20202021年高考化学一轮复习讲解铝及其化合物pdf

2020-2021年新高三化学一轮复习讲解《铝及其化合物》【知识梳理】一、铝铝元素在元素周期表中位于第三周期ⅢA族。铝为银白色金属，熔点为660．40C，沸点为24670C密度为2．7g·cm-3,导电性仅次于银、铜和金。1．铝跟非金属反应：常温下，铝被空气里的氧气氧化，在表面生成一层致密的氧化物薄膜，阻止内部的金属继续与氧气反应。铝在空气中强热：4Al＋3O22Al2O3（反应放出大量的热和耀眼的白光，因此铝可用于制造燃烧弹、信号弹、火箭推进剂等。铝与氮气在高温下反应：2Al＋N22AlN，铝容易和卤素反应，常温下和氯气激烈化合生成三氯化铝；在溴中燃烧铝粉生成三溴化铝。在高温下也能和硫、氮气、碳直接化合成Al2S3、AlN、Al4C3(2000℃)。温馨提示：将未打磨的铝箔在酒精灯火焰上加热，发现铝箔发红卷缩，变暗失去光泽，熔化不落下（表面有氧化膜，因此不能燃烧）。将已打磨的铝箔在酒精灯火焰上加热，发现铝箔也卷缩，变暗失去光泽，熔化不落下（打磨后铝箔表面又很快形成氧化膜，阻止了铝的燃烧）。2．铝与酸反应（1）与非氧化性强酸(稀硫酸、盐酸)反应：2Al＋3H2SO4＝Al2(SO4)3＋3H2↑2Al＋6H+＝2Al3+＋3H2↑（2）常温下，铝、铁遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化。所以可用铝制容器盛装浓硫酸或浓硝酸。（3）加热时，铝与热浓硫酸、浓硝酸反应：2Al＋6H2SO4(浓)Al2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O（4）铝与稀硝酸反应不产生H2。3．铝与强碱溶液反应：2Al＋6H2O＝Al(OH)3↓＋3H2↑，Al(OH)3＋NaOH＝NaAlO2＋2H2O。上述两个反应叠加得：2Al＋2NaOH＋2H2O＝2NaAlO2＋3H2↑温馨提示：Al既能与强酸反应，又能与强碱溶液反应，Al与酸、碱反应生成氢气的实质都是Al――→失3e−Al3＋，所以Al无论与酸反应还是与碱反应，Al与H2的关系都是2Al～3H2。4．铝与某些金属氧化物反应：2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe,这个反应称为铝热反应,铝粉和氧化铁粉末的混合物称为铝热剂．铝热反应可用于焊接钢轨，可用于冶炼Ni、Mn、V等难熔金属。如10Al＋3V2O55Al2O3＋6V，8Al＋3Co3O44Al2O3＋9Co，8Al＋3Fe3O44Al2O3＋9Fe等。温馨提示：能用铝为原料来冶炼难熔的金属主要是因为铝具有还原性、发生氧化还原反应时放出大量的热。例题1、下列说法正确的是。①铝在空气中不易氧化是因为性质不活泼②由于铝的导电性比铜、银都强，所以常用其制造电线、电缆③常温下，由于铝与浓硫酸钝化时不反应，所以可用铝制槽车运送浓硫酸④铝既能溶于酸，又能溶于碱⑤将一块带有氧化膜的铝片与过量的浓NaOH溶液完全反应后，取澄清溶液将其蒸干，得纯净的NaAlO2固体⑥两份相同质量的铝粉，分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生的氢气的质量前者多⑦不直接用铝片跟稀硝酸反应制硝酸铝主要是因为铝在稀硝酸中发生钝化⑧常温下，相同的铝片分别加入足量的浓、稀硝酸，浓硝酸中铝片先溶解完⑨与Al反应能产生H2的溶液中一定大量共存：Fe2＋、K＋、NO－3、SO2－4⑩浓硝酸滴入用砂纸打磨过的铝条中，产生红棕色气体⑪用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，熔化后的液态铝滴落下来，说明铝的熔点较低⑫用NaOH溶液除去镁粉中的杂质铝：2Al＋2OH−＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑二、铝的化合物1．氧化铝：氧化铝白色固体，高熔点(2045℃)，难溶于水，是两性氧化物（既能与酸反应生成盐和水，又能和碱反应时生成盐和水的氧化物），反应为Al2O3＋6H+＝2Al3+＋3H2O，Al2O3＋2OH＝2AlO2−+2H2O。利用其高熔点常用作高级耐火材料，如制坩埚、高温炉管等；利用其高制刚玉球磨机、高压钠灯的灯管等2．氢氧化铝（1）氢氧化铝是几乎不溶于水的白色胶状物质，能凝聚水中的悬浮物，又能吸附色素，因此可用于水的净化。