高考复习方案(全国卷)高考化学一轮复习第3单元金属及其化合物第11讲铝及其重要化合物教学案(无答案)新

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第11讲铝及其重要化合物

考纲要求 1.了解铝的主要性质及其应用。

2.了解铝的重要化合物的主要性质及其应用。

考点一铝的性质及用途

知识归纳

1.结构和存在

铝位于元素周期表________________,原子结构示意图为________。铝元素在地壳中含量丰富,仅次于氧、硅。自然界中的铝全部以________态存在。

2.物理性质及用途

3.重要化学性质及应用

4.制备反应:__________________________________________________________。

■ 判断思考

1.用铝箔包裹的钠与水反应,为什么产生H2的量会增多?

2.铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应

放出H2的金属,就铝的这一特殊性质回答下列问题:

(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应,所得H2的体积之比是________。

(2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中,产生H2的体积之比是________。

(3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中,二者产生的H2相等,则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是________。

典型例题

1 下列说法不正确的是( )

A.2015·全国卷Ⅰ] 用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热,熔化后的液态铝滴落下来,金属铝的熔点较低

B.2014·新课标全国卷Ⅱ] 铝与Fe2O3发生铝热反应后固体的质量不变

2+C.2014·北京卷] Al片溶于NaOH溶液中,产生气体:2Al+2OH-+2H2O===2AlO-

3H2↑

D.2014·江苏卷] Al、HCl、NaOH中任意两种物质在一定条件下均能发生反应

2 2014·山东卷] 离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl-7和AlCl-4组成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝。

(1)钢制品接电源的________极,已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极电极反应式为__________________________________________。若改用AlCl3水溶液作电解液,则阴极产物为________。

(2)为测定镀层厚度,用NaOH溶液溶解钢制品表面的铝镀层,当反应转移6 mol电子时,所得还原产物的物质的量为________mol。

(3)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验,需要的试剂还有________。

a.KCl b.KClO3c.MnO2d.Mg

取少量铝热反应所得的固体混合物,将其溶于足量稀H2SO4,滴加KSCN溶液无明显现象,______________(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3,理由是________(用离子方程式说明)。

常见的既能与酸反应又能与碱反应的物质

①金属单质:Al;②两性氧化物:Al2O3;③两性氢氧化物:Al(OH)3;④弱酸的铵

盐:(NH4)2CO3、CH3COONH4、(NH4)2S等;⑤弱酸的酸式盐:NaHCO3、KHS、NaHSO3

等;⑥氨基酸。

1.下列关于铝的叙述中正确的是( )

A.由于铝在空气中不会锈蚀,所以铝制品的使用寿命都很长

B.由于铝具有强还原性,所以常用铝来冶炼某些高熔点金属

C.常温下,铝被浓硫酸钝化,所以可用浓硫酸除去铝表面的铜镀层

D.由于铝的导电性能比铜强,所以常用铝制造电线、电缆

2.a g镁铝合金投入x mL 2 mol·L-1的盐酸中,金属完全溶解,再加入y mL 1 mol·L-1 NaOH溶液,沉淀达到最大值,质量为(a+1.7)g,则下列说法不正确的是( ) A.镁铝合金与盐酸反应转移电子数为0.1N A

B .沉淀为Mg(OH)2和Al(OH)3的混合物

C .x =2y

D .a 的取值范围为0.9

3.甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol/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V (甲)∶V (乙)=1∶2,则加入铝粉的质量为( )

A .5.4 g

B .3.6 g

C .2.7 g

D .1.8 g

铝与酸、碱反应的定量关系

铝分别与盐酸、NaOH 溶液反应的原理:

2Al +6HCl===2AlCl 3+3H 2↑,2Al +2NaOH +2H 2O===2NaAlO 2+3H 2↑。

(1)铝与酸或碱溶液反应的实质

Al 与酸、碱溶液反应,实质上都是:Al 0 ――→失3e -Al 3+,2H +――→得2e -H 02,故铝与酸、碱

溶液反应时,铝与氢气的关系可利用2Al ~3H 2进行计算,也可以直接利用得失电子守恒灵活计算。

(2)①等量的铝与足量盐酸和足量氢氧化钠溶液反应,产生H 2的体积比为

VHCl (H2)VNaOH (H2)=11

。 ②足量铝分别与等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生H 2的

体积比为VHCl (H2)VNaOH (H2)=13

。 ③一定量的铝分别与一定量的盐酸和NaOH 溶液反应,若产生H 2的体积比为13

,则必定是:铝与盐酸反应时,铝过量而盐酸不足;铝与NaOH 溶液反应时,铝不足而NaOH 溶液过量。

考点二 铝的重要化合物

知识归纳

1.氧化铝和氢氧化铝的性质和用途

2.氢氧化铝的制备方法(用离子方程式表示)

(1)向铝盐中加入氨水:________________________________________________________________________。

(2)NaAlO 2溶液中通入足量CO 2:________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)NaAlO 2溶液与AlCl 3溶液混合:________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

3.常见的铝盐——明矾

硫酸铝钾的结晶水合物是无色晶体,俗称明矾,其化学式为________________,________溶于水,水溶液pH__________7(填“<”“>”或“=”)。明矾可以净水,其净水的原理是________________________________________________________________________________

(离子方程式),因____________________吸附水中杂质形成沉淀而净水。

■ 判断思考

1.判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。

(1)MgO 、Al 2O 3的熔点很高,可制作耐高温材料,工业上也用其电解冶炼对应的金属

( )

(2)AlCl 3溶液中加入过量稀氨水:Al 3++4NH 3·H 2O,FAlO -2+4NH +4+2H 2O ( )

(3)下列物质的转化在给定条件下能够实现:Al 2O 3――→NaOH (aq )NaAlO 2(aq)――→CO2Al(OH)3( )

(4)向NaAlO 2溶液中通入过量CO 2的离子方程式:2AlO -2+CO 2+3H 2O,F2Al(OH)3↓+CO2-3( )

(5)用可溶性铝盐制取Al(OH)3最好选用NaOH 溶液而不选用氨水( )

(6)AlO -2与HCO -3可能大量共存( )

(7)氢氧化铝、NaHCO 3、Na 2CO 3均可作胃酸的中和剂( )

(8)氧化铝是金属氧化物,也是碱性氧化物( )

2.用离子方程式表示下列三角转化关系的代表反应。

图3-11-1

①________________________________________________________________________

②________________________________________________________________________

③________________________________________________________________________

④________________________________________________________________________

⑤________________________________________________________________________

⑥________________________________________________________________________

⑦________________________________________________________________________

典型例题

3 下列说法正确的是( )

A.2015·全国卷Ⅱ] 将氯化铝溶液滴入浓氢氧化钠溶液中,将产生大量白色沉淀

B.2015·重庆卷] Al2O3和MgO均可与NaOH溶液反应

C.2014·四川卷] AlCl3溶液中加入过量稀氨水:Al3++4NH3·H2O===AlO-2+4NH+5+2H2O

D.2014·福建卷] 常温下,Al(OH)3既能与NaOH溶液反应又能与稀硫酸反应

4 下列各组物质,不能按“bca”(“→”表示反应一步完成)关系转化的是( )

选项 a b c

A Al2O3NaAlO2Al(OH)3

B AlCl3Al(OH)3NaAlO2

C Al Al(OH)3Al2O3

D MgCl2Mg(OH)2MgO

氢氧化铝两性的重要应用

(1)检验与鉴别

①用过量NaOH溶液检验Al3+的存在;②用过量NaOH溶液鉴别Al3+和Mg2+。

2与H+。

③用互滴法鉴别Al3+与OH-、AlO-

(2)分离

用过量NaOH溶液和相应酸溶液分离Al3+与Mg2+、Fe3+等;用过量NaOH溶液分离

MgO、Al2O3。

(3)Al(OH)3的三种制备方法

■ 变式训练

1.下列变化不可能通过一步实验直接完成的是( )

