1、第2节铝及其化合物考纲点击：了解铝及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。回归教材一、铝1.结构和存在第三周期第A 族最多铝位于元素周期表_，原子结构示意图为。铝是地壳中含量_的金属元素。自然界中的铝全部以化合态的形式存在。2.物理性质导电性密度较小银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、_和导热性，_、质地柔软。3.化学性质写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：_。_。_。_。4Al3O22Al2O32Al6H=2Al33H22AlFe2O32FeAl2O34.制备和用途(1)制备(2)用途纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。电解熔融 Al2O3：2Al2O3(
2、熔融)=电解冰晶石4Al3O2。特别提醒(1)铝在常温下迅速被氧气氧化，形成一层致密 的氧化膜，保护铝不被继续氧化，因而铝制品通常具有较强的 抗腐蚀性能。常温时，浓H2SO4 和浓 HNO3 能使铝钝化，因此 可用铝制槽车储运浓H2SO4 或浓 HNO3。(2)铝与NaOH 溶液的反应体现了铝的金属性而不是非金属性，其氧化剂是H2O，而不是NaOH。(3)含铝元素的盐有两种：铝盐(即含铝离子的盐)和偏铝酸盐(即含偏铝酸根离子的盐)，铝元素的化合价均为3 价。二、氧化铝与氢氧化铝1.氧化铝Al2O36H=2Al33H2O2.氢氧化铝(1)物理性质白色胶状固体，有较强的_性。吸附(2)化学性质写出
3、图中有关反应的化学方程式或离子方程式：_。_。Al(OH)33H=Al33H2O_。(3)制备向铝盐溶液中加入 NH3H2O，离子方程式为：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH4。向偏铝酸盐溶液中通入足量的 CO2，离子方程式为：AlO2 CO22H2O=Al(OH)3HCO3。NaAlO2 溶液与 AlCl3 溶液混合，离子方程式为：3AlO2 Al36H2O=4Al(OH)3。2Al(OH)3Al2O33H2O3.明矾净水原理KAl(SO4)212H2O十二水合硫酸铝钾俗名明矾，化学式为_，Al(OH)3(胶体)3H，因_微粒可吸附杂质形成沉淀，故明矾可用作净水剂。Al(OH)3 胶
4、体特别提醒(1)AlCl3 是共价化合物，熔融时不导电，不能通 过电解AlCl3 制Al。AlCl3 溶液加热蒸干灼烧，最终得到Al2O3固体。(2)Al2O3、MgO 的熔点很高，可用作耐火材料，但氧化铝 坩埚不能用于熔融NaOH 固体。其净水的原理涉及的离子方程式表示为：Al33H2O基础测评1.判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈()。(2)AlCl3 溶液中加入过量稀氨水：Al34NH3H2O=AlO24NH4 2H2O()。(3)下列物质的转化在给定条件下能够实现：Al2O3NaOHaq NaAlO2(aq)CO2 Al(OH)3(
5、)。(4)AlO2 与 HCO3 可能大量共存()。(5)氢氧化铝、NaHCO3、Na2CO3 均可作胃酸的中和 剂()。(6)氧化铝是金属氧化物，也是碱性氧化物()。(7)明矾水解时能生成具有吸附性的 Al(OH)3 胶粒，可用于净水和消毒()。(8)工业上可用电解熔融 AlCl3 制备单质 Al()。答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2.下列物质中，既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应的是()。NaHCO3AlAl2O3Al(OH)3A.B.C.D.全部答案：D3.常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是()。A.中性溶液中：Cl、Mg2、Al3、KB.1.0
