XX屆高考化學考點解析復習：鋁及其化合物

1、XX 屆高考化學考點解析復習：鋁及其化合物 第7講：鋁及其化合物 【內容與解析】 本節(jié)課要復習的內容是鋁作為金屬的通性以及它的兩 個特性，AI2o3、AI3的兩性與AI3分解的性質。鋁的通性就 是指的是鋁能與非金屬單質、酸、鹽溶液反應。鋁的特性中 是鋁能與NaoH反應以及鋁能與比它穩(wěn)定的金屬氧化物發(fā)生 鋁熱反應。AI2o3、AI3的兩性就是指這兩種物質能與酸堿反 應生成鹽與水。AI3的熱穩(wěn)定差。加熱時能分解。 【教學目標與解析】 .教學目標 AI2o3、AI3的兩性及 AI3 +、AI3、AIo - 2間的轉化關 系。 .結合AI3的制備實驗、計算及在生產生活中的應用進 行綜合考查。 .目標解

2、析 AI2o3、AI3的兩性及 AI3 +、AI3、AIo - 2間的轉化關 系。就是指AI2o3、AI3既能與酸也能與堿反應生成鹽與水， 再一個就是氫氧化鋁在加熱的時候會分解。 .結合AI3的制備實驗、計算及在生產生活中的應用進 行綜合考查。就是指 AI3 + + 3NH3?H2o=AI3 J+ 3NH+ 4Alo - 2 + co2 + 2H2o=AI3 J + Hco- 3 【問題診斷分析】 本節(jié)的復習學習是高中知識的重要組成部分，本節(jié)中難 在鋁的兩性上，再就是鋁熱反應與鎂鋁合金的計算問題。其 重點是化學方程式與離子方程式的書寫。 【復習過程】 一、 鋁的性質和用途 金屬鋁呈銀白色，硬度

3、小，密度小，熔點較高，和鎂類 似，鋁的主要用途是制造鋁合金， 鋁優(yōu)良的導電性和密度小， 使鋁大量用來制作導線。 鋁元素位于元素周期表的第三周期第川 A族，化學性質 比較活潑，在反應中多被氧化為 AI3 +,如： 鋁可以在純氧中燃燒： 4AI + 302=點燃2AI2o3 ;鋁 與鹽酸反應：2AI + 6HcI=2AIcI3 + 3H2T; 鋁溶于 NaoH溶液的反應：2AI + 2NaoH+ 2H2o=2NaAlo2 +3H2T; 用鎂條引燃鋁粉和 Fe2o3的混合物：2AI + Fe2o3= 高溫2Fe + AI2o3，這一反應也被稱作鋁熱反應。 二、 鋁的重要化合物 .氧化鋁 氧化鋁屬于離

4、子化合物，室溫下，它是一種白色固體， 熔點很高。氧化鋁是冶煉鋁的原料，也是一種較好的耐火材 料。 氧化鋁屬于典型的兩性氧化物，與酸、強堿都能反應， 請寫出下列反應的化學方程式： 氧化鋁溶于鹽酸： AI2o3 + 6Hcl=2Alcl3 + 3H2o。 氧化鋁與燒堿溶液反應： AI2o3 + 2NaoH=2NaAlo2+ H2o。 電解熔融的氧化鋁：2Al2o3=電解4Al + 3o2仁 .氫氧化鋁 可溶性鋁鹽和氨水反應可制得 Al3，它是一種難溶于水 的白色膠狀物質，具有較強的吸附能力。 Al3受熱易分解， 是一種典型的兩性氫氧化物。 Al3 + 3oH Al3 H + + Alo - 2+

5、H2o； Al3 與鹽酸反應：Al3 + 3H+ =Al3 + + 3H2o； Al3 與 NaoH溶液反應：Al3 + oH- =Alo - 2+ 2H2o； Al3受熱分解的化學方程式： 2Al3= Al2o3 + 3H2o。 .明磯：Al2?12H2o 明磯易溶于水，完全電離：Al2= + Al3 + 2So2-4, 其水溶液因Al3 +水解而顯酸性。 三、Al3 +、Al3、Alo - 2間的轉化關系 據(jù)下圖寫出下列轉化的離子方程式： Al3 + Al3 Al3 + 3NH3?H2o=Al3 J + 3NH+ 4; AI3 + 3Alo - 2 + 6H2o=4AI3 J; AI3 +

6、 3oH =AI3 J。 AI3 AI3 + AI3 + 3H+ =AI3 + + 3H2o。 AI3 + AIo - 2AI3 + 4oH- =AIo -2+ 2H2o。 AIo - 2 AI3 + AIo - 2+ 4H+ =AI3 + 2H2o。 AIo - 2 AI3 NaAlo2 溶液中通少量 co2 : 2AIo - 2 + co2 + 3H2o=2AI3 J + co2 - 3。 NaAIo2 溶液中通入足量 co2 : AIo - 2+ co2 + 2H2o=AI3 J + Hco 3 3AIo - 2 + AI3 + 6H2o=4AI3 J : AIo - 2+ H+ + H

