2013年高考化學(xué) 教材回歸詳析 3.2 鋁及其重要化合物

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1、第二節(jié) 鋁及其重要化合物 考點(diǎn)梳理 1.了解鋁的主要性質(zhì)及應(yīng)用。 2.了解鋁的重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用 一、鋁的主要性質(zhì)及應(yīng)用 1．物理性質(zhì) 鋁位于元素周期表第三周期ⅢA族 ，原子結(jié)構(gòu)示意圖為。鋁元素在地殼中含量豐富，僅次于硅。自然界中的鋁全部以化合態(tài)存在。 鋁為銀白色金屬，熔點(diǎn)為660.40C，沸點(diǎn)為24670C密度為2.7g·cm-3,導(dǎo)電性僅次于銀、銅和金。 2.化學(xué)性質(zhì) 根據(jù)下列轉(zhuǎn)化關(guān)系，完成化學(xué)方程式。 ①2Al＋3Cl22AlCl3； ②2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑； ③2Al＋3SAl2S3； ④2Al＋3H2SO4===

2、Al2(SO4)3＋3H2↑； ⑤4Al＋3O22Al2O3； ⑥2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑； ⑦2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe。 （1）跟非金屬單質(zhì)反應(yīng) ①氧氣。常溫：在表面生成一層致密的氧化物薄膜，阻止內(nèi)部的金屬繼續(xù)與氧氣反應(yīng)。 點(diǎn)燃：4Al＋3O22Al2 ②鋁容易和鹵素反應(yīng)，常溫下和氯氣激烈化合生成三氯化鋁；在溴中燃燒鋁粉生成三溴化鋁。在高溫下也能和硫、氮?dú)狻⑻贾苯踊铣葾l2S3、AlN、Al4C3(2000℃)。 （2）鋁與酸反應(yīng) ① 與非氧化性強(qiáng)酸(稀硫酸、鹽酸)反應(yīng) 2Al＋3H2SO4＝Al2(SO4)3＋3H2↑

3、2Al＋6H+ ＝2Al3+＋3H2↑ ②與氧化性酸 常溫下，鋁、鐵遇濃硫酸、濃硝酸發(fā)生鈍化，加熱時(shí)，鋁與稀硝酸反應(yīng)不產(chǎn)生H2，與熱濃硫酸、濃硝酸反應(yīng)： 2Al＋6H2SO4(濃)Al2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O （3）鋁與強(qiáng)堿溶液反應(yīng) 2Al＋2NaOH＋6H2O ＝ 2 Na[Al(OH)4]＋3H2↑ （4）鋁熱反應(yīng) 2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe鋁粉和氧化鐵粉末的混合物稱為鋁熱劑，鋁熱反應(yīng)可用于焊接鋼軌，可用于冶煉Ni、Mn、V等難熔金屬。 二、鋁的重要化合物 1.氧化鋁 （1）氧化鋁白色固體，高熔點(diǎn)(2045℃)，難溶于水，是兩性氧化物 與酸反應(yīng)：

4、Al2O3＋6H+＝2Al3+＋3H2O 與堿反應(yīng)：Al2O3＋2OH－ ===2AlO+H2O （2）用途：熔點(diǎn)很高，是一種比較好的耐火材料，還可以制作各種寶石。 2.氫氧化鋁 （1）化學(xué)性質(zhì)： ①氫氧化鋁是兩性氫氧化物，只溶于強(qiáng)酸或強(qiáng)堿，而不溶于弱酸或弱堿。 與酸反應(yīng)：Al(OH)3＋3H+＝Al3+＋3H2O 與堿反應(yīng)：Al(OH)3＋OH-＝AlO+H2O ②氫氧化鋁受熱分解2Al(OH)3Al2O3＋3H2O （2）Al(OH)3的制備： ①用弱堿氨水與可溶性鋁鹽反應(yīng).Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4＋ ②向偏鋁酸鹽中通入CO2 2A

5、lO+ CO2+3H2O2 Al(OH)3↓+ （3）明礬 明礬是含有結(jié)晶水的硫酸鉀和硫酸鋁的復(fù)鹽?；瘜W(xué)式KAl(SO4)2·12H2O KAl(SO4)2·12H2O=K+＋Al3＋＋2SO42－＋12H2O，Al3＋容易水解，生成膠狀的氫氧化鋁Al(OH)3[ Al3++3H2OAl(OH)3（膠體）+3H+，氫氧化鋁膠體的吸附能力很強(qiáng)，可以吸附水里懸浮的雜質(zhì)，并形成沉淀，使水澄清。所以，明礬是一種較好的凈水劑。 【熱點(diǎn)難點(diǎn)】 一、“鋁三角”的轉(zhuǎn)化關(guān)系及其應(yīng)用 1. Al3＋、Al(OH)3、AlO之間轉(zhuǎn)化關(guān)系 離子方程式： (1)①Al3＋＋3NH3·H2O===

6、Al(OH)3↓＋3NH ②Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓ ③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ (2)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O (3)Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O (4)AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O (5)①AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO ②AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓ (6)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O 2.應(yīng)用 （1）制取Al(OH)3：A13++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ AlO+CO2 = Al(OH)3

