2018-2019學年高中化學 第三章 金屬及其化合物 第二節(jié) 第2課時《鋁的重要化合物》知識點歸納及例題解析 新人教版必修1.doc

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第2課時　鋁的重要化合物 [學習目標定位]　正確認識氧化鋁和氫氧化鋁的兩性，會書寫有關反應的化學方程式，能夠用化學方程式或離子方程式表示Al3＋、AlO和Al(OH)3之間的相互轉化。 一　氧化鋁 1.氧化鋁是一種白色固體，難溶于水，熔沸點高、硬度大的物質(zhì)，可用來制造耐火坩堝、耐火管和耐高溫的實驗儀器等。 2.氧化鋁是一種兩性氧化物，既能與酸(如鹽酸)反應，又能與堿(如NaOH溶液)反應。 (1)氧化鋁與鹽酸反應的化學方程式是Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O，離子方程式是Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O。 (2)氧化鋁與NaOH溶液反應的化學方程式是Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O，離子方程式是Al2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2O。 1.下列說法正確的是(　　) A.Al2O3難溶于水，不跟水反應，所以它不是Al(OH)3對應的氧化物 B.因為Al2O3是金屬氧化物，所以它是堿性氧化物 C.Al2O3能跟所有的酸、堿溶液反應 D.Al2O3能跟強的酸、堿溶液反應 答案　D 解析　Al2O3雖然難溶于水，但是2Al(OH)3Al2O3＋3H2O，Al2O3和Al(OH)3中Al的化合價相同，所以Al2O3是Al(OH)3對應的氧化物。金屬氧化物與堿性氧化物是兩個不同的概念，二者沒有必然的聯(lián)系。Al2O3是兩性氧化物，Al2O3與酸、強堿反應，與弱堿不反應。 2.氧化鋁的熔點很高，常用于制造耐火材料，例如制作耐火坩堝。下列操作不能在氧化鋁坩堝中進行的是(　　) A.加熱使CuSO45H2O失水 B.加熱使KMnO4分解 C.加熱熔化燒堿 D.加熱分解堿式碳酸銅 答案　C 解析　氧化鋁能與強酸、強堿反應，所以用氧化鋁材料制作的坩堝不能在強堿或強酸條件下使用。A、B、D選項均為加熱鹽類操作，且在操作過程中都沒有強堿性、強酸性物質(zhì)生成。二　氫氧化鋁 1.實驗室制備氫氧化鋁的方法：在試管中加入10 mL 0.5 molL－1的硫酸鋁溶液，逐滴加入氨水至過量。觀察到的實驗現(xiàn)象是產(chǎn)生白色膠狀沉淀；反應的化學方程式是Al2(SO4)3＋6NH3H2O===2Al(OH)3↓＋3(NH4)2SO4，離子方程式是Al3＋＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH。 2.將上述反應得到的沉淀分別裝在三支試管中：在第一支試管中滴加2 molL－1的鹽酸，觀察到的現(xiàn)象是白色沉淀逐漸溶解；在第二支試管中滴加2 molL－1的氫氧化鈉溶液，觀察到的現(xiàn)象是白色沉淀逐漸溶解；在第三支試管中滴加氨水，觀察到的現(xiàn)象是沉淀無變化(或不溶解)。 3.十二水合硫酸鋁鉀 (1)化學式：KAl(SO4)212H2O。 (2)物理性質(zhì)：無色晶體，可溶于水。 (3)用途：作凈水劑，原因是其在水中生成氫氧化鋁膠體可以和懸浮在水中的泥沙形成絮狀不溶物沉降下來。 歸納總結 氫氧化鋁的性質(zhì) (1)Al(OH)3是一種不溶于水的白色膠狀物質(zhì)。 (2)氫氧化鋁既能與酸反應，又能與強堿溶液反應，生成鹽和水，所以氫氧化鋁具有兩性。氫氧化鋁與鹽酸反應的離子方程式是Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；與氫氧化鈉溶液反應的離子方程式是Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。 (3)實驗室利用可溶性鋁鹽(如AlCl3)制備Al(OH)3，應選用氨水，而不用NaOH溶液。 (4)氫氧化鋁不穩(wěn)定，受熱易分解，化學方程式是2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。 (5)Al(OH)3是醫(yī)用的胃酸中和劑的一種，由于其堿性不強，不至于對胃壁產(chǎn)生強烈刺激或腐蝕作用。 3.下列操作中最終可以得到Al(OH)3的是(　　) A.Al2O3和水混合加熱 B.Al和水反應 C.過量的NaOH溶液加入到AlCl3溶液中 D.過量的氨氣通入到AlCl3溶液中 答案　D 解析　Al2O3和Al都不能和水反應，過量的NaOH溶液與AlCl3反應生成NaAlO2、NaCl和H2O。 4.下列物質(zhì)①Al?、贜aHCO3?