高中化学 铝及其化合物提高知识讲解导学案 新人教版必修1(1).doc

铝及其化合物 【学习目标】1、铝的性质；2、铝的重要化合物及其相互转化。 【要点梳理】要点一、铝1铝的原子结构和物理性质：元素符号原子结构原子半径化合价颜色密度(gcm-3)熔点沸点硬度13al1.4310-10m+3银白色2.70660.42467较软2化学性质al-3e-=al3+（1）与非金属反应： a、铝与氧气的反应。铝及其化合物】实验探究：加热有氧化膜和无氧化膜的铝箔实验步骤实验现象实验结论（1）用坩埚钳夹住一小块铝箔在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动，仔细观察铝箔熔化，失去光泽，熔化的铝并不滴落在常温下，铝能与空气中的氧气反应，生成一层致密的氧化物薄膜。加热时反应加剧，生成白色固体，放出大量的热，4al+3o22al2o3铝是一种活泼金属，构成薄膜的al2o3的熔点（2050）高于al的熔点（660）（2）另取一块铝箔，用砂纸仔细打磨（或在酸中处理后，用水洗净），除去表面的保护膜，再加热至完全熔化，观察现象 b、与其它非金属反应：2al+3sal2s32al+3cl22alcl3（2）与酸反应：（3）与碱反应2al+2h2o+2naoh2naalo2+3h2 2al+2h2o+2oh2alo2+3h2要点诠释：铝是一种较活泼的金属，它并不直接与碱反应，铝与氢氧化钠溶液的反应，实际分两步进行：首先要铝与水反应：2al+6h2o2al(oh)3+3h2由于生成的al(oh)3覆盖在al的表面，故看不到h2的生成；其次是生成的al(oh)3是两性氢氧化物，它溶于naoh：al(oh)3+naohnaalo2+2h2o所以铝与naoh溶液反应可以看到有气体产生。将两反应式按+2合并，即得总反应式：2al+2h2o+2naoh 2naalo2+3h2。所以在上述反应中al是还原剂，h2o是氧化剂。其电子转移情况可表示如下： al与酸、碱反应产生同量的h2，消耗al的物质的量之比为11，消耗盐酸和naoh的物质的量之比为31。酸、碱、盐可直接侵蚀铝的保护膜（氧化铝也能与酸或碱反应）以及铝制品本身，因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性或咸的食物。铝热反应：al+mxoyal2o3+xm铝热反应的应用：冶炼高熔点金属，如fe、v、cr、mn等或焊接钢轨。3用途：铝主要用来制轻合金。要点二、铝的化合物1氧化铝（al2o3）(1)物理性质：白色难熔固体、不溶于水。(2)化学性质：al2o3是典型的两性氧化物，既能与酸反应又能与强碱溶液反应。与强酸：al2o3+6h+=2al3+3h2o与强碱：al2o3+2oh-=2alo2-+h2o(3)用途：耐火材料、制取铝的原料。铝及其化合物】2氢氧化铝al(oh)3(1)al(oh)3的物理性质：al(oh)3是不溶于水的白色胶状沉淀，是典型的两性氢氧化物，能凝聚水中的悬浮物，又有吸附色素的性能。(2)al(oh)3的两性：当与强酸反应：al(oh)3+3h+=al3+3h2o（加酸促使电离平衡向碱式电离方向移动）当与强碱溶液作用：al(oh)3+oh-=alo2-+2h2o（加碱促使电离平衡向酸式电离方向移动）(3)al(oh)3的制取：铝盐与碱反应：用铝盐与可溶性弱碱氨水反应制al(oh)3：al3+3nh3h2o=al(oh)3+3nh4+说明：制取al(oh)3也可用铝盐与强碱作用，但应严格控制加入碱的量，因为强碱过量会使制得的al(oh)3转化为偏铝酸盐：al(oh)3+oh-=alo2-+2h2o。所以，实验室一般不采用这种方法制al(oh)3。偏铝酸盐与酸反应：一般用向偏铝酸盐溶液中通入co2的方法制取al(oh)3。当co2不足或适量时：co2+2alo2-+3h2o=2al(oh)3+co32-，co2过量时：co2+alo2-+2h2o=al(oh)3+hco3-。说明：一般不用强酸，因为强酸的量控制不当会使制得的al(oh)3溶解：alo2-+h+h2o=al(oh)3 al(oh)3+3h+=al3+3h2o(4)al(oh)3的用途：净水。明矾净水原理明矾（kal(so4)212h2o）溶于水发生下列反应：kal(so4)2=k+al3+2so42-al3+3h2o = 2al(oh)3（胶体）+3h+al(oh)3胶体中胶粒有吸附水中悬浮杂质的作用，使其质量增大，沉降水底，达到净化水的目的。