学案：32_铝及其重要化合物（必修1）.doc

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1、第二节 铝及其重要化合物【高考目标定位】考纲导引考点梳理了解铝及其重要化合物的主要性质及应用1.铝的重要性质2.铝的重要化合物【考纲知识梳理】金属镁、铝及化合物（一）、金属镁及化合物 镁：原子结构示意图： 核外电子排布式： 在周期表中位置： 性质：（1）.物理性质： （2）.化学性质：（完成下列方程式） 与非金属的反应（O2、N2、Cl2） 与H2O（热水）的反应 与CO2的反应与酸的反应 与盐溶液的反应（与硫酸铜溶液） 镁的工业制备：（二）、金属铝及化合物1. 铝：原子结构示意图： 核外电子排布式： 在周期表中位置： 性质：（1）物理性质： （2）化学性质：（完成下列方程式） 与非金属的反应

2、（O2、Cl2） 与酸的反应 与碱的反应 与盐溶液的反应（与FeCl2溶液） 与三氧化二铝的反应 铝的工业制备：2. 铝的化合物铝三角 写出上述相关方程式：铝的化合物相关图像【要点名师精解】一、镁及其化合物镁是一种轻金属，它的密度只有铝的密度的23；另外，镁合金的强度高、机械性能好。这些特性使镁成为制造汽车、飞机、火箭的重要材料，从而获得“国防金属”的美誉。在冶金工业上，镁常用作还原剂和脱氧剂。1镁跟非金属或氧化物反应(1) 常温下氧化生成氧化物保护层，具有抗腐蚀的性质。(2) 镁可以在O2、N2、CO2等气体中燃烧。2Mg+O22MgOCO2+2Mg2MgO+C3Mg+N2Mg3N2(3)

3、镁也能跟SiO2反应：2MgSiO22MgOSi (4) 镁与冷水反应很慢，在加热时反应加快。Mg2H2OMg(OH)2H2 2镁跟酸的反应与稀盐酸、稀硫酸等非氧化性酸发生置换反应。Mg2HClMgCl2H2 3镁与水解显酸性的盐溶液的反应Mg2NH4Cl MgCl22NH3H24镁盐与氨水反应产生Mg(OH)2沉淀，Mg(OH)2又能溶解在NH4Cl溶液中。前者是由Mg(OH)2的特殊溶解性决定。在常见的难溶性氢氧化物中，Mg(OH)2的溶解度最大。故产生Mg(OH)2的条件是：浓的Mg2+ 盐溶液与浓氨水反应。后者是由Mg(OH)2的电离性质和的水解性质决定。通常简单认为Mg(OH)2完全

4、电离，故能溶解在饱和NH4Cl溶液中。MgCl22NH3H2OMg(OH)22NH4Cl5海水提镁：海水提镁，最基本的方法是往海水里加碱，得到氢氧化镁沉淀，将沉淀分离出来后再加入盐酸把它变成氯化镁；之后经过滤、干燥、电解，就可得到镁。反应原理是 Mg2+2OH=Mg(OH)2， Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O ， MgCl2Mg+Cl2或把从海水提取出食盐、KCl、Br2以后留下的母液浓缩，就得到卤块，主要成分是MgCl26H2O，然后脱水 MgCl26H2OMgCl26H2O，最后电解熔融的氯化镁得到镁。6镁的化合物(1) 氧化镁白色粉末，高熔点(2800)，碱性氧化物，能与水缓

5、慢作用，与酸反应。MgO2HClMgCl2H2OMgOH2OMg(OH)2(2) 氢氧化镁白色粉末，难溶于水，与H+作用，与NH4Cl溶液作用，对热不稳定。Mg(OH)22HClMgCl22H2OMg(OH)2MgOH2O例 (2007年高考海南)下列溶液能与镁反应生成氢气的是( )A. 氯化铵溶液 B. 氢氧化钠溶液 C. 碳酸钾溶液 D. 饱和石灰水解析与评价：本题考查学生对元素及其化合物性质的理解，主要考查Mg与酸反应。氯化铵溶液水解呈酸性，所以答案为A答案：A二、铝及其化合物1铝铝为银白色金属，熔点为660.40C，沸点为24670C密度为2.7gcm-3,导电性仅次于银、铜和金。（1

