第三章學(xué)案14鋁及其重要化合物

1、高考總復(fù)習(xí)同步訓(xùn)練學(xué)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(yīng)用。知識(shí)點(diǎn)一鋁的化學(xué)性質(zhì)1 鋁與氧氣反應(yīng)用坩堝鉗夾住一小塊鋁箔，在酒精燈上加熱至之熔化，會(huì)看到的現(xiàn)象是_ ，原因是 _ ，反應(yīng)的化學(xué)方程式是_ 。2 鋁與酸的反應(yīng)鋁與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式為：_ 。3 鋁與強(qiáng)堿的反應(yīng)鋁與 NaOH 溶液反應(yīng)的離子方程式為：_ 。4 鋁熱反應(yīng)Al 與 Fe2O3 共熱的化學(xué)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(yīng)的實(shí)質(zhì)是什么？氧化劑是什么？知識(shí)點(diǎn)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

2、酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)的氧化物，一定是兩性氧化物嗎？2 常見的鋁鹽(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(fù)鹽。(2) 明礬的化學(xué)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(yīng)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 H 2 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(guān)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

3、 和 NaOH 的物質(zhì)的量濃度是什么關(guān)系？為什么？典例導(dǎo)悟 1(2011 太原調(diào)研 )等體積、等物質(zhì)的量濃度的硫酸、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5 6，則甲、乙兩燒杯中的反應(yīng)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 mol L 1 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(yīng)結(jié)束后，測得生成的氣體體積比為V(甲 ) V(乙 ) 1 2，則加入鋁粉的質(zhì)量為 ()A 5.4 gB 3.6 gC 2.7 gD

4、1.8 g二、 Al(OH)3 沉淀生成的計(jì)算1 Al3與 OH 反應(yīng)生成 Al(OH)3 沉淀的定量計(jì)算規(guī)律可溶性鋁鹽與強(qiáng)堿溶液混合時(shí)，二者相對(duì)量的大小要影響產(chǎn)物的生成：強(qiáng)堿不足量時(shí) (反應(yīng) )： _ ；強(qiáng)堿足量時(shí) (反應(yīng) )： _ ；綜合上述兩式可得(反應(yīng) )： _ 。設(shè) Al 3 、OH 的物質(zhì)的量分別為 n(Al 3 )、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(qiáng)酸與 AlO 2反應(yīng)的定量計(jì)算規(guī)律強(qiáng)酸不足量時(shí)(反應(yīng) )： _ ；強(qiáng)酸足量時(shí) (反應(yīng) )： _ ；綜合上述兩式可得(反應(yīng) )： _ 。結(jié)果如下：典例導(dǎo)悟 2 實(shí)驗(yàn)室用鋁

5、屑、燒堿和稀 H 2SO4 為原料制取一定量的如下的轉(zhuǎn)化關(guān)系表示兩種方法：H2SO4 NaOH Al Al3 Al(OH) 3NaOH H2SO4 Al AlO 2 Al(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)Al(OH) 3。可分別用3 所耗費(fèi)的試劑用量予以說明 )(2) 從操作難易的角度分析，上述兩種方法存在的明顯缺點(diǎn)是什么？若原料相同，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)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

6、液除去鋁表面的氧化膜：Al 2O3 2OH =2AlO 2 H 2O()(2010江蘇 3B)(3)用氨水鑒別 Al 3 、 Mg 2 、 Ag ()(2010天津理綜 3A)Al 3 2SO42 2Ba2 4OH =2BaSO4 (4)向明礬溶液中加入過量的氫氧化鋇溶液：AlO 2 2H2 O()(2010四川理綜 9A)(5)Y( 即 Al) 的最高價(jià)氧化物的水化物能溶于稀氨水()(2010上海 20C)2 (2008東，廣 6)相同質(zhì)量的下列物質(zhì)分別與等濃度的NaOH溶液反應(yīng)，至體系中均無固體物質(zhì)，消耗堿量最多的是(A AlB Al(OH)3C AlCl3D Al 2 O33 (2009

7、海，上15)鎂和鋁分別與等濃度、等體積的過量稀硫酸反應(yīng)，產(chǎn)生氣體的體積A 物質(zhì)的量之比為3 2B 質(zhì)量之比為3 2C摩爾質(zhì)量之比為2 3D 反應(yīng)速率之比為2 3(V)與時(shí)間(t) 關(guān)系如上圖。反應(yīng)中鎂和鋁的()4(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(yīng)生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體 b L 。向反應(yīng)后的溶液中加入c molL 1 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 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(guān)系不正確的是()1 000 bVcA c 11.2 VB pm 125517C nm 17Vc

