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學(xué)案13　鋁及其重要化合物 [考綱要求]　了解鋁及其重要化合物的主要性質(zhì)和應(yīng)用。 知識(shí)點(diǎn)一　鋁的化學(xué)性質(zhì) 1．鋁與氧氣反應(yīng) 用坩堝鉗夾住一小塊鋁箔，在酒精燈上加熱至之熔化，會(huì)看到的現(xiàn)象是 ________________________________________________________________________ _______________，原因是_______________________________________________ ________________________________________________________________________， 反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________________________________________________。 2．鋁與酸的反應(yīng) 鋁與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式為：___________________________________________。 3．鋁與強(qiáng)堿的反應(yīng) 鋁與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為：_______________________________________ ________________________________________________________________________。 4．鋁熱反應(yīng) Al與Fe2O3共熱的化學(xué)方程式為：_________________________________________ ________________________________________________________________________。 問題思考 1．鋁是活潑金屬，為什么鋁制品常用來(lái)作為各種材料、具有一定的防腐蝕能力？ 　 　 2．鋁與酸、堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是什么？氧化劑是什么？ 　 　 知識(shí)點(diǎn)二　鋁的重要化合物 1．氧化鋁和氫氧化鋁的比較 問題思考 3．既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)的氧化物，一定是兩性氧化物嗎？ 　 　 　 2．常見的鋁鹽 (1)硫酸鋁鉀是由兩種不同的金屬離子和一種酸根離子組成的復(fù)鹽。 (2)明礬的化學(xué)式為：________________，它是____色晶體，____溶于水，水溶液pH____7(填“<”、“>”或“＝”)。明礬可以凈水，其凈水的原因是：___________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 一、鋁與酸、堿的反應(yīng) 1．等質(zhì)量的兩份鋁分別與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng)，所得H2的體積之比是多少？為什么？ 　 　 　 2．足量的兩份鋁分別投入到等體積、等物質(zhì)的量濃度的鹽酸、氫氧化鈉溶液中，產(chǎn)生H2的體積關(guān)系是什么？為什么？ 　 　 　 3．足量的兩份鋁分別投入到等體積、一定物質(zhì)的量濃度的HCl、NaOH溶液中，二者產(chǎn)生的H2相等，則HCl和NaOH的物質(zhì)的量濃度是什么關(guān)系？為什么？ 　 　 　 典例導(dǎo)悟1　(2011無(wú)錫調(diào)研)等體積、等物質(zhì)的量濃度的硫酸、氫氧化鈉溶液分別放在甲、乙兩燒杯中，各加等質(zhì)量的鋁，生成氫氣的體積比為5∶6，則甲、乙兩燒杯中的反應(yīng)情況可能分別是(　　) A．甲、乙中都是鋁過量 B．甲中鋁過量、乙中堿過量 C．甲中酸過量、乙中鋁過量 D．甲中酸過量、乙中堿過量 聽課記錄：　 　 　 變式演練　甲、乙兩燒杯中各盛有100 mL 3 molL－1的鹽酸和NaOH溶液，向兩燒杯中分別加入等質(zhì)量的鋁粉，反應(yīng)結(jié)束后，測(cè)得生成的氣體體積比為V(甲)∶V(乙)＝1∶2，則加入鋁粉的質(zhì)量為(　　) A．5.4 g B．3.6 g C．2.7 g D．1.8 g 二、Al(OH)3沉淀生成的計(jì)算 1．Al3＋與OH－反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀的定量計(jì)算規(guī)律 可溶性鋁鹽與強(qiáng)堿溶液混合時(shí)，二者相對(duì)量的大小要影響產(chǎn)物的生成： 強(qiáng)堿不足量時(shí)(反應(yīng)①)：____________________________________________________； 強(qiáng)堿足量時(shí)(反應(yīng)②)：______________________________________________________； 綜合上述兩式可得(反應(yīng)③)：________________________________________________。 設(shè)Al3＋、OH－的物質(zhì)的量分別為n(Al3＋)、n(OH－)，最終生成Al(OH)3的質(zhì)量為m[Al(OH)3]，借助數(shù)軸討論如圖所示： 2．