逍遥学能 2013-02-10 12:58
一. 本周教学内容：铝及其化合物
1、铝
2、氧化铝
3、氢氧化铝
二. 重点、难点：
1、掌握铝及其重要化合物的性质和用途。
2、掌握Al2O3、Al（OH）3的两性。
3、掌握运用氢氧化铝的两性解决判断溶液中离子共存、推断物质的及有关计算和图象问题的。
三.过程
（一）铝
1、铝的原子结构
分析：铝位于元素周期表中第三周期ⅢA族，易失去3个电子形成铝离子，所以铝具有强还原性。
2、性质及用途
（1）物理性质：铝是一种银白色金属、有金属光泽，密度较小、熔点较低、硬度较小，具有良好的导电、导热性和延展性，具有一定的强度，在空气中具有很好的耐腐蚀性。
（2）用途：
物理性质
用途
良好的导电性
铝电缆
良好的导热性
制炊具、热交换器
银白色光泽
制银漆
密度较小
制航空用的合金、航天器材
反光性强
高质量的反射镜、卫星信号接收器
良好的延展性
极薄的铝箔
耐低温
抗低温的材料
3、性质
（1）与氧气反应
铝是一种活泼的金属，常温下被氧气氧化，在表面形成一层致密氧化层，阻止内部的金属继续与氧气反应，所以铝具有很强的抗腐蚀。铝去膜在纯氧中的反应现象：继续燃烧发出耀眼的白光。
（2）与酸反应
铝与稀盐酸（或稀硫酸）反应的离子方程式：2Al 6H =2Al 3 3H2↑
铝与稀硝酸反应的离子方程式：Al 4H NO3?D= A l 3 NO↑ 2H2O
常温下，铝在浓硝酸、浓硫酸中发生钝化。这种钝化是金属与酸发生化学反应的结果，具体地说是酸将金属氧化生成了一层致密而又坚硬的氧化物薄膜，将金属与酸隔离开，化学反应不再发生。
（3）与强碱溶液反应：
铝与NaOH溶液反应的离子方程式：2Al 2OH?D 2H2O=2AlO2?D 3H2↑
反应中H2O作氧化剂，转移电子数为6e?D，NaOH并未充当氧化剂。铝是一种既能与酸反应又能与碱反应的金属，相同物质的量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠反应，放出的氢气一样多。
（4）铝热反应
铝与某些难熔金属氧化物的反应称为铝热反应，铝粉和氧化铁的混合物称为铝热剂。
2Al Fe2O3 2Fe Al2O3
氧化铁粉末和铝粉剧烈反应，放出大量的热，发出耀眼的光芒。纸漏斗下部被烧穿，有黑色物质落入沙中。铝热反应能够进行的原因是：铝具有强还原性，且反应放出大量的热。铝热反应属于置换反应，常用于焊接金属、冶炼熔点高的金属如：钒、铬、锰等。
4、铝的冶炼和海水提镁
（1）铝的冶炼
②电解熔融氧化铝制取铝
（2）海水提镁
CaO CO2↑
CaO H2O=Ca（OH）2
Ca（OH）2 MgCl2=Mg（OH）2↓ CaCl2
Mg（OH）2 2HCl=MgCl2 2H2O
MgCl2 Mg Cl2↑
【思考】六水氯化镁在氯化氢气氛中加热的原因：在干燥的HCl气流中，抑制了MgCl2的水解，且带走了MgCl2•6H2O受热产生的水气。
（二）氧化铝
氧化铝是白色、不溶于水的固体，熔点高，硬度大。是一种良好的耐火材料，可以用来制造耐火坩埚，耐火管和耐高温的实验仪器。氧化铝是典型的两性氧化物。
1、制取：
【思考】氯化铝溶液加热至干灼烧得到氧化铝的原因：加热促使氯化铝的水解平衡右移，氯化氢受热挥发，使水解平衡不断右移直至完全得到氢氧化铝，氢氧化铝受热分解得到氧化铝。
2、两性氧化物的性质
（1）溶于强酸生成盐和水：Al2O3 6H =2Al 3 3H2O
（2）溶于强碱生成盐和水：Al2O3 2 = H2O
（三）氢氧化铝
氢氧化铝是不溶于水的白色胶状物质。能凝聚水中的悬浮物，吸附色素，可用于净水。
1、氢氧化铝的两性
