通用版2019版高考化学微一轮复习第9讲铝及其重要的化合物学案.pdf

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1、 通用版 2019 版高考化学微一轮复习第9讲铝及其重要的化合物学案 20180509175 第 2 页 第9讲 铝及其重要的化合物 考纲要求 了解铝及其重要化合物的主要性质及其应用。考点一 铝的性质及应用 1结构和存在 铝位于元素周期表第三周期A 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物理性质 银白色有金属光泽的固体，有良好的延展 第 3 页 性、导电性和导热性，密度较小、质地柔软。3化学性质(写出化学方程式)4制备和用途(1)制备 电解熔融 Al2O3：2Al2O3(熔融)=电解冰晶石4Al3O2。(2)用途 纯铝用作导线，铝合金制备汽

2、车、飞机、生活用品等。【多维思考】1常温下为什么能用铝制槽车储运浓硫酸或浓硝酸？提示：常温下浓硫酸和浓硝酸能使铝钝化。2在铝与烧碱溶液的反应中氧化剂是什么？提示：H2O。铝与酸、强碱溶液的反应 第 4 页 1铝能与酸溶液反应生成 H2和铝盐(Al3)，但与稀 HNO3反应不生成 H2，且常温下在浓 HNO3、浓 H2SO4中钝化。2铝与强碱溶液反应生成 H2和偏铝酸盐(AlO2)。3铝与酸或碱溶液反应生成 H2的量的关系 有关离子方程式为 2Al6H=2Al33H2 2Al2OH2H2O=2AlO23H2(1)等量 Al 分别与足量酸(H)和碱(OH)溶液反应，生成 H2之比为 11，消耗 H

3、和 OH之比为 31。(2)足量Al分别与含H和OH物质的量相等的溶液反应，生成 H2之比为 13。(3)若产生 H2之比为13VHH2VOHH211，则必定是：与酸反应时，Al 过量、H不足；与碱反应时，Al 不足、OH过量。第 5 页 考向一 铝的性质 1下列有关铝及其化合物的叙述正确的是()A铝粉与氧化镁共热可制取金属镁 B足量铝分别与含 1 mol HCl、1 mol NaOH的溶液反应，产生相同量的氢气 C工业上用电解熔融 Al2O3的方法冶炼铝 D在浓硝酸中加入等体积的浓硫酸后，立即加入铝片，铝片表面发生钝化 解析：Mg 比 Al 活泼，不能用铝粉与 MgO 共热制取 Mg，A 错

4、；据关系式 2Al6HCl3H2,2Al2NaOH3H2，当 Al 足量时，等物质的量的 HCl和 NaOH 产生 H2的体积比为 13，B 错；浓 H2SO4溶于浓 HNO3中，溶液体积增大，放出大量热，促进 HNO3挥发，使两种酸的浓度减小，Al 片不钝化，D 错。答案：C 2镁、铝单质的化学性质以相似为主，但 第 6 页 也存在某些重大差异性，下列物质能用于证明两者存在较大差异性的是()CO2 盐酸 NaOH 溶液 水 A B C D 解析：Al 能与 NaOH 溶液反应而 Mg 不能；Mg 能在 CO2中燃烧而 Al 不能。答案：C 考向二 铝与酸、强碱溶液反应及其计算 3将等物质的量

5、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()A3 molL1盐酸 B4 molL1硝酸 C8 molL1氢氧化钠 D18 molL1硫酸 解析：18 molL1 H2SO4为浓硫酸，与 Mg反应不产生 H2，使 Al 钝化；Mg、Al 与稀硝酸反应生成 NO 而不是 H2；Mg 与盐酸反应产生 H2，而 第 7 页 Mg 与 NaOH 不反应，等质量的 Al 分别与足量的HCl 和 NaOH 溶液反应，产生 H2的量相等。故 A项产生 H2的量最多。答案：A 4a g Mg、Al 合金完全溶解在 c1 mol/L、V1L HCl 溶液中，产生

