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1、鋁及其化合物,復習目標 1通過實驗探究，了解鋁、氧化鋁、氫氧化鋁 的重要性質(zhì)。 2了解兩性氧化物、兩性氫氧化物的概念和 一般性質(zhì)。 3掌握與Al(OH)3沉淀量有關的圖像分析和化 學計算方法。 4了解復鹽的概念，了解明礬的組成、性質(zhì) 和用途。,一、鋁的性質(zhì),1、位置與結(jié)構(gòu)：,2、鋁的物理性質(zhì)：,銀白色金屬， 硬度和密度小， 具有良好的導電導熱性和延展性。 在空氣中具有很好的耐腐蝕性。,Al的原子結(jié)構(gòu)示意圖,3、鋁的化學性質(zhì)：,（較強還原性）,（1）與非金屬反應（O2、Cl2）,鋁在空氣中緩慢氧化，在氧氣中點燃劇烈燃燒。,思考1：在金屬活潑性順序中鋁排在鐵的前面，那為什么鐵在空氣中易生銹而鋁在空
2、 氣中不易被腐蝕呢？,鋁與空氣中的氧氣反應生成致密的氧化膜并牢固地覆蓋在鋁表面，阻止了內(nèi)部的鋁與空氣接觸。,加熱鋁箔:而鋁箔熔化，失去光澤，熔化的鋁不滴落。,這是因為常溫下鋁與空氣中的氧氣反應生成了致密的氧化膜，此氧化膜熔點很高，不熔化，從而保護了鋁。性質(zhì)活潑的鋁在空氣中能穩(wěn)定存在的原因,Al遇冷濃硫酸、濃硝酸發(fā)生鈍化：,鈍化: 用電化學或化學方法使金屬表面形成一 層致密的氧化膜，從而阻止內(nèi)部金屬進一步發(fā)生反應，這種現(xiàn)象稱為鈍化。,（2）與酸反應（HCl、稀H2SO4、稀HNO3）,4HNO3 (?。? Al = Al(NO3)3 + NO + 2H2O,Al + 2NaOH+2H2O=2Na
3、AlO2+3H2,還原劑 氧化劑,反應的實質(zhì):分兩步進行,將（1）+（2）2：,（3）與強溶液堿反應（NaOH溶液）,【隨堂訓練1】,對金屬制品進行抗腐蝕處理，可延長其使 用壽命。以下為鋁材表面處理的一種方法：,堿洗的目的是除去鋁材表面的自然氧化膜， 堿洗時常有氣泡冒出，其原因是(用離子方 程式表示) _ 。 為將堿洗槽液中的鋁以沉淀形式回收，最好 向槽液中加入下列試劑中的_。 aNH3 bCO2 cNaOH dHNO3,b,2Al 2OH 2H2O = 2AlO2- 3H2,【現(xiàn)象】,發(fā)光、放熱、 反應劇烈,有熔融物 落入沙中,（4）與某些氧化物反應鋁熱反應,鋁熱劑：鋁與活潑性較弱的金屬氧化
4、物的混合物,(Fe2O3 、 Cr2O3 、 MnO2 、V2O5 等),鋁熱反應的應用： 在生產(chǎn)上，如用于焊 接鋼軌、冶煉金屬等。,鋁除了和Fe2O3反應外，還可以和FeO、 Fe3O4、 Cr2O3、V2O5、MnO2等金屬氧化物組成鋁熱劑發(fā)生鋁熱反應，冶煉Fe、V、Cr、Mn等金屬。,思考:上述鋁熱反應是如何發(fā)生的？,如何進行點燃操作？必修2p89,練習1.把Al粉和Fe3O4粉末均勻混合，分成兩等份，一份在高溫下恰好完全反應后將生成物與過量的鹽酸反應，另一份直接與足量的氫氧化鈉溶液反應，兩者生成的氣體的物質(zhì)的量之比為 ( ) A.1:1 B.9:8 C.3:4 D.4:3,C,練習2.