6、）铝跟非金属反应常温下，铝被空气里的氧气氧化，在表面生成一层致密的氧化物薄膜，阻止内部的金属继续与氧气反应。铝在空气中强热：4Al3O22Al2O3（反应放出大量的热和耀眼的白光，因此铝可用于制造燃烧弹、信号弹、火箭推进剂等。铝与氮气在高温下反应：2AlN22AlN ，铝容易和卤素反应，常温下和氯气激烈化合生成三氯化铝；在溴中燃烧铝粉生成三溴化铝。在高温下也能和硫、氮气、碳直接化合成Al2S3、AlN、Al4C3(2000)。（2）铝跟水反应铝与沸水反应2Al6H2O2Al(OH)33H2（3）铝与酸反应 与非氧化性强酸(稀硫酸、盐酸)反应2Al3H2SO4Al2(SO4)33H2 2Al6H

7、+ 2Al3+3H2 常温下，铝、铁遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化。 加热时，铝与热浓硫酸、浓硝酸反应：2Al6H2SO4(浓)Al2(SO4)33SO26H2O铝与稀硝酸反应不产生H2（4）铝与强碱溶液反应2Al6H2OAl(OH)33H2，Al(OH)3NaOHNaAl(OH)4。上述两个反应叠加得：2Al2NaOH6H2O 2 NaAl(OH)43H2（5）铝与某些金属氧化物反应2AlFe2O3Al2O32Fe这个反应称为铝热反应、铝粉和氧化铁粉末的混合物称为铝热剂，铝热反应可用于焊接钢轨，可用于冶炼Ni、Mn、V等难熔金属。如10Al3V2O55Al2O36V ，8Al3Co3O44Al2O

8、39Co，8Al3Fe3O44Al2O39Fe等。2氧化铝 氧化铝白色固体，高熔点(2045)，难溶于水，是两性氧化物（既能与酸反应生成盐和水，又能和碱反应时生成盐和水的氧化物），反应为Al2O36H+2Al3+3H2O，Al2O32OH-+3 H2O2Al（OH）43氢氧化铝（1）氢氧化铝是几乎不溶于水的白色胶状物质，能凝聚水中的悬浮物，又能吸附色素，因此可用于水的净化。（2）氢氧化铝是两性氢氧化物（既能与酸反应生成盐和水，又能和碱反应时生成盐和水的氢氧化物），氢氧化铝具有两性，可用电离平衡移动的原理来解释：氢氧化铝的电离方程式可表示如下：Al(OH)3 Al3+3OH- Al(OH)3H2

9、OAl（OH）4H+ (碱式电离) (酸式电离) 其电离程度相当微弱，只有加入强酸(或强碱)时，大量的H+(或OH)才能破坏氢氧化铝的电离平衡，使平衡向右(或左)移动，生成铝盐(或四羟基合铝酸盐)，所以氢氧化铝既能与酸反应，又能与碱反应.当加入弱酸或弱碱时，因H+或OH浓度太小，不能使上述平衡移动，因此Al(OH)3只溶于强酸或强碱，而不溶于弱酸或弱碱。反应为Al(OH)33H+Al3+3H2O ，Al(OH)3OH-Al（OH）4 （3）氢氧化铝受热分解2Al(OH)3Al2O33H2O（4）Al(OH)3的制备：用弱碱氨水与可溶性铝盐反应.Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH4用可

