高考一輪復習化學鋁及其重要化合物

第6講鋁及其重要化合物一?鋁的性質1.物理性質：銀白色金屬，熔點較低，硬度小，密度小，有良好的導電、導熱、延展性和韌性。2.化學性質（1）與非金屬反應點燃4Al+3O2＝

2Al2O3加熱2Al+3S＝Al2S3點燃2Al+3Cl2＝2AlCl3（2）與酸反應2Al+6H+=2Al3++3H2↑在冷濃硝酸、濃硫酸中“鈍化”，加熱時反應，無氫氣生成b.與氧化性酸反應a.與非氧化性酸反應3.工業(yè)制備2Al2O3=

4Al+3O2

↑電解(3)與堿反應2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑高溫2Al+Fe2O32Fe+Al2O3(4)鋁熱反應二.Al2O31.物理性質白色粉末，難熔，不溶于水2.化學性質Al2O3+6H+=2Al3++3H2OAl2O3+2OH—=2AlO2—+H2O（1）兩性氧化物（2）主要用途耐火材料，冶煉原料，制備鋁鹽，制備偏鋁酸鹽，剛玉為耐磨材料三.Al(OH)3

白色膠狀，不溶于水、有很強的吸附性1.物理性質2.化學性質（1）兩性氫氧化物2Al(OH)3+6H+=2Al3++3H2OAl(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O(2)熱穩(wěn)定性2Al(OH)3Al2O3+3H2O

△（3）實驗室制法Al3++3NH3?H2O=Al(OH)3↓+3NH4+2AlO2—+CO2+2H2O=2Al(OH)3↓+CO32—AlO2—+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3—3AlO2—+Al3++6H2O=4Al(OH)3↓小結：鋁及其重要化合物間的轉化關系框圖中有關反應的化學方程式:①2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑;②2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑;③2Al2O34Al+3O2↑;④Al2O3+6HCl===2AlCl3+3H2O;⑤Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2O;⑥AlCl3+3NaOH(NH3·H2O)===Al(OH)3↓+3NaCl(NH4Cl);⑦Al(OH)3+3HCl===AlCl3+3H2O;⑧NaAlO2+HCl+H2O===Al(OH)3↓+NaCl[或2NaAlO2+CO2+3H2O===2Al(OH)3↓+Na2CO3或NaAlO2+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+NaHCO3];⑨Al(OH)3+NaOH===NaAlO2+2H2O;⑩AlCl3+3NaAlO2+6H2O===4Al(OH)3↓+3NaCl?1.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.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,不能與堿反應答案:C體驗熱身2.(2009·南京模擬)電解法冶煉鋁的原料是Al2O3,可由自然界中鋁土礦獲得?其生產過程可表示為:鋁土礦(主要成分Al2O3,雜質SiO2?Fe2O3)→Al(OH)3→Al2O3→Al?從鋁土礦到Al(OH)3的轉化有兩種方案:(1)過濾①②的濾渣成分分別是____________(填字母代號,下同);過濾④⑤的濾渣成分分別是____________?A.Al2O3 B.SiO2 C.Fe2O3 D.Al(OH)3E.H2SiO3 F.Fe(OH)3(2)“Al(OH)3→Al”的一般的生產方法是____________(填字母代號)?A.蒸發(fā) B.灼燒 C.熱還原 D.溶解E.過濾 F.電解B?FC?EB?F