5、工業(yè)上可用鋁與軟錳礦(主要成分為MnO2)反應來冶煉金屬錳。 用鋁與軟錳礦冶煉錳的原理是(用化學方程 式表示） 。 MnO2在H2O2分解反應中作催化劑。若將適 量MnO2 加入酸化后的H2O2溶液中，MnO2 溶解產(chǎn)生Mn2，該反應的離子方程式是 _ 。,MnO2 H2O2 2H= Mn2 O22H2O,3.Al的工業(yè)制法電解熔融氧化鋁,由于鋁的氧化物熔點很高，故在氧化鋁中添加冰晶石（Na3AlF6)降低其熔點。,二、鋁的化合物,1、氧化鋁(Al2O3)：,（1）物理性質(zhì)：白色、不溶于水的固體，熔點很 高（2054）常作耐火材料。,剛玉的主要成分是Al2O3 ，其中把含少量鉻元素的剛玉稱為紅
6、寶石；含少量的鐵和鈦元素的剛玉稱為藍寶石。,兩性氧化物：,既能與酸反應又能與堿反應 只生成鹽和水的氧化物。,（2）Al2O3的化學性質(zhì),與酸、強堿反應具有兩性,（3）工業(yè)制備：,2、氫氧化鋁Al（OH)3：,（1）物理性質(zhì)： 白色膠狀物質(zhì)，不溶于水，有強的吸附性可以吸附水中的懸浮物和各種色素。 （2）化學性質(zhì)： 不穩(wěn)定性：受熱易分解,與酸、強堿反應具有兩性,氫氧化鋁的兩性可用電離平衡移動的原理來解釋，氫氧化鋁電離方程式可表示如下：,當加入強堿、弱堿及水解顯堿性的鹽，平衡左移。 當加入強酸、弱酸及水解顯酸性的鹽，平衡右移。,H2O+AlO-2+H+Al(OH)3Al3+3OH-,酸式電離,堿式電
7、離,AlCl3溶液中逐滴加入NaOH？,AlCl3中逐滴加入氨水？,Al3+3NH3.H2O = Al(OH)3 + 3NH4+,（3）Al(OH)3的制備主要有幾種方法？,Al3+ 、加入氨水,故用Al3+制取Al(OH)3用弱堿溶液更合適,Al3+ + 3OH- = Al(OH)3 ,Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O,2AlO2- + CO2 + 3H2O = 2Al(OH)3 + CO32- AlO2- + CO2 + 2H2O = Al(OH)3 + HCO3-,NaAlO2溶液中逐滴加入鹽酸？,NaAlO2溶液中緩慢通入CO2？, AlO2-、通入CO2,
8、AlO2- + H+ + H2O = Al(OH)3 ,Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O,故由AlO2-制取Al(OH)3用弱酸溶液更合適,KAl(SO4)212H2O,KAl(SO4)2 = K+ + Al3+ + 2SO42-,無色晶體，易溶于水,3、常見的鋁鹽 明礬,水溶液PH7,凈水原理：,Al(OH)3膠體吸附水中雜質(zhì)形成沉淀而凈水,Al、Al2O3、Al(OH)3、 弱酸的銨鹽，如：(NH4)2CO3、CH3COONH4、 弱酸的酸式鹽，如：NaHCO3、NaHSO3、NaHS等,鋁的存在：,鋁元素占地殼總量的7.73%， 是地殼中含量最多的金屬。,鋁是活
9、潑的金屬，因此鋁元素在自然界 中均以化合態(tài)的形式存在。,三 從鋁土礦中提取鋁,鋁元素在地殼中的主要存在 于 中， 其主要成分 ， 還含有少的 。,Al2O3,鋁土礦,Fe2O3、SiO2,Al2O3 Fe2O3 SiO2,Al2O3,方法1,Al,酸溶法,所加試劑順序：酸、堿、（弱）酸,Al2O3 Fe2O3 SiO2,方法2,堿溶法,Al2O3,Al,所加試劑順序：堿、酸、（弱）堿,從鋁土礦(主要成分是Al2O3，含SiO2、 Fe2O3、MgO等雜質(zhì))中提取氧化鋁的兩種 工藝流程如下：,【隨堂訓練4】,請回答下列問題： (1)流程甲加入鹽酸后生成Al3的離子方程式為_。 (2)流程乙加入燒