（2）氢氧化铝是两性氢氧化物（既能与酸反应生成盐和水，又能和碱反应时生成盐和水的氢氧化物）：氢氧化铝具有两性，可用电离平衡移动的原理来解释：氢氧化铝的电离方程式可表示如下：H++AlO2−+H2OAl（OH）3Al3++3OH−（酸式电离）（碱式电离）其电离程度相当微弱，只有加入强酸(或强碱)时，大量的H+(或OH−)才能破坏氢氧化铝的电离平衡，使平衡向右(或左)移动，生成铝盐(或四羟基合铝酸盐)，所以氢氧化铝既能与酸反应，又能与碱反应．当加入弱酸或弱碱时，因H+或OH−浓度太小，不能使上述平衡移动，因此Al(OH)3只溶于强酸或强碱，而不溶于弱酸或弱碱。反应为AlOH3＋3H+＝Al3+＋3H2O，Al(OH)3＋OH−===AlO2−＋2H2O（3）氢氧化铝受热分解：2AlOH3Al2O3＋3H2O（4）Al(OH)3的制备：①铝盐与氨水反应生成Al（OH）3：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4＋②偏铝酸盐与二氧化碳反应生成Al（OH）3：AlO2−＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO3−或2AlO2−＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO32−③铝盐与偏铝酸盐反应生成Al（OH）3：Al3＋＋3AlO2−＋6H2O===4Al(OH)3↓3．硫酸铝（1）硫酸铝溶液呈酸性，硫酸铝的水解Al3+＋3H2OAlOH3＋3H+（2）硫酸铝溶液与碳酸钠溶液混合，2Al3＋＋3CO32−＋3H2O＝2Al(OH)3↓＋3CO2↑（3）泡沫灭火器，一般呈有1mol/LAl2(SO4)3和1mol/LNaHCO3溶液，反应原理为：Al3＋＋3HCO3−＝Al(OH)3↓＋3CO2↑4．明矾:明矾是含有结晶水的硫酸钾和硫酸铝的复盐,化学式KAl(SO4)2·12H2O。KAl(SO4)2·12H2O=K+＋Al3＋＋2SO42−＋12H2O，Al3＋容易水解，生成胶状的氢氧化铝Al(OH)3，Al3++3H2OAl(OH)3（胶体）+3H+，氢氧化铝胶体的吸附能力很强，可以吸附水里悬浮的杂质，并形成沉淀，使水澄清。所以明矾是一种较好的净水剂。例题2、下列说法正确的是。①泡沫灭火器灭火是利用了Al2(SO4)3和小苏打的反应②Al2O3熔点高，可用作耐高温材料③向Al2(SO4)3溶液中加入过量氨水的离子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4④氯化铝溶液滴入浓NaOH溶液中，产生大量白色沉淀⑤明矾作净水剂时起还原作用⑥Al2O3和MgO均可与NaOH溶液反应⑦制备Al(OH)3的方法是：向1mol·L−1AlCl3溶液中加入过量的6mol·L−1NaOH溶液⑧氢氧化铝可作胃酸的中和剂⑨用过量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋⑩铝与Fe2O3发生铝热反应，反应后固体物质增重⑪将AlCl3加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生⑫明矾[KAl(SO4)2·12H2O]既可用作净水剂，也可用作消毒剂3．镁的性质及应用原子结构镁位于元素周期表第三周期ⅡA族物理性质镁是银白色有金属光泽的固体，密度较小，硬度较低化学性质与O2反应镁条在O2中燃烧，发出耀眼的强光，生成白色固体物质，反应的化学方程式为2Mg＋O2=====点燃2MgO与N2反应镁条能与N2反应，化学方程式为3Mg＋N2=====点燃Mg3N2与水反应镁不易与冷水反应，能与沸水反应Mg＋2H2O=====△Mg(OH)2＋H2↑与酸反应镁是活泼金属，能与盐酸、稀硫酸反应放出H2，反应的离子方程式为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑与某些氧化物反应镁能在CO2中燃烧，反应的化学方程式为2Mg＋CO2=====点燃2MgO＋C制备工艺流程制熟石灰：CaCO3=====高温CaO＋CO2↑CaO＋H2O===Ca(OH)2沉淀：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓基本步骤及主要反应酸化：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O蒸发结晶：析出MgCl2·6H2O脱水：在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁电解：电解熔融氯化镁制得镁：MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑用途镁制造信号弹和焰火；镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件；氧化镁用于制耐高温材料例题3、下列说法正确的是。