2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)18 鋁及其化合物考點(diǎn)過關(guān).docx

2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)18 鋁及其化合物考點(diǎn)過關(guān)鋁的化學(xué)性質(zhì)【基礎(chǔ)梳理】鋁元素是地殼中含量的金屬。常溫下，鋁被空氣里的氧氣氧化，在表面生成薄膜，阻止內(nèi)部的金屬繼續(xù)與氧氣反應(yīng)。常溫下，鋁、鐵遇濃硫酸、濃硝酸發(fā)生。1. 鋁與非金屬單質(zhì)反應(yīng)4Al+3O2(現(xiàn)象:在氧氣中劇烈燃燒、在空氣中加熱鋁片卷曲不)2. 鋁與酸、堿溶液的反應(yīng)的離子方程式2Al+6H+2Al+2OH-+2H2O注意:等量的鋁分別和足量的鹽酸、氫氧化鈉反應(yīng)生成的氫氣。微課1鋁熱反應(yīng)鋁粉和氧化鐵粉末的混合物稱為鋁熱劑，鋁熱反應(yīng)可用于焊接鋼軌。實(shí)驗(yàn)裝置圖見右圖。鋁熱反應(yīng)先點(diǎn)燃鎂條，KClO3是助燃劑。2Al+Fe2O32Fe+Al2O3(現(xiàn)象: 火星四射、熔鐵滴落)鋁熱反應(yīng)還可用于冶煉Ni、Mn、V等難熔金屬。如:10Al+3V2O55Al2O3+6V 等?！镜湫屠}】 (xx上海浦東一模)稱取兩份鋁粉，第一份加入足量濃氫氧化鈉溶液，第二份加入足量鹽酸，如要放出等量的氣體，兩份鋁粉的質(zhì)量之比為 ()A. 13B. 31 C. 11 D. 43答案C解析由反應(yīng):2Al+6H+2Al3+3H2 和 2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2，等量的鋁分別與足量的鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)，生成的氫氣是一樣多的。 (xx山東理綜)足量下列物質(zhì)與相同質(zhì)量的鋁反應(yīng)，放出氫氣且消耗溶質(zhì)物質(zhì)的量最少的是 ()A. 氫氧化鈉溶液B. 稀硫酸 C. 鹽酸 D. 稀硝酸答案A解析Al與稀硝酸反應(yīng)不產(chǎn)生氫氣，D項(xiàng)錯(cuò);Al與A、B、C反應(yīng)的關(guān)系式為2Al2NaOH，2Al3H2SO4，2Al6HCl，由此可知與NaOH反應(yīng)時(shí)，溶質(zhì)消耗最少，A項(xiàng)正確。 鋁與酸、堿反應(yīng)生成H2的量的關(guān)系鋁與酸、堿反應(yīng)的化學(xué)方程式分別如下:2Al+6HCl2AlCl3+3H22Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2從化學(xué)方程式可以看出:(1)等量鋁分別與足量鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣體積比:=。(2)足量的鋁分別與等物質(zhì)的量的鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的體積比:=。(3)一定量的鋁分別與一定量的鹽酸和氫氧化鈉反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的體積比為<<，則必定是:鋁與鹽酸反應(yīng)時(shí)，鋁過量而鹽酸不足;鋁與氫氧化鈉反應(yīng)時(shí)，鋁不足而氫氧化鈉過量。解題時(shí)應(yīng)充分利用上述過量關(guān)系。鋁的重要化合物【基礎(chǔ)梳理】1. Al2O3與Al(OH)3(1)氧化鋁白色固體，熔點(diǎn)(2 045 )，難溶于水，是性氧化物。(2)氫氧化鋁是兩性氫氧化物。氫氧化鋁的電離方程式:堿式電離: ; 酸式電離:。氫氧化鋁受熱分解:。