■2011化学高考3-2第二节__铝及其化合物.ppt

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1、1.了解铝的物理性质了解铝的物理性质。2掌握掌握铝铝的化学性的化学性质质及其及其应应用。用。3了解氧化了解氧化铝铝、氢氢氧化氧化铝铝的性的性质质及及应应用。用。4了解了解铝铝及其化合物之及其化合物之间间的相互的相互转转化关系，会化关系，会进进行有关行有关简单计简单计算。算。第二节第二节 铝及其化合物铝及其化合物1物理性质物理性质金金属属铝铝呈呈 色色，硬硬度度 ，密密度度 ，熔熔点点 ，和和镁镁类类似似，铝铝的的主主要要用用途途是是制制造造铝铝合合金金，铝铝优优良良的的导导电电性性和和密密度度小小，使使铝铝大大量量用用来来制制作作导导线线；制制铝铝热剂。热剂。银银白白小小小小较较高高常温下，铝

2、表面可形成致密的常温下，铝表面可形成致密的 ，故金属铝有一定的抗腐蚀性。，故金属铝有一定的抗腐蚀性。点燃或加热时与点燃或加热时与O2反应的化学方程式为：反应的化学方程式为：。(2)与酸反应与酸反应常温下铝遇常温下铝遇 、发生钝化。发生钝化。与盐酸反应的化学方程式为：与盐酸反应的化学方程式为：。(3)与强碱与强碱(如如NaOH)溶液反应的化学方程式为：溶液反应的化学方程式为：。氧化膜氧化膜浓浓H2SO4浓浓HNO32Al6HCl=2AlCl33H22Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22化学性质化学性质 (1)与与O2反反应应(4)用镁用镁条引燃条引燃铝铝粉和粉和Fe2O3的混合物：的混

3、合物：，这这一反一反应应也被称作也被称作 反反应应。延伸：延伸：在空气在空气中，活中，活泼泼金属金属铝铝易与易与O2反反应应，在表面生成一，在表面生成一层稳层稳定的氧化膜，阻止定的氧化膜，阻止 内部的内部的铝继续铝继续被氧化，因而使被氧化，因而使铝铝具有抗腐具有抗腐蚀蚀性。当将性。当将铝铝在酒精灯上加在酒精灯上加热热熔化熔化 后，熔化的后，熔化的铝铝并不滴落，好像被一并不滴落，好像被一层层膜包着，膜包着，说说明明Al2O3的熔点比的熔点比铝铝的熔点高。的熔点高。铝热铝热1氧化铝氧化铝氧氧化化铝铝属属于于离离子子化化合合物物，室室温温下下，它它是是一一种种白白色色固固体体，熔熔点点很很高高。氧氧

4、化化铝铝是冶炼铝的原料，也是一种较好的耐火材料。是冶炼铝的原料，也是一种较好的耐火材料。氧氧化化铝铝属属于于典典型型的的 氧氧化化物物，与与 都都能能反反应应，请请写写出出下下列列反应的化学方程式：反应的化学方程式：氧化铝溶于盐酸：氧化铝溶于盐酸：。氧化氧化铝铝与与烧烧碱溶液反碱溶液反应应：。电电解熔融的氧化解熔融的氧化铝铝：。两性两性强强酸、酸、强强碱碱Al2O36HCl=2AlCl33H2OAl2O32NaOH=2NaAlO2H2O2氢氧化铝氢氧化铝可可溶溶性性铝铝盐盐和和氨氨水水反反应应可可制制得得Al(OH)3，它它是是一一种种难难溶溶于于水水的的 色色 状状物物质质，具有，具有较较强

5、强的吸附能力离子方程式：的吸附能力离子方程式：。Al(OH)3受受热热 分分解解，是是一种典型的一种典型的 两性两性氢氢氧化物。氧化物。白白胶胶易易不不稳稳定定Al(OH)3与盐酸与盐酸反反应应：；Al(OH)3与与NaOH溶液反溶液反应应：；Al(OH)3受受热热分解的化学方程式：分解的化学方程式：。Al(OH)33H=Al33H2O 3常见铝盐常见铝盐(1)铝盐铝盐可与弱碱溶液可与弱碱溶液(如氨水如氨水)反反应应制制备备Al(OH)3(2)明明矾矾：KAl(SO4)212H2O明明矾矾易溶于水，完全易溶于水，完全电电离：离：KAl(SO4)2=KAl3其水溶液因其水溶液因Al3水解而水解而

