通用版高考化学微一轮复习铝及其重要的化合物学案20180509175 12页

第9讲　铝及其重要的化合物 考纲要求 了解铝及其重要化合物的主要性质及其应用。‎ 考点一　铝的性质及应用 ‎1．结构和存在 铝位于元素周期表第三周期ⅢA族_，原子结构示意图为。铝是地壳中含量最多的金属元素。自然界中的铝全部以化合态的形式存在。‎ ‎2．物理性质 银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性，密度较小、质地柔软。‎ ‎3．化学性质(写出化学方程式)‎ ‎4．制备和用途 ‎(1)制备 电解熔融Al2O3：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。‎ ‎(2)用途 纯铝用作导线，铝合金制备汽车、飞机、生活用品等。‎ ‎【多维思考】‎ ‎1．常温下为什么能用铝制槽车储运浓硫酸或浓硝酸？‎ 提示：常温下浓硫酸和浓硝酸能使铝钝化。‎ ‎2．在铝与烧碱溶液的反应中氧化剂是什么？‎ 提示：H2O。‎ 铝与酸、强碱溶液的反应 ‎1．铝能与酸溶液反应生成H2和铝盐(Al3＋)，但与稀HNO3反应不生成H2，且常温下在浓HNO3、浓H2SO4中钝化。‎ ‎2．铝与强碱溶液反应生成H2和偏铝酸盐(AlO)。‎ ‎3．铝与酸或碱溶液反应生成H2的量的关系 有关离子方程式为 ‎2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑‎ ‎2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑‎ ‎(1)等量Al分别与足量酸(H＋)和碱(OH－)溶液反应，生成H2之比为1∶1，消耗H＋和OH－之比为3∶1。‎ ‎(2)足量Al分别与含H＋和OH－物质的量相等的溶液反应，生成H2之比为1∶3。‎ ‎(3)若产生H2之比为<<，则必定是：‎ ‎①与酸反应时，Al过量、H＋不足；‎ ‎②与碱反应时，Al不足、OH－过量。‎ 考向一　铝的性质 ‎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，产生相同量的氢气 C．工业上用电解熔融Al2O3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；据关系式2Al～6HCl～3H2,2Al～2NaOH～3H2，当Al足量时，等物质的量的HCl和NaOH产生H2的体积比为1∶3，B错；浓H2SO4溶于浓HNO3中，溶液体积增大，放出大量热，促进HNO3挥发，使两种酸的浓度减小，Al片不钝化，D错。‎ 答案：C ‎2．镁、铝单质的化学性质以相似为主，但也存在某些重大差异性，下列物质能用于证明两者存在较大差异性的是(　　)‎ ‎①CO2　②盐酸　③NaOH溶液　④水 A．①④　　　　　　　　 B．①②③‎ C．①③ D．②③④‎ 解析：Al能与NaOH溶液反应而Mg不能；Mg能在CO2中燃烧而Al不能。‎ 答案：C 考向二　铝与酸、强碱溶液反应及其计算 ‎3．将等物质的量的镁和铝混合，取等质量该混合物四份，分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是(　　)‎ A．3 mol·L－1盐酸 B．4 mol·L－1硝酸 C．8 mol·L－1氢氧化钠 D．18 mol·L－1硫酸 解析：18 mol·L－1 H2SO4为浓硫酸，与Mg反应不产生H2，使Al钝化；Mg、Al与稀硝酸反应生成NO而不是H2；Mg与盐酸反应产生H2，而Mg与NaOH不反应，等质量的Al分别与足量的HCl和NaOH溶液反应，产生H2的量相等。故A项产生H2的量最多。‎ 答案：A ‎4．a g Mg、Al合金完全溶解在 c1 mol/L、V‎1L HCl溶液中，产生b g H2。再向反应后的溶液中加入c2 mol/L、V‎2L NaOH溶液，恰好使沉淀达到最大值，且沉淀质量为d g。下列关系错误的是(　　)‎ A．与金属反应后剩余盐酸中HCl为(c1V1－b)mol B．c1＝ C．铝失去电子的物质的量为b mol D．d＝a＋17b 解析：反应后的溶液中溶质为NaCl，根据Cl原子守恒可得c1V1＝c2V2，即c1＝，B正确；根据题意可知与金属反应消耗的n(HCl)＝×2 mol＝b mol，故剩余的HCl的物质的量为(c1V1－b) mol，A正确；题中的沉淀为Al(OH)3、Mg(OH)2，故有n(OH－)＝n(H＋)＝2n(H2)，沉淀质量为(a＋17b) g，D正确；n(H2)＝ mol，故Mg和Al共失去电子：×2 mol＝b mol，C错误。‎ 答案：C 考点二　铝的重要化合物 ‎1．氧化铝 ‎(1)化学性质(用离子方程式表示)‎ ‎ (2)用途：熔点很高，是一种比较好的耐火材料，氧化铝也是冶炼铝的原料。‎ ‎2．氢氧化铝 ‎(1)物理性质：白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。‎ ‎(2)化学性质 ‎①Al(OH)3的电离 Al(OH)3Al3＋＋3OH－‎ ‎②写出下列反应的离子方程式或化学方程式：‎ a．