(3)Al2O3與 Al(OH)3的比較化合物氧化鋁(Al2O3)氫氧化鋁Al(OH)3物理性質(zhì)白色固體、熔點(diǎn)高白色膠狀物質(zhì)，難溶于水化學(xué)性質(zhì)與酸反應(yīng)Al2O3+6H+ Al(OH)3+3H+ 與堿反應(yīng)Al2O3+2OH- Al(OH)3+OH- 加熱2Al(OH)3 制備方法Al(OH)3加熱分解:2Al(OH)3Al2O3+3H2OAl3+與氨水反應(yīng):Al3+NH3H2OAl(OH)3+3NAl溶液中通入CO2氣體:Al+CO2+2H2OAl(OH)3+HCAlCl3溶液中滴加NaAlO2溶液:Al3+3Al+6H2O4Al(OH)3主要用途作耐火材料、冶煉鋁的原料制藥、凈水作用2. Al3+、Al、Al(OH)3之間的轉(zhuǎn)化相關(guān)的離子方程式:Al(OH)3+3H+ Al3+3OH-(少量) Al3+3NH3H2O Al3+3Al+6H2O Al3+4OH-(過量) Al+4H+(過量) Al(OH)3+OH- Al+H+(少量)+H2O 2Al+CO2+3H2O (或Al+CO2+2H2O)3. 明礬明礬KAl(SO4)212H2O是含有結(jié)晶水的硫酸鉀和硫酸鋁的復(fù)鹽，電離方程式為KAl(SO4)212H2OK+Al3+2S+12H2O。Al3+容易水解，生成膠狀的氫氧化鋁Al(OH)3:Al3+3H2OAl(OH)3(膠體)+3H+，氫氧化鋁膠體的吸附能力很強(qiáng)，可以吸附水里懸浮的雜質(zhì)，并形成沉淀，使水澄清。所以，明礬是一種較好的凈水劑。微課2從鋁土礦冶煉金屬鋁的工藝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)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)，冶煉金屬鋁很重要的一個(gè)過程是Al2O3的提純。(以堿溶法為主)堿溶法【典型例題】一、 鋁的重要化合物的性質(zhì)下列有關(guān)制取Al(OH)3的離子方程式不正確的是 ()A. 向AlCl3溶液中滴加過量NaOH溶液:Al3+3OH-Al(OH)3B. 向NaAlO2溶液中通入過量的CO2氣體:Al+CO2+2H2OAl(OH)3+HCC. 向AlCl3溶液中滴加NaAlO2溶液:Al3+3Al+6H2O4Al(OH)3D. 向氯化鋁溶液中滴加過量氨水:Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3N答案A解析向AlCl3溶液中滴加過量NaOH溶液生成NaAlO2，離子方程式應(yīng)為Al3+4OH-Al+2H2O。題組訓(xùn)練：1. 下列物質(zhì)中既能跟稀硫酸反應(yīng)，又能跟氫氧化鈉溶液反應(yīng)的是 ()NaHCO3 (NH4)2SO3 Al2O3 Al(OH)3 AlA. B. C. D. 答案A解析NaHCO3屬于酸式鹽，既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)。(NH4)2SO3與硫酸反應(yīng)生成SO2 ，與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氨氣。Al2O3、Al(OH)3與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和水，與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水。Al與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和氫氣，Al與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣。所以選A。2. 下列各組物質(zhì)的無色溶液，不用其他試劑即可鑒別的是。NaOH、AlCl3NaHCO3、H2SO4NaAlO2、NaHSO4Na2CO3、HClNa2CO3、NaHCO3、Ca(OH)2答案解析中NaOH與AlCl3相互滴加的現(xiàn)象不同，當(dāng)剛滴入就出現(xiàn)白色沉淀，其滴入的是NaOH，當(dāng)剛滴入沒有出現(xiàn)白色沉淀，其滴入的是AlCl3。中當(dāng)剛滴入就出現(xiàn)白色沉淀，其滴入的是NaHSO4 ，當(dāng)剛滴入沒有出現(xiàn)白色沉淀，其滴入的是NaAlO2 。中當(dāng)剛滴入就有氣體放出，其滴入的是Na2CO3 ，反之當(dāng)剛滴入沒有氣體放出，其滴入的是HCl。中無論怎么滴加，均出現(xiàn)氣體放出。中兩兩混合，無現(xiàn)象的是Na2CO3與NaHCO3，再用余下的Ca(OH)2分別與Na2CO3、NaHCO3混合，其現(xiàn)象一致，無法鑒別。