2019版高考化学一轮复习第三章金属及其化合物第11讲铁及其重要化合物学案

第11讲 铝及其重要化合物

考纲要求 了解铝、镁及其重要化合物的主要性质和应用。

考点一 铝、镁的性质及应用

1．铝的结构和存在

铝位于元素周期表第三周期ⅢA 族，原子结构示意图为。铝是地壳中含量最多的金属

元素。自然界中的铝全部以化合态的形式存在。 2．金属铝的物理性质

银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性等，密度较小，质地柔软。 3．金属铝的化学性质

写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：

①________________________________________________________________________。 ②________________________________________________________________________。 ③________________________________________________________________________。 ④________________________________________________________________________。 答案 ①4Al＋3O 2=====△

2Al 2O 3 ②2Al＋Fe 2O 3=====高温

2Fe ＋Al 2O 3 ③2Al＋6H ＋

===2Al 3＋

＋3H 2↑ ④2Al＋2OH －

＋2H 2O===2AlO －

2＋3H 2↑ 4．铝的用途

纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。 5．对比记忆镁的化学性质

单质的性质、用途和制法

(1)铝在自然界中有游离态和化合态两种形式( )

(2)MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂( )

(3)Mg粉与浓NH4Cl溶液反应放出H2和NH3( )

(4)冶炼铝时常用焦炭作还原剂( )

(5)1 mol Al与足量的硫酸或足量的氢氧化钠溶液反应转移电子数相同( )

(6)铝与少量NaOH溶液反应得到铝盐，与足量NaOH溶液反应生成偏铝酸盐( )

(7)相同质量的镁条分别在足量的CO2和O2中完全燃烧，所得固体的质量相同( )

(8)工业上制造镁粉时，可将镁蒸气在N2中冷却( )

答案(1)×(2)×(3)√(4)×(5)√(6)×(7)×(8)×

依据Mg、Al单质的性质，思考回答下列问题：

(1)铝的化学性质活泼，为什么日常生活中广泛使用的铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能？

(2)铝与酸、碱反应的实质是什么？氧化剂是什么？

(3)镁在空气中充分燃烧，所得固体产物可能有________(用化学式表示)。

(4)工业冶炼金属铝的化学方程式是________________________________________________ ________________________________________________________________________，反应中每生成1 mol铝，转移电子________ mol。

(5)将Al和Na的单质同时加入到一定量的水中，充分反应后，发现既无沉淀生成又无残留金属存在，请用两个化学反应方程式表示其变化：

①________________________________________________________________________，

②________________________________________________________________________。

答案 (1)铝在常温下迅速被氧气氧化，形成一层致密的氧化膜，保护铝不再被氧化，因而铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能。

(2)铝与酸、碱反应的实质都是Al 0

――→失3e －

Al 3＋，2H ＋――→得2e －

H 2，只不过碱中的H ＋

来源于水的电离。氧化剂分别为酸和水。 (3)MgO 、Mg 3N 2、C

(4)2Al 2O 3(熔融)=====电解冰晶石4Al ＋3O 2↑ 3

(5)①2Na＋2H 2O===2NaOH ＋H 2↑ ②2Al＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑

1．将等物质的量的镁和铝混合，取等质量该混合物四份，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 ．3 mol·L －1

HCl B ．4 mol·L －1 HNO 3 C ．8 mol·L －1 NaOH D ．18 mol·L －1 H 2SO 4 答案 A

解析 在镁、铝混合物中加入HNO 3和浓H 2SO 4都不产生H 2；加入NaOH 溶液，只有Al 与之反应生成H 2，而镁不反应；加入盐酸，镁、铝都与盐酸反应生成H 2，所以放出H 2的量最多。 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H 2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H 2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和氢氧化钠溶液中，产生H 2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H 2相等，则HCl 和NaOH 的物质的量浓度之比是________。

(4)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L －1

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________(填字母)。

A ．5.4 g

B ．3.6 g

C ．2.7 g

D ．1.8 g 答案 (1)1∶1 (2)1∶3 (3)3∶1 (4)A

解析 (1)根据化学方程式：2Al ＋6HCl===2AlCl 3＋3H 2↑、2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑，得Al 与H 2的关系式均为2Al ～3H 2，故只要参加反应的Al 的量相等，所得H 2的量必相等。

(2)因为在反应中Al 过量，产生的H 2由HCl 和NaOH 的量决定。根据化学反应中的关系式：6HCl ～3H 2、2NaOH ～3H 2，故当HCl 、NaOH 物质的量相等时，二者产生H 2的体积比为1∶3。 (3)因为铝足量且产生H 2的量相等，根据关系式n (HCl)∶n (NaOH)＝3∶1，又因为两溶液体积相等，故物质的量浓度c (HCl)∶c (NaOH)＝n (HCl)∶n (NaOH)＝3∶1。

(4)其反应原理分别为2Al ＋6HCl===2AlCl 3＋3H 2↑，2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑。可见当参加反应的HCl 和NaOH 的物质的量一样多时，产生H 2的体积比是1∶3，而题设条件体积比为1∶2，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于NaOH 来说是不足的。 2Al ＋6HCl=== 2AlCl 3 ＋ 3H 2↑ 6 mol

