11-12版高中化学全程学习方略配套课件：4.2.1铝与铝合金（鲁科版必修1）

(共124张PPT)
【典例1】A、B、C、D、E五种化合物，均含
有某种常见元素，它们的转化关系如图所示，
其中A为澄清溶液，C为难溶的白色固体，E则
易溶于水，已知A中含钾元素。
请回答下列问题：
(1)写出化学式：B_____，D_____。
(2)五种化合物中难溶于水的是_____(填化学式)。
(3)写出下列反应的离子方程式：
A→B：___________________________________，
B→E：___________________________________，
C→E：___________________________________。
【思路点拨】解答本题要注意以下三点：
【自主解答】本题主要考查铝的化合物之间的相互转化关系，以物质B作为突破口，B既能与NaOH反应，又能与HCl反应，且能受热分解，B为Al(OH)3，C为Al2O3，则D为AlCl3，E为Na[Al(OH)4],A与过量CO2反应生成B，A为K[Al(OH)4]。
答案：(1)Al(OH)3 AlCl3
(2)Al(OH)3、Al2O3
(3)［Al(OH)4］-+CO2====Al(OH)3↓+HCO3-
Al(OH)3+OH-====［Al(OH)4］-
Al2O3+2OH-+3H2O====2［Al(OH)4］-
【互动探究】
(1)该框图转化中也可以实现D→B的转化，能写出反应的离子方程式吗？
(2)该框图转化中可以实现E→B的转化吗？
(3)该框图转化中可以实现C→B的转化吗？为什么？
提示：(1)可与氨水反应，离子反应为
Al3++3NH3·H2O====Al(OH)3↓+3NH4+。
(2)可以，同A→B的转化一样，可通入CO2气体。
(3)不可以，因为Al2O3难溶于水。
【变式训练】以Al2O3为原料制取氢氧化铝,最好的方法是( )
A.将Al2O3溶于水
B.将Al2O3先溶于盐酸中,之后滴加氢氧化钠溶液
C.将Al2O3先溶于盐酸中,之后滴加氨水
D.将Al2O3先溶于NaOH溶液中,之后滴加盐酸
【解析】选C。Al2O3不溶于水,A项错；将Al2O3溶于盐酸后,若滴加NaOH溶液,因Al(OH)3溶于NaOH,不易控制，B项错；若滴加氨水，则可得Al(OH)3沉淀，C项正确；若Al2O3先溶于NaOH溶液,得到Na［Al(OH)4］溶液,之后滴加盐酸时,生成的Al(OH)3可溶于盐酸,故D项错。
【典例2】把NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量水后，产生1.16 g白色沉淀，再向所得浊液中逐滴加入1.00 mol·L-1 HCl 溶液，加入HCl溶液的体积与生成沉淀的关系如图所示。
(1)A点的沉淀物的化学式为______，理由____________。
(2)写出A点至B点发生反应的离子方程式____________。
(3)原混合物中MgCl2的质量是_________g，AlCl3的质量是 _________g，NaOH的质量是_______g。
(4)C点HCl溶液的体积为__________mL。
【思路点拨】(1)混合物溶于水以后溶液和沉淀的组成要分析清楚。
(2)H+与溶液中离子的反应顺序是解答本题的一个关键点。
【自主解答】(1)加入10.0 mL HCl溶液后沉淀才增加，说明
加入10.0 mL HCl溶液正好把过量的NaOH中和掉，故A点的沉
淀物只有Mg(OH)2。
(2)A B，［Al(OH)4］-刚好生成Al(OH)3，反应为
［Al(OH)4］-+H+====Al(OH)3↓+H2O。
(3)n(MgCl2)=n［Mg(OH)2］=
m(MgCl2)=0.02 mol×95 g·mol-1=1.90 g,
n(AlCl3)=n{［Al(OH)4］-}=n(HCl)10.0～30.0=1.00 mol·L-1
×(30.0 mL-10.0 mL)×10-3 L·mL-1=0.02 mol，
m(AlCl3)=0.02 mol×133.5 g·mol-1=2.67 g,
n(NaOH)=2n(MgCl2)+4n(AlCl3)+1.00 mol·L-1×0.01 L
=0.13 mol,
m(NaOH)=0.13 mol×40 g·mol-1=5.20 g。
(4)从B C，加入的HCl溶液刚好把Mg(OH)2、Al(OH)3溶
解掉。n(HCl)=30.0 mL×10-3 L·mL-1×1.00 mol·L-1+
2n[Mg(OH)2]+3n[Al(OH)3]=0.13 mol;V(HCl)=
=0.13 L=130 mL。
