高一化学鲁科版必修1教学案第4章 第2节铝 第2课时 铝的化合物含答案.docx

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高一化学鲁科版必修1教学案第4章第2节铝第2课时铝的化合物含答案

2019-2020年高一化学（鲁科版）必修1教学案：

第4章第2节铝第2课时铝的化合物（含答案）

细读教材记主干

1．氧化铝（Al2O3）——两性氧化物

（1）物理性质：

是不溶于水的白色固体。

（2）化学性质：

①与强酸溶液反应（离子方程式下同）：

Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O。

②与强碱溶液反应：

Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al（OH）4]－。

两性氧化物：

既能与酸反应，又能与碱反应的氧化物。

2．氢氧化铝[Al（OH）3]——两性氢氧化物

（1）物理性质：

氢氧化铝是不溶于水的白色胶状固体，有较强的吸附性。

（2）化学性质：

①与强酸溶液反应：

Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。

②与强碱溶液反应：

Al（OH）3＋OH－===[Al（OH）4]－。

两性氢氧化物，既能与酸反应，又能与碱反应的氢氧化物。

③受热分解：

2Al（OH）3Al2O3＋3H2O。

（3）制备：

可以通过铝盐溶液与碱反应制得，如AlCl3溶液与氨水反应的离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH。

（4）用途：

Al（OH）3能够凝聚水中的悬浮物，又能吸附色素，可用于水的净化。

[重点剖析]

　铝及其化合物之间的转化关系如图所示：

1．Al3＋―→Al（OH）3

（1）可溶性铝盐与少量NaOH溶液反应：

Al3＋＋3OH－（少量）===Al（OH）3↓

（2）可溶性铝盐与氨水反应：

Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

2．Al（OH）3―→Al3＋

Al（OH）3溶于强酸溶液：

Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O

3．Al3＋―→[Al（OH）4]－

可溶性铝盐与过量强碱反应：

Al3＋＋4OH－（过量）===[Al（OH）4]－

4．[Al（OH）4]－―→Al3＋

四羟基合铝酸盐与足量盐酸反应：

[Al（OH）4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O

5．[Al（OH）4]－―→Al（OH）3

（1）四羟基合铝酸盐溶液中加入少量盐酸：

[Al（OH）4]－＋H＋（少量）===Al（OH）3↓＋H2O

（2）四羟基合铝酸盐溶液中通入CO2：

2[Al（OH）4]－＋CO2（少量）===2Al（OH）3↓＋CO＋H2O

[Al（OH）4]－＋CO2（过量）===Al（OH）3↓＋HCO

6．Al（OH）3―→[Al（OH）4]－

Al（OH）3溶于强碱溶液：

Al（OH）3＋OH－===[Al（OH）4]－

7．Al2O3―→Al3＋

Al2O3与强酸反应：

Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O

8．Al2O3―→[Al（OH）4]－

Al2O3与强碱反应：

Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al（OH）4]－

9．Al2O3―→Al

电解熔融氧化铝：

2Al2O34Al＋3O2↑

10．Al―→Al2O3

Al与O2反应：

4Al＋3O22Al2O3

[特别提醒]

（1）铝、氧化铝分别与氢氧化钠溶液反应时都生成四羟基合铝酸钠，不能生成氢氧化铝。

（2）可溶性铝盐与氨水反应时，产物与氨水的用量无关，无论氨水少量或过量，都生成氢氧化铝和氯化铵。

（3）氧化铝不能溶于水，不能用氧化铝与水化合生成氢氧化铝。

[典例印证]

[例题1]　A、B、C、D、E五种化合物，均含有某种常见金属元素，A中又含有钾元素，它们的转化关系如图所示，其中A为澄清溶液，C为难溶的具有两性的白色固体，E则易溶于水。

（1）写出化学式：

A________________，C________________，

D________________，E________________。

（2）写出下列反应的离子方程式。

A→B________；

F→E___________________。

（3）写出下列化学方程式：

F→C__________________________；

B→E_____________________________。

[解析]　本题的“题眼”是“C为难溶的具有两性的白色固体”，并且C是由B经加热得到的，可推测C为Al2O3，则B为Al（OH）3，进而得E为Na[Al（OH）4]。

D为AlCl3，则A为K[Al（OH）4]，F与Fe2O3高温得到C，此反应为铝热反应，F为Al。

[答案]　

（1）K[Al（OH）4]　Al2O3　AlCl3

Na[Al（OH）4]

（2）[Al（OH）4]－＋CO2===Al（OH）3↓＋HCO

2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al（OH）4]－＋3H2↑

（3）2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3

Al（OH）3＋NaOH===Na[Al（OH）4]

