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1、铝 及 其 化 合 物一、铝的结构:1、原子结构示意图:2、周期表中位置:第三周期A族镁原子核外有三个电子,在化学反应中,容易失去最外层的三个电子,显+3价。二、铝单质的性质1、物理性质:银白色金属,硬度和密度小,具有良好的导电导热性和延展性。在空气中具有很好的耐腐蚀性。2、化学性质:(1)与非金属单质反应:A、2Al+3Cl2=2AlCl3B、铝在空气中缓慢氧化,在氧气中点燃剧烈燃烧。点燃4Al+3O2 = 2Al2O3思考:在金属活泼性顺序中铝排在铁的前面,那为什么铁在空气中易生锈而铝在空气中不易被腐蚀呢?铝与空气中的氧气反应生成致密的氧化膜并牢固地覆盖在铝表面,阻止了内部的铝与空气接触。
2、(2)与盐溶液反应:2Al+3CuSO4 3Cu+Al2(SO4)3(3)与某些氧化物反应铝热反应:2Al + Fe2O3 = 2Fe + Al2O3 铝热剂现象:发出耀眼的光芒、放出大量的热、有熔融物生成。试一试:写出Al分别与MnO2 、V2O5 的反应方程式 (4)与沸水微弱反应:2Al+6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2 (5)与酸反应:2Al+6HCl = 2AlCl3+H2 2Al+3H2SO4 = Al2(SO4)3+ 3H2注意:铝在冷的浓硫酸、浓硝酸中钝化。某些金属在常温下遇强氧化性酸如浓硫酸、浓硝酸时在表面生成致密的氧化膜,从而阻止内部金属进一步发生反应,这种现象称
3、为钝化。(6)与碱反应: Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2反应的实质:分两步进行:化合价降低,被还原,得6e(1)2Al+6H2O = 2Al(OH)3 +3H2化合价升高,被氧化,失6e(2)Al(OH)3+NaOH = NaAlO2+2H2O 2Al+6H2O+2NaOH = 2NaAlO2+3H2+4H2O 失23 e得6e三、铝的重要化合物 1、氧化铝(Al2O3) (1)物理性质:白色固体、熔点高(2054) 、不溶于水,不与水化合。常作耐火材料。 刚玉的主要成分是Al2O3 ,其中把含少量铬元素的刚玉称为红宝石;含少量的铁和钛元素的刚玉称为蓝宝石。(2)化学性质:
4、电解熔融的氧化铝制备单质铝但由于氧化铝的熔点很高,故在氧化铝中添加冰晶石(Na3AlF6)降低其熔点。电解2Al2O3 = 2Al + 3 O2 与酸反应:Al2O36HClAlCl33H2O与碱反应:Al2O32NaOH2NaAlO2H2O既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的氧化物叫两性氧化物2、氢氧化铝(Al(OH)3)(1)物理性质:氢氧化铝是白色胶状物质,不溶于水,有强的吸附性,可以吸附水中的悬浮物和各种色素。(2)化学性质:不稳定性:氢氧化铝不稳定,受热易分解。 2Al(OH)3 Al2O32H2O 这是工业上制取纯净氧化铝的方法。Al(OH)3+NaOH= NaAlO2+2H2OA
5、l(OH)3 + 3HCl= AlCl3 + 3H2OAl(OH)3 具有两性的原因:H+AlO2+H2O Al(OH)3 Al3+ + 3OH注意:(1)氢氧化铝作为碱时是三元碱;作为酸时是一元酸(HAlO3)。(2)氢氧化铝与酸碱反应时,弱酸弱碱是不能把氢氧化铝溶解的。3、明矾:KAl(SO4)212H2O复盐的概念:由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的盐叫复盐。KAl(SO4)2 =K+Al3+2SO42-Al3+3H2O = Al(OH)3 (胶体) +3H+四、Al3+、AlO2的 性质(一)Al3+的性质1、AlCl3中逐滴加入氨水:Al3+3NH3H2O=Al(OH)3 +3
6、NH4+用Al3+制取Al(OH)3用弱碱更合适n(NH3H2O)/molnAl(OH)3/mol2、AlCl3中逐滴加入NaOH溶液至过量?方程式:Al3+3OH= Al(OH)3Al(OH)3+OH = AlO2-+2H2O现象:白色沉淀先增加再减少最后消失图像:n(NaOH)/molnAl(OH)3/mol0 1 2 3 43、向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液有关反应:Al3+4OH =AlO2+2H2OAl3+3AlO2+6H2O = 4Al(OH)3现象:开始无沉淀生成,后来白色沉淀逐渐增加,最后沉淀量不变图像: nAl(OH)3/mol0 1/12 1/6 1/4 1/3n(Al
