铝及其重要化合物

铝及其重要化合物
铝及其重要化合物
一、铝
1．物理性质：银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和传热性等，密度较小，质地柔软。

2．化学性质：
（1）与非金属单质的反应：
①铝与O2反应：Al+3O22Al2O3（在纯氧中，剧烈燃烧，发出耀眼的白光）
②铝与S反应：2Al+3S Al2S3
③铝与Cl2反应：2Al＋3Cl22AlCl3
（2）与金属氧化物的反应（铝热反应）：2Al+Fe2O3
2Fe+Al2O3；
4Al+3MnO23Mn+2Al2O3
（3）铝与非氧化性酸反应：
2Al + 6HCl ===2Al Cl3 + 3H2
2Al + 3H2SO4 ===Al2(SO4)3 + 3H2↑
（4）铝与氧化性酸反应：遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化。

在加热条件下可与浓硫酸、浓硝酸反应但无H2产生。

（5）铝与氢氧化钠溶液的反应：铝和碱溶液反应，不是直接和碱反应，而是铝先和强碱溶液中的水反应生成Al(OH)3，然后Al(OH)3再和强碱反应生成偏铝酸盐。

2Al＋6H2O2Al(OH)3＋3H2↑，
Al(OH)3＋NaOH2NaAlO2＋2H2O
总反应化学方程式为：
2Al＋2H2O＋2NaOH2NaAlO2＋3H2↑
其中氧化剂只是H2O，而不是NaOH。

3．制备：
工业上采用电解法：2Al2O34Al＋3O2↑
4．用途：纯铝用作导线（不能用作电缆线），铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。

二、氧化铝
（1）物理性质：高熔点，高沸点，高硬度，难溶于水的白色固体。

（2）化学性质：氧化铝难溶于水，却能溶于酸或强碱溶液中。

Al2O3 + 6HCl =2AlCl3 + 3H2O
Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O
因此说Al2O3是两性氧化物（既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的金属氧化物。

）
（3）用途：熔点很高，是一种比较好的耐火材料，还可以制作各种宝石。

三、氢氧化铝
（1）物理性质：白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。

（2）化学性质：
【实验3-1】在试管里加入10mL 0.5mol/L的Al2(SO4)3溶液，滴加氨水，生成白色胶状沉淀，继续滴加氨水，直到不再产生沉淀为止。

实验现象：滴加氨水生成白色沉淀、沉淀不溶解
结论：
Al2(SO4)3+6NH3·H2O=2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4
Al3++3 NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+
①两性：
【实验3-2】取上面实验中制得的Al(OH)3沉淀，分装在2支试管里，往一支试管里滴加2mol/L 盐酸，往另一支试管里滴加2mol/L NaOH 溶液，边加边振荡，观察现象。

现象：沉淀在两只试管里均完全溶解。

结论：Al(OH)3既可以与盐酸反应，又可以与NaOH 溶液反应，它是两性氢氧化物（既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物为两性氢氧化物）。

Al(OH)3＋3H +=Al 3+＋3H 2O Al(OH)3＋OH -=AlO 2-＋2H 2O
Al(OH)3具有两性的原因是Al(OH)3在水中存在两种电离趋势： Al 3++3OH -Al(OH)3
H ++ AlO 2-+H 2O
②不稳定性：2Al(OH)3Al 2O 3＋3H 2O （3）实验室制法：
①向铝盐中加入氨水，离子方程式：Al 3+＋3NH 3·H 2O =Al(OH)3↓＋3NH 4＋。

②NaAlO 2溶液中通入足量CO 2，离子方程式：AlO 2－
＋CO 2＋2H 2O =Al(OH)3↓＋HCO 3－。

③NaAlO 2溶液与AlCl 3溶液混合：3AlO 2－
＋Al 3+＋6H 2O =4Al(OH)3↓。

Al(OH)3是一种两性氢氧化物，可以溶入强酸，也可以溶入强碱溶液，因此Al(OH)3也写成H 3 AlO 3（铝酸）的形式。

但太弱的酸（如H 2CO 3）或太弱的碱（如NH 3·H 2O ）与Al(OH)3是不发生反应的。

四．铝盐
（1）硫酸铝钾：由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。

化学式为KAl(SO 4)2·12H 2O ，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH<7。

①硫酸铝钾在水溶液中的电离方程式为
KAl(SO4)2=K++Al3++2SO42-。

②带有十二个结晶水的硫酸铝钾称为十二水合硫酸铝钾，俗称明矾，化形式为KAl(SO4)2·12H2O，它是无色晶体，可溶于水。

由于Al3+能水解生成具有强吸附性的胶体：Al3++3H2O=3H++Al(OH)3，故明矾是一种常用的净水剂。

明矾中含有Al3+和SO42-，向明矾溶液中滴入Ba(OH)2溶液，
当Al3+恰好完全沉淀时，离子方程式为3Ba2+ +6OH− +3SO42-+2Al3+===2Al(OH)3↓+3BaSO4↓，此时SO42-只沉淀了总量的四分之三，总的沉淀的物质的量达到最大；
当SO42-完全沉淀时，离子方程式为Al3++2SO42-+2Ba2++4OH−=2BaSO4↓+AlO2-+2H2O，此时Al3+恰好完全转化为AlO2-，总的沉淀的质量达到最大。