、跘l2O3?、躆g(OH)2?、軦l(OH)3中，既能與鹽酸反應又能與氫氧化鈉溶液反應的化合物是(　　) A.①②③⑤ B.①④⑤ C.②③⑤ D.①③④ 答案　C 解析　Al既能與鹽酸反應，又能與NaOH溶液反應，但不是化合物；Mg(OH)2只能與鹽酸反應；NaHCO3、Al2O3、Al(OH)3三種物質(zhì)既能與鹽酸反應，又能與NaOH溶液反應。 三　Al3＋、AlO和Al(OH)3間的相互轉化 1.在氯化鋁溶液中逐滴加入氫氧化鈉溶液，開始時觀察到的現(xiàn)象是產(chǎn)生白色沉淀，并不斷增多，反應的離子方程式是Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓；繼續(xù)加入氫氧化鈉溶液至足量，觀察到的現(xiàn)象是白色沉淀不斷減少，最后完全消失，反應的離子方程式是Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，最終得到的溶液是NaAlO2(NaCl)溶液。 2.在偏鋁酸鈉溶液中逐滴加入鹽酸，開始時觀察到的現(xiàn)象是產(chǎn)生白色沉淀，并不斷增多，反應的離子方程式是AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓；繼續(xù)加入鹽酸至足量，觀察到的現(xiàn)象是白色沉淀不斷減少，最后完全消失，反應的離子方程式是Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，最終得到的溶液是AlCl3(NaCl)溶液。 3.向偏鋁酸鈉溶液中，持續(xù)不斷地通入CO2，觀察到的現(xiàn)象是產(chǎn)生白色沉淀，并不斷增多，反應的離子方程式：AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。 歸納總結 1.向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液和向NaAlO2溶液中滴加鹽酸的比較 試劑 內(nèi)容 向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至過量 向NaAlO2溶液中加入鹽酸至過量 現(xiàn)象 立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失 立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失 反應 Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓ Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O 圖像 2.在利用NaAlO2制備Al(OH)3時，應通入CO2，而不選用鹽酸或硫酸。 5.向用HCl酸化過的AlCl3溶液中逐滴滴入NaOH溶液，圖中能正確表示這個反應的是(　　) 答案　D 解析　向AlCl3溶液中逐滴滴入NaOH溶液，先生成白色沉淀，再加入NaOH溶液，沉淀逐漸溶解，最后完全消失，生成1 mol Al(OH)3需3 mol NaOH，溶解1 mol Al(OH)3需1 mol NaOH。NaOH的用量應是3∶1，A、B錯誤，用鹽酸酸化過的AlCl3溶液中含有酸，加入NaOH溶液先中和溶液中的酸，然后才生成Al(OH)3沉淀，故C也是錯誤的。 6.(1)用氯化鋁溶液與氫氧化鈉溶液反應時，當Al3＋的物質(zhì)的量與OH－的物質(zhì)的量之比(以下均填物質(zhì)的量之比)為________時，Al(OH)3沉淀量最多；________時，Al(OH)3全部溶解；________或________時，Al(OH)3沉淀量為最多沉淀量的一半。 (2)偏鋁酸鈉溶液與鹽酸反應時，AlO的物質(zhì)的量與H＋物質(zhì)的量之比為________時，Al(OH)3沉淀量最多；________時，Al(OH)3全部溶解；________或________時，生成的Al(OH)3的量為最多沉淀量的一半。 答案　(1)1∶3　1∶4　2∶3　2∶7 (2)1∶1　1∶4　2∶1　2∶5 解析　(1)向含Al3＋的溶液中加入NaOH溶液時，有關反應：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，總反應：Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O。 由上述反應方程式可知當n(Al3＋)∶n(OH－)＝1∶3時，沉淀量最大；當n(Al3＋)∶n(OH－)＝1∶4時，沉淀完全溶解；當n(Al3＋)∶n(OH－)＝2∶3或2∶7時，沉淀量為最大量的一半。 (2)向含AlO的溶液中加入鹽酸時，有關反應：AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，總反應：AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O。 當n(AlO)∶n(H＋)＝1∶1時，沉淀量最大； 當n(AlO)∶n(H＋)＝1∶4時，沉淀完全溶解； 當n(AlO)∶n(H＋)＝2∶1或2∶5時，沉淀量為最大量的一半。 鋁及其化合物之間的轉化關系 1.關于Al2O3的下列說法中錯誤的是(　　) A.Al2O3可以通過分解反應和化合反應制得 B.Al2O3是兩性氧化物 C.Al2O3薄膜非常致密，可用鋁制容器盛放HCl溶液和NaOH溶液等 D.擦去表面氧化膜的鋁條，在酒精燈上灼燒時，熔化的鋁不會滴落下來 答案　C 解析　Al2O3的制備可以通過：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O、 4Al＋3O22Al2O3兩種途徑進行，A正確； Al2O3與酸、堿反應后都生成鹽和水，所以是兩性氧化物，B正確； Al2O3能與HCl、NaOH反應，故HCl、NaOH溶液不能盛放在鋁制容器中，C錯誤；擦去氧化膜的鋁條，在酒精燈上加熱時，由于鋁很活潑，迅速與O2反應又生成一層氧化鋁薄膜，包在熔化的鋁的外面，氧化鋁的熔點高，使得鋁不會滴落下來，D正確。 2.某溶液中可能含有大量的Mg2＋、Al3＋、H＋、Cl－和少量OH－，向該溶液中逐滴加入0.5 molL－1 NaOH溶液，生成沉淀的質(zhì)量和加入NaOH溶液的體積之間的關系如下圖所示，則可判斷原溶液中(　　) A.有Mg2＋，沒有Al3＋ B.有Al3＋，沒有Mg2＋ C.有Mg2＋和Al3＋ D.有大量的H＋、Mg2＋和Al3＋ 答案　C 解析　由圖可以看出，當加入NaOH溶液時，馬上就有沉淀產(chǎn)生(由原點開始)，可確定溶液中無大量H＋；產(chǎn)生的沉淀有部分可以溶解，可證明溶液中一定有Mg2＋和Al3＋。 3.下列關于Al(OH)3的性質(zhì)敘述錯誤的是(　　) A.Al(OH)3是兩性氫氧化物，加熱易分解 B.Al(OH)3是難溶于水的白色膠狀物質(zhì) C.Al(OH)3能凝聚水中的懸浮物，也能吸附色素 D.Al(OH)3既能溶于NaOH溶液、氨水，又能溶于鹽酸 答案　D 解析　Al(OH)3是兩性氫氧化物，能溶于酸，也能溶于NaOH、KOH等強堿，但Al(OH)3不能溶于氨水等弱堿，加熱易分解。 4.下列操作中最終可以得到Al(OH)3的是(　　) A.Al2O3和水混合加熱 B.過量的稀HCl加入到NaAlO2溶液中 C.過量的NaOH溶液加入到AlCl3溶液中 D.過量的氨氣通入到AlCl3溶液中 答案　D 解析　Al2O3不能與水反應，過量的NaOH溶液與AlCl3反應生成NaAlO2。 5.相同質(zhì)量的下列物質(zhì)分別與等濃度的NaOH溶液反應，至體系中均無固體物質(zhì)，消耗堿量最多的是(　　) A.Al B.Al(OH)3 C.AlCl3 D.Al2O3 答案　A 解析　假設上述四種物質(zhì)均為1 g，則物質(zhì)的量分別為 mol， mol， mol， mol，完全溶解轉化為NaAlO2時，所需NaOH的物質(zhì)的量分別為 mol， mol，4 mol≈mol，2 mol＝ mol，所以選A。 6.A、B、C是單質(zhì)，其中A是金屬，各種物質(zhì)間的轉化關系如圖： 根據(jù)圖示轉化關系回答： (1)寫出下列物質(zhì)的化學式。 A：________，B：________，乙：________，?。篲_______。 (2)寫出下列變化的化學方程式。 ①A與NaOH溶液反應的化學方程式：________________________________________。 ②甲與NaOH溶液反應的離子方程式：_________________________________________ ________________。 (3)將一定量的A加入到NaOH溶液中，產(chǎn)生的C在標準狀況下的體積為3.36 L，則消耗的A的物質(zhì)的量為________，轉移電子的物質(zhì)的量為________。 答案　(1)Al　O2　NaAlO2　Al(OH)3 (2)①2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ ②Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O (3)0.1 mol　0.3 mol 解析　常見金屬單質(zhì)中能與NaOH溶液反應產(chǎn)生氣體的只有Al，所以A是Al，乙是NaAlO2，C是H2，甲是Al的化合物，可以和NaOH溶液反應產(chǎn)生NaAlO2，因此甲是Al2O3，則丙是H2O，B是O2。根據(jù)NaAlO2＋CO2＋2H2O===NaHCO3＋Al(OH)3↓得丁是Al(OH)3。