10、堿后生成SiO32-的離子方程式為_。,Al2O3 6H = 2Al3 3H2O,SiO2 2OH = SiO32- H2O,(3)驗證濾液B中含F(xiàn)e3，可取少量濾液并加入_ (填試劑名稱)。 (4)濾液E、K中溶質(zhì)的主要成分是_ (填化學式)，寫出該溶液的一種用途：_ 。,硫氰化鉀溶液,NaHCO3,制純堿 (或做發(fā)酵粉等 ）,考點一：關于Al(OH)3的計算及圖像分析 1.“鋁三角”轉(zhuǎn)化關系,偏鋁酸鈉加入同一種酸的量不同，生成物也不同，試寫出與下列物質(zhì)反應的離子方程式： (1)少量鹽酸：_。 (2)過量鹽酸：_。 (3)少量 CO2：_。 (4)過量 CO2：_。,AlO2 H+H2O=A
11、l(OH)3,CO22AlO2 3H2O=2Al(OH)3 CO32-,AlO2 4H+=Al3+2H2O,CO2AlO2 2H2O=Al(OH)3 HCO3,H2O+AlO-2+H+Al(OH)3Al3+3OH-,鋁三角”的應用 鑒別(利用滴加順序不同，現(xiàn)象不同) AlCl3溶液中滴入NaOH溶液現(xiàn)象為：先生成白色沉淀，后沉淀又溶解。 NaOH溶液中滴入AlCl3溶液現(xiàn)象為：開始無明顯現(xiàn)象，后產(chǎn)生白色沉淀，不溶解。 分離提純 利用Al能溶于強堿溶液，分離Al與其他金屬的混合物。 利用Al2O3能與強堿反應，分離Al2O3與其他金屬氧化物。 利用Al(OH)3的兩性，分離Al3與其他金屬離子。
12、,2、Al3、Al(OH)3、AlO2- 三者之間 有關圖象 及相關計算,（一）向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至過量,1、實驗現(xiàn)象 2、反應離子方程式,A,AlCl3溶液中先出現(xiàn)白色沉淀， 繼續(xù)滴加NaOH溶液沉淀溶解。,Al3+3OH-=Al(OH)3 Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,3、圖像,（二）向 NaOH溶液中滴加AlCl3溶液至過量,3、圖像,A,B,1、實驗現(xiàn)象： 2、反應離子方程式, NaOH溶液中出現(xiàn)白色沉淀后迅速溶解， 繼續(xù)滴加AlCl3溶液沉淀突然增多后保持不變。,Al3+4OH-= AlO2-+2H2O Al3+ 3AlO2-+6H2O =4Al(OH
13、)3,（三）向NaAlO2溶液中滴加HCl溶液至過量,A,1、實驗現(xiàn)象： 2、反應離子方程式, AlO2-溶液中先出現(xiàn)白色沉淀， 繼續(xù)滴加HCl溶液沉淀溶解。,AlO2-+H+H2O =Al(OH)3 Al(OH)3+3H+= Al3+ +3H2O,3、圖像,(四)向HCl溶液中滴加NaAlO2溶液至過量,3、圖像,A,B,1、實驗現(xiàn)象： 2、反應離子方程式, HCl溶液中出現(xiàn)白色沉淀后迅速溶解， 繼續(xù)滴加AlO2-溶液產(chǎn)生沉淀至不變。,AlO2-+4H+ =Al3+ +2H2O Al3+3AlO2-+6H2O =4Al(OH)3,n(Al(OH)3),V(氨水),n(NaOH),n(沉淀),
14、向AlCl3溶液中逐滴加入氨水到過量； 向鹽酸、MgCl2、AlCl3的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液到過量。 分別畫出生成沉淀的量與加入溶液的體積關系圖。,拓展,下列各組中的兩種溶液，用相互滴加的實驗方法即可鑒別的是 。 A 硫酸鋁和氫氧化鈉 B 硫酸鋁和氨水 C 偏鋁酸鈉和鹽酸 D 碳酸鈉和鹽酸 E 硫酸銅和氫氧化鈉,ACD,例1,向30 mL 1mol/L的AlCl3溶液中逐漸加入濃度為4 mol/L的NaOH溶液，若產(chǎn)生0.78g白色沉淀，則加入的溶液的體積可能為（ ） A. 3mL B. 7.5mL C. 15mL D. 27.5mL,例2,BD,a c b,2,2、鋁鹽與強堿溶液作
