2020年高考化学一轮复习课件：模块3 第七单元 第2节 铝及其化合物 59页

第 2 节 铝及其化合物 考纲点击： 了解铝及其重要化合物的制备方法，掌握其主 要性质及其应用。 回归教材 一、铝 1. 结构和存在 第三周期第 ⅢA 族 最多 铝位于元素周期表 __________________ ，原子结构示意图 为 。铝是地壳中含量 ______ 的金属元素。自然 界中的铝 全部以化合态的形式存在。 2. 物理性质 导电性 密度较小 银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、 ________ 和 导热性， ____________ 、质地柔软。 3. 化学性质 写出图中有关反应的化学方程式 或离子方程式： ① _______________________________________________ 。 ② _______________________________________________ 。 ③ _______________________________________________ 。 ④ _______________________________________________ 。 4Al ＋ 3O 2 2Al 2 O 3 2Al ＋ 6H ＋ ===2Al 3 ＋ ＋ 3H 2 ↑ 2Al ＋ Fe 2 O 3 2Fe ＋ Al 2 O 3 4. 制备和用途 (1) 制备 (2) 用途 纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。 [ 特别提醒 ] (1) 铝在常温下迅速被氧气氧化，形成一层致密 的氧化膜，保护铝不被继续氧化，因而铝制品通常具有较强的 抗腐蚀性能。常温时，浓 H 2 SO 4 和浓 HNO 3 能使铝钝化，因此 可用铝制槽车储运浓 H 2 SO 4 或浓 HNO 3 。 (2) 铝与 NaO H 溶液的反应体 现了铝的金属性而不是非金属 性，其氧化剂是 H 2 O ，而不是 NaOH 。 (3) 含铝元素的盐有两种：铝盐 ( 即含铝离子的盐 ) 和偏铝酸 盐 ( 即含偏铝酸根离子的盐 ) ，铝元素的化合价均为＋ 3 价。 二、氧化铝与氢氧化铝 1. 氧化铝 Al 2 O 3 ＋ 6H ＋ ===2Al 3 ＋ ＋ 3H 2 O 2. 氢氧化铝 (1) 物理性质 白色胶状固体，有较强的 ________ 性。 吸附 (2) 化学性质 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式： ① _______________________________________________ 。 ② _______________________________________________ 。 Al(OH) 3 ＋ 3H ＋ ===Al 3 ＋ ＋ 3H 2 O ③_______________________________________________ 。 (3) 制备 2Al(OH) 3 Al 2 O 3 ＋ 3H 2 O 3. 明矾净水原理 KAl(SO 4 ) 2 ·12H 2 O 十二水合硫酸铝钾俗名明矾，化学式为 ________________ ， Al(OH) 3 ( 胶体 ) ＋ 3H ＋ ，因 ______________ 微粒可吸附杂质形成 沉淀，故明矾可用作净水剂。 Al(OH) 3 胶体 [ 特别提醒 ] (1)AlCl 3 是共价化合物，熔融时不导电，不能通 过电解 AlCl 3 制 Al 。 AlCl 3 溶液加热蒸干灼烧，最终得到 Al 2 O 3 固体。 (2)Al 2 O 3 、 MgO 的熔点很高，可用作耐火材料，但氧化铝 坩埚不能用于熔融 NaOH 固体。 其净水的原理涉及的离子方程式表示为： Al 3 ＋ ＋ 3H 2 O 基础测评 1. 判断正误，正确 的打 “ √ ” ，错误的打 “ × ” 。 (1) 中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈 ( ) 。 (5) 氢氧化铝 、 NaHCO 3 、 Na 2 CO 3 均可作胃酸的中和 剂 ( ) 。 (6) 氧化铝是金属氧化物，也是碱性氧化物 ( ) 。 (7) 明矾水解时能生成具有吸附性的 Al(OH) 3 胶粒，可用于 净水和消毒 ( ) 。 (8) 工业上可用电解熔融 AlCl 3 制备单质 Al( ) 。 