（2）AlCl3：
【实验探究1】向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量。

实验现象：先产生白色沉淀，后沉淀又逐渐溶解。

反应方程式：
A→B：AlCl3+3NaOH=Al(OH)3↓+3NaCl，
B→D：Al(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2O
离子方程式为：
A→B：Al3++3OH- =Al(OH)3↓
B→D：Al(OH)3↓+OH- = AlO2-+2H2O
总反应离子方程式为：Al3＋＋4OH－AlO2-＋2H2O 图象如下图（1）。

【实验探究2】向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液至过量。

实验现象：开始无沉淀，过一会出现白色沉淀且不溶解。

反应方程式为：
A→B：AlCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O，
B→C：3NaAlO2+AlCl3+6H2O=4Al(OH)3↓+3NaCl，
离子方程式为：
A→B：Al3++4OH-= AlO2-+2H2O，
B→C：3 AlO2-+Al3++6H2O=4Al(OH)3↓图象如下图（2）。

（3）NaAlO2：
【实验探究3】向NaAlO2溶液中滴加盐酸溶液至过量。

实验现象：先产生白色沉淀，后沉淀逐渐溶解。

化学方程式为：
A→B：NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al(OH)3↓
B→D：Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O
离子方程式为：
A→B：AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓
B→D：Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O，图象如下图（3）。

【实验探究4】向盐酸溶液中滴加NaAlO2溶液至过量。

实验现象：开始无沉淀，过一会出现白色沉淀且不溶解。

化学方程式为：
A→B：NaAlO2+4HCl=NaCl+AlCl3+2H2O
B→C：3NaAlO2+AlCl3+6H2O=4Al(OH)3↓+3NaCl
离子方程式为：
A→B：AlO2-+4H+=Al3++2H2O
B→C：3 AlO2-+Al3++6H2O=4Al(OH)3↓，图象如下图（4）。

【实验探究5】向AlCl3溶液中滴加氨水至过量。

实验现象：向AlCl3溶液中滴加氨水至过量时溶液中出现沉淀且不消失
化学方程式为：AlCl3+3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4Cl
离子方程式为：Al3+＋3NH3·H2OAl(OH)3↓＋3NH4+
【实验探究6】向NaAlO2溶液中通入CO2气体至过量，
实验现象：向NaAlO2溶液中通入CO2至过量，溶液中出现白色沉淀且不消失。

化学方程式为：NaAlO2+2H2O+CO2=Al(OH)3↓+NaHCO3
离子方程式为：AlO2-＋CO2＋2H2OAl(OH)3↓＋HCO3-
【实验探究7】往等物质的量的AlCl3、MgCl2混合溶液中加入NaOH溶液至过量
实验现象：开始出现白色沉淀，后沉淀量增多，最后沉淀部分溶解。

离子方程式为：
O→A：Al3+＋3OH－=Al(OH)3↓，
Mg2+＋2OH－=Mg(OH)2↓
A→B：Al(OH)3＋OH－=AlO2-＋2H2O 图象如下图（5）。

@知识拓展
一、“铝三角”的转化关系及其应用
1．Al3+、Al(OH)3、AlO2-之间的转化关系
2．应用
（1）制取Al(OH)3：
A13++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+
3AlO2-+Al3+ +6H2O =4Al(OH)3↓
AlO2-+CO2 +2H2O = Al(OH)3↓+HCO3－
（2）离子共存问题：
Al3+与OH-、S2-、HS-、AlO2-、CO32-、HCO3-因双水解反应或生成沉淀而不能大量共存；
AlO2-与H+、NH4+、Al3+、Fe3+等不能大量共存。

（3）鉴别（利用滴加顺序不同，现象不同）
①AlCl3溶液中滴加NaOH溶液现象为：先产生白色沉淀，后沉淀溶解。

②NaOH溶液中滴加AlCl3溶液现象为：开始无明显现象，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。

（4）分离提纯
①利用Al能溶于强碱溶液，分离Al与其他金属的混合物。

②利用Al2O3能与强碱溶液反应，分离Al2O3与其他金属氧化物。

③利用Al(OH)3，能强碱溶液反应，分离Al3+与其他金属阳离子。

二、氢氧化铝沉淀的图象分析
2AlO-。