铝及其重要化合物.pdf
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1、第 11 讲铝及其重要化合物 考纲要求了解铝、镁及其重要化合物的主要性质和应用。 考点一铝、镁的性质及应用 1铝的结构和存在 铝位于元素周期表第三周期A 族,原子结构示意图为。铝是地壳中含量最多的金属 元素。自然界中的铝全部以化合态的形式存在。 2金属铝的物理性质 银白色有金属光泽的固体,有良好的延展性、导电性和导热性等,密度较小,质地柔软。 3金属铝的化学性质 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式: _ 。 _ 。 _ 。 _ 。 答案 4Al 3O2= 2Al2O3 2Al Fe2O3= 高温 2Fe Al2O3 2Al 6H =2Al 33H 2 2Al 2OH 2H 2O=2AlO
2、 23H2 4铝的用途 纯铝用作导线,铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。 5对比记忆镁的化学性质 铝镁 与非金属反应能被 Cl2、O2氧化 2MgO2= 点燃 2MgO 3MgN2= 点燃 Mg3N2 与水反应反应很困难 能与沸水反应Mg 2H2O= Mg(OH)2H2 与碱反应能溶于强碱溶液不反应 与某些氧化物反应 能与 Fe2O3、MnO 2、 Cr2O3等金 属氧化物发生铝热反应 能在 CO2中燃烧: 2Mg CO2= 点燃 2MgO C 单质的性质、用途和制法 (1)铝在自然界中有游离态和化合态两种形式() (2)MgO 与 Al 粉的混合物也可称为铝热剂() (3)Mg 粉与浓
3、NH4Cl 溶液反应放出H2和 NH3() (4)冶炼铝时常用焦炭作还原剂() (5)1molAl 与足量的硫酸或足量的氢氧化钠溶液反应转移电子数相同() (6)铝与少量NaOH 溶液反应得到铝盐,与足量NaOH 溶液反应生成偏铝酸盐() (7)相同质量的镁条分别在足量的CO2和 O2中完全燃烧,所得固体的质量相同 () (8)工业上制造镁粉时,可将镁蒸气在N2中冷却 ( ) 答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8) 依据 Mg、Al 单质的性质,思考回答下列问题: (1)铝的化学性质活泼,为什么日常生活中广泛使用的铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能? (2)铝与酸、碱反应的实质是什么
4、?氧化剂是什么? (3)镁在空气中充分燃烧,所得固体产物可能有_(用化学式表示 )。 (4)工业冶炼金属铝的化学方程式是_ _ ,反应中 每生成 1mol 铝,转移电子_mol 。 (5)将 Al 和 Na 的单质同时加入到一定量的水中,充分反应后, 发现既无沉淀生成又无残留金 属存在,请用两个化学反应方程式表示其变化: _ , _ 。 答案(1)铝在常温下迅速被氧气氧化,形成一层致密的氧化膜,保护铝不再被氧化,因而铝 制品通常具有较强的抗腐蚀性能。 (2)铝与酸、 碱反应的实质都是Al 0 失3e Al 3,2H 得2e H2,只不过碱中的 H 来源于水的电离。 氧化剂分别为酸和水。 (3)
5、MgO 、Mg3N2、C (4)2Al2O3(熔融 )= 电解 冰晶石 4Al 3O2 3 (5) 2Na 2H2O=2NaOH H2 2Al 2NaOH2H2O=2NaAlO 23H2 1将等物质的量的镁和铝混合,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() A3mol L 1HCl B4mol L 1HNO 3 C8mol L 1NaOH D18mol L 1H 2SO4 答案A 解析在镁、铝混合物中加入HNO 3和浓 H2SO4都不产生 H2;加入 NaOH 溶液,只有Al 与 之反应生成H2,而镁不反应;加入盐酸,镁、铝都与盐酸反应生成H2,所以放
6、出H2的量最 多。 2铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出 H2的金属,就铝的这一特殊性质回答下列问题: (1)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H2的体积之比是 _。 (2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中,产生H2的 体积之比是 _ 。 (3)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 H2相等,则 HCl 和 NaOH 的物质的量浓度之比是_。 (4)甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol L 1 的盐酸和NaOH 溶液,向两烧杯中分别加入等质量 的
7、铝粉,反应结束后,测得生成的气体体积比为V(甲)V(乙 )12,则加入铝粉的质量为 _(填字母 )。 A5.4gB3.6gC2.7gD1.8g 答案(1)11(2)13(3)31(4)A 解析(1)根据化学方程式:2Al 6HCl=2AlCl 3 3H2 、2Al 2NaOH2H2O=2NaAlO2 3H2,得 Al 与 H2的关系式均为2Al 3H2,故只要参加反应的Al 的量相等,所得H2的 量必相等。 (2)因为在反应中Al 过量,产生的H2由 HCl 和 NaOH 的量决定。根据化学反应中的关系式: 6HCl 3H2、 2NaOH3H2, 故当 HCl 、 NaOH 物质的量相等时,