6、molL1 的 NaAlO2 溶液中：Cl、HCO3、K、Ca2 C.在强碱性环境中：AlO2、SiO23、Na、KD.0.1 molL1 明矾溶液中：NH4、AlO2、HCO3、Na解析：A 项，Al3易水解，在中性溶液中水解生成 Al(OH)3沉淀；B 项，HCO3 与 AlO2 不能大量共存；D 项，Al3与 AlO2、HCO3 因发生双水解而不能大量共存。答案：C4.下列反应中的离子方程式书写正确的是()。A.向 氯 化 铝 溶 液 中 滴 加 过 量 氨 水：4NH3H2O Al3=AlO2 4NH4 2H2OB.向 NH4Al(SO4)2 溶液中滴加少量 NaOH 溶液：NH4 O
7、H=NH3H2OC.向明矾溶液中加入过量的 Ba(OH)2 溶液：Al32SO24 2Ba24OH=2BaSO4AlO2 2H2OD.向 NaAlO2 溶 液 中 通 入 足 量 CO2：2AlO2 CO2 3H2O=2Al(OH)3CO23解析：A 项，氨水不能溶解 Al(OH)3；B 项，NH4、Al3同时存在时，Al3与 OH先反应；D 项，通入足量 CO2 时，应生成 HCO3。答案：C5.在 Al2(SO4)3 和 MgSO4 的混合溶液中，滴加 NaOH 溶液，生成沉淀的量与滴入 NaOH 溶液的体积关系如图所示，则原混合液中 Al2(SO4)3 与 MgSO4 的物质的量浓度之比
8、为()。A.61B.31C.21D.12解析：由图可知，溶解 Al(OH)3 消耗碱 10 mL，则生成Al(OH)3 消耗碱 30 mL，生成 Mg(OH)2 消耗碱(5030)mL20 mL，故 Al3与 Mg2的浓度之比为 11，则 Al2(SO4)3与 MgSO4 的物质的量浓度之比为 12。答案：D考点一 考向1铝铝的性质与应用典例1下列有关铝及其化合物的叙述正确的是()。A.铝粉与氧化镁共热可制取金属镁B.足量铝分别与含 1 mol HCl、1 mol NaOH 的溶液反应，产生氢气的量相同C.工业上用电解熔融Al2O3 的方法冶炼铝D.在浓硝酸中加入等体积的浓硫酸后，立即加入铝片
9、，铝片表面发生钝化解析：Mg 比Al 活泼，不能用铝粉与MgO 共热制取Mg，A 错误；根据关系式 2Al6HCl3H2,2Al2NaOH3H2，当Al 足量时，等物质的量的HCl 和NaOH 产生 H2 的体积比为13，B 错误；浓H2SO4 溶于浓HNO3 中，溶液体积增大，放出大量热，促进HNO3 挥发，使两种酸的浓度减小，铝片不会钝化，D 错误。答案：C方法技巧(1)铝热剂是铝与金属氧化物的混合物，其中金属氧化物中金属元素的还原性要比铝弱。例如：CuO 与Al 能发 生铝热反应，而 Al 与 MgO 不能发生铝热反应。(2)镁、铝化学性质和制备上的差异铝在常温下遇浓H2SO4、浓 HN
10、O3 易钝化，因此能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸，而镁不能。铝能与NaOH 等强碱反应而镁不能。工业上用电解熔融氧化铝制备铝，而不用氯化铝，因为氯化铝是共价化合物；工业上用电解熔融氯化镁制备镁，而不用氧化镁，因为氧化镁的熔点高。考向2铝与酸、碱反应的定量分析典例2两份铝屑，第一份与过量的盐酸反应，第二份与过量的 NaOH 溶液反应，产生氢气的体积比为 13，则第一份铝屑与第二份铝屑的质量比为()。A.11B.13C.12D.21解析：根据 2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO2 3H2可知，Al 无论是与盐酸反应还是与NaOH 溶液反应，相同质量的铝屑完全
