2013年高考化學(xué) 教材回歸詳析 3.2 鋁及其重要化合物

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1、第二節(jié) 鋁及其重要化合物 考點梳理 1.了解鋁的主要性質(zhì)及應(yīng)用。 2.了解鋁的重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用 一、鋁的主要性質(zhì)及應(yīng)用 1.物理性質(zhì) 鋁位于元素周期表第三周期ⅢA族 ,原子結(jié)構(gòu)示意圖為。鋁元素在地殼中含量豐富,僅次于硅。自然界中的鋁全部以化合態(tài)存在。 鋁為銀白色金屬,熔點為660.40C,沸點為24670C密度為2.7g·cm-3,導(dǎo)電性僅次于銀、銅和金。 2.化學(xué)性質(zhì) 根據(jù)下列轉(zhuǎn)化關(guān)系,完成化學(xué)方程式。 ①2Al+3Cl22AlCl3; ②2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑; ③2Al+3SAl2S3; ④2Al+3H2SO4===

2、Al2(SO4)3+3H2↑; ⑤4Al+3O22Al2O3; ⑥2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑; ⑦2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe。 (1)跟非金屬單質(zhì)反應(yīng) ①氧氣。常溫:在表面生成一層致密的氧化物薄膜,阻止內(nèi)部的金屬繼續(xù)與氧氣反應(yīng)。 點燃:4Al+3O22Al2 ②鋁容易和鹵素反應(yīng),常溫下和氯氣激烈化合生成三氯化鋁;在溴中燃燒鋁粉生成三溴化鋁。在高溫下也能和硫、氮氣、碳直接化合成Al2S3、AlN、Al4C3(2000℃)。 (2)鋁與酸反應(yīng) ① 與非氧化性強酸(稀硫酸、鹽酸)反應(yīng) 2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑

3、2Al+6H+ =2Al3++3H2↑ ②與氧化性酸 常溫下,鋁、鐵遇濃硫酸、濃硝酸發(fā)生鈍化,加熱時,鋁與稀硝酸反應(yīng)不產(chǎn)生H2,與熱濃硫酸、濃硝酸反應(yīng): 2Al+6H2SO4(濃)Al2(SO4)3+3SO2↑+6H2O (3)鋁與強堿溶液反應(yīng) 2Al+2NaOH+6H2O = 2 Na[Al(OH)4]+3H2↑ (4)鋁熱反應(yīng) 2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe鋁粉和氧化鐵粉末的混合物稱為鋁熱劑,鋁熱反應(yīng)可用于焊接鋼軌,可用于冶煉Ni、Mn、V等難熔金屬。 二、鋁的重要化合物 1.氧化鋁 (1)氧化鋁白色固體,高熔點(2045℃),難溶于水,是兩性氧化物 與酸反應(yīng):

4、Al2O3+6H+=2Al3++3H2O 與堿反應(yīng):Al2O3+2OH- ===2AlO+H2O (2)用途:熔點很高,是一種比較好的耐火材料,還可以制作各種寶石。 2.氫氧化鋁 (1)化學(xué)性質(zhì): ①氫氧化鋁是兩性氫氧化物,只溶于強酸或強堿,而不溶于弱酸或弱堿。 與酸反應(yīng):Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O 與堿反應(yīng):Al(OH)3+OH-=AlO+H2O ②氫氧化鋁受熱分解2Al(OH)3Al2O3+3H2O (2)Al(OH)3的制備: ①用弱堿氨水與可溶性鋁鹽反應(yīng).Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4+ ②向偏鋁酸鹽中通入CO2 2A

5、lO+ CO2+3H2O2 Al(OH)3↓+ (3)明礬 明礬是含有結(jié)晶水的硫酸鉀和硫酸鋁的復(fù)鹽。化學(xué)式KAl(SO4)2·12H2O KAl(SO4)2·12H2O=K++Al3++2SO42-+12H2O,Al3+容易水解,生成膠狀的氫氧化鋁Al(OH)3[ Al3++3H2OAl(OH)3(膠體)+3H+,氫氧化鋁膠體的吸附能力很強,可以吸附水里懸浮的雜質(zhì),并形成沉淀,使水澄清。所以,明礬是一種較好的凈水劑。 【熱點難點】 一、“鋁三角”的轉(zhuǎn)化關(guān)系及其應(yīng)用 1. Al3+、Al(OH)3、AlO之間轉(zhuǎn)化關(guān)系 離子方程式: (1)①Al3++3NH3·H2O===

6、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 ②AlO+H++H2O===Al(OH)3↓ (6)Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O 2.應(yīng)用 (1)制取Al(OH)3:A13++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ AlO+CO2 = Al(OH)3

7、↓+HCO3- (2)離子共存問題: Al3+與OH-、S2-、HS-、AlO、CO32-、HCO3-因雙水解反應(yīng)或生成沉淀而不能大量共存;AlO與H+、NH4+、Al3+、Fe3+等不能大量共存。 (3)鑒別(利用滴加順序不同,現(xiàn)象不同) ①AlCl3溶液中滴加NaOH溶液現(xiàn)象為:先產(chǎn)生白色沉淀,后沉淀溶解。 ②NaOH溶液中滴加AlCl3溶液現(xiàn)象為:開始無明顯現(xiàn)象,后產(chǎn)生白色沉淀,沉淀不溶解。 (4)分離提純 ①利用Al能溶于強堿溶液,分離Al與其他金屬的混合物。 ②利用Al2O3能與強堿溶液反應(yīng),分離Al2O3與其他金屬氧化物。 ⑧利用Al(OH)3,能L強堿溶液反應(yīng),

