1、第3课时 铝的重要化合物概念认知自主学习一、氧化铝1物理性质2.化学性质：Al2O3是两性氧化物，与酸或强碱溶液都能反应生成盐和水。色态溶解性熔点硬度白色固体_溶于水_很大难 很高 3用途由于铝的金属活动性强，故电解氧化铝可制取铝，氧化铝是冶炼金属铝的原料。由于Al2O3的_高，故Al2O3是良好的耐火材料，可制作耐火坩埚。熔点(1)(教材二次开发)教材 P51“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”，你知道为什么吗？写出有关化学方程式。提示：酸碱能侵蚀铝的保护膜，铝能与酸或碱反应，Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，如果
2、用铝锅长期存放酸性或碱性食物，会造成铝锅腐蚀，不利于健康。(2)(情境思考)氧化铝可以用于制造耐火坩埚，能否用氧化铝坩埚来熔化 NaOH 固体？提示：不能用其熔化 NaOH 固体，因为 Al2O3 能和熔融 NaOH 反应。二、氢氧化铝1物理性质氢氧化铝是_色、_溶于水的固体。2制备白 难 3化学性质Al(OH)3 是两性氢氧化物，与酸或强碱溶液都能反应生成盐和水。(1)电离方程式(2)化学反应4用途(1)用于净水：其胶体能凝聚水中悬浮物，且能吸附色素。(2)胃酸中和剂：利用其_性。弱碱 (1)实验室中用 Al2(SO4)3 与什么试剂制备 Al(OH)3?提示：氨水。Al2(SO4)3 溶液
3、中加入过量氨水，由于 Al(OH)3 不溶于氨水故可使 Al3完全转化为沉淀。(2)(情境思考)药物胃舒平用于胃酸过多、胃溃疡及胃痛等。说明书的部分内容如下：【通用名】：复方氢氧化铝【主要成分】：氢氧化铝、三硅酸镁、颠茄流浸膏等。上述内容中氢氧化铝表现什么性质？它还有什么其他性质和用途？治疗过程中发生的反应是什么？(用化学方程式表示)提示：治疗胃酸过多时氢氧化铝表现其碱性；它属于两性氢氧化物，既溶于强酸又溶于强碱。其胶体可用于净水。Al(OH)33HCl=AlCl33H2O。三、硫酸铝钾KAl(SO4)212H2O化学课上，魔力科学小实验明矾净水再次吸引人们的眼球。明矾净水也是民间常用的净水方
4、法。你能从胶体的性质角度解读其中的道理吗？提示：明矾溶于水后电离产生了 Al3，Al3与水电离产生的 OH结合生成了氢氧化铝，氢氧化铝胶体粒子带有正电荷，与带负电的泥沙胶粒相遇，彼此电荷被中和。失去了电荷的胶粒，很快就会聚结在一起，粒子越结越大，最终沉入水底。这样，水就变得清澈干净了。能力形成合作探究知识点一“铝三角”含铝化合物之间的转化与应用1“铝三角”及其转化关系(1)Al3与 Al(OH)3 的相互转化Al3转化为 Al(OH)3：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH4；Al33OH(少量)=Al(OH)3。Al(OH)3 转化为 Al3：Al(OH)33H=Al33H2O。(2)
5、Al3与 AlO2的相互转化Al3转化为 AlO2：Al34OH(过量)=AlO22H2O。AlO2转化为 Al3：AlO24H(过量)=Al32H2O。(3)AlO2与 Al(OH)3 的相互转化AlO2转化为 Al(OH)3：AlO2CO2(过量)2H2O=Al(OH)3HCO3；2AlO2CO2(少量)3H2O=2Al(OH)3CO23。AlO2H(少量)H2O=Al(OH)3。Al(OH)3 转化为 AlO2：Al(OH)3OH=AlO22H2O。2Al(OH)3 制备三方法(1)向铝盐中加入氨水，离子方程式为 Al33NH3H2O=Al(OH)33NH4。(2)NaAlO2 溶液中通
