1、金属部分,第 2 课 时 铝及其铝的化合物,高 三 总 复 习,从铝土矿到铝合金(浙江省普通高中新课程实验化学学科教学指导意见),化学1专题3第一单元：从铝土矿到铝合金 基本要求：了解地壳中铝元素的含量，知道铝元素在自然界的主要存在形 式，了解从铝土矿中获得铝的方法，从炼铝方法的变化体验化学科学的发展对人类生活的影响。通过实验探究，理解铝的重要性质，如与酸、碱反应，钝化现象等。了解铝、氧化铝、氢氧化铝的性质，能举例说明铝合金的应用，进一步认识化学与生活的关系。以铝的氧化物和氢氧化物为例了解两性氧化物、两性氢氧化物的概念和一般性质。 拓展要求：知道明矾的组成和净水作用通过铝热反应实验，加深对铝热
2、反应特点及用途的认识了解铝及其重要化合物之间的转化关系。 重点内容：铝及其重要化合物之间的转化关系。,方法二：碱溶法 Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O NaAlO2 + 4HCl = NaCl + AlCl3 + 2H2O Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3 AlCl3 + 3NH3.H2O = Al(OH)3 +3NH4Cl,一、从铝土矿中提出Al2O3的两种方法 方法一：酸溶法 Al2O3 + 6 HCl = 2AlCl3 + 3H2O Fe2O3 + 6 HCl = 2FeCl
3、3 + 3H2O AlCl3 + 4NaOH = NaAlO2 + 3NaCl + 2H2O FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3 + 3 NaCl NaAlO2 + CO2 + 2H2O = Al(OH)3 + NaHCO3 2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O,二、铝的性质和用途 基础知识金属铝呈银白色，硬度不大，密度小，熔点高，和镁类似，铝的主要用途是制造铝合金，铝优良的导电性和密度小，使铝大量用来制作导线。铝位于元素周期表的第三周期第A，化学性质比较活泼，在反应中多被氧化成Al3+，如：,与非金属反应,O2,常温下,4Al+3O2=2Al2O3,形成致密氧化膜，保护
4、内层金属,加热条件下或点燃发出耀眼的白光。(纯氧中燃烧),S,2Al+3S=Al2S3,（产物的唯一制法）,Cl2,2Al+3Cl2=2AlCl3,点燃,与酸反应,常温下，在浓硫酸、浓硝酸中钝化,与非氧化性酸,6H+2Al=2Al3+3H2,与强碱反应,2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2,与某些氧化物反应,2Al+WO3=W+Al2O3,铝热反应，放出大量热，产生高温，用于冶炼高熔点金属或焊接。,高温,与浓硝酸发生钝化,二、铝的性质和用途 深化理解 1、 比较钠、镁、铝金属性强弱？ 2、哪些事实可以说明它们金属性的强弱？,根据元素周期律，同一周期，从左到右，金属性递减，钠镁铝
5、 1、与水反应的剧烈程度； 2、与酸反应的剧烈程度； 3、最高价氧化物对应水化物的碱性强弱。,2、在Al和NaOH溶液的反应中，氧化剂是什么?这一反应的本质是怎样的？,二、铝的性质和用途 深化理解,反应不易进行的原因： Al的金属性相对较弱；产生的Al(OH)3不溶于水覆盖在 金属表面而阻止反应的进行。,由反应可知Al(OH)3能溶于NaOH溶液中，能促进反应 向右进行，所以铝能与氢氧化钠溶液反应，将和相加可得总反应： 2Al + 2NaOH + 6H2O = 2 NaAlO2 + 4H2O + 3H2 可简写为2Al + 2NaOH + 2H2O = 2 NaAlO2 + 3H2 注意：氧化
6、剂为水，不是氢氧化钠。,2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2 2Al(OH)3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + 4H2O ,三、铝的重要化合物 基础知识,1、氧化铝氧化铝属于离子化合物，室温下，它是一种白色固体，熔点很高。氧化铝是冶炼铝的原料，也是一种较好的耐火材料。氧化铝属于典型的两性氧化物，与酸、碱都能反应。氧化铝溶于盐酸氧化铝溶于氢氧化钠电解熔融氧化铝 2、氢氧化铝 可溶性铝盐和氨水反应可制得氢氧化铝，它是一种难溶于水的白色胶状物质，是一种具有较强的吸附能力。 氢氧化铝酸碱电离 氢氧化铝与盐酸 氢氧化铝与氢氧化钠溶液 氢氧化铝受热分解,3、明矾：KAl(SO4)
