2019年（北京专用）高考化学一轮复习第7讲铝及其化合物课件.pptx

第7讲铝及其化合物,一、铝的性质及应用1.铝的结构和存在铝位于元素周期表第三周期A族,原子结构示意图为。铝元素在地壳中含量丰富,仅次于硅。自然界中的铝全部以化合态形式存在。2.金属铝的物理性质铝是银白色有金属光泽的固体,有良好的延展性、导电性和传热性等,密度较小,质地柔软。,教材研读,3.金属铝的化学性质写出图中有关反应的化学方程式:(1),(2)2Al+3Cl22AlCl3(3)(4)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2(5)2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe(铝热反应)4.铝热反应(1)原理铝将金属氧化物中化合态的金属还原为金属单质,如Fe2O3+2Al,2Fe+Al2O3等。(2)实验装置(3)反应现象及结论镁条剧烈燃烧,放出大量的热,引发混合物剧烈反应,纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中;待熔融物冷却后,除去外层熔渣,可以发现落下的是铁珠。,(4)应用a.野外焊接钢轨;b.冶炼高熔点金属。注意(1)铝热反应是在高温干态下进行的置换反应,铝只能与排在金属活动性顺序中铝后的金属的氧化物反应。(2)铝热反应常出现在推断题中。(3)铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。,自测1判断正误,正确的划“”,错误的划“”。(1)铝在自然界中有游离态和化合态两种形式()(2)Al在空气中性质稳定,因而具有很强的抗腐蚀性()(3)MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂()(4)Mg是活泼金属,而Al是两性金属(),自测2依据Al单质的性质,思考并回答下列问题。(1)铝的化学性质活泼,为什么日常生活中广泛使用的铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能?。(2)Al既能溶于强酸,又能溶于强碱,所以说“Al既有金属性,又有非金属性”,你认为这种说法是否恰当?为什么?。(3)铝与酸、碱反应的实质是什么?氧化剂是什么?。,答案(1)铝在常温下迅速被氧气氧化,形成一层致密的氧化膜,保护铝不再被氧化,因而铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能(2)不恰当。金属性是指元素的原子失电子的能力,非金属性是指元素的原子得电子的能力。铝不论是与酸反应还是与碱反应,都会失去电子,因而铝具有较强的金属性(3)铝与酸、碱反应的实质都是:Al3+,2H+H2,只不过碱中的H+来源于水的电离。氧化剂分别为酸和水二、铝的重要化合物1.氧化铝(1)化学性质(用离子方程式或化学方程式表示),两性氧化物(2)用途熔点很高,是一种较好的耐火材料,还可制作各种宝石。2.氢氧化铝,3.常见的铝盐,自测3判断正误,正确的划“”,错误的划“”。(1)用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热,熔化后的液态铝滴落下来,说明金属铝的熔点较低()(2)AlCl3溶液中加入过量稀氨水:Al3+4NH3H2OAl+4N+2H2O()(3)Al片溶于NaOH溶液中,产生气体:2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2()(4)向明矾溶液中滴加Ba(OH)2溶液,恰好使S沉淀完全:2Al3+3S+3Ba2+6OH-2Al(OH)3+3BaSO4()(5)0.10molL-1的氨水与AlCl3溶液发生反应的离子方程式为Al3+3OH-Al(OH)3(),(6)明矾溶于水产生Al(OH)3胶体:Al3+3H2OAl(OH)3+3H+()(7)新制的氧化铝可溶于氢氧化钠溶液:Al2O3+2OH-2Al+H2O(),自测4铝是一种应用广泛的金属,工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融电解制得。铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2。从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下:回答下列问题:(1)写出反应1的化学方程式。(2)滤液中加入CaO生成的沉淀是,反应2的离子方程式为。,(3)电解制铝的化学方程式是,以石墨为电极,阳极产生的混合气体的成分是。,答案(1)2NaOH+SiO2Na2SiO3+H2O、2NaOH+Al2O32NaAlO2+H2O(2)CaSiO32Al+CO2+3H2O2Al(OH)3+C(合理即可)(3)2Al2O3(熔融)4Al+3O2O2、CO2(CO)解析(3)以石墨为电极,阳极发生的反应为2O2-4e-O2,O2可与石墨反应产生CO2和CO气体。,考点突破,考点一铝与酸、碱的反应及其计算,考点三与Al(OH)3相关问题的处理(教师用书专用),考点二“铝三角”转化关系的应用,1.铝与非氧化性酸溶液反应生成H2和铝盐(Al3+),与氧化性酸溶液反应不生成H2,且在冷浓HNO3、冷浓H2SO4中发生钝化。2.铝与强碱溶液反应生成H2和偏铝酸盐(Al)。3.铝与酸或碱溶液反应生成H2的量的计算铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应的原理:2Al+6HCl2AlCl3+3H2,2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2。涉及量时主要有以下三种情况:(1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生氢气的体积比为=11。,考点一铝与酸、碱的反应及其计算,(2)足量的铝分别与等体积等物质的量浓度的盐酸、NaOH溶液反应,产生氢气的体积比为=13。