6、b g H2。再向反应后的溶液中加入 c2 mol/L、V2L NaOH 溶液，恰好使沉淀达到最大值，且沉淀质量为 d g。下列关系错误的是()A与金属反应后剩余盐酸中 HCl 为(c1V1b)mol Bc1c2V2V1 C铝失去电子的物质的量为 b mol Dda17b 解析：反应后的溶液中溶质为 NaCl，根据Cl 原子守恒可得 c1V1c2V2，即 c1c2V2V1，B 正确；第 8 页 根据题意可知与金属反应消耗的 n(HCl)b22 molb mol，故剩余的 HCl 的物质的量为(c1V1b)mol，A 正确；题中的沉淀为 Al(OH)3、Mg(OH)2，故有 n(OH)n(H)2

7、n(H2)，沉淀质量为(a17b)g，D 正确；n(H2)b2 mol，故 Mg和 Al 共失去电子：b22 molb mol，C 错误。答案：C 考点二 铝的重要化合物 1氧化铝(1)化学性质(用离子方程式表示)(2)用途：熔点很高，是一种比较好的耐火材料，氧化铝也是冶炼铝的原料。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 第 9 页 Al(OH)3的电离 HAlO2H2O酸式电离Al(OH)3Al33OH 写出下列反应的离子方程式或化学方程式：a与盐酸反应：Al(OH)33H=Al33H2O。b 与 NaOH 溶液反应：Al(OH)3OH=AlO22H

8、2O。c加热分解：2Al(OH)3=Al2O33H2O。3硫酸铝钾(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)212H2O_，它是无色晶体，可溶于水，水溶液 pH7(填“”或“”)。明矾可以净水，其净水的原理是 Al33H2OAl(OH)3(胶体)3H 第 10 页，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。【多维思考】1 仅用试管和胶头滴管能否区分 AlCl3溶液和 NaOH 溶液？提示：能，滴加顺序不同，现象不同。2如何分离 Al2O3和 Fe2O3的混合物？提示：“铝三角”转化及 Al(OH)3沉淀的图象分析 1“铝三角”转化关

9、系 由电荷守恒，Al、Al2O3、Al(OH)3与酸反应时，每生成 1 mol Al3均消耗 3 mol H；与碱反应时，每生成 1 mol AlO2均消耗 1 mol OH。但由 Al3AlO2耗 4 mol OH，由 AlO2Al3耗 4 mol H。2“铝三角”的应用(1)鉴别(利用滴加顺序不同，现象不同)AlCl3溶液中滴加 NaOH 溶液现象为：先生成白色沉淀，后沉淀又溶解。第 11 页 NaOH 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，不溶解。(2)分离提纯 利用 Al 能溶于强碱溶液，分离 Al 与其他金属的混合物。利用 Al2O3能与强碱反应，分离 A

10、l2O3与其他金属氧化物。利用 Al(OH)3的两性，分离 Al3与其他金属阳离子。3有关 Al(OH)3沉淀的四个基本图象(1)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无沉淀(有但即溶)出现沉淀渐多 第 12 页 渐少消失 最多沉淀不消失 图象 离子方程式 Al33OH=Al(OH)3 Al(OH)3OH=AlO22H2O Al34OH=AlO22H2O 3AlO2Al36H2O=4Al(OH)3(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稀盐

11、酸至过量 稀盐酸中逐滴加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消失 第 13 页 图象 离子方程式 AlO2HH2O=Al(OH)3 Al(OH)33H=Al33H2O AlO24H=Al32H2O Al33AlO26H2O=4Al(OH)3 (1)向 AlCl3溶液中逐滴加入氨水或 NaAlO2溶液至过量，图象如图 1 所示。(2)向 NaAlO2溶液中逐滴加入 AlCl3溶液或通入 CO2至过量，图象如图 2 所示。(3)向 MgCl2、AlCl3和盐酸的混合溶液(即将Mg、Al 溶于过量盐酸所得的溶液)中逐滴滴入NaOH 溶液

