（浙江选考）2020版高考化学大一轮复习第3讲元素化学考点13铝的重要化合物学案.docx

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1、1考点 13 铝的重要化合物知识条目 必考要求 加试要求1.两性氧化物、两性氢氧化物的概念，Al 2O3，Al(OH) 3的重要性质，铝及其重要化合物之间的转化关系 c2.明矾的组成及净水作用 b一、铝的重要化合物1氧化铝物理性质：白色固体，硬度高，熔、沸点高，可用于制作耐火材料。化学性质.两性氧化物：既可与酸反应又可与碱反应生成盐和水的氧化物。.Al 2O3是两性氧化物。既能溶于强酸溶液又能溶于强碱溶液。分别写出 Al2O3与硫酸和氢氧化钠溶液反应的离子方程式。Al2O3H 2SO4：Al 2O36H =2Al3 3H 2O；Al2O3NaOH：Al 2O32OH =2AlO H 2O。2.

2、应用：工业炼铝；制耐火材料；刚玉的主要成分为 氧化铝，优质刚玉(红宝石、蓝宝石等)可作装饰品。2氢氧化铝化学性质.两性氢氧化物：既可与酸反应又可与碱反应生成盐和水的氢氧化物。Al(OH)3的电离方程式为：Al(OH)3H 2SO4化学方程式 2Al(OH)33H 2SO4=Al2(SO4)36H 2O，离子方程式 Al(OH)33H =Al3 3H 2O；Al(OH)3NaOH：化学方程式 Al(OH)3NaOH= =NaAlO22H 2O，离子方程式 Al(OH)3OH =AlO 2H 2O。2.受热分解 2Al(OH)3 Al2O33H 2O。= = = = = 2制备.铝盐制备氢氧化铝，

3、一般用过量的弱碱氨水，不用强碱，写出离子方程式并说明为什么。Al3 3NH 3H2O=Al(OH)33NH ，过量的强碱会溶解生成的氢氧化铝。4.偏铝酸盐制备氢氧化铝，一般采取通入足量的 CO2，不用强酸，写出离子方程式并说明为什么。AlO CO 22H 2O=Al(OH)3HCO ，过量的强酸会溶解生成的氢氧化铝。2 33硫酸铝钾.写出硫酸铝钾溶于水时的电离方程式 KAl(SO4)212H2O=K Al 3 2SO 12H 2O。24.明矾的化学式为 KAl(SO4)212H2O，明矾做净水剂的原因是 Al3 3H 2O=Al(OH)3(胶体)3H ，生成胶状的氢氧化铝 Al(OH)3，该物

4、质具有吸附性。二、铝及其重要化合物之间的相互转化三、氢氧化铝沉淀的图像分析及相关计算1图像分析单独铝元素沉淀图操作向一定量的 AlCl3溶液中逐滴加入 NaOH溶液至过量向一定量的 NaAlO2溶液中逐滴加入稀盐酸溶液至过量向一定量的 NaOH溶液中逐滴加入 AlCl3溶液至过量现象立即产生白色沉淀渐多最多减少消失立即产生白色沉淀渐多最多减少消失无沉淀出现沉淀渐多最多沉淀不消失图像离子方程式Al3 3OH =Al(OH)3Al(OH)3OH =AlO 2H 2O2AlO H H 2O=Al(2OH)3Al(OH)33H =Al3 3H 2OAl3 4OH =AlO 22H2OAl3 3AlO

5、6H 2O=2=4Al(OH)33操作向一定量的盐酸溶液中逐滴加入 NaAlO2溶液至过量向一定量的 AlCl3溶液中逐滴加氨水溶液至过量向一定量的 NaAlO2溶液中缓慢通入 CO2至过量现象无沉淀出现沉淀渐多最多沉淀不消失立即产生白色沉淀渐多最多沉淀不消失立即产生白色沉淀渐多最多沉淀不消失图像离子方程式AlO 4H =Al3 22H2OAl3 3AlO 6H 2O=2=4Al(OH)3Al3 3NH 3H2O=Al(OH)33NH 4Al(OH)3与 NH3H2O不反应2AlO CO 23H 2O=22Al(OH)3CO 23CO CO 2H 2O=2HC23O3Al(OH)3与 CO2H

6、 2O不反应镁铝元素沉淀图操作向含 Mg2 和 Al3 的酸性溶液中逐滴加入强碱溶液c(Mg2 ) c(Al3 )向含 Mg2 和 Al3 的酸性溶液中逐滴加入强碱溶液 2c(Mg2 ) c(Al3 )现象无明显现象出现沉淀渐多最多减少不变无明显现象出现沉淀渐多最多减少不变图像离子方程式H OH =H2OAl3 3OH =Al(OH)3、Mg 2 2OH =Mg(OH)2Al(OH)3OH =AlO 2H 2O2H OH =H2OAl3 3OH =Al(OH)3、Mg 2 2OH =Mg(OH)2Al(OH)3OH =AlO 2H 2O22.相关计算根据 AlCl3和 NaOH的量计算生成的