答案：(1)Mg(OH)2 因为加入10.0 mL HCl溶液恰好中和过量的NaOH，再加HCl溶液沉淀增多，说明［Al(OH)4］-转化为Al(OH)3，故A点沉淀为Mg(OH)2
(2)［Al(OH)4］-+H+====Al(OH)3↓+H2O
(3)1.90 2.67 5.20 (4)130
【互动探究】
(1)混合物溶于水后溶液中溶质是什么？溶液中离子物质的量之间有什么关系？
提示：根据图示，溶液中加入10.0 mL盐酸才开始产生沉淀，说明原混合物中NaOH过量，所以溶液的溶质为
Na[Al(OH)4]和NaCl。根据溶液中的电荷守恒，n(Na+)=n{[Al(OH)4]-}+n(Cl-)。
(2)B点时生成的沉淀总质量为多少？
提示：B点时，沉淀为Mg(OH)2和Al(OH)3，n[Al(OH)3]=n(AlCl3)=n{［Al(OH)4］-}=n(HCl)10.0～30.0
=1.00 mol·L-1×(30.0 mL-10.0 mL)×10-3 L·mL-1=
0.02 mol，所以沉淀质量为1.16 g+0.02 mol×78 g·mol-1
=2.72 g。
【变式训练】在Al2(SO4)3和MgSO4的混合溶液中，滴加NaOH溶液，生成沉淀的量与滴入NaOH溶液的体积关系如图所示，则原混合液中Al2(SO4)3与MgSO4的物质的量浓度之比为
( )
A.6∶1 B.3∶1 C.2∶1 D.1∶2
【解析】选D。根据图示，V(NaOH)在50～60 mL时发生反应Al(OH)3+NaOH====Na［Al(OH)4］，又V(NaOH)在0～
50 mL时发生的反应为：Al3++3OH-====Al(OH)3↓和Mg2+
+2OH-====Mg(OH)2↓，所以用来沉淀Al3+和Mg2+的NaOH溶液分别为30 mL和20 mL，即n(Al3+)∶n(Mg2+)=1∶1，所以原混合溶液中Al2(SO4)3与MgSO4的物质的量浓度之比为1∶2。
【典例】在m mL b mol·L-1 AlCl3溶液中，加入等体积
a mol·L－1的NaOH溶液。
(1)当a≤3b时，生成Al(OH)3沉淀的物质的量是____mol。
(2)当a、b满足____条件时，无沉淀生成。
(3)当a、b满足____条件时，有沉淀生成且溶液中无Al3+存在，生成Al(OH)3沉淀的物质的量是_____。
【思路点拨】解答本题时要注意以下两点：
【自主解答】(1)当a≤3b时，NaOH不足，发生反应为：
Al3+ + 3OH- ==== Al(OH)3↓
1 3 1
a mol·L－1×m×10-3 L x
x=1/3am×10-3 mol
(2)当n(OH-)≥4n(Al3+)时，即a≥4b时，发生反应：Al3++4OH-====[Al(OH)4]-，此时无沉淀生成。
(3)当0<3b≤a＜4b时，Al3+沉淀完全且Al(OH)3部分溶解，发生反应：
Al3++3OH-====Al(OH)3↓
Al(OH)3+OH-====[Al(OH)4]-
n[Al(OH)3]=4n(Al3+)-n(OH-)=(4b m×10-3-a m×10-3) mol
=(4b-a)m×10-3 mol。
答案：(1)1/3am×10-3 (2)a≥4b
(3)0<3b≤ a＜4b (4b-a)m×10-3 mol
【互动探究】
(1)若向AlCl3溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量，现象是什么？
提示：先生成Al(OH)3白色沉淀，后沉淀逐渐消失。
(2)若向NaOH溶液中逐滴滴加AlCl3溶液至过量，又会发生什么现象？
提示：开始时NaOH过量，无沉淀生成，NaOH消耗完发生反应：Al3++3[Al(OH)4]-====4Al(OH)3↓，生成白色沉淀。
【变式训练】向100 mL 0.5 mol/L AlCl3溶液中逐滴加入0.5 mol/L的NaOH溶液，最后得到白色沉淀2.34 g。则用去NaOH溶液的体积为_____。
【解析】n(AlCl3)=0.5 mol/L×0.1 L=0.05 mol，
n[Al(OH)3]=2.34 g÷78 g/mol=0.03 mol。此题分
NaOH不足和NaOH过量两种情况：(1)当n(OH-)<3n(Al3+)时，
n[Al(OH)3]=1/3n(OH-)，即n(OH-)=3n[Al(OH)3]=3×
0.03 mol=0.09 mol，V(NaOH)=0.09 mol÷0.5 mol/L=
0.18 L=180 mL。(2)当3n(Al3+)＜n(OH-)＜4n(Al3+)时，
n[Al(OH)3]=4n(Al3+)-n(OH-)，即n(OH-)=4n(Al3+)-