12、至过量，图象如图 3 所示。(4)向 MgCl2、AlCl3混合溶液中先加入 NaOH溶液，后加入盐酸(NaOH 与盐酸的物质的量浓度 第 14 页 相等)，沉淀图象如图 4 所示。考向一 Al2O3和 Al(OH)3的两性 1下列除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 BFeCl3溶液中混有少量 AlCl3：加入过量的氨水，过滤、洗涤沉淀，再将沉淀用适量盐酸溶解 CFe2O3中混有少量 Al2O3：加入过量 NaOH溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥 DAl(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

13、CO2后过滤 解析：B 项，加入过量氨水，Fe3、Al3均沉淀且均不溶于氨水，无法除去杂质。答案：B 2(2019山东济南模拟)工业上用含 Fe2O3杂质的铝土矿为原料冶炼铝的工艺流程如下：第 15 页 下列叙述正确的是()A反应中试剂 X 是氢氧化钠溶液 B试剂 Y 是 HCl，它与 AlO2反应生成氢氧化铝 C图中所示转化反应中包含 2 个氧化还原反应 D将 X 与 Y 试剂进行对换，最终可以达到相同结果 解析：如果试剂 Y 是 HCl，过量 HCl 与 AlO2反应生成氯化铝，不可能得到氢氧化铝，B 错误；只有电解熔融 Al2O3属于氧化还原反应，C 错误；因二氧化碳与氧化铁、氧化铝都不

14、反应，则将 X与 Y 试剂进行对换，不能对物质进行分离，D 错误。答案：A 考向二 Al(OH)3的制备方法 3用含有少量 Mg 的 Al 片制取纯净的Al(OH)3，下列操作中最恰当的组合是()第 16 页 加盐酸溶解 加 NaOH 溶液 过滤 通入过量 CO2生成 Al(OH)3 加盐酸生成Al(OH)3 加过量氨水生成 Al(OH)3 A B C D 解析：若先用盐酸溶解，Mg、Al 均溶解，制取 Al(OH)3的步骤较多；从 NaAlO2制备Al(OH)3，若加盐酸不容易控制量的多少，故 C项操作步骤为最佳顺序。答案：C 4用稀 H2SO4、NaOH 溶液和金属铝为原料制取 Al(OH

15、)3。甲、乙、丙三位学生的制备途径分别是 甲：AlH2SO4Al2(SO4)3NaOHAl(OH)3 乙：AlNaOHNaAlO2H2SO4Al(OH)3 丙：AlH2SO4Al2SO43AlNaOHNaAlO2Al(OH)3 第 17 页 若要得到等量的 Al(OH)3，则()A三者消耗的原料相同 B甲消耗的原料的总物质的量最多 C乙消耗的原料的总物质的量最少 D丙消耗的原料的总物质的量最多 解析：从量的关系看，假定有 1 mol 铝，则甲耗1.5 mol H2SO4和3 mol NaOH，乙耗1 mol NaOH和 0.5 mol H2SO4，丙拆成四份，一份与 H2SO4反应，耗 H2S

16、O4 0.375 mol，三份 与 NaOH 反应，耗 NaOH 0.75 mol，故甲耗料最多，丙耗料最少。答案：B【技法归纳】Al(OH)3的三种制备方法(1)可溶性铝盐溶液与过量氨水反应 反应原理：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH4(2)向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量 CO2 反应原理：AlO22H2OCO2=Al(OH)3HCO3 第 18 页(3)铝盐溶液与偏铝酸盐溶液混合法 反 应 原 理：Al3 3AlO26H2O=4Al(OH)3 考点三 Al3、Al(OH)3、AlO2之间的转化关系 Al3、Al(OH)3、AlO2之间的转化关系 写出上述转化的离子方程式：(1)A

