铝及其铝化合物.ppt

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1、第第 2 2 课课 时时 铝及其铝的化合物铝及其铝的化合物高高 三三 总总 复复 习习 从铝土矿到铝合金从铝土矿到铝合金 (浙江省普通高中新课程实验化学学科教学指导意见浙江省普通高中新课程实验化学学科教学指导意见)化学化学1 1专题专题3 3第一单元：从铝土矿到铝合金第一单元：从铝土矿到铝合金基本要求：基本要求：了解地壳中铝元素的含量，知道铝元素在自然界的主要存在形了解地壳中铝元素的含量，知道铝元素在自然界的主要存在形 式，了解从铝土矿中获得铝的方法，从炼铝方法的变化体验化学式，了解从铝土矿中获得铝的方法，从炼铝方法的变化体验化学 科学的发展对人类生活的影响。科学的发展对人类生活的影响。通过实

2、验探究，理解铝的重要性质，如与酸、碱反应，钝化现象通过实验探究，理解铝的重要性质，如与酸、碱反应，钝化现象 等。了解铝、氧化铝、氢氧化铝的性质，能举例说明铝合金的应等。了解铝、氧化铝、氢氧化铝的性质，能举例说明铝合金的应 用，进一步认识化学与生活的关系。用，进一步认识化学与生活的关系。以铝的氧化物和氢氧化物为例了解两性氧化物、两性氢氧化物的以铝的氧化物和氢氧化物为例了解两性氧化物、两性氢氧化物的 概念和一般性质。概念和一般性质。拓展要求：拓展要求：知道明矾的组成和净水作用知道明矾的组成和净水作用 通过铝热反应实验，加深对铝热反应特点及用途的认识通过铝热反应实验，加深对铝热反应特点及用途的认识

3、了解铝及其重要化合物之间的转化关系。了解铝及其重要化合物之间的转化关系。重点内容：重点内容：铝及其重要化合物之间的转化关系。铝及其重要化合物之间的转化关系。方法二：碱溶法方法二：碱溶法AlAl2 2O O3 3+2NaOH=2NaAlO+2NaOH=2NaAlO2 2+H+H2 2O OSiOSiO2 2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O ONaAlONaAlO2 2+4HCl=+4HCl=NaClNaCl+AlCl+AlCl3 3+2H+2H2 2O ONaNa2 2SiOSiO3 3+2HCl=2NaCl+H+2HCl=2NaCl+H2 2SiOS

4、iO3 3 AlClAlCl3 3+3NH+3NH3 3.H H2 2O=Al(OH)O=Al(OH)3 3+3NH+3NH4 4ClCl一、从铝土矿中提出一、从铝土矿中提出AlAl2 2O O3 3的两种方法的两种方法 方法一：酸溶法方法一：酸溶法AlAl2 2O O3 3+6 +6 HClHCl=2AlCl=2AlCl3 3+3H+3H2 2O OFeFe2 2O O3 3+6 +6 HClHCl=2FeCl=2FeCl3 3+3H+3H2 2O OAlClAlCl3 3+4NaOH=NaAlO+4NaOH=NaAlO2 2+3NaCl+2H+3NaCl+2H2 2O OFeClFeCl3

5、 3+3NaOH=Fe(OH)+3NaOH=Fe(OH)3 3+3 +3 NaClNaClNaAlONaAlO2 2+CO+CO2 2+2H+2H2 2O=Al(OH)O=Al(OH)3 3+NaHCO+NaHCO3 32Al(OH)2Al(OH)3 3=Al=Al2 2O O3 3+3H+3H2 2O O二、铝的性质和用途二、铝的性质和用途 基础知识基础知识 金属铝呈银白色，硬度不大，密度小，熔点高，金属铝呈银白色，硬度不大，密度小，熔点高，和镁类似，铝的主要用途是和镁类似，铝的主要用途是制造铝合金制造铝合金，铝优良的导，铝优良的导电性和密度小，使铝大量用来制作电性和密度小，使铝大量用来制作

