化学必修1第二节 几种重要的金属化合物学案

铝及其化合物

掌握铝单质及其化合物的相关性质及相关反应

知识点一. 铝单质的性质

1.物理性质：银白色金属，硬度和密度小，具有良好的导电导热性和延展性。在空气中具有很好的耐腐蚀性。

2.化学性质：（1）与非金属单质反应：A、2Al+3Cl2====2AlCl3

B、铝在空气中缓慢氧化，在氧气中点燃剧烈燃烧。

4Al+3O2 =========  2Al2O3

铝与空气中的氧气反应生成致密的氧化膜并牢固地覆盖在铝表面，阻止了内部的铝与空气接触。

（2）与盐溶液反应：2Al+3CuSO4 ＝3Cu+Al2(SO4)3

（3）与某些氧化物反应—铝热反应：2Al + Fe2O3 == 2Fe + Al2O3        铝热剂是Al 和 Fe2O3

（4）与沸水微弱反应：2Al+6H2O  2Al（OH）3 + 3H2↑ 

（5）与酸反应：：2Al+6HCl ====== 2AlCl3+H2↑

                2Al+3H2SO4 ====== Al2(SO4)3+ 3H2↑

注意：铝在冷的浓硫酸、浓硝酸中钝化。

某些金属在常温下遇强氧化性酸如浓硫酸、浓硝酸时在表面生成致密的氧化膜，从而阻止内部金属进一步发生反应，这种现象称为钝化。

（6）与碱反应: 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑反应的实质:分两步进行:

 Al(OH)3+NaOH ======== NaAlO2+2H2O    

知识点二. 铝的重要化合物

1. 氧化铝（Al2O3）

(1)物理性质：白色固体、熔点高（2054℃） 、不溶于水，不与水化合。常作耐火材料。

            刚玉的主要成分是Al2O3 ，其中把含少量铬元素的刚玉称为红宝石；含少量的铁和钛元素的刚玉称为蓝宝石。

(2)化学性质：

①电解熔融的氧化铝制备单质铝但由于氧化铝的熔点很高，故在氧化铝中添加冰晶石（Na3AlF6)降低其熔点。

2Al2O3  ========= 2Al + 3 O2 ↑

②与酸反应：Al2O3＋6HCl＝AlCl3＋3H2O

③与碱反应：Al2O3＋2NaOH＝2NaAlO2＋H2O

既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的氧化物叫两性氧化物

2. 氢氧化铝（Al（OH)3）

（1）物理性质：氢氧化铝是白色胶状物质，不溶于水，有强的吸附性，可以吸附水中的悬浮物和各种色素。

（2）化学性质：①不稳定性：氢氧化铝不稳定，受热易分解。                        

                2Al(OH)3 Al2O3＋2H2O
                这是工业上制取纯净氧化铝的方法。

Al(OH)3 具有两性的原因：H++AlO2—+H2O Al(OH)3  Al3+  +  3OH—

注意：(1)氢氧化铝作为碱时是三元碱；作为酸时是一元酸（HAlO3）。
　　　(2)氢氧化铝与酸碱反应时，弱酸弱碱是不能把氢氧化铝溶解的。

3. 明矾：KAl(SO4)2·12H2O

复盐的概念:由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的盐叫复盐。

知识点三. Al3+、AlO2—的 性质

（一）Al3+的性质

1. 1mol的AlCl3中逐滴加入氨水：

①方程式：Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3 ↓+3NH4+

用Al3+制取Al(OH)3用弱碱更合适

②现象：白色沉淀逐渐增加

③图像：

2. 1mol的AlCl3中逐滴加入NaOH溶液至过量

①方程式：Al3++3OH—= Al(OH)3↓

Al(OH)3+OH—  = AlO2-+2H2

②现象：白色沉淀先增加再减少最后消失

③图像：

3. 向1mol的NaOH溶液中滴加AlCl3溶液

①有关反应：Al3++4OH— =AlO2—+2H2O      Al3++3AlO2—+6H2O = 4Al(OH)3↓

②现象：开始无沉淀生成，后来白色沉淀逐渐增加，最后沉淀量不变

③图像：

（二）AlO2—的性质

1. 向含有1molAlO2—的偏铝酸盐溶液中通入CO2直至过量

离子方程式：

图像：

2. 向含有1molAlO2—的偏铝酸盐溶液中逐滴滴入稀盐酸直至过量

离子方程式：①AlO2—＋H+＋H2O=Al(OH)3      ②Al(OH)3＋3H+= Al3+＋3H2O

 图像：

3. 向含有1molH＋的强酸溶液中逐滴滴入偏铝酸盐溶液直至过量

    离子方程式：①AlO2—＋4H+= Al3+＋2H2O    ②Al3+＋3AlO2—＋6H2O= 4Al(OH)3

 图像：

例1.  下列有关金属铝及其化合物的叙述正确的是（     ）

    A. 铝在常温下不能与氧气反应      

    B. 铝不能与氯气反应

    C. 铝既能溶于酸，又能溶于碱    

    D. 氧化铝只能与酸反应，不能与碱反应

解析：铝可以与非金属如氧气和氯气反应，常温下和氧气缓慢反应。铝可以与酸和强碱反应。

答案：C

例2. 在使溶液中的AlO2-完全转化成Al(OH)3，应选择的最好试剂是（     ）

    A. H2SO4          B. HCl       C. CO2        D. NH3·H2O

解析：因为AlO2-可以和酸发生AlO2—＋H+＋H2O=Al(OH)3 ，加入H2SO4和HCl会继续与Al(OH)3反应。加入D则不反应。加入CO2则可以生成Al(OH)3。

答案：C

例3. 铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时，反应中消耗的HCl和NaOH的物质的量之比为（     ）

    A．1∶1     B．2∶1     C．3∶1    D．1∶3

解析：根据铝与HCl以及铝与NaOH反应的化学方程式2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。生成相同体积的H2需要的HCl和NaOH的物质的量之比为3:1。

答案：C

例4. 下列各组稀溶液，不用其他试剂或试纸，仅利用溶液间的相互反应，就可以将它们区别开的是(双选)（     ）

    A. 硝酸钾、硫酸钠、氯化钙、氯化钡

    B．硫酸、硫酸铝、氯化钠、氢氧化钠

    C．盐酸、硫酸钠、碳酸钠、氢氧化钠

    D．硫酸氢钠、硫酸镁、碳酸钠、氢氧化钠

解析：B中因Al2(SO4)3和NaOH的混合顺序不同，反应现象不同，可首先鉴别出这两种物质。向Al2(SO4)3中加入少量NaOH溶液可产生白色沉淀，再向沉淀中加入另两种物质，能使沉淀溶解的为H2SO4。D中Na2CO3溶液与其他三种溶液混合，现象各不相同，从而一一鉴别开

答案：BD

例5. 将等体积的AlCl3和NaOH溶液混合，充分反应后，发现铝元素有一半形成了沉淀，则此时铝元素的存在形式为(双选)（     ）

    A. Al3＋和Al(OH)3　　　   B. AlO2—和Al(OH)3

    C. Al3＋和Al2O3           D. AlO2—和Al2O3

解析：因不知Al3＋与OH－相对量的多少，就无法判断是AlCl3有一半剩余还是有一半Al(OH)3又转化成了AlO2—，故A、B都有可能。以沉淀形式存在的铝元素为Al(OH)3而非Al2O3，故C、D不正确。

答案：AB

基础演练

1. 铝在空气中能够稳定存在的原因是（     ）

    A．铝的活泼性差  B．铝的熔点高

 C．铝与氧气不反应  D．铝表面有氧化膜

2. 下列物质中，既能与盐酸又能与NaOH溶液反应的是（     ）

 A．氢氧化铝        B．硅酸钠        C．碳酸钠      D．二氧化硅

3. 常温下能用铝制容器盛放的是（     ）　

    A. 浓盐酸          B. 浓硝酸       

    C. 稀硝酸          D. 稀硫酸

4. 下列关于Al(OH)3的性质的叙述错误的是（     ）                                        

    A. Al(OH)3 是难溶于水的白色沉淀       B. Al(OH)3 能吸附水中的悬浮物

    C. Al(OH)3 能溶于氨水                 D. Al(OH)3属于两性氢氧化物

5. 人类第一次获得金属铝是在1825年，由丹麦化学家用无水AlCl3与钾作用制得的。当时由于价格非常昂贵，称为“银色的金子”。直到19世纪后期发明了电解法制铝，才使铝的价格大大下降，使铝成为当今广泛应用的一种金属材料。下列关于铝的叙述，不正确的是（     ）