7、Al(OH)3量4例如：将 100mL1mol/L的 AlCl3溶液和 100 mL 3.5 mol/L的 NaOH溶液混合，生成Al(OH)30.05mol。解答： n(Al3 )0.1mol， n(OH )0.35mol，n(OH )/n(Al3 )3.51，此时铝元素以 Al(OH)3和 AlO 存在， nAl(OH)324 n(Al3 ) n(OH )0.05mol根据 AlCl3和 Al(OH)3的量计算需要的 NaOH的量NaOH n(NaOH)当 NaOH不足时 n(NaOH)3 nAl(OH)3当 NaOH过量时 n(NaOH)3 n(Al3 ) n(Al3 ) nAl(OH)

8、34 n(Al3 ) nAl(OH)3例如：在 100mL1mol/L的 AlCl3溶液中加入 0.15或 0.35molNaOH，生成 Al(OH)30.05mol。解答：当 NaOH不足时，此时铝元素以 Al(OH)3和 Al3 形式存在，n(NaOH)3 nAl(OH)30.15mol当 NaOH过量时，此时铝元素以 Al(OH)3和 AlO 形式存在，2n(NaOH)4 n(Al3 ) nAl(OH)30.35mol根据 NaAlO2和 HCl的量计算生成的 Al(OH)3量例如：将 100mL1mol/L的 NaAlO2溶液和 100 mL 2.5 mol/L的盐酸混合，生成 Al(

9、OH)30.05mol。解答： n(H )0.25mol， n(AlO )0.1mol， n(H )/n(AlO )2.51，铝元素以2 2Al3 和 Al(OH)3形式存在，nAl(OH)31/34 n(AlO ) n(H )0.05mol2根据 NaAlO2和 Al(OH)3的量计算需要的 HCl的量HCl n(HCl)当 HCl不足时 n(HCl) nAl(OH)35当 HCl过量时n(HCl) n(AlO )3 n(AlO ) nAl(OH)34 n(AlO )3 nAl(OH)2 2 23例如：在 100mL1mol/L的 NaAlO2溶液中加入 0.05或 0.25molHCl，生

10、成 Al(OH)30.05mol。解答：当 HCl不足时，此时铝元素以 Al(OH)3和 AlO 形式存在，2n(HCl) nAl(OH)30.05mol当 HCl过量时，此时铝元素以 Al(OH)3和 Al3 形式存在，n(HCl)4 n(AlO )3 nAl(OH)30.25mol2四、应用1制取 Al(OH)3A1 3 3NH 3H2O=Al(OH)33NH 、AlO CO 22H 2O=Al(OH)4 23HCO 。32离子共存问题：Al3 与 OH 、S 2 、HS 、AlO 、CO 、HCO 因发生双水解反应或生成沉淀而不能2 23 3大量共存；AlO 与 H 、NH 、Al 3

11、、Fe 3 等不能大量共存。2 43鉴别(利用滴加顺序不同，现象不同)AlCl 3溶液中滴加 NaOH溶液现象：先产生白色沉淀，后沉淀溶解。NaOH 溶液中滴加 AlCl3溶液现象：开始无明显现象，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。4分离提纯利用 Al能溶于强碱溶液，分离 Al与其他不溶于强碱的金属混合物。利用 Al2O3能与强碱溶液反应，分离 Al2O3与其他不溶于强碱的金属氧化物。利用 Al(OH)3能与强碱溶液反应，分离 Al3 与其他金属阳离子。5明矾的净水作用：明矾是一种复盐(由两种或两种以上阳离子和一种阴离子组成的盐)，化学式为 KAl(SO4)212H2O，是一种常见的净水剂。主要原理

12、为：Al3 3H 2O=Al(OH)3(胶体) 3H ，其中氢氧化铝胶体具有很强的吸附能力，它能凝聚水中的悬浮物并使之沉降，从而达到净水的目的。【例 1】 向 30mL1molL1 的 AlCl3溶液中逐渐加入浓度为 4molL1 的 NaOH溶液，若产生 0.78g白色沉淀，则加入的 NaOH溶液的体积可能为( )A3mLB7.5mLC15mLD17.5mL【解析】 n(Al3 )0.03mol， nAl(OH)30.01mol，根据元素守恒可知，还有0.02mol的 Al元素以 Al3 或 AlO 形式存在。若 0.02mol的 Al元素是以 Al3 形式存在，2说明 NaOH不足， n(