11、反应生成的氢气的量相同。若产生氢气的体积比为13，说明两份铝的质量比为13，B 正确。答案：B方法技巧 铝与酸或碱溶液反应生成 H2 的量的关系 有关离子方程式为 2Al6H=2Al33H22Al2OH2H2O=2AlO2 3H2(1)等量 Al 分别与足量酸(H)和碱(OH)溶液反应，生成 H2的物质的量之比为 11，消耗 H和 OH的物质的量之比为31。(2)足量 Al 分别与含 H和 OH的物质的量相等的溶液反应，生成 H2 的物质的量之比为 13。(3)若产生 H2 的物质的量之比为13 VHH2VOHH21，则：与酸反应时，Al 过量、H不足；与碱反应时，Al 不足、OH过量。【拓展
12、演练】1.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)关系如图所示。反应中镁和铝的()。A.物质的量之比为 32C.摩尔质量之比为 23B.质量之比为 32D.反应速率之比为 23解析：由关系式 MgH2，2Al3H2，可知产生等量 H2 时，消耗 Mg、Al 的物质的量之比为 32，故 A 正确。二者质量之比为 43，摩尔质量之比为 242789，反应速率之比为32。答案：A2.(2018 年浙江温州模拟)等体积、等 物 质 的 量 浓 度 的H2SO4、NaOH 溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加入等质量的铝，生成 H2 的体积比为 56(相同条件下)，则甲、乙
13、两烧杯中的反应情况可能是()。A.甲、乙中都是铝过量C.甲中酸过量、乙中铝过量B.甲中铝过量、乙中碱过量D.甲中酸过量、乙中碱过量解析：若酸、碱过量，生成 H2 的体积比为 11，若铝均过量，生成 H2 的体积比为 23，可知反应情况为甲中铝过量，乙中碱过量。答案：B考点二 考向1铝的重要化合物Al(OH)3 的制备典例3(2018 年山东潍坊检测)用稀 H2SO4、NaOH 溶液和金属铝为原料制取 Al(OH)3。甲、乙、丙三位学生的制备途径分别如下：若要得到等量的 Al(OH)3，则()。A.三者消耗的原料相同B.甲消耗的原料的总物质的量最多C.乙消耗的原料的总物质的量最少D.丙消耗的原料
14、的总物质的量最多解析：从量的关系看，假定有 1 mol 铝，则甲消耗 1.5 molH2SO4 和 3 mol NaOH，乙消耗 1 mol NaOH 和 0.5 mol H2SO4，丙拆成四份，一份与 H2SO4 反应，消耗 H2SO4 0.375 mol，三份与 NaOH 反应，消耗 NaOH 0.75 mol，故甲消耗原料的总物质的量最多，丙消耗原料的总物质的量最少。答案：B考向2铝三角的转化关系及应用典例4(2018 年天津检测)A、B、C、D、E 五种化合物均含有某种短周期常见元素，它们的转化关系如图所示，其中 A的溶液为澄清溶液，C 为难溶的白色固体，E 易溶于水，取 A的溶液灼烧
15、，焰色反应为浅紫色(透过蓝色钴玻璃)。(1)写出化学式：A_，B_，C_，D_，E_。(2)写出下列反应的离子方程式：AB：_；AD：_。答案：(1)KAlO2 Al(OH)3 Al2O3 AlCl3 NaAlO2(2)AlO2 2H2OCO2=Al(OH)3HCO3AlO2 4H=Al32H2O方法技巧有关反应的离子方程式为：1.Al3、Al(OH)3、AlO2 之间的转化关系Al33NH3H2O=Al(OH)33NH4Al33AlO2 6H2O=4Al(OH)3Al33OH=Al(OH)3Al(OH)33H=Al33H2OAl34OH=AlO2 2H2OAlO2 4H=Al32H2OAlO
