高考一轮复习化学铝及其重要化合物

第6讲铝及其重要化合物一､铝的性质1.物理性质：银白色金属，熔点较低，硬度小，密度小，有良好的导电、导热、延展性和韧性。2.化学性质（1）与非金属反应点燃4Al+3O2＝

2Al2O3加热2Al+3S＝Al2S3点燃2Al+3Cl2＝2AlCl3（2）与酸反应2Al+6H+=2Al3++3H2↑在冷浓硝酸、浓硫酸中“钝化”，加热时反应，无氢气生成b.与氧化性酸反应a.与非氧化性酸反应3.工业制备2Al2O3=

4Al+3O2

↑电解(3)与碱反应2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑高温2Al+Fe2O32Fe+Al2O3(4)铝热反应二.Al2O31.物理性质白色粉末，难熔，不溶于水2.化学性质Al2O3+6H+=2Al3++3H2OAl2O3+2OH—=2AlO2—+H2O（1）两性氧化物（2）主要用途耐火材料，冶炼原料，制备铝盐，制备偏铝酸盐，刚玉为耐磨材料三.Al(OH)3

白色胶状，不溶于水、有很强的吸附性1.物理性质2.化学性质（1）两性氢氧化物2Al(OH)3+6H+=2Al3++3H2OAl(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O(2)热稳定性2Al(OH)3Al2O3+3H2O

△（3）实验室制法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↓小结：铝及其重要化合物间的转化关系框图中有关反应的化学方程式: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.下列有关金属铝及其化合物的叙述正确的是()A.铝在常温下不能与氧气反应B.铝不能与氯气反应C.铝既能溶于酸,又能溶于碱D.氧化铝只能与酸反应,不能与碱反应答案:C体验热身2.(2009·南京模拟)电解法冶炼铝的原料是Al2O3,可由自然界中铝土矿获得｡其生产过程可表示为:铝土矿(主要成分Al2O3,杂质SiO2､Fe2O3)→Al(OH)3→Al2O3→Al｡从铝土矿到Al(OH)3的转化有两种方案:(1)过滤①②的滤渣成分分别是____________(填字母代号,下同);过滤④⑤的滤渣成分分别是____________｡A.Al2O3 B.SiO2 C.Fe2O3 D.Al(OH)3E.H2SiO3 F.Fe(OH)3(2)“Al(OH)3→Al”的一般的生产方法是____________(填字母代号)｡A.蒸发 B.灼烧 C.热还原 D.溶解E.过滤 F.电解B､FC､EB､F

制取Al(OH)3的可能途径有那些？解析：(1)铝盐与碱液反应：

法②优于法①

①

Al3＋

Al(OH)3

AlO2－OH－适量OH－过量②Al3＋

Al(OH)3

不溶解

NH3·H2O足量NH3·H2O过量(2)偏铝酸盐与酸反应：(3)相互促进水解反应：

法②优于法①

①AlO2－

Al(OH)3Al3＋

H+过量

H+适量②AlO2－

Al(OH)3

不溶解

CO2适量CO2过量Al3＋＋3AlO2－＋6H2O＝4Al(OH)3↓最优思考3.今用铝、稀硫酸和氢氧化钠溶液为原料，在实验室制备一定量的氢氧化铝。可分别采用如下化学方程式所表示的两种方法：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）上述哪一种方法比较节约试剂？（提示：试从每生产2molAl(OH)3所消耗的试剂用量予以说明）（2）原料相同，请设计一种更为节约试剂的方法（用化学方程式表示，并说明其可以最节约试剂的根据）重点探究方法归纳:根据铝与强酸溶液反应的关系:2Al+6H+===2Al3++3H2↑2Al+2OH-+2H2O===2AlO-2+3H2↑不难发现如下规律:一.铝与酸或碱反应生成H2的量的关系(2)等物质的量的H+和OH-分别与足量铝反应时:①消耗铝的物质的量之比为1∶3;②生成的H2的物质的量之比为1∶3｡(1)等物质的量的铝分别与足量的H+和OH-反应时:①生成的H2必然相等;②消耗H+与OH-的物质的量之比为3∶1｡1.铝分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应,当放出的H2在同温同压下相等时,消耗的盐酸与NaOH的物质的量之比为()A.1∶1 B.2∶1 C.3∶1 D.1∶3答案:C【例2】甲､乙两烧杯中各盛有100mL3mol/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甲∶乙=1∶3,则加入铝粉的质量为()A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.8.1gD1.将5.4gAl投入200.0mL2.0mol/L的某溶液中有氢气产生,充分反应后有金属剩余｡该溶液可能为()A.HNO3溶液B.Ba(OH)2溶液C.H2SO4溶液D.HCl溶液答案:D