13、NaOH)3 nAl(OH)30.03mol， V(NaOH)7.5mL；若 0.02mol的 Al元6素是以 AlO 形式存在，说明 NaOH过量， n(NaOH)3 nAl(OH)34 n(AlO )2 20.11mol， V(NaOH)27.5mL。【答案】 B【提炼】 向 AlCl3溶液中逐渐加入 NaOH溶液，先后发生 Al3 3OH =Al(OH)3，Al(OH) 3OH =AlO H2O，根据 Al3 的物质的量计算最大沉淀量，若实际沉淀量2等于最大沉淀量，按照第一个方程式计算 NaOH的用量；若实际沉淀量小于最大沉淀量，有两种情况，若是 NaOH不足，按照第一个方程式计算；若是

14、沉淀部分溶解，就要先求出产生最大沉淀量的 NaOH的用量，再根据沉淀差值用第二个方程式计算 NaOH用量，将两部分NaOH相加即总使用量。【例 2】 甲、乙两烧杯中分别装有相同体积、相同 pH的氨水和 NaOH溶液，各加入10mL0.1molL1 AlCl3溶液，两烧杯中都有沉淀生成。下列判断正确的是( )A甲中沉淀一定比乙中的多 B甲中沉淀可能比乙中的多C甲中沉淀一定比乙中的少 D实验过程中甲中的现象始终保持一致【解析】 一水合氨是弱电解质、NaOH 是强电解质，所以相同 pH的氨水和 NaOH溶液：c(NH3H2O) c(NaOH)。相同体积、相同 pH的氨水和 NaOH溶液： n(NH3

15、H2O) n(NaOH)，二者和氯化铝反应都生成氢氧化铝沉淀，但氢氧化铝能溶于强碱 NaOH，不溶于弱碱氨水。氢氧化铝不溶于氨水，甲中发生：Al 3 3NH 3H2O=Al(OH)33NH ，由于氢氧化铝能4溶于强碱 NaOH，乙中开始发生反应：Al 3 3OH =Al(OH)3，若 NaOH过量：Al(OH)3OH =AlO 2H 2O。2如果加入的 AlCl3恰好与 NaOH反应生成 Al(OH)3，由于参加反应的 AlCl3的物质的量相等，所以生成沉淀质量相等；如果加入的 AlCl3与 NaOH反应生成 Al(OH)3，后氯化铝还有剩余，则剩余部分氯化铝与氨水会继续反应生成沉淀，则氨水中

16、产生的沉淀较多；如果加入 AlCl3与 NaOH反应生成 NaAlO2、Al(OH) 3，则氨水中产生沉淀较多，由上述分析可知，甲中沉淀大于或等于乙中沉淀。【答案】 B【提炼】 本题主要考查的是强、弱电解质的区别及 Al3 在强碱性、弱碱性条件下存在形式的差异。【例 3】 向物质的量浓度均为 1mol/L的 AlCl3和盐酸的混合溶液中逐滴滴入 NaOH溶液，如图 n表示 Al(OH)3的物质的量、 V表示 NaOH溶液的体积，能正确表示这个反应过程的是( )7【解析】 根据题意，原溶液中有 AlCl3和盐酸，逐滴滴入 NaOH溶液的过程中，氢氧化钠先和盐酸发生酸碱中和反应，等盐酸全部被中和后

17、，再与 AlCl3反应，根据Al3 3OH =Al(OH)3，Al(OH) 3OH =AlO 2H 2O可知，一份 Al3 恰好完全沉淀2需要三份 NaOH，溶解一份 Al(OH)3沉淀需要一份 NaOH。【答案】 D【例 4】 下列曲线图(纵坐标为沉淀的量，横坐标为加入物质的量)与对应的选项相符合的是( )A为向 1L浓度均为 0.1molL1 的 Ba(OH)2、NaAlO 2混合溶液中加入 0.1molL1的稀 H2SO4B为向 1L浓度分别为 0.1molL1 和 0.3molL1 的 AlCl3、NH 4Cl的混合溶液中加入 0.1molL1 的稀 NaOH溶液C为向烧碱溶液中滴加明

18、矾溶液D为向 AlCl3溶液中滴加过量氨水【解析】 A 项，Ba(OH) 2和 NaAlO2中加入稀 H2SO4，发生的反应依次为Ba2 2OH 2H SO =BaSO42H 2O、AlO H H 2O=Al(OH)3、Al(OH)24 233H =Al3 3H 2O，所以加 1L稀 H2SO4时，Ba(OH) 2反应完，再加 0.5L稀 H2SO4时 AlO参加反应，再加 1.5L稀 H2SO4时，Al(OH) 3全部溶解，正确；B 项，向 1L浓度分别为20.1molL1 和 0.3molL1 的 AlCl3、NH 4Cl的混合溶液中加入 0.1molL1 的 NaOH溶液，发生的反应依次