7、2.12H2O明矾易溶于水，完全电离KAl(SO4)2 K+ + Al3+ + 2SO42-其水溶液因Al3+水解显酸性。,思考 如何从明矾中制取K2SO4 、Al2O3?,【例1】向明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至过量。 （1）当明矾为1mol时，试在图中画出生成的每种沉淀物质的量随Ba(OH)2物质的量变化的曲线（表明化学式） （2）当向体积为a升，浓度为Mmol/L的明矾溶液中滴加b升、Nmol/L的Ba(OH)2溶液时，用含a、M、N的代数式表示： 当b满足 时，沉淀的总物质量最大 当b满足 时，氢氧化铝的物质量最小 （3）若向含m mol KAl(SO4)2的溶液中加入含n m
8、ol Ba(OH)2溶液，试讨论m/n取不同范围值时，沉淀中各组分的物质的量是多少？,在盛有0.2mol/L50mLKAl(SO4)2溶液的烧杯中，不断慢慢加入0.1mol/LBa(OH)2溶液沉淀质量随加入的Ba(OH)2溶液体积变化如图实线部分。当产生的沉淀最多时（即图中B点），改加0.5mol/L盐酸，沉淀总质量又发生如图虚线部分的变化。计算A、B、C、D点所加Ba(OH)2溶液或盐酸体积及相应的沉淀总质量，将结果填入下列表中：,1、Al(OH)3能否溶于弱酸或弱碱？Al(OH)3不溶于弱碱或弱碱，原因是在Al(OH)3的悬浊液中，加入弱酸或弱碱时，因H+或OH-浓度太小，不能促使Al(
9、OH)3电离平衡向某一方向移动。2、为何Al(OH)3表现酸的性质时相当于一元酸？Al(OH)3表现酸的性质相当于一元酸，是因为Al(OH)3并不直接电离出H+，Al(OH)3水溶液中的H+是水电离的，即：Al(OH)3 + H2O Al(OH)4- + H+,三、铝的重要化合物 深化理解,【例1】 H3BO3是一元弱酸，写出它与水反应的化学方程式：,四、“铝三角”的应用,Al3+ 、AlO2-、 Al(OH)3或者写成Al(OH)4- 三者之间在一定条件下可以相互转化，它们之间在一定条件下可以相互转化的关系可用以下三角图形表示，该图形称为“铝三角”。,(1)Al3+3OH- =Al（OH）3
10、 (2)Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O(3) Al3+ + 4OH- = AlO2- + 2 H2O(4) AlO2- + H+ + H2O = Al(OH)3 (5)Al（OH）3+3H+ = Al3+ +3H2O(6) AlO2- + H+ = Al3+ + 2H2O,AlO2 Al(OH)3 Al3+,Al,Al2O3, O2, OH_, H+, OH_, H+, H+, OH_, OH_, H+,铝及其重要化合物的相互转化, 加热,【例题2】在盛有2mL0.5mol/L的AlCl3溶液的试管中滴加1mol/L的NaOH溶液至过量，将会产生什么现象？写出有关反应
11、的化学方程式，并画出加入NaOH物质的量与产生的沉淀的量的关系图。在反应后的溶液中再逐滴加入盐酸，情况又如何？,AlCl3+3NaOH = Al(OH)3+3H2O,1,1,2,3,4,1,1,2,3,4,nAl(OH)3,nAl(OH)3,n(NaOH),n(HCl),NaOH+HCl = NaCl+H2O(中和过量碱）,Al(OH)3+NaOH = NaAlO2+2H2O,NaAlO2+HCl+H2O = Al(OH)3+NaCl,Al(OH)3+3HCl = AlCl3+3H2O,5,思考：若将AlCl3溶液逐滴加入到NaOH溶液中至过量，情况又如何？,“铝三角”关系常应用于以下问题的解
12、决： 1制备Al(OH)3 方法1：铝盐溶液中加入氨水 方法2：偏铝酸盐溶液中通入CO2 方法3：Al3+ （或AlO2-）与其他离子可发生进行到底的双水解反应。,2离子共存问题的判断 Al3+ 能存在于酸性溶液中，与碱或水解显碱性的离子不能大量共存，如OH-、S2-、 HS-、 CO32-、HCO3-、AlO2- 、 ClO-等。 AlO2-能存在于碱性溶液中，与酸或水解显酸性的离子不能大量共存，如H+、 NH4+、 Fe3+、 Al3+等。,3互滴检验 铝盐与强碱、偏铝酸盐与强酸相互反应时，滴加顺序不同，产生现象也不同，因而要检验这两组物质时，不需要其他试剂，通过互滴即可区别。,【例题3】