答案： (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)× (8)× 2. 下列物质中，既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反 应的是 ( ) 。 ①NaHCO 3 ②Al ③Al 2 O 3 ④Al(OH) 3 A.③④ B.①③④ C.③ D. 全部 答案： D 3. 常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是 ( ) 。 4. 下列反应中的离子方程式书写正确的是 ( ) 。 5. 在 Al 2 (SO 4 ) 3 和 MgSO 4 的混合溶液中，滴加 NaOH 溶液， 生成沉淀的量与滴入 NaOH 溶液的体积关系如图所示，则原混 合液中 Al 2 (SO 4 ) 3 与 MgSO 4 的物质的量浓度之比为 ( ) 。 A.6∶1 B.3∶1 C.2∶1 D.1∶2 解析： 由图可知，溶解 Al(OH) 3 消耗碱 10 mL ，则生成 Al(OH) 3 消耗碱 30 mL ，生成 Mg(OH) 2 消耗碱 (50 － 30) mL ＝ 20 mL ，故 Al 3 ＋ 与 Mg 2 ＋ 的浓度之比为 1∶1 ，则 Al 2 (SO 4 ) 3 与 MgSO 4 的物质的量浓度之比为 1∶2 。 答案： D 考点一 考向 1 铝 铝的性质与应用 [ 典例 1 ] 下列有关铝及其化合物的叙述正确的是 ( ) 。 A. 铝粉与氧化镁共热可制取金属镁 B. 足量铝分别与含 1 mol HCl 、 1 mol NaOH 的溶液反应， 产生氢气的量相同 C. 工业上用电解熔融 Al 2 O 3 的方法冶炼铝 D. 在浓硝酸中加入等体积的浓硫酸后，立即加入铝片，铝 片表面发生钝化 解析： Mg 比 Al 活泼，不能用铝粉与 MgO 共热制取 Mg ， A 错误；根据关系式 2Al ～ 6HCl ～ 3H 2 , 2Al ～ 2NaOH ～ 3H 2 ，当 Al 足量时，等物质的量的 HCl 和 NaOH 产生 H 2 的体积比为 1∶3 ， B 错误；浓 H 2 SO 4 溶于浓 HNO 3 中，溶液体积增大，放 出大量热，促进 HNO 3 挥发，使两种酸的浓度减小，铝片不会 钝化， D 错误。 答案： C [ 方法技巧 ] (1) 铝热剂是铝 与金属氧化物的混合物，其中金 属氧化物中金属元素的还原性要比铝弱。例如： CuO 与 Al 能发 生铝热反应，而 Al 与 MgO 不能发生铝热反应。 (2) 镁、铝化学性质和制备上的差异 ① 铝在常温下遇浓 H 2 SO 4 、浓 HNO 3 易钝化，因此能用铝 制容器盛放浓硫酸、浓硝酸，而镁不能。 ② 铝能与 NaOH 等强碱反应而镁不能。 ③ 工业上用电解熔融氧化铝制备铝，而不用氯化铝，因为 氯化铝是共价化合物；工业上用电解熔融氯化镁制备镁，而不 用氧化镁，因为氧化镁的熔点高。 考向 2 铝与酸、碱反应的定量分析 [ 典例 2 ] 两份铝屑，第一份与过量的盐酸反应，第二份与过 量的 NaOH 溶液反应，产生氢气的体积比为 1∶3 ，则第一份铝 屑与第二份铝屑的质量比为 ( ) 。 A.1∶1 B.1∶3 C.1∶2 D.2∶1 解析： 根据 2Al ＋ 6HCl===2AlCl 3 ＋ 3H 2 ↑ ， 2Al ＋ 2NaOH ＋ 2H 2 O===2NaAlO 2 ＋ 3H 2 ↑ 可知， Al 无论是与盐酸反应还是与 NaOH 溶液反应，相同质量的铝屑完全反应生成的氢气的量相 同。若产生氢气的体积比为 1∶3 ，说明两份铝的质量比为 1∶3 ， B 正确。 答案： B [ 方法技巧 ] 铝与酸或碱溶液反应生成 H 2 的量的关系 有关离子方程式为 【 拓展演练 】 1. 镁和铝分别与等浓度 等体积的过量稀硫酸反应，产生气 体的体积 ( V ) 与时间 ( t ) 关系如图所示。反应中镁和铝的 ( ) 。 A. 物质的量之比为 3∶2 C. 摩尔质量之比为 2∶3 B. 质量之比为 3∶2 D. 反应速率之比为 2∶3 解析： 由关系式 Mg ～ H 2 ， 2Al ～ 3H 2 ，可知产生等量 H 2 时， 消耗 Mg 、 Al 的物质的量之比为 3∶2 ，故 A 正确。二者质量之 比为 4∶3 ，摩尔质量之比为 24∶27 ＝ 8∶9 ，反应速率之比为 3∶2 。 答案： A 2.