鋁及其重要化合物-一輪復習

-.z.第11講鋁及其重要化合物【考綱要求】了解鋁﹑鎂及其重要化合物的主要性質(zhì)和應用。一、鋁﹑鎂的性質(zhì)及應用1.鋁的構造和存在鋁位于元素周期表第三周期ⅢA族，原子構造示意圖為。鋁是地殼中含量最多的金屬元素。自然界中的鋁全部以化合態(tài)的形式存在。2.金屬鋁的物理性質(zhì)銀白色有金屬光澤的固體，有良好的延展性、導電性和導熱性等，密度較小，質(zhì)地柔軟。3.金屬鋁的化學性質(zhì)①與非金屬反響與O2反響常溫下，形成致密的氧化膜。點燃，4Al＋3O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2Al2O3鋁在燃燒時，在酒精燈上加熱至其熔化，會看到鋁箔熔化，失去光澤，但熔化的鋁并不滴落。原因是鋁箔加熱時與O2發(fā)生反響生成熔點很高的Al2O3薄膜，使內(nèi)部的鋁被Al2O3包裹著，所以熔化的鋁不易滴下。與Cl2反響2Al＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2AlCl3②與水反響困難③與酸反響氧化性的酸：遇冷的濃硫酸或濃硝酸鈍化。非氧化性的酸：2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑④與堿反響2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑復原劑：Al氧化劑：H2O實質(zhì)：2Al＋6H2O=2Al(OH)3↓＋3H2↑2Al(OH)3↓＋2NaOH=2NaAlO2＋4H2O⑤鋁熱反響：2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))Al2O3＋2Fe是一種利用鋁的復原性獲得高熔點金屬單質(zhì)的方法。4.比照記憶鎂的化學性質(zhì)鋁鎂與非金屬反響能被Cl2、O2氧化2Mg＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2MgO3Mg＋N2eq\o(=,\s\up7(點燃))Mg3N2與水反響反響很困難能與沸水反響Mg＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Mg(OH)2＋H2↑與堿反響能溶于強堿溶液不反響與*些氧化物反響能與Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金屬氧化物發(fā)生鋁熱反響能在CO2中燃燒：2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up7(點燃))2MgO＋C鋁的制備及用途冰晶石—氧化鋁融鹽電解法電：2Al2O3eq\o(=,\s\up7(電解))4Al＋3O2↑。注：冰晶石：六氟鋁酸鈉〔Na3AlF6〕純鋁用作導線，鋁合金用于制造汽車、飛機、生活用品等。6.典型題鋁與酸、堿反響生成H2的量的關系鋁與酸、堿反響的化學方程式分別為2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑。從化學方程式可以看出Al與酸、堿反響時生成H2的實質(zhì)都是Aleq\o(→,\s\up7(失3e－))Al3＋，所以無論與酸還是與堿反響，Al與H2的關系都是2Al～3H2。(1)等量鋁分別與足量鹽酸和氫氧化鈉溶液反響，產(chǎn)生氫氣體積比eq\f(V(H2)HCl,V(H2)NaOH)＝eq\f(1,1)。(2)足量的鋁分別與等物質(zhì)的量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反響，產(chǎn)生氫氣的體積比eq\f(V(H2)HCl,V(H2)NaOH)＝eq\f(1,3)。(3)一定量的鋁分別與一定量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反響，產(chǎn)生氫氣的體積比eq\f(1,3)<eq\f(V(H2)HCl,V(H2)NaOH)<eq\f(1,1)，則必定是a.鋁與鹽酸反響時，鋁過量而鹽酸缺乏；b.鋁與氫氧化鈉溶液反響時，鋁缺乏而氫氧化鈉過量。解題時應充分利用上述過量關系。2.鋁的這種既能與酸(非氧化性酸)又能與強堿反響產(chǎn)生H2的性質(zhì)常作為推斷題的"題眼〞。二、鋁的重要化合物1.氧化鋁(1)物理性質(zhì)：俗稱剛玉，白色固體，難溶于水，有很高的熔點，一種較好的耐火材料。(2)化學性質(zhì)：兩性氧化物〔兩性物質(zhì):是指既能與酸反響又能與堿反響生成鹽和水的化合物〕溶于鹽酸：Al2O3＋6HCl=2AlCl3＋3H2O與燒堿溶液反響：Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2O2.氫氧化鋁(1)物理性質(zhì)：白色膠狀沉淀，有較強的吸附性。(2)化學性質(zhì)：①Al(OH)3的電離方程式為與鹽酸反響：Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O與NaOH溶液反響：Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O②受熱分解的化學方程式：2Al(OH)3eq\o(=,\s\up7(△))Al2O3＋3H2O制備①向鋁鹽中參加氨水，離子方程式為Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)②NaAlO2溶液中通入足量CO2，離子方程式為AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)③NaAlO2溶液與AlCl3溶液混合：3AlOeq\o\al(－,2)＋Al3＋＋6H2O=4Al(OH)3↓3.常見的鋁鹽明礬：KAl(SO4)2·12H2O無色晶體，可溶于水，KAl(SO4)2=K＋＋Al3＋＋2SOeq\o\al(2－,4)，溶液因Al3＋水解而顯酸性。明礬可以凈水，原理是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋，Al(OH)3膠體吸附水中雜質(zhì)形成沉淀而凈水。明礬在油條中的作用：明礬和堿反響產(chǎn)生二氧化碳，讓面食更蓬松可口。Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑典型題a.除雜問題利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于強堿的特性，可除去許多物質(zhì)中的含鋁雜質(zhì)，如：(1)Mg(Al)：加足量NaOH溶液；(2)Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液；(3)Mg(OH)2[Al(OH)3]：加足量NaOH溶液；(4)Mg2＋(Al3＋)：加過量NaOH溶液，過濾，再加酸充分溶解。b.離子共存問題(1)Al3＋水解呈酸性，與OH－、AlOeq\o\al(－,2)、COeq\o\al(2－,3)(HCOeq\o\al(－,3))、S2－等不能大量共存。(2)AlOeq\o\al(－,2)水解呈堿性，與H＋、HCOeq\o\al(－,3)、Al3＋、Fe3＋等不能大量共存。如：Al3＋＋3H2OAl(OH)3↓＋H＋Al3＋＋3AlOeq\o\al(－,2)＋6H2O=4Al(OH)3↓2Al3＋＋3COeq\o\al(2－,3)＋6H2O=2Al(OH)3↓＋3CO2↑Al3＋＋3HCOeq\o\al(－,3)=Al(OH)3↓＋3CO2↑2Al3＋+3S2－+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2S↑如：AlOeq\o\al(－,2)＋2H2OAl(OH)3↓＋OH-AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓AlOeq\o\al(－,2)＋HCOeq\o\al(－,3)＋H2O=Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)Al3＋+3AlOeq\o\al(－,2)+6H2O═4Al(OH)3↓3AlOeq\o\al(－,2)＋Fe3＋＋6H2O=3Al(OH)3↓＋Fe(OH)3↓c.含Al3＋的溶液與堿反響的先后順序當溶液中有多種離子時，要考慮離子之間的反響順序，如向含有H＋、NHeq\o\al(＋,4)、Mg2＋、Al3＋的混合溶液中逐滴參加NaOH溶液，NaOH先與H＋反響，再與Mg2＋、Al3＋反響生成沉淀，再與NHeq\o\al(＋,4)反響，最后才溶解Al(OH)3沉淀。d.明礬溶液與Ba(OH)2溶液反響分析(1)沉淀的物質(zhì)的量最大(此時Al3＋完全沉淀)2Al3＋＋3SOeq\o\al(2－,4)＋3Ba2＋＋6OH－=2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓。(2)沉淀的質(zhì)量最大(此時SOeq\o\al(2－,4)完全沉淀)Al3＋＋2SOeq\o\al(2－,4)＋2Ba2＋＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2BaSO4↓＋2H2O。e.既能跟酸反響又能跟堿反響的①弱酸弱堿鹽②弱酸的酸式鹽③氨基酸=4\*GB3④兩性氧化物等三、用數(shù)形結合思想理解"鋁三角〞1.Al3＋、Al(OH)3、AlOeq\o\al(－,2)之間的轉(zhuǎn)化關系(1)Al3＋→Al(OH)3①Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)②Al3＋＋3AlOeq\o\al(－,2)＋6H2O=4Al(OH)3↓③Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓(2)Al(OH)3→Al3＋Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O(3)Al3＋→AlOeq\o\al(－,2)Al3＋＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