制取Al(OH)3的可能途徑有那些？解析：(1)鋁鹽與堿液反應：

法②優(yōu)于法①

①

Al3＋

Al(OH)3

AlO2－OH－適量OH－過量②Al3＋

Al(OH)3

不溶解

NH3·H2O足量NH3·H2O過量(2)偏鋁酸鹽與酸反應：(3)相互促進水解反應：

法②優(yōu)于法①

①AlO2－

Al(OH)3Al3＋

H+過量

H+適量②AlO2－

Al(OH)3

不溶解

CO2適量CO2過量Al3＋＋3AlO2－＋6H2O＝4Al(OH)3↓最優(yōu)思考3.今用鋁、稀硫酸和氫氧化鈉溶液為原料，在實驗室制備一定量的氫氧化鋁?？煞謩e采用如下化學方程式所表示的兩種方法：①2Al+3H2SO4===Al2(SO4)3+H2↑Al2(SO4)3+6NaOH===2Al(OH)3↓+3Na2SO4②2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑2NaAlO2+H2SO4+2H2O===2Al(OH)3↓+Na2SO4（1）上述哪一種方法比較節(jié)約試劑？（提示：試從每生產2molAl(OH)3所消耗的試劑用量予以說明）（2）原料相同，請設計一種更為節(jié)約試劑的方法（用化學方程式表示，并說明其可以最節(jié)約試劑的根據(jù)）重點探究方法歸納:根據(jù)鋁與強酸溶液反應的關系:2Al+6H+===2Al3++3H2↑2Al+2OH-+2H2O===2AlO-2+3H2↑不難發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律:一.鋁與酸或堿反應生成H2的量的關系(2)等物質的量的H+和OH-分別與足量鋁反應時:①消耗鋁的物質的量之比為1∶3;②生成的H2的物質的量之比為1∶3?(1)等物質的量的鋁分別與足量的H+和OH-反應時:①生成的H2必然相等;②消耗H+與OH-的物質的量之比為3∶1?1.鋁分別與足量的鹽酸和NaOH溶液反應,當放出的H2在同溫同壓下相等時,消耗的鹽酸與NaOH的物質的量之比為()A.1∶1 B.2∶1 C.3∶1 D.1∶3答案:C【例2】甲?乙兩燒杯中各盛有100mL3mol/L的鹽酸和NaOH溶液,向兩燒杯中分別加入等質量的鋁粉,反應結束后測得生成的氣體體積比為甲∶乙=1∶3,則加入鋁粉的質量為()A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.8.1gD1.將5.4gAl投入200.0mL2.0mol/L的某溶液中有氫氣產生,充分反應后有金屬剩余?該溶液可能為()A.HNO3溶液B.Ba(OH)2溶液C.H2SO4溶液D.HCl溶液答案:D

效果檢測2.將某份鐵鋁合金樣品均分為兩份,一份加入足量鹽酸,另一份加入足量NaOH溶液,同溫同壓下產生的氣體體積比為3∶2,則樣品中鐵?鋁物質的量之比為()A.3∶2B.2∶1C.3∶4D.4∶3答案:C1.鋁鹽與強堿溶液作用生成Al(OH)3沉淀的計算:(1)Al3++3OH-==Al(OH)3↓(生成白色沉淀)分析以上三個反應關系式,所得Al(OH)3沉淀的物質的量與n(Al3+)?n(OH-)的關系式:二.關于Al(OH)3的計算及圖像分析【例題】向100mL1mol/L的AlCl3溶液中加入70mL5mol/LNaOH溶液,充分反應后,鋁元素以兩種形式存在,其物質的量之比為多少?解法1:用常規(guī)分析法——逐步分析計算解法2:從反應物總量及方程式性質方面考慮——總方程式法:解法3:運用學科規(guī)律——守恒法解法4:利用知識特點——圖像法解法1:用常規(guī)分析法——逐步分析計算先將所有的0.1molAl3+完全沉淀,消耗0.3molOH-,生成0.1molAl(OH)3