3. (xx福建卷)常溫下，下列各組物質(zhì)中，Y既能與X反應(yīng)又能與Z反應(yīng)的是 ()XYZNaOH溶液Al(OH)3稀硫酸KOH溶液SiO2濃鹽酸O2N2H2FeCl3溶液Cu濃硝酸A. B. C. D. 答案B解析 中Y是兩性氫氧化物，常溫下既能與NaOH溶液反應(yīng)又能與稀硫酸反應(yīng);中SiO2不能與濃鹽酸反應(yīng);中N2與O2在高溫或者放電的條件下反應(yīng)生成NO;N2與H2在高溫高壓、催化劑的條件下反應(yīng)生成NH3;中在常溫下，2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2，4HNO3(濃)+CuCu(NO3)2+2NO2+2H2O，B項(xiàng)正確。4. 下列說法錯(cuò)誤的是 ()A. Al2O3的熔點(diǎn)很高，可用于制造耐火材料B. 無色溶液中可能大量存在Al3+、N、Cl-、S2-C. 常溫下，鋁遇濃硫酸會(huì)鈍化，可用鋁槽車運(yùn)輸濃硫酸D. AlCl3溶液中加入過量稀氨水的離子方程式:Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3N答案B解析Al3+、S2-發(fā)生水解互促反應(yīng)不能大量共存，B項(xiàng)錯(cuò)誤;氫氧化鋁不能與過量氨水反應(yīng)，AlCl3中加入過量氨水，反應(yīng)的離子方程式為Al3+3OAl(OH)3+3N，D項(xiàng)正確。二、 實(shí)驗(yàn)探究 (xx江蘇卷)煙氣脫硫能有效減少二氧化硫的排放。實(shí)驗(yàn)室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制備堿式硫酸鋁Al2(SO4)x(OH)6-2x溶液，并用于煙氣脫硫研究。(1)酸浸時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ; 濾渣的主要成分為(填化學(xué)式)。(2)加CaCO3調(diào)節(jié)溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2(SO4)3轉(zhuǎn)化為Al2(SO4)x(OH)6-2x。濾渣的主要成分為(填化學(xué)式);若溶液的pH偏高，將會(huì)導(dǎo)致溶液中鋁元素的含量降低，其原因是(用離子方程式表示)。(3)上述流程中經(jīng)完全熱分解放出的SO2量總是小于吸收的SO2量，其主要原因是;與吸收SO2前的溶液相比，熱分解后循環(huán)利用的溶液的pH將(填“增大”、“減小”或“不變”)。答案(1)Al2O3+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2OSiO2(2)CaSO43CaCO3+2Al3+3S+3H2O2Al(OH)3+3CaSO4+3CO2(3)溶液中的部分S被氧化成S減小解析(1)粉煤灰中的Al2O3能與H2SO4反應(yīng)生成Al2(SO4)3，而SiO2不能與H2SO4反應(yīng)，因而濾渣為SiO2。(2)濾液為Al2(SO4)3，與CaCO3反應(yīng)生成微溶物CaSO4，因而濾渣為CaSO4。溶液中存在Al3+3H2OAl(OH)3+3H+，CaCO3+2H+Ca2+H2O+CO2，溶液的pH偏高，堿性增強(qiáng)，會(huì)促進(jìn)Al3+水解，鋁元素容易轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀而導(dǎo)致溶液中鋁元素含量降低。(3)+4價(jià)S具有較強(qiáng)還原性，溶液中的S容易被氧化為S。SO2在水中溶解度較大且SO2溶于水生成H2SO3，且加熱時(shí)部分H2SO3會(huì)被氧化為酸性更強(qiáng)的H2SO4，因而比吸收SO2前酸性增強(qiáng)，pH減小。 某同學(xué)欲探究食品添加劑銨明礬NH4Al(SO4)212H2O高溫分解的情況。(1)預(yù)測產(chǎn)物:下列關(guān)于氣體產(chǎn)物的預(yù)測不合理的是(填字母)。A. NH3、N2、SO2、H2OB. NH3、SO3、H2OC. NH3、SO2、H2O D. NH3、N2、SO3、SO2、H2O(2)定性檢驗(yàn):取一定量銨明礬，設(shè)計(jì)下列實(shí)驗(yàn)探究產(chǎn)物。按圖示組裝儀器后，首先檢查整套裝置的氣密性，操作是。