①工业上制造镁粉是将镁蒸气在CO2气体中冷却②Mg、MgO中镁元素微粒的半径：r(Mg2＋)r(Mg)③把相同大小的一块铝和镁分别投入相同浓度的NaOH溶液中，铝溶解有气泡放出，而镁没有任何变化，说明铝的金属性比镁强④使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂能分离氧化镁中混有氧化铝⑤镁和铝原子的最外层电子数都为3⑥Al2O3和MgO均可与NaOH溶液反应⑦加入过量的氢氧化钠溶液,将含有Mg2＋、Al3＋的混合溶液中的Mg2＋沉淀下来⑧海水中提取镁的过程中包括了分解、化合、复分解、置换四种反应类型⑨将氯化镁晶体(MgCl2·6H2O)直接加热可制得无水氯化镁⑩将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，置镁片于其中探讨Mg的活泼性【课时练习】1．下列转化过程不能一步实现的是A．Al(OH)3→Al2O3B．Al2O3→Al(OH)3C．Al→AlCl3D．Al→NaAlO22．下列关于铝的性质和用途描述不正确．．．的是A．铝有很好的延展性且是良导体，所以常用作导线B．用酒精灯外焰加热铝箔，可以看到少量液滴悬而不落，说明铝的熔点较高C．铝合金质轻，强度大，耐腐蚀，可以用作门窗D．铝有较强的抗腐蚀性，是因为铝的表面能形成致密的氧化膜3．下列物质的制备方法正确的是A．氯化铝溶液和硫化钠溶液反应制备Al2S3B．用镁粉和空气反应制备Mg3N2C．用铝粉和MnO2制得锰D．用电解熔融氯化铝的方法制得单质铝4．下列关于铝及其化合物说法，不正确的是（）A．明矾可用作净水剂和消毒剂B．利用铝热反应可冶炼高熔点金属C．铝可用作包装材料和建筑材料D．氢氧化铝可用作治疗胃酸过多的药物5．氢氧化铝是治疗胃酸过多的胃药的主要成分，目前已不常用，其原因是（）A．长期摄入不利于人体健康B．它不能中和胃酸C．它不易溶于胃液D．它的疗效较差6．下列物质中，既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应的是（）①Al②Al2O3③Ca(OH)2④Al(OH)3⑤Na2CO3⑥NaHCO3A．①②③⑤B．①②④⑥C．①②⑤⑥D．②③④⑥7．制备氮化镁的装置如图所示。实验时在不锈钢舟内加入镁粉，通氮气15min，升温至1073K，加热半小时，冷却至室温，停止通氮气。下列说法正确的是（）A．1中的试剂是饱和食盐水，便于观察气泡，调节气流速度B．6的作用是缓冲加热后未反应的氮气，7的作用是防止空气中的水分进入装置C．氮化镁是共价化合物，露置于空气中有刺激性气味的气体产生D．实验中氮气是反应物，仅起到氧化镁粉的作用8．将打磨后的镁条放入盛有50ml蒸馏水的烧杯后，用pH传感器和浊度传感器监测溶液中pH和溶液浊度随时间的变化如图。下列有关描述正确的（）A．该实验是在常温下进行的B．实线表示溶液浊度随时间的变化C．50s时向溶液中滴入酚酞试液，溶液变红D．150s后溶液浊度下降是因为生成的Mg(OH)2沉降9．某小组用打磨过的铝片进行如下实验，下列分析不合理的是()A．①中铝片发生了钝化B．②中产生的气泡是氮氧化合物，不是氢气C．③中沉淀溶解的离子方程式是-2?23AlOH+OHAlO+2HOD．②中加水稀释过程中，仅发生了氧化还原反应10．镓(Ga)与铝同主族，曾被称为“类铝”，其氧化物和氢氧化物均为两性化合物。工业制备镓的流程如图所示，下列判断正确的是A．酸性：33Al(OH)Ga(OH)B．3AlCl和3GaCl中，既有离子键又有共价键C．当2CO通入2NaAlO和2NaGaO溶液中，3Al(OH)和3Ga(OH)同时沉淀出来D．23GaO和3Ga(OH)均可与NaOH反应生成2NaGaO11．最近，美国普度大学的研究人员开发出一种利用铝镓合金加水制造氢气的新工艺。这项技术具有广泛的能