(2018 年浙江温州模拟 ) 等体积 、 等 物 质 的 量 浓 度 的 H 2 SO 4 、 NaOH 溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加入等质量的 铝，生成 H 2 的体积比为 5∶6( 相同条件下 ) ，则甲、乙两烧杯中 的反应情况可能是 ( ) 。 A. 甲、乙中都是铝过量 C. 甲中酸过量、乙中铝过量 B. 甲中铝过量、乙中碱过量 D. 甲中酸过量、乙中碱过量 解析： 若酸、碱过量，生成 H 2 的体积比为 1∶1 ，若铝均 过量，生成 H 2 的体积比为 2∶3 ，可知反应情况为甲中铝过量， 乙中碱过量。 答案： B 考点二 考向 1 铝的重要化合物 Al(OH) 3 的制备 [ 典例 3 ](2018 年山东潍坊检测 ) 用稀 H 2 SO 4 、 Na OH 溶液和 金属铝为原料制取 Al(OH) 3 。甲、乙、丙三位学生的制备途径 分别如 下： 若要得到等量的 Al(OH) 3 ，则 ( ) 。 A. 三者消耗的原料相同 B. 甲消耗的原料的总物质的量最多 C. 乙消耗的原料的总物质的量最少 D. 丙消耗的原料的总物质的量最多 解析： 从量的关系看，假定有 1 mol 铝，则甲消耗 1.5 mol H 2 SO 4 和 3 mol NaOH ，乙消耗 1 mol NaOH 和 0.5 mol H 2 SO 4 ， 丙拆成四份，一份与 H 2 SO 4 反应，消耗 H 2 SO 4 0.375 mol ，三份 与 NaOH 反应，消耗 NaOH 0.75 mol ，故甲消耗原料的总物质 的量最多，丙消耗原料的总物质的量最少。 答案： B 考向 2 铝三角的转化关系及应用 [ 典例 4 ](2018 年天津检测 )A 、 B 、 C 、 D 、 E 五种化合物均 含有某种短周期常见元素，它们的转化关系如图所示，其中 A 的溶液为澄清溶液， C 为难溶的白色固体， E 易溶于水，取 A 的溶液灼烧，焰色反应为浅紫色 ( 透过蓝色钴玻璃 ) 。 (1) 写出化学式： A______________ ， B______________ ， C______________ ， D____________ ， E____________ 。 (2) 写出下列反应的离子方程式： A→B ： ___________________________________________ ； A→D ： ___________________________________________ 。 [ 方法技巧 ] 有关反应的离子方程式为： 2. 铝三角的应用 下列说法中错误的是 ( 考向 3 从铝土矿中提炼铝 [ 典例 5 ] 铝土矿的 主要成分为氧化铝、氧化铁和二氧化硅， 工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝： ) 。 A.①② 中除加试剂外，还需要进行过滤操作 B.a 、 b 中铝元素的化合价相同 C.③ 中需要通入过量的氨气 D.④ 进行的操作是加热，而且 d 一定是氧化铝 . . 解析： 反应①后的体系中含有固体二氧化硅，需要过滤除 去，反应②后的体系中有氢氧化铁沉淀，需要过滤除去， A 正 确； a 、 b 中 Al 元素分别以 AlCl 3 和 NaAlO 2 形式存在，其中铝 的化合价都是＋ 3 价， B 正确；由 NaAlO 2 制备 Al(OH) 3 需要通 入过量 CO 2 ， C 错误；由 Al(OH) 3 制备 Al 2 O 3 ，加热即可， D 正 确。 答案： C [ 方法技巧 ] 从铝土矿提取氧化铝的化工流程 已知铝土矿含 SiO 2 、 Fe 2 O 3 、 MgO 等杂质。 【 拓展演练 】 3.(2018 年江苏卷 ) 在给定条件下，下列选项所示的物质间 转化均能实现的是 ( ) 。 解析： A 项， NaHCO 3 受热分解成 Na 2 CO 3 、 CO 2 和 H 2 O ， Na 2 CO 3 与饱和石灰水反应生成 CaCO 3 和 NaOH ，两步反应均能 实现； B 项， Al 与 NaOH 溶液反应生成 NaAlO 2 和 H 2 ， NaAlO 2 与过量盐酸反应生成 NaCl 、 AlCl 3 和 H 2 O ，第二步反应不能实 现； C 项， AgNO 3 中加入氨水可获得银氨溶液，蔗糖中不含醛 基，蔗糖不能发生银镜反应，第二步反应不能实现； D 项， Al 与 Fe 2 O 3 在高温下发生铝热反应生成 Al 2 O 3 和 Fe ， Fe 与 HCl 反 应生成 FeCl 2 和 H 2 ，第二步反应不能实现。 答案： A 4. 铝土矿 ( 主要成分为 Al 2 O 3 ，还有少量杂质 ) 是提取氧化铝 的原料。