強(qiáng)酸與AlO反應(yīng)的定量計(jì)算規(guī)律 強(qiáng)酸不足量時(shí)(反應(yīng)①)：___________________________________________________； 強(qiáng)酸足量時(shí)(反應(yīng)②)：_____________________________________________________； 綜合上述兩式可得(反應(yīng)③)：________________________________________________。 結(jié)果如下： 典例導(dǎo)悟2　實(shí)驗(yàn)室用鋁屑、燒堿和稀H2SO4為原料制取一定量的Al(OH)3。可分別用如下的轉(zhuǎn)化關(guān)系表示兩種方法： ①Al Al3＋Al(OH)3 ②AlAlO Al(OH)3 (1)上述哪一種方法比較節(jié)約試劑？(提示：試從每生產(chǎn) 2 mol Al(OH)3所耗費(fèi)的試劑用量予以說明) (2)從操作難易的角度分析，上述兩種方法存在的明顯缺點(diǎn)是什么？若原料相同，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一種更為節(jié)約試劑的方法(以方程式表示，并說明其可以最節(jié)約試劑的根據(jù))。 題組一　Al及其化合物的性質(zhì) 1．判斷正誤 (1)鋁制容器可盛裝濃H2SO4(　　) (2010重慶理綜－8A) (2)用氫氧化鈉溶液除去鋁表面的氧化膜：Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O(　　) (2010江蘇－3B) (3)用氨水鑒別Al3＋、Mg2＋、Ag＋(　　) (2010天津理綜－3A) (4)向明礬溶液中加入過量的氫氧化鋇溶液：Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===2BaSO4↓＋AlO＋2H2O(　　) (2010四川理綜－9A) (5)Y(即Al)的最高價(jià)氧化物的水化物能溶于稀氨水(　　) (2010上海－20C) 2．(2008廣東，6)相同質(zhì)量的下列物質(zhì)分別與等濃度的NaOH溶液反應(yīng)，至體系中均無(wú)固體物質(zhì)，消耗堿量最多的是(　　) A．Al B．Al(OH)3 C．AlCl3 D．Al2O3 3．(2009上海，15)鎂和鋁分別與等濃度、等體積的過量稀硫酸反應(yīng)，產(chǎn)生氣體的體積(V)與時(shí)間(t)關(guān)系如下圖。反應(yīng)中鎂和鋁的(　　) A．物質(zhì)的量之比為3∶2 B．質(zhì)量之比為3∶2 C．摩爾質(zhì)量之比為2∶3 D．反應(yīng)速率之比為2∶3　　　　　　　　　　　　　　　　　　 4．(2009四川理綜，11)向m g鎂和鋁的混合物中加入適量的稀硫酸，恰好完全反應(yīng)生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體b L。向反應(yīng)后的溶液中加入c molL－1氫氧化鉀溶液V mL，使金屬離子剛好沉淀完全，得到的沉淀質(zhì)量為n g。再將得到的沉淀灼燒至質(zhì)量不再改變?yōu)橹?，得到固體 p g。則下列關(guān)系不正確的是(　　) A．c＝ B．p＝m＋ C．n＝m＋17Vc D.m＝，故甲中鋁過量，乙中鋁不足(即堿過量)。] 2．(1)②法比①法節(jié)約試劑。每制備 2 mol Al(OH)3 ①法消耗 2 mol Al,3 mol H2SO4,6 mol NaOH，②法消耗2 mol Al，2 mol NaOH，1 mol H2SO4，所以②法比較節(jié)約試劑。 (2)由于Al(OH)3既能與H2SO4反應(yīng)又能與NaOH反應(yīng)所以在上述兩種方法中第二步驟操作的用量都難以控制。 2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑ 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ Al2(SO4)3＋6NaAlO2＋12H2O===8Al(OH)3↓＋3Na2SO4 故每生成2 mol Al(OH)3，需要2 mol Al，0.75 mol H2SO4，1.5 mol NaOH，可見比①②兩法更節(jié)約試劑。 解析　(1)反應(yīng)過程中所涉及的化學(xué)方程式為： ①2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑ Al2(SO4)3＋6NaOH===2Al(OH)3↓＋3Na2SO4 ②2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 2NaAlO2＋2H2O＋H2SO4===2Al(OH)3↓＋Na2SO4 由化學(xué)方程式可分別得出兩種方法的關(guān)系式： ①法2Al～3H2SO4～6NaOH～2Al(OH)3 ②法2Al～2NaOH～H2SO4～2Al(OH)3 所以制備2 mol Al(OH)3①法消耗2 mol Al,3 mol H2SO4, 6mol NaOH； ②法消耗2 mol Al,2 mol NaOH, 1mol H2SO4。 