7、2o=AI3 J。 AI3 AIo - 2 AI3 + oH- =AIo - 2 + 2H2o。 網(wǎng)絡構建 鋁及其重要化合物的轉化關系 熱點1鋁的性質 位置和結構 在元素周期表中的第三周期、川 A族，原子結構示意圖 為： .化學性質 跟非金屬反應 常溫下被o2氧化，生成致密氧化物保護膜。在純氧或 高溫下劇烈燃燒，發(fā)出白光。 Al + 3o22AI2o32AI + 3SAI2S3 跟水反應困難 跟酸反應：常溫下在濃 H2So4濃HNo3中發(fā)生鈍化。與 非氧化性酸反應產生 H2, 女口 2AI + 6Hcl=2Alcl3 + 3H2 仁 跟強堿溶液反應： 可簡寫為：2AI + 2NaoH+ 2H2

8、o=2NaAlo2+ 3H2f。 跟某些氧化物反應 - 鋁熱反應 AI + Fe2o32Fe+ AI2o3 此反應放出大量的熱，用于冶煉高熔點的金屬或焊接金 屬。 .鋁與酸或堿反應生成 H2的量的關系:s5u. 鋁分別與鹽酸、氫氧化鈉溶液反應的原理： 2AI + 6HcI=2AIcI3 + 3H2T AI + 2NaoH+ 2H2o=2NaAIo2+ 3H2f 等量鋁分別與足量鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，產生氫氣 的體積比：VHcl H2 VNaoH H2 二1: 1。 足量的鋁分別與等物質的量的鹽酸和氫氧化鈉反應，產 生氫氣的體積比為：VHcl H2 VNaoH H2 二1: 3。 一定量的鋁分

9、別和一定量的鹽酸和氫氧化鈉反應若產 生氫氣的體積比為 130.4ol ?n解得n1:3，故加入的Al相對 鹽酸過量，對 NaoH不足。0.2ol的Hcl需Al的質量為13 X 27g/ol X 0.2ol = 1.8g， 對應5份H2,當H2為6份時， 鋁的 質量為65X 1.8g = 2.16g即為所求。 答案：第 3 周期川 A 族 2Al + Fe2o3AI2o3 + 2Fe2AI + 2oH + 2H2o=2Alo- 2+ 3H2? 2.16g 加熱濃縮，冷卻結晶，過濾 Al3 + 3H2o Al3 + 3H+,在干燥的Hcl氣流中，抑制Alcl3的水解，且?guī)ё逜lcl3 ?6H2o晶

10、體受熱產生的水蒸氣，故能得到 Alcl3 熱點3有關氫氧化鋁沉淀的計算 鋁鹽與強堿的反應 向Alcl3溶液中滴加NaoH溶液時，發(fā)生的反應依次為： Al3 + 3oH =Al3 J Al3 + oH- =Alo 2+ 2H2o 生成的Al3與加入的NaoH的物質的量關系可用圖象表 示為 根據(jù)Alcl3和NaoH的物質的量計算生成的 Al3的物質 的量，結合反應的化學方程式及圖象可知： 當 n:n 3 時，nAI3 = 13n。 當3n:n 4 時，nAI3 = 0。 根據(jù)AI3和Alcl3的物質的量，計算需要的 NaoH的物 質的量 由圖象可以看出，Alcl3和生成的AI3為一定值時，加 入的

11、NaoH有兩種情況： 當NaoH不足時，n= 3nAI3。當NaoH過量時， n = 3n + n nAI3 = 4n nAI3。 .偏鋁酸鹽與強酸的反應 向NaAlo2溶液中滴加稀鹽酸時，發(fā)生的反應依次為： Alo 2 + H+ + H2o=AI3 J AI3 + 3H+ =AI3 + + 3H2o:高考資源網(wǎng)S5U. 生成的AI3與加入的鹽酸的物質的量的關系可用圖象表 示為： 根據(jù)NaAlo2和Hcl的物質的量計算生成 AI3的量 結合反應的化學方程式及圖象可知： 當 n:n 1 時，nAI3 = n。 當 1n n4 時小AI3 = n 13n n = 134n n 4 時，nAI3 =