(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应,若产生氢气的体积比为1,则必定是:铝与盐酸反应时,铝过量而盐酸不足。铝与氢氧化钠溶液反应时,铝不足而氢氧化钠过量。,典例1铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为。(2)向“过滤”所得滤液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH,(填“增大”“不变”或“减小”)。(3)“电解”是电解熔融Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是。(4)“电解”是电解Na2CO3溶液,原理如图所示。阳极的电极反应式为,阴极产生的物质A的化学式为。,(5)铝粉在1000时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是。,答案(1)Al2O3+2OH-2Al+H2O(2)减小(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化(4)4C+2H2O-4e-4HC+O2H2(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜解析(1)Al2O3是两性氧化物,能与强碱反应生成Al和H2O。(2)“碱溶”时,NaOH溶液应过量,则在“过滤”所得滤液中一定含有过量的NaOH,当加入NaHCO3溶液时,HC+OH-C+H2O,使c(OH-)减小,故pH减小。(3)电解熔融Al2O3时,阳极反应式为2O2-4e-O2,O2会与石墨发生化学反应,从而消耗石墨。,(4)阳极应是H2O电离出的OH-放电,生成O2和H+,在Na2CO3溶液充足的条件下,H+与C反应生成HC,故阳极的电极反应式为:4C+2H2O-4e-4HC+O2;阴极的电极反应式为4H2O+4e-2H2+4OH-,所以物质A为H2。(5)铝粉表面有Al2O3薄膜,阻碍反应的进行,而添加少量NH4Cl固体,NH4Cl分解生成的HCl能与Al2O3反应,破坏Al2O3薄膜,有利于Al和N2反应。,1-1铝是中学化学学习阶段中唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属,就铝的这一特殊性质回答下列问题:(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应,所得H2的体积之比是。(2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中,在相同状况下,产生H2的体积之比是。(3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中,二者产生的H2相等,则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是。(4)甲、乙两烧杯中各盛有100mL3molL-1的盐酸和NaOH溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后,测得生成的气体在相同状况,下的体积比为V(甲)V(乙)=12,则加入铝粉的质量为。A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.1.8g,答案(1)11(2)13(3)31(4)A解析(1)根据化学方程式:2Al+6HCl2AlCl3+3H2、2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2得Al与H2的关系式均为2Al3H2,故只要参加反应的Al的量相等,所得H2的量必相等。(2)因为在反应中Al过量,产生的H2由HCl和NaOH的量决定。根据关系式:6HCl3H2、2NaOH3H2可知,当HCl、NaOH物质的量相等时,产生H2的体积比为13。(3)因为铝足量且产生H2相等,则n(HCl)n(NaOH)=31,又因为两溶液体积相等,故物质的量浓度c(HCl)c(NaOH)=n(HCl)n(NaOH)=31。(4)V(甲)V(乙)=12,说明此时投入的铝粉对盐酸来说是过量的,而对,NaOH来说是不足的。2Al+6HCl2AlCl3+3H26mol3mol3molL-10.1L0.15mol则Al与NaOH反应生成的H2为0.15mol2=0.3mol。2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2227g3mol5.4g0.3mol即投入的铝粉为5.4g。,1-2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.3molL-1盐酸B.4molL-1HNO3溶液C.8molL-1NaOH溶液D.18molL-1H2SO4溶液,A,答案A将镁、铝混合物加入HNO3和浓H2SO4中都不产生H2;加入NaOH溶液中,只有Al与之反应生成H2,而镁不反应;加入盐酸中,镁、铝都与盐酸反应生成H2,所以放出H2的量最多的是盐酸。,1.“铝三角”转化关系,考点二“铝三角”转化关系的应用,途径一:Al3+Al(OH)3,不宜用强碱。途径二:AlAl(OH)3,不宜用强酸。途径三:Al3+3Al+6H2O4Al(OH)3。(2)判断离子共存问题Al3+与OH-、Al、C、S2-等不能大量共存;Al与H+、HC、Fe3+等不能大量共存。(3)鉴别AlCl3和NaOH溶液(利用滴加顺序不同,现象不同)向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液的现象为:先产生白色沉淀,后沉淀溶解。向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液的现象为:开始无明显现象,后产生白色沉淀。,2.“铝三角”的应用(1)制取Al(OH)3,(4)分离、提纯利用Al能溶于强碱溶液,分离Al与其他金属。