提取氧化铝的工艺流程如下： (1) 请用离子方程式表示以上工艺流程中第①步反应： __________________________________ 。 (2) 写出以上工艺流程中第③步反应的化学方程式： ______________________________________ 。 (3) 金属铝与氧化铁混合点燃，会发生剧烈的反应。写出该 反应的化学方程式： ________________________________ 。请 举一例该反应的用途： __________________ 。 (4) 电解熔融氧化铝制取金属铝，若有 0.6 mol 电子发生转 移，理论上能得到金属铝的质量是 ________ 。 Al(OH) 3 沉淀的计算与 图象分析 1.Al(OH) 3 沉淀的计算 (1) 根据 AlCl 3 与 NaOH 的量计算生成 Al(OH) 3 的量，设 n (Al 3 ＋ ) ＝ a ， n (OH － ) ＝ b 。 (2) 根据 AlCl 3 和 Al(OH) 3 的量计算需要加入的 NaOH 的量。 NaOH 的量 n (NaOH) 当 NaOH 不足时 n (NaOH) ＝ 3 n [Al(OH) 3 ] 当 NaOH 过量时 n (NaOH) ＝ 3 n (Al 3 ＋ ) ＋ { n (Al 3 ＋ ) － n [Al(OH) 3 ]} ＝ 4 n (Al 3 ＋ ) － n [Al(OH) 3 ] (4) 根据 Al(OH) 3 和 NaAlO 2 的量计算需要加入的 HCl 的量。 2. 四个基本图象 (1) 可溶性铝盐溶液与 NaOH 溶液反应的图象 (2) 偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图象 3. 拓展图象 ① ③ ② ④ (1) 向 AlCl 3 溶液中逐滴加入氨水或 NaAlO 2 溶液至过量，图 象如图①所示。 (2) 向 NaAlO 2 溶液中逐滴加入 AlCl 3 溶液或通入 CO 2 至过 量，图象如图②所示。 (3) 向 MgCl 2 、 AlCl 3 和 HCl 的混合溶液 ( 即将 Mg 、 Al 溶于 过量盐酸所得的溶液 ) 中逐滴滴入 NaOH 溶液至过量，图象如图 ③所示。 (4) 向 MgCl 2 、 AlCl 3 混合溶液中先加入 NaOH 溶液，后加入 盐酸 (NaOH 与盐酸的物质的量浓度相等 ) ，沉淀图象如图④所 示。 [ 典例 2 ] 把 NaOH 、 MgCl 2 、 AlCl 3 三种固体组成的混合物溶 于足量水后有 1.16 g 白色沉淀，在所得的悬浊液中逐滴加入 1 mol·L － 1 HCl 溶液，加入 HCl 溶液的体积 V 与生成沉淀的质量 m 的关系如下图所示，试回答： (1) 写出混合物溶于水时发生反应的离子方程式： ________ ______________________ 。 (2) 写出 AB 段反应的离子方程式： ____________________ ， B 点的沉淀物的化学式为 _______________________________ ______________________________________ 。 (3) 原混合物中 AlCl 3 的物质的量为 ____________ ， NaOH 的质量为 ____________ 。 (4) 求 Q 点加入的 HCl 溶液体积： ____________ 。 A.2 mol 、 3 mol 、 8 mol C.2 mol 、 3 mol 、 4 mol B.3 mol 、 2 mol 、 8 mol D.3 mol 、 2 mol 、 4 mol 　　解析： 反应中生成的沉淀有 Mg(OH) 2 、 Al(OH) 3 ，生成的气体有 NH 3 和 O 2 。由纵坐标及曲线 n ( 沉淀 ) 可知： n (Mg 2 ＋ ) ＝ n [Mg(OH) 2 ] ＝ 3 mol ， n (Al 3 ＋ ) ＝ n [Al(OH) 3 ] ＝ 2 mol ，产物中 n ( 气体 ) 在加入 n (Na 2 O 2 ) ＝ 8 mol 前、后是两条斜率不同的直线，所以加入 8 mol Na 2 O 2 前放出的气体为 O 2 和 NH 3 的混合气体，之后仅放出 O 2 ，由 8 mol Na 2 O 2 与 H 2 O 反应可放出 4 mol O 2 可知放出 n (NH 3 ) ＝ 8 mol － 4 mol ＝ 4 mol ＝ n (NH 4 ) 。 　　答案： C +