10、溶性四羟基合铝酸盐与CO2反应Al（OH）4+CO2Al(OH)3+HCO3（CO2过量）2Al（OH）4+CO22Al(OH)3+CO32H2O（CO2少量）例 将a克Fe2O3、Al2O3样品溶解在过量的200mL Ph=1的硫酸溶液中，然后向其中加入NaOH 溶液使Fe3+、Al3+刚好完全沉淀，用去NaOH 溶液100 mL,则NaOH 溶液的浓度为( )A.0.1 mol.L-1 B.0.2 mol.L-1C.0.4 mol.L-1 D.0.8 mol.L-1解析与评价：本题主要考查学生对铝的重要两性化合物（氧化铝、氢氧化铝）性质的理解和迁移、推理、分析问题的能力。由题意及氧化物、氢

11、氧化铝的两性可知，要使Fe3+、Al3+刚好完全沉淀，则须使溶液中的氢离子和氢氧根离子量相等。由题目中反应式可知，溶解1 mol Fe2O3所消耗的氢离子数与沉淀2 mol Fe3+所消耗的氢氧根离子数相等。同理，Al2O3也如此。故只要控制酸中的氢离子数与碱中所含氢氧根离子数相等即可使Fe3+、Al3+刚好完全沉淀答案：B4硫酸铝（1）硫酸铝溶液呈酸性，硫酸铝的水解 Al3+3H2O Al(OH)33H+（2）硫酸铝溶液与碳酸钠溶液混合，2Al33CO323H2O2Al(OH)33CO2（3）泡沫灭火器，一般呈有1mol/LAl2(SO4)3和1mol/L NaHCO3 溶液，反应原理为Al

12、33HCO3Al(OH)33CO25明矾明矾是含有结晶水的硫酸钾和硫酸铝的复盐。化学式KAl(SO4)212H2OKAl(SO4)212H2O=K+Al32SO4212H2O，Al3容易水解，生成胶状的氢氧化铝Al(OH)3Al3+3H2OAl(OH)3（胶体）+3H+，氢氧化铝胶体的吸附能力很强，可以吸附水里悬浮的杂质，并形成沉淀，使水澄清。所以，明矾是一种较好的净水剂。6铝土矿工业上用铝土矿(主要成分是Al2O3H2O、Al2O33H2O以及少量Fe2O3、SiO2等)提取纯Al2O3作冶炼铝的原料，提取的操作过程可用以下流程图表示三“铝元素的化合物之间的转化关系”及其应用应用 制取Al(

13、OH)3：A13+3NH3H2O=Al(OH)3+3NH4+ 3Al（OH）4+Al3+ =4Al(OH)3 Al（OH）4+CO2 = Al(OH)3+HCO3离子共存问题：Al3+与OH、S2、HS、Al（OH）4、CO32、HCO3因双水解反应或生成沉淀而不能大量共存；Al（OH）4与H+、NH4+、Al3+、Fe3+等不能大量共存。四镁、铝氢氧化物沉淀的图象 氢氧化铝沉淀量图象大致可以分为如图六类。图中纵坐标均为Al(OH)3沉淀量，横坐标为加入试剂的体积 (1)图为向AlCl3溶液中滴人NaOH溶液反应：AB段：Al3+3OH = Al(OH)3 ， BC段：Al(OH)3+OH =

14、Al（OH）4 (2)图为向NaOH溶液中滴入AlCl3溶液反应AB段Al3+ +4OH = Al（OH）4 BC段3Al（OH）4 +Al3+ =4Al(OH)3 (3)图为向盐酸酸化了的AlCl3溶液中滴入NaOH溶液AB段： OH +H+ = H2O BC段：Al3+3OH = Al(OH)3 CD段：Al(OH)3+OH =Al（OH）4(4)图为向盐酸中加入NAl（OH）4溶液AB段：Al（OH）4+4H+= Al3+ +4H2O BC段：3Al（OH）4+Al3+=4Al(OH)3 (5)图为向NaAl（OH）4溶液中加入盐酸AB段：Al（OH）4 +H+ = Al(OH)3+H2

15、O BC段： Al(OH)3+3H+ = Al3+ +3H2O(6)图为向AlCl3溶液中滴入NaAl（OH）4溶液AB段：3Al（OH）4 +Al3+ =4Al(OH)3 五硬水软化方法1基本概念硬水和软水： 硬水：含有较多的Ca2和Mg2的水。软水：不含或只含少量Ca2和Mg2的水。暂时硬度和永久硬度暂时硬度：由碳酸氢钙或碳酸氢镁所引起的水的硬度。永久硬度：由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的水的硬度。暂时硬水和永久硬水暂时硬水：含有暂时硬度的水。永久硬水：含有永久硬度的水。2硬水的软化方法加热法 通过加热煮沸使暂时硬水所含钙、镁的酸式碳酸盐发生分解，生成难溶的碳酸钙、碳酸镁的方法。反应原理：

16、Ca(HCO3)2CaCO3+H2O+CO2 Mg(HCO3)2MgCO3+H2O+CO2 生成的碳酸镁在加热条件下可与水进一步反应生成更难溶的氢氧化镁。反应为MgCO3 + H2OMg(OH)2+CO2，这种方法只适用于除去暂时硬度。药剂法 即向水中加入适当的化学药剂，促使溶解在水中的Ca2+、Mg2以沉淀的形式从水中分离出来达到软化的方法。常用的药剂法有石灰纯碱法等。反应原理为：Ca(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3+2H2O Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2=Mg(OH)2+2CaCO3+2H2OMgCl2+ Ca(OH)2= Mg(OH)2+CaCl2（将由镁离子引起的硬

17、度转化为由钙离子形成的硬度）CaCl2 +Na2CO3= CaCO3+2NaCl离子交换法 采用离子交换剂软化水的一种方法。离子交换剂分阳离子交换剂和阴离子交换剂两类。它们能与水溶液交换具有同性电荷的离子，从而除去或减少不需要的离子。这种方法可同时除去暂时硬度和永久硬度，工业锅炉用水的软化常用磺化煤等阳离子交换剂（NaR），发生如下离子交换作用：2NaR+Ca2+=CaR2+2Na+ 2NaR+Mg2+=MgR2+2Na+【感悟高考真题】1.（2010上海21T）甲、乙两烧杯中分别装有相同体积、相同pH的氨水和NaOH溶液，各加入10mL 0.1 molL-1 AlCl3溶液，两烧杯中都有沉淀

18、生成。下列判断正确的是A甲中沉淀一定比乙中的多 B甲中沉淀可能比乙中的多C甲中沉淀一定比乙中的少 D甲中和乙中的沉淀可能一样多答案：BD解析：此题考查了元素化合物知识。根据氢氧化铝的性质，其能溶于氢氧化钠但不溶于氨水，故此加入时，两烧杯中生成的都是氢氧化铝沉淀；相同体积相同pH的两溶液中的溶质氨水大于氢氧化钠，当两者均不足量时，生成的沉淀氨水多；氨水过量，氢氧化钠不足量时，生成的沉淀氨水多；氨水过量，氢氧化钠恰好时，生成的沉淀一样多；氨水和氢氧化钠都过量时，生成的沉淀氨水多；可知BD正确。解法点拨：此题解答时，选用的是讨论法，其多用在计算条件不足，据此求解时需要在分析推理的基础上通过某些假设条

19、件，加以讨论才能正确解答；故此在应用讨论法解题时，关键是先要分析条件与求解问题之间的联系，形成正确的解题方法。2.（2010重庆8T）下列叙述正确的是A铝制容器可盛装热的H2SO4 BAgl胶体在电场中自由运动CK与水反应比Li与水反应剧烈D红磷在过量Cl2中燃烧生成PCl38. 答案C【解析】本题考察物质的性质。A项，铝与热的浓硫酸反应，错误。B项，AgL胶体吸附电荷而带电，故在电场作用下做定向移动，错误。C项，K比Li活泼，故与水反应剧烈，正确。D项，P与过量的反应，应生成,错误。【误区警示】铝在冷、热中发生钝化，但是加热则可以发生反应，胶体自身不带电，但是它可以吸附电荷而带电。由此警示我

20、们，化学学习的平时学生一定要严谨，对细小知识点要经常记忆，并且要找出关键字、词。3.（2010全国卷128T）（15分）有A、B、C、D、E和F六瓶无色溶液，他们是中学化学中常用的无机试剂。纯E为无色油状液体；B、C、D和F是盐溶液，且他们的阴离子均不同。现进行如下实验：A有刺激性气味，用沾有浓盐酸的玻璃棒接近A时产生白色烟雾；将A分别加入其它五中溶液中，只有D、F中有沉淀产生；继续加入过量A时，D中沉淀无变化，F中沉淀完全溶解；将B分别加入C、D、E、F中，C、D、F中产生沉淀，E中有无色、无味气体逸出；将C分别加入D、E、F中，均有沉淀生成，再加入稀HNO3，沉淀均不溶。根据上述实验信息，

21、请回答下列问题：（1） 能确定溶液是（写出溶液标号与相应溶质的化学式）：（2） 不能确定的溶液，写出其标号、溶质可能的化学式及进一步鉴别的方法：【解析】(I)由题干表述可知A和E不是盐，又由纯E为无色油状液体，推知E为硫酸（步操作进一步确定）；（II）由题干和步操作可知A为氨水； (III)再由步操作可知F中阳离子为Ag+发生的反应为：AgNH3H2O=AgOHNH4；AgOH2NH3H2O=Ag(NH3)2OH2H2O；而常见的盐中只有AgNO3可溶于水，故F为AgNO3；（IV）由步操作可知B中阴离子应为CO32-,由于此无色无味的气体只能是CO2, B、C、D中能生成沉淀说明不能是HCO

22、3-,而阳离子可是常见的K+、Na+、NH4+等待定（V）同样由步操作D中能与氨水生成沉淀的无色溶液中常见的为阳离子为Mg2+或Al3+，而阴离子需待下步反应再确定；（VI）由步操作生成的沉淀为可能为AgCl、AgBr、AgI、BaSO4、H2SiO3(不合理)等，但限于题干所述中学常用试剂，则沉淀应为AgCl和BaSO4，才不溶于HNO3，一个是与AgNO3结合生成的沉淀，一个是与硫酸结合形成的沉淀，故C应该同时含有Ba2+和Cl-即，C为BaCl2,进而推出D中阴离子应该为SO42-，因为题干所述盐溶液中阴离子均不同，故D为Al2(SO4)3或MgSO4其他解析见答案【答案】(1)A NH

23、3H2O或NH3 ；E H2SO4 F AgNO3 C BaCl2若C作为不能确定的溶液，进一步鉴别的方法合理，同样给分（2）B Na2CO3或K2CO3 用洁净的铂丝蘸取少量B，在酒精灯火焰中灼烧，若焰色呈黄色则B为Na2CO3溶液；若透过蓝色钴玻璃观察焰色呈紫色，则B为K2CO3溶液D Al2(SO4)3或MgSO4 取少量D，向其中滴加NaOH溶液有沉淀生成，继续滴加过量的NaOH溶液，若沉淀溶解，则D为Al2(SO4)3溶液，若沉淀不溶解，则D为MgSO4溶液【命题意图】考查学生的分析与综合能力，涉及到无机元素及其化合物的性质，离子反应，未知物的推断，物质的检验，常见物质量多与量少的反