15、用生成Al(OH)3沉淀的量的關系 主要反應關系有： Al33OH=Al(OH)3 ,(1)定量分析 可溶性鋁鹽與強堿(如NaOH溶液)反應，Al元素的存在形式三種。,首先求出恰好反應比例；然后是畫數(shù)軸分區(qū)間（兩點三區(qū)間）；先分析點再分析區(qū)間。如果是計算題，先要根據(jù)條件進行判斷，選擇反應計算，如果無法判斷，就進行討論計算。,為分步反應（講先后） 為并列反應（分階段）,堿少量，堿的三分之一,堿過量，無沉淀,中間段，四減一。,主要反應關系有： Al33OH=Al(OH)3 ,n(NaOH)3nAl(OH)3,n(NaOH)3n(Al3)n(Al3)nAl(OH)3 4n(Al3)nAl(OH)3,
16、【例】向 100mL 1 mol/L 的 AlCl3溶液中加入70 mL 5 mol/L NaOH 溶液,充分反應后,鋁元素以兩種形式存在,其物質(zhì)的量之比為多少? 設Al (OH)3 的物質(zhì)的量為n,解析:解法1:用常規(guī)分析法逐步分析計算 先將所有的 0.1 mol Al3+完全沉淀,消耗 0.3 mol OH-,生成0.1 mol Al (OH)3 沉淀過量的 0.05 mol OH- 又溶解 0.05 mol Al(OH)3,生成0.05 mol 所以n(NaAlO2)n=0.05 mol (0.1-0.05) mol =11,主要反應關系有： Al33OH=Al(OH)3 ,解法2:從反
17、應物總量及方程式性質(zhì)方面考慮總方程式法: n(AlCl3)=0.1 mol,n(NaOH)=0.35 mol ,則n(AlCl3)n(NaOH)=27 按此值寫出化學方程式: 2Al3+7OH-=x +(2-x)Al(OH)3+2H2O 利用電荷守恒解得x=1, 所以n(NaAlO2)n=11,解法3:運用學科規(guī)律守恒法:(判斷二者是否完全反應） 設Al (OH)3 的物質(zhì)的量為n n(AlCl3)n(NaOH)=27，介于（1/3,1/4)之間則二者完全反應，溶液為NaAlO2和NaCl利用電荷守恒得： n(Na+)=n(AlO-2 )+n(Cl-), 即n(AlO-2)=n(Na+)-n(
18、Cl-) =0.35 mol-0.3 mol =0.05 mol 又根據(jù)鋁元素守恒n(Al3+)=n+n(AlO-2), 即n=n(Al3+)-n(AlO-2) =0.1 mol -0.05 mol =0.05 mol ,所以n(NaAlO2)n=11,根據(jù)Al3+3OH-=3Al(OH)3, Al(OH)3+OH-= AlO-2 +2H2O, 把所發(fā)生的反應用圖像來表示,使其更具體更直接注:圖中橫坐標表示NaOH的物質(zhì)的量,縱坐標表示生成的Al(OH)3的物質(zhì)的量,點評解決有關Al(OH)3沉淀的圖象題，其突破點往往就是沉淀量減少的一段，該段發(fā)生的反應為：Al(OH)3NaOH=NaAlO2
19、2H2O，即沉淀減少的物質(zhì)的量等于參加該段反應的NaOH的物質(zhì)的量。,向 100mL 1 mol/L 的 AlCl3溶液中加入70 mL 5 mol/L NaOH 溶液,解法4:利用知識特點圖像法（寫分步反應式）,1、求出最大點坐標： 縱坐標：先將所有的 0.1 mol Al3+完全沉淀,生成0.1 mol Al (OH)3 沉淀； 橫坐標：消耗 0.3 mol OH-。 2、抓住突破點：沉淀減少的物質(zhì)的量等于參加該段反應的NaOH的物質(zhì)的量。 過量的 0.05 mol OH- （橫坐標）又溶解 0.05 mol Al(OH)3,則生成沉淀為0.05 mol（縱坐標）,1.在50 mL b m
