高考化学经典复习7.2铝及其化合物含答案完美

第2节 铝及其化合物 考纲点击：了解铝及其重要化合物的制备方法，掌握其主 要性质及其应用。 回归教材 一、铝 1.结构和存在 第三周期第ⅢA 族 最多 铝位于元素周期表__________________，原子结构示意图 为 。铝是地壳中含量______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 导电性 密度较小 银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、________和 导热性，____________、质地柔软。 3.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_______________________________________________。 4Al＋3O2 2Al2O3 2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑ 2Al＋Fe2O3 2Fe＋Al2O3 4.制备和用途 (1)制备 (2)用途 纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。 [特别提醒](1)铝在常温下迅速被氧气氧化，形成一层致密 的氧化膜，保护铝不被继续氧化，因而铝制品通常具有较强的 抗腐蚀性能。常温时，浓H2SO4 和浓 HNO3 能使铝钝化，因此 可用铝制槽车储运浓H2SO4 或浓 HNO3。 (2)铝与NaOH 溶液的反应体现了铝的金属性而不是非金属 性，其氧化剂是H2O，而不是NaOH。 (3)含铝元素的盐有两种：铝盐(即含铝离子的盐)和偏铝酸 盐(即含偏铝酸根离子的盐)，铝元素的化合价均为＋3 价。 二、氧化铝与氢氧化铝 1.氧化铝 Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O 2.氢氧化铝 (1)物理性质 白色胶状固体，有较强的________性。吸附 (2)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_______________________________________________。 Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O ③_______________________________________________。 (3)制备 2Al(OH)3 Al2O3＋3H2O 3.明矾净水原理 KAl(SO4)2·12H2O十二水合硫酸铝钾俗名明矾，化学式为________________， Al(OH)3(胶体)＋3H＋，因______________微粒可吸附杂质形成 沉淀，故明矾可用作净水剂。 Al(OH)3 胶体 [特别提醒](1)AlCl3 是共价化合物，熔融时不导电，不能通 过电解AlCl3 制Al。AlCl3 溶液加热蒸干灼烧，最终得到Al2O3 固体。 (2)Al2O3、MgO 的熔点很高，可用作耐火材料，但氧化铝 坩埚不能用于熔融NaOH 固体。 其净水的原理涉及的离子方程式表示为：Al3＋＋3H2O 基础测评 1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1) 中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈 ( )。 (5) 氢氧化铝 、NaHCO3 、 Na2CO3 均可作胃酸的中和 剂 ( )。 (6)氧化铝是金属氧化物，也是碱性氧化物( )。 (7)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( )。 (8)工业上可用电解熔融 AlCl3 制备单质 Al( )。 答案：(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)× (8)× 2.下列物质中，既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反 应的是( )。 ①NaHCO3 ②Al ③Al2O3 ④Al(OH)3 A.③④ B.①③④ C.③ D.全部 答案：D 3. 常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是 ( )。 4.下列反应中的离子方程式书写正确的是( )。 5.在 Al2(SO4)3 和 MgSO4 的混合溶液中，滴加 NaOH 溶液， 生成沉淀的量与滴入 NaOH 溶液的体积关系如图所示，则原混 合液中 Al2(SO4)3 与 MgSO4 的物质的量浓度之比为( )。 A.6∶ 1 B.3∶ 1 C.2∶ 1 D.1∶ 2 解析：由图可知，溶解 Al(OH)3 消耗碱 10 mL，则生成 Al(OH)3 消耗碱 30 mL，生成 Mg(OH)2 消耗碱(50－30) mL＝ 20 mL，故 Al3＋与 Mg2＋的浓度之比为 1∶ 1，则 Al2(SO4)3 与 MgSO4 的物质的量浓度之比为 1∶ 2。 