H AlO Al（OH）3 Al3 3OH－
（酸式电离） （碱式电离）
分析：加入大量H （或OH－），平衡右移（或左移）；当H （或OH－）浓度不大时，对平衡的移动影响不大，故Al（OH）3溶于强酸或强碱，不溶于弱酸或弱碱。
（2）与强酸反应生成盐和水：Al（OH）3 3H ====Al3 3H2O
（3）与强碱反应生成盐和水：Al（OH）3 OH－====AlO
离子方程式：Al3 3OH－====Al（OH）3↓ Al（OH）3 OH－====AlO
离子方程式：Al3 3NH3?H2O====Al（OH）3↓ 3NH现象：立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→沉淀消失
图象：
离子方程式：AlO
离子方程式：2AlO CO2 3H2O====2Al（OH）3↓ CO ，Al（OH）3与CO2、H2O不反应。
（5）在适量强碱性溶液中逐滴加入铝盐溶液至过量
离子方程式：Al3 4OH－====AlO 6H2O====4Al（OH）3↓
（6）在适量强酸性溶液中逐滴加入偏铝酸盐溶液至过量
现象：局部产生白色沉淀→振荡消失→白色沉淀→渐多→最多
图象：
离子方程式：AlO 6H2O====4Al（OH）3↓
【规律总结1】“先沉淀后溶解”的化学反应：
（1）可溶性铝盐中滴加强碱至过量
（2）在偏铝酸盐溶液中滴加盐酸至过量
（3）澄清石灰水中通入CO2（或SO2 ）至过量
（4）AgNO3溶液中滴加氨水至过量
（5）Fe（OH）3胶体或Al（OH）3胶体中滴加强酸至过量，胶体先聚沉，然后沉淀溶解
（6）硅酸胶体中滴加强碱至过量，胶体先聚沉，然后沉淀溶解。
【规律总结2】滴定顺序不同，实验现象不同，实验结果不同的化学反应
（1）盐酸和碳酸钠溶液
（2）氯化铝溶液和氢氧化钠溶液
（3）偏铝酸钠溶液和盐酸溶液
（4）硝酸银溶液和氨水
（5）磷酸溶液和澄清石灰水
【规律总结3】可溶性铝盐与强碱溶液反应的有关计算
（1）求产物Al（OH）3的量
当n（Al3 ）:n（OH－）≥1:3时，n[Al（OH）3]=（1/3）n（OH－）
当1:4＜n（Al3 ）:n（OH－）＜1:3时，n[Al（OH）3]=4n（Al3 ）-n（OH－）
当n（Al3 ）:n（OH－）≤1:4时， n[Al（OH）3] =0
（2）求反应物碱的量
当n[Al（OH）3]=n（Al3 ）时，n（OH-）=3n（Al3 ）
当n[Al（OH）3]＜n（Al3 ）时，若碱不足，n（OH－）=3n[Al（OH）3]，若碱过量，n（OH－）=4n（Al3 ）-n[Al（OH）3]
2、不稳定性
【典型例题】
例1. 将等物质的量的镁和铝相混合,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（ ）
A. 3mol/L HCl B. 4mol/L HNO3
C. 8mol/L NaOH D. 18mol/L H2SO4
答案：A
例2. 甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol/L的盐酸和氢氧化钠溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后测得生成的气体体积比为甲:乙=1:2，则加入铝粉的质量为（ ）
A. 5.4g B. 3.6g C. 2.7g D. 1.6g
答案：A
例3. 若在加入铝粉能放出氢气的溶液中，分别加入下列各组离子，可能共存的是（ ）