6、入足量 CO2，离子方程式为 AlO2CO22H2O=Al(OH)3HCO3。(3)NaAlO2 溶液与 AlCl3 溶液混合：3AlO2Al36H2O=4Al(OH)3。(1)(思维升华)为什么常用氨水与硫酸铝溶液反应制取氢氧化铝，而不用氢氧化钠溶液呢？(宏观辨识与微观探析)提示：因为 Al(OH)3 为两性氢氧化物，Al(OH)3 可溶于 NaOH 溶液中而生成 NaAlO2。但 Al(OH)3 不溶于氨水中，故常用氨水与硫酸铝反应制取氢氧化铝，而不用 NaOH溶液。(2)(情境应用)人们常说“量变引起质变”，“物极必反”，向 AlCl3 溶液中滴加少量 NaOH溶液，产物是什么？NaOH
7、 溶液逐渐过量又生成什么产物？(科学探究与创新意识)提示：NaOH 少量时产物是 Al(OH)3，反应的化学方程式为AlCl33NaOH=Al(OH)33NaCl。NaOH 过量时产物是 NaAlO2，反应的化学方程式为 AlCl34NaOH=NaAlO23NaCl2H2O。【典例】工业上用铝土矿(主要成分为 Al2O3xH2O、Fe2O3、SiO2 等)提取纯 Al2O3 作冶炼铝的原料，提取时操作过程如图所示，图中操作错误的是()(已知沙子的主要成分是 SiO2)A B C D【解题指南】本题注意以下三点：(1)明确铝土矿的主要成分及含有的杂质。(2)确定杂质与氧化铝性质的异同。(3)熟悉
8、常见铝及其化合物的转化关系。【解析】选 A。由流程图可知，反应得到的滤液为 NaAlO2 溶液，加入过量盐酸后得到 AlCl3 而不是 Al(OH)3 沉淀，应通入过量 CO2，操作错误；Al(OH)3 在常温干燥条件下并不发生分解，故操作需要加热，错误。【母题追问】(1)操作改为“通入过量 CO2”后，滤液中的溶质是什么？提示：NaHCO3。AlO2CO22H2O=Al(OH)3HCO3。(2)工业用电解氧化铝制取单质铝，为什么不用 C 还原？提示：C 的还原性弱于 Al，不能用还原法制取 Al。氢氧化铝两性的应用(1)用过量的 NaOH 溶液检验 Al3的存在。(2)用过量的 NaOH 溶
9、液鉴别 Al3、Mg2。(3)采用互滴法鉴别 Al3与 OH，AlO2与 H。(4)用过量 NaOH 溶液和相应酸分离 Al3与 Mg2(或 Fe3)。(5)用过量的 NaOH 溶液除杂：如 Fe(Al)、Fe2O3(Al2O3)等。1(2020珠海高一检测)微粒甲与离子乙在溶液中的转化关系如图所示，则微粒甲是()AAl2O3 BAl CCu2 DCO2【解析】选 D。Al2O3(或 Al)AlO2Al3或 Al(OH)3，故 A、B 不正确；Cu2Cu(OH)2，乙不是离子，C 错误；CO2CO23(HCO3)CO2，故 D 正确。2(2020淄博高一检测)镁、铝、铜三种金属粉末混合物，加入
10、过量盐酸充分反应，过滤后向滤液中加入过量烧碱溶液，再过滤，滤液中存在的离子有()AAlO2 BCu2 CAl3 DMg2【解析】选 A。加入过量盐酸时 MgMg2，AlAl3；过滤除去 Cu 后，向滤液中加入过量烧碱溶液 Mg2Mg(OH)2，Al3AlO2。3(2020揭阳高一检测)已知 X 是某金属单质，X、A、B、C 含同一种元素，可发生如下转化：(1)写出下列物质的化学式：X_，A_，B_，C_。(2)写出以下反应的离子方程式：_。【解析】金属单质中既可与酸反应，又可与碱反应的只有 Al，X 是 Al，则 A 是 Al2O3，B 是 NaAlO2，C 是 AlCl3。答案：(1)Al
11、Al2O3 NaAlO2 AlCl3(2)2Al2OH2H2O=2AlO23H2Al2O32OH=2AlO2H2O4若用镁铝合金的废料、稀硫酸、稀盐酸、NaOH 溶液制取 MgCl2、Al2(SO4)3 溶液，首先可将废料加入_中，发生反应的化学方程式是_。经过滤，将难溶物加入_中，可得到_溶液，反应的离子方程式是_，然后向滤液中加入适量的_，反应的离子方程式为_。再过滤，将沉淀物加入_中，可得到_溶液，反应的离子方程式是_。【解析】由于铝可与 NaOH 溶液反应，而镁不能，因此先用 NaOH 溶液把两者分开，然后分别用稀硫酸和稀盐酸制取 Al2(SO4)3、MgCl2。可表示为答案：NaOH