要点三、“铝三角”及其之间的相互转化 铝及其化合物】 1al3+al(oh)3（1）可溶性铝盐与少量的强碱反应：al3+3oh (少量)al(oh)3（2）可溶性铝盐与氨水反应：al3+3nh3h2oal(oh)3+3nh4+2al(oh)3al3+al(oh)3+3h+al3+3h2o3al3+alo2可溶性铝盐与过量的强碱反应：al3+4oh (过量)alo2+2h2o4alo2al3+偏铝酸盐溶液与足量的强酸反应：alo2+4h+al3+2h2o5alo2al(oh)3（1）偏铝酸钠溶液中加入少量强酸：alo2+h+ (少量)+h2oal(oh)3（2）偏铝酸钠溶液中通入co2：2alo2+co2 (少量)+3h2o2al(oh)3+co32alo2+co2 (过量)+2h2oal(oh)3+hco36al(oh)3alo2al(oh)3溶于强碱溶液：al(oh)3+ohalo2+2h2o要点诠释：（1）由al3+制备al(oh)3，宜用al3+与氨水反应。一般不用强碱，因为过量的强碱会使al(oh)3溶解转化为偏铝酸盐。（2）由alo2制备al(oh)3，宜用co2与alo2反应。一般不用强酸，因为过量的强酸会使al(oh)3溶解转化为铝盐。要点四、有关al(oh)3沉淀的图像分析及有关计算1相关图像（1） nh3h2o滴入alcl3溶液中al3+3nh3h2o=al(oh)3+3nh4+（2）co2通入naalo2溶液中alo2-+co2+2h2o=al(oh)3+hco3-2alo2-+co2+3h2o=2al(oh)3+co32-（3）naoh滴入alcl3溶液中al3+3oh-=al(oh)3al(oh)3+oh-=alo2-+2h2o（4）alcl3滴入naoh溶液中al3+4oh-=alo2-+2h2o3alo2-+al3+6h2o=4al(oh)3（5）hcl滴入naalo2溶液中alo2-+h+h2o=al(oh)3al(oh)3+3h+=al3+3h2o（6）naalo2溶液滴入hcl中alo2-+4h+=al3+2h2o al3+3alo2-+6h2o=4al(oh)32滴加过程中铝元素的存在形式分析（1）向1 l 1 mol/l的alcl3溶液中滴加naoh溶液 （2）向1 l 1 mol/l的naalo2溶液中滴加稀盐酸 【典型例题】类型一：铝与naoh溶液的反应例题1 甲、乙两烧杯中各盛有100 ml 3 mol/l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体积比为12，则加入铝粉的质量为（ ）a5.4 g b3.6 g c2.7 g d1.8 g【答案】a【解析】2al+6hcl2alcl3+3h22al+2naoh+2h2o2naalo2+3h2由反应方程式可知，若在等物质的量浓度的盐酸和naoh溶液中分别加入足量铝，反应时产生h2的体积之比13，现在产生h2的体积之比为12，说明铝粉的量相对于盐酸来说是过量的，对于naoh来说是不足量的，所以与盐酸反应的铝粉质量为2.7 g，与naoh反应的铝粉质量为5.4 g。【总结升华】因为铝与naoh溶液反应是一个较为特殊的反应，所以当铝与naoh溶液在同一题目中出现时，往往要用到2al+2naoh+2h2o2naalo2+3h2这一关系来解。举一反三：【变式1】取两份等质量的铝粉，分别与足量的盐酸、浓氢氧化钠溶液反应，在相同情况下产生的气体体积之比是（ ）a11 b12 c13 d32【答案】a【变式2】下列关于金属元素特征的叙述正确的是（ ）（1）金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性；（2）金属元素在化合物中只显正价；（3）金属性越强的元素相应的离子氧化性越弱；（4）价电子越多的金属原子金属性越强；（5）离子化合物一定含金属元素a、(1)(2)(3) b、(2)(3) c、(1)(4)(5) d、全部【答案】b【解析】(1)对于变价金属中，较低价态的金属离子既有氧化性，又有还原性，如fe2+。(2)金属元素的原子只具有还原性，故在化合物中只显正价。(4)金属性的强弱要看失电子的难易。（5）离子化合物不一定含金属元素，如nh4cl。类型二：al2o3、al(oh)3的性质与制法例题2 既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应的化合物是（ ）al nahco3 al2o3 mg(oh)2 al(oh)3a b c d【答案】c【解析】注意审题，题目要求是“化合物”，防止错选a。特别提示：两性物质是指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物。两性氧化物有al2o3、zno等，两性氢氧化物有al(oh)3、zn(oh)2等。