17、l33NH3H2O=Al(OH)33NH4 Al33AlO26H2O=4Al(OH)3 Al33OH=Al(OH)3(2)Al(OH)33H=Al33H2O(3)Al34OH=AlO22H2O(4)AlO24H=Al32H2O(5)AlO2CO22H2O=Al(OH)3HCO3或 2AlO2CO23H2O=2Al(OH)3CO23 2AlO2HH2O=Al(OH)3(6)Al(OH)3OH=AlO22H2O【感悟测评】第 19 页 1某无色溶液中，已知含有 H、Mg2、Al3等阳离子，逐滴加入 NaOH 溶液，则消耗 NaOH溶液体积(x 轴)和生成沉淀量(y 轴)之间的函数关系，可用下图表示

18、，则下图中正确的是()答案：B 2 将一定质量的 Mg 和 Al 的混合物投入 250 mL 2.0 mol/L 稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体。待反应完全后，向所得溶液中加入 NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入 NaOH 溶液的体积关系如图所示。则下列说法正确的是()A当加入氢氧化钠溶液的体积为 20 mL 时，溶液的 pH 等于 7 B当加入氢氧化钠溶液的体积为 20 mL 时，溶液中的溶质只有硫酸镁和硫酸铝 CNaOH 溶液的物质的量浓度为 5 mol/L D生成的 H2在标准状况下的体积为 11.2 L 答案：C 1Al3与强碱反应的计算规律 第 20 页(1)求产物 Al(OH

19、)3的量 当 n(OH)3n(Al3)时，nAl(OH)313n(OH)；当 3n(Al3)n(OH)4n(Al3)时，nAl(OH)34n(Al3)n(OH)；当 n(OH)4n(Al3)时，nAl(OH)30，无沉淀。(2)求反应物碱的量 若碱不足(Al3未完全沉淀)，n(OH)3nAl(OH)3；若碱使生成的 Al(OH)3部分溶解，n(OH)4n(Al3)nAl(OH)3。2有关 Al(OH)3的 6 个基本图象(1)为向 AlCl3溶液中滴入 NaOH 溶液(2)为向 NaOH 溶液中滴入 AlCl3溶液(3)为向含H的AlCl3溶液中滴入NaOH溶液(4)为向盐酸中滴入 NaAlO

20、2溶液 第 21 页(5)为向 NaAlO2溶液中加入盐酸(6)为向 AlCl3溶液中滴入 NaAlO2溶液 考向一 Al3形成 Al(OH)3的简单计算 1向 30 mL 1 molL1的 AlCl3溶液中逐渐加入浓度为 4 molL1 的 NaOH 溶液，若产生 1.56 g 白色沉淀，则加入的 NaOH 溶液的体积可能为()A3 mL B.7.5 mL C15 mL D17.5 mL 解析：已知 n(AlCl3)0.03 mol，nAl(OH)30.02 mol，由沉淀的物质的量小于 AlCl3的物质的量可推知此题可能有两个答案：一是 NaOH不足，二是 NaOH 过量。当碱的量不足时，

21、则V(NaOH 溶液)0.02341 000 mL15 mL；当碱过量时，则 V(NaOH 溶液)0.0340.0241 000 mL25 mL。第 22 页 答案：C 2 向含有 a mol AlCl3的溶液中加入含 b mol KOH 的溶液，生成沉淀的物质的量可能是()a mol b mol a3 mol b3 mol 0 mol(4ab)mol A B C D 解析：当nKOHnAlCl33 时，生成 Al(OH)3b3 mol，也可能生成a3 mol;当nKOHnAlCl33 时，生成Al(OH)3b3 mol或a mol；当nKOHnAlCl34时，Al(OH)3完全溶解沉淀的物质

