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1、高三化学金属及其化合物（下）第二节几种重要的金属化合物（第2课时）铝的重要化合物新人教版金属及其化合物（下）第二节 几种重要的金属化合物（第2课时）铝的重要化合物【思维脉络】【细节诠释】【典例探究】典例1以氧化铝为原料制取氢氧化铝,最好的方法是()A.将氧化铝溶于水B.将氧化铝先溶于盐酸中,之后滴加氨水C.将氧化铝溶于盐酸中,之后滴加氢氧化钠溶液 D.将氧化铝溶于氢氧化钾【答案】:B【解析】:由氧化铝制取氢氧化铝,首先应将氧化铝转化为铝离子,然后加碱转化为氢氧化铝。考虑到滴加氢氧化钠溶液时,若过量会有部分氢氧化铝转化为偏铝酸盐,故选用弱碱溶液氨水更好。【自主学习】一、氧化铝1.物理性质色态溶解
2、性熔点硬度白色固体难溶于水很高很大2.化学性质Al2O3是两性氧化物,与酸或强碱溶液都能反应生成盐和水。(1)与强酸反应的离子方程式:Al2O3+6H+=2Al3+3H2O。(2)与强碱反应的离子方程式:Al2O3+2OH-=2 AlO2-+H2O。3.用途(1)冶炼金属铝的原料;变式训练1-1 下列关于Al(OH)3性质的叙述中,错误的是()A.Al(OH)3是两性氢氧化物B.Al(OH)3是难溶于水的白色胶状物质C.Al(OH)3能凝聚水中的悬浮物,也能吸附色素D.Al(OH)3既能溶于NaOH溶液、氨水,又能溶于盐酸【答案】:D【解析】:Al(OH)3是两性氢氧化物,既能溶于强酸溶液,又
3、能溶于强碱溶液,与弱酸、弱碱不反应。变式训练1-2铝、氧化铝、氢氧化铝和可溶性铝盐与过量强碱溶液的反应,其生成物有一定的规律,下列说法中正确的是()A.都有H2O生成 B.都有H2生成C.都有AlO2-生成 D.都有Al3+生成【答案】:C【解析】:依据“铝三角”中铝及其化合物的转化关系可知:四种物质均能与过量强碱溶液反应,生成AlO2- (偏铝酸盐)。变式训练1-3. 下列说法正确的是()A.Al2O3难溶于水,不与水反应,所以它不是Al(OH)3对应的氧化物B.因为Al2O3是金属氧化物,所以它是碱性氧化物C.Al2O3能与所有的酸碱溶液反应D.Al2O3能与强的酸碱溶液反应【答案】:D【
4、解析】:Al2O3虽然难溶于水,但是2Al(OH)3 Al2O3+3H2O,Al2O 3和Al(OH)3(2)良好的耐火材料。二、氢氧化铝1.物理性质和用途难溶于水的白色固体,在溶液中形成白色胶状沉淀。Al(OH)3能凝聚水中的悬浮物,又能吸附色素,可以用作净水剂。2.化学性质3.制备(1)试剂:铝盐溶液和氨水。(2)原理(离子方程式):Al3+3NH3H2O=Al(OH)3+3 NH4+。三、硫酸铝钾KAl(SO4)21.电离方程式:KAl(SO4)2=K+Al3+2SO42-。2.十二水合硫酸铝钾KAl(SO4)212H2O。俗名明矾,为无色晶体,可溶于水,在天然水中生成Al(OH)3胶体
5、,可用作净水剂。【科学探究】探究一Al3+、AlO2-与Al(OH)3之间的转化问题导引Al3+、AlO2-与Al(OH)3之间的转化关系1.若在可溶性铝盐溶液中逐滴滴入NaOH溶液至过量,可以观察到什么实验现象?若将上述反应分为两个过程,试写出反应的离子方程式。提示Al3+首先和OH-反应生成Al(OH)3沉淀,随着NaOH溶液的加入,Al(OH)3又和过量的NaOH溶液反应,生成NaAlO2。故可观察到先产生白色沉淀,然后沉淀逐渐消失。反应的离子方程式为Al3+3OH-=Al(OH)3,Al(OH)3+OH-= AlO2-+2H2O。2.若向NaAlO2溶液中逐滴滴入稀盐酸至过量,能观察到
6、什么现象?请写出对应的离子方程式。提示 当向NaAlO2溶液中滴加稀盐酸时, AlO2-先与H+反应生成Al(OH)3沉淀,当溶液中的AlO2-完全转化为Al(OH)3后,再滴加稀盐酸时,生成的Al(OH)3又与过量的盐酸反应生成AlCl3,故观察到的现象为:溶液中先产生白色沉淀,然后沉淀消失,有关的离子方程式为AlO2-+H+H2O=Al(OH)3,Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O。探究二 有关Al(OH)3沉淀的图像分析及有关计算问题导引1.试画出向AlCl3溶液中滴加氨水至过量的图像。提示向AlCl3溶液中滴加氨水至过量,发生Al3+3NH3H2O=Al(OH)3+3NH4+,A
7、l(OH)3不溶于弱碱,故白色沉淀逐渐增加至不变,图像为2.试画出向NaAlO2溶液中通入CO2至过量的图像。提示向NaAlO2溶液中通入CO2至过量,发生AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3+HCO3-,Al(OH)3不溶于弱酸,故白色沉淀逐渐增加至不变,图像为中Al的化合价相同,所以Al2O3是Al(OH)3对应的氧化物。金属氧化物与碱性氧化物是两个不同的概念,二者没有因果联系。Al2O3是两性氧化物,能与强酸、强碱反应。典例2将NaOH溶液逐滴加入到用盐酸酸化的AlCl3溶液中,若用y轴表示Al(OH)3沉淀的量,x轴表示NaOH溶液的体积,下列图像正确的是()【答案】:D【解析
