎn)生白色沉淀,沉淀不溶解。4.含鋁元素雜質(zhì)的

14、除雜方法歸類利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于強(qiáng)堿溶液的特性,可除去許多物質(zhì)中的含鋁雜質(zhì),如(括號(hào)中物質(zhì)為雜質(zhì)):(1)Mg(Al):加足量NaOH溶液,過(guò)濾、洗滌、干燥;(2)Fe2O3(Al2O3):加足量NaOH溶液,過(guò)濾、洗滌、干燥;(3)Mg(OH)2Al(OH)3:加足量NaOH溶液,過(guò)濾、洗滌、干燥;(4)Mg2+(Al3+):加過(guò)量NaOH溶液,過(guò)濾、洗滌,再加酸充分溶解得到的沉淀。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心速記1.掌握兩種兩性化合物的性質(zhì)(1)Al2O3(2)Al(OH)32.掌握3種制備氫氧化鋁的方法(1)向鋁鹽中加入氨水,離子方程式為Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH

15、4+。(2)NaAl(OH)4溶液中通入足量CO2,離子方程式為Al(OH)4-+CO2Al(OH)3+HCO3-。(3)NaAl(OH)4溶液與AlCl3溶液混合:3Al(OH)4-+Al3+4Al(OH)3。3.必記的與鋁有關(guān)的化學(xué)方程式(1)2Al+2NaOH+6H2O2NaAl(OH)4+3H2(2)2Al+Fe2O32Fe+Al2O3(3)Al2O3+2NaOH+3H2O2NaAl(OH)4第2節(jié)鋁及其重要化合物考點(diǎn)一鋁單質(zhì)的性質(zhì)及制備必備知識(shí)自主預(yù)診1.+13283第3周期A族化合2.銀白較小導(dǎo)電性3.4Al+3O22Al2O32Al+3Cl22AlCl32Al+6H+2Al3+3

16、H22Al+2OH-+6H2O2Al(OH)4-+3H22Al+Fe2O32Fe+Al2O34.2Al2O3(熔融)4Al+3O2自我診斷1.提示鋁箔加熱時(shí)與O2發(fā)生反應(yīng)生成熔點(diǎn)很高的Al2O3薄膜,使內(nèi)部的鋁被Al2O3包裹著,所以熔化的鋁不易滴下。2.提示2Al+2OH-+6H2O2Al(OH)4-+3H2。鋁先與強(qiáng)堿溶液中的水反應(yīng)生成H2和Al(OH)3,然后Al(OH)3再與NaOH反應(yīng)生成H2O和NaAl(OH)4,反應(yīng)中鋁是還原劑,水是氧化劑,NaOH不發(fā)生電子得失。3.答案(1)(2)(3)(4)(5)關(guān)鍵能力考向突破典例D常溫下,鋁遇濃硫酸、濃硝酸被鈍化,并不是不反應(yīng),A項(xiàng)錯(cuò)誤

17、;鋁箔用酒精燈點(diǎn)燃,鋁箔只熔化成液體而沒(méi)有脫落,是因?yàn)殇X箔表面被氧化產(chǎn)生一層致密的Al2O3薄膜,由于Al2O3熔點(diǎn)高,將熔化的Al包裹在里面沒(méi)有脫落,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;氯化銨水溶液顯酸性,加入鋁發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生H2,C項(xiàng)錯(cuò)誤;鋁制炊具表面有一層氧化膜Al2O3,Al和Al2O3既可以與強(qiáng)酸反應(yīng)又可以與強(qiáng)堿反應(yīng),故不能盛放酸性或堿性較強(qiáng)的液體食物,D項(xiàng)正確。對(duì)點(diǎn)演練答案(1)11(2)13(3)31(4)A解析(1)根據(jù)化學(xué)方程式:2Al+6HCl2AlCl3+3H2、2Al+2NaOH+6H2O2NaAl(OH)4+3H2可知,Al與H2的關(guān)系式均為2Al3H2,故只要參加反應(yīng)的Al的量相等,所得H2

18、的量必相等。(2)因?yàn)樵诜磻?yīng)中Al過(guò)量,產(chǎn)生的H2由HCl和NaOH的量決定。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中的關(guān)系式:6HCl3H2、2NaOH3H2,故當(dāng)HCl、NaOH物質(zhì)的量相等時(shí),二者產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量之比是13,即產(chǎn)生H2的體積之比為13。(3)因?yàn)殇X足量且產(chǎn)生H2的量相等,根據(jù)關(guān)系式可得n(HCl)n(NaOH)=31,又因?yàn)閮扇芤后w積相等,故物質(zhì)的量濃度c(HCl)c(NaOH)=n(HCl)n(NaOH)=31。(4)其反應(yīng)原理分別為2Al+6HCl2AlCl3+3H2,2Al+2NaOH+6H2O2NaAl(OH)4+3H2?？梢?jiàn)當(dāng)參加反應(yīng)的HCl和NaOH的物質(zhì)的量相同時(shí),產(chǎn)生H2的體積比

19、是13,而題設(shè)條件體積比為12,說(shuō)明此題投入的鋁粉對(duì)鹽酸來(lái)說(shuō)是過(guò)量的,而對(duì)于NaOH來(lái)說(shuō)是不足的。2Al+6HCl2AlCl3+3H26mol3mol3molL-10.1L0.15mol則Al與NaOH溶液反應(yīng)生成的H2為0.15mol2=0.3mol。2Al+2NaOH+6H2O2NaAl(OH)4+3H2227g3mol5.4g0.3mol即投入的鋁粉的質(zhì)量為5.4g。考點(diǎn)二鋁的重要化合物必備知識(shí)自主預(yù)診1.(1)耐火金屬鋁(2)Al2O3+6H+2Al3+3H2OAl2O3+2OH-+3H2O2Al(OH)4-2.(1)懸浮物吸附(2)Al(OH)3+3H+Al3+3H2OAl(OH)3

20、+OH-Al(OH)4-2Al(OH)3Al2O3+3H2O(3)Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH4+Al3+3Al(OH)4-4Al(OH)3Al(OH)4-+CO2Al(OH)3+HCO3-3.KAl(SO4)212H2OAl3+3H2OAl(OH)3(膠體)+3H+4.(1)Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH4+Al3+3Al(OH)4-4Al(OH)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)2Al(OH)4-+CO22Al(OH)3+CO32-+H2OAl(OH)4-+H+Al(OH)3+H2O(6)Al(OH)3+OH-Al(OH)4-自我診斷1.