夾住止水夾K1，打開止水夾K2，用酒精噴燈充分灼燒。實(shí)驗(yàn)過程中，裝置A和導(dǎo)管中未見紅棕色氣體;試管C中的品紅溶液褪色;在支口處可檢驗(yàn)到NH3，方法是;在裝置A與B之間的T形導(dǎo)管中出現(xiàn)白色固體，該白色固體可能是(任填一種物質(zhì)的化學(xué)式)。分析得出裝置A試管中殘留的白色固體是兩性氧化物，寫出它溶于NaOH溶液的離子方程式:。為了防止倒吸，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)必須先(填字母)，然后熄滅酒精噴燈。A. 取出燒杯中的導(dǎo)管B. 打開止水夾K1 C. 關(guān)閉止水夾K2(3)分析和結(jié)論:實(shí)驗(yàn)證明氣體產(chǎn)物是(1)D中的5種氣體。相同條件下測得生成N2和SO2的體積比是定值，V(N2)V(SO2)=。答案(1)C(2)關(guān)閉支口開關(guān)K1并打開K2，將最后的導(dǎo)管通入水中，微熱大試管，若看到從導(dǎo)管中出現(xiàn)氣泡，且停止加熱后在導(dǎo)管中上升一段水柱，則證明氣密性好打開K1，用蘸有濃鹽酸的玻璃棒靠近支口，出現(xiàn)白煙(NH4)2SO4或(NH4)2SO3或SO3(酸式鹽及以上物質(zhì)的混合物也可)Al2O3+2OH-2Al+H2OB(或C或BC)(3)13解析(1)C只有硫元素化合價(jià)發(fā)生了變化，其他元素的化合價(jià)沒有發(fā)生變化，不可能發(fā)生。(2)在組裝好實(shí)驗(yàn)裝置后，應(yīng)該先檢查裝置的氣密性，該裝置氣密性檢查的方法可以是:關(guān)閉支口開關(guān)K1并打開K2，將最后的導(dǎo)管通入水中，微熱大試管，若看到從導(dǎo)管中出現(xiàn)氣泡，且停止加熱后在導(dǎo)管中上升一段水柱，則證明氣密性好。打開K1，用蘸有濃鹽酸的玻璃棒靠近支口，若出現(xiàn)白煙，說明在支口處可檢驗(yàn)到NH3。但不能用潤濕的紫色石蕊試紙檢驗(yàn)，產(chǎn)物可能有SO2，會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)。(3)根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)守恒可以得出。2NN2，若N2為a mol，則轉(zhuǎn)移電子數(shù)為a mol6=6a molSSO2，若SO2為b mol，則轉(zhuǎn)移電子數(shù)為b mol2=2b mol6a=2b=。三、 從鋁土礦冶煉鋁 工業(yè)上從鋁土礦(主要成分是Al2O3xH2O、SiO2、Fe2O3等)提取純Al2O3作冶煉鋁的原料，提取時(shí)操作過程如下圖所示，圖中操作錯(cuò)誤的是 ()A. B. C. D. 答案A解析NaAlO2溶液中加入過量鹽酸，得不到Al(OH)3沉淀，所以第步錯(cuò)誤，應(yīng)該通入CO2氣體。Al(OH)3沉淀干燥不會(huì)發(fā)生分解，或者不完全分解，只有加熱灼燒，才能得到干燥的Al2O3，第步錯(cuò)誤。第步灼燒也顯多余。 鋁是用途廣泛的金屬材料，目前工業(yè)上主要用鋁土礦(主要成分含氧化鋁、氧化鐵)來制取鋁，其常見的過程如下:請回答下列問題:(1)沉淀B的化學(xué)式是，沉淀E的化學(xué)式是。(2)寫出過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式: 。(3)操作是(填操作名稱);要通過操作獲得純凈Al2O3，必須進(jìn)行洗滌，簡述洗滌沉淀的操作要點(diǎn): 。(4)生產(chǎn)過程中，除水和CO2可以循環(huán)使用外，還可循環(huán)使用的物質(zhì)有、(填化學(xué)式)。(5)電解Al2O3制取Al的化學(xué)方程式為 。答案(1)Fe2O3CaCO3(2)2OH-+Al2O32Al+H2O(3)過濾將沉淀轉(zhuǎn)入過濾器中，加水至浸沒沉淀，讓水自然流盡后重復(fù)操作23次(4)NaOHCaO(5)2Al2O34Al+3O2解析由轉(zhuǎn)化關(guān)系，溶液D中有氫氧化鈉生成，同時(shí)有碳酸鈣生成。所以沉淀B中含有Fe2O3 ，沉淀E為CaCO3 。從偏鋁酸鈉溶液中制備氫氧化鋁，通入CO2，然后過濾。洗滌沉淀的操作要點(diǎn):將沉淀轉(zhuǎn)入過濾器中，加水至浸沒沉淀，讓水自然流盡后重復(fù)操作23次?？