2019高考化學(xué) 第3章（金屬及其化合物）第2節(jié) 鋁及其化合物 考點(diǎn)（2）鋁的重要化合物的性質(zhì)及應(yīng)用講與練（含解析）.doc

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考點(diǎn)二　鋁的重要化合物的性質(zhì)及應(yīng)用 李仕才 1．氧化鋁 (1)物理性質(zhì)：白色固體，難溶于水，有很高的熔點(diǎn)。 (2)化學(xué)性質(zhì) 2．氫氧化鋁 (1)物理性質(zhì)：白色膠狀不溶于水的固體，有較強(qiáng)的吸附性。 (2)化學(xué)性質(zhì)(用化學(xué)方程式表示) Al(OH)3的電離方程式為 (3)制備 ①向鋁鹽中加入氨水，離子方程式為Al3＋＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH。 ②NaAlO2溶液中通入足量CO2，離子方程式為AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。 ③NaAlO2溶液與AlCl3溶液混合：3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓。 3．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KAl(SO4)212H2O，它是無色晶體，可溶于水，水溶液pH<7(填“<”、“>”或“＝”)。明礬可以凈水，其凈水的原理是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋，Al(OH)3膠體吸附水中雜質(zhì)形成沉淀而凈水。 4．“鋁三角”轉(zhuǎn)化關(guān)系 寫出上述轉(zhuǎn)化的離子方程式： (1)①Al3＋＋3NH3H2O===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。 判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“”) 1．MgO、Al2O3的熔點(diǎn)很高，可制作耐高溫材料，工業(yè)上也用其電解冶煉對應(yīng)的金屬。(　　) 2．AlCl3溶液中加入過量稀氨水：Al3＋＋4NH3H2O===AlO＋4NH＋2H2O。(　　) 3．下列物質(zhì)的轉(zhuǎn)化在給定條件下能夠?qū)崿F(xiàn)： Al2O3NaAlO2(aq)Al(OH)3。(　√　) 4．向NaAlO2溶液中通入過量CO2的離子方程式：2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO。(　　) 5．用可溶性鋁鹽制取Al(OH)3最好選用NaOH溶液而不選用氨水。(　　) 6．AlO與HCO可能大量共存。(　　) 7．氫氧化鋁、NaHCO3、Na2CO3均可作胃酸的中和劑。(　　) 8．氧化鋁是金屬氧化物，也是堿性氧化物。(　　) 1．Al(OH)3是兩性氫氧化物，能與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿發(fā)生反應(yīng)生成鹽。但Al(OH)3不溶于弱酸(如H2CO3)，也不溶于弱堿(如氨水)。 2．常利用Al、Al2O3、Al(OH)3的兩性進(jìn)行分離提純。 (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。 (3)利用Al(OH)3能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，分離Al3＋與其他金屬陽離子。 3．AlO與HCO不能大量共存，原因是AlO能與HCO電離出的H＋發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)：AlO＋HCO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO，而不能認(rèn)為是AlO與HCO發(fā)生相互促進(jìn)的水解反應(yīng)。 4．含Al3＋的溶液與堿反應(yīng)的先后順序 當(dāng)溶液中有多種離子時，要考慮離子之間的反應(yīng)順序，如向含有H＋、NH、Mg2＋、Al3＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，NaOH先與H＋反應(yīng)，再與Mg2＋、Al3＋反應(yīng)生成沉淀，再與NH反應(yīng)，最后才溶解Al(OH)3沉淀。 一、鋁的化合物的性質(zhì)及應(yīng)用 1．相同物質(zhì)的量的下列物質(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．