与盐酸反应：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。‎ b．与NaOH溶液反应：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。‎ c．加热分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。‎ ‎3．硫酸铝钾 ‎(1)硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。‎ ‎(2)明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O_，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH<7(填“<”“>”或“＝”)。明矾可以净水，其净水的原理是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。‎ ‎【多维思考】‎ ‎1．仅用试管和胶头滴管能否区分AlCl3溶液和NaOH溶液？‎ 提示：能，滴加顺序不同，现象不同。‎ ‎2．如何分离Al2O3和Fe2O3的混合物？‎ 提示：‎ ‎“铝三角”转化及Al(OH)3沉淀的图象分析 ‎1．“铝三角”转化关系 由电荷守恒，Al、Al2O3、Al(OH)3与酸反应时，每生成1 mol Al3＋均消耗3 mol H＋；与碱反应时，每生成1 mol AlO均消耗1 mol OH－。‎ 但由Al3＋→AlO耗4 mol OH－，由AlO→Al3＋耗4 mol H＋。‎ ‎2．“铝三角”的应用 ‎(1)鉴别(利用滴加顺序不同，现象不同)‎ AlCl3溶液中滴加NaOH溶液现象为：先生成白色沉淀，后沉淀又溶解。‎ NaOH溶液中滴加AlCl3溶液现象为：开始无明显现象，后产生白色沉淀，不溶解。‎ ‎(2)分离提纯 ‎①利用Al能溶于强碱溶液，分离Al与其他金属的混合物。‎ ‎②利用Al2O3能与强碱反应，分离Al2O3与其他金属氧化物。‎ ‎③利用Al(OH)3的两性，分离Al3＋与其他金属阳离子。‎ ‎3．有关Al(OH)3沉淀的四个基本图象 ‎(1)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图象 操作 可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量 NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量 现象 立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失 无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失 图象 离子方程式 Al3＋＋3OH－===‎ Al(OH)3↓‎ Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O ‎3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓‎ ‎(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图象 操作 偏铝酸盐溶液中逐滴加稀盐酸至过量 稀盐酸中逐滴加偏铝酸盐溶液至过量 现象 立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失 无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失 图象 离子方程式 AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓‎ Al(OH)3＋3H＋===‎ Al3＋＋3H2O AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓‎ ‎4.拓展图象 ‎(1)向AlCl3溶液中逐滴加入氨水或NaAlO2溶液至过量，图象如图1所示。‎ ‎(2)向NaAlO2溶液中逐滴加入AlCl3溶液或通入CO2至过量，图象如图2所示。‎ ‎(3)向MgCl2、AlCl3和盐酸的混合溶液(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MgCl2、AlCl3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。‎ 考向一　Al2O3和Al(OH)3的两性 ‎1．下列除杂质的方法不正确的是(　　)‎ A．镁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥 B．FeCl3溶液中混有少量AlCl3：加入过量的氨水，过滤、洗涤沉淀，再将沉淀用适量盐酸溶解 C．Fe2O3中混有少量Al2O3：加入过量NaOH溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥 D．Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO2后过滤 解析：B项，加入过量氨水，Fe3＋、Al3＋均沉淀且均不溶于氨水，无法除去杂质。‎ 答案：B ‎2．(2019·山东济南模拟)工业上用含Fe2O3杂质的铝土矿为原料冶炼铝的工艺流程如下：‎ 下列叙述正确的是(　　)‎ A．反应①中试剂X是氢氧化钠溶液 B．试剂Y是HCl，它与AlO反应生成氢氧化铝 C．图中所示转化反应中包含2个氧化还原反应 D．将X与Y试剂进行对换，最终可以达到相同结果 解析：如果试剂Y是HCl，过量HCl与AlO反应生成氯化铝，不可能得到氢氧化铝，B错误；只有电解熔融Al2O3属于氧化还原反应，C错误；因二氧化碳与氧化铁、氧化铝都不反应，则将X与Y试剂进行对换，不能对物质进行分离，D错误。‎ 答案：A 考向二　Al(OH)3的制备方法 ‎3．用含有少量Mg的Al片制取纯净的Al(OH)3，下列操作中最恰当的组合是(　　)‎ ‎①加盐酸溶解　②加NaOH溶液　③过滤　④通入过量CO2生成 Al(OH)3　⑤加盐酸生成Al(OH)3　⑥加过量氨水生成Al(OH)3‎ A．①⑥③　　　　　 　　B．①③⑥③‎ C．②③④③ D．②③⑤③‎ 解析：若先用盐酸溶解，Mg、Al均溶解，制取Al(OH)3的步骤较多；从NaAlO2制备Al(OH)3，若加盐酸不容易控制量的多少，故C项操作步骤为最佳顺序。‎ 答案：C ‎4．用稀H2SO4、NaOH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是 甲：AlAl2(SO4)3Al(OH)3‎ 乙：AlNaAlO2Al(OH)3‎ 丙：Al(OH)3‎ 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，则甲耗1.5 mol H2SO4和3 mol NaOH，乙耗1 mol NaOH和0.5 mol H2SO4，丙拆成四份，一份与H2SO4反应，耗H2SO4 0.375 mol，三份 与NaOH反应，耗NaOH 0.75 mol，故甲耗料最多，丙耗料最少。‎ 答案：B ‎【技法归纳】　Al(OH)3的三种制备方法 ‎(1)可溶性铝盐溶液与过量氨水反应 反应原理：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH ‎(2)向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量CO2‎ 反应原理：AlO＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO ‎(3)铝盐溶液与偏铝酸盐溶液混合法 反应原理：Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓‎ 考点三　Al3＋、Al(OH)3、AlO之间的转化关系 ‎　Al3＋、Al(OH)3、AlO之间的转化关系 写出上述转化的离子方程式：‎ ‎(1)①Al3＋＋3NH3·H2O===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或2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO ‎②2AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓‎ ‎(6)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O ‎【感悟测评】‎ ‎1．某无色溶液中，已知含有H＋、Mg2＋、Al3＋等阳离子，逐滴加入NaOH溶液，则消耗NaOH溶液体积(x轴)和生成沉淀量(y轴)之间的函数关系，可用下图表示，则下图中正确的是(　　)‎ 答案：B ‎2．将一定质量的Mg和Al的混合物投入250 mL 2.0 mol/L 稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体。待反应完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示。则下列说法正确的是(　　)‎ A．当加入氢氧化钠溶液的体积为20 mL时，溶液的pH等于7‎ B．当加入氢氧化钠溶液的体积为20 mL时，溶液中的溶质只有硫酸镁和硫酸铝 C．NaOH溶液的物质的量浓度为5 mol/L D．生成的H2在标准状况下的体积为‎11.2 L 答案：C ‎1．Al3＋与强碱反应的计算规律 ‎(1)求产物Al(OH)3的量 ‎①当n(OH－)≤3n(Al3＋)时，‎ n[Al(OH)3]＝n(OH－)；‎ ‎②当3n(Al3＋)r(Mg)‎ C．在该反应条件下，Mg的还原性强于C的还原性 D．该反应中化学能全部转化为热能 解析：A项，C元素的单质除金刚石和石墨外，还有C60、C70等单质，错误；B项，Mg2＋比Mg少一层电子，二者半径：r(Mg2＋)