裳h(huán)使用的物質(zhì)有:水、CO2、NaOH、CaO。最后電解熔融氧化鋁制備鋁。四、 有關(guān)鋁的計(jì)算 將0.1 mol鎂、鋁混合物溶于100 mL 2 molL-1 H2SO4溶液中，然后再滴加1 molL-1 NaOH溶液。請回答:(1)若在滴加NaOH溶液的過程中，沉淀質(zhì)量m隨加入NaOH溶液的體積V變化如下圖所示。當(dāng)V1=160時(shí)，則金屬粉末中n(Mg)= mol，V2=。(2)若在滴加NaOH溶液過程中，欲使Mg2+、Al3+剛好沉淀完全，則滴入NaOH溶液的體積V(NaOH)= mL。(3)若混合物仍為0.1 mol，其中Mg的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為a，用100 mL 2 molL-1硫酸溶解此混合物后，再加入450 mL 1 molL-1 NaOH溶液，所得沉淀中無Al(OH)3。滿足此條件的a的取值范圍是。答案0.06440(2)400(3)a<1解析(1)由圖像可知:V1 mL的NaOH溶液是與過量H2SO4反應(yīng)的，則與Mg、Al反應(yīng)的H2SO4的物質(zhì)的量為0.2 mol-=0.12 mol。假設(shè)n(Mg)=x mol，n(Al)=y mol，則解得:x=0.06，y=0.04。當(dāng)加入V2 mL NaOH溶液時(shí)，得到Mg(OH)2沉淀和NaAlO2，關(guān)系式分別為Mg2+2OH-，Al3+4OH-。所以，V2=160 mL+103 mLL-1=440 mL。(2)當(dāng)Mg2+、Al3+剛好沉淀完全時(shí)，溶液中只有Na2SO4，關(guān)系式為2NaOHH2SO4，所以，V(NaOH)=400 mL。(3)當(dāng)所得沉淀中無Al(OH)3時(shí)，NaOH溶液過量，反應(yīng)后生成的溶質(zhì)為Na2SO4、NaAlO2。則根據(jù)Na元素守恒:n(NaOH)=0.45 L1 molL-10.1 L2 molL-12+0.1(1-a)mol，解得a，則滿足此條件的a的取值范圍是 a<1。 在Al2(SO4)3和MgSO4混合溶液中，滴加NaOH溶液的體積與生成沉淀的物質(zhì)的量的關(guān)系如下圖所示，則原混合溶液中Al2(SO4)3與MgSO4的物質(zhì)的量之比為 ()A. 61B. 31C. 21D. 12答案D解析設(shè)c(NaOH)=1 molL-1，則有VNaOH(aq)為5060 mL時(shí):Al(OH)3+OH-Al+2H2O0.01 mol0.01 molVNaOH(aq)為050 mL時(shí):Mg2+2OH-Mg(OH)20.01 mol0.02 molAl3+3OH-Al(OH)30.01 mol0.03 mol0.01 mol故=，D正確。 Al(OH)3沉淀生成的計(jì)算1. 強(qiáng)堿與Al3+反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀的定量計(jì)算規(guī)律可溶性鋁鹽與強(qiáng)堿溶液混合時(shí)，二者相對量的大小會(huì)影響產(chǎn)物的生成強(qiáng)堿不足量時(shí)(反應(yīng)):Al3+3OH-Al(OH)3;強(qiáng)堿足量時(shí)(反應(yīng)):Al(OH)3+OH-Al+2H2O;綜合上述兩式可得(反應(yīng)): Al3+4OH-Al+2H2O。設(shè)Al3+、OH-的物質(zhì)的量分別為n(Al3+)、n(OH-)，最終生成Al(OH)3的物質(zhì)的量為nAl(OH)3。借助數(shù)軸討論如下圖所示:2. 強(qiáng)酸與Al反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀的定量計(jì)算規(guī)律強(qiáng)酸不足量時(shí)(反應(yīng)):Al+H+H2OAl(OH)3;強(qiáng)酸足量時(shí)(反應(yīng)):Al(OH)3+3H+Al3+3H2O;綜合上述兩式可得(反應(yīng)):Al+4H+Al3+2H2O。設(shè)Al、H+的物質(zhì)的量分別為n(Al)、n(H+)，最終生成Al(OH)3的物質(zhì)的量為nAl(OH)3。借助數(shù)軸討論如下圖所示: