2021年高中化学 铝及其化合物基础知识讲解导学案 新人教版必修1(1)

铝及其化合物【学习目标】

一、铝的性质；

二、铝的重要化合物及其彼此转化。

【要点梳理】

要点一、铝

1．铝的原子结构和物理性质：

元素符号原子结构原子半径化合价颜色密度

(g·cm-3)

熔点

℃

沸点℃硬度

13

Al×10-10m+3银白色2467较软2

Al-3e-=Al3+

（1）与非金属反映：

a、铝与氧气的反映。

铝及其化合物】

实验探讨：加热有氧化膜和无氧化膜的铝箔

实验步骤实验现象实验结论

（1）用坩埚钳夹住一小块铝箔在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动，仔细观察铝箔熔化，

失去光泽，

熔化的铝并

不滴落

在常温下，铝能与空气中的氧气反应，生成一层

致密的氧化物薄膜。加热时反应加剧，生成白色

固体，放出大量的热，4Al+3O2△2Al2O3

铝是一种活泼金属，构成薄膜的Al2O3的熔点

（2050℃）高于Al的熔点（660℃）

（2）另取一块铝箔，用砂纸仔细打磨（或在酸中处理后，用水洗净），除去表面的保护膜，再加热至完全熔化，观察现象

2Al+3S Al2S3 2Al+3Cl2 2AlCl3

（2）与酸反映：

（3）与碱反映

2Al+2H2O+2NaOH＝2NaAlO2+3H2↑ 2Al+2H2O+2OH－＝2AlO2－+3H2↑

要点诠释：

①铝是一种较活泼的金属，它并非直接与碱反映，铝与氢氧化钠溶液的反映，实际分两步进行：

第一要铝与水反映：2Al+6H2O＝2Al(OH)3↓+3H2↑……①

由于生成的Al(OH)3覆盖在Al的表面，故看不到H2的生成；第二是生成的Al(OH)3是两性氢氧化物，它溶于NaOH：

Al(OH)3+NaOH＝NaAlO2+2H2O……②

因此铝与NaOH溶液反映能够看到有气体产生。将两反映式按①+②×2归并，即得总反映式：2Al+2H2O+2NaOH＝2NaAlO2+3H2↑。因此在上述反映中Al是还原剂，H2O是氧化剂。其电子转移情形可表示如下：

②Al与酸、碱反映产生同量的H2，消耗Al的物质的量之比为1∶1，消耗盐酸和NaOH的物质的量之比为3∶1。

③酸、碱、盐可直接侵蚀铝的爱惜膜（氧化铝也能与酸或碱反映）和铝制品本身，因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时刻寄存酸性、碱性或咸的食物。

④铝热反映：Al+M x O y Al2O3+xM

铝热反映的应用：冶炼高熔点金属，如Fe、V、Cr、Mn等或焊接钢轨。

3．用途：铝要紧用来制轻合金。

要点二、铝的化合物

1．氧化铝（Al2O3）

(1)物理性质：白色难熔固体、不溶于水。

(2)化学性质：Al2O3是典型的两性氧化物，既能与酸反映又能与强碱溶液反映。

与强酸：Al2O3+6H+=2Al3++3H2O

与强碱：Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O

(3)用途：耐火材料、制取铝的原料。

铝及其化合物】

2．氢氧化铝[Al(OH)3]

(1)Al(OH)3的物理性质：Al(OH)3是不溶于水的白色胶状沉淀，是典型的两性氢氧化物，能凝聚水中的悬浮物，又有吸附色素的性能。

(2)Al(OH)3的两性：

当与强酸反映：Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O（加酸促使电离平稳向碱式电离方向移动）

当与强碱溶液作用：Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O（加碱促使电离平稳向酸式电离方向移动）

(3)Al(OH)3的制取：

①铝盐与碱反映：用铝盐与可溶性弱碱氨水反映制Al(OH)3：

Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+

说明：制取Al(OH)3也可用铝盐与强碱作用，但应严格操纵加入碱的量，因为强碱过量会使制得的Al(OH)3转化为偏铝酸盐：Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O。因此，实验室一样不采纳这种方式制Al(OH)3。

②偏铝酸盐与酸反映：一样用向偏铝酸盐溶液中通入CO2的方式制取Al(OH)3。

当CO2不足或适量时：CO2+2AlO2-+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-，

CO2过量时：CO2+AlO2-+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-。

说明：一样不用强酸，因为强酸的量操纵不妥会使制得的Al(OH)3溶解：

AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓ Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O