A.NH4 、NO3-、CO32-、Na B.Na 、Ba2 、Mg2 、HCO3-C.NO3-、Ca2 、K 、Cl- D.NO3-、K 、AlO2-、OH-
答案：CD
例4. 已知Ba（AlO2）2可溶于水。下图表示的是向A12（SO4）3溶液中逐滴加入Ba（OH）2溶液时，生成沉淀的物质的量y与加入Ba（OH）2的物质的量x的关系。下列有关叙述正确的是
A. a?Db时沉淀的物质的量：A1（OH）3比BaSO4多
B. c?Dd时溶液中离子的物质的量：AlO2－比Ba2 多
C. a?Dd时沉淀的物质的量：BaSO4可能小于A1（OH）3
D. d?De时溶液中离子的物质的量：Ba2 可能等于OH－
答案：B、D
例5. 只用试管和胶头滴管无法区分的一组溶液是（ ）
A. KOH和AlCl3 B. MgCl2和氨水 C. NaAlO2和盐酸 D. Na2CO3和盐酸
答案：B
例6. 向20ml AlCl3溶液中滴入2 mol/LNaOH溶液时，得到Al（OH）3沉淀质量与所滴加NaOH溶液体积（mL）关系如下图所示：
答案：（1）烧杯 漏斗（2）除去铁等不溶于碱的杂质（3）取上层清液，逐滴加入稀硫酸，若变浑浊则说明沉淀不完全，若不变浑浊则说明沉淀完全（4）通入足量的CO2气体
例8. Al（OH）3是治疗胃酸过多的药物胃舒平的主要成分。某课外小组用铝、稀硫酸、烧碱为原料，制备一定量的Al（OH）3。他们分别设计了两种实验方案：
方案一：Al Al（OH）3
（1）从节约药品的角度思考，你认为哪一种方案好？_________，方案一和方案二共同存在的问题是__________________。
（2）请用相同的原料设计一个更为节约药品的方案，并写出有关反应的化学方程式。
分析：（1）设同样制备1 mol Al（OH）3，根据设计的方案中涉及的反应计算，方案一需1 mol Al、1.5 mol H2SO4、3 mol NaOH，方案二需1 mol Al、0.5 mol H2SO4、1 mol NaOH 高中历史，故方案二比方案一节约药品。但方案一中加入NaOH溶液和方案二中加入H2SO4溶液时，均难以控制加入的量以确保Al元素全部进入沉淀。
（2）按下图，将1 mol Al分成两部分去做，将所得溶液合并：
1 mol Al ?菁/p>
实验中只需1molAl、0.375molH2SO4、0.75molNaOH，且无需担心Al元素不能全部进入沉淀。
答案：（1）方案二较好 方案一在加入NaOH溶液和方案二在加入H2SO4溶液时，均难以控制加入的量，确保Al元素全部进入沉淀（2）将Al按1∶3分成两份，第一份与硫酸溶液反应，第二份与NaOH溶液反应，然后将所得溶液混合即可。有关反应的化学方程式为：
2Al 3H2SO4====Al2（SO4）3 3H2↑
2Al 2NaOH 2H2O====2NaAlO2 3H2↑
Al2（SO4）3 6NaAlO2 12H2O====8Al（OH）3↓ 3Na2SO4
【模拟
1. 下列关于金属铝的叙述中，说法不正确的是（ ）
A. Al 是地壳中含量最多的金属元素
B. Al 是比较活泼的金属，在化学反应中容易失去电子，表现还原性
C. Al箔在空气中受热可以熔化，且发生剧烈燃烧
D. Al箔在空气中受热可以熔化，由于氧化膜的存在，熔化的Al 并不滴落
2. 常温下不能与铝反应的物质是（ ）
A. 氧化铁 B. 烧碱溶液 C. 硫酸铜溶液 D. 稀盐酸
3. 铝在空气中能够稳定存在的原因是（ ）
A. 铝的活泼性差 B. 铝的还原性差
C. 铝与氧气不反应 D. 铝表面有氧化膜
4. 下列关于铝的叙述中，不正确的是 （ ）
A. 铝属于第ⅢA族元素 B. 铝是地壳里含量最多的金属元素
