高三化学知识点之铝及其化合物.总结

1精品小班课程辅导讲义讲义编号2014秋季12HX01辅导科目：化学年级：新高三课题铝及其化合物教学目标1.复习铝及其化合物的性质，及其转化关系。2.掌握铝及其化合物有关的应用与计算。2教学重点、难点3教学内容一、考纲要求铝铝的物理性质A铝的化学性质B(1)铝的原子结构及其化学性质(2)铝与氧气、盐酸、水、氢氧化钠溶液的反应铝及其合金的用途A氧化铝、氢氧化铝B(1)与盐酸或氢氧化钠的反应二、知识梳理（一）铝及其化合物的性质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O2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+3O2点燃2Al2O32Al+3S点燃Al2S3②跟某些氧化物：2Al+Fe2O32Fe+Al2O3(铝热反应)③跟水反应：2Al+6H2O→2Al(OH)3+3H2↑(一般不反应，只有氧化膜被破坏后反应)④跟酸的反应：2Al+6H+→3Al3++3H2↑(常温下，在浓H2SO4、浓HNO3中钝化)⑤跟强碱溶液反应：2Al+2NaOH+2H2O→2NaAlO2+3H2↑2、Al2O3(两性氧化物)：白色固体、熔点高（1）跟酸反应：Al2O3+6H+→2Al3++3H2O（2）跟碱反应：Al2O3+2OH-→AlO2—+2H2O3、Al(OH)3(两性氢氧化物)4Al(OH)3的两性：Al(OH)3+3H+→Al3++3H2OAl(OH)3+OH－→AlO2－+2H2OAl(OH)3显两性的内在本质是：H2O+H++AlO2-Al(OH)3Al3++3OH-（1）物理性质：白色胶状物质，难溶于水（2）受热分解：2Al(OH)3Al2O3+3H2O（3）Al(OH)3实验室制法：①可溶性铝盐加氨水：Al3++3NH3·H2O→Al(OH)3↓+3NH4+②可溶性偏铝酸盐与弱酸：AlO2—+H2CO3+H2O→Al(OH)3↓+HCO3—③3AlO2-+Al3++6H2O→4Al(OH)3↓4、铝盐（1）Al3+与碱溶液反应：Al3++3OH-→Al(OH)3↓（碱不足）Al3++4OH-→AlO2-↓+2H2O（碱过量）（2）Al3+水解：Al3++3H2OAl(OH)3+3H+（3）明矾：Kal(SO4)2•12H2O是一种复盐。常用作净水剂：因其水解Al3++3H2OAl(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：AlO2-+H++H2O→Al(OH)3↓(酸不足)AlO2-+4H+→Al3++2H2O（酸过量）（2）与弱酸反应：AlO2-+CO2+2H2O→Al(OH)3↓+HCO3-AlO2-+CO2+3H2O→Al(OH)3↓+CO32-（二）铝及其化合物之间的转化关系5（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-+2H2OAl3++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↓+NaClAl(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+2H2OAlCl3+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+NaHCO3NaHCO3+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]CO2+H2OHClAlNaOH+H2OHClAl2O3NaOHHClO2AlCl3NaOHNaOHNaAlO2Al(OH)36(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：72Al+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／LHClB．4mol／LHNO3C．8mol／LNaOHD．18mol／LH2SO4【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~3H+～OH-～1.5H2．【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+3H2SO4→A12(SO4)3+H2↑A12(SO4)3+6NaOH→2Al(OH)3↓+3Na2SO4。②2A1+2NaOH+2H2O→2NaAlO2+3H2↑2NaAlO2+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，lmolH2SO4，2molNaOH．(2)①2A1+3H2SO4→A12(SO4)3+H2↑②2A1+2NaOH+2H2O→2NaAlO2+3H2↑③A12(SO4)3+6NaAlO2+12H2O→8Al(OH)3↓+3Na2SO4由方程式看出，制备8mol的AI(OH)3，所需原料为：8molAl，3molH2SO4，6molNaOH．相当于制备2molAl(OH)3，所需量为：2molAl，3／4molH2SO4，3／2molNaOH，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：8【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NaHCO3C．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→CO2B．NaCl→Na2SO4→Na2S→NH3·H2O→HClC．NaCl→Na2SO4→H2S→NaOH→CO2D．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amolMg、bmolA1，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____________________。9(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