20、olL1的AlCl3溶液中加入50 mL a molL1的NaOH溶液。 (1)當a3b時，生成Al(OH)3沉淀的物質(zhì)的量為 mol。 (2)當a、b滿足 條件時，無沉淀生成。 (3)當a、b滿足 條件時，先有沉淀生成，后又有沉淀部分溶解，此時Al(OH)3的質(zhì)量為 。,a4b,3ba4b,3.9(4ba),2.將總物質(zhì)的量為n mol 的鈉與鋁(其中鈉的物質(zhì)的量分數(shù)為x)投入到一定量的水中充分反應,金屬沒有剩余,共收集到標準狀況下的氣體V L下列關系式中正確的是( ),D,解析:該題中涉及的化學方程式為2Na+2H2O=2NaOH+H2, 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H
21、2 由題意,金屬沒有剩余可知x必大于或等于0.5,即0.5x1根據(jù)電子得失守恒得: =V(H2), 當x=0.5時,V(H2)=22.4n, 當x=1時,V(H2)=11.2n,則11.2nV22.4n,2,2,準確稱取6g鋁土礦（含Al2O3、Fe2O3、SiO2）樣品放入盛有100 ml的H2SO4溶液的燒杯中，充分反應后過濾，向濾液中加入10molL-1的NaOH溶液，產(chǎn)生的沉淀的質(zhì)量與加入的NaOH溶液的體積的關系圖如圖，試求：,（1）硫酸溶液的物質(zhì)的量濃 度， （2）若b2.3，則鋁土礦中各成分的質(zhì)量分數(shù)分別為多少？,（3）在允許范圍內(nèi)，a值越大，的含量越少。 （4）b的取值范圍應是
22、 。,例3,Al2(SO4)3+6NaOH=2Al(OH)3+3Na2SO4 Fe2(SO4)3+6NaOH=2Fe(OH)3+3Na2SO4,Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O SiO2,Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O,H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O,Al2O3 Fe2O3 SiO2,Al(OH)3 Fe(OH)3 Na2SO4,Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3 Na2SO4,NaAlO2 Fe(OH)3 Na2SO4,Al2(SO4)3 Fe2(SO4)3,Al2(SO4)3
23、 Fe2(SO4)3 H2SO4,準確稱取6g鋁土礦（含Al2O3、Fe2O3、SiO2）樣品放入盛有100 ml的H2SO4溶液的燒杯中，充分反應后過濾，向濾液中加入10molL-1的NaOH溶液，產(chǎn)生的沉淀的質(zhì)量與加入的NaOH溶液的體積的關系圖如圖，試求：,（1）硫酸溶液的物質(zhì)的量濃 度， （2）若b2.3，則鋁土礦中各成分的質(zhì)量分數(shù)分別為多少？,1.75 molL-1,Al2O3：85% Fe2O3、12% SiO2：3%,（3）在允許范圍內(nèi)，a值越大，的含量越少。 （4）b的取值范圍應是 。,1.625b5,SiO2,例3,解析：本題應對兩種情況進行討論： 若AlCl3過量,NaOH