6、显显 性，离子方程式性，离子方程式为为：。酸酸【记忆提示记忆提示】铝及其化合物转化关系图铝及其化合物转化关系图1铝三角关系铝三角关系2体现体现“铝三角铝三角”关系的图象关系的图象(1)往往AlCl3溶液中逐滴加入溶液中逐滴加入NaOH溶液至溶液至过过量量(见图见图1)OA：Al33OH=Al(OH)3，AB：Al(OH)3OH=2H2O现现象象：开开始始产产生生白白色色沉沉淀淀并并逐逐渐渐增增多多白白色色沉沉淀淀开开始始溶溶解解白白色色沉沉淀淀全全部溶解部溶解(2)往往NaOH溶液中逐滴加入溶液中逐滴加入AlCl3溶液至溶液至过过量量(见图见图2)OA：Al34OH=2H2O，AB：3 Al3

7、6H2O=4Al(OH)3现现象：开始无象：开始无现现象象出出现现白色沉淀，且沉淀不溶解白色沉淀，且沉淀不溶解(3)往往NaAlO2溶液中逐滴加入溶液中逐滴加入HCl至至过过量量(见图见图3)OA：AlO HH2O=Al(OH)3，AB：Al(OH)33H=Al33H2O现象现象：开始出现白色沉淀开始出现白色沉淀白色沉淀又全部溶解白色沉淀又全部溶解(4)往盐酸中逐滴加入往盐酸中逐滴加入NaAlO2溶液至过量溶液至过量(见图见图4)OA：4H=Al32H2O，AB：Al33 6H2O=4Al(OH)3现象：开始无现象现象：开始无现象后出现白色沉淀且沉淀不溶解后出现白色沉淀且沉淀不溶解(5)往等往

8、等物物质质的量的的量的AlCl3、MgCl2混合溶液中加入混合溶液中加入NaOH溶液至溶液至过过量量(见图见图5)OA：Al33OH=Al(OH)3，Mg22OH=Mg(OH)2AB：Al(OH)3OH=2H2O现现象：开始出象：开始出现现白色沉淀白色沉淀后沉淀量增多后沉淀量增多沉淀部分溶解沉淀部分溶解【例例1】向向20 mL某物某物质质的量的量浓浓度的度的AlCl3溶液中滴入溶液中滴入2 molL1 NaOH 溶液溶液时时，得到的得到的Al(OH)3沉淀的沉淀的质质量与所滴加量与所滴加NaOH溶液的体溶液的体积积(mL)关系如关系如图图所示，所示，试试回答下列回答下列问题问题：(1)图中图中

9、A点表示的意点表示的意义义是是_。(2)图图中中B点表示的意点表示的意义义是是_。(3)上述两步用上述两步用总总的离子方程式可表示的离子方程式可表示为为：_。(4)假定溶液中有假定溶液中有Al(OH)3沉淀沉淀0.39 g，则则此此时时用去用去NaOH溶液的体溶液的体积为积为_。解解析析：把把NaOH溶溶液液滴滴入入AlCl3溶溶液液，先先产产生生Al(OH)3沉沉淀淀，其其质质量量最最大大值值为为A点点，然然后后全全部部溶溶解解消消失失(B点点)。其其总总反反应应的的离离子子方方程程式式为为：Al34OH=2H2O。当当有有0.39 g Al(OH)3沉沉淀淀生生成成时时，AlCl3过过量量

10、，加加入入NaOH使使Al3部部分分产产生生沉沉淀淀为为0.39 g，通通过过Al33OH=Al(OH)3可可知知用用NaOH 7.5 mL。当当NaOH过过量量时时，Al3全全部部参参加加反反应应生生成成Al(OH)3沉沉淀淀后后又又部部分分溶溶解解，用用NaOH 17.5 mL。答答案案：(1)表表示示滴滴入入15 mL NaOH溶溶液液时时AlCl3完完全全能能转转化化为为Al(OH)3沉沉淀淀的的质质量量为为0.78 g(2)表示滴入表示滴入20 mL NaOH溶液生成的溶液生成的Al(OH)3沉淀完全溶解沉淀完全溶解(3)Al34OH=2H2O(4)17.5 mL或或7.5 mL1(