6、导线导线。铝位于元素周期表的第三周期第铝位于元素周期表的第三周期第A A，化学性质比化学性质比较活泼，在反应中多被氧化成较活泼，在反应中多被氧化成AlAl3+3+，如：如：与非金属反应与非金属反应O2常温下常温下4Al+3O2=2Al2O3形成致密氧化膜，保护内层金属形成致密氧化膜，保护内层金属加热条件下或点燃发出耀眼的白光。加热条件下或点燃发出耀眼的白光。(纯氧中燃烧纯氧中燃烧)S2Al+3S=Al2S3（产物的唯一制法）（产物的唯一制法）Cl22Al+3Cl2=2AlCl3点燃点燃与酸反应与酸反应常温下，在浓硫酸、浓硝酸中钝化常温下，在浓硫酸、浓硝酸中钝化与非氧化性酸与非氧化性酸6H+2A

7、l=2Al3+3H2与强碱反应与强碱反应2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 与某些氧化物反应与某些氧化物反应2Al+WO3=W+Al2O3铝热反应铝热反应，放出大量热，产生高温，用于冶炼高熔点金属或焊接。，放出大量热，产生高温，用于冶炼高熔点金属或焊接。高温高温与浓硝酸发生钝化与浓硝酸发生钝化二、铝的性质和用途二、铝的性质和用途 深化理解深化理解1 1、比较钠、镁、铝金属性强弱？比较钠、镁、铝金属性强弱？2 2、哪些事实可以说明它们金属性的强弱？、哪些事实可以说明它们金属性的强弱？根据元素周期律，同一周期，从左到右，金属性递减，钠根据元素周期律，同一周期，从左到右，金属性递减

8、，钠 镁镁 铝铝1 1、与水反应的剧烈程度；、与水反应的剧烈程度；2 2、与酸反应的剧烈程度；、与酸反应的剧烈程度；3 3、最高价氧化物对应水化物的碱性强弱。、最高价氧化物对应水化物的碱性强弱。2 2、在、在AlAl和和NaOHNaOH溶液的反应中，氧化剂是什么溶液的反应中，氧化剂是什么?这一反应的本质是怎样的？这一反应的本质是怎样的？二、铝的性质和用途二、铝的性质和用途 深化理解深化理解反应反应不易进行的原因：不易进行的原因：Al的金属性相对较弱；产生的的金属性相对较弱；产生的Al(OH)3不溶于水覆盖在不溶于水覆盖在金属表面而阻止反应的进行。金属表面而阻止反应的进行。由反应由反应可知可知A

9、l(OH)3能溶于能溶于NaOH溶液中，能促进反应溶液中，能促进反应向右进行，所以铝能与氢氧化钠溶液反应，将向右进行，所以铝能与氢氧化钠溶液反应，将和和相相加可得总反应：加可得总反应：2Al+2NaOH+6H2O=2 NaAlO2+4H2O+3H2可简写为可简写为2Al+2NaOH+2H2O=2 NaAlO2+3H2 注意：氧化剂为水，不是氢氧化钠。注意：氧化剂为水，不是氢氧化钠。2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2 2Al(OH)3+2NaOH=2NaAlO2+4H2O 三、铝的重要化合物三、铝的重要化合物 基础知识基础知识 1 1、氧化铝、氧化铝 氧化铝属于离子化合物，室温下，它是一

10、种白色固体，氧化铝属于离子化合物，室温下，它是一种白色固体，熔点很高。氧化铝是冶炼铝的原料，也是一种较好的耐火熔点很高。氧化铝是冶炼铝的原料，也是一种较好的耐火材料。氧化铝属于典型的两性氧化物，与酸、碱都能反应。材料。氧化铝属于典型的两性氧化物，与酸、碱都能反应。氧化铝溶于盐酸氧化铝溶于盐酸 氧化铝溶于氢氧化钠氧化铝溶于氢氧化钠 电解熔融氧化铝电解熔融氧化铝2 2、氢氧化铝、氢氧化铝可溶性铝盐和氨水反应可制得氢氧化铝，它是一种难溶于可溶性铝盐和氨水反应可制得氢氧化铝，它是一种难溶于水的白色胶状物质，是一种具有较强的吸附能力。水的白色胶状物质，是一种具有较强的吸附能力。氢氧化铝酸碱电离氢氧化铝酸

