高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 3_4 鋁及其化合物教學(xué)設(shè)計(jì)

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第三章 金屬及其化合物 第四課時(shí) 鋁及其化合物 〖復(fù)習(xí)目標(biāo)〗 （1）掌握鋁及其重要化合物的主要性質(zhì)和應(yīng)用。 （2）掌握鋁及其化合物之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。 （3）了解鋁及其化合物圖像的基本原理，掌握其中的量的關(guān)系，并運(yùn)用于解題。 （4）掌握有關(guān)鋁及其化合物的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題。 〖教學(xué)重點(diǎn)〗鋁及其重要化合物的主要性質(zhì)、應(yīng)用以及相互轉(zhuǎn)化關(guān)系 〖教學(xué)難點(diǎn)〗鋁及其化合物圖像的基本原理及應(yīng)用 〖教學(xué)過(guò)程〗 【知識(shí)精講】 1、鋁 （1）鋁的結(jié)構(gòu)和存在 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，是地殼中含量最多的金屬元素。自然界中的鋁全部以化合態(tài)存在；鎂位于元素周期表中第三周期第ⅡA族。 （2）金屬鋁的物理性質(zhì) 物理性質(zhì) 狀態(tài) 色澤 密度 熔點(diǎn) 沸點(diǎn) 硬度 導(dǎo)電、導(dǎo)熱性 延展性 固態(tài) 銀白色 2.7 gcm－3 660.4℃ 2 467℃ 較小 很好 良好 用途 純鋁用作導(dǎo)線，鋁合金用于制備汽車(chē)、飛機(jī)、生活用品等 （3）金屬鋁的化學(xué)性質(zhì) 圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式： ① ②2Al＋3Cl22AlCl3 ③Al ④2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ ⑤2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe(鋁熱反應(yīng)) 2、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) 兩性氧化物— 3、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 ①兩性氫氧化物— ②受熱分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。 （3）制備 ①向鋁鹽中加入氨水，離子方程式為Al3＋＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH4+。 ②NaAlO2溶液中通入足量CO2，離子方程式為AlO2￣＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO3￣。 ③NaAlO2溶液與AlCl3溶液混合：3AlO2￣＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓。 4、常見(jiàn)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(wú)色晶體，可溶于水，水溶液pH<7。明礬可以凈水，其凈水的原理是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋，Al(OH)3膠體吸附水中雜質(zhì)形成沉淀而凈水。 【方法精講】 1、鋁的兩性 （1）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。 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溶液反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的體積比＝1∶3。 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)，產(chǎn)生氫氣的體積比<<，則必定是：a、鋁與鹽酸反應(yīng)時(shí)，鋁過(guò)量而鹽酸不足；b、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。 （2）鋁的這種既能與酸(非氧化性酸)又能與強(qiáng)堿反應(yīng)產(chǎn)生H2的性質(zhì)常作為推斷題的“題眼”。 2、利用“含鋁化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系”解答問(wèn)題的策略 （1）Al3＋、AlO、Al(OH)3的轉(zhuǎn)化關(guān)系 （2）應(yīng)用 ①制取Al(OH)3： Al3＋＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH4+ 或AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO3￣ ②判斷離子共存問(wèn)題： Al3＋與OH－及AlO2￣、CO32￣、S2－等弱酸根陰離子或AlO2￣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。 ③鑒別(利用滴加試劑順序不同，現(xiàn)象不同)： A、向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀溶解。 B、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分離提純： A、利用Al能溶于強(qiáng)堿溶液，分離Al與其他金屬的混合物。 B、利用Al2O3能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，分離Al2O3與其他金屬氧化物。 C、利用Al(OH)3能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，分離Al3＋與其他金屬陽(yáng)離子。 