16、2 CO22H2O=Al(OH)3HCO3 或 2AlO2 CO23H2O=2Al(OH)3CO23AlO2 HH2O=Al(OH)3Al(OH)3OH=AlO2 2H2O2.铝三角的应用(1)选择制备 Al(OH)3 的最佳途径由 Al3制备 Al(OH)3，宜用 Al3与氨水反应：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH4由 NaAlO2 制备 Al(OH)3 宜用 CO2 与 AlO2 反应：2H2OAlO2 CO2=Al(OH)3HCO3(2)有关离子共存问题与 Al3不能大量共存的(阴)离子有 OH、AlO2、HS、SiO23、CO23、HCO3、SO23 等。与 AlO2 不能大
17、量共存的(阳)离子有 H、Al3、NH4、Fe2、Fe3等。AlO2 与 HCO3 的反应不属于水解相互促进的反应，而是HCO3 电离出的 H与 AlO2 发生的反应：AlO2 HCO3 H2O=Al(OH)3CO23。(3)分析离子反应顺序向含有 Al3、NH4、H的混合溶液中逐滴加入 NaOH 溶液，反应顺序如下：.HOH=H2O；.Al33OH=Al(OH)3(若先与 NH4 反应，则生成的 NH3H2O 又使 Al3沉淀且生成 NH4)；.NH4 OH=NH3H2O若先溶解 Al(OH)3，则产生的 AlO2 又与 NH4 反应生成沉淀；.Al(OH)3OH=AlO2 2H2O。向含有
18、 AlO2、CO23、OH的混合溶液中逐滴加入盐酸，反应顺序如下：.OHH=H2O；.AlO2 HH2O=Al(OH)3(AlO2 比 CO23 先反应)；.CO23 H=HCO3；.HCO3 H=CO2H2OHCO3 比 Al(OH)3 先反应；.Al(OH)33H=Al33H2O。下列说法中错误的是(考向3从铝土矿中提炼铝典例5铝土矿的主要成分为氧化铝、氧化铁和二氧化硅，工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝：)。A.中除加试剂外，还需要进行过滤操作B.a、b 中铝元素的化合价相同C.中需要通入过量的氨气D.进行的操作是加热，而且 d 一定是氧化铝.解析：反应后的体系中含有固体二氧化硅，需要过滤
19、除去，反应后的体系中有氢氧化铁沉淀，需要过滤除去，A 正确；a、b 中 Al 元素分别以 AlCl3 和 NaAlO2 形式存在，其中铝的化合价都是3 价，B 正确；由 NaAlO2 制备 Al(OH)3 需要通入过量 CO2，C 错误；由 Al(OH)3 制备 Al2O3，加热即可，D 正确。答案：C方法技巧从铝土矿提取氧化铝的化工流程已知铝土矿含SiO2、Fe2O3、MgO 等杂质。【拓展演练】3.(2018 年江苏卷)在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是()。解析：A 项，NaHCO3 受热分解成 Na2CO3、CO2 和 H2O，Na2CO3 与饱和石灰水反应生成 CaC
20、O3 和 NaOH，两步反应均能实现；B 项，Al 与 NaOH 溶液反应生成 NaAlO2 和 H2，NaAlO2与过量盐酸反应生成 NaCl、AlCl3 和 H2O，第二步反应不能实现；C 项，AgNO3 中加入氨水可获得银氨溶液，蔗糖中不含醛基，蔗糖不能发生银镜反应，第二步反应不能实现；D 项，Al与 Fe2O3 在高温下发生铝热反应生成 Al2O3 和 Fe，Fe 与 HCl 反应生成 FeCl2 和 H2，第二步反应不能实现。答案：A4.铝土矿(主要成分为 Al2O3，还有少量杂质)是提取氧化铝的原料。提取氧化铝的工艺流程如下：(1)请用离子方程式表示以上工艺流程中第步反应：_。(2