n[Al(OH)3]=4×0.05 mol-0.03 mol=0.17 mol，
V(NaOH)=0.17 mol÷0.5 mol/L=0.34 L=340 mL。
答案：180 mL或340 mL
【典例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.常温下，铝制容器不能盛放所有的酸和碱
C.氢氧化铝既能溶于强酸，又能溶于强碱
D.氧化铝只能与酸反应，不能与碱反应
【易错选项】A
【易错剖析】(1)易错选项分析
本题易错选A的原因在于忽略了常温下铝与氧气缓慢反应生成致密的氧化膜，这层薄膜能阻止内部的金属继续与氧气发生反应。
(2)其他错误选项分析
【标准答案】C
【典例2】在200 mL MgCl2和AlCl3的混合溶液中，其浓度分别为：MgCl2 2 mol·L-1，AlCl3 3 mol·L-1。现欲使其中的Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀而从溶液中分离出来，至少需要1.5 mol·L-1的NaOH溶液的体积是
A.0.533 L B.0.267 L
C.1.0 L D.2.13 L
【易错选项】A
【易错剖析】本题易错选A的原因在于由于存在知识缺陷而导致思维不严密，未考虑Al3+也与OH-反应。Mg2+物质的量为(0.2×2) mol=0.4 mol,全部转化为沉淀时需0.8 mol NaOH，所以需NaOH溶液体积为0.8/1.5=0.533(L)。实际上Al3+也要消耗NaOH,完全转化为[Al(OH)4]-后，Mg(OH)2才能从溶液中过滤出来。
【正确解析】
①Al3+ ～ 4OH-～［Al(OH)4］-
1 mol 4 mol
(3×0.2) mol x
x=2.4 mol
②Mg2+ ～ 2OH-～Mg(OH)2
1 mol 2 mol
(2×0.2)mol y
y=0.8 mol
所以V(NaOH)=(2.4+0.8) mol/1.5 mol·L-1=2.13 L。
【标准答案】D
1.下列关于铝元素的叙述正确的是( )
A.铝是一种比较活泼的金属
B.常温下铝不能与氧气反应
C.氧化铝不能通过分解反应制得
D.在化学反应中,铝容易得到电子,是氧化剂
【解析】选A。常温下铝能与空气中的氧气反应生成致密的氧化物薄膜，在化学反应中,铝容易失去电子,是还原剂。
2.下列各组物质能相互反应得到Al(OH)3的是( )
A.Al跟NaOH溶液共热
B.少量Al(NO3)3跟大量的NaOH溶液
C.Al2O3和水共热
D.Al2(SO4)3和过量的氨水
【解析】选D。铝跟氢氧化钠溶液、铝盐与过量很多的氢氧化钠溶液反应都是得到四羟基合铝酸钠；C项不反应。
3.既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应的化合物是
( )
①Al(OH)3 ②Al2O3 ③Al ④NaHCO3
⑤Mg(OH)2
A.①②③④ B.①②③④⑤
C.①②④ D.①②④⑤
【解析】选C。Al、Al2O3、Al(OH)3、NaHCO3四种物质既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应，但Al属于单质。
4.两份等体积等浓度的NaOH溶液，分别与体积相等的AlCl3、MgCl2溶液混合，充分反应后Al3+、Mg2+均恰好形成沉淀，则原AlCl3、MgCl2溶液浓度之比是( )
A.2∶3 B.1∶2 C.1∶1 D.3∶2
【解析】选A。设消耗NaOH物质的量为a。
Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓
a/2 a
Al3++3OH-====Al(OH)3↓
a/3 a
AlCl3、MgCl2浓度之比为2∶3。
5.分析下图中各物质的转化关系。
已知A是地壳中含量最高的金属元素单质。
(1)写出B、D的化学式：B_____；D_____。
(2)写出离子方程式：
C→D：_____________________________；
B+CO2→D：_________________________。
【解析】因为A是地壳中含量最高的金属元素单质，则A为Al，B为Na [Al(OH)4]，C为AlCl3，D为Al(OH)3。
答案：(1)Na[Al(OH)4] Al(OH)3
(2)Al3++3NH3·H2O====Al(OH)3↓+3NH4+
[Al(OH)4]－+CO2====Al(OH)3↓+HCO3-
(或2［Al(OH)4］-+CO2====2Al(OH)3↓+CO32-+H2O)
6.(2011·荆州高一检测)查阅有关资料知：金属铝与氢氧化钠溶液反应实际是分以下两步进行：