11、碱电离氢氧化铝与盐酸氢氧化铝与盐酸氢氧化铝与氢氧化钠溶液氢氧化铝与氢氧化钠溶液氢氧化铝受热分解氢氧化铝受热分解3 3、明矾：、明矾：KAlKAl(SO(SO4 4)2 2.12H12H2 2O O 明矾易溶于水，完全电离明矾易溶于水，完全电离 KAlKAl(SO(SO4 4)2 2 K K+Al+Al3+3+2SO+2SO4 42-2-其水溶液因其水溶液因AlAl3+3+水解显酸性。水解显酸性。思考思考如何从明矾中制取如何从明矾中制取K K2 2SOSO4 4 、AlAl2 2O O3 3?【例【例1】向明矾溶液中逐滴加入向明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至过量。溶液至过量。（1）当当明明

12、矾矾为为1mol时时，试试在在图图中中画画出出生生成成的的每每种种沉沉淀淀物物质质的的量量随随Ba(OH)2物质的量变化的曲线（表明化学式）物质的量变化的曲线（表明化学式）（2）当当向向体体积积为为a升升，浓浓度度为为Mmol/L的的明明矾矾溶溶液液中中滴滴加加b升升、Nmol/L的的Ba(OH)2溶液时，用含溶液时，用含a、M、N的代数式表示：的代数式表示：当当b满足满足 时，沉淀的总物质量最大时，沉淀的总物质量最大当当b满足满足 时，氢氧化铝的物质量最小时，氢氧化铝的物质量最小（3）若若向向含含m mol KAl(SO4)2的的溶溶液液中中加加入入含含n mol Ba(OH)2溶溶液液，试

13、讨论试讨论m/n取不同范围值时，沉淀中各组分的物质的量是多少？取不同范围值时，沉淀中各组分的物质的量是多少？在盛有在盛有0.2mol/L50mLKAl(SO4)2溶液的烧杯溶液的烧杯中，不断慢慢加入中，不断慢慢加入0.1mol/LBa(OH)2溶液沉溶液沉淀质量随加入的淀质量随加入的Ba(OH)2溶液体积变化如图溶液体积变化如图实线部分。当产生的沉淀最多时（即图中实线部分。当产生的沉淀最多时（即图中B点），改加点），改加0.5mol/L盐酸，沉淀总质量又发盐酸，沉淀总质量又发生如图虚线部分的变化。计算生如图虚线部分的变化。计算A、B、C、D点所加点所加Ba(OH)2溶液或盐酸体积及相应的沉溶液

14、或盐酸体积及相应的沉淀总质量，将结果填入下列表中：淀总质量，将结果填入下列表中：ABCDV（Ba(OH)2）/mLV（HCl）/mLW沉淀（g）1 1、Al(OH)Al(OH)3 3能否溶于弱酸或弱碱？能否溶于弱酸或弱碱？Al(OH)Al(OH)3 3不溶于弱碱或弱碱，原因是在不溶于弱碱或弱碱，原因是在Al(OH)Al(OH)3 3的悬浊液中，的悬浊液中，加入弱酸或弱碱时，因加入弱酸或弱碱时，因H H+或或OHOH-浓度太小，不能促使浓度太小，不能促使Al(OH)Al(OH)3 3 电离平衡向某一方向移动。电离平衡向某一方向移动。2 2、为何、为何Al(OH)Al(OH)3 3表现酸的性质时相

15、当于一元酸？表现酸的性质时相当于一元酸？Al(OH)Al(OH)3 3表现酸的性质相当于一元酸，是因为表现酸的性质相当于一元酸，是因为Al(OH)Al(OH)3 3并不并不 直接电离出直接电离出H H+，Al(OH)Al(OH)3 3水溶液中的水溶液中的H H+是水电离的，即：是水电离的，即：Al(OH)Al(OH)3 3+H+H2 2O O Al(OH)Al(OH)4 4-+H+H+三、铝的重要化合物三、铝的重要化合物 深化理解深化理解【例例1】H3BO3是是一一元元弱弱酸酸，写写出出它它与与水水反反应应的的化化学方程式：学方程式：四、四、“铝三角铝三角”的应用的应用AlAl3+3+、AlO