8、分離Al3+與其他金屬陽離子。 【典例1】向30 mL 1 mol·L-1的AlCl3溶液中逐漸加入濃度為4 mol·L-1的NaOH溶液,若產(chǎn)生0.78 g白色沉淀,則加入的NaOH溶液的體積可能為 (  ) A.3 mL B.7.5 mL C.15 mL D.17.5 mL 【解析】已知n(AlCl3)=0.03 mol,n[Al(OH)3]=0.01 mol,由沉淀的物質(zhì)的量小于氯化鋁的物質(zhì)的量可推知此題可能有兩個答案:一是氫氧化鈉不足,二是氫氧化鈉過量。 由兩者反應(yīng)的離子方程式知Al3++3OH-===Al(OH)3↓,Al(OH)3+OH-===AlO+

9、2H2O 當堿的量不足時,則V(NaOH)= L=0.007 5 L=7.5 mL;當堿過量時,則V(NaOH)= L=0.027 5 L=27.5 mL。 【答案】B 二、氫氧化鋁沉淀的圖象分析 操作 向一定量的AlCl3 溶液中逐滴加入NaOH 溶液至過量。 向一定量的NaAlO2 溶液中逐滴加入稀鹽酸溶液至過量。 向一定量的NaOH 溶液中逐滴加入AlCl3 溶液至過量。 現(xiàn)象 立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→減少→消失 立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→減少→消失 無沉淀→出現(xiàn)沉淀→漸多→最多→沉淀不消失 圖像 離子方程式 Al3++3OH-=A

10、l(OH)3↓ Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O AlO2-+H++H2O= Al(OH)3↓ Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O Al3++4OH-= AlO2-+2H2O Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓ 操作 向一定量的鹽酸 溶液中逐滴加入NaAlO2 溶液至過量。 向一定量的AlCl3 溶液中逐滴加氨水溶液至過量。 向一定量的NaAlO2 溶液中緩慢通入CO2至過量。 現(xiàn)象 無沉淀→出現(xiàn)沉淀→漸多→最多→沉淀不消失 立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→沉淀不消失 立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→沉淀不消失 圖像

11、 離子方程式 AlO2-+4H+= Al3++2H2O Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3 Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ Al(OH)3與NH3·H2O不反應(yīng) 2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32- CO32-+ CO2+H2O=2HCO3- Al(OH)3與CO2+H2O不反應(yīng) 【典例2】下列圖像正確的是( ) 【解析】選B。由鋁元素守恒,并結(jié)合“鋁三角”的轉(zhuǎn)化關(guān)系得:A項,Al3+與H+不發(fā)生反應(yīng),Al(OH)3與H+反應(yīng)時,Al(OH)3的量應(yīng)減少;B項,Al3+與OH-發(fā)生反應(yīng)生成A

12、l(OH)3,且兩者的物質(zhì)的量之比為1∶3,Al(OH)3與OH-發(fā)生反應(yīng)生成,且兩者的物質(zhì)的量之比為1∶1;C項,當Al3+與OH-完全反應(yīng)生 成Al(OH)3時,生成的Al(OH)3應(yīng)是1 mol;D項與H+發(fā)生反應(yīng)生成Al(OH)3,兩者的物質(zhì)的量之比為1∶1,故選B項。 三、鋁與酸、堿反應(yīng)生成H2的量的關(guān)系 鋁與酸、堿反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑。從化學(xué)方程式可以看出Al與酸、堿反應(yīng)時生成H2的實質(zhì)都是AlAl3+,所以無論與酸還是與堿反應(yīng),Al與H2的關(guān)系都是2Al~3H2。 (

13、1)等量鋁分別與足量鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng),產(chǎn)生氫氣體積比=1∶1。 (2)足量的鋁分別與等物質(zhì)的量的鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng),產(chǎn)生氫氣的體積比為=1∶3。 (3)一定量的鋁分別與一定量的鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng),產(chǎn)生氫氣的體積比為≤≤,則必定是①鋁與鹽酸反應(yīng)時,鋁過量而鹽酸不足;②鋁與氫氧化鈉反應(yīng)時,鋁不足而氫氧化鈉過量。解題時應(yīng)充分利用上述過量關(guān)系。 【典例3】甲、乙兩燒杯中各盛有100 mL 3 mol·L-1的鹽酸和NaOH溶液,向兩燒杯中分別加入等質(zhì)量的鋁粉,反應(yīng)結(jié)束后,測得生成的氣體體積比為V(甲)∶V(乙)=1∶2,則加入鋁粉的質(zhì)量為 (  ) A.5.4 g B.3.6 g

14、 C.2.7 g D.1.8 g 【解析】其反應(yīng)原理分別為2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑,2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑??梢姰攨⒓臃磻?yīng)的HCl和NaOH的物質(zhì)的量一樣多時,產(chǎn)生H2的體積比是1∶3,而題設(shè)條件體積比為1∶2,說明此題投入的鋁粉對鹽酸來說是過量的,而對于NaOH來說是不足的。 2Al+6HCl   ===   2AlCl3+3H2↑ 6 mol 3 mol 3 mol·L-1×0.1 L 0.15 mol 則Al與NaOH反應(yīng)生成的H2為0.15 mol×2=0.3 mol。 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ 2×27 g 3 mol 5.4 g 0.3 mol 即投入的鋁粉為5.4 g。 【答案】A

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