铝及其重要化合物一、铝、镁的性质及应用1铝的结构和存在铝位于元素周期表第三周期A族，原子结构示意图为。铝是地壳中含量最多的金属元素。自然界中的铝全部以化合态的形式存在。2金属铝的物理性质银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和传热性等，密度较小，质地柔软。3金属铝的化学性质写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：Al2Al3Cl22AlCl3Al2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22AlFe2O3Al2O32Fe(铝热反应)4对比记忆镁的化学性质铝镁与非金属反应能被Cl2、O2氧化2MgO22MgO3MgN2Mg3N2与水反应反应很困难能与沸水反应Mg2H2OMg(OH)2H2与碱反应能溶于强碱溶液不反应与某些氧化物反应能与Fe2O3、M nO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应能在CO2中燃烧：2MgCO22MgOC5.铝的用途纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。题组一对比掌握铝、镁的性质1镁、铝单质的化学性质以相似为主，但也存在某些重大差异性，下列物质能用于证明二者存在较大差异性的是()CO2盐酸NaOH溶液水A B C D答案C解析Al能与NaOH溶液反应而Mg不能；Mg能在CO2中燃烧而Al不能。2. 下列说法错误的是()。A铝与Fe2O3发生铝热反应后固体物质增重(2014全国新课标，9C)BAl片溶于NaOH溶液，产生气体：2Al2OH2H2O=2AlO3H2(2014北京理综，9D)C工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al(2012广东理综，10B)D铝制容器可盛装浓H2SO4(2010重庆理综，8A)解析铝与Fe2O3发生铝热反应：2AlFe2O3Al2O32Fe，反应前后固体物质的质量不变。答案A熟记铝、镁的特殊化学性质1活泼金属与酸反应是金属的通性，而铝不但能与酸(H)反应，还能够与碱溶液反应，表现出特殊性：2Al2OH2H2O=2AlO3H2。2铝热反应铝和某些金属氧化物反应，将其从氧化物中置换出来，同时放出大量的热，这种反应称为铝热反应，可用于焊接金属、冶炼高熔点贵重金属等。注意Al与MgO不能发生铝热反应。3Mg在CO2中能够燃烧，所以活泼金属着火不能用干冰灭火器和泡沫灭火器。题组二铝与酸或碱反应的定量分析1(2013山东理综，9)足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是()。A氢氧化钠溶液B稀硫酸C盐酸D稀硝酸解析A项，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，1 mol Al消耗1 mol NaOH；B项，2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H2，1 mol Al消耗1.5 mol H2SO4；C项，2Al6HCl=2AlCl33H2，1 mol Al消耗3 mol HCl；D项，Al和稀硝酸反应不放H2。综上所述，符合题意的是A项。答案A2铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题：(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H2的体积之比是_。答案11解析根据化学方程式：2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2得Al与H2的关系式均为2Al3H2，故只要参加反应的Al的量相等，所得H2的量必相等。(2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中，产生H2的体积之比是_。答案13解析因为在反应中Al过量，产生的H2由HCl和NaOH的量决定。根据化学反应中的关系式：6HCl3H2、2NaOH3H2，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积比为13。(3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H2相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是_。答案31解析因为铝足量且产生H2相等，根据关系式n(HCl)n(NaOH)31，又因为两溶液体积相等，故物质的量浓度c(HCl)c(NaOH)n(HCl)n(NaOH)31。(4)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 molL1的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积比为V(甲)V(乙)12，则加入铝粉的质量为_。A5.4 g B3.6 g C2.7 g D1.8 g答案A解析其反应原理分别为2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时，产生H2的体积比是13，而题设条件体积比为12，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于NaOH来说是不足的。2Al6HCl=2AlCl33H26 mol 3 mol3 molL10.1 L 0.15 mol则Al与NaOH反应生成的H2为0.15 mol20.3 mol。2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2227 g 3 mol54 g 0.3 mol即投入的铝粉为5.4 g。1铝与酸、碱反应生成H2的量的关系铝与酸、碱反应的化学方程式分别为2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。