12、 0。 根據(jù)AI3和NaAlo2的物質的量計算需要的 Hcl的物質 的量 由圖象可以看出， 入的鹽酸有兩種情況： NaAIo2和生成的AI3為一定值時，加 當鹽酸不足時， n= nAI3。 當鹽酸過量時， n = n + 3n nAI3 = 4n 3nAI3。 【例3】 在50Lbol/L的Alcl3 溶液中加入 50Laol/LNaoH 溶液。 當a 3b時，生成Al3沉淀的物質的量為 _。 當a、b滿足 _ 條件時，無沉淀產生。 當a、b滿足 _條件時，先有沉淀生成，后又有 部分沉淀溶解，此時 Al3的質量為 _ 。 解析依題意知，在 Alcl3溶液中加入NaoH溶液有 如下兩反應發(fā)生：

13、Alcl3 + 3NaoH=AI3j + 3Nacl Alcl3 + 4NaoH=NaAlo2+ 3Nacl + 2H2o根據(jù)以上兩反應可以看 出：當a 3b時只發(fā)生個反應，此時 NaoH不足量，產生沉 淀的量取決于 NaoH, nAI3 = 13n= 0.05a3ol。如果無沉淀 生成，Al元素全部以 Alo 2形式存在，n:n 4:1，整理得a4b。此種情況應當是兩個反應均發(fā)生，鋁 元素以Al3和Alo 2兩種形式存在。符合關系：14n Alcl3 n NaoH 13,即：14ba13, 整理得：3ba4b或a4b 4b a4ba3 或 3ba4b 3.9g 變式3 現(xiàn)有甲、乙兩瓶無色溶液

14、，已知它們可能是 Alcl3溶液和NaoH溶液?，F(xiàn)做如下實驗： 取440L甲溶液與120L乙溶液反應，產生1.56g沉淀； 取120L甲溶液與440L乙溶液反應，也產生 1.56g沉 淀； 取120L甲溶液與400L乙溶液反應，則產生 3.12g沉 淀； 通過必要的計算和推理判定： 甲溶液為 _ 溶液，其物質的量濃度是 _ ol ?L 1； 乙溶液為 _ 溶液，其物質的量濃度是 _ ol ?L 1。 寫出實驗的有關離子方程式： 解析：由兩步實驗操作可知，甲溶液應為 Alcl3溶 液，乙溶液為NaoH溶液，由步操作所給量值可求出 NaoH 溶液物質的量濃度： 56g78g?ol - 1 X 3-

15、0.12L = 0.5ol ?L 1,再由中所給 數(shù)據(jù)，求Alcl3 。 設Alcl3 溶液物質的量濃度為 x, 0. 12x = 1.56g78g ?ol -1 +則 x = 0.5ol ?L- 1。 答案：Alcl3 0.5 NaoH 0.5Al3 + 3oH- =Al3 J Al3 + oH- =Alo - 2+ 2H2o 有關氫氧化鋁沉淀的圖象 .在可溶性鋁鹽中逐滴加入 Nao H溶液至過量。 現(xiàn)象：立即產生白色沉淀-漸多-最多-漸少-消失 Al3 + 3oH- =Al3 J Al + oH- =Alo -2+ 2H2o 總反 應：Al3 + + 4oH- =Alo - 2+ 2H2o

16、 .在偏鋁酸鹽溶液中逐滴加入稀鹽酸至過量。 現(xiàn)象：立即產生白色沉淀-漸多-最多-漸少-消失 Alo - 2+ H+ H2o=Al3 J Al3 + 3H+ =Al3 + + 3H2o 總反應：Alo - 2 + 4H+ =Al3 + + 2H2o .在強堿溶液中逐滴加入鋁鹽溶液至過量。 現(xiàn)象：無明顯現(xiàn)象-產生白色沉淀-漸多-最多 Al3 + + 4oH- =Alo - 2 + 2H2oAl3 + + 3Alo - 2 + 6H2o=4Al3 J .在強酸溶液中逐滴加入偏鋁酸鹽溶液至過量。 現(xiàn)象：無明顯現(xiàn)象-產生白色沉淀-漸多-最多 Alo - 2 + 4H + =Al3 + + 2H2oAl3

17、 + + 3Alo - 2 + 6H2o=4AI3 J .向g2 +與AI3 +的酸性溶液中逐滴加入強堿溶液 現(xiàn)象：無明顯現(xiàn)象T出現(xiàn)沉淀T漸多T最多T減少T不 變 H+ oH =H2oAI3 + + 3oH- =AI3 J g2 + + 2oH =g2 J AI3 + oH- =AIo 2+ 2H2o 結論：實驗不宜用 AI3 +和強堿溶液、AIo 2和強酸溶 液反應來制備 AI3，宜用AI3 +和NH3?H2o或將co2氣體通 入AIo 2溶液中制備AI3。AI3 +只存在于酸性溶液中， AIo 2只存在于堿性溶液中，所以 AI3 +和AIo 2不能共存于 同一溶液中。AI3只能溶于強酸或強