定义中的酸指非氧化性强酸溶液，碱指强碱溶液，其实质是与h+和oh反应。弱酸的铵盐如(nh4)2co3、(nh4)2s等、弱酸的酸式盐（如nahco3）均既能与强酸（h+）反应又能与强碱（oh）反应，但它们不属于两性物质。举一反三：【变式1】氧化铝熔点很高，常用于制造耐火材料，例如制作坩埚，下列操作不能在氧化铝坩埚中进行的是（ ）a加热使cuso45h2o失水 b加热使kmno4分解c加热熔化烧碱 d加热分解碱式碳酸铜【答案】c 类型三：“铝三角”及其转化例题3 向50 ml 1 moll1的al2(so4)3溶液中加入100 ml koh溶液，充分反应后得到3.9 g沉淀，则koh溶液的物质的量浓度可能是（ ）a1 moll1 b3 moll1 c1.5 moll1 d3.5 moll1【答案】c、d【解析】方法一：根据al3+的物质的量与沉淀al(oh)3的物质的量比较可推测koh溶液的两种情况：（1）当加入koh不足量时，故。（2）当加入koh过量时，n (koh)=4n (al3+)n al(oh)3=0.4 mol0.05 mol=0.35 mol。故。方法二：用图像法求解，如图所示，用纵坐标表示生成的al(oh)3的物质的量，横坐标表示koh的物质的量。当生成沉淀0.05 mol时，需koh的物质的量为0.15 mol或0.35 mol。 【总结升华】本题易漏选答案d，原因是未考虑到3.9 g沉淀可以是al(oh)3被过量的koh溶液溶解了一部分而剩余部分沉淀的情况。举一反三：【变式1】等体积的alcl3和naoh溶液混合后，沉淀物中含铝的质量与溶液中含铝的质量相等，则alcl3和naoh两种溶液的物质的量浓度之比为（ ）a、13 b、23 c、14 d、27【答案】b、d【解析】alcl3和naoh溶液混和有沉淀物生成，可能有两种情况：naoh不足量，naoh部分过量。假设溶液中含有2mol的alcl3，如果为第一种情况生成al(oh)3沉淀的物质的量与未反应的alcl3物质的量相等，所以耗naoh 3mol。则答案为b。如果为第二种情况，则生成1mol的al(oh)3，1mol的alo2-，共消耗naoh为7mol。所以答案为d。【变式2】向50ml1mol/l的alcl3溶液中加入0.2mol/l的naoh溶液，生成沉淀1.56g，需naoh溶液多少ml?【解析】当naoh不足时： 3naohal(oh)3 3 78 x 1.56解得 x=0.06molv(naoh)=0.3l=300ml当naoh过量时：al3+3naohal(oh)31mol 3mol 78g0.05mol y x解得 x=3.9g y=0.15molal(oh)3naoh 78g 1mol(3.9-1.56)g z解得 z=0.03moln(naoh)=0.15+0.03 =0.18(mol)v(naoh)=0.9l=900ml另解： nal(oh)3=4n(al3+) n(oh-)nal(oh)3=1.56/78 = 0.02(mol) 0.02 = 40.05 - n(oh-) n(oh-) = 0.18mol v(naoh)=0.18/0.2 =0.9l=900ml类型四：与al(oh)3、al3+、alo2有关的图像例题4 把x溶液（或气体）慢慢加入（或通入）到一定量的y溶液中，产生的沉淀量与加入x物质的量的关系如图所示，符合图中曲线的是（ ）a、x为co2，y为ca(oh)2b、x为nh3h2o，y为alcl3c、x为naoh，y为alcl3d、x为hcl，y为naalo2【答案】d【解析】co2通入ca(oh)2溶液中可产生碳酸钙沉淀，继续通co2沉淀溶解而生成ca(hco3)2溶液。氨水加入alcl3溶液产生沉淀，但过量不溶，方程式为：al3+3nh3h2o=al(oh)3+3nh4+naoh溶液滴加到alcl3溶液中生成al(oh)3沉淀，继续加入沉淀溶解生成偏铝酸盐。alcl3+3naoh=al(oh)3+3nacl al(oh)3+naoh=naalo2+2h2o盐酸加入到naalo2溶液中，先生成al(oh)3沉淀，继续加入沉淀溶解生成三价铝盐。hcl+naalo2+h2o=al(oh)3+nacl al(oh)3+3hcl=alcl3+3h2o从观察方程式的系数，定量角度分析。举一反三：【变式1】有一透明溶液，可能含有al3+、fe3+、k+、nh4+、mg2+和cu2+等离子中的一种或几种。现加入na2o2粉末只有无色无味的气体放出，并同时析出白色沉淀。加入na2o2的量与生成白色沉淀的量之间的关系用下图来表示。试推断： （1）原溶液中一定含有_。（2）一定不含有_。（3）可能含有_。（4）为了进一步确定可能含有的