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[考纲要求] 了解铝及其重要化合物的主要性质和应用。
知识点一 铝的化学性质
1．铝与氧气反应
用坩埚钳夹住一小块铝箔，在酒精灯上加热至之熔化，会看到的现象是
________________________________________________________________________
_______________，原因是_______________________________________________
________________________________________________________________________，
反应的化学方程式是______________________________________________________。
2．铝与酸的反应
铝与稀硫酸反应的离子方程式为：___________________________________________。
3．铝与强碱的反应
铝与NaOH溶液反应的离子方程式为：_______________________________________
________________________________________________________________________。
4．铝热反应
Al与Fe2O3共热的化学方程式为：_________________________________________
________________________________________________________________________。
问题思考
1．铝是活泼金属，为什么铝制品常用来作为各种材料、具有一定的防腐蚀能力？
2．铝与酸、碱反应的实质是什么？氧化剂是什么？
知识点二 铝的重要化合物
1． 氧化铝和氢氧化铝的比较
问题思考
3．既能与酸反应，又能与碱反应的氧化物，一定是两性氧化物吗？
2．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：________________，它是____色晶体，____溶于水，水溶液pH____7(填“<”、“>”或“＝”)。明矾可以净水，其净水的原因是：___________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
一、铝与酸、碱的反应
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的体积之比是多少？为什么？
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、氢氧化钠溶液中，产生H2的体积关系是什么？为什么？
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的物质的量浓度是什么关系？为什么？
典例导悟1 (2011·太原调研)等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为5∶6，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能分别是( )
A．甲、乙中都是铝过量
B．甲中铝过量、乙中碱过量
C．甲中酸过量、乙中铝过量
D．甲中酸过量、乙中碱过量
听课记录：
变式演练 甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L－1的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为( )
A．5.4 g B．3.6 g C．2.7 g D．1.8 g
二、Al(OH)3沉淀生成的计算
1．Al3＋与OH－反应生成Al(OH)3沉淀的定量计算规律
可溶性铝盐与强碱溶液混合时，二者相对量的大小要影响产物的生成：
强碱不足量时(反应①)：____________________________________________________；
强碱足量时(反应②)：______________________________________________________；
综合上述两式可得(反应③)：________________________________________________。
设Al3＋、OH－的物质的量分别为n(Al3＋)、n(OH－)，最终生成Al(OH)3的质量为m[Al(OH)3]，借助数轴讨论如图所示：
2．强酸与AlO反应的定量计算规律
强酸不足量时(反应①)：___________________________________________________；
强酸足量时(反应②)：_____________________________________________________；
综合上述两式可得(反应③)：________________________________________________。
结果如下：
典例导悟2 实验室用铝屑、烧碱和稀H2SO4为原料制取一定量的Al(OH)3。可分别用如下的转化关系表示两种方法：
①AlAl3＋Al(OH)3
②AlAlOAl(OH)3
(1)上述哪一种方法比较节约试剂？(提示：试从每生产 2 mol Al(OH)3所耗费的试剂用量予以说明)
(2)从操作难易的角度分析，上述两种方法存在的明显缺点是什么？若原料相同，请设计一种更为节约试剂的方法(以方程式表示，并说明其可以最节约试剂的根据)。
题组一 Al及其化合物的性质
1．判断正误
(1)铝制容器可盛装浓H2SO4( )
(2010·重庆理综－8A)
(2)用氢氧化钠溶液除去铝表面的氧化膜：Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O( )
(2010·江苏－3B)
(3)用氨水鉴别Al3＋、Mg2＋、Ag＋( )
(2010·天津理综－3A)
(4)向明矾溶液中加入过量的氢氧化钡溶液：Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===2BaSO4↓＋AlO＋2H2O( )
(2010·四川理综－9A)
(5)Y(即Al)的最高价氧化物的水化物能溶于稀氨水( )
(2010·上海－20C)
2．(2008·广东，6)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．Al B．Al(OH)3 C．AlCl3 D．Al2O3
3．(2009·上海，15)镁和铝分别与等浓度、等体
积的过量稀硫酸反应，产生气体的体积(V)与时间(t)关系如上图。反应中镁和铝的( )
A．物质的量之比为3∶2
B．质量之比为3∶2
C．摩尔质量之比为2∶3
D．反应速率之比为2∶3
4．(2009·四川理综，11)向m g镁和铝的混合物中加入适量的稀硫酸，恰好完全反应生成标准状况下的气体b L。向反应后的溶液中加入c mol·L－1氢氧化钾溶液V mL，使金属离子刚好沉淀完全，得到的沉淀质量为n g。再将得到的沉淀灼烧至质量不再改变为止，得到固体
p g。则下列关系不正确的是( )
A．c＝ B．p＝m＋
C．n＝m＋17Vc D.m<p<m
5．[2010·山东理综－29(1)]对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。以下为铝材表面处理的一种方法：
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，其原因是____________________(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的________。
a．NH3 b．CO2 c．NaOH d．HNO3