16、AlO2 2-、Al(OH)Al(OH)3 3或者写成或者写成Al(OH)Al(OH)4 4-三者之间在一定条件下三者之间在一定条件下可以相互转化，它们之可以相互转化，它们之间在一定条件下可以相间在一定条件下可以相互转化的关系可用以下互转化的关系可用以下三角图形表示，该图形三角图形表示，该图形称为称为“铝三角铝三角”。(1)(1)AlAl3+3+3OH+3OH-=Al=Al（OHOH）3 3 (2)Al(OH)(2)Al(OH)3 3+OH+OH-=AlO=AlO2 2-+2H+2H2 2O O(3)Al(3)Al3+3+4OH+4OH-=AlO=AlO2 2-+2 H+2 H2 2O O(4

17、)AlO(4)AlO2 2-+H+H+H+H2 2O=Al(OH)O=Al(OH)3 3(5)Al(5)Al（OHOH）3 3+3H+3H+=Al=Al3+3+3H +3H2 2O O(6)AlO(6)AlO2 2-+H+H+=Al=Al3+3+2H+2H2 2O OAlO2 Al(OH)3 Al3+AlAlAl2O3 O2 OH_ H+OH_ H+H+OH_ OH_ H+铝及其重要化合物的相互转化铝及其重要化合物的相互转化 加热加热【例题【例题2】在盛有在盛有2mL0.5mol/L的的AlCl3溶液的试管中滴加溶液的试管中滴加1mol/L的的NaOH溶液至过量，将会产生什么现象？写出有关溶液

18、至过量，将会产生什么现象？写出有关反应的化学方程式，并画出加入反应的化学方程式，并画出加入NaOH物质的量与产生的沉物质的量与产生的沉淀的量的关系图。在反应后的溶液中再逐滴加入盐酸，情淀的量的关系图。在反应后的溶液中再逐滴加入盐酸，情况又如何？况又如何？AlCl3+3NaOH =Al(OH)3+3H2O1123411234nAl(OH)3nAl(OH)3 n(NaOH)n(HCl)NaOH+HCl=NaCl+H2O(中和过量碱）中和过量碱）Al(OH)3+NaOH =NaAlO2+2H2ONaAlO2+HCl+H2O=Al(OH)3+NaClAl(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O5思考

19、：思考：若将若将AlCl3溶液逐滴加入到溶液逐滴加入到NaOH溶液中至过量，情况又如何？溶液中至过量，情况又如何？“铝三角铝三角”关系常应用于以下问题的解决：关系常应用于以下问题的解决：1 1制备制备Al(OH)Al(OH)3 3方法方法1 1：铝盐溶液中加入氨水：铝盐溶液中加入氨水方法方法2 2：偏铝酸盐溶液中通入：偏铝酸盐溶液中通入COCO2 2方法方法3 3：AlAl3+3+（或或AlOAlO2 2-）与其他离子可发生进行到底的与其他离子可发生进行到底的双水解反应。双水解反应。2 2离子共存问题的判断离子共存问题的判断AlAl3+3+能存在于酸性溶液中，与碱或水解显碱性的离子不能大量能存

20、在于酸性溶液中，与碱或水解显碱性的离子不能大量共存，如共存，如OHOH-、S S2-2-、HS HS-、CO CO3 32-2-、HCOHCO3 3-、AlOAlO2 2-、ClOClO-等。等。AlOAlO2 2-能存在于碱性溶液中，与酸或水解显酸性的离子不能大量能存在于碱性溶液中，与酸或水解显酸性的离子不能大量共存，如共存，如H H+、NH NH4 4+、Fe Fe3+3+、Al Al3+3+等。等。3 3互滴检验互滴检验铝盐与强碱、偏铝酸盐与强酸相互反应时，滴加顺序不同，铝盐与强碱、偏铝酸盐与强酸相互反应时，滴加顺序不同，产生现象也不同，因而要检验这两组物质时，不需要其他产生现象也不同，