13、 3.42gAl2(SO4)3加到15mLNaOH中，得到1.17g沉淀，则原NaOH溶液的物质的量浓度是多少？,3mol/L或 4.33mol/L,【例4】已知反应BeCl2Na2BeO22H2O2NaCl2Be(OH)2能进行完全。以下推断中正确的是 A BeCl2溶液pH7，将其蒸干、灼烧后可得残留物BeCl2 B Na2BeO2溶液pH7，将其蒸干、灼烧后可得残留物Na2BeO2 C Be(OH)2即能溶于盐酸，又能溶于NaOH溶液 D BeCl2水溶液的导电性强，BeCl2一定是离子晶体,【例5】第A族的Al、Ga均为两性元素，Al(OH)3与Ga(OH)3相比，后者酸性比前者强。当
14、CO2通入NaAlO2和NaGaO2的溶液中，首先沉淀出来的氢氧化物是 A Al(OH)3 B Ga(OH)3 C 同时沉淀出来,【例题6】有一白色固体可能由Al2(SO4)3、AgNO3、 BaCl2、NH4Cl、MgCl2、KOH、Na2S 中的两种或三种组成，为确定该白色固体的组成，进行了下列实验：取白色固体少量，加入蒸馏水充分振荡得无色溶液；取无色溶液，逐滴加入稀HCl，有白色沉淀生成，试回答： (1)该白色固体中肯定含有 (2)该白色固体中可能含有,Al2(SO4)3、KOH,NH4Cl、Na2S,【例7】准确称取6g铝土矿样品（含Al2O3、Fe2O3、SiO2），放入100mL
15、浓度的H2SO4溶液中，充分反应后过滤，向滤液中加入10mol/L的NaOH溶液，产生沉淀与加入NaOH溶液的体积的关系如右图所示，求： （1）H2SO4溶液的物质的量浓度； （2）若a2.3mL，计算各组分的质量； （3）计算a值的取值范围。,在物质的分离和提纯方面的应用,【例题8】 分别除去下列物质中括号内的杂质，请在空白处填写所用试剂的化学式：A . Fe ( Al ) 【 】 B . SiO2 (Al2O3) 【 】 C . Fe2O3 (Al2O3) 【 】 D . MgCl2 ( AlCl3 ) 【 】 E . AlCl3 ( MgCl2 ) 【 】,NaOH,HCl,NaOH,N
16、aOH.HCl,NaOH.CO2.HCl,【例题9】欲使溶液中的Ag+、Ba2+、Mg2+、Al3+等离子逐一形成沉淀析出，可依次加入 、 、 、 。,NaCl,Na2SO4,NaOH,CO2,【例题10】只用一种试剂鉴别下列 8 种溶液 ，这种试剂是【 】,NaCl 、 MgCl2 、 AlCl3 、 FeCl3 、 NH4Cl 、 CuCl2 、 (NH4)2SO4 、 AgNO3,Ba(OH)2,C F,试回答：（1）从充分利用原料、降低成本、提高产率等因素 分析，实验方案最佳的同学是 （2）三位同学分别制得的Al(OH)3的质量大小顺序是,丙,W3W1W2,现有AlCl3和FeCl3的
17、混和溶液,其中Al3+和Fe3+的物质的量之和为0.1摩尔。在此溶液中加入90毫升4摩/升的NaOH溶液,使其充分反应;设Al3+的物质的量与总物质的量的比值为x;(1)根据反应的化学方程式计算x=0.4时,溶液中产生的沉淀是什么?物质的量是多少?(2)计算沉淀中只有Fe(OH)3时的x的取值范围.请在图中画出沉淀总量(摩)随x(01)变化的曲线.,(3)若Al3+和Fe3+的物质的量之和为A摩(A为合理数值),其它条件不变时,求沉淀中同时有Al(OH)3、Fe(OH)3时的x取值范围和各沉淀的物质的量(用含有A、x的式子表示),(1)按反应 Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)30.1-
18、0.40.1 30.06=0.06摩 =0.18摩 0.06摩 Al3+ + 4OH- = AlO2-+2H2O 0.40.1 40.04,有0.06摩Fe(OH)3沉淀,x的最大取值为0.1(1-x)3+0.4x=0.094,x=0.6 在0x0.6时,沉淀只有Fe(OH)3 x=0时,Fe(OH)3沉淀量为0.1摩, x=0.4时,Fe(OH)3沉淀量为0.06摩,x=0.6时,Fe(OH)3沉淀量为0.04摩, 在0.6x1内,总沉淀量:n总=0.1(1-x)+0.1x=0.04摩,(3)3A(1-x)+4Ax=0.36 x=, x 1,nFe(OH)3= A(1-x)摩 nAl(OH)3=A(x+3)-0.36摩,