②以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为________。取少量废电解液，加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是________________________________________________________________________。
6．(2009·福建理综，24)从铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种工艺流程如下：
请回答下列问题：
(1)流程甲加入盐酸后生成Al3＋的离子方程式为________________________________
________________________________________________________________________。
(2)流程乙加入烧碱后生成SiO的离子方程式为____________________________
________________________________________________________________________。
(3)验证滤液B中含Fe3＋，可取少量滤液并加入________(填试剂名称)。
(4)滤液E、K中溶质的主要成分是__________(填化学式)，写出该溶液的一种用途：
________________________________________________________________________。
(5)已知298 K时，Mg(OH)2的溶度积常数Ksp＝5.6×10－12 mol3·L－3，取适量的滤液B，加入一定量的烧碱达到沉淀溶解平衡，测得pH＝13.00，则此温度下残留在溶液中的c(Mg2＋)＝__________。
题组二 Al3＋、AlO、Al(OH)3相互转化的图象
7．(2010·南京模拟)将物质X逐渐加入(或通入)Y溶液中，生成沉淀的量与加入X的物质的量关系如图所示，符合图示情况的是( )
A
B
C
D
X
CO2
HCl
NaOH
AlCl3
Y
Ca(OH)2
NaAlO2
AlCl3
NaOH
题组一 铝的性质
1．若在加入铝粉能放出氢气的溶液中，分别加入下列各组离子，可能大量共存的是( )
A．NH NO CO Na＋
B．Na＋ Ba2＋ Mg2＋ HCO
C．NO Ca2＋ K＋ Cl－
D．NO K＋ AlO H＋
2．(2011·合肥统考)将总物质的量为n mol的钠和铝(其中钠的物质的量分数为x )投入到一定量的水中充分反应，金属没有剩余，共收集到标准状况下的气体V L。下列关系式中正确的是( )
A．x＝ B．0<x≤0.5
C．V＝33.6n(1－x) D．11.2n<V≤22.4n
3．把铝粉和Fe3O4粉末配成铝热剂，分成两等份，一份在高温下恰好完全反应后，再与足量盐酸反应，另一份直接放入足量的烧碱溶液中充分反应；前后两种情况下生成的气体质量比是( )
A．1∶1 B．9∶8 C．3∶4 D．4∶3
4．(2011·湖北黄冈模拟)两个烧杯中加入同体积浓度均为2 mol·L－1的H2SO4，置于天平两端，调平天平后分别加入10.8 g的Al和Mg，则反应完毕后，天平( )
A．可能加Mg的一端下倾
B．可能加Al的一端下倾
C．不可能保持平衡
D．无法判断
5．用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝，下述操作步骤中最恰当的组合是( )
①加盐酸溶解；②加烧碱溶液溶解；③过滤；④通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀；⑤加入盐酸生成Al(OH)3沉淀；⑥加入过量烧碱溶液
A．①⑥⑤③ B．②③④③
C．②③⑤③ D．①③⑤③
题组二 铝的重要化合物
6．(1)将350 mL 1 mol·L－1 NaOH溶液逐滴滴入100 mL 1 mol·L－1 AlCl3溶液中。
(2)将100 mL 1 mol·L－1 AlCl3溶液逐滴滴入350 mL 1 mol·L－1 NaOH溶液中，结果是( )
A．现象相同，生成Al(OH)3的量相同
B．现象不同，生成Al(OH)3的量相同
C．现象相同，生成Al(OH)3的量不同
D．现象不同，生成Al(OH)3的量不同
7．(2009·江苏，5)化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是( )
A．明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化
B．在海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀速率
C．MgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料
D．电解MgCl2饱和溶液，可制得金属镁
8．下列各反应的离子方程式中，错误的是( )
A．硫酸铝溶液中加入过量的氨水：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
B．铁片放入过量的稀硝酸中：3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO2↑＋4H2O
C．将铝片放入过量NaOH溶液中：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
D．偏铝酸钠与过量盐酸反应：AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O
9．下列操作所得物质为纯净物的是( )
A．将一块带有氧化膜的铝片与过量的浓NaOH溶液完全反应后，取澄清溶液将其蒸干，得纯净的NaAlO2固体
B．向NaAlO2溶液中加入过量的AlCl3溶液，将所得沉淀过滤洗涤，加热灼烧去掉水分，可得纯净的Al(OH)3固体
C．把铝块与适量的稀盐酸完全反应，将所得溶液蒸干，可得AlCl3固体
D．把AlCl3溶液与足量氨水反应，将沉淀过滤、洗涤、灼烧去掉水分可得Al2O3固体
10.A、B、C、D、E五种化合物均含有某种短周期常见元素，它们的转化关系如图所示，其中A为澄清溶液，C为难溶于水的白色固体，E则易溶于水，若取A溶液灼烧，焰色反应为紫色(透过蓝色钴玻璃)。
(1)写出化学式：A______，B______，C________，
D________，E________。
(2)写出下列反应的离子方程式：
A―→B：________________________________________________________________；
A―→D：________________________________________________________________。
题组三 实验探究
11．(2010·南京模拟)电解法冶炼铝的原料是Al2O3，可由自然界中铝土矿获得，其生产过程可表示为：铝土矿(主要成分Al2O3，杂质SiO2、Fe2O3)―→Al(OH)3―→Al2O3―→Al。
从铝土矿到Al(OH)3的转化有两种方案：
方案1：
方案2：
(1)过滤①、②的滤渣成分分别是________(填字母代号，下同)；过滤④、⑤的滤渣成分分别是__________。
A．Al2O3 B．SiO2 C．Fe2O3 D．Al(OH)3
E．H2SiO3 F．Fe(OH)3
(2)“Al(OH)3―→Al”的一般的生产方法是__________(填字母代号)。
A．蒸发 B．灼烧 C．热还原 D．溶解 E．过滤 F．电解
【课前准备区】
知识点一
1．铝箔熔化，失去光泽，但熔化的铝并不滴落 铝箔加热时与O2发生反应生成氧化膜，使内部的铝被Al2O3包裹着，所以熔化的铝不易滴下 4Al＋3O22Al2O3
2．2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
3．2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。
4．2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe
知识点二
1.