7、3+)/mol(二)AlO2的性质1、向含有AlO2的偏铝酸盐溶液中通入CO2直至过量 2AlO2CO2(少量)3H2O = 2Al(OH)3CO32AlO2CO2(足量)2H2O= Al(OH)3HCO3离子方程式:图像: n(CO2)/molnAl(OH)3/mol0 11/2 2、向含有AlO2的偏铝酸盐溶液中逐滴滴入稀盐酸直至过量 离子方程式:AlO2H+H2O=Al(OH)3 Al(OH)33H+= Al3+3H2O 图像: 0 1 2 3 4n(HCl)/molnAl(OH)3/mol(3)向含有H的强酸溶液中逐滴滴入偏铝酸盐溶液直至过量 离子方程式:AlO24H+= Al3+2H
8、2OAl3+3AlO26H2O= 4Al(OH)3 图像: n(AlO2)/molnAl(OH)3/mol0 1/4 1/2 3/4 1例题:将某质量的镁铝合金溶解在500mL盐酸中,然后取出10mL溶液用1mol/LNaOH溶液滴定,产生沉淀质量与碱溶液的关系如下图。求:(1)合金中镁和铝的物质的量之比; (2)盐酸的物质的量浓度(假设反应后溶液体积不变)。 铝及其化合物练习题1、某无色透明溶液能与铝作用放出氢气, 此溶液中一定能大量共存的离子组是 ( )A. Cl-、SO42-、Na+、K+ B. K+、ClO-、Na+、NO3-C. HCO3-、Na+、NO3-、K+ D. NO3-、B
9、a2+、Cl-、NH4+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1:2,则第一份与第二份铝屑的质量比为 ( )A、1:1 B、1:2 C、1:3 D、1:43、能用铝为原料来冶炼难熔的金属主要是因为( ) A.铝的密度小, 熔点较低 B.铝在空气中燃烧, 放出大量的热C.铝在金属活动性顺序表排在较前面D.铝具有还原性.发生氧化还原反应时放出大量的热4、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5、由锌、铁、镁、铝四种金属中的两种组成的混合物10g,与足量的盐酸反应生成的氢气在标
10、准状况下为11.2L,则混合物中一定含有的金属是 ( ) A.锌 B.铁 C.铝 D.镁6、下列用途主要是体现铝的物理性质的是 ( ) 家用铝锅 盛浓硝酸的容器 制导线 焊接钢轨 包装铝箔 炼钢的脱氧剂 做防锈油漆 做合金用作飞机制造业材料 工业做热交换器A. B. C. D.7、有关Al与NaOH溶液的反应的说法中,正确的是 ( ) A.铝是还原剂,其氧化产物是Al(OH)3 B.NaOH是氧化剂,其还原产物是H2C.铝是还原剂,H2O和NaOH都是氧化剂 D.H2O是氧化剂,Al被氧化8、向某溶液中投入铝片后有大量H2放出,则溶液中不可能大量存在的离子是 ( )A.Cl- B.H+ C.O
11、H- D.HCO-39、 向NaAlO2 溶液中持续通入一种气体,开始时产生沉淀,随后沉淀又逐渐溶解,该气体是( )A.NO2 B.CO2 C.NH3 D.CO10、镁、铝、铜三种金属粉末混合物, 加入过量盐酸充分反应, 过滤后向滤液中加入过量烧碱溶液, 再过滤, 滤液中存在的离子有 ( ) ABCu2+ CAl3+ DMg2+11、常温下能用铝制容器盛放的是 ( )A.浓盐酸 B.浓硝酸 C.稀硝酸 D.稀硫酸12、下列所用的材料不属于合金的是 ( )A.家用的铝窗 B.建筑用的钢筋 C.铸造用的黄铜 D.温度计用的水银13、一块镁铝合金溶于盐酸后,再加入过量NaOH溶液,所得的溶液中主要存在的离子是 ( )A. AlO2、OH、Na、Cl B. Na、OH、Al3、Cl C. AlO2、OH、Mg2、Cl D. Na、Mg2、Al3、Cl 14、下列有关合金的说法,错误的是 ( )A.青铜是人类历史上使用最早的合金,至今已有三千多年的历史B.世界上最常见的,用量最大的合金是钢C.合金的硬度一般比它的各成分金属的小,熔点一般也比它的各成分金属的高D.合金可以由金属和非金属融合而成15、 下列离子方程式书写错误的是 ( )A.铝粉投入到NaOH溶液中:2Al+6H2O+2OH-=2 Al(OH)4-+H2B.Al(OH)3溶于NaOH溶液中:Al(OH)3+OH