    A．铝是地壳中含量最多的金属元素

    B．在常温下，铝不能与NaOH溶液反应

    C．铝是一种比较活泼的金属

    D．在化学反应中，铝容易失去电子，是还原剂

6. 1989年世界卫生组织把铝确定为食品污染源之一，加以控制使用，铝在下列应用时应加以控制的是（     ）

①制铝合金；  ②制电线；  ③制炊具；  ④明矾净水；  ⑤明矾和苏打制食品膨松剂；

⑥用氢氧化铝凝胶制胃舒平药品；  ⑦银色漆颜料；  ⑧制易拉罐；  ⑨包装糖果和小食品。

    A．全部        B．③⑤⑧⑨        C．⑥⑧⑨        D．③④⑤⑥⑧⑨

7. 有关Al与NaOH溶液的反应的说法中，正确的是（     ）

    A. 铝是还原剂，其氧化产物是Al(OH)3     

    B. NaOH是氧化剂，其还原产物是H2

    C. 铝是还原剂，H2O和NaOH都是氧化剂    

    D. H2O是氧化剂，Al被氧化

8. 人的胃液是一种强酸性液体，pH在0.9～1.5之间，氢氧化铝是一种治疗胃酸过多的胃药的主要成分。目前这种胃药已不常用，原因主要是（     ）

    A．长期摄入铝元素不利于人体健康      B．它不能中和胃液

    C．它不易溶于胃液                    D．它的疗效太差

9. 在明矾的检验中，下列操作错误的是（     ）

    A．取少量明矾固体配成稀溶液

    B．取少量明矾溶液置于2支试管中，分别滴加NaOH溶液(至过量)和酸性BaCl2溶液，观察现象

    C．用铂丝蘸取明矾溶液在酒精灯上灼烧，直接观察焰色

D．取少量明矾固体置于干燥试管中加热，观察试管内壁现象

10. 下列反应的离子方程式书写正确的是 （     ）                     

A．向稀硫酸中加入氢氧化钡溶液：OH-+ H+ == H2O

B．铜与稀硝酸反应：Cu +2NO3－ + 4H+ ===  Cu2+ + 2NO2↑+ 2H2O

C．向氯化铝溶液中加入过量氨水：Al3+ + 3NH3•H2O ===  Al(OH)3↓+ 3NH4+

D．向氯化铁溶液中加入过量铜：  Fe3+ +Cu  ===  Fe +Cu2+

巩固提高

1. 下列物质既能与盐酸溶液又能与NaOH溶液反应的是（     ）

A. AlCl3    B．NaHCO3      C．Mg       D．NH4Cl

2. 下列关于金属铝的叙述中，说法正确的是（     ）

   A．Al是地壳中含量最多的元素   

 B．Al是比较活泼的金属，在化学反应中容易失去电子，表现氧化性

   C．与Al反应产生H2的溶液一定呈酸性

   D．Al箔在空气中受热可以熔化，由于氧化膜的存在，熔化的Al并不滴落

3. 将表面已完全钝化的铝条，插入下列溶液中，不会发生反应的是（     ）

    A．稀硝酸      B．稀盐酸        C．硝酸铜     D．氢氧化钠

4. 下列离子方程式书写错误的是（     ） 

    A. 铝粉投入到NaOH溶液中：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑

    B. Al(OH)3溶于NaOH溶液中：Al(OH)3+OH-=AlO2-+H2O

    C. NaAlO2溶液中通入足量的CO2：2AlO2—＋CO2＋3H2O = 2Al(OH)3＋CO32－

    D. Al2O3粉末溶于NaOH溶液中：Al2O3+2OH-=2AlO2—+H2O

5. 只用一种试剂即可区别的：NaCl、MgCl2、FeCl3、Al2(SO4)3四种溶液，这种试剂是（     ）

    A. AgNO3         B.  NaOH         C. BaCl2              D.HCl

6. 两份铝屑，第一份与足量盐酸反应，第二份与足量氢氧化钠溶液反应，产生的氢气的体积比为1:2，则第一份与第二份铝屑的质量比为（     ）

    A. 1:1        B. 1:2        C. 1:3         D. 2:1

7. 将一块镁铝合金溶于盐酸后，再加入过量NaOH溶液，所得的溶液中主要存在的离子是（     ）                                                                      

    A. AlO2－、OH－、Na＋、Cl－            B. Na＋、OH－、Al3＋、Cl－  　

    C. AlO2－、OH－、Mg2＋、Cl－            D. Na＋、Mg2＋、Al3＋、Cl－

8. 向NaAlO2 溶液中持续通入一种气体，开始时产生沉淀，随后沉淀又逐渐溶解，该气体是（     ）                                                                          

    A. NO2          B. CO2         C. NH3           D. CO

9．下列变化不可能通过一步实验直接完成的是（     ）         

A．Al(OH)3 → Al2O3              B．Al2O3 → Al(OH)3                     

C．Al → AlO2-                  D． Al3+ → Al(OH)3

10. 有100 mL 3.5 mol·L－1的NaOH溶液和100 mL 1 mol/L的AlCl3溶液，按如下两种方法进行实验：①将NaOH溶液分多次加入到AlCl3溶液中(边加边搅拌)；

