1、第2课时铝的化合物 细读教材记主干1氧化铝(Al2O3)两性氧化物(1)物理性质：是不溶于水的白色固体。(2)化学性质：与强酸溶液反应(离子方程式下同)：Al2O36H=2Al33H2O。与强碱溶液反应：Al2O32OH3H2O=2Al(OH)4。两性氧化物：既能与酸反应，又能与碱反应的氧化物。2氢氧化铝Al(OH)3两性氢氧化物(1)物理性质：氢氧化铝是不溶于水的白色胶状固体，有较强的吸附性。(2)化学性质：与强酸溶液反应：Al(OH)33H=Al33H2O。与强碱溶液反应：Al(OH)3OH=Al(OH)4。两性氢氧化物，既能与酸反应，又能与碱反应的氢氧化物。受热分解：2Al(OH)3Al
2、2O33H2O。(3)制备：可以通过铝盐溶液与碱反应制得，如AlCl3溶液与氨水反应的离子方程式为Al33NH3H2O=Al(OH)33NH。(4)用途：Al(OH)3能够凝聚水中的悬浮物，又能吸附色素，可用于水的净化。重点剖析铝及其化合物之间的转化关系如图所示：1Al3Al(OH)3(1)可溶性铝盐与少量NaOH溶液反应：Al33OH(少量)=Al(OH)3(2)可溶性铝盐与氨水反应：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH2Al(OH)3Al3Al(OH)3溶于强酸溶液：Al(OH)33H=Al33H2O3Al3Al(OH)4可溶性铝盐与过量强碱反应：Al34OH(过量)=Al(OH)4
3、4Al(OH)4Al3四羟基合铝酸盐与足量盐酸反应：Al(OH)44H=Al34H2O5Al(OH)4Al(OH)3(1)四羟基合铝酸盐溶液中加入少量盐酸：Al(OH)4H(少量)=Al(OH)3H2O(2)四羟基合铝酸盐溶液中通入CO2：2Al(OH)4CO2(少量)=2Al(OH)3COH2OAl(OH)4CO2(过量)=Al(OH)3HCO6Al(OH)3Al(OH)4Al(OH)3溶于强碱溶液：Al(OH)3OH=Al(OH)47Al2O3Al3Al2O3与强酸反应：Al2O36H=2Al33H2O8Al2O3Al(OH)4Al2O3与强碱反应：Al2O32OH3H2O=2Al(OH)
4、49Al2O3Al电解熔融氧化铝：2Al2O34Al3O210AlAl2O3Al与O2反应：4Al3O22Al2O3特别提醒(1)铝、氧化铝分别与氢氧化钠溶液反应时都生成四羟基合铝酸钠，不能生成氢氧化铝。(2)可溶性铝盐与氨水反应时，产物与氨水的用量无关，无论氨水少量或过量，都生成氢氧化铝和氯化铵。(3)氧化铝不能溶于水，不能用氧化铝与水化合生成氢氧化铝。典例印证例题1A、B、C、D、E五种化合物，均含有某种常见金属元素，A中又含有钾元素，它们的转化关系如图所示，其中A为澄清溶液，C为难溶的具有两性的白色固体，E则易溶于水。 (1)写出化学式：A_，C_，D_，E_。(2)写出下列反应的离子方
5、程式。AB_；FE_。(3)写出下列化学方程式：FC_；BE_。解析本题的“题眼”是“C为难溶的具有两性的白色固体”，并且C是由B经加热得到的，可推测C为Al2O3，则B为Al(OH)3，进而得E为NaAl(OH)4。D为AlCl3，则A为KAl(OH)4，F与Fe2O3高温得到C，此反应为铝热反应，F为Al。答案(1)KAl(OH)4Al2O3AlCl3NaAl(OH)4(2)Al(OH)4CO2=Al(OH)3HCO2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2(3)2AlFe2O32FeAl2O3Al(OH)3NaOH=NaAl(OH)4(1)两性白色固体为Al2O3或Al(OH)3。(2
6、)五种物质都是化合物，且都含铝元素。A中又含钾元素，则A必是KAl(OH)4。1(1)向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量有什么现象？写出相关化学方程式。_。(2)将AlCl3与过量的NaOH溶液混合：化学方程式为_。离子方程式为_。答案：(1)先生成白色沉淀，随着NaOH溶液的滴入，沉淀逐渐增多，然后逐渐减少，最后消失。反应的化学方程式为AlCl33NaOH=Al(OH)33NaCl，Al(OH)3NaOH=NaAl(OH)4(2)AlCl34NaOH=NaAl(OH)43NaClAl34OH=Al(OH)4重点剖析1可溶性铝盐与碱反应操作现象离子方程式图像立即产生白色沉淀渐多最多渐