24、应不同，现象不同等，此题综合性强，难度大，区分度很好，是一道不可多得的经典好题！【点评】此题一改过去每年元素推断的通病，思维容量显著增大能力要求高，与2008年全国卷I理综28题有得一拼，比2009年的第29题出得高超一些，相比以前的无机推断显然有质的飞跃，看到命题人在进步！但是此题是不是一点瑕疵没有呢?x显然不是，例如本题条件很宽广，没太明显的限制条件，因而答案是丰富多彩的，这不会给阅卷者带来喜出望外，只会增加难度，不好统一评分标准，也就缺乏公平性！特别是B和C上就有争议，如B还可能是(NH4)2CO3，C还可能是BaBr2、BaI2等，当然限制一下沉淀颜色就排除了C的歧义！4.（09上海1

25、5T）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）关系如右图。反应中镁和铝的A物质的量之比为32B质量之比为32C摩尔质量之比为23D反应速率之比为23答案：A5.（09上海22T）实验室将9g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。发生铝热反应之后，所得固体中含金属单质为18g，则该氧化物粉末可能是AFe2O3和MnO2BMnO2和V2O5CCr2O3和V2O5 DFe3O4和FeO答案：AD6.（09福建24T）（13分）从铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）中提取两种工艺品的流程如下：请回答下列问题：（1）流程甲加入盐酸

26、后生成Al3的方程式为 。（2）流程乙加入烧碱后生成的离子方程式为 。（3）验证滤液B含Fe3，可取少量滤液并加入 （填试剂名称）。（4）滤液E、K中溶质的主要成份是 （填化学式），写出该溶液的一种用途 。（5）已知298K时，Mg(OH)2的容度积常数Ksp=5.610-12，取适量的滤液B，加入一定量的烧碱达到沉淀溶液平衡，测得pH=13.00，则此温度下残留在溶液中的c(Mg2) = 。答案：（1）Al2O36H2Al33H2O（2）SiO22H2O（3）硫氰化钾（或硫氰酸钾、苯酚溶液等合理答案：）（4）NaHCO3；制纯碱或做发酵粉等合理答案：（5）5.610-10mol/L7.（09

27、江苏5T）化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是 （ ）A明矾水解形成的Al（OH）3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化B. 在海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀速率C. 的熔点很高，可用于制作耐高温材料D. 点解饱和溶液，可制得金属镁答案 D解析 A项，明矾净水的原理是，利用的吸附性进行净水；B项，是因为轮船主要用铁造外壳,铁在海水中易被腐蚀.镀上比铁活泼的锌,形成原电池,锌作负极,失去电子先被腐蚀,从而起到保护铁的作用，从而可减缓船体的腐蚀速率；氧化镁的熔点是2852，可用于制作耐高温材料；电解饱和溶液，发生地化学反应，不会产生金属镁，电解熔融的能制取单质镁，发生的反

28、应。8.（09广东理基28T）下列说法正确的是 （ ） AMgSO4晶体中只存在离子键 B含Ca2+、Mg2+的水都是硬水 C雾是气溶胶，在阳光下可观察到丁达尔效应 D玻璃是氧化物，成分可表示为答案 C 解析 MgSO4中SO42 内部为共价键，故A项错；硬水和软水中均含有Ca2+、Mg2+，只是硬水中含量较多，B项错。C项，雾属于胶体，故可以发生丁达尔效应，C项正确；玻璃属于混合物，D项错。9.（09四川11T）向m g镁和铝的混合物中加入适量的稀硫酸，恰好完全反应生成标准状况下的气体b L。向反应后的溶液中加入c mol/L氢氧化钾溶液V mL，使金属离子刚好沉淀完全，得到的沉淀质量为n g。再将得到的沉淀灼烧至质量不再改变为止，得到固体p g。则下列关系不正确的是 （ ）A.B.C.n=m+17VcD. 答案 C10.（09上海15T）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）关系如右图。反应中镁和铝的 （ ）A物质的量之比为3：2 B质量之比为3：2C摩尔质量之比为2：3 D反应速率之比为2：3答案 A11.（09上海22T）实验室将9g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。发生铝热反应之后，所得固体中含金属单质为18g，则该氧化物粉末可能是 （ ）A B和 C和 D 和FeO答案 AD