11、2010模模拟拟精精选选，浙浙江江海海宁宁模模拟拟)已已知知Ba(AlO2)2可可溶溶于于水水。右右图图表表示示的的是是向向Al2(SO4)3溶溶液液中中逐逐滴滴加加入入Ba(OH)2溶溶液液时时，生生成成沉沉淀淀的的物物质质的的量量y与与加加入入Ba(OH)2的物的物质质的量的量x的关系。下列有关叙述正确的是的关系。下列有关叙述正确的是()Aab时时沉淀的物沉淀的物质质的量：的量：Al(OH)3比比BaSO4多多Bcd时时溶液中离子的物溶液中离子的物质质的量：的量：AlO 比比Ba2少少Cad时时沉淀的物沉淀的物质质的量：的量：BaSO4可能小于可能小于Al(OH)3Dde时时溶液中离子的物

12、溶液中离子的物质质的量：的量：Ba2可能等于可能等于OH解析：解析：向向Al2(SO4)3溶液中滴加溶液中滴加Ba(OH)2溶液，开始阶段溶液，开始阶段Al3与与OH、与与Ba2形形成沉淀：成沉淀：2Al33 3Ba26OH=2Al(OH)33BaSO4，当，当Al2(SO4)3与与Ba(OH)2的物质的量之比为的物质的量之比为13时，所有离子恰好完全沉淀，沉淀的物质的量和质量时，所有离子恰好完全沉淀，沉淀的物质的量和质量均达到最大，此时对应的点为均达到最大，此时对应的点为b点。在点。在Ob范围内，范围内，BaSO4的物质的量均比的物质的量均比Al(OH)3多；在多；在b点后继续加入点后继续加

13、入Ba(OH)2，Al(OH)3沉淀开始溶解：沉淀开始溶解：2Al(OH)3Ba(OH)2=Ba(AlO2)24H2O，至，至d点时点时Al(OH)3完全溶解，那么在完全溶解，那么在bd范围内范围内BaSO4比比Al(OH)3多，多，AlO 比比Ba2多多溶质是溶质是Ba(AlO2)2；de时沉淀只有时沉淀只有BaSO4，溶质，溶质是是Ba(AlO2)2和加入的和加入的Ba(OH)2，所以，所以n(Ba2)可能等于可能等于n(OH)。答案：答案：D因因为为AlCl3与与NaOH反反应应生生成成的的Al(OH)3能能和和NaOH继继续续反反应应，故故计计算算方方法法类类似于似于CO2与澄清石灰水

14、的反与澄清石灰水的反应应，其，其计计算算规规律如下：律如下：1求产物求产物Al(OH)3的物质的量的物质的量当当n(OH)3n(Al3)时时，nAl(OH)3 n(OH)当当3n(Al3)n(OH)4n(Al3)时时，nAl(OH)34n(Al3)n(OH)当当n(OH)4n(Al3)时时，nAl(OH)3)0，无沉淀，无沉淀2求反应物强碱的物质的量求反应物强碱的物质的量若碱不足：若碱不足：n(OH)3nAl(OH)3若碱过量：若碱过量：n(OH)4n(Al3)nAl(OH)3【例例2】在在50 mL b molL1的的AlCl3溶液中加入溶液中加入50 mL a molL1 NaOH溶液。溶

15、液。(1)当当a3b时时，生成，生成Al(OH)3沉淀的物沉淀的物质质的量的量为为_。(2)当当a、b满满足足_条件条件时时，无沉淀，无沉淀产产生。生。(3)当当a、b满满足足_条条件件时时，先先有有沉沉淀淀生生成成，后后又又有有部部分分沉沉淀淀溶溶解解，此此时时Al(OH)3的的质质量量为为_g。解析：解析：依题意知，在依题意知，在AlCl3溶液中加入溶液中加入NaOH溶液有如下两个反应发生：溶液有如下两个反应发生：AlCl33NaOH=Al(OH)33NaClAlCl34NaOH=NaAlO23NaCl2H2O根据以上两个反应可以看出：根据以上两个反应可以看出：当当a3b时只发生第一个反应