12、 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 盐酸 MgCl2 Mg2H=Mg2H2 稀盐酸(或稀硫酸)AlO2H2OH=Al(OH)3 稀硫酸 Al2(SO4)3 Al(OH)33H=Al33H2O知识点二“铝三角”的转化图象与计算(1)Al33OH=Al(OH)3(2)Al(OH)33H=Al33H2O(3)Al34OH=AlO22H2O(4)3AlO2Al36H2O=4Al(OH)3(5)AlO2HH2O=Al(OH)3(6)Al(OH)3OH=AlO22H2O(7)AlO24H=Al32H2O1与 Al(OH)3 沉淀生成有关的图象分析(1)可溶性铝盐溶液与 NaOH 溶液反应的图
13、象(从上述转化关系中选择符合图象变化的离子方程式，下同)操作可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH 溶液至过量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方程式序号AB：(1)BD：(6)AB：(3)BC：(4)(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图象操作偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量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出现沉淀渐多最多沉淀不消失图象方程式序号AB：(5)BC：(2)AB：(7)BC：(4)2.可溶性铝盐与强碱反应的计算规律(1)图解定量关系(2)求产物 Al(O
14、H)3 的量当 n(OH)3n(Al3)时，nAl(OH)313 n(OH)；当 3n(Al3)n(OH)4n(Al3)时，nAl(OH)34n(Al3)n(OH)；当 n(OH)4n(Al3)时，nAl(OH)30，无沉淀。(3)求反应物碱的量若碱不足(Al3未完全沉淀)：n(OH)3nAl(OH)3；若碱使生成的 Al(OH)3 部分溶解：n(OH)4n(Al3)nAl(OH)3。1(思维升华)H、Al3、Al(OH)3、NH4四种微粒与 OH反应的先后顺序依次是什么？提示：H、Al3、NH4、Al(OH)3。反应的先后顺序可用以下图示理解。2向 30 mL 1 molL1 的 AlCl3
15、 溶液中逐渐加入浓度为 4 molL1 的 NaOH 溶液，若产生 0.78 g 白色沉淀，则加入的 NaOH 溶液的体积可能是多少？提示：7.5 mL 或 27.5 mL。已知 n(AlCl3)0.03 mol，nAl(OH)30.01 mol。当碱的量不足时，则 V(NaOH)0.0134 L0.007 5 L7.5 mL；当碱稍过量时，则 V(NaOH)0.0340.014 L0.027 5 L27.5 mL。【典例】向含 Al2(SO4)3 和 AlCl3 的混合溶液中逐滴加入 1 molL1 Ba(OH)2 溶液至过量，加入 Ba(OH)2 溶液的体积和所得沉淀的物质的量的关系如图，
16、下列说法不正确的是()A图中 C 点铝元素存在形式是 AlO2B向 D 点溶液中通入 CO2 气体，立即产生白色沉淀C原混合溶液中 cAl2(SO4)3c(AlCl3)12DOA段反应的离子方程式为2Al33SO243Ba28OH=2AlO23BaSO44H2O【解题指南】解答本题特别注意图象提供以下三个信息：(1)注意图象 B 点是沉淀量最多，故此时得到 Al(OH)3 和 BaSO4 两种沉淀。(2)注意 C 点沉淀量最少，说明此时 Al(OH)3 已完全溶解，故 C 点沉淀只有 BaSO4 一种，根据纵坐标可以得到 BaSO4 的总物质的量。(3)根据 A、B、C 三点纵坐标的物质的量可