（1）两性白色固体为Al2O3或Al（OH）3。

（2）五种物质都是化合物，且都含铝元素。

A中又含钾元素，则A必是K[Al（OH）4]。

1．

（1）向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量有什么现象？

写出相关化学方程式。

________________。

（2）将AlCl3与过量的NaOH溶液混合：

①化学方程式为_____________。

②离子方程式为_________________。

答案：

（1）先生成白色沉淀，随着NaOH溶液的滴入，沉淀逐渐增多，然后逐渐减少，最后消失。

反应的化学方程式为AlCl3＋3NaOH===Al（OH）3↓＋3NaCl，

Al（OH）3＋NaOH===Na[Al（OH）4]

（2）①AlCl3＋4NaOH===Na[Al（OH）4]＋3NaCl

②Al3＋＋4OH－===[Al（OH）4]－

[重点剖析]

1．可溶性铝盐与碱反应

操作

现象

离子方程式

图像

立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失

Al3＋＋3OH－===

Al（OH）3↓

Al（OH）3＋OH－===

[Al（OH）4]－

无明显现象→生成白色沉淀

Al3＋＋4OH－===[Al（OH4）]－

Al3＋＋3[Al（OH）4]－

===4Al（OH）3↓

生成白色沉淀

Al3＋＋3NH3·H2O===

Al（OH）3↓＋3NH

2.四羟基合铝酸盐与酸反应

操作

现象

离子方程式

图像

立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失

Al3＋＋3OH－===

Al（OH）3↓

Al（OH）3＋OH－===

[Al（OH）4]－

无明显现象→生成白色沉淀

Al3＋＋4OH－===

[Al（OH4）]－

Al3＋＋3[Al（OH）4]－===

4Al（OH）3↓

生成白色沉淀

Al3＋＋3NH3·H2O===

Al（OH）3↓＋3NH

[特别提醒]

（1）NaOH溶液和AlCl3溶液滴加顺序不同，则现象不同，可以用互滴的方法鉴别这两种溶液，同理，稀盐酸和Na[Al（OH）4]溶液也可这样鉴别。

（2）向铝盐中滴强碱溶液，若已知生成的Al（OH）3沉淀的量，只要沉淀量不为最大值和零，消耗OH－的量有两种可能。

①若OH－不足，消耗n（OH－）＝n[Al（OH）3]。

②若OH－足量，消耗OH－共有两步

将Al3＋全部转化为Al（OH）3沉淀：

Al3＋～3OH－～Al（OH）3（最大值），

再反应掉部分Al（OH）3：

Al（OH）3（反应）～OH－～[Al（OH）4]－。

[典例印证]

[例题2]　向20mLAlCl3溶液中滴入2mol·L－1NaOH溶液时，沉淀质量与所滴加NaOH溶液体积（mL）关系如图所示：

（1）图中A点表示的意义是______________。

（2）图中B点表示的意义是_____________。

（3）上述两步用总的离子方程式可表示为______________。

（4）假设溶液中有0.39gAl（OH）3沉淀，则此时用去NaOH溶液体积为________。

[解析]　把NaOH溶液滴入AlCl3溶液中，先产生Al（OH）3沉淀，其质量最大值为A点，然后全部消失溶解（B点）。

其总反应的离子方程式为Al3＋＋4OH－===[Al（OH）4]－。

当有0.39gAl（OH）3沉淀生成时有两种情况，①AlCl3过量，加入的NaOH使Al3＋部分产生沉淀，通过Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓可计算出沉淀：

n（NaOH）＝3n[Al（OH）3]＝0.015mol，

V（NaOH）＝＝0.0075L。

②NaOH过量，使生成的Al（OH）3部分溶解后剩余0.39g。

AlCl3＋3NaOH===Al（OH）3↓＋3NaCl

1mol　　3mol　　1mol

n（NaOH）　0.01mol

n（NaOH）＝0.03mol，

Al（OH）3＋NaOH===Na[Al（OH）4]

0.005　　　n1（NaOH）

n1（NaOH）＝0.005mol，

共消耗NaOH0.035mol。

V（NaOH）＝＝0.0175L。

[答案]　

（1）沉淀质量最大值

（2）沉淀完全消失

（3）Al3＋＋4OH－===[Al（OH）4]－

（4）7.5mL或17.5mL

解答Al（OH）3图像题的方法技巧

（1）结合有关物质的化学性质，抓住反应原理，结合图像特点，综合分析逐步计算求解，关键是抓住图像的四个特殊点（原点、交点、拐点、终点），数形结合，分析计算，求出答案。