故②法比較節(jié)約試劑 (2)根據(jù)Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓ 可采用以下轉(zhuǎn)化關(guān)系： →2 mol Al(OH)3 變式演練 A　[其反應(yīng)原理分別為：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑?？梢姰?dāng)參加反應(yīng)的HCl和NaOH的物質(zhì)的量一樣多時(shí)，產(chǎn)生H2的體積比是1∶3，而題設(shè)條件體積比為1∶2，說明此題投入的鋁粉對(duì)鹽酸來(lái)說是過量的，而對(duì)于NaOH來(lái)說是不足的。 2Al＋6HCl　　　===　　　2AlCl3＋3H2↑ 6 mol 3 mol 3 molL－10.1 L 0.15 mol 則Al與NaOH反應(yīng)生成的H2為0.15 mol2＝0.3 mol。 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 227 g 3 mol 5．4 g 0.3 mol 即投入的鋁粉為5.4 g。] 【課后練習(xí)區(qū)】 高考集訓(xùn) 1．(1)√　(2)√　(3)　(4)√　(5) 2．A　3.A　4.C 5．①2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑　b ②2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋ 6H＋ HCO與H＋反應(yīng)使H＋濃度降低，產(chǎn)生Al(OH)3沉淀 解析　堿洗時(shí)，部分除去了氧化膜的Al與NaOH溶液反應(yīng)放出了H2，若將溶液中AlO轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀應(yīng)向溶液中通入CO2，加HNO3，如若過量會(huì)造成沉淀溶解。鋁作陽(yáng)極失去電子最終形成Al2O3，所以陽(yáng)極電極反應(yīng)式為：2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋，在廢電解液中加入NaHCO3，會(huì)使溶液中H＋濃度降低而生成Al(OH)3沉淀。 6．(1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O (2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O (3)硫氰化鉀(或苯酚溶液等合理答案均可) (4)NaHCO3　制純堿(或做發(fā)酵粉等合理答案均可) (5)5.610－10 molL－1 解析　鋁土礦中的成分能與HCl反應(yīng)的有Al2O3、Fe2O3、MgO，不反應(yīng)的是SiO2，所以固體A為SiO2，濾液B中有Al3＋、Fe3＋、Mg2＋，再加入過量燒堿，Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，F(xiàn)e3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，沉淀C為Fe(OH)3、Mg(OH)2混合物，濾液D為NaAlO2、NaOH(過量)，NaAlO2能與CO2反應(yīng)，NaAlO2＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋NaHCO3，濾液E為NaHCO3，沉淀F為Al(OH)3，Al(OH)3灼燒得到Al2O3。鋁土礦中能與NaOH溶液反應(yīng)的有Al2O3、SiO2，其余均不反應(yīng)，所以固體X為Fe2O3、MgO，Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。(5)題中應(yīng)用Ksp的有關(guān)計(jì)算，Ksp＝c(Mg2＋)c2(OH－)，c(OH－)＝1.010－1 molL－1，所以c(Mg2＋)＝ molL－1＝＝5.610－10 molL－1。 7．C　[A項(xiàng)，由Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2可知，其圖象應(yīng)為圖1；B項(xiàng)，由HCl＋NaAlO2＋H2O===Al(OH)3↓＋NaCl，Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O可知其圖象應(yīng)為圖2；D項(xiàng)，由AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O,3NaAlO2＋AlCl3＋6H2O===4Al(OH)3↓＋3NaCl可知，其圖象應(yīng)為圖3。 　　 圖1　　 　　　　　圖2　　　　　　圖3] 考點(diǎn)集訓(xùn) 1．CD 2．D　[該題中涉及的化學(xué)方程式為：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。由題意，金屬?zèng)]有剩余可知x必大于或等于0.5，即0.5≤x<1。根據(jù)電子得失守恒得：22.4＝V(H2)，當(dāng)x＝0.5時(shí)，V(H2)＝22.4n，當(dāng)x＝1時(shí)，V(H2)＝11.2n，則11.2n

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高考化學(xué) 總復(fù)習(xí)學(xué)案13 鋁及其重要化合物 高考 化學(xué) 復(fù)習(xí) 13 及其 重要 化合物

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