O(4)AlOeq\o\al(－,2)→Al3＋AlOeq\o\al(－,2)＋4H＋=Al3＋＋2H2O(5)AlOeq\o\al(－,2)→Al(OH)3①通少量CO2：2AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋3H2O=2Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)通入足量CO2：AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)②AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓(6)Al(OH)3→AlOeq\o\al(－,2)Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O2.典型題a.與Al(OH)3沉淀生成有關的圖像分析突破的三個秘訣：①明晰橫、縱坐標含義，然后通過曲線變化特點分析反響原理。②掌握Al3＋、Al(OH)3、AlOeq\o\al(－,2)三者之間的轉(zhuǎn)化比例：(1)可溶性鋁鹽溶液與NaOH溶液反響的圖像操作可溶性鋁鹽溶液中逐滴參加NaOH溶液至過量NaOH溶液中逐滴參加可溶性鋁鹽溶液至過量現(xiàn)象立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失無沉淀(有但即溶)→出現(xiàn)沉淀→漸多→最多→沉淀不消失圖像方程式序號AB：Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓BD：Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2OAB：Al3＋＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2OBC：Al3＋＋3AlOeq\o\al(－,2)＋6H2O=4Al(OH)3↓(2)偏鋁酸鹽溶液與鹽酸反響的圖像操作偏鋁酸鹽溶液中逐滴參加稀鹽酸至過量稀鹽酸中逐滴參加偏鋁酸鹽溶液至過量現(xiàn)象立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失無沉淀→出現(xiàn)沉淀→漸多→最多→沉淀不消失圖像方程式序號AB：AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓BC：Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2OAB：AlOeq\o\al(－,2)＋4H＋=Al3＋＋2H2OBC：Al3＋＋3AlOeq\o\al(－,2)＋6H2O=4Al(OH)3↓(3)向Mg2＋與Al3＋的酸性溶液中逐滴參加強堿溶液現(xiàn)象：無明顯現(xiàn)象→出現(xiàn)沉淀→漸多→最多→減少→不變H＋＋OH－=H2OAl3＋＋3OH－=Al(OH)3↓Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O結論：(1)不宜用Al3＋和強堿溶液、AlOeq\o\al(－,2)和強酸溶液反響來制備Al(OH)3。(2)Al3＋只存在于酸性溶液中，AlOeq\o\al(－,2)只存在于堿性溶液中，所以Al3＋和AlOeq\o\al(－,2)不能共存于同一溶液中。(3)Al(OH)3只能溶于強酸或強堿溶液，不能溶于弱酸或弱堿溶液。b.可溶性鋁鹽與強堿反響的計算規(guī)律(1)求產(chǎn)物Al(OH)3的量①當n(OH－)≤3n(Al3＋)時，n[Al(OH)3]＝eq\f(1,3)n(OH－)；②當3n(Al3＋)<n(OH－)<4n(Al3＋)時，n[Al(OH)3]＝4n(Al3＋)－n(OH－)；③當n(OH－)≥4n(Al3＋)時，n[Al(OH)3]＝0，無沉淀。(2)求反響物堿的量①假設堿缺乏(Al3＋未完全沉淀)：n(OH－)＝3n[Al(OH)3]；②假設堿使生成的Al(OH)3局部溶解：n(OH－)＝4n(Al3＋)－n[Al(OH)3]。四、化工生產(chǎn)中鎂、鋁及其化合物的轉(zhuǎn)化關系1.從海水中提取鎂的流程(1)流程：(2)主要化學反響：①制石灰乳：CaCO3eq\o(=,\s\up7(高溫))CaO＋CO2↑、CaO＋H2O=Ca(OH)2；②沉淀Mg2＋：Mg2＋＋Ca(OH)2=Mg(OH)2↓＋Ca2＋；③制備MgCl2：Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O；④電解MgCl2：MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑。2.工業(yè)煉鋁的流程鋁是地殼中含量最多的金屬元素，在自然界主要以化合態(tài)的形式存在于氧化鋁中。鋁土礦的主要成分是Al2O3，此外還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)，冶煉金屬鋁很