铝及其化合物.ppt

第二节铝及其化合物点面导图考向分析本节高考重点考查：(1)铝及其重要化合物的性质及应用；(2)氢氧化铝沉淀图象分析。多以选择题或实验题为主，多为中档题。预测2013年仍会以日常生活、生产涉及的铝及其化合物为载体考查Al2O3、Al(OH)3的两性和Al3＋、AlO、Al(OH)3的三角转化关系及其实验探究问题与图象问题。一、铝和氧化铝1．(填一填)(1)同量的Al分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应放出H2的物质的量之比为________。(2)同浓度同体积的盐酸和NaOH溶液与足量的Al充分反应，放出H2的质量之比为________。【答案】(1)1∶1(2)1∶32．(写一写)将含氧化膜的铝条放入足量的NaOH溶液中，依次发生的离子方程式为_______________________________。【答案】Al2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2O2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑二、氢氧化铝和明矾1．Al(OH)3的主要性质和实验室制备2．明矾(1)化学式为_________________。(2)电离方程式为_____________________________。(3)应用：净水。净水原理为明矾电离出的Al3＋在水中______生成_______________，吸附水中悬浮物而沉淀，使水净化。KAl(SO4)2·12H2OKAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO2－4水解Al(OH)3胶体3．(想一想)向明矾溶液中加入少量Ba(OH)2可得到哪几种沉淀？加入足量Ba(OH)2可得到哪几种沉淀？【答案】BaSO4和Al(OH)3；BaSO44．(选一选)下列离子方程式正确的是()A．Al溶于NaOH溶液：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑B．Al2O3溶于乙酸溶液：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2OC．Al(OH)3溶于氨水：Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2OD．明矾溶液中加入过量NaOH溶液：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓【答案】A守恒思想——铝等金属与酸或碱反应的有关计算1．铝与酸或碱溶液反应生成H2的量的计算铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应的原理：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。Al与酸、碱反应，实质上都是：A0l――→失3e－A＋3l,2H＋1――→得2e－H02，故铝与酸、碱溶液反应时，铝与氢气的关系可利用2Al～3H2进行计算，也可以直接利用电子得失守恒灵活计算。(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VH2HClVH2NaOH＝1∶1。(2)足量的铝分别与含等物质的量的HCl和NaOH的盐酸与NaOH溶液反应，产生氢气的体积比为VH2HClVH2NaOH＝1∶3。(3)一定量的铝分别与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13VH2HClVH2NaOH1，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，铝不足而氢氧化钠溶液过量。2．活泼金属与酸反应生成H2的计算规律(电子守恒思想)(1)金属与酸反应失去电子的物质的量等于产生氢原子的物质的量。(2)相同物质的量的金属与足量酸反应产生H2的物质的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价之比。(3)相同质量的金属与足量酸反应产生H2的物质的量之比等于对应金属化合价与摩尔质量的商之比。(2012·华南师大中山附中质检)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【精讲精析】铝与盐酸、NaOH溶液反应时，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溶液来说是不足的。2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑6mol3mol3mol·L－1×0.1L0.15mol则Al与NaOH溶液反应生成的H2为0.15mol×2＝0.3mol。2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑2×27g3mol5.4g0.3mol即投入的铝粉为5.4g。【答案】A1．(2012·普宁华侨中学质检)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)关系如图。反应中镁和铝的()A．物质的量之比为3∶2B．质量之比为3∶2C．摩尔质量之比为2∶3D．反应速率之比为2∶3【解析】由图可知Mg、Al置换出H2的体积相等，且Mg反应速率更快，C、D项错误；则Mg、Al物质的量比3∶2，而质量比4∶3，故A正确，B错误。【答案】A铝及其化合物的转化关系及应用2．应用(1)制取Al(OH)3Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4AlO－2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3(2)离子共存问题Al3＋与OH－、AlO－2、CO2－3、S2－等弱酸根阴离子因生成沉淀或水解相互促进的反应而不能大量共存；AlO－2与H＋、HCO－3以及弱碱阳离子Al3＋、Fe3＋等不能大量共存。(3)鉴别(利用滴加顺序不同，现象不同)①AlCl3溶液中滴加NaOH溶液现象为：先产生白色沉淀，后沉淀溶解。②NaOH溶液中滴加AlCl3溶液现象为：开始无明显现象，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。(4)分离提纯①利用Al能溶于强碱溶液，分离Al与其他金属的混合物。②利用Al2O3能与强碱溶液反应，分离Al2O3与其他金属氧化物。③利用Al(OH)3能与强碱溶液反应，分离Al3＋与其他金属阳离子。