沉淀?過量的0.05molOH-

又溶解0.05molAl(OH)3,生成0.05molAlO2-?所以n(NaAlO2)∶n=0.05mol∶(0.1-0.05)mol=1∶1?解法2:從反應物總量及方程式性質方面考慮——總方程式法:n(AlCl3)=0.1mol,n(NaOH)=0.35mol,則n(AlCl3)∶n(NaOH)=2∶7?按此值寫出化學方程式:2Al3++7OH-===x+(2-x)Al(OH)3+2H2O利用電荷守恒解得x=1,所以n(NaAlO2)∶n=1∶1?解法3:運用學科規(guī)律——守恒法充分反應后溶液為NaAlO2和NaCl?利用電荷守恒得n(Na+)=n()+n(Cl-),即n()=n(Na+)-n(Cl-)=0.35mol-0.3mol=0.05mol?又根據(jù)鋁元素守恒n(Al3+)=n+n(),即n=n(Al3+)-n(AlO-2)=0.1mol-0.05mol=0.05mol,所以n(NaAlO2)∶n=1∶1?解法4:利用知識特點——圖像法根據(jù)Al3++3OH-===3Al(OH)3,Al(OH)3+OH-===+2H2O,把所發(fā)生的反應用圖像來表示,使其更具體?更直接[注:圖中橫坐標表示NaOH的物質的量,縱坐標表示生成的Al(OH)3的物質的量]?向100mL1mol/L的AlCl3溶液中加入70mLNaOH溶液,充分反應后,Al(OH)3的物質的量為0.05mol,求NaOH溶液的物質的量濃度？改編題試作出下列反應圖像，并寫出各階段離子方程式。01234n(NaOH)n[Al(OH)3]

①向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至過量向NaOH溶液中滴加AlCl3

溶液直至過量01234n(AlCl3)n[Al(OH)3]Al3++3OH—(少量)

=Al(OH)3↓

Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O

Al3++4OH—(過量)

=AlO2—+2H2O

Al3＋＋3AlO2－＋6H2O＝4Al(OH)3↓

3mol3mol1mol3mol1mol2.圖像分析01234n[Al(OH)3]n(HCl)②向NaAlO2溶液中滴加HCl溶液直至過量向HCl溶液中滴加NaAlO2

溶液直至過量01234n(NaAlO2)n[Al(OH)3]AlO2—+H2O+H+(少量)=Al(OH)3↓

Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O

AlO2—+4H+(過量)=Al3++2H2O

Al3＋＋3AlO2－＋6H2O＝4Al(OH)3↓

1mol3mol1mol3moln(NaOH)n[Al(OH)3]③向HCl酸化的AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至過量

④向含Mg2+、Al3+的混合溶液中滴加NaOH溶液直至過量Al(OH)3、

Mg(OH)2Mg(OH)2n(NaOH)H++OH—=H2OAl3++3OH—(少量)

=Al(OH)3↓

Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O

Al3++3OH—(少量)

=Al(OH)3↓

Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O

Mg2+

+2OH—

=Mg(OH)2↓

AlCl3和MgCl2的混合溶液中,逐滴加入NaOH溶液,則消耗NaOH溶液的體積(x軸)和生成沉淀的質量(y軸)之間的函數(shù)關系可用如圖來表示,則下列關系圖正確的是()答案:B(1)圖中A點表示的意義是__________________________?(2)圖中B點表示的意義是__________________________?(3)上述兩步用總的離子方程式可表示為____________________________________?(4)假若溶液中有Al(OH)3沉淀

0.39g,則此時用去NaOH溶液體積為_____________________?

表示滴入的NaOH溶液產生沉淀量的最大點表示滴入的NaOH溶液使沉淀恰好完全溶解點7.5mL或17.5mL【例1】向20mLAlCl3溶液中滴入2mol/LNaOH溶液時,得到Al(OH)3沉淀質量與所滴加NaOH溶液體積(mL)關系如圖所示:

將一定質量的鎂?鋁合金投入一定濃度的100mL鹽酸中,使合金全部溶解,向所得溶液中滴加5.00mol/L的NaOH溶液至過量,生成沉淀的質量與加入NaOH溶液的體積的關系如圖所示?

試求:(1)原合金中鎂鋁的質量各是多少？

(2)鹽酸的物質的量濃度?答案:(1)鎂4.8g鋁2.7g(2)8.00mol/L【例2】(1)A點的沉淀物的化學式為__________;B點的沉淀物的化學式為____________________?(2)原混合物中MgCl2的質量是________g,AlCl3的質量是________g,NaOH的質量是________g?(3)Q點HCl溶液加入量是__________mL?