（2）向AlCl3溶液中滴入NaOH溶液时，铝元素存在形式由Al3＋Al（OH）3↓[Al（OH）4]－，所以只要沉淀不是零或最大值，所消耗NaOH的物质的量有两种可能性。

2．某溶液中可能含有大量的Mg2＋、Al3＋、H＋、Cl－和少量OH－，向该溶液中逐滴加入0.5mol·L－1的NaOH溶液，生成沉淀的质量和加入NaOH溶液的体积之间的关系如图所示，则该溶液中（　　）

A．有Mg2＋，没有Al3＋

B．有Al3＋，没有Mg2＋

C．有大量的H＋，Mg2＋和Al3＋

D．有Mg2＋和Al3＋

解析：

选D　向溶液中滴入NaOH溶液，开始就生成沉淀，则溶液中不可能有大量H＋，随NaOH量的增多，沉淀增多且又部分溶解，则溶液中一定含有Mg2＋和Al3＋。

题组　铝的化合物

1．判断正误

（1）氢氧化铝可作为治疗某种胃病的内服药，这是利用了氢氧化铝的两性。

（　　）

（2）向氯化铝溶液中滴加氨水，先生成沉淀后沉淀消失。

（　　）

（3）氧化铝既可通过化合反应制得，亦可通过分解反应制得。

（　　）

（4）氧化铝能与氢氧化钠反应生成氢氧化铝。

（　　）

（5）氢氧化铝能与所有的碱溶液反应。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）×　（3）√　（4）×　（5）×

2．实验室欲制取Al（OH）3，应选择________试剂更好（填序号）。

离子方程式为________________。

①0.5mol·L－1AlCl3溶液　②0.5mol·L－1NaOH溶液

③1.0mol·L－1稀HCl　④1.0mol·L－1氨水　⑤金属铝

解析：

可溶性铝盐与碱反应可生成Al（OH）3，但由于Al（OH）3可溶于强碱溶液中，但不溶于弱碱，所以选择AlCl3溶液和稀氨水制Al（OH）3更好。

答案：

①④　Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

3．向铝、铜两种金属粉末的混合物中加入过量盐酸，充分反应后过滤，向滤液中加入过量烧碱溶液，溶液中存在的离子有（　　）

A．[Al（OH）4]－　　　　　　B．Cu2＋

C．Al3＋D．H＋

解析：

选A　铝和铜与过量盐酸反应，滤液中含有Al3＋、H＋、Cl－等离子；向滤液中再加入过量烧碱，反应后溶液中含[Al（OH）4]－、Na＋、Cl－和OH－等离子。

4．下列变化不可能通过一步反应直接完成的是（　　）

A．Al（OH）3→Al2O3B．Al2O3→Al（OH）3

C．Al→[Al（OH）4]－D．Al3＋→Al（OH）3

解析：

选B　2Al（OH）3Al2O3＋3H2O；2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al（OH）4]－＋3H2↑；Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH；Al2O3不能一步转化为Al（OH）3。

一、选择题

1．相同物质的量的下列物质，分别与足量NaOH溶液反应，消耗NaOH的物质的量最多的是（　　）

A．Al2O3　　　　　　　　B．KAl（SO4）2

C．Al（OH）3D．Al

解析：

选B　Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al（OH）4]；

2KAl（SO4）2＋8NaOH===K2SO4＋2Na[Al（OH）4]＋3Na2SO4；

Al（OH）3＋NaOH===Na[Al（OH）4]；

2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al（OH）4]＋3H2↑。

比较可知等物质的量时，KAl（SO4）2消耗的NaOH最多。

2．有镁、铝混合粉末10.2g，将它们全部溶于500mL4mol·L－1的盐酸中，若要使沉淀的质量最大，则需加入2mol·L－1的NaOH溶液的体积是（　　）

A．1000mLB．500mL

C．100mLD．1500mL

解析：

选A　当Mg、Al全部以Mg（OH）2、Al（OH）3沉淀形式存在时，沉淀的质量最大，此时，钠元素全部以NaCl的形式存在，则由钠元素守恒及氯元素守恒得n（NaOH）＝n（NaCl）＝n（HCl）＝0.5L×4mol·L－1＝2mol。

V[NaOH（aq）]＝＝1000mL。

3．下列物质加入到NaOH溶液中，不能得到澄清溶液的是（　　）

A．Al（OH）3B．Al2O3

C．H2SiO3D．MgCO3

解析：

选D　Al（OH）3＋NaOH===Na[Al（OH）4]，Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al（OH）4]，H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O，A、B、C三项不溶物都生成可溶物，只有MgCO3不与NaOH反应，故不能得到澄清溶液。

