2018年秋高中化學(xué) 初高中銜接 專題16 鋁的重要化合物學(xué)案.doc

專題16 鋁的重要化合物【知識回放】1什么是酸性氧化物？舉例說明。2什么是堿性氧化物？舉例說明?！敬鸢浮?.只能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物為酸性氧化物。如CO2、SO3等。2.只能與酸反應(yīng)生成鹽和水的氧化物為堿性氧化物。如Na2O、CuO等?！拘轮v】一、氧化鋁1.物理性質(zhì)色態(tài)溶解性熔點硬度白色固體難溶于水很高很大2.化學(xué)性質(zhì)Al2O3是兩性氧化物,與酸或強堿溶液都能反應(yīng)生成鹽和水。(1)與強酸反應(yīng)的離子方程式:Al2O3+6H+=2Al3+3H2O。(2)與強堿反應(yīng)的離子方程式:Al2O3+2OH-=2 AlO2-+H2O。3.用途(1)冶煉金屬鋁的原料;(2)良好的耐火材料。二、氫氧化鋁1.物理性質(zhì)和用途難溶于水的白色固體,在溶液中形成白色膠狀沉淀。Al(OH)3能凝聚水中的懸浮物,又能吸附色素,可以用作凈水劑。2.化學(xué)性質(zhì)3.制備(1)試劑:鋁鹽溶液和氨水。(2)原理(離子方程式):Al3+3NH3H2O=Al(OH)3+3 NH4+。三、硫酸鋁鉀KAl(SO4)21.電離方程式:KAl(SO4)2=K+Al3+2SO42-。2.十二水合硫酸鋁鉀KAl(SO4)212H2O。俗名明礬,為無色晶體,可溶于水,在天然水中生成Al(OH)3膠體,可用作凈水劑。【科學(xué)探究】探究一Al3+、AlO2-與Al(OH)3之間的轉(zhuǎn)化問題導(dǎo)引Al3+、AlO2-與Al(OH)3之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系1.若在可溶性鋁鹽溶液中逐滴滴入NaOH溶液至過量,可以觀察到什么實驗現(xiàn)象?若將上述反應(yīng)分為兩個過程,試寫出反應(yīng)的離子方程式。提示Al3+首先和OH-反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀,隨著NaOH溶液的加入,Al(OH)3又和過量的NaOH溶液反應(yīng),生成NaAlO2。故可觀察到先產(chǎn)生白色沉淀,然后沉淀逐漸消失。反應(yīng)的離子方程式為Al3+3OH-=Al(OH)3,Al(OH)3+OH-= AlO2-+2H2O。2.若向NaAlO2溶液中逐滴滴入稀鹽酸至過量,能觀察到什么現(xiàn)象?請寫出對應(yīng)的離子方程式。提示 當(dāng)向NaAlO2溶液中滴加稀鹽酸時, AlO2-先與H+反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀,當(dāng)溶液中的AlO2-完全轉(zhuǎn)化為Al(OH)3后,再滴加稀鹽酸時,生成的Al(OH)3又與過量的鹽酸反應(yīng)生成AlCl3,故觀察到的現(xiàn)象為:溶液中先產(chǎn)生白色沉淀,然后沉淀消失,有關(guān)的離子方程式為AlO2-+H+H2O=Al(OH)3,Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O。探究二 有關(guān)Al(OH)3沉淀的圖像分析及有關(guān)計算問題導(dǎo)引1.試畫出向AlCl3溶液中滴加氨水至過量的圖像。提示向AlCl3溶液中滴加氨水至過量,發(fā)生Al3+3NH3H2O=Al(OH)3+3NH4+,Al(OH)3不溶于弱堿,故白色沉淀逐漸增加至不變,圖像為2.試畫出向NaAlO2溶液中通入CO2至過量的圖像。