最新【南方凤凰台】版高考化学(江苏专版)一轮复习目标导学+单元检测:专题3+金属元素及其化合物+课时13 铝及其化合物+Word版含答案优秀名师资料.doc
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1、【南方凤凰台】2017版高考化学(江苏专版)一轮复习目标导学 单元检测:专题3 金属元素及其化合物 课时13铝及其化合物 Word版含答案课时13 铝及其化合物 【课时导航】 课时13 铝及其化合物 (本课时对应学生用书第5661页) 【课时导航】 1. 了解常见金属铝及其重要化合物的主要性质和重要应用。 复习目3+2. 了解Al 等常见离子的检验方法,能对常见的物质组成进行检验和分标 析。 知识网络 问题1 中学化学中,哪些物质既能与盐酸反应又能与NaOH反应? 问题思问题2 现有一定量的铝、硫酸、烧碱,请设计方案制取Al(OH),要求硫3考 酸和烧碱的用量最少。 【自主学习】 考点1 铝的
2、化学性质 【基础梳理】 1. 铝与非金属单质反应 4Al+3O (现象:在氧气中剧烈燃烧、在空气中加热铝片卷2曲不 ) 2Al+3S (只能干法制取,不能在水溶液中制取) 2. 铝与酸、碱溶液反应的离子方程式: +2Al+6H -2Al+2OH+2HO 23. 铝热反应 2Al+FeO2Fe+AlO(现象:火星四射、熔铁滴落) 2323微课1 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。实验装置图见右图。铝热反应先点燃镁条,KClO是助燃剂。 32Al+FeO2Fe+AlO(现象:剧烈反应,放出大量热,纸漏斗被烧穿,有2323熔融物落入沙子) 铝热反应还可用于冶炼Ni
3、、Mn、V等难熔金属。如:10Al+3VO5AlO+6V 2523等。 【举题说法】 例题1 金属铝与酸、碱反应的本质及定量计算。 (1) 铝与酸、碱反应的实质是什么?氧化剂是什么? (2) 等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应,所得H的体积2之比是多少? 为什么? (3) 足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中,产生H的体积之比是多少?为什么? 2(4) 足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中,二者产生的H相等,则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是多少?为什么? 2-1(5) 甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mo
4、l?L盐酸和NaOH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V(甲)?V(乙)=1?2,则加入铝粉的质量为( ) A. 5.4 g B. 3.6 g C. 2.7 g D. 1.8 g 3+【答案】 (1) 铝与酸反应的实质是AlAl、2HH;与碱反应2-O-2的实质是Al和HO反应生成Al(OH)和H、Al(OH)再与OH反应生成Al;氧化2323剂分别为酸和水。 (2) 1?1;根据化学方程式:2Al+6HCl2AlCl+3H?、322Al+2NaOH+2HO2NaAlO+3H?得Al与H的关系式均为2Al3H,故只要参22222加反应的Al相等,所得H的体
5、积必相等。 2(3) 1?3;因为在反应中Al过量,产生的H由HCl和NaOH的量决定,根据化2学反应中的关系式:6HCl3H、2NaOH3H,当HCl、NaOH物质的量相等时,22二者产生H的体积比为1?3。 2(4) 3?1;因为铝足量且产生H相等,根据(3)中的关系式2n(HCl)?n(NaOH)=3?1,又因为两溶液体积相等,故物质的量浓度c(HCl)?c(NaOH)=n(HCl)?n(NaOH)=3?1。 (5) A 【解析】 (5) 生成的气体体积比为V(甲)?V(乙)=1?2,说明铝与盐酸反应时铝过量,铝和NaOH反应时NaOH过量,根据关系式: 2Al 6HCl 3H2 2 6