7、↓+HCO3－ （2）離子共存問(wèn)題： Al3+與OH－、S2－、HS－、AlO、CO32－、HCO3－因雙水解反應(yīng)或生成沉淀而不能大量共存；AlO與H+、NH4+、Al3+、Fe3+等不能大量共存。 (3)鑒別（利用滴加順序不同，現(xiàn)象不同） ①AlCl3溶液中滴加NaOH溶液現(xiàn)象為：先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀溶解。 ②NaOH溶液中滴加AlCl3溶液現(xiàn)象為：開(kāi)始無(wú)明顯現(xiàn)象，后產(chǎn)生白色沉淀，沉淀不溶解。 (4)分離提純 ①利用Al能溶于強(qiáng)堿溶液，分離Al與其他金屬的混合物。 ②利用Al2O3能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，分離Al2O3與其他金屬氧化物。 ⑧利用Al(OH)3，能L強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，

8、分離Al3+與其他金屬陽(yáng)離子。 【典例1】向30 mL 1 mol·L－1的AlCl3溶液中逐漸加入濃度為4 mol·L－1的NaOH溶液，若產(chǎn)生0.78 g白色沉淀，則加入的NaOH溶液的體積可能為 (　　) A．3 mL B．7.5 mL C．15 mL D．17.5 mL 【解析】已知n(AlCl3)＝0.03 mol，n[Al(OH)3]＝0.01 mol，由沉淀的物質(zhì)的量小于氯化鋁的物質(zhì)的量可推知此題可能有兩個(gè)答案：一是氫氧化鈉不足，二是氫氧化鈉過(guò)量。 由兩者反應(yīng)的離子方程式知Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－===AlO＋

9、2H2O 當(dāng)堿的量不足時(shí)，則V(NaOH)＝ L＝0.007 5 L＝7.5 mL；當(dāng)堿過(guò)量時(shí)，則V(NaOH)＝ L＝0.027 5 L＝27.5 mL。 【答案】B 二、氫氧化鋁沉淀的圖象分析 操作 向一定量的AlCl3 溶液中逐滴加入NaOH 溶液至過(guò)量。 向一定量的NaAlO2 溶液中逐滴加入稀鹽酸溶液至過(guò)量。 向一定量的NaOH 溶液中逐滴加入AlCl3 溶液至過(guò)量。 現(xiàn)象 立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→減少→消失 立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→減少→消失 無(wú)沉淀→出現(xiàn)沉淀→漸多→最多→沉淀不消失 圖像 離子方程式 Al3++3OH-=A

10、l（OH）3↓ Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O AlO2-+H++H2O= Al(OH)3↓ Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O Al3++4OH-= AlO2-+2H2O Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓ 操作 向一定量的鹽酸 溶液中逐滴加入NaAlO2 溶液至過(guò)量。 向一定量的AlCl3 溶液中逐滴加氨水溶液至過(guò)量。 向一定量的NaAlO2 溶液中緩慢通入CO2至過(guò)量。 現(xiàn)象 無(wú)沉淀→出現(xiàn)沉淀→漸多→最多→沉淀不消失 立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→沉淀不消失 立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→沉淀不消失 圖像

11、 離子方程式 AlO2-+4H+= Al3++2H2O Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3 Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ Al(OH)3與NH3·H2O不反應(yīng) 2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32- CO32-+ CO2+H2O=2HCO3- Al(OH)3與CO2+H2O不反應(yīng) 【典例2】下列圖像正確的是( ) 【解析】選B。由鋁元素守恒，并結(jié)合“鋁三角”的轉(zhuǎn)化關(guān)系得：A項(xiàng)，Al3+與H+不發(fā)生反應(yīng)，Al(OH)3與H+反應(yīng)時(shí)，Al(OH)3的量應(yīng)減少；B項(xiàng)，Al3+與OH-發(fā)生反應(yīng)生成A

12、l(OH)3，且兩者的物質(zhì)的量之比為1∶3,Al(OH)3與OH-發(fā)生反應(yīng)生成，且兩者的物質(zhì)的量之比為1∶1；C項(xiàng)，當(dāng)Al3+與OH-完全反應(yīng)生 成Al(OH)3時(shí)，生成的Al(OH)3應(yīng)是1 mol；D項(xiàng)與H+發(fā)生反應(yīng)生成Al(OH)3，兩者的物質(zhì)的量之比為1∶1,故選B項(xiàng)。 三、鋁與酸、堿反應(yīng)生成H2的量的關(guān)系 鋁與酸、堿反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。從化學(xué)方程式可以看出Al與酸、堿反應(yīng)時(shí)生成H2的實(shí)質(zhì)都是AlAl3＋，所以無(wú)論與酸還是與堿反應(yīng)，Al與H2的關(guān)系都是2Al～3H2。 (

13、1)等量鋁分別與足量鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣體積比＝1∶1。 (2)足量的鋁分別與等物質(zhì)的量的鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的體積比為＝1∶3。 (3)一定量的鋁分別與一定量的鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的體積比為≤≤，則必定是①鋁與鹽酸反應(yīng)時(shí)，鋁過(guò)量而鹽酸不足；②鋁與氫氧化鈉反應(yīng)時(shí)，鋁不足而氫氧化鈉過(guò)量。解題時(shí)應(yīng)充分利用上述過(guò)量關(guān)系。 【典例3】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(cè)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 g B．3.6 g

14、 C．2.7 g D．1.8 g 【解析】其反應(yīng)原理分別為2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。可見(jiàn)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1∶3，而題設(shè)條件體積比為1∶2，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＋6HCl　　　===　　　2AlCl3＋3H2↑ 6 mol 3 mol 3 mol·L－1×0.1 L 0.15 mol 則Al與NaOH反應(yīng)生成的H2為0.15 mol×2＝0.3 mol。 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 2×27 g 3 mol 5．4 g 0.3 mol 即投入的鋁粉為5.4 g。 【答案】A