Al B．Al2O3 C．Al(OH)3 D．AlCl3 解析：1 mol Al2O3能與2 mol NaOH溶液反應(yīng)，1 mol Al、1 mol Al(OH)3能與1 mol NaOH溶液反應(yīng)，1 mol AlCl3最多能與4 mol NaOH溶液反應(yīng)。 答案：D 2．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：加入過量燒堿溶液充分反應(yīng)，過濾、洗滌、干燥 B．用過量氨水除去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)，過濾，向?yàn)V液中通入過量CO2后過濾 D．MgO中混有少量Al2O3：加入足量燒堿溶液，充分反應(yīng)，過濾、洗滌、干燥得到MgO 解析：氨水與Fe3＋和Al3＋均反應(yīng)生成氫氧化物沉淀，不符合除雜的要求。 答案：B 3．下列各組物質(zhì)，不能按 (“→”表示反應(yīng)一步完成)關(guān)系轉(zhuǎn)化的是(　　) 選項 a b c A Al2O3 NaAlO2 Al(OH)3 B AlCl3 Al(OH)3 NaAlO2 C Al Al(OH)3 Al2O3 D MgCl2 Mg(OH)2 MgO 解析：A項：Al2O3NaAlO2Al(OH)3 Al2O3；B項：AlCl3Al(OH)3NaAlO2AlCl3；C項：Al―→Al(OH)3不能一步完成；D項：MgCl2Mg(OH)2MgOMgCl2。 答案：C 4．下列物質(zhì)既能跟鹽酸反應(yīng)，又能跟NaOH溶液反應(yīng)的是(　　) ①SiO2?、贏l　③Al2O3?、蹵l(OH)3　⑤Na2CO3溶液 ⑥Ca(HCO3)2溶液?、逳H4HCO3溶液?、郖HSO4溶液 A．④⑥⑦⑧ B．②③④⑥⑦ C．①②③④⑦ D．②③④⑤⑧ 解析：SiO2與鹽酸不反應(yīng)；Al與鹽酸、NaOH溶液反應(yīng)均生成氫氣；Al2O3為兩性氧化物，Al(OH)3為兩性氫氧化物，兩者均能與鹽酸、NaOH溶液反應(yīng)；碳酸鈉溶液與鹽酸反應(yīng)，與NaOH溶液不反應(yīng)；Ca(HCO3)2溶液與鹽酸、NaOH溶液均能反應(yīng)；NH4HCO3溶液與鹽酸、NaOH溶液均能反應(yīng)；KHSO4溶液與鹽酸不反應(yīng)，因此B.②③④⑥⑦屬于合理選項。 答案：B 5．常溫下，下列各組離子在指定溶液中能大量共存的是(　　) A．中性溶液中：Cl－、Mg2＋、Al3＋、K＋ B．1.0 molL－1的NaAlO2溶液中：Cl－、HCO、K＋、Ca2＋ C．在強(qiáng)堿性環(huán)境中：AlO、SiO、Na＋、K＋ D．0.1 molL－1明礬溶液中：NH、AlO、HCO、Na＋ 解析：A項，Al3＋、Mg2＋水解顯酸性，中性溶液中不能大量共存；B項，HCO＋AlO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO；D項，Al3＋與AlO、HCO因發(fā)生雙水解反應(yīng)不能大量共存。 答案：C 二、化工流程中Al2O3的提取 6．工業(yè)上用鋁土礦(主要成分是氧化鋁，含氧化鐵雜質(zhì))為原料冶煉鋁的工藝流程如下： 下列敘述正確的是(　　) A．反應(yīng)①中試劑X是氫氧化鈉溶液 B．試劑Y是HCl，它與AlO反應(yīng)生成氫氧化鋁 C．圖中所示轉(zhuǎn)化反應(yīng)中包含2個氧化還原反應(yīng) D．將X與Y試劑進(jìn)行對換，最終可以達(dá)到相同結(jié)果 解析：B項，若試劑Y是HCl，它與AlO反應(yīng)生成Al3＋，錯誤；C項，圖中所示轉(zhuǎn)化只有一步是氧化還原反應(yīng)：2Al2O34Al＋3O2↑，錯誤；D項，試劑X為氫氧化鈉溶液，沉淀為氧化鐵，溶液為偏鋁酸鈉和氫氧化鈉混合溶液，通入過量二氧化碳?xì)怏w，NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3，不能調(diào)換，錯誤。 答案：A 7．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，提取時操作過程如圖所示，指出圖中操作錯誤的是(　　) A．④⑤ B．③④ C．②⑤ D．①② 解析：由流程圖可知，反應(yīng)③得到的濾液為NaAlO2溶液，加入過量鹽酸后得到AlCl3而不是Al(OH)3沉淀，應(yīng)通入過量CO2，操作④錯誤；Al(OH)3在常溫干燥條件下并不發(fā)生分解，故操作⑤需要加熱，⑤錯誤。 