高考重点知识—铝及其重要化合物

高考重点知识—铝及其重要化合物铝、镁的性质及应用1．铝的性质⑴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。⑵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。⑶金属铝的化学性质①4Al＋3O2=====△2Al2O3②2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3③2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑⑷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。⑸对比记忆镁的化学性质铝镁与非金属反应能被Cl2、O2氧化2Mg＋O22MgO3Mg＋N2Mg3N2与水反应反应很困难能与沸水反应Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑与碱反应能溶于强碱溶液不反应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＋CO22MgO＋C2．铝与酸或碱反应生成H2的量的关系2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑(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H2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H2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＜VHCl2VNaOH2＜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。知识点六铝的重要化合物1．氧化铝(1)物理性质：白色固体，难溶于水，有很高的熔点，俗名为刚玉。(2)化学性质：两性氧化物，与酸、碱都能反应Al2O3+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2OAl2O3+6H+===2Al3++3H2OAl2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2OAl2O3+2OH―===2AlO2―+H2O[来源:学+科+网Z+X+X+K]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，Al(OH)3的电离方程式和常见的化学反应①Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O②Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O③2Al(OH)3=====△Al2O3＋3H2O(3)制备①可溶性铝盐溶液与过量氨水反应：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4②向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量CO2：AlO－2＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO－3③相互促进水解法：NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：3AlO－2＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓。3．常见的铝盐(1)硫酸铝钾（KAl(SO4)2）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(SO4)2·12H2O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH＜7。明矾可以净水，其净水的原理是Al3＋＋3H2OAl(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：①Al3＋恰好完全沉淀：2Al3＋＋3SO2－4＋3Ba2＋＋6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓。②SO2－4恰好完全沉淀：Al3＋＋2SO2－4＋2Ba2＋＋4OH－===AlO－2＋2BaSO4↓＋2H2O。[来源:学科网ZXXK]4．离子共存与反应次序(1)Al3＋水解呈酸性，与OH－、AlO－2、CO2－3(HCO－3)、S2－等不能大量共存。[来源:Zxxk.Com](2)AlO－2水解呈碱性，与H＋、HCO－3、Al3＋、Fe3＋等不能大量共存。⑶含Al3＋的溶液与碱反应的先后顺序：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，NaOH先与H＋反应，再与Mg2＋、Al3＋反应生成沉淀，再与NH＋4反应，最后才溶解Al(OH)3沉淀。思考1．铝箔燃烧的现象：在做铝的燃烧实验时，用坩埚钳夹住一小块铝箔，在酒精灯上加热至其熔化，会看到的现象是铝箔熔化，失去光泽，但熔化的铝并不滴落。原因是铝箔与O2发生反应生成熔点很高的Al2O3薄膜，使内部的铝被Al2O3包裹着，所以熔化的铝不易滴下。2．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：4NH3·H2O＋Al3＋===AlO－2＋4NH＋4＋2H2OB．NH4Al(SO4)2溶液中滴加少量NaOH溶液：NH＋4＋OH－===NH3·H2OC．向明矾溶液中加入过量的Ba(OH)2溶液：Al3＋＋2SO2－4＋2Ba2＋＋4OH－===2BaSO4↓＋AlO－2＋2H2OD．向NaAlO2溶液中通入足量CO2：2AlO－2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO2－3答案C知识点七用数形结合思想理解“铝三角”1．Al3＋、Al(OH)3、AlO－2之间的转化关系(铝三角)实现上述各步转化的离子方程式：(1)①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4②Al3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓(2)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O(3)Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2O(4)AlO－2＋4H＋===Al3＋＋2H2O(5)①AlO－2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3②AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓(6)Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O2．与Al(OH)3沉淀生成有关的图像分析(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[来源:学.科.网Z.X.X.K]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→沉淀不消失图像方程式序号AB：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓BD：Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2OAB：Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2OBC：Al3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓(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入稀盐酸至过量稀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→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失图像[来源:Z#xx#k.Com]方程式序号AB：AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓BC：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2OAB：AlO－2＋4H＋===Al3＋＋2H2OBC：Al3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓①向HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl溶液中(假设各1mol)，逐滴加入NaOH溶液，生成的沉淀的物质的量随NaOH溶液体积变化的图像。②向NaOH、Ca(OH)2、NaAlO2溶液中(假设各1mol)，通入CO2气体，生成的沉淀的物质的量随CO2通入的变化图像。Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O1mol1mol1mol2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O1mol0.5mol0.5mol2NaAlO2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO31mol0.5mol1mol0.5molNa2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO31mol1molCaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)21mol1mol思考向30mL1mol·L－1的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4mol·L－1的NaOH溶液，若产生0.78g白色沉淀，则加入的NaOH溶液的体积可能为()A．3mLB．7.5mLC．15mLD．17.5mL把该题的信息转化为图像，用图像法求解，如图所示：当生成沉淀0.01mol时需NaOH0.03mol或0.11mol，显然B项符合题意。3.化工生产中镁、铝及其化合物的化工流程⑴从海水中提取镁的流程主要化学反应：①制石灰乳：CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2；②沉淀Mg2＋：Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2＋③制备MgCl2：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；④电解MgCl2：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。⑵工业炼铝的流程铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界主要以化合态的形式存在于氧化铝中。铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，冶炼金属铝很重要的一个过程是Al2O3的提纯。由于Al2O3是两性氧化物，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氧化铝的方案。方案一：碱溶法——流程图①Al2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2O，SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2O。③AlO－2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3，SiO2－3＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO－3。方案二：酸溶法——流程图①Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。②Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2O，Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。思考KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题：易拉罐滤液A沉淀B产物(1)为尽量少引入杂质，试剂①应选用________(填标号)。a．HCl溶液b．H2SO4溶液c．氨水d．NaOH溶液(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为。(3)沉淀B的化学式为；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是。答案(1)d(2)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑(3)Al(OH)3Al3＋水解，使溶液中H＋浓度增大