21、因而要检验这两组物质时，不需要其他试剂，通过互滴即可区别。试剂，通过互滴即可区别。【例题【例题3】3.42gAl2(SO4)3加到加到15mLNaOH中，得到中，得到1.17g沉淀，沉淀，则原则原NaOH溶液的物质的量浓度溶液的物质的量浓度是多少？是多少？3 3mol/Lmol/L或或 4.334.33mol/Lmol/L【例例4】已已 知知 反反 应应 BeCl2 Na2BeO2 2H2O 2NaCl2Be(OH)2能进行完全。以下推断中正确的是能进行完全。以下推断中正确的是A BeCl2溶液溶液pH7，将其蒸干、灼烧后可得残留物将其蒸干、灼烧后可得残留物BeCl2B Na2BeO2溶溶液液

22、pH7，将将其其蒸蒸干干、灼灼烧烧后后可可得得残残留留物物Na2BeO2C Be(OH)2即能溶于盐酸，又能溶于即能溶于盐酸，又能溶于NaOH溶液溶液D BeCl2水溶液的导电性强，水溶液的导电性强，BeCl2一定是离子晶体一定是离子晶体【例例5】第第A族族的的Al、Ga均均为为两两性性元元素素，Al(OH)3与与Ga(OH)3相相比比，后后者者酸酸性性比比前前者者强强。当当CO2通通入入NaAlO2和和NaGaO2的溶液中，首先沉淀出来的氢氧化物是的溶液中，首先沉淀出来的氢氧化物是A Al(OH)3 B Ga(OH)3 C 同同时时沉沉淀淀出出来来 n【例题6】有一白色固体可能由有一白色固体

23、可能由Al2(SO4)3、AgNO3、BaCl2、NH4Cl、MgCl2、KOH、Na2S 中的两种或三种组成，为确定该白色固体的中的两种或三种组成，为确定该白色固体的组成，进行了下列实验：取白色固体少量，加入蒸组成，进行了下列实验：取白色固体少量，加入蒸馏水充分振荡得无色溶液；取无色溶液，逐滴加入馏水充分振荡得无色溶液；取无色溶液，逐滴加入稀稀HCl，有白色沉淀生成，试回答：有白色沉淀生成，试回答：(1)该白色固体中肯定含有该白色固体中肯定含有 (2)该白色固体中可能含有该白色固体中可能含有 Al2(SO4)3、KOHNH4Cl、Na2S【例例7】准准确确称称取取6g铝铝土土矿矿样样品品（含

24、含Al2O3、Fe2O3、SiO2），放放入入100mL 浓浓度度的的H2SO4溶溶液液中中，充充分分反反应应后后过过滤滤，向向滤滤液液中中加加入入10mol/L的的NaOH溶溶液液，产产生生沉沉淀与加入淀与加入NaOH溶液的体积的关系如右图所示，求：溶液的体积的关系如右图所示，求：（1）H2SO4溶液的物质的量浓度；溶液的物质的量浓度；（2）若）若a2.3mL，计算各组分的质量；计算各组分的质量；（3）计算）计算a值的取值范围。值的取值范围。在物质的分离和提纯方面的应用在物质的分离和提纯方面的应用【例题例题8】分别除去下列物质中括号内的杂质，请分别除去下列物质中括号内的杂质，请在空白处填写所

25、用试剂的化学式：在空白处填写所用试剂的化学式：A.Fe(Al)【】B.SiO2(Al2O3)【】C.Fe2O3(Al2O3)【】D.MgCl2(AlCl3)【】E.AlCl3(MgCl2)【】NaOHHClNaOHNaOH.HClNaOH.CO2.HCl【例题例题9】欲使溶液中的欲使溶液中的Ag+、Ba2+、Mg2+、Al3+等离子逐一形成沉淀析出，可依次加入等离子逐一形成沉淀析出，可依次加入 、。NaClNa2SO4NaOHCO2【例题11】下列各组物质，不用任何其它试剂就下列各组物质，不用任何其它试剂就不能鉴别的是不能鉴别的是()A.Al2(SO4)3、NaOH；B.Na2CO3、H2SO