A.Al(OH)3→Al2O3 B.Al2O3→Al(OH)3

C.Al→AlO-2 D.Al3+→Al(OH)3

2.某混合物甲中含有明矾KAl(SO4)2·12H2O]、Al2O3和Fe2O3。在一定条件下由甲可实现图3-11-2所示的物质之间的转化:

图3-11-2

请回答下列问题:

(1)写出A、B、D的化学式:A________、B________、D________。

(2)试剂a最好选用________(填字母)。

A.NaOH溶液 B.稀盐酸

C.二氧化碳 D.氨水

(3)写出反应①的离子方程式:________________________________________。

(4)固体E可以作为复合性的化学肥料,E中所含物质的化学式为______________________。

考点三铝及其化合物转化的图像分析

知识归纳

1.四个基本图像

(1)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像

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

(续表)

图像

离子方程式

O→A:

_____________________

_____________________

_____________________

_________

A→B:

_____________________

_____________________

_____________________

_________

O→A:

_____________________

_____________________

_____________________

_________

A→B:

_____________________

_____________________

_____________________

_________

(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像

操作偏铝酸盐溶液中逐滴加稀盐酸至过

稀盐酸中逐滴加偏铝酸盐溶液至过

现象图像

离子方程式

O→A:

_______________________________

_______________________________

__________

A→B:

_______________________________

_______________________________

__________

O→A:

_______________________________

_______________________________

__________

A→B:

_______________________________

_______________________________

__________

(1)向AlCl3溶液中逐滴加入氨水或NaAlO2溶液至过量,图像如图3-11-3(a)所示。

(2)向NaAlO2溶液中逐滴加入AlCl3溶液或通入CO2至过量,图像如图(b)所示。

图3-11-3

(3)向MgCl2、AlCl3和盐酸的混合溶液(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,图像如图(c)所示。

(4)向MgCl2、AlCl3混合溶液中先加入NaOH溶液,后加入盐酸(NaOH与盐酸的物质的量浓度相等),沉淀图像如图(d)所示。

【判断思考】

1.下列图像中,纵坐标为沉淀量,横坐标为某溶液中加入的反应物的物质的量,选择合适图像对应的序号填空。

图3-11-4

(1)AlCl3溶液中加入氨水至过量________。

(2)AlCl3溶液中加入NaOH溶液至过量________。

(3)AlCl3、MgCl2混合溶液中加入NaOH溶液至过量________________________________________________________________________。

(4)澄清石灰水中通入过量CO2________。

(5)含有少量盐酸的AlCl3溶液中加入过量NaOH溶液________。

(6)含有少量HCl的AlCl3溶液中加入过量氨水________________________________________________________________________。

图3-11-5

2.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3-11-5所示,则原混合液中Al2(SO4)3与MgSO4的物质的量浓度之比为________。

典型例题

5 某无色稀溶液X中,可能含有下表所列离子中的某几种。

3、SiO2-

3、AlO-2、Cl-

阴离子CO2-

阳离子Al3+、Fe3+、Mg2+、NH+4、Na+

现取该溶液适量,向其中加入某试剂Y,产生沉淀的物质的量()与加入试剂Y体积(V)的关系如图3-11-6所示,下列说法正确的是( )

图3-11-6

A.若Y是盐酸,则O a段转化为沉淀的离子(上表中,下同)只有AlO-2

B.若Y是盐酸,则溶液中可能含有的阳离子是Al3+

2+2H2O C.若Y是NaOH溶液,则bc段反应的离子方程式为Al(OH)3+OH-===AlO-

D.若Y是NaOH溶液,则X溶液中只存四种离子是Al3+、Fe3+、NH+4、Cl-

6 已知室温下,Al(OH)3的K sp或溶解度远大于Fe(OH)3。向浓度均为0.1 mol·L-1的Fe(NO3)3和Al(NO3)3混合溶液中,逐滴加入NaOH溶液。图3-11-7表示生成Al(OH)3的物质的量与加入NaOH溶液的体积的关系,合理的是( )

