高考化學 總復習學案13 鋁及其重要化合物.doc
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學案13 鋁及其重要化合物 [考綱要求] 了解鋁及其重要化合物的主要性質(zhì)和應用。 知識點一 鋁的化學性質(zhì) 1.鋁與氧氣反應 用坩堝鉗夾住一小塊鋁箔,在酒精燈上加熱至之熔化,會看到的現(xiàn)象是 ________________________________________________________________________ _______________,原因是_______________________________________________ ________________________________________________________________________, 反應的化學方程式是______________________________________________________。 2.鋁與酸的反應 鋁與稀硫酸反應的離子方程式為:___________________________________________。 3.鋁與強堿的反應 鋁與NaOH溶液反應的離子方程式為:_______________________________________ ________________________________________________________________________。 4.鋁熱反應 Al與Fe2O3共熱的化學方程式為:_________________________________________ ________________________________________________________________________。 問題思考 1.鋁是活潑金屬,為什么鋁制品常用來作為各種材料、具有一定的防腐蝕能力? 2.鋁與酸、堿反應的實質(zhì)是什么?氧化劑是什么? 知識點二 鋁的重要化合物 1.氧化鋁和氫氧化鋁的比較 問題思考 3.既能與酸反應,又能與堿反應的氧化物,一定是兩性氧化物嗎? 2.常見的鋁鹽 (1)硫酸鋁鉀是由兩種不同的金屬離子和一種酸根離子組成的復鹽。 (2)明礬的化學式為:________________,它是____色晶體,____溶于水,水溶液pH____7(填“<”、“>”或“=”)。明礬可以凈水,其凈水的原因是:___________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 一、鋁與酸、堿的反應 1.等質(zhì)量的兩份鋁分別與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應,所得H2的體積之比是多少?為什么? 2.足量的兩份鋁分別投入到等體積、等物質(zhì)的量濃度的鹽酸、氫氧化鈉溶液中,產(chǎn)生H2的體積關系是什么?為什么? 3.足量的兩份鋁分別投入到等體積、一定物質(zhì)的量濃度的HCl、NaOH溶液中,二者產(chǎn)生的H2相等,則HCl和NaOH的物質(zhì)的量濃度是什么關系?為什么? 典例導悟1 (2011無錫調(diào)研)等體積、等物質(zhì)的量濃度的硫酸、氫氧化鈉溶液分別放在甲、乙兩燒杯中,各加等質(zhì)量的鋁,生成氫氣的體積比為5∶6,則甲、乙兩燒杯中的反應情況可能分別是( ) A.甲、乙中都是鋁過量 B.甲中鋁過量、乙中堿過量 C.甲中酸過量、乙中鋁過量 D.甲中酸過量、乙中堿過量 聽課記錄: 變式演練 甲、乙兩燒杯中各盛有100 mL 3 molL-1的鹽酸和NaOH溶液,向兩燒杯中分別加入等質(zhì)量的鋁粉,反應結(jié)束后,測得生成的氣體體積比為V(甲)∶V(乙)=1∶2,則加入鋁粉的質(zhì)量為( ) A.5.4 g B.3.6 g C.2.7 g D.1.8 g 二、Al(OH)3沉淀生成的計算 1.Al3+與OH-反應生成Al(OH)3沉淀的定量計算規(guī)律 可溶性鋁鹽與強堿溶液混合時,二者相對量的大小要影響產(chǎn)物的生成: 強堿不足量時(反應①):____________________________________________________; 強堿足量時(反應②):______________________________________________________; 綜合上述兩式可得(反應③):________________________________________________。 設Al3+、OH-的物質(zhì)的量分別為n(Al3+)、n(OH-),最終生成Al(OH)3的質(zhì)量為m[Al(OH)3],借助數(shù)軸討論如圖所示: 2.