4．下列离子方程式正确的是（　　）

A．过量氨水和氯化铝溶液反应：

Al3＋＋4NH3·H2O===[Al（OH）4]－＋4NH

B．氧化铝与硫酸反应：

Al2O3＋3H＋===2Al3＋＋3H2O

C．氢氧化铝与盐酸反应：

OH－＋H＋===H2O

D．铝与氢氧化钠溶液反应：

2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al（OH）4]－＋3H2↑

解析：

选D　A项，Al（OH）3不溶于氨水，应为：

Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH；B项，电荷不守恒，质量不守恒，应为：

Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O；C项，Al（OH）3不溶，应写分子式：

Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。

5．[双选]下列有关铝元素的说法不正确的是（　　）

A．铝粉可与氧化铁粉末在高温条件下发生铝热反应

B．铝粉与稀硝酸反应不能产生氢气

C．实验室中通常将氢氧化钠溶液滴入氯化铝溶液制取氢氧化铝

D．向氯化铝溶液中不断滴入氨水的过程中会先生成白色沉淀，而后又变澄清

解析：

选C、D　A项Al粉与Fe2O3粉末高温下反应生成Fe和Al2O3，正确。

B项，稀HNO3与金属反应不会产生H2，正确。

C项实验室常将氨水滴入AlCl3溶液中制取Al（OH）3，不正确。

D项，Al（OH）3不溶于氨水，不正确。

6．下列各物质既能与强酸反应，又能与强碱反应的是（　　）

①Al；②AlCl3；③Al（OH）3；④Al2O3；⑤NaHCO3；

⑥（NH4）2CO3

A．全部B．①②④⑤⑥

C．②④⑤⑥D．①③④⑤⑥

解析：

选D　Al与酸反应生成铝盐和H2，与碱反应生成[Al（OH）4]－和H2；Al（OH）3和Al2O3显两性；NaHCO3是一个二元弱酸的酸式盐，它与强酸反应生成CO2，与强碱反应生成正盐；（NH4）2CO3中的NH与OH－反应生成NH3·H2O（或NH3），CO与H＋反应生成CO2和H2O。

7．除去下列物质中的杂质（括号中为杂质）选用试剂正确的是（　　）

A．Fe2O3（Al2O3）用盐酸

B．Fe2O3（Al2O3）用氨水

C．Mg（Al）用纯碱溶液

D．MgCl2（AlCl3）用氢氧化钠溶液和盐酸

解析：

选D　A项，Fe2O3、Al2O3均溶于盐酸；B项，Fe2O3、Al2O3均不溶于氨水；C项，Mg、Al不与纯碱溶液反应；D项，发生如下反应：

Al3＋＋4OH－===[Al（OH）4]－，Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓，Mg（OH）2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O，即沉淀过滤后再加盐酸溶解可得MgCl2溶液。

8．铝土矿的主要成分为氧化铝、氧化铁和二氧化硅，工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝：

下列说法中错误的是（　　）

A．①②中除加试剂外，还需要进行过滤操作

B．a、b中铝元素的化合价相同

C．③中需要通入过量的氨气

D．④进行的操作是加热，而且d一定是氧化铝

解析：

选C　反应①后的体系中含有固体二氧化硅，需要过滤除去，反应②后的体系中有氢氧化铁沉淀，需要过滤除去；a、b中Al元素分别以AlCl3和Na[Al（OH）4]形式存在，其中铝的化合价都是＋3；由Na[Al（OH）4]制备Al（OH）3需要通入过量CO2；由Al（OH）3制备Al2O3，加热即可。

9．有200mL氯化镁和氯化铝的混合溶液，其中c（Mg2＋）为0.2mol·L－1，c（Cl－）为1.3mol·L－1。

要使Mg2＋全部转化为沉淀分离出来，至少需加4mol·L－1NaOH溶液的体积为（　　）

A．40mL　　　　　　　B．72mL

C．80mLD．128mL

解析：

选C　欲使Mg2＋全部转化成沉淀并从溶液中分离出来，应向溶液中加入过量的NaOH溶液，使Mg2＋、Al3＋全部沉淀后，再使Al（OH）3恰好溶解。

设Al3＋的物质的量浓度为x，根据电荷守恒：

3c（Al3＋）＋2c（Mg2＋）＝c（Cl－），即3x＋2×0.2mol·L－1＝1.3mol·L－1，x＝0.3mol·L－1。

Mg2＋恰好全部转化为沉淀分离出来，溶液中只含有NaCl和Na[Al（OH）4]，其中Na＋全部来自于NaOH溶液，而[Al（OH）4]－全部来自于氯化铝溶液，根据电荷守恒：