第一步：2Al+6H2O====2Al(OH)3+3H2↑
第二步：Al(OH)3+NaOH====Na［Al(OH)4］
试回答下列问题：
(1)书写金属铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式
_____________________________________________。
(2)判断两步反应的反应类型：第一步属_______，第二步属_______(用四种基本反应类型答题)。
(3)请分析，金属铝与氢氧化钠溶液的反应中氧化剂是_______，还原剂是_______。
【解析】第一步属置换反应，属氧化还原反应，Al是还原剂，H2O是氧化剂；第二步属化合反应，属非氧化还原反应，两步相加即为铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式。
答案：(1)2Al+6H2O+2OH－====2［Al(OH)4］-+3H2↑
(2)置换反应 化合反应
(3)H2O Al
一、选择题(本题包括5小题，每小题4分，共20分)
1.下列有关铝元素的说法正确的是( )
A.铝粉可与氧化镁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B。铝还原性比镁弱，不能将镁从氧化镁中还原出来；铝粉与稀硝酸反应生成一氧化氮，不产生氢气；氢氧化钠溶液与氯化铝溶液反应制取氢氧化铝时，量不宜控制，实验室中通常用氨水与氯化铝溶液反应制取氢氧化铝；氨水与氯化铝溶液反应生成氢氧化铝，氢氧化铝不能溶解在氨水中。
2.相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应，至体系中均无固体物质，消耗碱量最多的是( )
A.Al B.Al(OH)3
C.AlCl3 D.Al2O3
【解析】选A。m(Al)∶m(NaOH)=27∶40；m［Al(OH)3］∶
m(NaOH)=78∶40；m(AlCl3)∶m(NaOH)=33.375∶40；m(Al2O3)∶m(NaOH)=51∶40；所以相同质量的上述物质，消耗碱量最多的是Al。
3.两份铝屑，一份与过量HCl溶液反应，另一份与过量NaOH溶液反应，产生的H2体积比为1∶2，则两份铝屑的质量比为( )
A.1∶1 B.1∶2
C.1∶3 D.2∶1
【解析】选B。等量的铝与盐酸或NaOH溶液反应时转移的电子数相等，产生的氢气量相等，即产生的H2体积比等于反应的铝的物质的量之比。
4.室温下，将等物质的量的镁和铝相混合，平均分成四份，分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是( )
A.3 mol·L-1HCl
B.4 mol·L-1HNO3
C.8 mol·L-1NaOH
D.18 mol·L-1H2SO4
【解析】选A。Mg、Al与盐酸反应都能放出H2；稀硝酸与Mg、Al反应但都不产生H2;Al与NaOH溶液反应产生H2，但Mg不反应；室温时Al在18 mol·L-1浓硫酸中钝化，而Mg虽反应却并不产生H2。
5.(2011·太原高一检测)a g钠、铝的混合物，放入b g水中，反应停止后得到的沉淀有c g，则溶液中溶质为( )
A.NaOH
B.Na［Al(OH)4］
C.NaOH和Na［Al(OH)4］
D.无法确定
【解析】选B。反应停止后得到的沉淀可能是铝也可能是氢氧化铝，两者都可与氢氧化钠反应，所以溶液中的溶质不可能是氢氧化钠，只能是Na［Al(OH)4］。
二、非选择题(本题包括3小题，共30分)
6.(10分)观察下列各物质间的转化图，仔细分析后回答各题。
(1)图中属于氧化还原反应的有____个。
(2)若实现图中①②③④各反应的转化，可加入相同的试剂，其名称为__________；试写出反应②的离子方程式：________________________________________________。
若实现图中⑤⑥⑧各转化反应，可加入相同的试剂，其名称为_____；氢氧化铝的用途很多，试写出实验室用反应⑦制取氢氧化铝的离子方程式：______________________。
【解析】(1)Al与酸反应生成Al3+(①)、与强碱反应生成［Al(OH)4］-(⑤)是氧化还原反应，其他的不是氧化还原反应。
(2)Al→Al3+，［Al(OH)4］-→Al3+，Al(OH)3→Al3+，［Al(OH)4］-→Al(OH)3都需与酸反应；而Al→［Al(OH)4］-，Al3+→［Al(OH)4］-，Al(OH)3→
［Al(OH)4］-都需与碱反应。实验室制备Al(OH)3一般用AlCl3与氨水反应。
