第三章第二节第2课时 铝的重要化合物 同步辅导与测试

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第三章　金属及其化合物
第二节　几种重要的金属化合物
第2课时　铝的重要化合物
二、铝的重要化合物
1．氧化铝
(1)物理性质
白色、难熔固体、不溶于水
(2)化学性质
两性氧化物
2．氢氧化铝
(1)实验室制法
Al2(SO4)3＋6NH3·H2O===2Al(OH)3↓＋3(NH4)2SO4
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
(2)两性
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
(3)不稳定性　2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
3．铝盐与碱反应的图象
现象：白色沉淀沉淀增加沉淀减少沉淀消失
4．Al3＋、Al(OH)3、AlO之间的转化关系
1．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 DAl2O3
答案　A
解析　根据化学反应物质的量关系。A：1 mol Al～1 mol NaOH　B：1 mol Al(OH)3～1 mol NaOH　C：1 mol AlCl3～4 mol NaOH，D：1 mol Al2O3～2 mol NaOH，若消耗4 mol NaOH需m(Al)＝4 mol×27 g·mol－1＝108 g
m[Al(OH)3]＝78 g·mol－1×4 mol＝312 g，需m(AlCl3)＝133.5 g·mol－1×1 mol＝133.5 g，需m(Al2O3)＝2 mol×102 g·mol－1＝204 g。由上判断可知相同质量时Al消耗NaOH最多。
2．实验室制备A
l(OH)3最好的方法是(　　)
A
.AlCl3溶液中加入NaOH溶液
B．AlCl3溶液中加入氨水
C．NaAlO2溶液中加入HCl溶液
DNaAlO2溶液中加入H2SO4溶液
答案　B
解析　氢氧化铝的两性表现为既可溶于强酸，又可溶于强碱。而不溶于弱酸(如碳酸)，也不溶于弱碱(如氨水)。Al(OH)3在溶液中有两种电离方式：酸式电离生成偏铝酸根，碱式电离生成Al3＋：H＋＋AlO＋H2O??Al(OH)3??Al3＋＋3OH－，当加入强酸时会促进碱式电离生成Al3＋，当加入强碱时会促进酸式电离生成AlO，即在酸性溶液中铝元素的存在形式是
Al3＋，碱性溶液中是以AlO形式存在。
方法规律　①Al、Al2O3、Al(OH)3既能与强酸反应，又能与强碱反应，是解决A
l及其化合物推断题的突破口。②在某溶液中逐滴加入NaOH溶液的过程中，先生成白色沉淀再继续滴加NaOH溶液时，沉淀溶解，可推断溶液中含Al3＋。
易错警示　Al2O3、Al(OH)3能与强酸和强碱反应，但与氨水等弱碱或碳酸等部分弱酸不反应。
3．把一定质量的镁、铝混合物投入到1 mol/L的盐酸中，待金属完全溶解后，向溶液中加入1 mol/L的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量与加入氢氧化钠溶液的体积关系如图所示。则：
(1)金属铝的质量为。
(2)a的取值范围是。
(3)n(Mg)/n(Al)的最大值是。
答案　(1)0.27 g
(2)0≤a＜50 mL　(3)2.5
解析　由图象分析可知，溶解生成的氢氧化铝所需的氢氧化钠的物质的量为1 mol/L×(90 mL－80 mL)×10－3L/mL＝0.01 mol，则由Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O得：
n[Al(OH)3]＝n(Al)＝n(OH－)＝0.01 mol，则m(Al)＝0.27 g；故沉淀铝离子所用的氢氧化钠溶液的体积为30 mL，因是镁、铝的混合物，故a值一定小于50 mL，若加入的盐酸恰好将金属溶解时，则加入氢氧化钠就可立即产生沉淀，即a＝0，故a的取值范围是：0≤a＜50mL；由图象分析，沉淀铝离子消耗氢氧化钠溶液的体积为30 mL，是一个定值，故沉淀镁离子最多消耗氢氧化钠溶液的体积为：(80－30) mL＝50 mL，则此时镁离子的量最大，n(Mg2＋)＝0.025 mol，故n(Mg)/n(Al)的最大值是0.025/0.01＝2.5。
方法总结　Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓和Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，图象“先升后降”是Al(OH)3的特点，沉淀和溶解所用碱的体积比为3：1的关系是Al3＋的特征。注意观察图象的横、纵坐标的含义及所绘曲线的变化趋势，特别注意曲线的起点、拐点、最高点、最低点等的意义，明确每一段发生的反应。
1．下列物质中，既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应的是(　　)
①NaHCO3　②Al　③Al2O3　④Al(OH)3　⑤AlCl3
⑥(NH4)2S
A.②③④⑤　　　 　B．①③④⑥
C．①②③④⑥　　　　 D全部
答案　C
解析　NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑
NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O
(NH4)2S＋2HCl===H2S↑＋2NH4Cl
(NH4)2S＋2NaOH2NH3↑＋Na2S
Al、Al2O3、A(OH)3均能与稀HCl和NaOH溶液反应，AlCl3只与NaOH溶液反应。
2．实验室中，要使AlCl3溶液中的Al3＋全部沉淀出来，最适宜用的试剂是(　　)
A.NaOH溶液　　　 　B．Ba(OH)2溶液
C．盐酸　　　　 D氨水
答案　D
解析　Al(OH)3溶于盐酸溶液、NaOH溶液和Ba(OH)2溶液，不溶于氨水。
3．下列各组溶液中，只用试管和胶头滴管，不用其他任何试剂就可以鉴别的是(　　)
A.KOH和Al2(SO4)3　　　 　　B．Ca(OH)2溶液和NaHCO3
C．CaCl2和Na2CO3　　 　　　DBa(OH)2和NaHSO4
答案　A
4．向含1 mol KAl(SO4)2的溶液中加入适量的Ba(OH)2溶液，使溶液中的SO恰好完全沉淀，则最后生成Al(OH)3的物质的量为(　　)
A.1 mol B.1.33 mol
C．0.667 mol D0 mol
答案　D