关于图像题的分析思路

(1)看面:弄清纵、横坐标的含义。

(2)看线:弄清线的变化趋势,每条线都代表着一定的化学反应过程。

(3)看点:弄清曲线上拐点的含义,如与坐标轴的交点、曲线的交点、折点、最高

点与最低点等。曲线的拐点代表着一个反应过程的结束和开始。

图3-11-8

1.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 mol·L-1 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3-11-8所示,则可判断原溶液中( )

A.有Mg2+,没有Al3+

B.有Al3+,没有Mg2+

C.有Mg2+和Al3+

D.有大量的H+、Mg2+和Al3+

4、NO-3中的几种。

3、SO2-

2.某溶液中可能含有H+、NH+4、Mg2+、Al3+、Fe3+、CO2-

①若加入锌粒,产生无色无味的气

体;②若加入NaOH溶液,产生白色沉淀,且产生的沉淀量与加入NaOH的物质的量之间的关系如图3-11-9所示。则下列说法正确的是( )

图3-11-9

A.溶液中的阳离子只有H+、Mg2+、Al3+

B.溶液中n(NH+4)=0.2 mol

3

4和NO-

C.溶液中一定不含CO2-

3,可能含有SO2-

D.n(H+)∶n(Al3+)∶n(Mg2+)=1∶1∶1

与铝离子有关的离子反应的一般规律

(1)当溶液中有多种离子时,要考虑离子之间的反应顺序,如向含有H+、NH+4、Mg2+、

Al3+的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,OH-先与H+反应,再与Mg2+、Al3+反应生成沉4反应,最后才溶解Al(OH)3沉淀。

淀,再与NH+

(2)AlO-2与HCO-3的反应不属于水解相互促进的反应,而是HCO-

3电离出的H+与AlO-2

2+HCO-3+H2O Al(OH)3↓+CO2-

3。

发生的反应:AlO-

1.2015·山东卷] 某化合物由两种单质直接反应生成,将其加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生。下列化合物中符合上述条件的是( )

A.AlCl3 B.Na2O

C.FeCl2 D.SiO2

2.科学家发明的透明坚硬镁铝氧化物新型材料,可以用作显示器和手机屏幕。下列有关镁和铝的说法正确的是( )

A.镁的金属性比铝弱

B.镁和铝的氧化物都可以与盐酸反应

C.镁和铝原子的最外层电子数都为3

D.镁和铝的氧化物都可以与氢氧化钠溶液反应

3.下列反应的离子方程式书写正确的是( )

4+2H2O A.向氯化铝溶液中加入过量氨水:Al3++4NH3·H2O===AlO-

2+4NH+

2+H2↑

B.向浓烧碱溶液中加入铝片:Al+2OH-===AlO-

2+H2O

C.用浓NaOH溶液溶解Al2O3:2OH-+Al2O3===2AlO-

3+2H+===CO2↑+H2O

D.向碳酸镁中滴加稀盐酸:CO2-

图3-11-10

4.向一定量的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液,生成沉淀Al(OH)3的量随AlCl3溶液加入量的变化关系如图3-11-10所示。则下列离子组在对应的溶液中一定能大量共存的是( )

4、HCO-3

A.a点对应的溶液中:Na+、Fe3+、SO2-

4、Cl-

B.b点对应的溶液中:Na+、S2-、SO2-

C.c点对应的溶液中:Ag+、K+、NO-

3、F-

4、I-、CO2-

3

D.d点对应的溶液中:K+、NH+

5.利用铝灰(主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等)制备铝鞣剂主要成分为Al(OH)2Cl]的一种工艺如下:

图3-11-11

(1)气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。铝灰在90 ℃水解生成A的化学方程式为______________________________。“水解”采用90 ℃而不在室温下进行的原因是____________。

(2)“酸溶”时,Al2O3发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)“氧化”时,发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(4)“废渣”成分为________(填化学式)。

(5)采用喷雾干燥而不用蒸发的原因是________________________________________。

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