答案：A 一、“鋁三角”轉(zhuǎn)化關(guān)系及重要應(yīng)用 1 Al(OH)3的制備方案的評價 方法一：可溶性鋁鹽溶液與過量氨水反應(yīng) 反應(yīng)原理：Al3＋＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH 方法二：向可溶性偏鋁酸鹽溶液中通入過量CO2 反應(yīng)原理：AlO＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO 方法三：相互促進(jìn)水解法 制備相同質(zhì)量的Al(OH)3，方法三用的原料最少，成本最低。 2 不外加試劑的互滴法鑒別(利用滴加試劑順序不同，現(xiàn)象不同) (1)向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀溶解。 (2)向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，開始無明顯現(xiàn)象，后產(chǎn)生白色沉淀，沉淀不溶解。 (3)向NaAlO2溶液中滴加HCl溶液，開始產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀逐漸溶解。 (4)向HCl溶液中滴加NaAlO2溶液，開始無明顯現(xiàn)象，后產(chǎn)生白色沉淀，沉淀不溶解。 3 Al(OH)3沉淀的有關(guān)計算 (1)Al3＋與OH－混合 依據(jù)Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓， Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O， 設(shè)Al3＋、OH－的物質(zhì)的量分別為a mol、b mol，沉淀的質(zhì)量為m g，則： ①b≤3a時，m＝78； ②3aW1>W2。 答案：(1)丙　(2)W3>W1>W2 二、鋁及其化合物轉(zhuǎn)化的圖象分析 1 可溶性鋁鹽溶液與NaOH溶液反應(yīng)的圖象 操作 可溶性鋁鹽溶液中逐滴加入NaOH溶液至過量 NaOH溶液中逐滴加入可溶性鋁鹽溶液至過量 現(xiàn)象 立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失 無沉淀→出現(xiàn)沉淀→漸多→最多→沉淀不消失 圖象 離子方程式 Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O 3AlO＋Al3＋＋6H2O ===4Al(OH)3↓ 2 偏鋁酸鹽溶液與鹽酸反應(yīng)的圖象 操作 偏鋁酸鹽溶液中逐滴加稀鹽酸至過量 稀鹽酸中逐滴加偏鋁酸鹽溶液至過量 現(xiàn)象 立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失 無沉淀→出現(xiàn)沉淀→漸多→最多→沉淀不消失 圖象 離子方程式 AlO＋H＋＋H2O=== Al(OH)3↓ Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O Al3＋＋3AlO＋6H2O ===4Al(OH)3↓ 3 拓展圖象 (1)向AlCl3溶液中逐滴加入氨水或NaAlO2溶液至過量，圖象如圖1所示。 (2)向NaAlO2溶液中逐滴加入AlCl3溶液或通入CO2至過量，圖象如圖2所示。 (3)向MgCl2、AlCl3和鹽酸的混合溶液(即將Mg、Al溶于過量鹽酸所得的溶液)中逐滴滴入NaOH溶液至過量，圖象如圖3所示。 (4)向MgCl2、AlCl3混合溶液中先加入NaOH溶液，后加入鹽酸(NaOH與鹽酸的物質(zhì)的量濃度相等)，沉淀圖象如圖4所示。 (5)向含MgCl2、AlCl3、鹽酸、NH4Cl的混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液至過量，沉淀圖象如圖5所示，反應(yīng)的先后順序與圖象關(guān)系為 5．如圖表示AlCl3溶液與NaOH溶液相互滴加過程中微粒的量的關(guān)系曲線。下列判斷錯誤的是(　　) A．①線表示Al3＋的物質(zhì)的量的變化 B．x表示AlCl3的物質(zhì)的量 C．③線表示Al(OH)3的物質(zhì)的量的變化 D．④線表示AlO的物質(zhì)的量的變化 解析：AlCl3溶液與NaOH溶液混合有兩種方式：向AlCl3溶液中緩慢滴加NaOH溶液，開始有沉淀生成后沉淀溶解，且生成沉淀與沉淀溶解消耗的NaOH的物質(zhì)的量之比為3∶1，顯然符合題意，則x表示NaOH的物質(zhì)的量，B項錯誤；另一種方式是向NaOH溶液中緩慢滴加AlCl3溶液，開始沒有沉淀，后有沉淀生成，與本題圖示情況不符。 答案：B 6．下列曲線圖(縱坐標(biāo)為沉淀的量，橫坐標(biāo)為加入物質(zhì)的量)與對應(yīng)的選項相符合的是(　　) A．