2017届高考化学一轮复习 第三章 金属及其化合物 第2节 铝及其重要化合物课件

第2节铝及其重要化合物[高考导航]1．了解金属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。导电性1．物理性质银白色有金属光泽的固体，有良好的、和延展性，密度较小，质地柔软。导热性2．化学性质写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：②④⑤2Al＋3Cl2=====△2AlCl32Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑2Al＋Fe2O3=====高温2Fe＋Al2O3(铝热反应)3．铝与镁的性质比较铝镁与非金属反应能被Cl2、O2氧化2Mg＋O2=====点燃2MgOMg＋N2=====点燃Mg3N2与水反应反应很困难能与沸水反应Mg＋2H2O=====△Mg(OH)2＋H2↑与碱反应能溶于强碱溶液不反应3．铝与镁的性质比较铝镁与某些氧化物反应能与Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应能在CO2中燃烧：2Mg＋CO2=====点燃2MgO＋C4.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。问题1铝与酸、碱的反应及计算铝分别与盐酸、NaOH溶液反应的化学方程式为：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑从化学方程式可以看出，Al与酸、碱反应时生成H2的实质是：，所以不论是Al与酸还是与碱反应，Al与产生的H2的关系均是：2Al～3H2。(1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为VHClH2VNaOHH2＝11。(2)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为VHClH2VNaOHH2＝13。(3)一定量的铝分别和一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，若产生氢气的体积比为13＜VHClH2VNaOHH2＜11，则必定是：①铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。[对点练]等体积、等物质的量浓度的H2SO4、NaOH溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加入等质量的铝，生成H2的体积比为5∶6(相同条件下)，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能是()A．甲、乙中都是铝过量B．甲中铝过量、乙中碱过量C．甲中酸过量、乙中铝过量D．甲中酸过量，乙中碱过量解析：若酸、碱过量，生成H2的体积比为1∶1，若铝均过量，生成H2的体积比为2∶3，可知反应情况甲中铝过量，乙中碱过量。答案：选B问题2镁、铝的制备(1)工业上制备铝，用电解氧化铝的方法，为了降低氧化铝的熔点，要加助熔剂Na3AlF6，反应的化学方程式：。不能用电解氯化铝的方法制备铝，因为氯化铝是共价化合物，其液态不导电。(2)工业制备镁用电解氯化镁的方法。工业制备金属镁，不能用电解氧化镁的方法，因为氧化镁的。2Al2O3(熔融)=====电解冰晶石4Al＋3O2↑MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑熔点很高1．镁、铝单质的化学性质以相似为主，但也存在某些重大差异性，下列物质能用于证明二者存在较大差异性的是()①CO2②盐酸③NaOH溶液④水A．①④B．②③C．①③D．②③④解析：Mg能在CO2中燃烧而Al不能；Al能与NaOH溶液反应而Mg不能。答案：选C2．某溶液能与Al粉反应放出H2，该溶液中可能大量共存的离子组是()A．NH＋4、Ba2＋、HCO－3、Cl－B．K＋、Al3＋、S2－、ClO－C．Na＋、Fe3＋、Cl－、SO2－4D．NH＋4、Mg2＋、SO2－4、NO－3答案：选C解析：能与Al反应放出H2的溶液，可能呈强酸性也可能呈强碱性。A项，HCO－3无论是在强酸性溶液中还是在强碱性溶液中均不能大量存在；B项，Al3＋与S2－能发生水解相互促进的反应，且S2－与ClO－之间能发生氧化还原反应；C项，各离子在酸性条件下能大量共存；D项，在碱性溶液中NH＋4、Mg2＋不能大量存在，在酸性溶液中，不能产生H2。3．易拉罐的主要成分为铝合金，其中以铝铁合金和铝镁合金最为常见。现取几小块易拉罐碎片进行下列实验，其中实验方案与现象、结论正确的是()序号实验方案现象、结论A加入盐酸产生无色气体，含铝、铁、镁三种元素B加入NaOH溶液有无色气体产生，含有镁铝两种元素C加入盐酸后，所得溶液中再加入少量NaOH溶液产生白色沉淀，含有镁元素D用盐酸溶解并放置一会儿后，加入KSCN溶液溶液呈血红色，含有铁元素答案：选D解析：A项，铝、铁、镁都可与盐酸反应产生无色气体，因此不能得出含铝、铁、镁三种元素的结论，错误；B项，铝、铁、镁三种金属中只有铝能与NaOH溶液反应产生无色气体，错误；C项，氢氧化镁与氢氧化铝均为白色沉淀，错误；D项，用盐酸溶解后Fe2＋在空气中易被氧化成Fe3＋，加入KSCN溶液呈血红色，正确。角度二铝与酸、碱反应的计算4．将5.4gAl投入200.0mL2.0mol·L－1的某溶液中有H2产生，充分反应后有金属剩余。该溶液可能是()A．HNO3溶液B．Ba(OH)2溶液C．H2SO4溶液D．HCl溶液解析：首先换算成物质的量，Al为0.2mol，溶液中的溶质为0.4mol。A选项中HNO3与Al反应不生成H2；B选项中n(OH－)＝0.8mol，与Al反应剩余OH－；C、D选项中n(H＋)分别为0.8mol、0.4mol，根据反应2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑可知C选项中H＋有剩余，D选项中Al有剩余。答案：选D5．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HCl、NaOH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HCl、NaOH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________。(4)甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol·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________。