8、D.3mp 9 m5 2010 東理綜山29(1) 對(duì)金屬制品進(jìn)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_( 用離子方程式表示槽液中加入下列試劑中的_。a NH 3b CO2自然氧化膜，堿洗時(shí)常有氣泡冒出，其原因) 。為將堿洗槽液中的鋁以沉淀形式回收，最好向cNaOHd HNO 3是以鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應(yīng)式為_。取少量廢電解液，加入NaHCO 3 溶液后產(chǎn)生氣泡和白色沉淀，產(chǎn)生沉淀的原因是_ 。6 (2009 建理綜，福 24)從鋁土礦 (主要成分是 Al 2O3，含 SiO 2、 Fe2 O3、

9、MgO 等雜質(zhì) )中提取氧化鋁的兩種工藝流程如下：請(qǐng)回答下列問題：Al 3 的離子方程式為 _(1) 流程甲加入鹽酸后生成_。(2) 流程乙加入燒堿后生成2SiO 3 的離子方程式為 _。3 (3) 驗(yàn)證濾液 B 中含 Fe ，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(xué)式 )，寫出該溶液的一種用途：_。(5) 已知 298 K 時(shí)， Mg(OH) 2 的溶度積常數(shù) K sp5.6 10 12mol 3L 3，取適量的濾液B，加入一定量的燒堿達(dá)到沉淀溶解平衡，測得 pH 13.00，則此溫度下殘留在溶液中的c(Mg 2 ) _ 。題組二Al

10、3 、AlO 2 、 Al(OH) 3 相互轉(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(guān)系如圖所示，符合圖示情況的是()ABCDXCO2HClNaOHAlCl 3YCa(OH) 2NaAlO 2AlCl 3NaOH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()ANH4NO3CO32NaMg 2B NaBa 2HCO 3KCNO3Ca2ClDNO3KAlO 2H2 (2011 肥統(tǒng)考合)將總物質(zhì)的量為n mol 的鈉和鋁 (其中鈉的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x )投入到一定量的水中充分反應(yīng)，

11、金屬?zèng)]有剩余，共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體V L 。下列關(guān)系式中正確的是()VB 0x 0.5A x11.2nC V 33.6n(1 x)D 11.2nV 22.4n3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(yīng)后，再與足量鹽酸反應(yīng)，另一份直接放入足量的燒堿溶液中充分反應(yīng)；前后兩種情況下生成的氣體質(zhì)量比是()A 11B98C34 1D434 (2011 湖北黃岡模擬 )兩個(gè)燒杯中加入同體積濃度均為的 H 2SO4，置于天平2 mol L兩端，調(diào)平天平后分別加入10.8 g 的 Al 和 Mg，則反應(yīng)完畢后，天平 ()A 可能加 Mg 的一端下傾B 可能加 Al 的一端

12、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(dāng)?shù)慕M合是()加鹽酸溶解；加燒堿溶液溶解；過濾；通入過量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 B CD 題組二鋁的重要化合物 116 (1) 將 350 mL 1 mol L NaOH 溶液逐滴滴入 100 mL 1 mol L(2) 將 100 mL 1 mol L 1AlCl 3 溶液逐滴滴入 350 mL 1 molL 1AlCl 3 溶液中。 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(O

13、H) 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 蘇，江5) 化學(xué)在生產(chǎn)和日常生活中有著重要的應(yīng)用。下列說法不正確的是 ()A 明礬水解形成的Al(OH) 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C MgO 的熔點(diǎn)很高，可用于制作耐高溫材料D 電解 MgCl 2 飽和溶液，可制得金屬鎂8下列各反應(yīng)的離子方程式中，錯(cuò)誤的是()A 硫酸鋁溶液中加入過量的氨水：Al 3 3NH 3H2O=Al(OH) 3 3NH 4B 鐵片放入過量的稀硝酸中：3Fe 8H2 2NO2 4H2O2NO3

14、=3FeC將鋁片放入過量 NaOH 溶液中： 2Al 2OH 2H 2O=2AlO 2 3H 2D 偏鋁酸鈉與過量鹽酸反應(yīng)：AlO 2 4H =Al3 2H2O9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(yīng)后， 取澄清溶液將其蒸干，得純凈的 NaAlO 2 固體B 向 NaAlO 2 溶液中加入過量的AlCl 3 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(yīng)，將所得溶液蒸干，可得AlCl3固體D 把 AlCl 3 溶液與足量氨水反應(yīng)，將沉淀過濾、洗滌、灼燒去掉水分可得Al2O3 固體1