(4)Al(OH)3的用途：净水。

明矾净水原理——明矾（KAl(SO4)2·12H2O）溶于水发生以下反映：

KAl(SO4)2=K++Al3++2SO42-

Al3++3H2O = 2Al(OH)3（胶体）+3H+

Al(OH)3胶体中胶粒有吸附水中悬浮杂质的作用，使其质量增大，沉降水底，达到净化水的目的。

要点三、“铝三角”及其之间的彼此转化

铝及其化合物】

1．Al3+—→Al(OH)3

（1）可溶性铝盐与少量的强碱反映：Al3++3OH－(少量)＝Al(OH)3↓

（2）可溶性铝盐与氨水反映：Al3++3NH3·H2O＝Al(OH)3↓+3NH4+

2．Al(OH)3—→Al3+

Al(OH)3+3H+＝Al3++3H2O

3．Al3+—→AlO2－

可溶性铝盐与过量的强碱反映：Al3++4OH－(过量)＝AlO2－+2H2O

4．AlO2－—→Al3+

偏铝酸盐溶液与足量的强酸反映：AlO2－+4H+＝Al3++2H2O

5．AlO2－—→Al(OH)3

（1）偏铝酸钠溶液中加入少量强酸：AlO2－+H+ (少量)+H2O＝Al(OH)3↓

（2）偏铝酸钠溶液中通入CO2：

2AlO2－+CO2 (少量)+3H2O＝2Al(OH)3↓+CO32－

AlO2－+CO2 (过量)+2H2O＝Al(OH)3↓+HCO3－

6．Al(OH)3—→AlO2－

Al(OH)3溶于强碱溶液：Al(OH)3+OH－＝AlO2－+2H2O

要点诠释：（1）由Al3+制备Al(OH)3，宜用Al3+与氨水反映。一样不用强碱，因为过量的强碱会使Al(OH)3溶解转化为偏铝酸盐。

（2）由AlO2－制备Al(OH)3，宜用CO2与AlO2－反映。一样不用强酸，因为过量的强酸会使Al(OH)3溶解转化为铝盐。

要点四、有关Al(OH)3沉淀的图像分析及有关计算

1．相关图像

2．滴加进程中铝元素的存在形式分析

（1）向1 L 1 mol/L的AlCl3溶液中滴加NaOH溶液

（2）向1 L 1 mol/L的NaAlO2溶液中滴加稀盐酸

【典型例题】

类型一：铝与NaOH溶液的反映

例题1 甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol/L的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中别离加入等质量的铝粉，反映终止后测得生成的气体体积比为1∶2，那么加入铝粉的质量为（）

A．5.4 g B．3.6 g C．2.7 g D．1.8 g

【答案】A

【解析】2Al+6HCl＝2AlCl3+3H2↑

2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑

由反映方程式可知，假设在等物质的量浓度的盐酸和NaOH溶液中别离加入足量铝，反映时产生H2的体积之比1∶3，此刻产生H2的体积之比为1∶2，说明铝粉的量相关于盐酸来讲是过量的，关于NaOH来讲是不足量的，因此与盐酸反映的铝粉质量为2.7 g，与NaOH反映的铝粉质量为5.4 g。

【总结升华】因为铝与NaOH溶液反映是一个较为特殊的反映，因此当铝与NaOH溶液在同一题目中显现时，往往要用到2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑这一关系来解。

触类旁通：

【变式1】取两份等质量的铝粉，别离与足量的盐酸、浓氢氧化钠溶液反映，在相同情形下产生的气体体积之比是（）

A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．3∶2

【答案】A

【变式2】把镁粉中混入的少量铝粉除去。应选用的试剂是（）

A、稀盐酸

B、新制氯水

C、烧碱溶液

D、纯碱溶液

【答案】C

【解析】盐酸跟镁、铝都能反映，故A错。氯水中存在Cl2，是强氧化性，金属都有还原性，镁铝都能和Cl2反映，同时，氯水中有Cl2和H2O反映生成的盐酸和次氯酸，这两种酸也都能和镁、铝反映，故B也不能选。烧碱是NaOH，铝能够跟NaOH溶液反映放出H2，而镁不反映而和铝分离，故C可选。纯碱溶液是碳酸钠溶液，镁、铝都不与之反映。

类型二：Al2O3、Al(OH)3的性质与制法

例题2 既能与盐酸反映又能与氢氧化钠溶液反映的化合物是（）

①Al ②NaHCO3③Al2O3④Mg(OH)2⑤Al(OH)3

A．①②③⑤ B．①④⑤ C．②③⑤ D．①③④

【答案】C

【解析】注意审题，题目要求是“化合物”，避免错选A。

专门提示：两性物质是指既能与酸反映又能与碱反映生成盐和水的化合物。两性氧化物有Al2O3、ZnO等，两性氢氧化物有Al(OH)3、Zn(OH)2等。概念中的酸指非氧化性强酸溶液，碱指强碱溶液，其实质是与H+和OH―反映。

弱酸的铵盐[如(NH4)2CO3、(NH4)2S等]、弱酸的酸式盐（如NaHCO3）均既能与强酸（H+）反映又能与强碱（OH―）反映，但它们不属于两性物质。

触类旁通：

【变式1】氧化铝熔点很高，经常使用于制造耐火材料，例如制作坩埚，以下操作不能在氧化铝坩埚中进行的是（）

A ．加热使CuSO 4·5H 2O 失水

B ．加热使KMnO 4分解

C ．加热熔化烧碱

D ．加热分解碱式碳酸铜 【答案】C

类型三：“铝三角”及其转化

例题3 向50 mL 1 mol·L ―1的Al 2(SO 4)3溶液中加入100 mL KOH 溶液，充分反映后取得3.9 g 沉淀，那么KOH 溶液的物质的量浓度可能是（ ）