17、以得到 Al(OH)3、Al(OH)3 和 BaSO4 两种沉淀、BaSO4 的物质的量。【解析】选 D。C 点生成 BaSO4(3 mol)沉淀和 Ba(AlO2)2，此时铝元素以 AlO2的形式存在，A 正确；D 点溶液溶质为 Ba(AlO2)2 和 Ba(OH)2，通入 CO2 气体，立即产生BaCO3 和 Al(OH)3 沉淀，B 正确；B 点为 Al(OH)3 和 BaSO4 沉淀，此时 Al(OH)3 的物质的量为 7 mol3 mol4 mol，故原混合液中有 1 mol Al2(SO4)3，AlCl3 物质的量为4 mol1 mol22 mol，即 cAl2(SO4)3c(Al
18、Cl3)12，C 正确；OA 段反应的离子方程式为 2Al33SO243Ba26OH=3BaSO42Al(OH)3，D 错误。Al(OH)3 沉淀图象题的分析方法Al(OH)3 可以溶解在强酸、强碱中。所以围绕 Al3与强酸、强碱的反应存在过量问题。解决过量问题常借助“一种思维”和“两种方法”。(1)“一种思维”极值思维模型(2)“两种方法”一维坐标分析法：结合极值，画出数轴，分段分析；二维坐标分析法：横坐标代表反应物的量，纵坐标代表产物的量，结合极值，分析产物的量随反应物的量的变化情况并画出相应曲线。如图表示 AlCl3 溶液与 NaOH 溶液相互滴加过程中微粒的量的关系曲线。、x、分别表示
19、哪种微粒的改变？提示：向 AlCl3 溶液中缓慢滴加 NaOH 溶液，开始有沉淀生成，后沉淀溶解，且生成沉淀与沉淀溶解消耗的 NaOH 的物质的量之比为 31，则 x 表示 NaOH 的物质的量。线表示 Al3的物质的量的变化；x 表示 NaOH 的物质的量的变化；线表示Al(OH)3 的物质的量的变化；线表示 AlO2的物质的量的变化。三言两语话重点1四个重要反应Al2O36H=2Al33H2OAl2O32OH=2AlO2H2OAl(OH)33H=Al33H2OAl(OH)3OH=AlO22H2O2两组试剂顺序不同，现象不同的试剂组合：NaOH 和 AlCl3；NaAlO2 和稀盐酸。3一个
20、用途：溶液中形成的 Al(OH)3 胶体常用作净水剂。学情诊断课堂检测1絮凝剂有助于去除工业和生活废水中的悬浮物。下列物质可作为絮凝剂的是()ACoC2O42H2OBCaSO42H2OCPb(CH3COO)23H2ODKAl(SO4)212H2O【解析】选 D。Al3在水中发生反应可生成 Al(OH)3 胶体，具有吸附性。2(教材二次开发教材习题改编)下列关于铝及其化合物的说法不正确的是()AAl 既可用于食品包装，也可用作建筑材料BAl2O3 既可用来冶炼金属 Al，也可用作耐火材料C明矾KAl(SO4)212H2O既可用作净水剂，也可用作消毒剂DAl(OH)3 既可用作治疗胃酸过多的药物，
21、也可用来制备一些铝盐【解析】选 C。A 项，金属铝具有良好的延展性，因此铝可以制成铝箔用于食品包装，金属铝也可用作建筑材料，如铝合金门窗等，正确；B 项，电解熔融的 Al2O3 可冶炼金属 Al，由于 Al2O3 具有耐高温的性质，也可用作耐火材料，正确；C 项，明矾KAl(SO4)212H2O溶于水后，Al3能发生水解反应，生成的 Al(OH)3 胶体具有吸附作用，可用作净水剂，但 Al(OH)3 并不具有消毒作用，错误；D 项，Al(OH)3 与胃酸中的盐酸反应生成氯化铝和水，正确。3下列除去杂质的方法不正确的是()A镁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥B用过量氨