18、堿溶液， 不能溶于弱酸 或弱堿溶液。:Z+xx+. 特別提醒：解圖象試題應注意分析“四點”： “起點”、 “折點”、“極點”、“終點”，利用原理引路，圖文結合， 對號入座。當 AI3 +與g2 +或cu2 +或Fe3+混合在一起， 加入過量的NaoH溶液時，生成的沉淀先增大，后減小，但 不能減小為0。 【考例】 有一鎂鋁合金，用適量稀硫酸完全溶解，再 加入氫氧化鈉溶液，析出沉淀的質量與加入氫氧化鈉的體積 關系如圖所示，原合金中鎂鋁的質量比為 A. 4:3 B. 4:9c . 8:9D. 20:27 解析假定V單位為L,濃度為1ol/L，則使g2 +、 AI3 +沉淀需要 NaoH4ol， 將A

19、I3溶解需要 NaoHlol， 由方程 式：NaoH+ AI3=NaAIo2 + 2H2o,可知有 1oIAI3，即 1oIAI3 + , AI3 + 3oH- =AI3 J,使 AI3 +沉淀用去 NaoH3ol, 使g2 +沉淀用去 NaoHlol,由g2+ 2oH- =g2j知，含有 g2 + 0.5ol ,即卩g、Al的物質的量分別為 0.5ol、1ol，鎂、 鋁的質呈比為 一4:9，答案為B。:s5u. 答案B 變式 將一定質量的g和AI的混合物投入500L稀硫酸 中，固體全部溶解并產生氣體。待反應完全后，向所得溶液 中加入NaoH溶液，生成沉淀的物質的量與加入 NaoH溶液的 體積

20、關系如圖所示。則下列說法正確的是 A.g和AI的總質量為8gB.硫酸的物質的量濃度為 5oI/L c .生成的H2在標準狀況下的體積為 11.2LD . NaoH溶 液的物質的量濃度為 5oI/L 解析：由圖象可知，沉淀g2為0.15ol ,AI3為=0.20ol , 則鎂和鋁的總質量= 0.15ol x 24g/ol + 0.20ol x 27g/ol = 9g,故A項不正確；由反應關系得： AI3 NaoH- NaAIo2 ollol 0.20olc x求得c = 5oI/L，即D選項符合題意。 答案：D 備選習題 下列有關金屬鋁及其化合物的敘述正確的是 A.鋁在常溫下不能與氧氣反應 B.

21、鋁不能與氯氣反應 c .鋁既能溶于酸，又能溶于堿D.氧化鋁只能與酸反應， 不能與堿反應 解析：鋁為活潑金屬，常溫下能與 02反應生成致密的 氧化層；加熱條件下與 CI2劇烈反應；Al、AI2o3既能與酸 又能與堿反應。 用一張已除去表面氧化膜的鋁箔緊緊包裹在試管外壁， 將試管浸入硝酸汞溶液中，片刻取出，然后置于空氣中，不 久鋁箔表面生出“白毛”，紅墨水柱右端上升。根據(jù)實驗現(xiàn) 象判斷下列說法錯誤的是 A.實驗中發(fā)生的反應都是氧化還原反應 B.鋁是一種較 活潑的金屬 c .鋁與氧氣反應放出大量的熱量 D.鋁片上生成的白毛 是氧化鋁和氧化汞的混合物 解析：本題中涉及的反應有： 2AI + 3Hg2=

22、2AI3 + 3Hg,4AI + 3o2=2AI2o3，兩個反應均為氧化還原反應；由 題中所述現(xiàn)象“紅墨水柱右端上升”，可推知試管中氣體體 積受熱膨脹，意味著鋁與氧氣反應是放熱反應。鋁片上生成 的“白毛”是氧化鋁。 .現(xiàn)有 AI、cI2、AI2o3、HcI、AI3、NaoH 六種物質， 它們之間有如圖所示轉化關系，圖中每條線兩端的物質之間 都可以發(fā)生反應，下列推斷不合理的是 A. N 一定是 HclB . X可能為 Al或cl2 c. y 一定為 NaoHD Q Z中的一種必定為 Al2o3 解析：在 Al、cl2、Al2o3、Hcl、Al3、NaoH 中，只有 NaoH能與Al、cl2、Al2o3、Hcl、Al3五種物質反應，對照 轉化關系，可知 y為NaoH只有Hcl能與Al、AI2o3、Al3、 NaoH四種物質反應，對照圖示轉化關系可知 N為Hcl，故選 項A、c正確。選項 B,若X為Al , Al能與cl2、Hcl、NaoH 三種物質反應，而圖示給出的是與兩種物質反應，所以 X不 可能有是Al，但可能是cl2。選項D, Al2o3既能與Hcl反 應，也能與NaoH反應，故Q、Z中的一種必定為 Al2o3。 .將物質X