化学性质
与酸
反应
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
与碱
反应
Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
加热
不分解
2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
2.(2)KAl(SO4)2·12H2O 白 易 < Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水
问题思考
1．因为铝易与空气中的氧气反应生成保护膜，保护着内部金属不易被腐蚀。
2．铝与酸、碱反应的实质都是： Al3＋，2H＋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．不一定是。两性氧化物是指既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物。所以，判断两性氧化物不仅要看与酸、碱的反应，还要看生成物的类型。
典例导悟
1．B [由题意知n(H2SO4)＝n(NaOH)，设均为1 mol。当Al均不足，H2SO4和NaOH均过量时，生成H2相等，即1∶1；当Al均过量时分别生成2 g和3 g H2，即体积比2∶3。因>＝，故甲中铝过量，乙中铝不足(即碱过量)。]
2．(1)②法比①法节约试剂。每制备 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法比较节约试剂。
(2)由于Al(OH)3既能与H2SO4反应又能与NaOH反应所以在上述两种方法中第二步骤操作的用量都难以控制。
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，可见比①②两法更节约试剂。
解析 (1)反应过程中所涉及的化学方程式为：
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
由化学方程式可分别得出两种方法的关系式：
①法2Al～3H2SO4～6NaOH～2Al(OH)3
②法2Al～2NaOH～H2SO4～2Al(OH)3
所以制备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法比较节约试剂
(2)根据Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
可采用以下转化关系：
→2 mol Al(OH)3
6．(1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
(2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O
(3)硫氰化钾(或苯酚溶液等合理答案均可)
(4)NaHCO3 制纯碱(或做发酵粉等合理答案均可)
(5)5.6×10－10 mol·L－1
解析 铝土矿中的成分能与HCl反应的有Al2O3、Fe2O3、MgO，不反应的是SiO2，所以固体A为SiO2，滤液B中有Al3＋、Fe3＋、Mg2＋，再加入过量烧碱，Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，沉淀C为Fe(OH)3、Mg(OH)2混合物，滤液D为NaAlO2、NaOH(过量)，NaAlO2能与CO2反应，NaAlO2＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋NaHCO3，滤液E为NaHCO3，沉淀F为Al(OH)3，Al(OH)3灼烧得到Al2O3。铝土矿中能与NaOH溶液反应的有Al2O3、SiO2，其余均不反应，所以固体X为Fe2O3、MgO，Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。(5)题中应用Ksp的有关计算，Ksp＝c(Mg2＋)·c2(OH－)，c(OH－)＝1.0×10－1 mol·L－1，所以c(Mg2＋)＝ mol·L－1＝＝5.6×10－10 mol·L－1。
7．C [A项，由Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O，CaCO3＋CO2＋H2O===Ca(HCO3)2可知，其图象应为图1；B项，由HCl＋NaAlO2＋H2O===Al(OH)3↓＋NaCl，Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O可知其图象应为图2；D项，由AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O,3NaAlO2＋AlCl3＋6H2O===4Al(OH)3↓＋3NaCl可知，其图象应为图3。
考点集训
1．C
2．D [该题中涉及的化学方程式为：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。由题意，金属没有剩余可知x必大于或等于0.5，即0.5≤x<1。根据电子得失守恒得：×22.4＝V(H2)，当x＝0.5时，V(H2)＝22.4n，当x＝1时，V(H2)＝11.2n，则11.2n<V≤22.4n。]
(2)加入稀H2SO4对Al和Mg都不足，两金属都有剩余。因稀H2SO4都完全反应，且加稀H2SO4物质的量一定，则产生的H2的量也相同，故天平保持平衡。
(3)若加入H2SO4的量能使Mg完全反应，反应放出H2后，溶液增重9.9 g，不能使Al完全反应，Al有剩余，加入Al的一端增加的质量小于9.6 g，故天平向加入Mg的一端下倾。]
5．B 6.B 7.D 8.B 9.D
10．(1)KAlO2 Al(OH)3 Al2O3 AlCl3 NaAlO2
(2)AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
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