利用Al2O3能与强碱溶液反应,分离Al2O3与其他金属氧化物。利用Al(OH)3能与强碱溶液反应,分离Al3+与其他金属阳离子。特别提示(1)当溶液中有多种离子存在时,要考虑离子之间的反应顺序,如向含有H+、N、Mg2+、Al3+的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液时,NaOH先与H+反应,然后与Al3+、Mg2+反应生成沉淀,再与N反应,最后与Al(OH)3沉淀反应。(2)Al与HC的反应不属于双水解反应,而是HC电离出的H+与Al发生反应:Al+HC+H2OAl(OH)3+C。,典例2足量下列物质与相同质量的铝反应,放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是()A.氢氧化钠溶液B.稀硫酸C.盐酸D.稀硝酸,A,答案AAl与稀硝酸反应生成NO气体,D项不符合题意;由2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2,2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2,2Al+6HCl2AlCl3+3H2可知,消耗溶质物质的量最少的是NaOH溶液,A项符合题意。,2-1下图表示AlCl3溶液与NaOH溶液相互滴加过程中微粒的量的关系曲线,下列判断错误的是()A.线表示Al3+的物质的量的变化B.x表示AlCl3的物质的量C.线表示Al(OH)3的物质的量的变化D.线表示Al的物质的量的变化,B,答案BAlCl3溶液与NaOH溶液混合有两种方式:(1)向AlCl3溶液中缓慢滴加NaOH溶液,则发生反应Al3+3OH-Al(OH)3、Al(OH)3+OH-Al+2H2O;(2)向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液,则发生反应:Al3+4OH-Al+2H2O、3Al+Al3+6H2O4Al(OH)3。按方式(1)混合,则Al3+减少的物质的量与Al(OH)3增加的物质的量之比为11,Al(OH)3减少的物质的量与Al增加的物质的量之比为11,符合图像,所以表示Al3+的物质的量的变化,、表示Al(OH)3的物质的量的变化,表示Al的物质的量的变化。若按方式(2)混合,则OH-减少的物质的量与Al增加的物质的量之比为41,不符合图像。,2-2Al(OH)3是治疗胃酸过多的药物胃舒平的主要成分。某课外兴趣小组用铝、稀硫酸、烧碱为原料,制备一定量的Al(OH)3。他们分别设计了如下两种实验方案:方案一:AlAl2(SO4)3Al(OH)3方案二:AlNaAlO2Al(OH)3(1)从节约药品的角度思考,你认为哪一种方案较好?,方案一和方案二共同存在的问题是。(2)请用相同的原料设计一个更为节约药品的方案,请写出有关反应的化学方程式:。,答案(1)方案二较好第二步操作很难控制试剂用量(2)2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2、2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2、Al2(SO4)3+6NaAlO2+12H2O8Al(OH)3+3Na2SO4解析(1)制取Al(OH)3时,一般不用强酸或强碱溶液,因为Al(OH)3能溶于强酸和强碱,酸或碱的用量不好控制。(2)从节约药品的角度考虑,可将的Al与H2SO4反应生成Al2(SO4)3,将的Al与NaOH反应生成NaAlO2,然后将Al2(SO4)3和NaAlO2混合制得Al(OH)3。,1.铝盐与强碱溶液反应生成Al(OH)3沉淀的计算计算方法如下:(1)Al3+3OH-Al(OH)3(生成沉淀)(2)Al(OH)3+OH-Al+2H2O(沉淀溶解)(3)Al3+4OH-Al+2H2O(无沉淀生成)分析以上三个反应方程式,所得Al(OH)3沉淀的物质的量与n(Al3+)、n(OH-)的关系为:当03时,所得沉淀的物质的量:nAl(OH)3=n(OH-);当4时,所得沉淀的物质的量:nAl(OH)3=0;,考点三与Al(OH)3相关问题的处理(教师用书专用),当34时,所得沉淀的物质的量:nAl(OH)3=4n(Al3+)-n(OH-)。可用数轴表示如下:,2.有关Al(OH)3的图像分析,典例3向20mL某物质的量浓度的AlCl3溶液中滴入2molL-1NaOH溶液时,得到的Al(OH)3沉淀的质量与所滴加NaOH溶液的体积(mL)关系如图所示,试回答下列问题:(1)图中A点表示的意义是。,(2)图中B点表示的意义是。(3)上述两步用总的离子方程式可表示为。(4)假定溶液中有Al(OH)3沉淀0.39g,则此时用去NaOH溶液的体积为。,答案(1)滴入15mLNaOH溶液时AlCl3完全转化为Al(OH)3沉淀,质量为0.78g(2)滴入20mLNaOH溶液时,生成的Al(OH)3沉淀完全溶解(3)Al3+4OH-Al+2H2O(4)17.5mL或7.5mL解析(4)当有0.39gAl(OH)3沉淀生成时,有两种情况:AlCl3过量,加入的NaOH使Al3+部分转化成沉淀,依据Al3+3OH-Al(OH)3计算可知用去NaOH溶液7.5mL;NaOH过量,Al3+全部参加反应生成Al(OH)3沉淀后又部分溶解,计算可得用去NaOH溶液17.5mL。,3-1将一定质量的镁铝混合物投入200mL稀硫酸中,固体全部溶解后,向所得溶液中加入5mol/L的NaOH溶液,生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积的关系如下图所示:则下列说法不正确的是()A.镁和铝的总质量为9gB.最初20mLNaOH溶液用于中和过量的硫酸C.硫酸的物质的量浓度为2.5mol/L,D.生成的氢气在标准状况下的体积为11.2L,D,答案D由图像知,nMg(OH)2=0.15mol,nAl(OH)3=0.35mol-0.15mol=0.2mol,则m(Mg)=0.15mol24g/mol=