8、】:当溶液中有H+、Al3+时,加入的OH-先与H+反应,后与Al3+反应:H+OH-=H2O,Al3+3OH-=Al(OH)3,故开始加入NaOH溶液时,无沉淀产生,随着NaOH量的增加,沉淀的量也逐渐增加,当NaOH溶液加入到一定量时,沉淀量达到最大值,再加入NaOH溶液,沉淀开始溶解:Al(OH)3+OH-= AlO2-+2H2O。形成沉淀与溶解沉淀所需NaOH溶液的体积比为31。综上所述,D项的图像符合题意。变式训练2-1相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应,至体系中均无固体物质,消耗碱量最多的是()A.AlB.Al(OH)3C.AlCl3D.Al2O3【答案】:A【重点突
9、破】1.Al3+、AlO2-和Al(OH)3之间的相互转化(1)Al3+Al(OH)3可溶性铝盐与少量NaOH溶液反应:Al3+3OH-(少量) =Al(OH)3可溶性铝盐与氨水反应:Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH4+(2)Al(OH)3Al3+Al(OH)3溶于强酸溶液:Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O(3)Al3+ AlO2-可溶性铝盐与过量的强碱反应:Al3+4OH-(过量) = AlO2-+2H2O(4) AlO2-Al3+偏铝酸盐溶液与足量的盐酸反应: AlO2-+4H+=Al3+2H2O(5) AlO2-Al(OH)3偏铝酸钠溶液中加入少量盐酸: AlO2-+
10、H+(少量)+H2O=Al(OH)3偏铝酸钠溶液中通入CO2:2 AlO2-+CO2(少量)+3H2O=2Al(OH)3+ CO32-AlO2-+CO2(过量)+2H2O=Al(OH)3+ HCO3-(6)Al(OH)3 AlO2-Al(OH)3溶于强碱溶液:Al(OH)3+OH-= AlO2-+2H2O2.Al(OH)3制备时易错用的两种试剂(1)Al3+结合OH-可生成Al(OH)3,利用可溶性铝盐反应制备Al(OH)3沉淀时,应该用弱碱NH3H2O,不能用强碱NaOH,因为NH3H2O不和Al(OH)3反应,而强碱NaOH会和Al(OH)3反应。【解析】:根据题设要求所发生的反应及Na原
11、子守恒,有:n(NaOH)=n(Na+),AlNaAlO2NaOH,Al(OH)3NaAlO2NaOH,AlCl3(NaAlO2+3NaCl)4NaOH,Al2O32NaAlO22NaOH。设4种固体的质量均为m,则消耗碱的物质的量分别为m/27mol,m/78mol,m/33.375mol,m/51mol,可知选项A正确。变式训练2-2A、B、C、D、E五种化合物,均含有某种常见元素,它们的转化关系如图所示,其中A为澄清溶液,C为难溶的白色固体,E则易溶于水,若取A溶液灼烧,焰色反应为浅紫色(透过蓝色钴玻璃)。请回答下列问题:(1)写出化学式： A,BC,D,E。(2)写出下列反应的离子方程
12、式:AB: ;BD: ;CE: 。【答案】:(1)KAlO2Al(OH)3Al2O3AlCl3NaAlO2 (2) AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3+ HCO3- Al(OH)3+3H+=Al3+3H2OAl2O3+2OH-=2 AlO2-+H2O【解析】:以物质B作为突破口,B既能与NaOH溶液反应,又能与盐酸反应,且能受热分解,B为Al(OH)3, C为Al2O3,则D为AlCl3, E为(2) AlO2-结合H+也可生成Al(OH)3:H+AlO2-+H2O=Al(OH)3。利用偏铝酸钠溶液制备Al(OH)3沉淀时,应向偏铝酸钠溶液中通入足量CO2气体,发生如下反应:NaAl
13、O2+CO2+2H2O=Al(OH)3+NaHCO3;但不能用强酸与偏铝酸盐反应制备Al(OH)3,因为Al(OH)3能溶于强酸。3有关Al(OH)3沉淀图像的分析 (1)向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量生成Al(OH)3所需要的NaOH与溶解Al(OH)3所需要的NaOH的物质的量之比为31。(2)向NaAlO2溶液中滴加盐酸至过量生成Al(OH)3所需要的HCl与溶解Al(OH)3所需要的HCl的物质的量之比为13。(3)向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液至过量NaAlO2,A与过量CO2反应生成B,且焰色反应为紫色,A为KAlO2。变式训练2-3向20 mL某浓度的AlCl3溶液
14、中滴加2 molL-1的NaOH溶液时,所得沉淀的质量与加入NaOH溶液的体积之间的关系如图所示:(1)写出AB反应的化学方程式: 。(2)最大沉淀量为 g。(3)V1=。(4)所用AlCl3溶液的物质的量浓度为。(5)当所得沉淀的质量为0.39 g时,用去NaOH溶液的体积是。【答案】 (1)Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O(2)0.78 (3)20(4)0.5 molL-1(5)7.5 mL或17.5 mL【解析】:(1)向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液发生的反应有:AlCl3+3NaOH=Al(OH)3+3NaCl1mol 3mol1molAl(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O1mol 1mol(2)A点表示此时沉淀量达最大值,A点时恰好发生反应,nAl(OH)3=1/3n(NaOH)