16、，此时时只发生第一个反应，此时NaOH不足量，产生沉淀的量取决于不足量，产生沉淀的量取决于NaOH。nAl(OH)3 n(NaOH)。所以答案为：。所以答案为：mol。(2)如果无沉淀生成，如果无沉淀生成，Al 元素全部以元素全部以AlO 形式存在。形式存在。n(AlCl3)n(NaOH)1 4，即，即a b4 1，所以答案为：，所以答案为：a4b。(3)此种情况应当是两个反应均发生，铝元素以此种情况应当是两个反应均发生，铝元素以Al(OH)3和和AlO 两种形式存在。两种形式存在。符合关系：符合关系：整理：整理：求沉淀的量的方法很多。求沉淀的量的方法很多。解解法法一一：联联立立方方程程法法。

17、设设反反应应中中，AlCl3物物质质的的量量为为x，则则Al(OH)3的的物物质质的量为的量为x，NaOH的物质的量为的物质的量为3x。反应反应中中AlCl3物质的量为物质的量为y，NaOH的物质的量为的物质的量为4y。解得解得x(0.2b0.05a)mol0.05(4ba)molmAl(OH)378 gmol10.05(4ba)mol3.9(4ba)g。解法二：解法二：守恒法。此种条件下，溶液中的离子有守恒法。此种条件下，溶液中的离子有Na、Cl、。n()n(Na)n(Cl)0.05a mol0.053b molnAl(OH)3n(Al3)总总n()0.05b mol(0.05a mol0.

18、15b mol)(0.2b0.05a)mol0.05(4ba)molmAl(OH)378 gmol10.05(4ba)mol3.9(4ba)g。解解化化学学计计算算题题，最最关关键键的的是是要要搞搞清清各各个个变变化化的的化化学学过过程程，其其次次才才是是分分析析其其中中的定量关系。的定量关系。分分析析综综合合问问题题时时，要要用用顺顺序序法法把把化化学学反反应应按按先先后后排排列列出出来来，便便于于思思考考，否否则则思思维维易易混混乱乱。用用假假设设法法分分析析多多个个反反应应中中哪哪个个优优先先发发生生(至至少少可可以以这这样样思思考考问问题题，不不影影响响解解题题结结果果)，优优先先发发

19、生生反反应应的的产产物物必必须须不不与与溶溶液液中中其其他他成成分分反反应应，否则不能共存。否则不能共存。2向向20 mL 2 molL1的的AlCl3溶液中，加入溶液中，加入30 mL烧碱溶液，充分以应后，得烧碱溶液，充分以应后，得0.78 g沉淀，求烧碱溶液的物质的量浓度是多少？沉淀，求烧碱溶液的物质的量浓度是多少？解析：解析：Al3与与OH反应生成反应生成Al(OH)3的计算有三种类型：的计算有三种类型：Al33OH=Al(OH)3 ab？知？知Al3和和OH，求，求Al(OH)3 a？b 知知Al3和和Al(OH)3，求，求OH？b a 知知OH和和Al(OH)3，求，求Al3本题属于

20、第二种类型，解法如下：本题属于第二种类型，解法如下：(1)设设Al3过量过量(一般先求容易的一般先求容易的Al3过量的情况过量的情况)Al33OH=Al(OH)3 3 mol78 g30 mL103 LmL1c0.78 g解得：解得：c1 molL1。(2)设设OH过量，按反应历程求解过量，按反应历程求解设设Al3完全反应时消耗完全反应时消耗x mol NaOH，生成，生成y g沉淀。则沉淀。则Al33OH=Al(OH)31 mol3 mol78 g004 mol x y解得：解得：x0.12 mol，y3.12 g设溶解设溶解(3.120.78)g Al(OH)3消耗消耗n mol NaOH