3 mol

3 mol·L －1

×0.1 L

0.15 mol

则Al 与NaOH 反应生成的H 2为0.15 mol×2＝0.3 mol 。 2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑ 2×27 g 3 mol 5．4 g 0.3 mol 即投入的铝粉为5.4 g 。

铝与酸或碱反应生成H 2的量的关系

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

(1)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应： ①产生H 2的物质的量相等。

②消耗H ＋

、OH －

的物质的量之比为n (H ＋

)∶n (OH －

)＝3∶1。 (2)足量的铝分别与等物质的量的HCl 和NaOH 反应： ①消耗Al 的物质的量之比为1∶3。 ②生成H 2的物质的量之比为1∶3。

(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应： 若产生氢气的体积比为13＜V HCl (H 2)V NaOH (H 2)＜1，则必定

①铝与盐酸反应时，铝过量而HCl 不足。 ②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而NaOH 过量。

考点二 铝的重要化合物

1．氧化铝

(1)物理性质：白色固体，难溶于水，熔点很高。 (2)化学性质

2．氢氧化铝

(1)物理性质：白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。 (2)化学性质(用化学方程式表示) Al(OH)3的电离方程式为

写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式： ①Al(OH)3＋3H ＋

===Al 3＋

＋3H 2O 。 ②Al(OH)3＋OH －

===AlO －

2＋2H 2O 。 ③2Al(OH)3=====△

Al 2O 3＋3H 2O 。 (3)制备

①向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al 3＋

＋3NH 3·H 2O ===Al(OH)3↓＋3NH ＋

4。 ②NaAlO 2溶液中通入足量CO 2，离子方程式为AlO －

2＋CO 2＋2H 2O===Al(OH)3↓＋HCO －

3。 ③NaAlO 2溶液与AlCl 3溶液混合：3AlO －

2＋Al 3＋

＋6H 2O===4Al(OH)3↓。 3．常见的铝盐

(1)硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。

(2)明矾的化学式为KAl(SO 4)2·12H 2O ，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH ＜(填“＜”“>”或“＝”)7。明矾可以净水，其净水的原理是Al 3＋

＋3H 2O Al(OH)3(胶体)＋3H ＋

，Al(OH)3

胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。

(3)明矾溶液与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式： ①Al 3＋

恰好完全沉淀

2Al 3＋

＋3SO 2－

4＋3Ba 2＋

＋6OH －

===2Al(OH)3↓＋3BaSO 4↓。

②SO 2－

4恰好完全沉淀

Al 3＋

＋2SO 2－

4＋2Ba 2＋

＋4OH －

===AlO －

2＋2BaSO 4↓＋2H 2O 。

镁、铝重要化合物的性质及应用

(1)MgO 、Al 2O 3的熔点很高，可制作耐高温材料(√)

(2)AlCl 3与过量NaOH 溶液反应生成NaAlO 2，但与过量氨水反应却生成Al(OH)3(√) (3)中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈(√) 解析 明矾溶液中的Al 3＋

水解呈酸性，能溶解铜锈[Cu 2(OH)2CO 3]。 (4)氢氧化铝、NaHCO 3、Na 2CO 3均可作胃酸的中和剂(×) 解析 Na 2CO 3不能用作胃酸的中和剂。

(5)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(×) 解析 Al(OH)3只能用于净水，不具有杀菌、消毒的功能。 (6)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)――→CO 2

Al(OH)3(√) (7)AlO －

2、CO 2－

3在溶液中不能大量共存(×)

解析 AlO －

2、CO 2－

3在溶液中水解均呈碱性，能大量共存。

(8)MgCl 2、AlCl 3溶液分别加热蒸发、灼烧，最终所得固体产物分别是MgO 和Al 2O 3(√)

题组一 Al 3＋

、AlO －

2反应判断

1．(离子大量共存)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 －

、Mg 2＋

、Al 3＋

、K ＋

B ．1.0 mol·L －1

的NaAlO 2溶液中：Cl －

、HCO －

3、K ＋

、Ca 2＋

C ．在强碱性环境中：AlO －

2、SiO 2－

3、Na ＋

、K ＋

D ．0.1 mol·L －1

明矾溶液中：NH ＋

4、AlO －

2、HCO －

3、Na ＋

答案 C

解析 A 项，Al 3＋

易水解，在中性溶液中水解生成Al(OH)3沉淀；B 项，HCO －

3＋AlO －

2＋H 2O===Al(OH)3↓＋CO 2－

3；D 项，Al 3＋

与AlO －

2、HCO －

3因发生双水解反应不能大量共存。 2．(离子方程式的书写)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：4NH 3·H 2O ＋Al 3＋

===AlO －

2＋4NH ＋

4＋2H 2O B ．NH 4Al(SO 4)2溶液中滴加少量NaOH 溶液：NH ＋

4＋OH －===NH 3·H 2O

C ．向明矾溶液中加入过量的Ba(OH)2溶液：Al 3＋

＋2SO 2－

4＋2Ba 2＋

＋4OH －

===2BaSO 4↓＋AlO －

2＋2H 2O