把NaOH?MgCl2?AlCl3三種固體組成的混合物溶于足量水后有1.16g白色沉淀,在所得的濁液中逐滴加入1mol/LHCl溶液,加入HCl溶液的體積與生成沉淀的質量關系如圖所示,試回答:Mg(OH)2

Mg(OH)2和Al(OH)31.902.675.20130

解析：本題涉及的化學反應有：①Mg+2H+=Mg2++H2↑②2Al+6H+=2Al3++3H2↑③H++OH—=H2O④Mg2++2OH=Mg(OH)2↓⑤Al3++3OH—=Al(OH)3↓⑥Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O（1）n(Mg)+n(Al)=0.1mol

2n(Mg)+3n(Al)+1mol/L×0.16L=0.4mol，

解得：n(Mg)=0.06moln(Al)=0.04mol當發(fā)生④、⑤、⑥時，消耗的堿為：n(NaOH)=2n(Mg)+4n(Al)=2×0.06mol＋4×0.04mol=0.28mol，故V2=V1+V(NaOH)=440mL【例3】將0.1moL的鎂、鋁混合物溶于100mL2mol/LH2SO4溶液中，然后再滴入1mol/LNaOH溶液。請回答（1)若在滴加NaOH溶液的過程中，沉淀質量m隨加入NaOH溶液的體積V變化入圖所示。當V1=160mL時，則金屬粉末中n(Mg)=

mol，V2=

mL。0mV1V2V/mL0.06440

（2)若在滴加NaOH溶液過程中，欲使Mg2+、Al3+剛好沉淀完全，則滴入NaOH溶液的體積V(NaOH)=

mL【例3】將0.1moL的鎂、鋁混合物溶于100mL2mol/LH2SO4溶液中，然后再滴入1mol/LNaOH溶液。請回答（1)若在滴加NaOH溶液的過程中，沉淀質量m隨加入NaOH溶液的體積V變化入圖所示。當V1=160mL時，則金屬粉末中n(Mg)=

mol，V2=

mL。0mV1V2V/mL0.06440

400

解析：(2)當剛好發(fā)生至④、⑤反應時，消耗的堿為：n(NaOH)=2n(Mg)+3n(Al)=2×0.06mol＋3×0.04mol=0.24mol，所需NaOH體積為0.24L。故V(NaOH)=160mL+240mL=400mL。（2)若在滴加NaOH溶液過程中，欲使Mg2+、Al3+剛好沉淀完全，則滴入NaOH溶液的體積V(NaOH)=

mL（3）若混合物仍為0.1mol，其中Mg粉的物質的量分數(shù)為a，用100mL2mol/L的硫酸溶解此混合物后，再加入450mL1mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中無Al(OH)3。滿足此條件的a的取值范圍是

?！纠?】將0.1moL的鎂、鋁混合物溶于100mL2mol/LH2SO4溶液中，然后再滴入1mol/LNaOH溶液。請回答（1)若在滴加NaOH溶液的過程中，沉淀質量m隨加入NaOH溶液的體積V變化入圖所示。當V1=160mL時，則金屬粉末中n(Mg)=

mol，V2=

mL。0mV1V2V/mL0.06440

400

解析：(3)

方法一：根據(jù)方程式計算

加入450mL1mol/L的NaOH溶液，完全反應后NaOH過量0.45mol—0.40mol=0.05mol。若要完全溶解Al(OH)3，則nAl(OH)3≤0.05mol，0.1(1—a)≤0.05mol解得：a≥1/2

方法二：守恒法

當所得沉淀中無Al(OH)3時，溶液中的溶質一定含有Na2SO4、NaAlO2，可能含有NaOH（過量），根據(jù)Na+守恒，有下列關系式：

2n(H2SO4)+n(Al)≤n(NaOH)

即：2×0.1mol//L＋0.1(1—a)≤0.45L×1mol/L，解得：a≥1/2結合a的化學含義，知a的取值范圍為：1/2≤a＜1。習題課答案:B1.用含少量鎂粉的鋁粉制取純凈的氫氧化鋁,下述操作步驟中最恰當?shù)慕M合是()①加鹽酸溶解 ②加燒堿溶液溶解③過濾 ④通入過量CO2生成Al(OH)3