效果检测2.将某份铁铝合金样品均分为两份,一份加入足量盐酸,另一份加入足量NaOH溶液,同温同压下产生的气体体积比为3∶2,则样品中铁､铝物质的量之比为()A.3∶2B.2∶1C.3∶4D.4∶3答案:C1.铝盐与强碱溶液作用生成Al(OH)3沉淀的计算:(1)Al3++3OH-==Al(OH)3↓(生成白色沉淀)分析以上三个反应关系式,所得Al(OH)3沉淀的物质的量与n(Al3+)､n(OH-)的关系式:二.关于Al(OH)3的计算及图像分析【例题】向100mL1mol/L的AlCl3溶液中加入70mL5mol/LNaOH溶液,充分反应后,铝元素以两种形式存在,其物质的量之比为多少?解法1:用常规分析法——逐步分析计算解法2:从反应物总量及方程式性质方面考虑——总方程式法:解法3:运用学科规律——守恒法解法4:利用知识特点——图像法解法1:用常规分析法——逐步分析计算先将所有的0.1molAl3+完全沉淀,消耗0.3molOH-,生成0.1molAl(OH)3

沉淀｡过量的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:从反应物总量及方程式性质方面考虑——总方程式法:n(AlCl3)=0.1mol,n(NaOH)=0.35mol,则n(AlCl3)∶n(NaOH)=2∶7｡按此值写出化学方程式:2Al3++7OH-===x+(2-x)Al(OH)3+2H2O利用电荷守恒解得x=1,所以n(NaAlO2)∶n=1∶1｡解法3:运用学科规律——守恒法充分反应后溶液为NaAlO2和NaCl｡利用电荷守恒得n(Na+)=n()+n(Cl-),即n()=n(Na+)-n(Cl-)=0.35mol-0.3mol=0.05mol｡又根据铝元素守恒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:利用知识特点——图像法根据Al3++3OH-===3Al(OH)3,Al(OH)3+OH-===+2H2O,把所发生的反应用图像来表示,使其更具体､更直接[注:图中横坐标表示NaOH的物质的量,纵坐标表示生成的Al(OH)3的物质的量]｡向100mL1mol/L的AlCl3溶液中加入70mLNaOH溶液,充分反应后,Al(OH)3的物质的量为0.05mol,求NaOH溶液的物质的量浓度？改编题试作出下列反应图像，并写出各阶段离子方程式。01234n(NaOH)n[Al(OH)3]

①向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量向NaOH溶液中滴加AlCl3

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

=Al(OH)3↓

Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O

Al3++4OH—(过量)

=AlO2—+2H2O

Al3＋＋3AlO2－＋6H2O＝4Al(OH)3↓

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

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

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

AlO2—+4H+(过量)=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溶液直至过量

④向含Mg2+、Al3+的混合溶液中滴加NaOH溶液直至过量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,则消耗NaOH溶液的体积(x轴)和生成沉淀的质量(y轴)之间的函数关系可用如图来表示,则下列关系图正确的是()答案:B(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)假若溶液中有Al(OH)3沉淀