6、 3 0.1mol 0.3mol 0.15mol 2Al 2NaOH 3H2 2 2 3 0.2mol 0.2mol 0.3mol 故铝的物质的量为0.2mol,m(Al)=5.4g。 变式1 (2014?新课标?卷)下列反应中,反应后固体物质增重的是( ) A. 氢气通过灼热的CuO粉末 B. 二氧化碳通过NaO粉末 22C. 铝与FeO发生铝热反应 23D. 将锌粒投入Cu(NO)溶液 32【答案】 B 【解析】 氢气能夺取CuO中的氧,使固体质量减小,A项错误;NaO粉22末能夺取二氧化碳中相当于CO的成分形成NaCO,固体质量增加,B项正确;23铝与FeO发生铝热反应生成铁和氧化铝,反
7、应前后均是固体,固体质量不变,C23项错误;锌粒投入Cu(NO)溶液,相对原子质量较大的锌置换出相对原子质量较32小的铜,固体质量减小,D项错误。 【题组训练1】 1. 用一张已除去表面氧化膜的铝箔紧紧包裹在试管外壁(如右图),将试管浸入硝酸汞溶液中,片刻取出,然后置于空气中,不久铝箔表面生出“白毛”,红墨水柱右端上升。根据实验现象判断下列说法错误的是( ) A. 实验中发生的反应都是氧化还原反应 B. 铝是一种较活泼的金属 C. 铝与氧气反应放出大量的热量 D. 铝片上生成的白毛是氧化铝和氧化汞的混合物 【答案】 D 【解析】 过程中发生了两个反应,第一个反应是铝与硝酸汞反应置换出汞;第二个
8、反应是铝和汞形成原电池,铝很容易被空气中的氧气氧化生成氧化铝,反应放热。 2. (2013?山东高考)足量下列物质与相同质量的铝反应,放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是( ) A. 氢氧化钠溶液 B. 稀硫酸 C. 盐酸 D. 稀硝酸 【答案】 A 【解析】 Al与稀硝酸反应不产生氢气,D项错;Al与A、B、C反应的关系式为2Al2NaOH、2Al3HSO、2Al6HCl,由此可知消耗NaOH的物质的最少,A项24正确。 3. (2015?上海徐汇二模)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. 硝酸铜 C. 稀盐酸 D. 氢氧化钠 【答案】 B 【解析】
9、 表面已完全钝化的铝条的表面物质是氧化铝,氧化铝属于两性氧化物,能溶于强酸、强碱溶液,但和硝酸铜不反应,故选B。 4. (2013?重庆高考)合金是建造航空母舰的主体材料,航母升降机可由铝合金制造。 (1) 铝元素在周期表中的位置为 。工业炼铝的原料由铝土矿提取而得,提取过程中通入的气体为 。 (2) Al-Mg合金焊接前用NaOH溶液处理AlO膜,其化学方程式23为 。 焊接过程中使用的保护气为 (填化学式)。 【答案】 (1) 第3周期?A族 CO (2) AlO+2NaOH2NaAlO+HO Ar 22322【解析】 (1) Al在周期表中的第3周期?A族;将NaAlO转化为Al(OH)
10、,通入23的气体是CO。(2) AlO为两性氧化物,与NaOH溶液反应生成NaAlO和HO;由22322于Mg与O、N、CO在高温下剧烈反应,故Al-Mg合金焊接用Ar作保护气。 222铝与酸、碱反应生成H的量的关系 2铝与酸、碱反应的化学方程式分别为2Al+6HCl2AlCl+3H?、322Al+2NaOH+2HO2NaAlO+3H?。从化学方程式可以看出Al与酸、碱反应时222Al与H的关系都是2Al3H。 22(1) 等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生氢气体积比V(H)HCl2V(H)NaOH2=1?1。 (2) 足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠反应,产生氢气的体积比V
11、(H)HCl2V(H)NaOH2为=1?3。 (3) 一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠反应,产生氢气的体积比为V(H)11HCl2V(H)31NaOH2?,则必定是?铝与盐酸反应时,铝过量而盐酸不足;?铝与氢氧化钠反应时,铝不足而氢氧化钠过量。解题时应充分利用上述过量关系。 注意:铝和部分弱酸反应也能产生H,但铝不能和弱碱反应。 2考点2 铝的重要化合物 【基础梳理】 化合物 氧化铝(AlO) 氢氧化铝Al(OH) 233物理性质 白色固体、熔点 白色胶状物质, 溶于水 与酸反+3+3+AlO+6H2Al+3HO Al(OH)+3HAl+3HO 23232化应 学 -O-与碱反2AlO+