7、少消失Al33OH=Al(OH)3Al(OH)3OH=Al(OH)4无明显现象生成白色沉淀Al34OH=Al(OH4)Al33Al(OH)4=4Al(OH)3生成白色沉淀Al33NH3H2O=Al(OH)33NH2.四羟基合铝酸盐与酸反应操作现象离子方程式图像立即产生白色沉淀渐多最多渐少消失Al33OH=Al(OH)3Al(OH)3OH=Al(OH)4无明显现象生成白色沉淀Al34OH=Al(OH4)A l33Al(OH)4=4Al(OH)3生成白色沉淀Al33NH3H2O=Al(OH)33NH特别提醒(1)NaOH溶液和AlCl3溶液滴加顺序不同，则现象不同，可以用互滴的方法鉴别这两种溶液，
8、同理，稀盐酸和NaAl(OH)4溶液也可这样鉴别。(2)向铝盐中滴强碱溶液，若已知生成的Al(OH)3沉淀的量，只要沉淀量不为最大值和零，消耗OH的量有两种可能。若OH不足，消耗n(OH)nAl(OH)3。若OH足量，消耗OH共有两步将Al3全部转化为Al(OH)3沉淀：Al33OHAl(OH)3(最大值)，再反应掉部分Al(OH)3：Al(OH)3(反应)OHAl(OH)4。典例印证例题2向20 mL AlCl3溶液中滴入2 molL1NaOH溶液时，沉淀质量与所滴加NaOH溶液体积(mL)关系如图所示：(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
9、式可表示为_。(4)假设溶液中有0.39 g Al(OH)3沉淀，则此时用去NaOH溶液体积为_。解析把NaOH溶液滴入AlCl3溶液中，先产生Al(OH)3沉淀，其质量最大值为A点，然后全部消失溶解(B点)。其总反应的离子方程式为Al34OH=Al(OH)4。当有0.39 g Al(OH)3沉淀生成时有两种情况，AlCl3过量，加入的NaOH使Al3部分产生沉淀，通过Al33OH=Al(OH)3可计算出沉淀：n(NaOH)3nAl(OH)30.015 mol，V(NaOH)0.007 5 L。NaOH过量，使生成的Al(OH)3部分溶解后剩余0.39 g。AlCl3 3NaOH = Al(O
10、H)33NaCl1 mol3 mol 1 mol n(NaOH) 0.01 moln(NaOH)0.03 mol，Al(OH)3NaOH=NaAl(OH)40.005n1(NaOH)n1(NaOH)0.005 mol，共消耗NaOH 0.035 mol。V(NaOH)0.017 5 L。答案(1)沉淀质量最大值(2)沉淀完全消失(3)Al34OH=Al(OH)4(4)7.5 mL或17.5 mL解答Al(OH)3图像题的方法技巧(1)结合有关物质的化学性质，抓住反应原理，结合图像特点，综合分析逐步计算求解，关键是抓住图像的四个特殊点(原点、交点、拐点、终点)，数形结合，分析计算，求出答案。(2
11、)向AlCl3溶液中滴入NaOH溶液时，铝元素存在形式由Al3Al(OH)3Al(OH)4，所以只要沉淀不是零或最大值，所消耗NaOH的物质的量有两种可能性。2某溶液中可能含有大量的Mg2、Al3、H、Cl和少量OH，向该溶液中逐滴加入0.5 molL1的NaOH溶液，生成沉淀的质量和加入NaOH溶液的体积之间的关系如图所示，则该溶液中()A有Mg2，没有Al3B有Al3，没有Mg2C有大量的H，Mg2和Al3D有Mg2和Al3解析：选D向溶液中滴入NaOH溶液，开始就生成沉淀，则溶液中不可能有大量H，随NaOH量的增多，沉淀增多且又部分溶解，则溶液中一定含有Mg2和Al3。题组铝的化合物1判
12、断正误(1)氢氧化铝可作为治疗某种胃病的内服药，这是利用了氢氧化铝的两性。()(2)向氯化铝溶液中滴加氨水，先生成沉淀后沉淀消失。()(3)氧化铝既可通过化合反应制得，亦可通过分解反应制得。()(4)氧化铝能与氢氧化钠反应生成氢氧化铝。()(5)氢氧化铝能与所有的碱溶液反应。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2实验室欲制取Al(OH)3，应选择_试剂更好(填序号)。离子方程式为_。0.5 molL1 AlCl3溶液0.5 molL1 NaOH溶液1.0 molL1稀HCl1.0 molL1氨水金属铝解析：可溶性铝盐与碱反应可生成Al(OH)3，但由于Al(OH)3可溶于强碱溶液中，但不溶
13、于弱碱，所以选择AlCl3溶液和稀氨水制Al(OH)3更好。答案：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH3向铝、铜两种金属粉末的混合物中加入过量盐酸，充分反应后过滤，向滤液中加入过量烧碱溶液，溶液中存在的离子有()AAl(OH)4BCu2CAl3 DH解析：选A铝和铜与过量盐酸反应，滤液中含有Al3、H、Cl等离子；向滤液中再加入过量烧碱，反应后溶液中含Al(OH)4、Na、Cl和OH等离子。4下列变化不可能通过一步反应直接完成的是()AAl(OH)3Al2O3 BAl2O3Al(OH)3CAlAl(OH)4 DAl3Al(OH)3解析：选B2Al(OH)3Al2O33H2O；2Al2OH
14、6H2O=2Al(OH)43H2；Al33NH3H2O=Al(OH)33NH；Al2O3不能一步转化为Al(OH)3。一、选择题1相同物质的量的下列物质，分别与足量NaOH溶液反应，消耗NaOH的物质的量最多的是()AAl2O3BKAl(SO4)2CAl(OH)3 DAl解析：选BAl2O32NaOH3H2O=2NaAl(OH)4；2KAl(SO4)28NaOH=K2SO42NaAl(OH)43Na2SO4；Al(OH)3NaOH=NaAl(OH)4；2Al2NaOH6H2O=2NaAl(OH)43H2。比较可知等物质的量时，KAl(SO4)2消耗的NaOH最多。2有镁、铝混合粉末10.2 g
15、，将它们全部溶于500 mL 4 molL1的盐酸中，若要使沉淀的质量最大，则需加入2 molL1的NaOH溶液的体积是()A1 000 mL B500 mLC100 mL D1 500 mL解析：选A当Mg、Al全部以Mg(OH)2、Al(OH)3沉淀形式存在时，沉淀的质量最大，此时，钠元素全部以NaCl的形式存在，则由钠元素守恒及氯元素守恒得n(NaOH)n(NaCl)n(HCl)0.5 L4 molL12 mol。VNaOH(aq)1 000 mL。3下列物质加入到NaOH溶液中，不能得到澄清溶液的是()AAl(OH)3 BAl2O3CH2SiO3 DMgCO3解析：选DAl(OH)3N
16、aOH=NaAl(OH)4，Al2O32NaOH3H2O=2NaAl(OH)4，H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O，A、B、C三项不溶物都生成可溶物，只有MgCO3不与NaOH反应，故不能得到澄清溶液。4下列离子方程式正确的是()A过量氨水和氯化铝溶液反应：Al34NH3H2O=Al(OH)44NHB氧化铝与硫酸反应：Al2O33H=2Al33H2OC氢氧化铝与盐酸反应：OHH=H2OD铝与氢氧化钠溶液反应：2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2解析：选DA项，Al(OH)3不溶于氨水，应为：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH；B项，电荷不守恒，质量不守恒，应为：Al
17、2O36H=2Al33H2O；C项，Al(OH)3不溶，应写分子式：Al(OH)33H=Al33H2O。5双选下列有关铝元素的说法不正确的是()A铝粉可与氧化铁粉末在高温条件下发生铝热反应B铝粉与稀硝酸反应不能产生氢气C实验室中通常将氢氧化钠溶液滴入氯化铝溶液制取氢氧化铝D向氯化铝溶液中不断滴入氨水的过程中会先生成白色沉淀，而后又变澄清解析：选C、DA项Al粉与Fe2O3粉末高温下反应生成Fe和Al2O3，正确。B项，稀HNO3与金属反应不会产生H2，正确。C项实验室常将氨水滴入AlCl3溶液中制取Al(OH)3，不正确。D项，Al(OH)3不溶于氨水，不正确。6下列各物质既能与强酸反应，又能
18、与强碱反应的是()Al；AlCl3；Al(OH)3；Al2O3；NaHCO3；(NH4)2CO3A全部 BC D解析：选DAl与酸反应生成铝盐和H2，与碱反应生成Al(OH)4和H2；Al(OH)3和Al2O3显两性；NaHCO3是一个二元弱酸的酸式盐，它与强酸反应生成CO2，与强碱反应生成正盐；(NH4)2CO3中的NH与OH反应生成NH3H2O(或NH3)，CO与H反应生成CO2和H2O。7除去下列物质中的杂质(括号中为杂质)选用试剂正确的是()AFe2O3(Al2O3)用盐酸BFe2O3(Al2O3)用氨水CMg(Al)用纯碱溶液DMgCl2(AlCl3)用氢氧化钠溶液和盐酸解析：选DA
19、项，Fe2O3、Al2O3均溶于盐酸；B项，Fe2O3、Al2O3均不溶于氨水；C项，Mg、Al不与纯碱溶液反应；D项，发生如下反应：Al34OH=Al(OH)4，Mg22OH=Mg(OH)2，Mg(OH)22H=Mg22H2O，即沉淀过滤后再加盐酸溶解可得MgCl2溶液。8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：下列说法中错误的是()A中除加试剂外，还需要进行过滤操作Ba、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：选C反应后的体系中含有固体二氧化硅，需要过滤除去，反应后的体系中有氢氧化铁沉淀，需要过滤除去；a
20、、b中Al元素分别以AlCl3和 NaAl(OH)4形式存在，其中铝的化合价都是3；由 NaAl(OH)4制备Al(OH)3需要通入过量CO2；由Al(OH)3制备Al2O3，加热即可。9有200 mL氯化镁和氯化铝的混合溶液，其中c(Mg2)为0.2 molL1，c(Cl)为1.3 molL1。要使Mg2全部转化为沉淀分离出来，至少需加4 molL1 NaOH溶液的体积为()A40 mLB72 mLC80 mL D128 mL解析：选C欲使Mg2全部转化成沉淀并从溶液中分离出来，应向溶液中加入过量的NaOH溶液，使Mg2、Al3全部沉淀后，再使Al(OH)3恰好溶解。设Al3的物质的量浓度为
21、x，根据电荷守恒：3c(Al3)2c(Mg2)c(Cl)，即3x20.2 molL11.3 molL1，x0.3 molL1。Mg2恰好全部转化为沉淀分离出来，溶液中只含有NaCl和NaAl(OH)4，其中 Na全部来自于NaOH溶液，而Al(OH)4全部来自于氯化铝溶液，根据电荷守恒：n(Na)n(Cl)n1.3 molL10.2 L0.3 molL10.2 L0.32 mol，所以V(NaOH)0.08 L80 mL。10将物质的量相等的Al2(SO4)3和(NH4)2SO4溶于水，形成V L混合溶液，向该混合溶液中逐滴加入某NaOH溶液(其物质的量浓度为混合溶液中两溶质的物质的量浓度之和
22、)，直至过量。下列各图示中，能正确表示加入NaOH溶液的体积(x)与生成沉淀的物质的量(y)的关系图的是()解析：选A设Al2(SO4)3和(NH4)2SO4各1 mol溶于水中，则c(NH4)2SO4cAl2(SO4)3 molL1，由题意可知：c(NaOH) molL1首先根据Al2(SO4)36NaOH=2Al(OH)33Na2SO4可知，当加入V(NaOH)3V L时此过程中沉淀Al(OH)3逐渐增多并达最大值。再根据(NH4)2SO42NaOH=Na2SO42NH3H2O可知，再加入V(NaOH)V L，此过程中无沉淀生成，沉淀量不变。接着发生的反应是：Al(OH)3NaOH=NaA
23、l(OH)4，再加入V(NaOH)V L，此过程中Al(OH)3逐渐减小至消失。11把x溶液(或气体)慢慢加入(或通入)一定量的y溶液中，产生的沉淀量与加入x的物质的量的关系如图所示，符合图中曲线的是()Ax为CO2，y为Ca(OH)2Bx为NH3H2O，y为AlCl3Cx为NaOH，y为AlCl3Dx为HCl，y为NaAl(OH)4 解析：选CCO2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，离子方程式为Al33NH3H2O=Al(OH)33NH。NaOH溶液滴加到AlCl3溶液中生成Al(OH)3沉
24、淀，继续加入沉淀溶解，生成四羟基合铝酸盐。AlCl33NaOH=Al(OH)3NaClAl(OH)3NaOH=NaAl(OH)4盐酸加入到NaAl(OH)4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。HClNaAl(OH)4=Al(OH)3NaClH2OAl(OH)33HCl=AlCl33H2O观察方程式的化学计量数，从定量角度分析，只有C项符合题意。12将3.9 g镁铝合金投入到 500 mL 2 molL1的盐酸中，合金完全溶解，再加入4 molL1的NaOH溶液，若要生成的沉淀最多，则加入这种NaOH溶液的体积是()A125 mL B200 mLC250 mL D56
25、0 mL解析：选C当反应后溶液中只含NaCl时，沉淀最多，即n(HCl)n(NaOH)时，沉淀最多。0.5 L2 molL1VNaOH(aq)4 molL1，解得VNaOH(aq)0.25 L。二、非选择题13从铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种工艺流程如下：请回答下列问题：(1)流程甲加入盐酸后生成Al3的离子方程式为：_。(2)流程乙加入烧碱后生成SiO的离子方程式为：_。(3)验证滤液B含Fe3，可取少量滤液并加入_(填试剂名称)。(4)滤液E、K中溶质的主要成分是_(填化学式)，写出该溶液的一种用途_。解析：(1)Al2O3溶于盐酸生
26、成AlCl3和水，离子方程式为Al2O36H=2Al33H2O。(2)SiO2与NaOH溶液反应的离子方程式为SiO22OH=SiOH2O。(3)Fe3的检验可用KSCN溶液。(4)由于通入的是过量CO2，因此滤液E和K中的主要成分都是NaHCO3，其用途广泛，工业上可用于制纯碱，也可用作食品添加剂等。答案：(1)Al2O36H=2Al33H2O(2)SiO22OH=SiOH2O(3)硫氰酸钾(4)NaHCO3制纯碱(或做发酵粉等合理答案均可)14某化学兴趣小组用含A、B两种金属单质的粉末状混合物进行如下实验，其转化关系如图所示(部分反应物或生成物未列出)，其中A、B两种金属单质常温下遇浓H2
27、SO4表面均可形成一层致密的氧化物薄膜，E为白色沉淀，I为红褐色沉淀。 (1)写出下列物质的化学式：F_，G_。(2)分离混合物最简单的方法是_。(3)DE转化中，加入足量的X，试剂X可能是_。A饱和NaCl溶液BNaOH溶液C氨水 DBa(OH)2溶液(4)写出下列转化的化学方程式：AC：_；HI：_。解析：A、B两种金属单质常温下遇浓H2SO4表面均可形成一层致密的氧化物薄膜，则A、B分别为Fe、Al中的一种。A能与NaOH溶液、盐酸反应，则A为Al，B为Fe；C是NaAl(OH)4，D是AlCl3，E为白色沉淀，则X为氨水，E是Al(OH)3，F是Al2O3；G是FeCl2，H是Fe(O
28、H)2，I是Fe(OH)3，J为Fe2O3。答案：(1)Al2O3FeCl2(2)用磁铁靠近粉末状混合物，将铁粉吸附在磁铁的表面 (3)C(4)2Al2NaOH6H2O=2NaAl(OH)43H24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)315工业制备铝一般是从铝土矿(主要成分是Al2O3，含有Fe2O3杂质)中得到纯净的Al2O3，然后电解Al2O3得到铝。下图是从铝土矿中提纯Al2O3的简单示意图。(1)图示中的实验操作是_；图示中加入的试剂是_。(2)试推断物质：B_，C_，H_，F_(填化学式)。(3)写出下列反应的化学方程式：_；_；_。解析：B中通入CO2产生沉淀，说明B为NaAl(OH)4，则D为Na2CO3，E为Al(OH)3；中由Na2CO3制NaOH，需加入Ca(OH)2，则H为CaCO3；向铝土矿中加入的试剂是NaOH，则C为不溶的Fe2O3，而操作为过滤；E为Al(OH)3，则、分别为Al(OH)3的热分解和Al2O3的电解过程。答案：(1)过滤Ca(OH)2(2)NaAl(OH)4Fe2O3CaCO3Al2O3(3)Al2O32NaOH3H2O=2NaAl(OH)4Na2CO3Ca(OH)2=CaCO32NaOH2Al(OH)3Al2O33H2O