A．5.4gB．3.6gC．2.7gD．1.8g解析：(1)根据化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑得Al与H2的关系式均为2Al～3H2，故只要参加反应的Al的量相等，所得H2的量必相等。(2)因为在反应中Al过量，产生的H2由HCl和NaOH的量决定。根据化学反应中的关系式：6HCl～3H2、2NaOH～3H2，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积比为1∶3。(3)因为铝足量且产生H2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===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时，产生H2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===2AlCl3＋3H2↑6mol3mol3mol·L－1×0.1L0.15mol＝0.3mol则Al与NaOH反应生成的H2为0.15mol×2＝0.3mol。2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑2×27g＝54g3mol5．4g0.3mol即投入的铝粉为5.4g。答案：(1)1∶1(2)1∶3(3)3∶1(4)A白1．氧化铝(1)色固体，溶于水，具有很高的。(2)化学性质(用离子方程式表示)：难熔点吸附(3)用途：Al2O3是一种比较好的耐火材料，还可制作各种宝石。2．氢氧化铝(1)色胶状不溶于水的固体，有较强的性。(2)化学性质：白Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O①；②；③。(3)制备：①向铝盐溶液中加入氨水，离子方程式：；Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O2Al(OH)3=====△Al2O3＋3H2OAl3＋＋3NH3·H2O===AlOH3↓＋3NH＋4Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋②向偏铝酸盐溶液中通入足量CO2，离子方程式：；③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合，离子方程式：。3．明矾净水原理明矾的化学式为，其净水的原理涉及到的离子方程式：。AlO－2＋CO2＋2H2O===AlOH3↓＋HCO－3KAl(SO4)2·12H2O3AlO－2＋Al3＋＋6H2O===4AlOH3↓问题1Al2O3的制备铝土矿的主要成分是Al2O3，含有的杂质是Fe2O3和SiO2，由于Al2O3具有两性，而杂质SiO2是酸性氧化物，Fe2O3是碱性氧化物。因而可设计出两种提纯Al2O3的方案。方案1：碱溶法方案2：酸溶法[对点练]工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3·xH2O、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()A．④⑤B．③④C．②⑤D．①②解析：选A由流程图可知，反应③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④错误；Al(OH)3在常温干燥条件下并不发生分解，故操作⑤需要加热，⑤错误。答案：选D问题2Al(OH)3的制备方法一：可溶性铝盐溶液与过量氨水反应。反应原理：。方法二：向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量CO2。反应原理。Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4AlO－2＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO－3方法三：相互促进水解法。反应原理：Al3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓。[注意]Al(OH)3能溶于NaOH溶液，反应物的量不容易控制，所以实验室一般不用铝盐与NaOH溶液反应。角度一Al2O3、Al(OH)3的两性1．(2015·九江模拟)既能与稀盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的化合物是()①NaHCO3②Al2O3③Al(OH)3④AlA．①②③B．①④C．②③④D．①②③④答案：选A解析：题给4种物质均既能与稀盐酸反应，又能与NaOH溶液反应，但铝是单质，不属于化合物。(1)中学学习阶段接触到的既能与酸反应又能与碱反应的物质有：①金属单质：Al等；②两性氧化物：Al2O3等；③两性氢氧化物：Al(OH)3等；④弱酸的铵盐：(NH4)2CO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；⑤弱酸的酸式盐：NaHCO3、KHS、NaHSO3等；⑥氨基酸等。(2)两性物质：是指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物，上述物质中只有Al2O3、Al(OH)3、氨基酸是两性物质。角度二物质的除杂2．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．用过量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋C．Al(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D．MgO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答案：选B解析：Al(OH)3和Fe(OH)3均不溶于氨水，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。含铝杂质的提纯方法归类利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于强碱的特性，可除去许多物质中的含铝杂质，如：(1)Mg(Al)：加足量NaOH溶液；(2)Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液；(3)Mg(OH)2[Al(OH)3]：加足量NaOH溶液；(4)Mg2＋(Al3＋)：加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。角度三A