铝及其重要化合物

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＋3O2=====△2Al2O3②2Al＋Fe2O3=====高温2Fe＋Al2O3③2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑④2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑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铝镁与非金属反应能被Cl2、O2氧化2Mg＋O2=====点燃2MgO3Mg＋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＋C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)1molAl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1mol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Al0――→失3e－Al3＋，2H＋――→得2e－H2，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、Mg3N2、C(4)2Al2O3(熔融)=====电解冰晶石4Al＋3O2↑3(5)①2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑②2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑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．3mol·L－1HClB．4mol·L－1HNO3C．8mol·L－1NaOHD．18mol·L－1H2SO4答案A解析在镁、铝混合物中加入HNO3和浓H2SO4都不产生H2；加入NaOH溶液，只有Al与之反应生成H2，而镁不反应；加入盐酸，镁、铝都与盐酸反应生成H2，所以放出H2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盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H2的体积之比是________。(2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中，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________(填字母)。A．5.4gB．3.6gC．2.7gD．1.8g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===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===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则Al与NaOH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。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＜VHClH2VNaOHH2＜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＋===Al3＋＋3H2O。②Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O。③2Al(OH)3=====△Al2O3＋3H2O。(3)制备①向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4。②NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为AlO－2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3。③NaAlO2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＜(填“＜”“”或“＝”)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。镁、铝重要化合物的性质及应用(1)MgO、Al2O3的熔点很高，可制作耐高温材料(√)(2)AlCl3与过量NaOH溶液反应生成NaAlO2，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Al3＋水解呈酸性，能溶解铜锈[Cu2(OH)2CO3]。(4)氢氧化铝、NaHCO3、Na2CO3均可作胃酸的中和剂(×)解析Na2CO3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：Al2O3――→NaOHaqNaAlO2(aq)――→CO2Al(OH)3(√)(7)AlO－2、CO2－3在溶液中不能大量共存(×)解析AlO－2、CO2－3在溶液中水解均呈碱性，能大量共存。(8)MgCl2、AlCl3溶液分别加热蒸发、灼烧，最终所得固体产物分别是MgO和Al2O3(√)题组一Al3＋、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－、Mg2＋、Al3＋、K＋B．1.0mol·L－1的NaAlO2溶液中：Cl－、HCO－3、K＋、Ca2＋C．在强碱性环境中：AlO－2、SiO2－3、Na＋、K＋D．0.1mol·L－1明矾溶液中：NH＋4、AlO－2、HCO－3、Na＋答案C解析A项，Al3＋易水解，在中性溶液中水解生成Al(OH)3沉淀；B项，HCO－3＋AlO－2＋H2O===Al(OH)3↓＋CO2－3；D项，Al3＋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：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↓＋