2013年高考化學 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 考點梳理 1.了解鋁的主要性質及應用。 2.了解鋁的重要化合物的主要性質及應用 一、鋁的主要性質及應用 1．物理性質 鋁位于元素周期表第三周期ⅢA族 ，原子結構示意圖為。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，熔點為660.40C，沸點為24670C密度為2.7g·cm-3,導電性僅次于銀、銅和金。 2.化學性質 根據(jù)下列轉化關系，完成化學方程式。 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）跟非金屬單質反應 ①氧氣。常溫：在表面生成一層致密的氧化物薄膜，阻止內部的金屬繼續(xù)與氧氣反應。 點燃：4Al＋3O22Al2 ②鋁容易和鹵素反應，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、氮氣、碳直接化合成Al2S3、AlN、Al4C3(2000℃)。 （2）鋁與酸反應 ① 與非氧化性強酸(稀硫酸、鹽酸)反應 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，鋁與稀硝酸反應不產生H2，與熱濃硫酸、濃硝酸反應： 2Al＋6H2SO4(濃)Al2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O （3）鋁與強堿溶液反應 2Al＋2NaOH＋6H2O ＝ 2 Na[Al(OH)4]＋3H2↑ （4）鋁熱反應 2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe鋁粉和氧化鐵粉末的混合物稱為鋁熱劑，鋁熱反應可用于焊接鋼軌，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(2045℃)，難溶于水，是兩性氧化物 與酸反應：

4、Al2O3＋6H+＝2Al3+＋3H2O 與堿反應：Al2O3＋2OH－ ===2AlO+H2O （2）用途：熔點很高，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）化學性質： ①氫氧化鋁是兩性氫氧化物，只溶于強酸或強堿，而不溶于弱酸或弱堿。 與酸反應：Al(OH)3＋3H+＝Al3+＋3H2O 與堿反應：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.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 明礬是含有結晶水的硫酸鉀和硫酸鋁的復鹽。化學式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，可以吸附水里懸浮的雜質，并形成沉淀，使水澄清。所以，明礬是一種較好的凈水劑。 【熱點難點】 一、“鋁三角”的轉化關系及其應用 1. Al3＋、Al(OH)3、AlO之間轉化關系 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）離子共存問題： Al3+與OH－、S2－、HS－、AlO、CO32－、HCO3－因雙水解反應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：先產生白色沉淀，后沉淀溶解。 ②NaOH溶液中滴加AlCl3溶液現(xiàn)象為：開始無明顯現(xiàn)象，后產生白色沉淀，沉淀不溶解。 (4)分離提純 ①利用Al能溶于強堿溶液，分離Al與其他金屬的混合物。 ②利用Al2O3能與強堿溶液反應，分離Al2O3與其他金屬氧化物。 ⑧利用Al(OH)3，能L強堿溶液反應，

8、分離Al3+與其他金屬陽離子。 【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，由沉淀的物質的量小于氯化鋁的物質的量可推知此題可能有兩個答案：一是氫氧化鈉不足，二是氫氧化鈉過量。 由兩者反應的離子方程式知Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－===AlO＋

9、2H2O 當堿的量不足時，則V(NaOH)＝ L＝0.007 5 L＝7.5 mL；當堿過量時，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 溶液至過量。 向一定量的NaAlO2 溶液中逐滴加入稀鹽酸溶液至過量。 向一定量的NaOH 溶液中逐滴加入AlCl3 溶液至過量。 現(xiàn)象 立即產生白色沉淀→漸多→最多→減少→消失 立即產生白色沉淀→漸多→最多→減少→消失 無沉淀→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 溶液至過量。 向一定量的AlCl3 溶液中逐滴加氨水溶液至過量。 向一定量的NaAlO2 溶液中緩慢通入CO2至過量。 現(xiàn)象 無沉淀→出現(xiàn)沉淀→漸多→最多→沉淀不消失 立即產生白色沉淀→漸多→最多→沉淀不消失 立即產生白色沉淀→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 2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32- CO32-+ CO2+H2O=2HCO3- Al(OH)3與CO2+H2O不反應 【典例2】下列圖像正確的是( ) 【解析】選B。由鋁元素守恒，并結合“鋁三角”的轉化關系得：A項，Al3+與H+不發(fā)生反應，Al(OH)3與H+反應時，Al(OH)3的量應減少；B項，Al3+與OH-發(fā)生反應生成A

12、l(OH)3，且兩者的物質的量之比為1∶3,Al(OH)3與OH-發(fā)生反應生成，且兩者的物質的量之比為1∶1；C項，當Al3+與OH-完全反應生 成Al(OH)3時，生成的Al(OH)3應是1 mol；D項與H+發(fā)生反應生成Al(OH)3，兩者的物質的量之比為1∶1,故選B項。 三、鋁與酸、堿反應生成H2的量的關系 鋁與酸、堿反應的化學方程式分別為2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。從化學方程式可以看出Al與酸、堿反應時生成H2的實質都是AlAl3＋，所以無論與酸還是與堿反應，Al與H2的關系都是2Al～3H2。 (

13、1)等量鋁分別與足量鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，產生氫氣體積比＝1∶1。 (2)足量的鋁分別與等物質的量的鹽酸和氫氧化鈉反應，產生氫氣的體積比為＝1∶3。 (3)一定量的鋁分別與一定量的鹽酸和氫氧化鈉反應，產生氫氣的體積比為≤≤，則必定是①鋁與鹽酸反應時，鋁過量而鹽酸不足；②鋁與氫氧化鈉反應時，鋁不足而氫氧化鈉過量。解題時應充分利用上述過量關系。 【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量的鋁粉，反應結束后，測得生成的氣體體積比為V(甲)∶V(乙)＝1∶2，則加入鋁粉的質量為 (　　) A．5.4 g B．3.6 g

14、 C．2.7 g D．1.8 g 【解析】其反應原理分別為2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑?？梢姰攨⒓臃磻腍Cl和NaOH的物質的量一樣多時，產生H2的體積比是1∶3，而題設條件體積比為1∶2，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。 2Al＋6HCl　　　===　　　2AlCl3＋3H2↑ 6 mol 3 mol 3 mol·L－1×0.1 L 0.15 mol 則Al與NaOH反應生成的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