12、2OH2Al+H232- Al(OH)+OH3性应 O 质 加热 不反应 2Al(OH)AlO+3HO 3232-3+O2与氨水反应或Al溶液中通入CO气体,Al2制备方法 Al(OH)加热分解 3离子方程式分别为 、 主要用途 作耐火材料、冶炼铝的原料 制药、净水作用 【举题说法】 例题2 工业上用铝土矿(主要成分为AlO,杂质为FeO和SiO)为原料冶炼铝的23232工艺流程之一如下图。下列叙述不正确的是( ) A. 沉淀甲为SiO2 3+-B. 生成沉淀乙的反应为Fe+3OHFe(OH)? 3-O2C. 溶液乙中含有Al -2-OO33D. 反应?为2Al+CO+3HO2Al(OH)?+
13、C 223【答案】 D 【解析】 由分离流程可知,SiO和盐酸不反应,先加过量盐酸,沉淀甲为2SiO,溶液甲为氯化铝和氯化铁的混合液,再加过量的NaOH溶液,生成沉淀乙2为Fe(OH),溶液乙中含NaAlO,向偏铝酸钠溶液中通入过量的二氧化碳可以生32成Al(OH)沉淀,则沉淀丙为Al(OH),Al(OH)加热分解可以得到氧化铝,电解333氧化铝生成Al。反应?通入的是过量的二氧化碳,则生成的产物是氢氧化铝和碳-OO23酸氢钠,正确的离子方程式为Al+CO+2HOAl(OH)?+HC。 223变式2 (2014?江苏高考)烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰(主要含AlO、SiO等
14、)制备碱式硫酸铝Al(SO)(OH)溶液,并用于烟气脱硫23224x6-2x研究。 (1) 酸浸时反应的化学方程式为 ; 滤渣?的主要成分为 (填化学式)。 (2) 加CaCO调节溶液的pH至3.6,其目的是中和溶液中的酸,并使Al(SO)3243转化为Al(SO)(OH)。滤渣?的主要成分为 (填化学式);若溶液的pH24x6-2x偏高,将会导致溶液中铝元素的含量降低,其原因是 (用离子方程式表示)。 (3) 上述流程中经完全热分解放出的SO量总是小于吸收的SO量,其主要原22因是 ;与吸收SO前的溶液相比,热分解后循环2利用的溶液的pH将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 【答案】 (
15、1) AlO+3HSOAl(SO)+3HO 243223242-O3+4SiO (2) CaSO 3CaCO+2Al+3S+3HO2Al(OH)+3CaSO+3CO? (3) 24323422-2-OO34溶液中的部分S被氧化成S 减小 【解析】 (1) 粉煤灰中的AlO能与HSO反应生成Al(SO),而SiO不能23242432与HSO反应,因而滤渣?为SiO。(2) 滤液为Al(SO),与CaCO反应生成微溶24224333+物CaSO,因而滤渣?为CaSO;溶液中存在Al+3HOAl(OH)+3H、4423+2+3+CaCO+2HCa+HO+CO?,溶液的pH偏高,碱性增强,会促进Al水
16、解,322铝元素容易转化为Al(OH)沉淀而导致溶液中铝元素含量降低。(3) SO在水中溶32解度较大且SO溶于水生成HSO,且加热时部分HSO会被氧化为酸性更强的22323HSO,因而比吸收SO前酸性增强,pH减小。 242【题组训练2】 1. 下列物质既能跟稀硫酸反应,又能跟氢氧化钠溶液反应的是( ) ?NaHCO ?(NH)SO ?AlO ?Al(OH)?Al 3423233 A. ? B. ? C. ? D. ? 【答案】 A 【解析】 NaHCO属于酸式盐,既能与酸反应,又能与碱反应;(NH)SO与硫3423酸反应生成SO ,与氢氧化钠溶液反应生成氨气;AlO、Al(OH)与稀硫酸反
17、应2233生成硫酸铝和水,与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水;Al与稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气,与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气。 2. 下列各组物质的无色溶液,不用其他试剂即可鉴别的是 (填序号)。 ?NaOH、AlCl ?NaHCO、HSO ?NaAlO、NaHSO?NaCO、HCl 332424 23?NaCO、NaHCO、Ca(OH)2332 【答案】 ? 【解析】 ?中相互滴加其现象不同:?中当刚滴入就出现白色沉淀,其滴入的是NaOH,当刚滴入没有出现白色沉淀,其滴入的是AlCl;?中当刚滴入就3出现白色沉淀,其滴入的是NaHSO ,当刚滴入没有出现白色沉淀,其滴入的是4NaAl