8、二者产生 H2的体积比为13。 (3)因为铝足量且产生H2的量相等, 根据关系式 n(HCl) n(NaOH) 31,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)31。 (4)其反应原理分别为2Al 6HCl=2AlCl3 3H2 , 2Al 2NaOH 2H2O=2NaAlO2 3H2。可见当参加反应的 HCl 和 NaOH 的物质的量一样多时,产生H2的体积比是13, 而题设条件体积比为12,说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的,而对于 NaOH 来说是 不足的。 2Al 6HCl=2AlCl3 3H2 6mol 3mol 3mol L
9、1 0.1L 0.15mol 则 Al 与 NaOH 反应生成的H2为 0.15mol20.3mol。 2Al 2NaOH 2H2O=2NaAlO23H2 227g3mol 54g0.3mol 即投入的铝粉为5.4g。 铝与酸或碱反应生成H2的量的关系 2Al 6HCl=2AlCl33H2 2Al 2NaOH 2H2O=2NaAlO23H2 (1)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应: 产生 H2的物质的量相等。 消耗 H 、OH 的物质的量之比为n(H )n(OH)31。 (2)足量的铝分别与等物质的量的HCl 和 NaOH 反应: 消耗 Al 的物质的量之比为13。 生成 H2的物
10、质的量之比为13。 (3)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应: 若产生氢气的体积比为 1 3 VHClH2 VNaOHH2 1,则必定 铝与盐酸反应时,铝过量而HCl 不足。 铝与氢氧化钠溶液反应时,铝不足而NaOH 过量。 考点二铝的重要化合物 1氧化铝 (1)物理性质:白色固体,难溶于水,熔点很高。 (2)化学性质 2氢氧化铝 (1)物理性质:白色胶状不溶于水的固体,有较强的吸附性。 (2)化学性质 (用化学方程式表示) Al(OH)3的电离方程式为 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式: Al(OH) 33H =Al33H 2O。 Al(OH) 3OH =AlO 22H2
11、O。 2Al(OH) 3= Al2O33H2O。 (3)制备 向铝盐中加入氨水,离子方程式为Al 33NH 3 H2O=Al(OH)3 3NH 4。 NaAlO 2溶液中通入足量 CO2,离子方程式为AlO 2CO2 2H2O=Al(OH)3 HCO 3。 NaAlO2溶液与 AlCl 3溶液混合: 3AlO 2 Al 36H 2O=4Al(OH)3。 3常见的铝盐 (1)硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。 (2)明矾的化学式为KAl(SO4)2 12H2O, 它是无色晶体, 可溶于水, 水溶液 pH(填“”“ ” 或“” )7。明矾可以净水, 其净水的原理是Al 33H
12、 2OAl(OH)3(胶体 )3H ,Al(OH) 3 胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。 (3)明矾溶液与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式: Al 3恰好完全沉淀 2Al 33SO2 4 3Ba 26OH =2Al(OH)3 3BaSO4。 SO 2 4 恰好完全沉淀 Al 32SO2 4 2Ba 24OH=AlO 22BaSO4 2H2O。 镁、铝重要化合物的性质及应用 (1)MgO 、Al2O3的熔点很高,可制作耐高温材料 () (2)AlCl3与过量 NaOH 溶液反应生成 NaAlO 2,但与过量氨水反应却生成 Al(OH) 3( ) (3)中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜
13、锈() 解析明矾溶液中的Al 3水解呈酸性,能溶解铜锈 Cu2(OH)2CO3。 (4)氢氧化铝、 NaHCO3、Na2CO3均可作胃酸的中和剂 () 解析Na2CO3不能用作胃酸的中和剂。 (5)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 () 解析Al(OH) 3只能用于净水,不具有杀菌、消毒的功能。 (6)下列物质的转化在给定条件下能够实现: Al2O3 NaOH aq NaAlO2(aq) CO2 Al(OH)3() (7)AlO 2、CO 2 3 在溶液中不能大量共存() 解析AlO 2、CO 2 3 在溶液中水解均呈碱性,能大量共存。 (8)MgCl2、 Al
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