(2012·肇庆市高三期末统考节选改编)工业上从铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的流程如下：(1)流程中加入盐酸后生成Al3＋的离子方程式为________________________________________________。(2)滤液B加入过量烧碱，发生的离子反应有___________________________________________________。____________、___________、_______________________(3)滤液D通入过量CO2发生反应的化学方程式为________________________________，沉淀F灼烧的化学方程式为_______________________________________________。【精讲精析】在Al2O3、SiO2、Fe2O3、MgO混合物中加入过量盐酸，参加反应的Al2O3→Al3＋、Fe2O3→Fe3＋、MgO→Mg2＋，过滤后，A为SiO2，滤液B含Al3＋、Fe3＋、Mg2＋、H＋。加烧碱：Al3＋→AlO－2，Fe3＋→Fe(OH)3，Mg2＋→Mg(OH)2、H＋→H2O，过滤后，滤液D中含AlO－2、OH－、Na＋，通过量CO2，滤液D→Al(OH)3、NaHCO3。【答案】(1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O(2)Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2OFe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓H＋＋OH－===H2O(3)NaAlO2＋2H2O＋CO2===Al(OH)3＋NaHCO32Al(OH)3Al2O3＋3H2O2．(2012·佛山市高三质检)某同学通过系列实验探究铝及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是()A．向氯化铝溶液中滴加过量氨水，最终得到澄清溶液B．等质量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应制得等质量的氢气C．常温下铝与浓硝酸反应制得大量的NO2D．AlCl3溶液加热蒸干得到无水氯化铝晶体【答案】B热点探究——数形思想——Al(OH)3沉淀图象及数量关系探究以化学知识为载体，将化学问题抽象成数学问题，利用数学工具通过计算和推理，解决化学问题，是图象分析的解题特点。“镁、铝图象题”是接触到最多的图象题。(2)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图象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立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不变图象离子方程式Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2OAl3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2O3AlO－2＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓说明：Al(OH)3溶解所需的n(OH－)＝n[Al(OH)3]。2．偏铝酸盐与稀盐酸反应(1)铝元素的存在形态分析(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图象操作偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量盐酸中逐滴加入偏铝酸盐溶液至过量现象立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不变图象离子方程式AlO－2＋H2O＋H＋===Al(OH)3↓Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2OAlO－2＋4H＋===Al3＋＋2H2OAl3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓说明：Al(OH)3溶解所需的n(H＋)＝3n[Al(OH)3]3．向Mg2＋与Al3＋的酸性溶液中逐渐加入强碱溶液现象无明显现象→出现沉淀→沉淀最多→部分溶解→不变图象离子方程式H＋＋OH－===H2OAl3＋＋3OH－===Al(OH)3↓Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O将一定量的镁铝合金投入100mL一定浓度的盐酸中，合金即溶解。向所得溶液中滴加5mol/LNaOH溶液，生成沉淀的质量与加入的NaOH溶液的体积如图所示，由图中数据分析计算：(1)原合金中镁的质量为__________g；(2)铝的质量为__________g；(3)盐酸的物质的量浓度为__________mol/L。【破题技巧】沉淀Al(OH)3溶解所需的n(NaOH)＝0.02L×5mol/L＝0.1mol，可确定n[Al(OH)3]＝n(Al)＝0.1mol。【精讲精析】由题图可知溶解Al(OH)3所需的NaOHn(NaOH)＝(0.18－0.16)L×5mol/L＝0.1mol。由Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O知n(Al)＝n[Al(OH)3]＝n(OH－)＝0.1mol。m(Al)＝0.1mol×27g/mol＝2.7g。沉淀Al3＋所需n(NaOH)＝0.1mol×3＝0.3mol。沉淀Mg2＋所需n(NaOH)＝(0.16－0.02)×5mol－0.3mol＝0.4mol。n(Mg)＝0.4mol×12＝0.2mol，m(Mg)＝0.2mol×24g/mol＝4.8g。沉淀最多时，溶液中溶质只有NaCl。故n(HCl)＝n(NaOH)＝0.160L×5mol/L＝0.8mol，c(HCl)＝0.8mol0.1L＝8mol/L。【答案】(1)4.8(2)2.7(3)8(2012·驻马店文城中学质检)某混合溶液中可能含有HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl、Na2CO3、KCl中的几种物质，往该溶液中逐滴加入NaOH溶液，产生沉淀的物质的量(n)与加入的NaOH溶液体积(V)的关系如图所示。回答下列问题：(1)溶液中一定含有的溶质是________(填化学式)。(2)溶液中一定不含有的溶质是________(填化学式)。(3)溶液中可能含有的溶质是________(填名称)，判断该物质是否存在的实验方法是________，现象是________