3、數(shù)形結(jié)合解答Al(OH)3的圖像題 （1）四個(gè)基本圖像 ①可溶性鋁鹽溶液與NaOH溶液反應(yīng)的圖像： 操作 向可溶性鋁鹽溶液中逐滴加入NaOH溶液至過(guò)量 向NaOH溶液中逐滴加入可溶性鋁鹽溶液至過(guò)量 現(xiàn)象 立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失 無(wú)沉淀(有但即溶)→出現(xiàn)沉淀→漸多→最多→沉淀不消失 圖像 離子方程式 Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ Al(OH)3＋OH－=== AlO2￣＋2H2O Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O 3AlO2￣+Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓ ②偏鋁酸鹽溶液與鹽酸反應(yīng)的圖像： 操作 向偏鋁酸鹽溶液中逐滴加入稀鹽酸至過(guò)量 向稀鹽酸中逐滴加入偏鋁酸鹽溶液至過(guò)量 現(xiàn)象 立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失 無(wú)沉淀(有但即溶)→出現(xiàn)沉淀→漸多→最多→沉淀不消失 圖像 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↓ （2）拓展圖像 ①向AlCl3溶液中逐滴加入氨水或NaAlO2溶液至過(guò)量，圖像如圖1所示。 ②向NaAlO2溶液中逐滴加入AlCl3溶液或通入CO2至過(guò)量，圖像如圖2所示。 ③向MgCl2、AlCl3和鹽酸的混合溶液(即將Mg、Al溶于過(guò)量鹽酸所得的溶液)中逐滴滴入NaOH溶液至過(guò)量，圖像如圖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)，沉淀圖像如圖4所示。 【典例精講】 【例1】甲、乙、丙三種物質(zhì)均含有鋁元素，在溶液中的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是 （ ） A．若甲是Al，丙是Al(NO3)3，則乙一定是NaAlO2 B．若甲是Al2O3，丙是NaAlO2，則乙一定是Al(NO3)3 C．若甲是Al(NO3)3，丙是NaAlO2，則乙一定是Al(OH)3 D．若甲是Al(OH)3，丙是Al(NO3)3，則乙一定是NaAlO2 【答案】C 【解析】A．若甲是Al，丙是Al(NO3)3，則甲變?yōu)橐抑灰尤霃?qiáng)堿即可，乙可能是NaAlO2 ，也可能是K AlO2 ，錯(cuò)誤；B．若甲是Al2O3，丙是NaAlO2，則甲變?yōu)橐抑灰尤霃?qiáng)酸即可，乙可能是Al(NO3)3AlCl3等，不一定 是Al(NO3)3，錯(cuò)誤；C．若甲是Al(NO3)3，Al(NO3)3直接變?yōu)楸荖aAlO2，應(yīng)該加入強(qiáng)堿，甲Al(NO3)3先變?yōu)橐遥以佼a(chǎn)生NaAlO2，乙只能是Al(OH)3，正確；D．若甲是Al(OH)3，丙是Al(NO3)3，則乙可能是NaAlO2，也可能是Al2O3，錯(cuò)誤。 【例2】室溫下，在0.2 mol/LAl2(SO4)3溶液中，逐滴加入1.0 mol/LNaOH溶液，實(shí)驗(yàn)測(cè)得溶液pH隨NaOH溶液體積變化曲線如下圖，下列說(shuō)法正確的是 （ ） A．a(chǎn)點(diǎn)，離子方程式為：Al3+ +3OH- =Al(OH)3↓ B．a(chǎn)～b段，溶液pH增大，促進(jìn)了氫氧化鋁的堿式電離 C．b～c段，加入的OH—主要用于生成Al(OH)3沉淀 D．d點(diǎn)時(shí)，Al(OH)3沉淀開(kāi)始溶解 【答案】C 【解析】A.由于硫酸鋁為強(qiáng)酸弱堿鹽，水溶液呈酸性，故a點(diǎn)是氫離子和氫氧根離子反應(yīng)，故選項(xiàng)A離子方程式錯(cuò)誤；B.a-b段發(fā)生反應(yīng)為氫離子和氫氧根離子反應(yīng)生成水，由于消耗溶液的H+，使c(H+)減小，因此溶液的pH增大，促進(jìn)了氫氧化鋁的酸式電離，抑制堿式電離，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C.b-c段加入氫氧根離子，主要是鋁離子和氫氧根結(jié)合成氫氧化鋁，所以選項(xiàng)C正確；D.c點(diǎn)后pH發(fā)生突變，是由于氫氧化鈉過(guò)量，氫氧化鋁與過(guò)量的NaOH發(fā)生反應(yīng)，使Al(OH)3沉淀開(kāi)始溶解，生成偏鋁酸鈉，堿性較強(qiáng)，而d點(diǎn)pH大于10，氫氧化鈉遠(yuǎn)遠(yuǎn)過(guò)量，溶液為偏鋁酸鈉和NaOH的混合溶液，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 【考題精練】 1．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(guò)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NaAlO2固體 B．向NaAlO2溶液中加入過(guò)量的AlCl3溶液，將所得沉淀過(guò)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AlCl3溶液與足量氨水反應(yīng)，將沉淀過(guò)濾、洗滌、灼燒去掉水分可得Al2O3固體 【答案】D 【解析】A、因?yàn)榧拥氖沁^(guò)量NaOH溶液，蒸干后得到NaAlO2和NaOH，故錯(cuò)誤；B、得到沉淀為Al(OH)3，加熱灼燒，Al(OH)3分解為Al2O3，故錯(cuò)誤；C、AlCl33＋H2OAl(OH)3＋3HCl，此反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，加熱促使平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，HCl揮發(fā)，最后得到Al(OH)3或Al2O3，故錯(cuò)誤；D、得到沉淀為Al(OH)3，加熱灼燒，Al(OH)3分解為Al2O3，故正確。 2．某1 L混合溶液中，溶質(zhì)X、Y的濃度都為0.1 molL－1，向混合溶液中滴加某溶液Z(0.1 mol L－1氫氧化鈉或硫酸溶液)，所得沉淀的物質(zhì)的量如圖所示，則X、Y、Z分別是 （ ） A．硫酸鋁、硫酸鐵、氫氧化鈉 B．硫酸鋁、硫酸鎂、氫氧化鈉 C．偏鋁酸鈉、氫氧化鋇、硫酸 D．偏鋁酸鈉、氯化鋇、硫酸 【答案】C 【解析】A、當(dāng)加入1L氫氧化鈉溶液時(shí)金屬陽(yáng)離子鐵離子、鋁離子均過(guò)量，曲線不會(huì)出現(xiàn)拐點(diǎn)，A錯(cuò)誤；B、當(dāng)加入1L氫氧化鈉溶液時(shí)金屬陽(yáng)離子鎂離子、鋁離子均過(guò)量，曲線不會(huì)出現(xiàn)拐點(diǎn)，B錯(cuò)誤；C、當(dāng)加入1L硫酸時(shí)恰好與氫氧化鋇反應(yīng)生成硫酸鋇和水，繼續(xù)加入硫酸偏鋁酸鈉與硫酸反應(yīng)生成氫氧化鋁和水，硫酸過(guò)量后氫氧化鋁溶解，曲線正確，C正確；D、加入硫酸立即生成硫酸鋇和氫氧化鋁沉淀，當(dāng)加入0.5L硫酸時(shí)偏鋁酸鈉恰好反應(yīng)，此時(shí)氯化鋇過(guò)量曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)，圖像錯(cuò)誤，D不正確，答案選C。