提示向NaAlO2溶液中通入CO2至過量,發(fā)生AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3+HCO3-,Al(OH)3不溶于弱酸,故白色沉淀逐漸增加至不變,圖像為【重點突破】1.Al3+、AlO2-和Al(OH)3之間的相互轉(zhuǎn)化(1)Al3+Al(OH)3可溶性鋁鹽與少量NaOH溶液反應(yīng):Al3+3OH-(少量) =Al(OH)3可溶性鋁鹽與氨水反應(yīng):Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH4+(2)Al(OH)3Al3+Al(OH)3溶于強酸溶液:Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O(3)Al3+ AlO2-可溶性鋁鹽與過量的強堿反應(yīng):Al3+4OH-(過量) = AlO2-+2H2O(4) AlO2-Al3+偏鋁酸鹽溶液與足量的鹽酸反應(yīng): AlO2-+4H+=Al3+2H2O(5) AlO2-Al(OH)3偏鋁酸鈉溶液中加入少量鹽酸: AlO2-+H+(少量)+H2O=Al(OH)3偏鋁酸鈉溶液中通入CO2:2 AlO2-+CO2(少量)+3H2O=2Al(OH)3+ CO32-AlO2-+CO2(過量)+2H2O=Al(OH)3+ HCO3-(6)Al(OH)3 AlO2-Al(OH) 3溶于強堿溶液:Al(OH)3+OH-= AlO2-+2H2O2.Al(OH)3制備時易錯用的兩種試劑(1)Al3+結(jié)合OH-可生成Al(OH)3,利用可溶性鋁鹽反應(yīng)制備Al(OH)3沉淀時,應(yīng)該用弱堿NH3H2O,不能用強堿NaOH,因為NH3H2O不和Al(OH)3反應(yīng),而強堿NaOH會和Al(OH)3反應(yīng)。(2) AlO2-結(jié)合H+也可生成Al(OH)3:H+AlO2-+H2O=Al(OH)3。利用偏鋁酸鈉溶液制備Al(OH)3沉淀時,應(yīng)向偏鋁酸鈉溶液中通入足量CO2氣體,發(fā)生如下反應(yīng):NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3+NaHCO3;但不能用強酸與偏鋁酸鹽反應(yīng)制備Al(OH)3,因為Al(OH)3能溶于強酸。3有關(guān)Al(OH)3沉淀圖像的分析 (1)向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至過量生成Al(OH)3所需要的NaOH與溶解Al(OH)3所需要的NaOH的物質(zhì)的量之比為31。(2)向NaAlO2溶液中滴加鹽酸至過量生成Al(OH)3所需要的HCl與溶解Al(OH)3所需要的HCl的物質(zhì)的量之比為13。(3)向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液至過量4.可溶性鋁鹽與強堿溶液反應(yīng)的有關(guān)計算二者反應(yīng)時有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為:(1)Al3+3OH-=Al(OH)3(生成沉淀)(2)Al(OH)3+OH-= AlO2-+2H2O(沉淀溶解)(3)Al3+4OH-= AlO2-+2H2O(生成沉淀,又恰好完全溶解)分析以上三個反應(yīng)關(guān)系式,所得Al(OH)3沉淀的物質(zhì)的量與n(Al3+)、n(OH-)的關(guān)系式為(1)當(dāng)3時,所得沉淀的物質(zhì)的量為nAl(OH)3=1/3n(OH-);(2)當(dāng)4時,所得沉淀的物質(zhì)的量為nAl(OH)3=0;(3)當(dāng)3<<4時,所得沉淀的物質(zhì)的量為nAl(OH)3=n(Al3+)-n(OH-)-3n(Al3+)=4n(Al3+)-n(OH-)。【典題探究】典例1以氧化鋁為原料制取氫氧化鋁,最好的方法是()A.將氧化鋁溶于水 B.將氧化鋁先溶于鹽酸中,之后滴加氨水C.將氧化鋁溶于鹽酸中,之后滴加氫氧化鈉溶液 D.將氧化鋁溶于氫氧化鉀【答案】:B變式訓(xùn)練1-1 下列關(guān)于Al(OH)3性質(zhì)的敘述中,錯誤的是()A.Al(OH)3是兩性氫氧化物B.Al(OH)3是難溶于水的白色膠狀物質(zhì)C.Al(OH)3能凝聚水中的懸浮物,也能吸附色素D.Al(OH)3既能溶于NaOH溶液、氨水,又能溶于鹽酸【答案】:D【解析】:Al(OH)3是兩性氫氧化物,既能溶于強酸溶液,又能溶于強堿溶液,與弱酸、弱堿不反應(yīng)。變式訓(xùn)練1-2鋁、氧化鋁、氫氧化鋁和可溶性鋁鹽與過量強堿溶液的反應(yīng),其生成物有一定的規(guī)律,下列說法中正確的是()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】:依據(jù)“鋁三角”中鋁及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系可知:四種物質(zhì)均能與過量強堿溶液反應(yīng),生成AlO2- (偏鋁酸鹽)。