21、Al(OH)3OH=2H2O78 g1 mol(3.120.78)gn解得：解得：n0.03 mol，则，则NaOH溶液的浓度为溶液的浓度为 答案：答案：1 molL1或或5 molL1【例例1】把把NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体三种固体组组成的混合物溶于足量水后有成的混合物溶于足量水后有1.16 g白白色沉淀，在所得的色沉淀，在所得的悬浊悬浊液中逐滴加入液中逐滴加入1 molL1HCl溶液，加入溶液，加入HCl溶液的体溶液的体积积V与生成沉淀的与生成沉淀的质质量量m的关系如的关系如图图所示，所示，试试回答：回答：(1)A点沉淀物的化学式点沉淀物的化学式为为_；B点沉淀物的化学式点沉

22、淀物的化学式为为_。(2)原混合物中的原混合物中的MgCl2的物的物质质的量的量为为_，AlCl3的物的物质质的量的量为为_，NaOH的物的物质质的量的量为为_。(3)HCl溶液在溶液在C点的体点的体积积是是_。解析：解析：(1)加入盐酸加入盐酸010 mL时，沉淀的质量没有改变，说明未加盐酸时，沉淀时，沉淀的质量没有改变，说明未加盐酸时，沉淀物为物为Mg(OH)2，溶液为，溶液为NaAlO2和和NaOH的混合液，加盐酸是中和剩余的的混合液，加盐酸是中和剩余的NaOH，A处的悬浊液为处的悬浊液为Mg(OH)2、NaAlO2、NaCl，则原混合物中，则原混合物中n(MgCl2)1.16 g/58

23、 gmol10.02 mol。(2)加入盐酸加入盐酸1030 mL过程时，发生反应为：过程时，发生反应为：H2OH=Al(OH)3，B沉沉淀的化学式为淀的化学式为Mg(OH)2、Al(OH)3，原溶液中，原溶液中n(AlCl3)(3010)103 L1 mol/L0.02 mol，B点沉淀量达到最大值，其溶液为点沉淀量达到最大值，其溶液为NaCl溶液。溶液。所以所以n(NaOH)n(HCl)30103 L1 mol/L0.03 mol。(3)设设Mg(OH)2、Al(OH)3完全溶解时，所消耗盐酸的体积为完全溶解时，所消耗盐酸的体积为V，V103 L/mL1 mol/L0.02 mol20.0

24、2 mol3，V100 mL，C点表示加入了点表示加入了130 mL的盐的盐酸。酸。答案：答案：(1)Mg(OH)2Mg(OH)2、Al(OH)3(2)0.02 mol0.02 mol0.03 mol(3)130 mL 高分策略高分策略以以Al为核心的图象丰富多彩。析图或作图时不仅要注意加入酸或碱的强弱，而且要为核心的图象丰富多彩。析图或作图时不仅要注意加入酸或碱的强弱，而且要注意所加入的量或滴加顺序，因滴加顺序不同产生的现象不同。若产生沉淀有多种，注意所加入的量或滴加顺序，因滴加顺序不同产生的现象不同。若产生沉淀有多种，则应仔细分析相关量间的关系。要特别关注沉淀是否同步，沉淀物是否完全溶于所

25、则应仔细分析相关量间的关系。要特别关注沉淀是否同步，沉淀物是否完全溶于所加入的过量试剂中，同时要注意纵坐标的物理量意义。对于一些复杂问题可先分解加入的过量试剂中，同时要注意纵坐标的物理量意义。对于一些复杂问题可先分解后组合，进行图象的叠加工作。抓住一些关键点后组合，进行图象的叠加工作。抓住一些关键点(如最高点、最低点、转折点如最高点、最低点、转折点)和变化和变化趋势，才能较顺利地解决图象反映的问题。对于以图象为情景的有关铝盐与强碱反趋势，才能较顺利地解决图象反映的问题。对于以图象为情景的有关铝盐与强碱反应的计算问题，在理解图象的基础上要掌握以下定量关系：应的计算问题，在理解图象的基础上要掌握以