答案：(1)2 (2)盐酸(或稀硫酸)
［Al(OH)4］-+4H+====Al3++4H2O
氢氧化钠(合理即可)
Al3++3NH3·H2O====Al(OH)3↓+3NH4+
7.(8分)(2011·济南高一检测)用一无色透明的溶液做如下实验：
(1)取少量溶液滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，有白色沉淀生成；但无气体放出。
(2)另取部分溶液加入NaOH溶液，有白色沉淀生成，加入NaOH的量与生成沉淀的量的关系如图所示：
试问：(1)溶液只由Cu2+、Al3+、Mg2+、Na+、Fe3+、CO32-、SO42-中的几种组成，则一定存在的离子是_____；可能存在的离子是_____；一定不存在的离子是_____。
(2)上述溶液至少由_____等物质混合而成。
【解析】(1)因为加入用盐酸酸化的BaCl2溶液有白色沉淀生成但无气体放出，所以一定含有SO42-,一定不含有CO32-；溶液无色透明说明没有Cu2+、Fe3+；加入NaOH溶液生成白色沉淀，且随NaOH加入量增加，白色沉淀先增加后减少，说明一定含有Mg2+和Al3+；所以一定存在的离子是Al3+、Mg2+、SO42-；可能存在的离子是Na+；一定不存在的离子是Cu2+、Fe3+、CO32-。
(2)溶液至少由硫酸镁和硫酸铝混合而成。
答案：(1)Al3+、Mg2+、SO42- Na+
Cu2+、Fe3+、CO32-
(2)硫酸镁和硫酸铝
8.(12分)(挑战能力)向20 mL某物质的量浓度的AlCl3溶液中滴入2 mol·L-1NaOH 溶液，得到的Al(OH)3沉淀质量与所滴加NaOH溶液的体积(mL)关系如图所示，试回答下列问题：
(1)图中A点表示的意义是___________________________。
(2)图中V1的值为__________________________________。
(3)上述两步反应用总的离子方程式可表示为：
_________________________________________________。
【解析】由图可知,随着NaOH溶液的加入，AlCl3溶液中发
生Al3+ Al(OH)3 ［Al(OH)4］-的转化。故A点表示得
到Al(OH)3沉淀的最大值，A点到B点发生的反应为：
Al(OH)3+OH-====［Al(OH)4］-，使Al(OH)3完全溶解，消耗
NaOH：
V(NaOH)=
V1=15+5=20，两步反应中
涉及的离子反应为：
Al3++3OH-====Al(OH)3↓
Al(OH)3+OH-====［Al(OH)4］-
总的离子方程式为：Al3++4OH-====［Al(OH)4］-
答案：(1)生成Al(OH)3沉淀的最大值
(2)20 (3)Al3++4OH-====［Al(OH)4］-
【方法技巧】铝及其化合物的转化关系
(2)1 mol Al3+ 1 mol Al(OH)3
1 mol ［Al(OH)4］-
3 mol OH-
3 mol H+
1 mol OH-
1 mol H+
【实验探究】
氢氧化铝是典型的两性氢氧化物，既能与强酸反应又能与
强碱反应。今用较纯净的铝屑制取氢氧化铝有多种方案：
方案一： Al Al2(SO4)3 Al(OH)3
反应原理：2Al+6H+====2Al3++3H2↑
Al3++3OH―====Al(OH)3↓或
Al3++3NH3·H2O====Al(OH)3↓+3NH4+
H2SO4
NaOH
或氨水
方案二： Al Na［Al(OH)4］ Al(OH)3
反应原理：2Al+2OH-+6H2O====2[Al(OH)4]－+3H2↑
[Al(OH)4]－+H+====Al(OH)3↓+H2O或
[Al(OH)4]－+CO2(过量)====Al(OH)3↓+HCO3－
H2SO4或
CO2
NaOH
方案三：
反应原理：2Al+6H+====2Al3++3H2↑
2Al+2OH-+6H2O====2 [Al(OH)4]－+3H2↑
Al3++3[Al(OH)4]－====4Al(OH)3↓
【思考探究】
(1)方案一中最好加入哪种碱，为什么？
提示：方案一中最好加入的碱是氨水，因为氢氧化铝易溶于过量强碱中，操作时不好控制。
(2)方案二中最好加入硫酸还是通入CO2，为什么？
提示：方案二中最好通入CO2，因为氢氧化铝易溶于过量强酸中，操作时不好控制。
(3)填一填下表，你能得出什么结论？
提示：根据三种方案的反应原理不难算出制取1 mol Al(OH)3所需的原料的物质的量。
结论：从以上三种方案的试剂用量来看，方案三制备1 mol Al(OH)3需3/4 mol H+和3/4 mol OH-，酸与碱的用量少，是最佳方案。