C. 铝不能与氧气反应 D. 铝能与强碱溶液反应
5. 为了除去铁粉中的少量铝粉，可以选取下列哪种溶液（ ）
A. 浓盐酸 B. 浓硝酸
C. 浓硫酸 D. 浓氢氧化钠溶液
6. 下列物质中，不属于合金的是（ ）
A. 硬铝 B. 黄铜 C. 钢铁 D. 金箔
7. 铝在人体内积累可使人慢性中毒，1989年世界卫生组织正式将铝定为“食品污染源之一”而加以控制。铝在下列使用场合须加以控制的是（ ）
①糖果香烟内包装 ②电线电缆 ③牙膏皮 ④氢氧化铝胶囊（作内服药）
⑤用明矾净水 ⑥用明矾和小苏打混合物作食品膨化剂 ⑦制造炊具和餐具 ⑧制防锈漆
A. ①③④⑤⑥⑦ B. ②③④⑤⑥ C. ②③⑤⑦⑧ D. 全部
8. 下列离子方程式不正确的是（ ）
A. 三氯化铝溶液中加入过量氨水 Al3＋ 4NH3?H2O = AlO2－ 4NH4＋ 2H2O
B. 4 mol?L－1的NaAlO2溶液和7 mol?L－1的HCl等体积互相均匀混合4AlO2－ 7H＋ H2O = 3Al（OH）3↓ Al3＋
C. （NH4）Al（SO4）2溶液中加入少量NaOH溶液 Al3＋ 3OH－ = Al（OH）3↓
D. 将0.1 mol?L－1盐酸数滴缓缓滴入0.1mol?L－125mLNa2CO3溶液中，并不断搅拌2H＋ CO32－=CO2↑ H2O
9. 现有2 mol Al，1L 1 mol?L－1NaOH溶液，2L 0.5 mol?L－1 H2SO4溶液。仅以上述三种物质为原料制取Al（OH）3，可以获得的Al（OH）3的物质的量最多为（ ）
A. 4/3mol B. 1 mol C. 1/3mol D. 2 mol
10. 甲、乙、丙、丁分别是Al2(SO4)3、FeSO4、NaOH、BaCl2四种物质中的一种。若将丁溶液滴入乙溶液中，发现有白色沉淀生成，继续滴加而沉淀消失。丁溶液滴入甲溶液时，无明显现象发生。据此可推断丙物质是（ ）
A. Al2(SO4)3 B. NaOH C. BaCl2 D. FeSO4
11. 在允许加热的条件下，只用一种试剂就可以鉴别硫酸铵、氯化钾、氯化镁、硫酸铝和硫酸铁溶液，这种试剂是（ ）
A. NaOH B. NH3?H2O C. AgNO3 D. BaCl2
12. 现有100毫升3mol/L的NaOH溶液和100毫升1mol/L的氯化铝溶液：⑴将NaOH溶液分多次加到氯化铝溶液中；⑵将氯化铝溶液分多次加到NaOH溶液中，比较两种操作的结果是（ ）
A. 现象相同,沉淀量不等 B. 现象相同,沉淀量也相等
C. 现象不同,沉淀量相等 D. 现象不同,沉淀量不等
13. 将表面已完全钝化的铝条，插入下列溶液中，不会发生反应的是（ ）
A. 稀硝酸 B. 稀盐酸 C. 硝酸铜 D. 氢氧化钠
14. 向含有amol氯化铝的溶液中加入含bmol氢氧化钾的溶液，生成沉淀的物质的量可能是（ ）
①a mol ②b mol ③a/3 mol ④b/3 mol ⑤0 mol ⑥（4a-b）mol
A. ①②④⑤⑥ B. ①④⑤⑥ C. ①②③⑤⑥ D. ①③⑤
15. 下列各组试剂在溶液中反应，两种试剂的量发生改变时，不能用同一离子方程式表示的是（ ）
A. 氯化镁、氢氧化钠 B. 硫酸钠、氢氧化钡
C. 氯化铝、氨水 D. 溴化亚铁、氯水
16. 某溶液既能溶解Al（OH）3，又能溶解H2SiO3，在该溶液中可以大量共存的离子组是（ ）
A. K＋、Na＋、HCO3－、NO3－ B. Na＋、SO42－、Cl－、ClO－
C. H＋、Mｇ2＋、SO42－、NO3－ D. Aｇ＋、K＋、NO3－、Nａ＋