19、是 Al3 3OH =Al(OH)3、OH NH =NH3H2O、Al(OH)43OH =AlO 2H 2O，所以沉淀 Al3 和溶解 Al(OH)3所用 NaOH的量之比为 31，而图像2上看到的是 11，错误；C 项，向烧碱溶液中滴加明矾溶液，发生的反应依次是Al3 4OH =AlO 2H 2O、 Al3 3AlO 6H 2O=4Al(OH)3，错误；D 项，向 AlCl3溶2 2液中滴加过量氨水，沉淀不会溶解，错误。【答案】 A【提炼】 1.关于图像题的答题技巧(1)看面：理解横、纵坐标的含义。比如例 3中横坐标表示 NaOH溶液的体积，纵坐标表示 Al(OH)3的物质的量。(2)看线：

20、理解线的变化趋势，每一条线都代表着一定的化学反应过程。比如 A选项，可理解为有三个化学反应。(3)看点：理解曲线上拐点的含义，如与坐标轴的交点，曲线的交点，折点、最高点与最低点等。曲线的拐点代表着一个反应过程的结束和开始。比如 D选项，最高点代表铝离8子沉淀刚好结束，氢氧化铝的溶解开始。2关于 Al(OH)3图像问题的分析要点：(1)转化过程中要遵循化学方程式中的化学计量数的对应关系。由于生成 Al(OH)3沉淀与溶解 Al(OH)3沉淀所用的 NaOH溶液的体积比为 31，例 3中的 C和 D符合反应计量数，选项 A和 B均不符合。(2)看清横纵坐标的含义，对图像进行全面分析。(3)分析图像

21、时不仅要注意加入的酸或碱的强弱，还要注意加入的量和滴加的顺序，因为滴加的顺序不同可能产生的现象不同。比如例 3是在 AlCl3和盐酸的混合溶液中逐滴滴入 NaOH溶液。(4)对于一些复杂的问题可先分解后组合，进行图像的叠加工作；只有抓住一些关键点(最高点、最低点、转折点等)和变化趋势，才能顺利地解决图像问题。【例 5】 烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO 2等)制备碱式硫酸铝Al 2(SO4)x(OH)62 x溶液，并用于烟气脱硫研究。(1)酸浸时反应的化学方程式为_；滤渣的主要成分为_(填化学式)。(2)加 CaCO3调节溶液的 pH至 3.6，其目的

22、是中和溶液中的酸，并使 Al2(SO4)3转化为Al2(SO4)x(OH)62 x。滤渣的主要成分为_(填化学式)；若溶液的 pH偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，其原因是_(用离子方程式表示)。(3)上述流程中经完全热分解放出的 SO2量总是小于吸收的 SO2量，其主要原因是_；与吸收 SO2前的溶液相比，热分解后循环利用的溶液的 pH将_(填“增大” “减小”或“不变”)。【解析】 (1)粉煤灰的主要成分为 Al2O3和 SiO2，Al 2O3能与酸反应，SiO 2不能，所以化学方程式为：Al 2O33H 2SO4=Al2(SO4)33H 2O，滤渣的主要成分为 SiO2；(2)加碳酸

23、钙粉末主要是为了中和多余的硫酸，所以滤渣的主要成分可是 CaSO4；若溶液的 pH偏高，铝离子水解呈酸性，铝元素会转化为 Al(OH)3，方程式为3CaCO32Al 3 3SO 3H 2O=2Al(OH)33CaSO 43CO 2；(3)溶液吸收二氧化硫生成249SO ，在溶液中 SO 易被氧化生成 SO ，所以上述流程中经完全热分解放出的 SO2量23 23 24总是小于吸收的 SO2量；溶液中 SO 属于弱酸根离子被氧气氧化转化为 SO ，SO 为23 24 24强酸根离子，则溶液酸性增强，pH 减小。【答案】 (1)Al 2O33H 2SO4=Al2(SO4)33H 2O SiO 2(2)CaSO4 3CaCO 32Al 3 3SO 3H 2O=2Al(OH)33CaSO 43CO 224(3)溶液中的部分 SO 被氧化成 SO 减小23 24【提炼】 这是以铝为背景，考查了物质的制备原理，主要知识点涉及铝化合物的相关知识点、物质分离及提纯的方法和基本操作。解题关键：明确试剂的性质以及用途；分析每一步发生的反应；分析每一步反应完后得到的物质有哪些(包括过量的试剂)；分析每个分离操作的目的。