铝及其化合物、铝三角图像问题(教师版有答案)

铝及其化合物、铝三角图像问题

1、铝

（1）物理性质：密度小熔点较低，硬度较小银白色金属。

（3）化学性质：

①跟O 2及其它非金属反应：

常温下，在空气中因生成氧化膜，具有抗腐蚀能力。4Al+3O 2???

→点燃2Al 2O 3 2Al+3S ???→点燃

Al 2S 3 ②跟某些氧化物：2Al+Fe 2O 3?→??2Fe+Al 2O 3 (铝热反应) ③跟水反应：2Al+6H 2O → 2Al(OH)3+3H 2↑ (一般不反应，只有氧化膜被破坏后反应)

④跟酸的反应：2Al+6H +→ 3Al 3+ + 3H 2↑(常温下，在浓H 2SO 4、浓HNO 3中钝化)

⑤跟强碱溶液反应：2Al+2NaOH+2H 2O → 2NaAlO 2+3H 2↑

2、Al 2O 3(两性氧化物)：白色固体、熔点高

（1）跟酸反应：Al 2O 3+6H + →2Al 3++3H 2O （2）跟碱反应：Al 2O 3+2OH -→AlO 2—+2H 2O

3、Al(OH)3 (两性氢氧化物)

Al(OH)3的两性：Al(OH)3 + 3H + → Al 3+ + 3H 2O Al(OH)3 + OH － → AlO 2－

+ 2H 2O Al(OH)3显两性的内在本质是：H 2O + H + + AlO 2-

Al(OH)3Al 3+ + 3OH -

（1）物理性质：白色胶状物质，难溶于水

（2）受热分解：2Al(OH)3?→?? Al 2O 3+3H 2O （3）Al(OH)3实验室制法：

①可溶性铝盐加氨水：Al 3++3NH 3·H 2O →Al(OH)3↓+3NH 4+

②可溶性偏铝酸盐与弱酸：AlO 2—+ H 2CO 3 +H 2O → Al(OH)3↓+ HCO 3—

③ 3AlO 2- +Al 3++6H 2O →4Al(OH)3↓

4、铝盐

（1）Al 3+与碱溶液反应：Al 3++3OH -→Al(OH)3↓（碱不足）

Al 3++4OH -→AlO 2-↓+2H 2O （碱过量）

（2）Al 3+水解：Al 3++3H 2O Al(OH)3+3H +

（3）明矾：Kal(SO 4)2?12H 2O 是一种复盐。

常用作净水剂：因其水解Al 3++3H 2O Al(OH)3（胶体）+3H +，能在水中吸附悬浮固体或色素形成沉淀，从而使水净化，这就是胶体净水的原理。

5、偏铝酸钠

（1）与强酸反应：AlO 2-+H ++H 2O → Al(OH)3↓(酸不足)

AlO 2-+4H +→ Al 3++2H 2O （酸过量）

（2）与弱酸反应：AlO 2-+ CO 2 +2H 2O → Al(OH)3↓+ HCO 3-

AlO2-+ CO2 +3H2O→Al(OH)3↓+ CO32-

（二）铝及其化合物之间的转化关系

（三）试剂的滴加顺序不同产生的现象不同的反应

（1）NaOH和AlCl3：

向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，先出现白色沉淀后消失：

Al3++3OH-→Al(OH)3↓ Al(OH)3+OH-→AlO2-+2H2O

向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，开始无现象后出现白色沉淀：

Al3++4OH-→AlO2-+2H2O Al3++3AlO2-+6H2O→4Al(OH)3↓

（2）NaAlO2和盐酸：

向NaAlO2溶液中滴加盐酸，先出现白色沉淀后消失：

NaAlO2+HCl+H2O→Al(OH)3↓+NaCl Al(OH)3+3H+→Al3++3H2O

向盐酸中滴加NaAlO2溶液，开始无现象后出现白色沉淀：

4HCl+NaAlO2→NaCl+AlCl3+2H2O AlCl3+3NaAlO2+6H2O→4Al(OH)3↓+3NaCl

（3）Na2CO3和盐酸：

向Na2CO3溶液中滴加盐酸，开始无现象，后产生气泡：

Na2CO3+HCl→NaCl+NaHCO3 NaHCO3+HCl→NaCl+H2O+CO2↑

向盐酸中滴加Na2CO3溶液，立即产生气泡：Na2CO3+2HCl→2NaCl+H2O+CO2↑

（4）铝的氢氧化物沉淀的图象：

氢氧化铝沉淀量图象大致可以分为如图六类。[图中纵坐标均为Al(OH)3沉淀量，横坐标为加入试剂的体积]

(1)图为向AlCl3溶液中滴人NaOH溶液

(2)图为向NaOH溶液中滴入AlCl3溶液

(3)图为向盐酸酸化了的AlCl3溶液中滴入NaOH溶液

(4)图为向盐酸中加入NaAlO2溶液

(5)图为向NaAlO2溶液中加入盐酸

(6)图为向AlCl3溶液中滴入NaAlO2溶液

（四）离子共存问题：

Al3+与OH-、S2-、HS-、AlO2-、CO32-、HCO3-因双水解反应或生成沉淀而不能大量共存；AlO2-与H+、NH4+、Al3+、Fe3+等不能大量共存。

（五）两性物质与物质的两性

两性物质指即能与酸反应，又能与碱作用生成盐和水的化合物，如Al2O3、ZnO、Zn（OH）2、Al(OH)3、氨基酸、蛋白质等。

物质的两性，如强碱弱酸盐（NaHCO3、KHS、Na2HPO4等）、弱酸弱碱盐（CH3COONH4、NH4HS）等，既能与强酸反应，又能与强碱作用，但只能说这种物质的性质有两性，不能将它们称为两性物质，因为这些化合物不是由本身直接电离出的H+和OH-参加反应，并且生成物不全是盐和水。

Al既能与酸作用，又能与强碱溶液反应，但不属于两性物质，也不能说它具有两性，因为Al与强碱溶液反应的本质是：2Al+6H2O→2Al(OH)3+3H2↑，Al(OH)3+NaOH→NaAlO2+2H2O，两式相加为：2Al+2NaOH+2H2O→2NaAlO2+3H2↑，由以上反应可知：Al不直接与NaOH溶液反应，Al仍然为金属元素。【归纳】既能与强酸又能与强碱反应的物质：①金属单质：Al；②两性氧化物：Al2O3；③两性氢氧化物Al(OH)3；④弱酸的酸式盐：NaHCO3、NH4HCO3等；⑤弱酸铵盐：(NH4)2CO3、(NH4)2S等。

三、典型例题

【例1】将等物质的量的镁和铝相混合，取四份等质量的该混合物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 HCl B．4mol／L HNO3C．8mol／L NaOH D．18mol／L H2SO4

【解析】通过比较镁、铝分别与酸碱作用的性质及其定量关系求解．令镁、铝各为lmol，与足量盐酸反应生成(1+1.5)molH2；与硝酸、浓硫酸反应均不生成H：；镁不与NaOH溶液反应，lmolAl与足量NaOH溶液反应生成1.5molH2．

答案：A．

【归纳】这类题只要通过比较镁、铝性质的异同及其定量关系，便可迅速求解．注意记住两个定量关系：①Mg~2H+～H2；②AI~3 H+～OH-～1.5 H2．

【例2】今用铝、稀硫酸和氢氧化钠溶液为原料，实验室制备一定量的氢氧化铝．分别采用如下化学方程式所表示的两种方法：

①2A1+3 H2SO4→A12(SO4)3+ H2↑A12(SO4)3+6NaOH→2Al(OH)3↓+3Na2SO4。

②2A1+2NaOH+2H2O→2NaAlO2+3 H2↑ 2 NaAlO2+ H2SO4+2H2O→2Al(OH)3↓+ Na2SO4

(1)请问上述哪一种方法比较节约试剂?(提示：试从每生产2molAl(OH)3所耗费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(以方程式表示，并说明其可以最节约试剂的根据)．

【解析】(1)根据题给的化学方程式中的化学计量数关系，可直接判断第②种方法比较节约试剂．(2)根据第①种方法生成的A12(SO4)3水解显酸性，第②种方法生成的NaAlO2水解显碱性，让这两种盐溶液相互反应，就可以减少碱和酸的用量，从而设计出第③种方法．

答案：(1)第②种方法比较节约试剂．从化学方程式看出，同样是制备2mol的AI(OH)3，方法①所需原料为：2molAl，3molH2S04，6molNaOH；而方法②所需为：2molAl，l mol H2SO4，2molNaOH．

(2)①2A1+3 H2SO4→A12(SO4)3+ H2↑②2A1+2NaOH+2 H2O→2 NaAlO2+3 H2↑

③A12(SO4)3+6 NaAlO2+12 H2O→8Al(OH)3↓+3 Na2SO4

由方程式看出，制备8mol的AI(OH)3，所需原料为：8molAl，3mol H2SO4，6molNaOH．相当于制备2molAl(OH)3，所需量为：2molAl，3／4mol H2SO4，3／2molNaOH，其用量为最少．

【归纳】解这类Al(OH)3沉淀量题(包括因滴加顺序不同引起的不同现象)，要注意应用以下“铝三角”定量转化关系：

【例3】下列各组溶液，只要用试管和胶头滴管，不用任何试剂就可以鉴别的是( )．

A．KOH和A12(SO4)3B．稀H2SO4和NaHCO3

C．CaCl2和Na2CO3D．Ba(OH)2和NaHSO4

【解析】不用任何试剂鉴别两种物质的溶液，若无法从溶液颜色上来鉴别，一般就考虑用不同的试剂滴加顺序、产生不同的实验现象的方法来鉴别．A组：若将KOH逐渐滴人A12(SO4)3溶液中，则先产生白色沉淀，后沉淀逐渐溶解；若将A12(SO4)3逐渐滴人KOH溶液中，则先无沉淀，后逐渐产生白色沉淀．B组无论何种滴加顺序，均立即产生气泡．C、D组无论何种滴加顺序，均立即产生白色沉淀，且始终不溶解．

答案：A．

【归纳】不用任何试剂，只须利用不同的试剂滴加顺序就能鉴别的两种一组的无色溶液还有：①铝盐溶液和KOH(或NaOH)；②偏铝酸盐和强酸溶液；③碳酸盐和较强酸溶液；④亚硫酸盐和硫酸(或盐酸)；⑤亚硫酸(或磷酸)和Ca(OH)2[或Ba(OH)2]；⑥AgNO3和氨水．

【例4】要使Ba2+、A13+、Cu2+、Mg2+、Ag+五种离子从溶液中逐一沉淀析出，选用的试剂和加入的顺序是( )．

A．H2SO4→HCl→K2S→NaOH→CO2

B．NaCl→Na2SO4→Na2S→NH3·H2O→HCl

C．NaCl→Na2SO4→H2S→NaOH→CO2

D．Na2S→Na2SO4→NaCl→NaOH→HCl

【解析】逐项分析每种试剂(包括过量时)只能沉淀一种离子的选项．A组：H2SO4能沉淀Ba2+、Ag+两种离子；B组：加入Na2S时，能沉淀Al3+、Cu2+两种离子；C组：能先后分别沉淀Ag+、Ba2+、Cu2+、Mg2+、A13+；D组：加人Na2S时，能沉淀A13+、Cu2+、Ag+三种离子．

答案：C．

【归纳】解这类题要采用符合“逐一沉淀”的筛选方法．要注意：在加入强碱溶液时，A13+转化为AlO2-，最后通人CO2，再把AlO2-转化为Al(OH)3沉淀．

【例5】在托盘天平两边各放一个盛有等质量稀盐酸(各含nmolHCl)的甲、乙两个烧杯，调节天平达平衡，然后分别投入a mol Mg、b mol A1，充分反应后，天平仍保持平衡．

(1)若天平两边酸均过量，则甲、乙两边净增重分别为____________________。

(2)若天平两边金属均过量，则甲、乙两边产生的H2的质量__________，所加金属的质量__________。

(3)若天平两边酸均用完，其中一边金属过量，则过量的金属必为__________，这是因为____________________．由此推出天平平衡的条件是(用含a、b、n的代数式表示，下同) __________。

(4)若天平一边酸过量，另一边金属过量，则过量金属必为__________，此时满足天平平衡的条件是__________．

【解析】根据天平两边只有“净增重相等”，才能保持平衡的原理，依题意解答．

答案：(1)(24—2)a；(27—3)b (2)相等；也相等

(3)A1；生成等量H2所需A1的质量比Mg的要小；24a-n=27b-n

(4)A1；(24-2)a=27b-n

【例6】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）关系如右图。反应中镁和铝的（）

A．物质的量之比为3：2 B．质量之比为3：2

C．摩尔质量之比为2：3 D．反应速率之比为2：3

答案：A

四、基础训练

1、下列物质中，常温下与铝不反应的是（ ）

A ．稀硝酸

B ．浓硫酸

C ．盐酸

D ．CuSO 4溶液

2、铝元素是金属元素，某同学认为铝也有一定的非金属性。下列描述中，你认为能支持该同学观点的是

（ ）

A ．铝片能与盐酸反应生成氢气

B ．氢氧化铝能溶于强碱溶液

C ．氯化铝溶液显酸性

D ．铝能发生铝热反应 3、把Ba(OH)2溶液滴入明矾溶液中，使SO 42—全部转化成BaSO 4沉淀；此时铝元素的主要存在形式是（ ）

A 、Al 3+

B 、Al(OH)3

C 、AlO 2—

D 、Al 3+和Al(OH)3

4、下列离子组一定能大量共存的是（ ）

A ．甲基橙呈黄色的溶液中：I -、CI -、3NO -

、Na + B ．石蕊呈蓝色的溶液中：Na +、2ALO -、3NO -、3HCO -

C ．含大量Al3+的溶液中：K +、Na +、3NO -、CIO -

D ．含大量0H 一的溶液中：23CO -、CI -、F -、K +

5、下列物质中，既可与盐酸反应，又可与氢氧化钠溶液反应的是 （ ）

①Na 2SiO 3；②AlCl 3；③NH 4HCO 3；④Al 2O 3；⑤NaHSO 4

A ．①②④

B ．②③⑤

C ．②③

D ．③④

答案：1、B 2、B 3、C 4、D 5、D

6、在下图中，横坐标为向一定量的某溶液中加入某种物质的量，纵坐标为生成沉淀的量。从图中，选择适合表中各题要求的序号填入表中

答案：⑴A ⑵B ⑶F ⑷D ⑸E ⑹C ⑺F ⑻G

7、含铝90％的铝合金1．5g 与40mL6mol ／L 盐酸充分反应，合金中其它成分不反应。过滤除去不溶物，并将滤液稀释到200mL ，取出稀释液l0mL ，加入0．3mol ／L 的氨水使Al 3+完全沉淀。(1)铝和盐酸反应生成的氢气有多少L(标准状况)?(2)使Al 3+完全沉淀所需的氨水要多少mL?

答案：（1）1.68L （2）40mL

8、有AlCl 3和MgCl 2的固体混合物，取一定量的该混合物加水溶解配成溶液，实验测知Cl -的物质的量为0.70摩尔，如向该混合溶液中逐滴加入8.00mol/L 的氢氧化钠溶液（密

度为1.27g/mL ），加入氢氧化钠溶液的体积(V)和沉淀的质量(m)有右图

所示的关系。

求：（1）原NaOH 溶液的质量分数为 。

（2）AlCl 3和MgCl 2的物质的量分别是多少？

（3）另取64.70克该混合物溶于水，要使沉淀质量最大，需要加入

8.00mol/L 的氢氧化钠溶液多少毫升？

答案：（1）25.2％ （2）0.1mol 0.2mol （3）175mL

9、将Mg 和Al 粉末均匀混合，加入到100mL 某浓度的硫酸中，产生氢气的体积(标准状况下 )与加入粉末的质量关系如右图所示：

(1)硫酸物质的量浓度是 mol·L - 1 。

(2)当硫酸溶液为350mL ,固体粉末为33.3g 时,充分反应后产生的气体体

积为 L(S.T.P)

(3)原固体混合物中Mg 和Al 的物质的量之比为

。

答案：(1)5 mol·L - 1 (2)33.6L (3)7:2

五、拓展训练

1、某浓度的硝酸与过量铁粉反应时生成了4.48LN 2O 气体（标准状况下），若改与铝反应（生成NO 气体），

则最后可溶解的铝的质量是 （ ）

A ．13.5g

B ．9g

C ．27g

D ．8.9g

2、铝、铍（Be ）及其化合物具有相似的物理、化学性质，如其氯化物分子内键型相同，故其氯化物晶体的熔点都较低。已知反应：BeCl 2+Na 2BeO 2+2H 2O →2NaCl+2Be(OH)2↓能完全进行，则下列推断中不正确的是（ ）

A ．Be(OH)2既能溶于盐酸，又能溶于NaOH 溶液

B ．BeCl 2溶液的pH<7，将其蒸干并灼烧后得到的残留物为BeO

C ．Na 2BeO 2溶液的pH>7，将其蒸干并灼烧后得到的残留物为BeO

D ．虽然BeCl 2的水溶液导电性强，但熔融态的BeCl 2却不能被电解

3、把铝粉与Fe 3O 4的混合物，分为两等份。前一份在高温下恰好完全反应，之后将生成物与足量盐酸充分反应；后一份直接加入足量NaOH 溶液充分反应。前后两种情况下生成的气体在同温同压下的体积比是（ ）

A. 1:1

B. 3:4

C. 9:8

D. 4:3

4、将一定质量的镁和铝的混合物投入100 mL 盐酸中，固体全部

溶解后，向所得溶液中加入NaOH 溶液，生成沉淀的物质的量与

加入NaOH 溶液的体积关系如右图所示。若不考虑金属和盐酸反应时HCl 的挥发，则下列说法正确的是（ ） （双选）

A ．镁和铝的总质量为9 g

B ．生成的氢气在标准状况下的体积为11.2L

C ．盐酸的物质的量浓度为6 mol/L

D ．NaOH 溶液的物质的量浓度为5 mol/L

5、实验室将9g 铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。发生铝热反应之后，所得固体中含金属单质为18g ，则该氧化物粉末可能是（ ）（双选）

A ．232Fe O MnO 和

B ．2MnO 和25V O

C ．23Cr O 和25V O

D 34Fe O 和FeO

6、甲、乙两烧杯中分别装有相同体积、相同pH 的氨水和NaOH 溶液，各加入10mL 0．1 1mol L

-?3ALCl 溶液，两烧杯中都有沉淀生成。下列判断正确的是（ ）（双选）

A ．甲中沉淀一定比乙中的多

B ．甲中沉淀可能比乙中的多

C ．甲中沉淀一定比乙中的少

D ．甲中和乙中的沉淀可能一样多

7、已知Ba(AlO 2)2可溶于水。右图表示的是向A12(SO 4)3溶液中逐滴加入

Ba(OH)2溶液时，生成沉淀的物质的量y 与加入Ba(OH)2的物质的量x 的关

系。下列有关叙述正确的是（ ）

A ．a －b 时沉淀的物质的量：A1(OH)3比BaSO 4多

B ．c －d 时溶液中离子的物质的量：AlO 2－比Ba 2＋

多 C ．a －d 时沉淀的物质的量：BaSO 4可能小于A1(OH)3

D ．d －e 时溶液中离子的物质的量：Ba 2＋可能等于OH －

8、在MgCl 2和AlCl 2的混和溶液中滴加某浓度的NaOH 溶液，生成沉淀

的物质的量和加入NaOH 的物质的量的关系如右图：其中纵坐标表示生成

沉淀的物质的量，横坐标表示入NaOH 的物质的量。在以上过程中，

n(Mg 2+)/n(Al 3+)的关系正确的是 （ ）（双选）

A ．n 1/(n 2-n 1)

B ．2n 4/(n 4-2n 1)

C ．3n 1/(n 3-2n 1)

D ．(2n 3-2n 4)/(n 4-n 3)

9、将足量的CO 2不断通入KOH 、Ba(OH)2、KAlO 2的混合溶液中，生成沉淀与通入CO 2的量的关系可表示为

答案：1、A

2、C （B 选项中，因为氯化铝水解生成了HCl ，加热过程中HCl 挥发，促进水解，蒸干后是氢氧化铝，灼烧后为氧化铝，Be 可以类推。但是C 选项中，因为偏铝酸钠水解产生的是氢氧化钠和氢氧化铝，两个都不是挥发性物质，水解是微弱的，所以蒸干、灼烧后仍为偏铝酸钠，Be 可以类推。）

3、B

4、AD

5、AD

6、BD

7、B

8、AC

9、C

六、课后作业

1、两种金属混合粉末15g ，与足量的盐酸反应时生成11.2L 氢气（标准状况），符合上述情况的金属混合物的是 （ ） （双选）

A.Mg 和Al

B.Mg 和Ag

C.Al 和Zn

D.Fe 和Zn

2、向100 mL 2 mol·L-的AlCl 3溶液中，逐滴加入NaOH 溶液100 mL 时产生沉淀为7．8 g ，则加入NaOH 溶液的物质的量浓度是（ ）（双选）

A ．1 mol·L -1

B ．1．5 mol·L -1

C ．3 mol·L -1

D ．7 mol·L -1

3、把Ba(OH)2溶液滴入明矾溶液中，使SO 42-全部转化成BaSO 4沉淀，此时铝元素的主要存在形式是 （ ）

A ．Al 3+

B ．Al(OH)3

C ．AlO 2-

D ．Al 3+和Al(OH)3

4、在Al 2(SO 4)3、K 2SO 4和明矾的混合液中，如果SO 42－的物质的量浓度为0.2 mol·L －1，当加入等体积的

0.2 mol·L －1的KOH 溶液时，生成的沉淀恰好溶解，则原混合物中K ＋

的物质的量浓度是（ ）

A ．0.2 mol·L-1

B ．0.25 mol·L-1

C ．0.225mol·L-1

D ．0.45 mol·L-1 5、在Al 2(SO 4)3和MgSO 4的混合液中滴加NaOH 溶液，生成沉淀的量

与滴入NaOH 溶液的体积关系如右图所示，则原溶液中Al 2(SO 4)3

和MgSO 4的物质的量之比为 （ ）

A. 1 ：2

B. 3 : 1

C. 3 : 2

D. 2 : 1

6、下列各组物质混合之后，可生成a mol 沉淀的是（ ）

A ．含a mol NaAlO 2 溶液与a mol CO 2气体

B ．含a mol NaAlO 2 溶液与a mol AlCl 3溶液

C ．含a mol AlCl 3 溶液与2a mol Ba(OH)2溶液

D ．含a mol AlCl 3 溶液与a mol NaOH 溶液

2

222A B C D

7、实验室用Al2(SO4)3制取Al(OH)3，最合适的试剂是（）

A. NaOH

B. H2SO4

C. NH3·H2O

D. KOH 答案：1、BC 2、CD 3、C 4、B 5、A 6、A 7、C