从化学方程式可以看出Al与酸、碱反应时生成H2的实质都是AlAl3，所以无论与酸还是与碱反应，Al与H2的关系都是2Al3H2。(1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气体积比。(2)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比。(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比，则必定是a.铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；b.铝与氢氧化钠反应时，铝不足而氢氧化钠过量。解题时应充分利用上述过量关系。2铝的这种既能与酸(非氧化性酸)又能与强碱反应产生H2的性质常作为推断题的“题眼”。二、铝的重要化合物1氧化铝(1)物理性质：白色固体，难溶于水，有很高的熔点。(2)化学性质两性氧化物2氢氧化铝(1)物理性质白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。(2)化学性质(用化学方程式表示)Al(OH)3的电离方程式为受热分解：2Al(OH)3Al2O33H2O。(3)制备向铝盐中加入氨水，离子方程式为Al33NH3H2O=Al(OH)33NH。NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO。NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：3AlOAl36H2O=4Al(OH)3。3常见的铝盐(1)硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。(2)明矾的化学式为KAl(SO4)212H2O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH7(填“”或“”)。明矾可以净水，其净水的原理是Al33H2OAl(OH)3(胶体)3H，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。题组一Al2O3和Al(OH)3的两性1下列除去杂质的方法不正确的是()A镁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥B用过量氨水除去Fe3溶液中的少量Al3CAl(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO2后过滤DMgO中混有少量Al2O3：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得到MgO答案B解析Al(OH)3不溶于氨水，故向含少量Al3的Fe3溶液中加入过量氨水时，Fe3、Al3均转化为氢氧化物沉淀，达不到除杂的目的。2下列说法不正确的是()。AAlCl3溶液中加入过量稀氨水：Al34NH3H2O=AlO4NH2H2O(2014四川理综，3C)B氢氧化铝可作胃酸的中和剂(2014四川理综，1D)C向NaAlO2溶液中通入过量CO2制Al(OH)3：CO2AlO2H2O=Al(OH)3HCO(2014江苏化学，7D)D常温下，Al(OH)3既能与NaOH溶液反应又能与稀硫酸反应(2014福建理综，9)解析Al(OH)3不溶于过量氨水，正确的离子方程式为：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH，A错误。答案A含铝杂质的提纯方法归类利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于强碱的特性，可除去许多物质中的含铝杂质，如：Mg(Al)：加足量NaOH溶液；Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液；Mg(OH)2Al(OH)3：加足量NaOH溶液；Mg2(Al3)：加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。题组二制备Al(OH)3的最佳途径1用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝，下列操作步骤中最恰当的组合是()加盐酸溶解加烧碱溶液溶解过滤通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀加入盐酸生成Al(OH)3沉淀加入过量烧碱溶液A BC D答案B解析若先用盐酸溶解，Mg、Al均溶解，制取Al(OH)3的步骤较多；从NaAlO2制备Al(OH)3，若加盐酸不容易控制量的多少。故B项操作步骤为最佳顺序。题组三有关Al3、AlO的离子反应1常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是()A无色溶液中：ClO、MnO、Al3、KB1.0 molL1的NaAlO2溶液中：Cl、HCO、K、Ca2C在强碱性环境中：AlO、SiO、Na、KD能使甲基橙显红色的溶液中：NH、AlO、Na答案C解析A项MnO有颜色，ClO与Al3可发生双水解反应；B项中HCOAlOH2O=Al(OH)3CO；D项中，酸性条件下AlO不能大量存在。2下列离子方程式书写正确的是()A向氯化铝溶液中通入过量氨气：4NH3Al32H2O=AlO4NHB将铝片打磨后置于NaOH溶液中：2Al2OH=2AlOH2C向明矾溶液中加入过量的Ba(OH)2溶液：Al32SO2Ba24OH=2BaSO4AlO2H2OD向NaAlO2溶液中通入足量CO2：2AlOCO23H2O=2Al(OH)3CO答案C解析A项，氨水不能溶解Al(OH)3；B项，氧元素不守恒；D项，通足量CO2时，应生成HCO。1离子共存问题(1)Al3水解呈酸性，与OH、AlO、CO(HCO)、S2等不能大量共存。(2)AlO水解呈碱性，与H、HCO、Al3、Fe3等不能大量共存。2