22、水除去 Fe3溶液中的少量 Al3CAl(OH)3 中混有少量 Mg(OH)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量 CO2 后过滤DMgO 中混有少量 Al2O3：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得到MgO【解析】选 B。Al(OH)3 不溶于氨水，故向含少量 Al3的 Fe3溶液中加入过量氨水时，Fe3、Al3均转化为氢氧化物沉淀，达不到除杂的目的。4下列各组物质，不能按 abc(“”表示反应一步完成)所示关系转化的是()选项abcAAl2O3NaAlO2Al(OH)3BAlCl3Al(OH)3NaAlO2CAlAl(OH)3Al2O3DMgCl2Mg(OH)2M
23、gO【解析】选 C。Al2O3 和 NaOH 反应生成 NaAlO2，NaAlO2 和适量的稀盐酸反应生成Al(OH)3，Al(OH)3 受热分解得 Al2O3，A 符合；AlCl3 和氨水反应生成 Al(OH)3，Al(OH)3和 NaOH 反应生成 NaAlO2，NaAlO2 和过量盐酸反应生成 AlCl3，B 符合；Al 不能一步生成 Al(OH)3，C 不符合；MgCl2 和 NaOH 反应生成 Mg(OH)2，Mg(OH)2 受热分解得 MgO，MgO 和盐酸反应生成 MgCl2，D 符合。素养新思维5现代生活离不开铝，铝有许多优良的性能，因此在各方面有极其广泛的用途。(1)某学生拟
24、用铝粉制备少量 Al(OH)3，制备过程如下图所示：请回答：通过操作 a 分离出 Al(OH)3，操作 a 的名称是_。从 Al(OH)3 的性质考虑，用 Al2(SO4)3 溶液制备 Al(OH)3 时，常用氨水而不用 NaOH溶液，请用一个化学方程式表明其理由：_。(2)铝可以和烧碱溶液反应，该反应的离子方程式为_。【解析】(1)分离难溶物和溶液的方法是过滤。Al(OH)3 是两性氢氧化物，与强酸和强碱反应，所以用 Al2(SO4)3 溶液制备 Al(OH)3时，常用氨水而不用 NaOH 溶液的原因是 Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O。(2)铝可以和烧碱溶液反应，反应的离子方程
25、式为 2Al2OH2H2O=2AlO23H2。答案：(1)过滤 Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O(2)2Al2OH2H2O=2AlO23H2【加固训练】无水 AlCl3 可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等。工业上可由铝土矿(主要成分是 Al2O3 和 Fe2O3)和焦炭制备，流程如图：已知：AlCl3、FeCl3 分别在 183、315时升华(1)如何书写氯化炉中 Al2O3、Cl2 和焦炭在高温下发生反应的化学方程式？提示：Al2O33Cl23C=高温 2AlCl33CO。由流程图知在氯化炉中 Al2O3、Cl2 和焦炭在高温下发生反应生成 AlCl3、CO。(2)700时，升
26、华器中物质经充分反应后需降温实现 FeCl3 和 AlCl3 的分离。请选择合适的温度范围是多少？提示：AlCl3、FeCl3 分别在 183、315时升华，为实现 FeCl3 和 AlCl3 的分离，应使温度介于 183和 315之间。(3)样品(含少量 FeCl3)中 AlCl3 含量可通过下列操作测得(部分物质略去)。m g 样品NaAlO2 溶液Al(OH)3n g Al2O3计算该样品中 AlCl3 的质量分数为_(结果用 m、n 表示，不必化简)。提示：n g Al2O3 中 Al 元素的物质的量为 2n102 mol，根据元素守恒，样品中 AlCl3 的质量为 2n102 133.5 g，该样品中 AlCl3 的质量分数为267 n102 m 100%。