解析　当SO恰好完全沉淀时，需Ba(OH)2 2 mol，则n(Al3＋)∶n(OH－)＝1∶4，恰好发生反应：Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，D正确。
5．下列试剂中能用来分离MgCl2和AlCl3的是(　　)
A.氨水和盐酸
B．NaOH溶液、盐酸和CO2
C．NaCl溶液和盐酸
DNa2SO4溶液和盐酸
答案　B
6．现有200 mL MgCl2和AlCl3的混合溶液，其中c(Mg2＋)＝0.2 mol/L，c(Cl－)＝1.3 mol/L。要使镁离子转化成Mg(OH)2，并使Mg2＋和Al3＋分离开来，至少需要4 mol/L的NaOH溶液(　　)
A.140 mL　　 B．120 mL
C．100 mL　 　D80 mL
答案　D
解析　由电荷守恒c(Al3＋)＝×(1×1.3 mol·L－1)－0.2 mol·L－1×2＝0.3 mol·L－1，所以溶液中n(Al3＋)＝0.06 mol，n(Mg2＋)＝0.04 mol，由Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O得，需要n(OH－)＝0.04 mol×2＋0.06 mol×4＝0.32 mol，所以V(NaOH)＝＝0.08 L＝80 mL。
7．向100 mL 0.25 mol·L－1AlCl3溶液中加入金属钠，完全反应，恰好生成只含NaCl和NaAlO2的澄清溶液，则加入金属钠的质量是(　　)
A.3.45 g B.2.3 g
C．1.15 g D无法计算
答案　B
解析　n(AlCl3)＝0.1 L×0.25 mol·L－1＝0.025 mol，
则n(Al3＋)＝0.025 mol，n(Cl－)＝3×0.025 mol＝0.075 mol，加入钠反应后，根据原子守恒，n(NaAlO2)＝n(Al3＋)＝0.025 mol，n(NaCl)＝n(Cl－)＝0.075 mol。因溶液中只有NaCl、NaAlO2则据Na守恒有：n(Na)＝n(Na＋)＝n(NaAlO2)＋n(NaCl)＝0.025 mol＋0.075 mol＝0.1 mol
所以加入钠的质量为：m(Na)＝0.1 mol×23 g·mol－1＝2.3 g，故选B。
评析　本题看似无法计算，但仔细分析题意，利用守恒即可解答，可见守恒解题有巧妙之处。
8．下图表示在某溶液中滴加Ba(OH)2溶液时，沉淀的物质的量随Ba(OH)2的物质的量的变化关系。该溶液的成分可能是(　　)
A.MgSO4 B.KAl(SO4)2
C．Al2(SO4)3 DNaAlO2
答案　C
9．(1)向明矾水溶液中滴加过量氨水，现象是_______________________________，
反应的离子方程式________________________________________________________，
再向其中加入过量NaOH溶液，反应现象是____________________________________
____________，
反应的离子方程式为_____________________________________________________。
(2)下列六个图中，横坐标为某溶液中加入某物质的物质的量，纵坐标为生成沉淀的物质的量，请把下表中各反应的相应图象的序号填入表中。
溶液 加入的物质 答案序号
①饱和石灰水 通过量CO2
②A lCl3溶液 通过量NH3
③MgCl2、AlCl3混合溶液 逐滴加NaOH溶液至过量,
④AlCl3溶液 逐滴加NaOH溶液至过量,
⑤含少量HCl的AlCl3溶液 逐滴加NaOH溶液至过量
答案　(1)生成白色胶状沉淀　Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH　白色胶状沉淀溶解，溶液变澄清　 Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
(2)B　C　AE　F
10．在n mL b mol·L－1的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的物质的量为____ mol。
(2)当a、b满足__________条件时，无沉淀生成。
(3)当a、b满足____________和____________条件时有沉淀生成，生成A
l(OH)3的质量分别是______________。
答案　(1)×10－3　(2)a≥4b　(3)011．向20 mL某物质的量浓度的A
lCl3溶液中滴入2 mol/L NaOH溶液时，得到的A
l(OH)3沉淀质量与所滴加NaOH溶液的体积(mL)关系如下图所示，试回答下列问题：
(1)图中A点表示的意义是________________________________________________。
(2)图中B点表示的意义是______________________________________________。
(3)上述两步反应用总的离子方程式可表示为：
_____________________________________________________________。
(4)假若溶液中有A
l(OH)3沉淀0.39 g，则此时用去NaOH溶液的体积为。
答案　(1)生成Al(OH)3沉淀的最大值　(2)Al(OH)3沉淀完全溶解于NaOH溶液成为NaAlO2溶液　(3)Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O　(4)7.5 mL或17.5 mL
解析　由图象可知，随着NaOH溶液的滴入，AlCl3溶液中发生由Al3＋Al(OH)3AlO的转化，故A点表示生成的Al(OH)3沉淀最多，而B点表示Al(OH)3完全溶解。涉及的化学反应式为：
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
总的离子方程式为：Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O。
当生成Al(OH)3沉淀0.39 g时有两种情况。
当AlCl3过量时，消耗NaOH的体积为：
×103 mL·L－1＝7.5 mL
当NaOH相对过量时，Al3＋全部生成Al(OH)3后，又部分溶解。据A
点，n[Al(OH)3]＝0.01 mol，溶解掉0.005 mol，则需加入NaOH的体积为：
×103 mL·L－1＝17.5 mL
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