26、下定量关系：(1)铝盐与强碱铝盐与强碱的反的反应应n(Al3)n(OH)1 3时时：mAl(OH)378 gmol1 n(OH)n(Al3)n(OH)1 4时时：mAl(OH)301 4n(Al3)n(OH)1 3时时：mAl(OH)378 gmol14n(Al3)n(OH)(2)偏偏铝铝酸酸盐盐与与强强酸的反酸的反应应：n(AlO )n(H)1 1时时：mAl(OH)378 gmol1n(H)n(AlO )n(H)1 4时时：mAl(OH)301 4n(AlO )n(H)1 1时时：m Al(OH)378 gmol1 4n(AlO)n(H)【例例2】(2010试题调研，青岛期末测试试题调研，

27、青岛期末测试)Al(OH)3是治疗是治疗胃酸胃酸过过多的多的药药物胃舒平物胃舒平的主要成分。某的主要成分。某课课外外兴兴趣小趣小组组用用铝铝、稀硫酸、稀硫酸、烧烧碱碱为为原料，制原料，制备备一定量的一定量的Al(OH)3。他。他们们分分别设计别设计了两种了两种实验实验方案：方案：方案一：方案一：Al Al2(SO4)3 Al(OH)3方案二：方案二：Al NaAlO2 Al(OH)3(1)从节约从节约药药品的角度思考，你品的角度思考，你认为认为哪一种方案好？哪一种方案好？_。方案一和方案二共同存在的方案一和方案二共同存在的问题问题是是_。(2)请请用相同的原料用相同的原料设计设计一个更一个更为

28、节约药为节约药品的方案，并写出有关反品的方案，并写出有关反应应的化学方程式：的化学方程式：_。解析：解析：(1)设同样制备设同样制备1 mol Al(OH)3，根据所设计的方案中涉及的反应计算，方案一，根据所设计的方案中涉及的反应计算，方案一需需1 mol Al、1.5 mol H2SO4、3 mol NaOH，方案二需，方案二需1 mol Al、0.5 mol H2SO4、1 mol NaOH，故方案二比方案一节约药品。但方案一中加入，故方案二比方案一节约药品。但方案一中加入NaOH溶液和方案中二加溶液和方案中二加入入H2SO4溶液时，均难以控制加入的量以确保溶液时，均难以控制加入的量以确保

29、Al元素全部转化为沉淀。元素全部转化为沉淀。(2)生成生成Al(OH)3的反应还有：的反应还有：Al33AlO 6H2O4Al(OH)3因而可按下图，因而可按下图，将将1 mol Al分成两部分去做，将所得溶液合并：分成两部分去做，将所得溶液合并：1 mol Al 1 mol Al(OH)3 实验中需实验中需1 mol Al、0.375 mol H2SO4、0.75 mol NaOH，且无需担心，且无需担心Al元素不能元素不能全部进入沉淀。全部进入沉淀。答案：答案：(1)方案二方案二较较好方案一在加入好方案一在加入NaOH溶液和方案二在加入溶液和方案二在加入H2SO4溶液溶液时时，均均难难以控

30、制加入的量，以确保以控制加入的量，以确保Al元素全部元素全部转转化化为为沉淀。沉淀。(2)实验实验方案：将方案：将Al按按13分成两份，第一份与适量硫酸溶液反分成两份，第一份与适量硫酸溶液反应应，第二份与适量，第二份与适量NaOH溶液反溶液反应应，然后将所得溶液混合即可。有关反，然后将所得溶液混合即可。有关反应应的化学方程式的化学方程式为为：2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H2 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2Al2(SO4)36NaAlO212H2O=8Al(OH)33Na2SO4 高分策略高分策略此探究实验方案三的明显优点是易于定量控制，节省原料、产率高等，这是在巧此探究实验方案三的明显优点是易于定量控制，节省原料、产率高等，这是在巧妙合理利用了妙合理利用了Al及其化合物化学性质的情景下设计出来的，考查了学生对铝及其及其化合物化学性质的情景下设计出来的，考查了学生对铝及其化合物的相互转化、性质掌握和巧妙迁移应用的能力。化合物的相互转化、性质掌握和巧妙迁移应用的能力。点击此处进入点击此处进入 作业手册作业手册