22、的量为 0 mol，当3nKOHnAlCl3r(Mg)C在该反应条件下，Mg 的还原性强于 C 的还原性 D该反应中化学能全部转化为热能 解析：A 项，C 元素的单质除金刚石和石墨外，还有 C60、C70等单质，错误；B 项，Mg2比 Mg少一层电子，二者半径：r(Mg2)r(Mg)，错误；C 项，Mg 将 CO2中的 C 置换出来，Mg 的化合价升高，C 的化合价降低，所以 Mg 的还原性强于 C的还原性，正确；D 项，该反应中化学能除转化为热能外还转化为光能，错误。答案选 C。答案：C 3(2019高考海南卷)KAl(SO4)212H2O(明矾)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，

23、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：第 28 页 易拉罐试剂加热、过滤滤液A NH4HCO3沉淀B稀H2SO4K2SO4产物(1)为尽量少引入杂质，试剂应选用_(填标号)。aHCl 溶液 BH2SO4溶液 c氨水 dNaOH 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_。第 29 页 解析：(1)根据铝能溶解在强酸和强碱性溶液，而铁和镁只能溶解在强酸性溶液中的性质差异，可选择 NaOH 溶液溶解易拉罐，可除去含有的铁、镁等杂

24、质；(2)铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，发生反应的化学方程式为2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2；(3)滤液中加入NH4HCO3溶液后，电离出的NH4能促进AlO2水 解，反 应 方 程 式 为NH4 AlO22H2O=Al(OH)3NH3H2O，生成 Al(OH)3沉淀而 HCO3会与 AlO2发生下列反应：AlO2HCO3H2O=Al(OH)3CO23，也生成 Al(OH)3沉淀；因 Al33H2OAl(OH)33H，则明矾水溶液显酸性。答案：(1)d(2)2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2(3)Al(OH)3 Al3水解，使溶液中 H浓度增大 4(201

25、9高考福建卷节选)无水氯化铝在 第 30 页 生产、生活中应用广泛。(1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化 铝 胶 体，其 反 应 的 离 子 方 程 式 为_。(2)工业上用铝土矿(主要成分为 Al2O3，含有 Fe2O3、SiO2等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下：已知：物质 SiCl4 AlCl3 FeCl3 FeCl2 沸点/180(升华)300(升华)1 023 步骤中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多，其作用是_(只要求写出一种)。步骤中若不通入氯气和氧气，则反应生成 相 对 原 子 质 量 比 硅 大 的 单 质 是 第 31 页 _。步骤的尾气经冷却至室温后，气体用

26、足量的 NaOH 冷溶液吸收，生成的盐主要有 3 种，其化学式分别为_。结合流程及相关数据分析，步骤中加入铝粉的目的是_。解析：(1)氯化铝是强酸弱碱盐，在溶液中Al3发生水解反应产生氢氧化铝胶体，其反应的离子方程式为 Al33H2OAl(OH)33H；(2)步骤中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多，其作用是可以防止后续步骤生成的 AlCl3水解或增大反应物接触面积，加快反应速率。根据物质中含有的元素组成可知：若步骤中不通入氯气和氧气，则反应生成相对原子质量比硅大的单质是铁。步骤经冷却至室温后，气体用足量的 NaOH 冷溶液吸收，生成的盐主要有 3 第 32 页 种，Cl2与浓NaOH溶液发生反应产生NaCl、NaClO3和水，随着反应的进行，溶液变稀。这时 Cl2与稀的 NaOH 溶液发生反应，形成 NaCl、NaClO。因此得到的三种盐的化学式分别为NaCl、NaClO、NaClO3。由于 Al 的活动性比 Fe 强，在步骤中加入铝粉，就可以将铁置换出来，达到除去FeCl3，提高 AlCl3纯度的目的。答案：(1)Al33H2OAl(OH)3(胶体)3H(2)防止后续步骤生成的 AlCl3水解或增大反应物的接触面积，加快反应速率。Fe 或铁；NaCl、NaClO、NaClO3 除去 FeCl3，提高 AlCl3纯度