向1 L濃度均為0.1 molL－1的Ba(OH)2、NaAlO2混合溶液中加入0.1 molL－1的稀H2SO4 B．向1 L濃度分別為0.1 molL－1和0.3 molL－1的AlCl3、NH4Cl的混合溶液中加入0.1 molL－1的稀NaOH溶液 C．向燒堿溶液中滴加明礬溶液 D．向AlCl3溶液中滴加過量氨水 解析：A項，Ba(OH)2和NaAlO2中加入稀H2SO4，發(fā)生的反應(yīng)依次為Ba2＋＋2OH－＋2H＋＋SO===BaSO4↓＋2H2O、AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓、Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，所以加1 L稀H2SO4時，Ba(OH)2反應(yīng)完，再加0.5 L稀H2SO4時AlO參加反應(yīng)，再加1.5 L稀H2SO4時，Al(OH)3全部溶解，A正確；B項，向1 L濃度分別為0.1 molL－1和0.3 molL－1的AlCl3、NH4Cl的混合溶液中加入0.1 molL－1的NaOH溶液，發(fā)生的反應(yīng)依次是Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、OH－＋NH===NH3H2O、Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，所以沉淀Al3＋和溶解Al(OH)3所用NaOH的量之比為3∶1，而圖象上看到的是1∶1，B錯誤；C項，向燒堿溶液中滴加明礬溶液，發(fā)生的反應(yīng)依次是Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O、Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓，C錯誤；D項，AlCl3溶液中滴加過量氨水，沉淀不會溶解，D錯誤。 答案：A 7．現(xiàn)有AlCl3和MgSO4混合溶液，向其中不斷加入NaOH溶液，得到沉淀的量與加入NaOH溶液的體積如下圖所示。原溶液中Cl－與SO的物質(zhì)的量之比為(　　) A．1∶3 B．2∶3 C．6∶1 D．3∶1 解析：OA上升的直線表示Al(OH)3和Mg(OH)2一起沉淀，AB下降的直線表示Al(OH)3沉淀溶解，B點(diǎn)表示Al(OH)3完全溶解。AB段完全溶解Al(OH)3消耗NaOH 0.1 L，則Al3＋生成Al(OH)3消耗NaOH 0.3 L，沉淀Mg2＋消耗NaOH 0.1 L，因而n(AlCl3)∶n(MgSO4)＝2∶1，所以，n(Cl－)∶n(SO)＝6∶1。 答案：C 8．某溶液中可能含有H＋、NH、Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、CO、SO、NO中的幾種。①若加入鋅粒，產(chǎn)生無色無味的氣體；②若加入NaOH溶液，產(chǎn)生白色沉淀，且產(chǎn)生的沉淀量與加入NaOH的物質(zhì)的量之間的關(guān)系如圖所示。則下列說法正確的是(　　) A．溶液中的陽離子只有H＋、Mg2＋、Al3＋ B．溶液中n(NH)＝0.2 mol C．溶液中一定不含CO，可能含有SO和NO D．n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝1∶1∶1 解析：由①知溶液中一定含有H＋，一定沒有CO、NO，由②知溶液中一定含有Mg2＋、Al3＋，由圖象可知溶液中還一定含有NH，且n(NH)＝0.7 mol－0.5 mol＝0.2 mol，n(H＋)＝0.1 mol，n(Al3＋)＝0.8 mol－0.7 mol＝0.1 mol，沉淀Al3＋、Mg2＋共消耗0.4 mol OH－，其中沉淀Al3＋消耗0.3 mol OH－，沉淀Mg2＋消耗0.1 mol OH－，根據(jù)Mg2＋～2OH－，可得n(Mg2＋)＝0.05 mol，故只有選項B正確。 答案：B 9．某同學(xué)取一定量的Al、Fe混合物，與2.0 L極稀的HNO3充分反應(yīng)，假設(shè)HNO3的還原產(chǎn)物全部為銨鹽。在反應(yīng)后的溶液中，逐滴加入4 molL－1的NaOH溶液，所加NaOH溶液的體積與產(chǎn)生的沉淀的物質(zhì)的量的關(guān)系如圖所示。分析圖象回答問題： (1)DE段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_________________________ ________________________________________________________。 (2)請寫出任意一個Al、Fe與極稀的HNO3反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________________________________。 (3)B點(diǎn)對應(yīng)的沉淀的物質(zhì)的量為________mol，C點(diǎn)對應(yīng)的氫氧化鈉溶液的體積為________mL。 (4)原硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度為________molL－1。 解析：鋁粉和鐵粉的混合物與一定量很稀的HNO3充分反應(yīng)，被氧化為Al3＋、Fe3＋，假設(shè)HNO3的還原產(chǎn)物全部為銨鹽。由圖可得硝酸過量，加入氫氧化鈉溶液應(yīng)先與硝酸反應(yīng)，再生成沉淀，當(dāng)沉淀完全后，由圖知繼續(xù)加入氫氧化鈉溶液，沉淀量不變，可知是NH發(fā)生了反應(yīng)，故隨著NaOH的滴加，發(fā)生的反應(yīng)依次有： ①H＋＋OH－===H2O ②Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓，Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ ③NH＋OH－===NH3H2O ④Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O (1)DE段發(fā)生的離子方程式為 NH＋OH－===NH3H2O。 (2)Al與極稀的HNO3反應(yīng)的化學(xué)方程式為8Al＋30HNO3===8Al(NO3)3＋3NH4NO3＋9H2O；Fe與極稀的HNO3反應(yīng)的化學(xué)方程式為8Fe＋30HNO3===8Fe(NO3)3＋3NH4NO3＋9H2O。 (3)由圖可知，DE段消耗的氫氧化鈉的體積為34 mL－31 mL＝3 mL，故該階段參加反應(yīng)的氫氧化鈉的物質(zhì)的量為0.003 L4 molL－1＝0.012 mol，根據(jù)NH＋OH－===NH3H2O可知，溶液中n(NH)＝0.012 mol，根據(jù)B與A的差值為氫氧化鋁的物質(zhì)的量，EF段消耗的氫氧化鈉溶液的體積為36 mL－34 mL＝2 mL，故該階段參加反應(yīng)的氫氧化鈉的物質(zhì)的量為0.002 L4 molL－1＝0.008 mol，根據(jù)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O可知，Al(OH)3的物質(zhì)的量為0.008 mol，故混合金屬中n(Al)＝0.008 mol；根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有3n(Fe)＋3n(Al)＝8n(NH)，即3n(Fe)＋30.008 mol＝80.012 mol，解得n(Fe)＝0.024 mol，可知n[Fe(OH)3]＝n(Fe)＝0.024 mol，B點(diǎn)對應(yīng)的沉淀Al(OH)3、Fe(OH)3，二者的物質(zhì)的量之和為0.008 mol＋0.024 mol＝0.032 mol。 由反應(yīng)過程可知，到加入氫氧化鈉體積為31 mL時，溶液中溶質(zhì)為硝酸鈉與硝酸銨，n(NH4NO3)＝n(NH)＝0.012 mol，根據(jù)鈉元素守恒，可知n(NaNO3)＝n(NaOH)＝0.031 L4 molL－1＝0.124 mol，根據(jù)氮元素守恒可知，原硝酸溶液中n(HNO3)＝n(NaNO3)＋2n(NH4NO3)＝0.124 mol＋0.012 mol2＝0.148 mol，而C點(diǎn)溶液中溶質(zhì)為NaNO3、NH4NO3、Fe(NO3)3、Al(NO3)3，根據(jù)氮元素守恒n′(NaNO3)＋2n(NH4NO3)＋3n[Fe(NO3)3]＋3n[Al(NO3)3]＝n(HNO3)，故C點(diǎn)溶液中n′(NaNO3)＝0.148 mol－0.012 mol2－0.024 mol3－0.008 mol3＝0.028 mol，則C點(diǎn)加入NaOH的物質(zhì)的量為0.028 mol，溶液的體積為0.028 mol/4 molL－1＝0.007 L＝7 mL。 (4)根據(jù)(3)中計算可知，原硝酸溶液中n(HNO3)＝0.148 mol，則原硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度為0.148 mol/2 L＝0.074 molL－1。 答案：(1)NH＋OH－===NH3H2O (2)8Al＋30HNO3===8Al(NO3)3＋3NH4NO3＋9H2O[或8Fe＋30HNO3===8Fe(NO3)3＋3NH4NO3＋9H2O] (3)0.032　7　(4)0.074