強酸與AlO反應的定量計算規(guī)律 強酸不足量時(反應①):___________________________________________________; 強酸足量時(反應②):_____________________________________________________; 綜合上述兩式可得(反應③):________________________________________________。 結(jié)果如下: 典例導悟2 實驗室用鋁屑、燒堿和稀H2SO4為原料制取一定量的Al(OH)3??煞謩e用如下的轉(zhuǎn)化關系表示兩種方法: ①Al Al3+Al(OH)3 ②AlAlO Al(OH)3 (1)上述哪一種方法比較節(jié)約試劑?(提示:試從每生產(chǎn) 2 mol Al(OH)3所耗費的試劑用量予以說明) (2)從操作難易的角度分析,上述兩種方法存在的明顯缺點是什么?若原料相同,請設計一種更為節(jié)約試劑的方法(以方程式表示,并說明其可以最節(jié)約試劑的根據(jù))。 題組一 Al及其化合物的性質(zhì) 1.判斷正誤 (1)鋁制容器可盛裝濃H2SO4( ) (2010重慶理綜-8A) (2)用氫氧化鈉溶液除去鋁表面的氧化膜:Al2O3+2OH-===2AlO+H2O( ) (2010江蘇-3B) (3)用氨水鑒別Al3+、Mg2+、Ag+( ) (2010天津理綜-3A) (4)向明礬溶液中加入過量的氫氧化鋇溶液:Al3++2SO+2Ba2++4OH-===2BaSO4↓+AlO+2H2O( ) (2010四川理綜-9A) (5)Y(即Al)的最高價氧化物的水化物能溶于稀氨水( ) (2010上海-20C) 2.(2008廣東,6)相同質(zhì)量的下列物質(zhì)分別與等濃度的NaOH溶液反應,至體系中均無固體物質(zhì),消耗堿量最多的是( ) A.Al B.Al(OH)3 C.AlCl3 D.Al2O3 3.(2009上海,15)鎂和鋁分別與等濃度、等體積的過量稀硫酸反應,產(chǎn)生氣體的體積(V)與時間(t)關系如下圖。反應中鎂和鋁的( ) A.物質(zhì)的量之比為3∶2 B.質(zhì)量之比為3∶2 C.摩爾質(zhì)量之比為2∶3 D.反應速率之比為2∶3 4.(2009四川理綜,11)向m g鎂和鋁的混合物中加入適量的稀硫酸,恰好完全反應生成標準狀況下的氣體b L。向反應后的溶液中加入c molL-1氫氧化鉀溶液V mL,使金屬離子剛好沉淀完全,得到的沉淀質(zhì)量為n g。再將得到的沉淀灼燒至質(zhì)量不再改變?yōu)橹?,得到固體 p g。則下列關系不正確的是( ) A.c= B.p=m+ C.n=m+17Vc D.m=,故甲中鋁過量,乙中鋁不足(即堿過量)。]
2.(1)②法比①法節(jié)約試劑。每制備 2 mol Al(OH)3 ①法消耗 2 mol Al,3 mol H2SO4,6 mol NaOH,②法消耗2 mol Al,2 mol NaOH,1 mol H2SO4,所以②法比較節(jié)約試劑。
(2)由于Al(OH)3既能與H2SO4反應又能與NaOH反應所以在上述兩種方法中第二步驟操作的用量都難以控制。
2Al+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2↑
2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
Al2(SO4)3+6NaAlO2+12H2O===8Al(OH)3↓+3Na2SO4
故每生成2 mol Al(OH)3,需要2 mol Al,0.75 mol H2SO4,1.5 mol NaOH,可見比①②兩法更節(jié)約試劑。
解析 (1)反應過程中所涉及的化學方程式為:
①2Al+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2↑
Al2(SO4)3+6NaOH===2Al(OH)3↓+3Na2SO4
②2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
2NaAlO2+2H2O+H2SO4===2Al(OH)3↓+Na2SO4
由化學方程式可分別得出兩種方法的關系式:
①法2Al~3H2SO4~6NaOH~2Al(OH)3
②法2Al~2NaOH~H2SO4~2Al(OH)3
所以制備2 mol Al(OH)3①法消耗2 mol Al,3 mol H2SO4, 6mol NaOH;
②法消耗2 mol Al,2 mol NaOH, 1mol H2SO4。
故②法比較節(jié)約試劑
(2)根據(jù)Al3++3AlO+6H2O===4Al(OH)3↓
可采用以下轉(zhuǎn)化關系:
→2 mol Al(OH)3
變式演練
A [其反應原理分別為:2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑,2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑??梢姰攨⒓臃磻腍Cl和NaOH的物質(zhì)的量一樣多時,產(chǎn)生H2的體積比是1∶3,而題設條件體積比為1∶2,說明此題投入的鋁粉對鹽酸來說是過量的,而對于NaOH來說是不足的。
2Al+6HCl === 2AlCl3+3H2↑
6 mol 3 mol
3 molL-10.1 L 0.15 mol
則Al與NaOH反應生成的H2為0.15 mol2=0.3 mol。
2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
227 g 3 mol
5.4 g 0.3 mol
即投入的鋁粉為5.4 g。]
【課后練習區(qū)】
高考集訓
1.(1)√ (2)√ (3) (4)√ (5)
2.A 3.A 4.C
5.①2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑ b
②2Al+3H2O-6e-===Al2O3+ 6H+
HCO與H+反應使H+濃度降低,產(chǎn)生Al(OH)3沉淀
解析 堿洗時,部分除去了氧化膜的Al與NaOH溶液反應放出了H2,若將溶液中AlO轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀應向溶液中通入CO2,加HNO3,如若過量會造成沉淀溶解。鋁作陽極失去電子最終形成Al2O3,所以陽極電極反應式為:2Al+3H2O-6e-===Al2O3+6H+,在廢電解液中加入NaHCO3,會使溶液中H+濃度降低而生成Al(OH)3沉淀。
6.(1)Al2O3+6H+===2Al3++3H2O
(2)SiO2+2OH-===SiO+H2O
(3)硫氰化鉀(或苯酚溶液等合理答案均可)
(4)NaHCO3 制純堿(或做發(fā)酵粉等合理答案均可)
(5)5.610-10 molL-1
解析 鋁土礦中的成分能與HCl反應的有Al2O3、Fe2O3、MgO,不反應的是SiO2,所以固體A為SiO2,濾液B中有Al3+、Fe3+、Mg2+,再加入過量燒堿,Al3++4OH-===AlO+2H2O,F(xiàn)e3++3OH-===Fe(OH)3↓,Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓,沉淀C為Fe(OH)3、Mg(OH)2混合物,濾液D為NaAlO2、NaOH(過量),NaAlO2能與CO2反應,NaAlO2+2H2O+CO2===Al(OH)3↓+NaHCO3,濾液E為NaHCO3,沉淀F為Al(OH)3,Al(OH)3灼燒得到Al2O3。鋁土礦中能與NaOH溶液反應的有Al2O3、SiO2,其余均不反應,所以固體X為Fe2O3、MgO,Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2O,SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O。(5)題中應用Ksp的有關計算,Ksp=c(Mg2+)c2(OH-),c(OH-)=1.010-1 molL-1,所以c(Mg2+)= molL-1==5.610-10 molL-1。
7.C [A項,由Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O,CaCO3+CO2+H2O===Ca(HCO3)2可知,其圖象應為圖1;B項,由HCl+NaAlO2+H2O===Al(OH)3↓+NaCl,Al(OH)3+3HCl===AlCl3+3H2O可知其圖象應為圖2;D項,由AlCl3+4NaOH===NaAlO2+3NaCl+2H2O,3NaAlO2+AlCl3+6H2O===4Al(OH)3↓+3NaCl可知,其圖象應為圖3。
圖1 圖2 圖3]
考點集訓
1.CD
2.D [該題中涉及的化學方程式為:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑。由題意,金屬沒有剩余可知x必大于或等于0.5,即0.5≤x<1。根據(jù)電子得失守恒得:22.4=V(H2),當x=0.5時,V(H2)=22.4n,當x=1時,V(H2)=11.2n,則11.2n 如PPT文件的首頁顯示word圖標,表示該PPT已包含配套word講稿。雙擊word圖標可打開word文檔。
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