沉淀⑤加入鹽酸生成Al(OH)3

沉淀⑥加入過量燒堿溶液A.①⑥⑤③ B.②③④③C.②③⑤③ D.①③⑤③答案:A3.有一塊鐵鋁合金,溶于足量鹽酸中,再用足量KOH溶液處理,將產生的沉淀過濾,洗滌干燥,灼燒使之完全變成紅棕色粉末,經稱量,發(fā)現(xiàn)該紅棕色粉末和原合金質量恰好相等,則合金中鋁的含量為()A.70%B.52.4%C.47.6%D.30%答案:D4.將溶液(或氣體)X,逐漸加入(或通入)到一定量的Y溶液中,產生沉淀的量與加入X的物質的量的關系如圖,符合圖中情況的是()ABCDXSO2HClNH3氨水YNa2SNaAlO2AlCl3AgNO3B下列說法正確的是()C

6.(2009·上海單科)鎂和鋁分別與等濃度?等體積的過量稀硫酸反應,產生氣體的體積(V)與時間(t)關系如下圖?反應中鎂和鋁的()A.物質的量之比為3∶2B.質量之比為3∶2C.摩爾質量之比為2∶3D.反應速率之比為2∶3答案:A7.美?德兩國科學家現(xiàn)已成功合成出具有獨特化學特性的氫鋁化合物(Al2H6)?這一研究成果有助于人們開發(fā)出推力更強大的固體火箭燃料,也有望應用在氫動力汽車和其他能源方面,有關研究報告發(fā)表在最新出版的美國《科學》雜志上?下列關于氫鋁化合物的推測不正確的是()A.氫鋁化合物與水反應生成氫氧化鋁和氧氣

B.氫鋁化合物中鋁顯+3價,H顯-1價

C.鋁與水蒸氣在高溫下生成氫鋁化合物

D.氫鋁化合物具有強還原性答案:C8.某無色溶液中,已知含有H+?Mg2+?Al3+等陽離子,逐滴加入NaOH(aq),則消耗NaOH(aq)的體積(x軸)和生成沉淀量(y軸)之間的函數(shù)關系可用下圖表示,其中正確的是()答案:B9.(2009·江蘇六校聯(lián)考)某氧化物不溶于水,溶于熔化的NaOH中,生成易溶于水的化合物,向稀鹽酸中滴加所生成化合物的水溶液,立即有白色沉淀產生,則原氧化物是()A.Al2O3B.MgOC.SiO2D.P2O5答案:C10.(2009·河北正定中學模擬)A是一種常見的單質,B?C為中學常見的化合物,A?B?C均含有元素X?它們有如圖所示的轉化關系(部分產物及反應條件已略去),下列判斷正確的是()A.X元素可能為AlB.X元素可能是金屬,也可能是非金屬C.反應①和②互為可逆反應D.反應①和②一定為氧化還原反應答案:D11.(2009·濰坊一摸)將氯化鋁溶液和氫氧化鈉溶液等體積混合,得到的沉淀物中含鋁元素的質量與溶液中含鋁元素的質量相等,則原氯化鋁溶液和氫氯化鈉溶液的物質的量濃度之比可能是()①1∶3②2∶3③1∶4④2∶7⑤任意比A.②④B.只有⑤C.②③D.①④答案:A12.鋁分別與足量的稀鹽酸和氫氧化鈉溶液反應,當兩個反應放出的氣體在相同狀況下體積相等時,反應中消耗的HCl和NaOH物質的量之比為()A.1∶1 B.2∶1C.3∶1 D.1∶3答案:C13.將燒堿溶液和鹽酸依次滴入某溶液A中,其沉淀(y軸)和加入溶液的體積(x軸)的關系可能出現(xiàn)如下兩種形式中的一種,則A溶液不可能是()A.三氯化鋁溶液B.偏鋁酸鈉溶液C.明礬溶液D.硝酸鋁溶液答案:B14.將一定量的Na?Al合金置于水中,結果合金完全溶解,得到20mLpH=14的溶液,然后用1.0mol/L鹽酸滴定至沉淀量最大時,消耗40mL鹽酸?原合金中Na的物質的量是()A.0.010mol