答案：D 考点一 考向1 铝 铝的性质与应用 [典例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， 产生氢气的量相同 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 错误；根据关系式 2Al～6HCl～3H2,2Al～2NaOH～3H2，当 Al 足量时，等物质的量的HCl 和NaOH 产生 H2 的体积比为 1∶ 3，B 错误；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，铝片不会 钝化，D 错误。 答案：C [方法技巧](1)铝热剂是铝与金属氧化物的混合物，其中金 属氧化物中金属元素的还原性要比铝弱。例如：CuO 与Al 能发 生铝热反应，而 Al 与 MgO 不能发生铝热反应。 (2)镁、铝化学性质和制备上的差异 ①铝在常温下遇浓H2SO4、浓 HNO3 易钝化，因此能用铝 制容器盛放浓硫酸、浓硝酸，而镁不能。 ②铝能与NaOH 等强碱反应而镁不能。 ③工业上用电解熔融氧化铝制备铝，而不用氯化铝，因为 氯化铝是共价化合物；工业上用电解熔融氯化镁制备镁，而不 用氧化镁，因为氧化镁的熔点高。 考向2 铝与酸、碱反应的定量分析 [典例2]两份铝屑，第一份与过量的盐酸反应，第二份与过 量的 NaOH 溶液反应，产生氢气的体积比为 1∶ 3，则第一份铝 屑与第二份铝屑的质量比为( )。 A.1∶ 1 B.1∶ 3 C.1∶ 2 D.2∶ 1 解析：根据 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋ 2H2O===2NaAlO2 ＋3H2↑可知，Al 无论是与盐酸反应还是与 NaOH 溶液反应，相同质量的铝屑完全反应生成的氢气的量相 同。若产生氢气的体积比为1∶ 3，说明两份铝的质量比为1∶ 3， B 正确。 答案：B [方法技巧] 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 【拓展演练】 1.镁和铝分别与等浓度等体积的过量稀硫酸反应，产生气 体的体积(V)与时间(t)关系如图所示。反应中镁和铝的( )。 A.物质的量之比为 3∶ 2 C.摩尔质量之比为 2∶ 3 B.质量之比为 3∶ 2 D.反应速率之比为 2∶ 3 解析：由关系式 Mg～H2，2Al～3H2，可知产生等量 H2 时， 消耗 Mg、Al 的物质的量之比为 3∶ 2，故 A 正确。二者质量之 比为 4∶ 3，摩尔质量之比为 24∶ 27＝8∶ 9，反应速率之比为 3∶ 2。 答案：A 2.(2018 年浙江温州模拟) 等体积 、 等 物 质 的 量 浓 度 的 H2SO4、NaOH 溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加入等质量的 铝，生成 H2 的体积比为 5∶ 6(相同条件下)，则甲、乙两烧杯中 的反应情况可能是( )。 A.甲、乙中都是铝过量 C.甲中酸过量、乙中铝过量 B.甲中铝过量、乙中碱过量 D.甲中酸过量、乙中碱过量 解析：若酸、碱过量，生成 H2 的体积比为 1∶ 1，若铝均 过量，生成 H2 的体积比为 2∶ 3，可知反应情况为甲中铝过量， 乙中碱过量。 答案：B 考点二 考向1 铝的重要化合物 Al(OH)3 的制备 [典例3](2018 年山东潍坊检测)用稀 H2SO4、NaOH 溶液和 金属铝为原料制取 Al(OH)3。甲、乙、丙三位学生的制备途径 分别如下： 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，则甲消耗 1.5 mol H2SO4 和 3 mol NaOH，乙消耗 1 mol NaOH 和 0.5 mol H2SO4， 丙拆成四份，一份与 H2SO4 反应，消耗 H2SO4 0.375 mol，三份 与 NaOH 反应，消耗 NaOH 0.75 mol，故甲消耗原料的总物质 的量最多，丙消耗原料的总物质的量最少。 答案：B 考向2 铝三角的转化关系及应用 [典例4](2018 年天津检测)A、B、C、D、E 五种化合物均 含有某种短周期常见元素，它们的转化关系如图所示，其中 A 的溶液为澄清溶液，C 为难溶的白色固体，E 易溶于水，取 A 的溶液灼烧，焰色反应为浅紫色(透过蓝色钴玻璃)。 (1) 写出化学式：A______________ ，B______________ ， C______________，D____________，E____________。 (2)写出下列反应的离子方程式： A→B：___________________________________________； A→D：___________________________________________。 [方法技巧] 有关反应的离子方程式为： 2.铝三角的应用 下列说法中错误的是( 考向3 从铝土矿中提炼铝 [典例5]铝土矿的主要成分为氧化铝、氧化铁和二氧化硅， 工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝： )。 A.①②中除加试剂外，还需要进行过滤操作 B.a、b 中铝元素的化合价相同 C.③中需要通入过量的氨气 D.④进行的操作是加热，而且 d 一定是氧化铝 . . 解析：反应①后的体系中含有固体二氧化硅，需要过滤除 去，反应②后的体系中有氢氧化铁沉淀，需要过滤除去，A 正 确；a、b 中 Al 元素分别以 AlCl3 和 NaAlO2 形式存在，其中铝 的化合价都是＋3 价，B 正确；由 NaAlO2 制备 Al(OH)3 需要通 入过量 CO2，C 错误；由 Al(OH)3 制备 Al2O3，加热即可，D 正 确。 答案：C [方法技巧] 从铝土矿提取氧化铝的化工流程 已知铝土矿含SiO2、Fe2O3、MgO 等杂质。 【拓展演练】 3.(2018 年江苏卷)在给定条件下，下列选项所示的物质间 转化均能实现的是( )。 解析：A 项，NaHCO3 受热分解成 Na2CO3、CO2 和 H2O， Na2CO3 与饱和石灰水反应生成 CaCO3 和 NaOH，两步反应均能 实现；B 项，Al 与 NaOH 溶液反应生成 NaAlO2 和 H2，NaAlO2 与过量盐酸反应生成 NaCl、AlCl3 和 H2O，第二步反应不能实 现；C 项，AgNO3 中加入氨水可获得银氨溶液，蔗糖中不含醛 基，蔗糖不能发生银镜反应，第二步反应不能实现；D 项，Al 与 Fe2O3 在高温下发生铝热反应生成 Al2O3 和 Fe，Fe 与 HCl 反 应生成 FeCl2 和 H2，第二步反应不能实现。 答案：A 4.铝土矿(主要成分为 Al2O3，还有少量杂质)是提取氧化铝 的原料。提取氧化铝的工艺流程如下： (1)请用离子方程式表示以上工艺流程中第①步反应： __________________________________。 (2)写出以上工艺流程中第③步反应的化学方程式： ______________________________________。 (3)金属铝与氧化铁混合点燃，会发生剧烈的反应。写出该 反应的化学方程式：________________________________。请 举一例该反应的用途：__________________。 (4)电解熔融氧化铝制取金属铝，若有 0.6 mol 电子发生转 移，理论上能得到金属铝的质量是________。 Al(OH)3 沉淀的计算与图象分析 1.Al(OH)3 沉淀的计算 (1)根据AlCl3 与NaOH 的量计算生成 Al(OH)3 的量，设 n(Al3＋)＝a，n(OH－)＝b。 (2)根据 AlCl3 和 Al(OH)3 的量计算需要加入的 NaOH 的量。 NaOH的量 n(NaOH) 当NaOH不足时 n(NaOH)＝3n[Al(OH)3] 当NaOH过量时 n(NaOH)＝3n(Al3＋)＋{n(Al3＋)－n[Al(OH)3]} ＝4n(Al3＋)－n[Al(OH)3] (4)根据 Al(OH)3 和 NaAlO2 的量计算需要加入的 HCl 的量。 2.四个基本图象 (1)可溶性铝盐溶液与 NaOH 溶液反应的图象 (2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图象 3.拓展图象 ① ③ ② ④ (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 HCl 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相等)，沉淀图象如图④所 示。 [典例2]把 NaOH、MgCl2、AlCl3 三种固体组成的混合物溶 于足量水后有 1.16 g 白色沉淀，在所得的悬浊液中逐滴加入 1 mol·L－1 HCl 溶液，加入 HCl 溶液的体积 V 与生成沉淀的质量 m 的关系如下图所示，试回答： (1)写出混合物溶于水时发生反应的离子方程式：________ ______________________。 (2)写出 AB 段反应的离子方程式：____________________， B 点的沉淀物的化学式为_______________________________ ______________________________________。 (3)原混合物中 AlCl3 的物质的量为____________，NaOH 的质量为____________。 (4)求 Q 点加入的 HCl 溶液体积：____________。 A.2 mol、3 mol、8 mol C.2 mol、3 mol、4 mol B.3 mol、2 mol、8 mol D.3 mol、2 mol、4 mol 　　解析：反应中生成的沉淀有Mg(OH)2、Al(OH)3，生成的气体有NH3和O2。由纵 坐标及曲线n(沉淀)可知：n(Mg2＋)＝n[Mg(OH)2]＝3 mol，n(Al3＋)＝n[Al(OH)3]＝2 mol，产物中n(气体)在加入n(Na2O2)＝8 mol前、后是两条斜率不同的直线，所以加入 8 mol Na2O2前放出的气体为O2和NH3的混合气体，之后仅放出O2，由8 mol Na2O2与 H2O反应可放出4 mol O2可知放出n(NH3)＝8 mol－4 mol＝4 mol＝n(NH4 )。 　　答案：C +