0.39g,则此时用去NaOH溶液体积为_____________________｡

表示滴入的NaOH溶液产生沉淀量的最大点表示滴入的NaOH溶液使沉淀恰好完全溶解点7.5mL或17.5mL【例1】向20mLAlCl3溶液中滴入2mol/LNaOH溶液时,得到Al(OH)3沉淀质量与所滴加NaOH溶液体积(mL)关系如图所示:

将一定质量的镁､铝合金投入一定浓度的100mL盐酸中,使合金全部溶解,向所得溶液中滴加5.00mol/L的NaOH溶液至过量,生成沉淀的质量与加入NaOH溶液的体积的关系如图所示｡

试求:(1)原合金中镁铝的质量各是多少？

(2)盐酸的物质的量浓度｡答案:(1)镁4.8g铝2.7g(2)8.00mol/L【例2】(1)A点的沉淀物的化学式为__________;B点的沉淀物的化学式为____________________｡(2)原混合物中MgCl2的质量是________g,AlCl3的质量是________g,NaOH的质量是________g｡(3)Q点HCl溶液加入量是__________mL｡

把NaOH､MgCl2､AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量水后有1.16g白色沉淀,在所得的浊液中逐滴加入1mol/LHCl溶液,加入HCl溶液的体积与生成沉淀的质量关系如图所示,试回答:Mg(OH)2

Mg(OH)2和Al(OH)31.902.675.20130

解析：本题涉及的化学反应有：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当发生④、⑤、⑥时，消耗的碱为：n(NaOH)=2n(Mg)+4n(Al)=2×0.06mol＋4×0.04mol=0.28mol，故V2=V1+V(NaOH)=440mL【例3】将0.1moL的镁、铝混合物溶于100mL2mol/LH2SO4溶液中，然后再滴入1mol/LNaOH溶液。请回答（1)若在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀质量m随加入NaOH溶液的体积V变化入图所示。当V1=160mL时，则金属粉末中n(Mg)=

mol，V2=

mL。0mV1V2V/mL0.06440

（2)若在滴加NaOH溶液过程中，欲使Mg2+、Al3+刚好沉淀完全，则滴入NaOH溶液的体积V(NaOH)=

mL【例3】将0.1moL的镁、铝混合物溶于100mL2mol/LH2SO4溶液中，然后再滴入1mol/LNaOH溶液。请回答（1)若在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀质量m随加入NaOH溶液的体积V变化入图所示。当V1=160mL时，则金属粉末中n(Mg)=

mol，V2=

mL。0mV1V2V/mL0.06440

400

解析：(2)当刚好发生至④、⑤反应时，消耗的碱为：n(NaOH)=2n(Mg)+3n(Al)=2×0.06mol＋3×0.04mol=0.24mol，所需NaOH体积为0.24L。故V(NaOH)=160mL+240mL=400mL。（2)若在滴加NaOH溶液过程中，欲使Mg2+、Al3+刚好沉淀完全，则滴入NaOH溶液的体积V(NaOH)=

mL（3）若混合物仍为0.1mol，其中Mg粉的物质的量分数为a，用100mL2mol/L的硫酸溶解此混合物后，再加入450mL1mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中无Al(OH)3。满足此条件的a的取值范围是

。【例3】将0.1moL的镁、铝混合物溶于100mL2mol/LH2SO4溶液中，然后再滴入1mol/LNaOH溶液。请回答（1)若在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀质量m随加入NaOH溶液的体积V变化入图所示。当V1=160mL时，则金属粉末中n(Mg)=

mol，V2=

mL。0mV1V2V/mL0.06440

400

解析：(3)

方法一：根据方程式计算

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

方法二：守恒法

当所得沉淀中无Al(OH)3时，溶液中的溶质一定含有Na2SO4、NaAlO2，可能含有NaOH（过量），根据Na+守恒，有下列关系式：

2n(H2SO4)+n(Al)≤n(NaOH)