26、4 C.BaCl2、K2SO4；D.NaAlO2、HCl;E.CuSO4、BaCl2、Na2SO4、NH4NO3。F.MgCl2、NaCl、NH4Cl、NaOH、KNO3【例题10】只用一种试剂鉴别下列只用一种试剂鉴别下列 8 种溶液种溶液，这种试剂是【】，这种试剂是【】NaCl、MgCl2、AlCl3、FeCl3、NH4Cl、CuCl2、(NH4)2SO4、AgNO3 Ba(OH)2C C F F【例例题题12】有有甲甲、乙乙、丙丙三三位位同同学学做做制制备备Al(OH)3的的实实验验，桌桌上上放放同同样样的的药药品品：231g70%的的H2SO4溶溶液液；含含有有20%苛苛性性钾钾的的烧烧

27、碱碱溶溶液液140g；足足量量的的铝铝屑屑；水水。甲甲、乙乙、丙丙三三位位同同学学制制得得的的Al(OH)3的质量分别为的质量分别为W1、W2、W3克，实验的三种方案如下：克，实验的三种方案如下：甲：铝甲：铝 加加NaOH溶液溶液 加加H2SO4溶液溶液 W1gAl(OH)3 乙：铝乙：铝 加加H2SO4溶液溶液 加加NaOH溶液溶液W2gAl(OH)3 丙：铝丙：铝 加加NaOH溶液溶液A 铝铝 加加H2SO4溶液溶液 BW3gAl(OH)3试回答：（试回答：（1）从充分利用原料、降低成本、提高产率等因素）从充分利用原料、降低成本、提高产率等因素分析，实验方案最佳的同学是分析，实验方案最佳的

28、同学是 （2）三位同学分别制得的）三位同学分别制得的Al(OH)3的质量大小顺序是的质量大小顺序是 丙丙W3W1W2 现现有有AlCl3和和FeCl3的混和溶液的混和溶液,其中其中Al3+和和Fe3+的物的物质质的量之和的量之和为为0.1摩摩尔尔。在此溶液中加入。在此溶液中加入90毫升毫升4摩摩/升的升的NaOH溶液溶液,使其充分反使其充分反应应;设设Al3+的物的物质质的的量与量与总总物物质质的量的比的量的比值为值为x;(1)根据反根据反应应的化学方程式的化学方程式计计算算x=0.4时时,溶液中溶液中产产生的沉淀是什么生的沉淀是什么?物物质质的量是多少的量是多少?(2)计计算沉淀中只有算沉淀

29、中只有Fe(OH)3时时的的x的取的取值值范范围围.请请在在图图中画出沉淀中画出沉淀总总量量(摩摩)随随x(01)变变化的曲化的曲线线.(3)若若Al3+和和Fe3+的物质的量之和为的物质的量之和为A摩摩(A为合为合理数值理数值),其它条件不变时其它条件不变时,求沉淀中同时有求沉淀中同时有Al(OH)3、Fe(OH)3时的时的x取值范围和各沉淀的取值范围和各沉淀的物质的量物质的量(用含有用含有A、x的式子表示的式子表示)(1)按反按反应应 Fe3+3OH-=Fe(OH)3 0.1-0.40.1 30.06 =0.06摩摩 =0.18摩摩 0.06摩摩Al3+4OH-=AlO2-+2H2O0.4

30、0.140.04有有0.06摩摩Fe(OH)3沉淀沉淀x的最大取的最大取值为值为0.1(1-x)3+0.4x=0.094,x=0.6在在0 x0.6时时,沉淀只有沉淀只有Fe(OH)3x=0时时,Fe(OH)3沉淀量沉淀量为为0.1摩摩,x=0.4时时,Fe(OH)3沉淀量沉淀量为为0.06摩摩,x=0.6时时,Fe(OH)3沉淀量沉淀量为为0.04摩摩,在在0.6x1内内,总总沉淀量沉淀量:n总总=0.1(1-x)+0.1x=0.04摩摩(3)3A(1-x)+4Ax=0.36 x=x 1 nFe(OH)3=A(1-x)摩摩nAl(OH)3=A(x+3)-0.36摩摩 0.36A-30.36A-3