18、O ;?中当刚滴入就有气体放出,其滴入的是NaCO ,当刚滴入没有气223体放出,其滴入的是HCl;?中无论怎么滴加,均立即有气体放出;?中两两混合,无现象的是NaCO与NaHCO,再用余下的Ca(OH)与NaCO、NaHCO混2332233合,其现象一致,无法鉴别。 3. (2015?广东汕头期末)高纯度氧化铝有广泛的用途,某研究小组用以下流程制取高纯度氧化铝。 根据上述流程图回答下列问题: (1) “除杂”操作是加入过氧化氢后,用氨水调节溶液的pH约为8.0,以除去硫酸铵2+2+溶液中的少量Fe。写出除去Fe的过程中发生的主要反应的离子方程式: 。 (2) 检验上述流程中“过滤”后杂质是否
19、除尽的实验方法是 。 (3) 配制硫酸铝溶液时,需用硫酸酸化,其目的是 。 (4) “结晶”操作中,母液经蒸发浓缩至溶液表面刚出现薄层晶体即停止加热,然后冷却结晶,得到铵明矾晶体(含结晶水)。母液不能蒸干的原因是 。 -1(5) 铵明矾晶体的化学式为NHAl(SO)?12HO,在0.1 mol?L铵明矾的水溶液中,4422浓度最大的离子是 ,浓度最小的离子是 。 ,H2+4【答案】 (1) 2Fe+HO+4NH?HO2Fe(OH)?+4N (2) 取少许滤液于试223233+管中,加几滴KSCN溶液,若溶液不变红色,则杂质已除尽 (3) 抑制Al水解 (4) 2-O3+- 4减少可溶性杂质的析
20、出及Al水解 (5) S OH【解析】 (1) HO溶液具有强氧化性,可以氧化亚铁离子生成铁离子,铁离子22在氨水存在的条件下生成氢氧化铁沉淀。(2) 由工艺流程可知,加入过氧化氢将2+3+3+溶液中Fe氧化为Fe,加入氨水调节溶液pH,使Fe转化为Fe(OH),过滤后的33+滤液中可能含有Fe,取少许滤液于试管中,加几滴KSCN溶液,若溶液不变红色,则杂质已除尽。(3) 由于铝离子在溶液中能够发生水解生成氢氧化铝,所以3+加入硫酸酸化,抑制铝离子的水解。(4) 由于蒸干会析出可溶性杂质,且使Al水解程度增大,所以母液不能蒸干。(5) 铵明矾晶体的化学式为-1NHAl(SO)?12HO,在0.
21、1 mol?L铵明矾的水溶液中,未水解前4422,H3+-14c(Al)=c(N)=0.1 mol?L,由于铵根和铝离子均水解,水解结合水电离出的氢2-O-1-14氧根,故水解后浓度均小于0.1 mol?L,c(S)=0.2 mol?L。 两性物质:两性物质指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物,包括AlO、ZnO、Al(OH)、Zn(OH)、氨基酸、蛋白质等。多元弱酸的酸式盐(如2332NaHCO、KHS、KHSO、NaHPO等)及弱酸弱碱盐(如CHCOONH、NHHS等)3324344也既能与强酸反应又能与强碱反应,但不能将它们称为两性物质。 微课2 Al(OH)沉淀生成的计算 33
22、+1. 强碱与Al反应生成Al(OH)沉淀的定量计算规律 3可溶性铝盐与强碱溶液混合时,二者相对量的大小会影响产物的生成。 3+-强碱不足时(反应?):Al+3OHAl(OH)?; 3-O-2强碱足量时(反应?):Al(OH)+OHAl+2HO; 32-O3+-2综合上述两式可得(反应?):Al+4OHAl+2HO。 23+-3+-设Al、OH的物质的量分别为n(Al)、n(OH),最终生成Al(OH)的物质的3量为nAl(OH)。借助数轴讨 3论如下图所示: -O22. 强酸与Al反应生成Al(OH)沉淀的定量计算规律 3-O+2强酸不足时(反应?):Al+H+HOAl(OH)?; 23+3
23、+强酸足量时(反应?):Al(OH)+3HAl+3HO; 32-O+3+2综合上述两式可得(反应?):Al+4HAl+2HO。 2-OO+22设Al、H的物质的量分别为n(Al)、n(H),最终生成Al(OH)的物质的3量为nAl(OH)。借助数轴讨论 3如下图所示: -3+O2 考点3 Al、Al、Al(OH)之间的转化 3【基础梳理】 “铝三角”关系图 根据上面的关系图,写出转化的离子方程式: +1 Al(OH)+3H 33+-2 Al+3OH(少量) 3+Al+3NH?HO 32-O3+2Al+3Al+6HO 23+-3 Al+4OH(过量) -O+24 Al+4H(过量) -5 Al(
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