21、)写出以上工艺流程中第步反应的化学方程式：_。(3)金属铝与氧化铁混合点燃，会发生剧烈的反应。写出该反应的化学方程式：_。请举一例该反应的用途：_。(4)电解熔融氧化铝制取金属铝，若有 0.6 mol 电子发生转移，理论上能得到金属铝的质量是_。答案：(1)Al2O32OH=2AlO2 H2O(2)NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3(3)2AlFe2O32FeAl2O3 焊接钢轨(4)5.4 gAl(OH)3 沉淀的计算与图象分析1.Al(OH)3 沉淀的计算(1)根据AlCl3 与NaOH 的量计算生成 Al(OH)3 的量，设n(Al3)a，n(OH)b。(2)根据 A
22、lCl3 和 Al(OH)3 的量计算需要加入的 NaOH 的量。NaOH的量n(NaOH)当NaOH不足时n(NaOH)3nAl(OH)3当NaOH过量时 n(NaOH)3n(Al3)n(Al3)nAl(OH)34n(Al3)nAl(OH)3(3)根据 NaAlO2 与 HCl 的量计算生成 Al(OH)3 的量，设n(AlO2)a，n(H)b。(4)根据 Al(OH)3 和 NaAlO2 的量计算需要加入的 HCl 的量。HCl 的量n(HCl)当 HCl 不足时n(HCl)nAl(OH)3当 HCl 过量时n(HCl)n(AlO2)3n(AlO2)nAl(OH)34n(AlO2)3nAl
23、(OH)32.四个基本图象(1)可溶性铝盐溶液与 NaOH 溶液反应的图象操作向可溶性铝盐溶液中逐滴加入 NaOH 溶液至过量向 NaOH 溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量现象立即产生白色沉淀渐多最多渐少消失无沉淀(有但即溶)出现沉淀渐多最多沉淀不消失图象离子方程式Al33OH=Al(OH)3 Al(OH)3OH=AlO2 2H2OAl34OH=AlO2 2H2O 3AlO2 Al36H2O=4Al(OH)3(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图象操作向偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量向稀盐酸中逐滴加入偏铝酸盐溶液至过量现象立即产生白色沉淀渐多最多渐少消失无沉淀(有但即溶)出现沉淀渐多最多沉淀不
24、消失图象离子方程式AlO2 HH2O=Al(OH)3 Al(OH)33H=Al33H2O AlO2 4H=Al32H2O Al33AlO2 6H2O=4Al(OH)33.拓展图象(1)向 AlCl3 溶液中逐滴加入氨水或 NaAlO2 溶液至过量，图象如图所示。(2)向 NaAlO2 溶液中逐滴加入 AlCl3 溶液或通入 CO2 至过量，图象如图所示。(3)向 MgCl2、AlCl3 和 HCl 的混合溶液(即将 Mg、Al 溶于过量盐酸所得的溶液)中逐滴滴入 NaOH 溶液至过量，图象如图所示。(4)向 MgCl2、AlCl3 混合溶液中先加入 NaOH 溶液，后加入盐酸(NaOH 与盐酸
25、的物质的量浓度相等)，沉淀图象如图所示。典例 1(2018 年河南洛阳模拟)在 200 mL 含 Mg2、Al3、NH4、H、Cl等离子的溶液中，逐滴加入 5 molL1 的氢氧化钠溶液，所加氢氧化钠溶液的体积(mL)与产生沉淀的物质的量(mol)关系如下图所示。下列叙述正确的是()。A.原溶液中 n(Mg2)n(Al3)52B.原溶液的 pH2C.x 与 y 的差值为 0.01 molD.原溶液中 c(Cl)0.75 molL1解析：根据阳离子结合 OH的能力可知，NaOH 首先中和的是 H，消耗 4 mL NaOH，然后与金属阳离子反应生成白色沉淀，然后与 NH4 反应，消耗 3 mL N