②将AlCl3溶液分多次加入到NaOH溶液中(边加边搅拌)。

比较两次实验的结果，其中正确的是（     ）

A．现象相同，沉淀量相等

B．现象不同，沉淀量不等

C．现象相同，沉淀量不等

D．现象不同，沉淀量相等

1. 下列金属中，表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化的是（     ）

A. Cu         B. Na         C. Fe         D. Al

2. 金属表现较强还原性的原因是（     ）

 A．金属易导电、易导热 B．金属能与非金属反应

 C．金属能与酸和水反应 D．原子最外层电子数少，易失电子

3. 下列关于Al(OH)3的性质叙述中错误的是（     ）

    A．Al(OH)3与过量的浓氨水反应生成NH4AlO2

    B．Al(OH)3是难溶于水的白色胶状物质

    C．Al(OH)3能凝聚水中的悬浮物，还能吸附色素

    D．Al(OH)3受热能分解

4. 某溶液能溶解Al(OH)3，则此溶液中一定能大量共存的离子组是（     ）

A．Mg2+ 、Cl-、Na+、NO3-              B．K+、Na+、NO3-、HCO3-   

C．Na+、Ba2+、Cl-、NO3-        D．Fe3+、Na+、AlO2-、SO42-

5．下列物质中既能跟稀H2SO4反应, 又能跟氢氧化钠溶液反应的是（     ）

 ①NaHCO3  ②Al2O3  ③Al(OH)3  ④Al

  A．③④ B．②③④ C．①③④ D．全部

6．向MgSO4和Al2(SO4)3混合溶液中, 逐滴加入NaOH溶液。下列图象中,能正确表示上述反应的是(横坐标表示加入NaOH溶液的体积, 纵坐标表示反应生成沉淀的质量) （     ）  

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1. 取一块用砂纸打磨过的铝箔在空气中加热至熔化，下列说法中不正确的是（     ）

    A．铝失去了光泽                        B．剧烈燃烧，火星四射

    C．熔化的铝不滴落                      D．在加热熔化过程中生成了氧化铝

2. 若在加入铝粉能放出氢气的溶液中，分别加入下列各组离子，一定能共存的是（     ）

    A．NH、NO、CO、Na＋               B．Na＋、Ba2＋、Mg2＋、HCO

    C．NO、Ba2＋、K＋、Cl－                  D．NO、K＋、AlO、OH－

3. 有一镁铝合金与过量NaOH溶液反应，所得溶液中不存在的离子是（     ）

    A．Na＋       B．Mg2＋      C．OH－      D．AlO

4. 向某溶液中投入铝片后有大量H2放出，则溶液中不可能大量存在的离子是 （     ）

A.Cl-           B.H+            C.OH-       D.HCO-3

5．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 （     ）

①Al   ②Al2O3   ③Ca(OH)2   ④Al(OH)3  ⑤Na2CO3   ⑥NaHCO3

   A．①②⑤⑥

    B．①②③⑤

    C．①②④⑥

    D．②③④⑥

6.把Ba（OH）2溶液滴入明矾[KAl（SO4）2·12H2O]溶液中，使SO全部转化成BaSO4沉淀，此时铝元素的存在形式是（     ）

A. Al  B. Al（OH）3  C. AlO  D. Al和Al（OH）3

7. 两份等体积、等浓度的NaOH溶液，分别与体积相等的MgCl2、AlCl3溶液混合，充分反应后，Mg2+、Al3+均恰好形成沉淀，则原MgCl2、AlCl3溶液中Cl－浓度之比为（     ）

    A.1:1               B.1:2                C.2:3              D.3:2

本讲参考答案：

基础演练：1．D  2．A  3．B  4．C  5．B   6．D  7．D   8．A  9．C   10. C  

巩固提高：1．A  2．D  3．C  4．C  5．B  6．B  7．A   8．A  9．B  10．D   

当堂检测：1．D  2．D  3．A  4．C  5．D  6．D

家庭作业：1．B  2．C  3．B  4．D  5．C  6．C  7. A 

7．(Ⅰ)盐酸　澄清石灰水　石灰水变浑浊  CO　加入氯化钡溶液，产生白色沉淀，证明原溶液中含SO    (Ⅱ)(1)蒸馏法　冷凝管　锥形瓶    (2)A   (3)防止液体受热时暴沸