即：2×0.1mol//L＋0.1(1—a)≤0.45L×1mol/L，解得：a≥1/2结合a的化学含义，知a的取值范围为：1/2≤a＜1。习题课答案:B1.用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝,下述操作步骤中最恰当的组合是()①加盐酸溶解 ②加烧碱溶液溶解③过滤 ④通入过量CO2生成Al(OH)3

沉淀⑤加入盐酸生成Al(OH)3

沉淀⑥加入过量烧碱溶液A.①⑥⑤③ B.②③④③C.②③⑤③ D.①③⑤③答案:A3.有一块铁铝合金,溶于足量盐酸中,再用足量KOH溶液处理,将产生的沉淀过滤,洗涤干燥,灼烧使之完全变成红棕色粉末,经称量,发现该红棕色粉末和原合金质量恰好相等,则合金中铝的含量为()A.70%B.52.4%C.47.6%D.30%答案:D4.将溶液(或气体)X,逐渐加入(或通入)到一定量的Y溶液中,产生沉淀的量与加入X的物质的量的关系如图,符合图中情况的是()ABCDXSO2HClNH3氨水YNa2SNaAlO2AlCl3AgNO3B下列说法正确的是()C

6.(2009·上海单科)镁和铝分别与等浓度､等体积的过量稀硫酸反应,产生气体的体积(V)与时间(t)关系如下图｡反应中镁和铝的()A.物质的量之比为3∶2B.质量之比为3∶2C.摩尔质量之比为2∶3D.反应速率之比为2∶3答案:A7.美､德两国科学家现已成功合成出具有独特化学特性的氢铝化合物(Al2H6)｡这一研究成果有助于人们开发出推力更强大的固体火箭燃料,也有望应用在氢动力汽车和其他能源方面,有关研究报告发表在最新出版的美国《科学》杂志上｡下列关于氢铝化合物的推测不正确的是()A.氢铝化合物与水反应生成氢氧化铝和氧气

B.氢铝化合物中铝显+3价,H显-1价

C.铝与水蒸气在高温下生成氢铝化合物

D.氢铝化合物具有强还原性答案:C8.某无色溶液中,已知含有H+､Mg2+､Al3+等阳离子,逐滴加入NaOH(aq),则消耗NaOH(aq)的体积(x轴)和生成沉淀量(y轴)之间的函数关系可用下图表示,其中正确的是()答案:B9.(2009·江苏六校联考)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,向稀盐酸中滴加所生成化合物的水溶液,立即有白色沉淀产生,则原氧化物是()A.Al2O3B.MgOC.SiO2D.P2O5答案:C10.(2009·河北正定中学模拟)A是一种常见的单质,B､C为中学常见的化合物,A､B､C均含有元素X｡它们有如图所示的转化关系(部分产物及反应条件已略去),下列判断正确的是()A.X元素可能为AlB.X元素可能是金属,也可能是非金属C.反应①和②互为可逆反应D.反应①和②一定为氧化还原反应答案:D11.(2009·潍坊一摸)将氯化铝溶液和氢氧化钠溶液等体积混合,得到的沉淀物中含铝元素的质量与溶液中含铝元素的质量相等,则原氯化铝溶液和氢氯化钠溶液的物质的量浓度之比可能是()①1∶3②2∶3③1∶4④2∶7⑤任意比A.②④B.只有⑤C.②③D.①④答案:A12.铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应,当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时,反应中消耗的HCl和NaOH物质的量之比为()A.1∶1 B.2∶1C.3∶1 D.1∶3答案:C13.将烧碱溶液和盐酸依次滴入某溶液A中,其沉淀(y轴)和加入溶液的体积(x轴)的关系可能出现如下两种形式中的一种,则A溶液不可能是()A.三氯化铝溶液B.偏铝酸钠溶液C.明矾溶液D.硝酸铝溶液答案:B14.将一定量的Na､Al合金置于水中,结果合金完全溶解,得到20mLpH=14的溶液,然后用1.0mol/L盐酸滴定至沉淀量最大时,消耗40mL盐酸｡原合金中Na的物质的量是()A.0.010mol