26、aOH，最后溶解 Al(OH)3。根据图象可知，溶解 Al(OH)3 消耗 2 mL NaOH，则生成 Al(OH)3消耗 6 mL NaOH，所以生成 Mg(OH)2 消耗 20 mL NaOH，因此Mg2、Al3、NH4、H的物质的量分别是 0.05 mol、0.01 mol、0.015 mol、0.02 mol，所以 Cl的物质的量是 0.05 mol20.01 mol30.015 mol0.02 mol0.165 mol，浓度是 0.825 molL1，c(H)0.1 molL1，所以原溶液的 pH1，xyn(Al3)0.01 mol，C 正确。答案：C典例2把 NaOH、MgCl2、
27、AlCl3 三种固体组成的混合物溶于足量水后有 1.16 g 白色沉淀，在所得的悬浊液中逐滴加入 1molL1 HCl 溶液，加入 HCl 溶液的体积 V 与生成沉淀的质量 m的关系如下图所示，试回答：(1)写出混合物溶于水时发生反应的离子方程式：_。(2)写出 AB 段反应的离子方程式：_，B 点的沉淀物的化学式为_。(3)原混合物中 AlCl3 的物质的量为_，NaOH的质量为_。(4)求 Q 点加入的 HCl 溶液体积：_。解析：(1)向所得浊液中加入盐酸时，开始没有沉淀生成，说明浊液中 NaOH 过量，则 Al3完全转化为 AlO2，浊液中存在的沉淀为 Mg(OH)2，反应的离子方程式
28、为 Mg22OH=Mg(OH)2，Al34OH=AlO2 2H2O。(2)AB 段，盐酸和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀，B 点溶液中存在的溶质是氯化钠，沉淀为 Mg(OH)2、Al(OH)3。(3)A 点的沉淀是氢氧化镁，则nMg(OH)21.16 g58 gmol10.02 mol，根据 Mg 原子守恒得n(MgCl2)nMg(OH)20.02 mol；AB 段，盐酸和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀，根据消耗盐酸的体积知，n(AlO2)n(HCl)1 molL1(0.030.01)L0.02 mol，根据铝原子守恒得n(AlCl3)n(AlO2)0.02 mol，由 Na和 Cl守恒得，原混合
29、物中 n(NaOH)n(NaCl)n(Cl)2n(MgCl2)3n(AlCl3)n(HCl)0.02 mol20.02 mol30.03 L1 molL10.13 mol，m(NaOH)0.13 mol40 gmol15.20 g。(4)BQ 段中，氢氧化镁和氢氧化铝都与盐酸反应生成氯化铝和氯化镁，所以 Q 点溶液中的溶质是氯化铝、氯化镁和氯化钠，实际上相当于氢氧化钠和盐酸的反应，所以二者恰好反应时：n(NaOH)n(HCl)，则V(HCl)0.13 mol1 molL10.13 L130 mL。答案：(1)Mg22OH=Mg(OH)2、Al34OH=AlO2 2H2O(2)H2OAlO2 H
30、=Al(OH)3 Mg(OH)2、Al(OH)3(3)0.02 mol 5.20 g(4)130 mL A.2 mol、3 mol、8 molC.2 mol、3 mol、4 molB.3 mol、2 mol、8 molD.3 mol、2 mol、4 mol演练将 Na2O2 逐渐加入含有 Al3、Mg2、NH4 的混合液中并微热，产生沉淀和气体的物质的量与加入 Na2O2 的物质的量的关系如图所示，则原混合液中 Al3、Mg2、NH4 的物质的量分别是()。解析：反应中生成的沉淀有Mg(OH)2、Al(OH)3，生成的气体有NH3和O2。由纵坐标及曲线n(沉淀)可知：n(Mg2)nMg(OH)23 mol，n(Al3)nAl(OH)32 mol，产物中n(气体)在加入n(Na2O2)8 mol前、后是两条斜率不同的直线，所以加入8 mol Na2O2前放出的气体为O2和NH3的混合气体，之后仅放出O2，由8 mol Na2O2与H2O反应可放出4 mol O2可知放出n(NH3)8 mol4 mol4 moln(NH4)。答案：C+