A ．1 mol·L ―1

B ．3 mol·L ―1

C ． mol·L ―1

D ． mol·L ―1 【答案】C 、D

【解析】方式一：依照Al 3+的物质的量与沉淀Al(OH)3的物质的量比较可推测KOH 溶液的两种情形： （1）当加入KOH 不足量时，

31

3.9g

(KOH)3[Al(OH)]30.15mol 78g mol n n -==⨯

=⋅，

故10.15mol

(KOH) 1.5mol L 0.1L

c -=

=⋅。

（2）当加入KOH 过量时，

n (KOH)=4n (Al 3+)―n [Al(OH)3]= mol― mol= mol。 故10.35mol

(KOH) 3.5mol L 0.1L

c -=

=⋅。

方式二：用图像法求解，如下图，用纵坐标表示生成的Al(OH)3的物质的量，横坐标表示KOH 的物质的量。当生成沉淀 mol 时，需KOH 的物质的量为 mol 或 mol 。

【总结升华】此题易漏选答案D ，缘故是未考虑到3.9 g 沉淀能够是Al(OH)3被过量的KOH 溶液溶解了一部份而剩余部份沉淀的情形。 触类旁通：

【变式1】以下各组反映中能取得Al(OH)3的是（ ） A ．Al 2O 3加到热水中

B ．向NaAlO 2溶液中加入过量盐酸

C．将Na投入到NaAlO2溶液中

D．向AlCl3溶液中滴几滴NaOH溶液

【答案】D

【变式2】等体积的AlCl3和NaOH溶液混合后，沉淀物中含铝的质量与溶液中含铝的质量相等，那么AlCl3和NaOH两种溶液的物质的量浓度之比为（）

A、1∶3

B、2∶3

C、1∶4

D、2∶7

【答案】B、D

【解析】AlCl3和NaOH溶液混和有沉淀物生成，可能有两种情形：①NaOH不足量，②NaOH部份过量。假设溶液中含有2mol的AlCl3，若是为第一种情形生成Al(OH)3沉淀的物质的量与未反映的AlCl3物质的量相等，因此耗NaOH 3mol。那么答案为B。若是为第二种情形，那么生成1mol的Al(OH)3，1mol的AlO2-，共消耗NaOH为7mol。因此答案为D。

类型四：与Al(OH)3、Al3+、AlO2―有关的图像

例题4 把x溶液（或气体）慢慢加入（或通入）到必然量的y溶液中，

产生的沉淀量与加入x物质的量的关系如下图，符合图中曲线的是（）

A、x为CO2，y为Ca(OH)2

B、x为NH3·H2O，y为AlCl3

C、x为NaOH，y为AlCl3

D、x为HCl，y为NaAlO2

【答案】D

【解析】CO2通入Ca(OH)2溶液中可产生碳酸钙沉淀，继续通CO2沉淀溶解而生成Ca(HCO3)2溶液。氨水加入AlCl3溶液产生沉淀，但过量不溶，方程式为：Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ NaOH溶液滴加到AlCl3溶液中生成Al(OH)3沉淀，继续加入沉淀溶解生成偏铝酸盐。

AlCl3+3NaOH=Al(OH)3↓+3NaCl Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O

盐酸加入到NaAlO2溶液中，先生成Al(OH)3沉淀，继续加入沉淀溶解生成三价铝盐。

HCl+NaAlO2+H2O=Al(OH)3↓+NaCl Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O

从观看方程式的系数，定量角度分析。

触类旁通：

【变式1】有一透明溶液，可能含有Al3+、Fe3+、K+、NH4+、Mg2+和Cu2+等离子中的一种或几种。现加入Na2O2粉末只有无色无味的气体放出，并同时析出白色沉淀。加入Na2O2的量与生成白色沉淀的量之间的关系用以下图来表示。试推断：

（1）原溶液中必然含有________。

（2）必然不含有________。

（3）可能含有________。

（4）为了进一步确信可能含有的离子，应增加的实验操作为________。

【答案】（1）Al3+和Mg2+（2）Fe3+、NH4+、Cu2+（3）K+（4）焰色反映

【解析】向溶液里加入过氧化钠粉末，会发生Na2O2和H2O的反映，生成NaOH和O2。因题目中没有刺激性气味气体产生，说明原溶液中不含有Fe3+和NH4+。又因生成的沉淀是白色的，因此原溶液中不含有Fe3+和Cu2+。依照图中曲线的转变，说明随Na2O2的加入（即NaOH的形成），白色沉淀慢慢增多，后来又慢慢减少，最后维持不变，说明原溶液中必然含有Al3+和Mg2+。K+可能存在，可通过焰色反映来查验。

规律总结：解答图像计算题，必需抓住有关化学原理和有关物质的性质，结合图像的特点，综合分析慢慢计算求解，其关键是抓住图像四点（原点、交点、转折点、终点），数形结合，分析计算。