高考化学一轮复习 第7讲 铝及其化合物课件.ppt

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 4nh3 h2oal 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 10mol l 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 3o2 o2 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 1 1 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 1 3 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 o2 h2 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100ml3mol l 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 1 2 则加入铝粉的质量为 a 5 4gb 3 6gc 2 7gd 1 8g 答案 1 1 1 2 1 3 3 3 1 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2al 3h2 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 6hcl 3h2 2naoh 3h2可知 当hcl naoh物质的量相等时 产生h2的体积比为1 3 3 因为铝足量且产生h2相等 则n hcl n naoh 3 1 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 3 1 4 v 甲 v 乙 1 2 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 3h2 6mol3mol3mol l 1 0 1l0 15mol则al与naoh反应生成的h2为0 15mol 2 0 3mol 2al 2naoh 2h2o2naalo2 3h2 2 27g3mol5 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 3mol l 1盐酸b 4mol l 1hno3溶液c 8mol l 1naoh溶液d 18mol l 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1 1 al oh 3减少的物质的量与al增加的物质的量之比为1 1 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4 1 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0 3时 所得沉淀的物质的量 n al oh 3 n oh 当 4时 所得沉淀的物质的量 n al oh 3 0 考点三与al oh 3相关问题的处理 教师用书专用 当3 4时 所得沉淀的物质的量 n al 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2mol l 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 n mg oh 2 0 15mol n al oh 3 0 35mol 0 15mol 0 2mol 则m mg 0 15mol 24g mol