15、0.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(guān)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(yīng)為紫色 (透過藍(lán)色鈷玻璃 )。(1) 寫出化學(xué)式： A_ ， B_ ，C_ ，D_ ， E_。(2) 寫出下列反應(yīng)的離子方程式：A B： _ ；A D： _ 。題組三實(shí)驗(yàn)探究11 (2010 南京模擬 )電解法冶煉鋁的原料是Al 2O3，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 Al 2O3，雜質(zhì) SiO2、 Fe2O3) Al(OH) 3 Al 2O3Al 。從鋁土礦到 Al(OH) 3 的轉(zhuǎn)

16、化有兩種方案：方案 1：過量 HCl過量 NaOHCO2鋁土礦 濾液 濾液 Al OH 3過濾過濾 過濾方案 2：過量 NaOHHCl氨水Al OH 3鋁土礦 濾液 濾液 過濾過濾 過濾(1) 過濾、的濾渣成分分別是 _(填字母代號(hào)，下同 )；過濾、的濾渣成分分別是 _ 。A A l2 O3B SiO2C Fe2O3D Al(OH) 3E H2SiO3 F Fe(OH)3(2) “ Al(OH) 3 Al ”的一般的生產(chǎn)方法是_( 填字母代號(hào) )。A 蒸發(fā)B灼燒 C熱還原 D溶解 E過濾 F電解學(xué)案 14鋁及其重要化合物【課前準(zhǔn)備區(qū)】知識(shí)點(diǎn)一1鋁箔熔化， 失去光澤， 但熔化的鋁并不滴落鋁箔加熱

17、時(shí)與O2 發(fā)生反應(yīng)生成氧化膜，Al 2O3 包裹著，所以熔化的鋁不易滴下使內(nèi)部的鋁被4Al 3O2=2Al 2O32 2Al 6H =2Al 3 3H23 2Al 2OH 2H2 O=2AlO 2 3H 2。高溫4 2Al Fe2O3=Al 2O3 2Fe知識(shí)點(diǎn)二1.化與酸Al 2O36H =2Al 3 3H2OAl(OH) 3 3H =Al 3 3H 2O反應(yīng)學(xué)與堿Al 2O3 2OH =2AlO 2 H2OAl(OH) 3 OH =AlO 2 2H2O性反應(yīng)質(zhì)加熱不分解2Al(OH) 3=Al 2O33H 2O2.(2)KAl(SO 4)212H 2O 白易25，故甲中鋁過量，乙中鋁不足(

18、即堿過量 )。 637.52(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 H 2SO4,6 mol NaOH ，法消耗 2 mol Al ， 2 mol NaOH ， 1 mol H 2SO4，所以法比較節(jié)約試劑。(2) 由于 Al(OH) 3 既能與 H2SO4 反應(yīng)又能與 NaOH 反應(yīng)所以在上述兩種方法中第二步驟操作的用量都難以控制。2Al 3H 2SO4=Al 2(SO4)3 3H 22Al 2NaOH 2H2O=2NaAlO 2 3H2 Al 2(SO4)36NaAlO 2 12H2O=8Al(OH) 3 3Na2SO4故每生成2

19、 mol Al(OH) 3，需要 2 mol Al ，0.75 mol H 2SO4，1.5 mol NaOH ，可見比兩法更節(jié)約試劑。解析 (1)反應(yīng)過程中所涉及的化學(xué)方程式為： 2Al 3H 2SO4=Al 2(SO4) 3 3H 2Al 2(SO4)36NaOH=2Al(OH) 3 3Na2SO4 2Al 2NaOH 2H 2O=2NaAlO 2 3H2 2NaAlO 2 2H2OH 2SO4 =2Al(OH) 3 Na2SO4由化學(xué)方程式可分別得出兩種方法的關(guān)系式： 法 2Al 3H 2SO4 6NaOH 2Al(OH) 3 法 2Al 2NaOH H 2SO4 2Al(OH) 3所以

20、制備 2 mol Al(OH) 3 法消耗 2 mol Al,3 mol H 2SO4, 6mol NaOH ； 法消耗 2 mol Al,2 mol NaOH, 1mol H 故 法比較節(jié)約試劑(2) 根據(jù) Al 3 3AlO 2 6H 2O=4Al(OH) 3可采用以下轉(zhuǎn)化關(guān)系：0.75 mol H 2SO40.5 mol Al30.5 mol Al 2 mol Al(OH) 31.5 mol NaOH1.5 mol Al 1.5 mol AlO 2變式演練A 其反應(yīng)原理分別為： 2Al 6HCl=2AlCl 3 3H 2，2Al 2NaOH 2H 2O=2NaAlO 2 3H 2 。可見

21、當(dāng)參加反應(yīng)的HCl 和 NaOH 的物質(zhì)的量一樣多時(shí)，產(chǎn)生H2 的體積比是 13，而題設(shè)條件體積比為12，說明此題投入的鋁粉對(duì)鹽酸來說是過量的，而對(duì)于 NaOH 來說是不足的。2Al 6HCl=2AlCl 3 3H 26 mol1 0.1 L3 mol0.15 mol3 mol L則 Al 與 NaOH 反應(yīng)生成的 H 2 為 0.15 mol 2 0.3 mol 。2Al 2NaOH 2H2O=2NaAlO 2 3H2 2 27 g3 mol5 4 g0.3 mol即投入的鋁粉為5.4 g。 【課后練習(xí)區(qū)】高考集訓(xùn)1 (1)(2)(3)(4)(5)2 A3.A4.C5 2Al 2OH 2H2

22、O=2AlO 2 3H2 b6H 2Al 3H 2O6e =Al 2O3HCO 3與 H反應(yīng)使 H濃度降低，產(chǎn)生Al(OH) 3 沉淀解析 堿洗時(shí)， 部分除去了氧化膜的Al 與 NaOH 溶液反應(yīng)放出了H2，若將溶液中AlO 2轉(zhuǎn)化為 Al(OH) 3 沉淀應(yīng)向溶液中通入CO2 ，加 HNO 3，如若過量會(huì)造成沉淀溶解。鋁作陽極失去電子最終形成Al 2O3，所以陽極電極反應(yīng)式為：，在廢2Al 3H 2O 6e=Al 2O3 6H電解液中加入NaHCO 3，會(huì)使溶液中H 濃度降低而生成Al(OH) 3 沉淀。3(2)SiO 2 2OH =SiO23 H 2O(3) 硫氰化鉀 (或苯酚溶液等合理答

23、案均可 )(4)NaHCO 3制純堿 (或做發(fā)酵粉等合理答案均可 ) 101(5)5.6 10mol L解析 鋁土礦中的成分能與 HCl 反應(yīng)的有 Al 2O3、Fe2O3、MgO ，不反應(yīng)的是 SiO2 ，所以固體 A 為 SiO2，濾液 B 中有 Al 3 、 Fe3、 Mg 2 ，再加入過量燒堿，Al 3 4OH =AlO 2 2H2O，F(xiàn)e3 3OH =Fe(OH) 3，Mg 2 2OH =Mg(OH) 2 ，沉淀 C 為 Fe(OH) 3、Mg(OH) 2混合物，濾液D為 NaAlO 2 、 NaOH(過量 ) ， NaAlO 2 能與 CO2反應(yīng)， NaAlO 2 2H 2OCO2

24、=Al(OH) 3 NaHCO 3，濾液 E 為 NaHCO3 ，沉淀 F 為 Al(OH) 3，Al(OH) 3 灼燒得到Al 2O3。鋁土礦中能與NaOH 溶液反應(yīng)的有Al 2O3、SiO 2，其余均不反應(yīng)， 所以固體X 為 Fe2O3、MgO ，Al 2O32NaOH=2NaAlO2 H 2O，SiO 2 2NaOH=Na 2SiO3 H 2O。(5) 題中應(yīng)用Ksp 的有關(guān)計(jì)算， K sp c(Mg221 12Ksp 1) c(OH)，c(OH)1.0 10mol L ，所以 c(Mg) 2 mol L 12c OH5.6 10 10 1 1 2 5.6 10mol L 。1.0 10

25、7 CA 項(xiàng)，由 Ca(OH) 2 CO2=CaCO3 H 2O， CaCO3 CO2 H 2O=Ca(HCO 3)2可知，其圖象應(yīng)為圖1 ； B項(xiàng)，由HCl NaAlO 2 H 2O=Al(OH) 3 NaCl ， Al(OH) 3 3HCl=AlCl 3 3H2 O 可知其圖象應(yīng)為圖2； D 項(xiàng)，由 AlCl 3 4NaOH=NaAlO 2 3NaCl 2H2O,3NaAlO 2 AlCl 3 6H 2O=4Al(OH)3 3NaCl 可知，其圖象應(yīng)為圖3。圖 1圖 2圖 3考點(diǎn)集訓(xùn)1 C2Na 2H 2O=2NaOH H2 ， 2Al 2NaOH 2 D 該題中涉及的化學(xué)方程式為：2H2O=2NaAlO 2 3H2 。由題意，金屬?zèng)]有剩余可知x 必大于或等于 0.5，即 0.5 x1。根據(jù)電子得失守恒得：nx 1 n nx 3