變式訓(xùn)練1-3. 下列說法正確的是()A.Al2O3難溶于水,不與水反應(yīng),所以它不是Al(OH)3對應(yīng)的氧化物B.因為Al2O3是金屬氧化物,所以它是堿性氧化物C.Al2O3能與所有的酸堿溶液反應(yīng)D.Al2O3能與強的酸堿溶液反應(yīng)【答案】:D典例2將NaOH溶液逐滴加入到用鹽酸酸化的AlCl3溶液中,若用y軸表示Al(OH)3沉淀的量,x軸表示NaOH溶液的體積,下列圖像正確的是()【答案】:D【解析】:當(dāng)溶液中有H+、Al3+時,加入的OH-先與H+反應(yīng),后與Al3+反應(yīng):H+OH-=H2O,Al3+3OH-=Al(OH)3,故開始加入NaOH溶液時,無沉淀產(chǎn)生,隨著NaOH量的增加,沉淀的量也逐漸增加,當(dāng)NaOH溶液加入到一定量時,沉淀量達(dá)到最大值,再加入NaOH溶液,沉淀開始溶解:Al(OH)3+OH-= AlO2-+2H2O。形成沉淀與溶解沉淀所需NaOH溶液的體積比為31。綜上所述,D項的圖像符合題意。變式訓(xùn)練2-1相同質(zhì)量的下列物質(zhì)分別與等濃度的NaOH溶液反應(yīng),至體系中均無固體物質(zhì),消耗堿量最多的是()A.AlB.Al(OH)3C.AlCl3D.Al2O3【答案】:A變式訓(xùn)練2-2A、B、C、D、E五種化合物,均含有某種常見元素,它們的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示,其中A為澄清溶液,C為難溶的白色固體,E則易溶于水,若取A溶液灼燒,焰色反應(yīng)為淺紫色(透過藍(lán)色鈷玻璃)。請回答下列問題:(1)寫出化學(xué)式： A,BC,D,E。(2)寫出下列反應(yīng)的離子方程式:AB: ;BD: ;CE: ?！敬鸢浮?(1)KAlO2Al(OH)3Al2O3AlCl3NaAlO2 (2) AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3+ HCO3- Al(OH)3+3H+=Al3+3H2OAl2O3+2OH-=2 AlO2-+H2O【解析】:以物質(zhì)B作為突破口,B既能與NaOH溶液反應(yīng),又能與鹽酸反應(yīng),且能受熱分解,B為Al(OH)3, C為Al2O3,則D為AlCl3, E為NaAlO2,A與過量CO2反應(yīng)生成B,且焰色反應(yīng)為紫色,A為KAlO2。變式訓(xùn)練2-3向20 mL某濃度的AlCl3溶液中滴加2 molL-1的NaOH溶液時,所得沉淀的質(zhì)量與加入NaOH溶液的體積之間的關(guān)系如圖所示:(1)寫出AB反應(yīng)的化學(xué)方程式: 。(2)最大沉淀量為 g。(3)V1=。(4)所用AlCl3溶液的物質(zhì)的量濃度為。(5)當(dāng)所得沉淀的質(zhì)量為0.39 g時,用去NaOH溶液的體積是?！敬鸢浮?(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 (3)AB發(fā)生反應(yīng),消耗n(NaOH)=0.01mol,VNaOH(aq)=0.01mol2molL-1=0.005L=5mL,故V1=15+5=20。(4)n(AlCl3)=nAl(OH)3=0.01mol,c(AlCl3)=0.01mol0.02L=0.5molL-1(5)當(dāng)沉淀的質(zhì)量為0.39g時,有兩種可能,一是NaOH溶液不足,只生成0.39g沉淀;二是NaOH溶液過量,部分沉淀溶解后剩下0.39g沉淀。若NaOH溶液不足,則:Al3+3OH-=Al(OH)31mol3mol78g0.015mol0.39gVNaOH(aq)=0.015mol2molL-1=0.0075L=7.5mL; 若NaOH溶液過量,則:Al(OH)3+OH-= AlO2-+2H2O78g1mol0.39g0.005molVNaOH(aq)=15mL+=17.5mL。方法技巧有關(guān)Al(OH)3沉淀的圖像分析思路