24、的量不足,溶液中鋁元素的存在形式為Al3+。,1 mol,3 mol,1 mol,c(AlCl3)c(NaOH)(11) mol3 mol23。 NaOH 量稍多，AlCl3 完全反應，溶液中鋁元素的存在形式為AlO2-，設有2 mol Al3+反應，依據(jù)題意有關系式：,AlCl3 1 mol AlCl3, ,3NaOH 3 mol 4NaOH, ,Al(OH)3 1 mol NaAlO2,AlCl33NaOH=Al(OH)33NaCl,依題意，若溶液中剩余1 mol Al3+，則,1 mol,4 mol,1 mol,則 c(AlCl3)c(NaOH)(11) mol(34) mol27。,將
25、氯化鋁溶液和氫氧化鈉溶液等體積混合，得到的沉淀物中鋁元素的質(zhì)量與溶液中所含鋁元素的質(zhì)量相等，則原氯化鋁溶液和氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度之比可能是 。,答案：C,金屬與酸或堿反應生成H2的量的關系 1.金屬與酸反應的計算 (1)實質(zhì): (2)規(guī)律 金屬與酸(或水)反應失去電子的物質(zhì)的量產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量2。 相同物質(zhì)的量的金屬與足量酸反應產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量之比等于反應后對應金屬呈現(xiàn)的化合價之比,有關金屬的計算,對兩種金屬來說，當參加反應的金屬與產(chǎn)生的氫氣的質(zhì)量差相等時，則反應后兩溶液質(zhì)量增加量相等。,相同質(zhì)量的金屬與足量的酸反應產(chǎn)生氫氣的量之比等于金屬失去1 mol電子時質(zhì)量的倒數(shù)之比（化合價/
26、式量之比）。,若產(chǎn)生相同量的氫氣，所需金屬的物質(zhì)的量之比等于反應后對應金屬呈現(xiàn)的化合價的倒數(shù)之比。 若產(chǎn)生相同量的氫氣，所需金屬的質(zhì)量之比等于失去1 mol電子時金屬的質(zhì)量之比。 （式量/化合價之比）。,m（aq）,Mg ng （M-n）g,1mol n/2mol,1/M x=n/2m,m（aq）,(3)常用方法 守恒法 守恒法是化學計算中常用的方法,包括原子守恒電荷守恒電子守恒等 平均值法 平均值法是混合物組分含量求解的常用方法,可設平均摩爾質(zhì)量,要注意結(jié)合化合價進行轉(zhuǎn)化 差值法,1、20 g由兩種金屬粉末組成的混合物，與足量的鹽酸充分反應后得到11.2 L氫氣（標準狀況），這種金屬混合物的
27、組成可能是（ ） A.Mg和Al B.Al和Fe C.Fe和Zn D.Zn和Cu,根據(jù)生成的H2可知反應中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為1 mol,即金屬混合物共失去1 mol電子，金屬混合物的摩爾電子質(zhì)量為20 g/（mole-），各金屬的摩爾電子質(zhì)量：,B,例題鋁分別與足量的稀鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，當兩個反應放出的氣體在相同狀況下體積相等時，反應中消耗的HCl和NaOH的物質(zhì)的量之比為() A11B21C31D13,解析：鋁分別與鹽酸和氫氧化鈉反應的化學方程式為2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，易知消耗HCl和氫氧化鈉的物質(zhì)的量之比為31，故答案為C.,C,
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