n（Na＋）＝n（Cl－）＋n＝1.3mol·L－1×0.2L＋0.3mol·L－1×0.2L＝0.32mol，所以V（NaOH）＝＝0.08L＝80mL。

10．将物质的量相等的Al2（SO4）3和（NH4）2SO4溶于水，形成VL混合溶液，向该混合溶液中逐滴加入某NaOH溶液（其物质的量浓度为混合溶液中两溶质的物质的量浓度之和），直至过量。

下列各图示中，能正确表示加入NaOH溶液的体积（x）与生成沉淀的物质的量（y）的关系图的是（　　）

解析：

选A　设Al2（SO4）3和（NH4）2SO4各1mol溶于水中，则c[（NH4）2SO4]＝c[Al2（SO4）3]＝mol·L－1，由题意可知：

c（NaOH）＝mol·L－1

首先根据Al2（SO4）3＋6NaOH===2Al（OH）3↓＋3Na2SO4可知，当加入V（NaOH）＝3VL时此过程中沉淀Al（OH）3逐渐增多并达最大值。

再根据（NH4）2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2NH3·H2O可知，再加入V（NaOH）＝VL，此过程中无沉淀生成，沉淀量不变。

接着发生的反应是：

Al（OH）3＋NaOH===Na[Al（OH）4]，再加入V（NaOH）＝VL，此过程中Al（OH）3逐渐减小至消失。

11．把x溶液（或气体）慢慢加入（或通入）一定量的y溶液中，产生的沉淀量与加入x的物质的量的关系如图所示，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Na[Al（OH）4]

解析：

选C　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，离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH。

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，生成四羟基合铝酸盐。

AlCl3＋3NaOH===Al（OH）3↓＋NaCl

Al（OH）3＋NaOH===Na[Al（OH）4]

盐酸加入到Na[Al（OH）4]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＋Na[Al（OH）4]===Al（OH）3↓＋NaCl＋H2O

Al（OH）3＋3HCl===AlCl3＋3H2O

观察方程式的化学计量数，从定量角度分析，只有C项符合题意。

12．将3.9g镁铝合金投入到500mL2mol·L－1的盐酸中，合金完全溶解，再加入4mol·L－1的NaOH溶液，若要生成的沉淀最多，则加入这种NaOH溶液的体积是（　　）

A．125mLB．200mL

C．250mLD．560mL

解析：

选C　当反应后溶液中只含NaCl时，沉淀最多，即n（HCl）＝n（NaOH）时，沉淀最多。

0.5L×2mol·L－1＝V[NaOH（aq）]×4mol·L－1，解得V[NaOH（aq）]＝0.25L。

二、非选择题

13．从铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）中提取氧化铝的两种工艺流程如下：

请回答下列问题：

（1）流程甲加入盐酸后生成Al3＋的离子方程式为：

________________。

（2）流程乙加入烧碱后生成SiO的离子方程式为：

____________________。

（3）验证滤液B含Fe3＋，可取少量滤液并加入____________（填试剂名称）。

（4）滤液E、K中溶质的主要成分是____________（填化学式），写出该溶液的一种用途________。

解析：

（1）Al2O3溶于盐酸生成AlCl3和水，离子方程式为Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O。

（2）SiO2与NaOH溶液反应的离子方程式为SiO2＋2OH－===SiO＋H2O。

（3）Fe3＋的检验可用KSCN溶液。

（4）由于通入的是过量CO2，因此滤液E和K中的主要成分都是NaHCO3，其用途广泛，工业上可用于制纯碱，也可用作食品添加剂等。

答案：

（1）Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O

（2）SiO2＋2OH－===SiO＋H2O

（3）硫氰酸钾

（4）NaHCO3　制纯碱（或做发酵粉等合理答案均可）

14．某化学兴趣小组用含A、B两种金属单质的粉末状混合物进行如下实验，其转化关系如图所示（部分反应物或生成物未列出），其中A、B两种金属单质常温下遇浓H2SO4表面均可形成一层致密的氧化物薄膜，E为白色沉淀，I为红褐色沉淀。

（1）写出下列物质的化学式：

F________，G________。

（2）分离混合物最简单的方法是_____________。

（3）D→E转化中，加入足量的X，试剂X可能是________。