铝及其化合物的性质教案

铝元素及其化合物的性质与应用
一、复习预习
1．复习与钠有关的化学反应方程式的书写； 2．复习元素周期表及元素周期律的相关知识。

二、知识讲解
考点1、铝单质
1．物理性质：银白色金属，质较软，但比镁要硬，熔点比镁高。

有良好的导电、导热
性和延展性。

2．化学性质：铝是较活泼的金属。

（1）通常与氧气易反应，生成致密的氧化膜起保护作用，同时也容易与Cl 2、S 等非金属单质反应： 4Al+3O 2
2Al 2O 3 2Al+3S
Al 2S 3 2Al+3Cl 2
3
（2）与酸反应：强氧化性酸，如浓硫酸和浓硝酸在常温下，使铝发生钝化现象；加热时，能反应，但无氢气放出；铝与非氧化性酸反应生成氢气。

2Al+3H 2SO 4
Al 2(SO 4)3+3H 2↑
（3）与强碱溶液反应：2Al + 2NaOH + 2H 2O
2NaAlO 2 + 3H 2↑。

（4）与某些盐溶液反应：如，能置换出CuSO 4、AgNO 3等溶液中的金属。

（5）铝热反应：可用来冶炼金属 2Al + Fe 2O 3
Al 2O 3 + 2Fe
该反应放热大，能使置换出的铁成液态，适用性强。

在实验室中演示时要加入引燃剂，如镁条和氯酸钾等。

4Al+3MnO 2
2Al 2O 3+3Mn 2Al+Cr 2O 3
Al 2O 3+2Cr
特别提示：
1．等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气量相同。

点燃
△
△
高温
高温
高温
2．足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠反应，产生氢气的物质的量之比为1：3。

3．一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠反应产生氢气的物质的量之比为介于1：1和1：3之间。

则必定是铝与盐酸反应时铝过量而盐酸不足；铝和氢氧化钠反应时，铝不足而氢氧化钠过量。

考点2、氧化铝（Al 2O 3）
1．物理性质：白色固体，熔点高（2054℃），沸点2980℃，常作为耐火材料。

2．化学性质：两性氧化物，既能与强酸反应又能与强碱反应生成盐和水的氧化物。

Al 2O 3 + 6HCl 2AlCl 3 + 3H 2O Al 2O 3 + 2NaOH 2NaAlO 2 + H 2O
3．用途：
Al 2O 3是工业冶炼铝的原料2Al 2O 3（熔融）4Al + 3O 2↑。

特别提示：
1．制备单质铝不能电解熔融的氯化铝，只能电解熔融的氧化铝，并且需要加入冰晶石来降低氧化铝的熔点。

考点3、氢氧化铝（Al(OH)3）：
1．物理性质：白色难于水的胶状沉淀。

2．化学性质：
（1）既能与强酸又能与强碱反应生成盐和水的氢氧化物，两性氢氧化物。

Al(OH)3 + 3HCl AlCl 3 + 3H 2O ：Al(OH)3 + 3H +
Al 3+
+ 2H 2O
Al(OH)3 + NaOH NaAlO 2 + 2H 2O ：Al(OH)3 + OH － AlO 2－ + 2H 2O
（2）加热能分解。

2Al(OH)3
Al 2O 3
+3 H 2O 3．制备：可溶性铝盐与氨水反应Al 3+ + 3NH 3·H 2O
Al(OH)3↓+ 3NH 4+
通电
△
考点4、铝盐
少量
AlCl 3＋3NaOH Al(OH)3↓＋
3NaCl Al 3＋＋3OH －
Al(OH)3↓
过量
AlCl 3＋4NaOH NaAlO 2＋2H 2O
＋3NaCl
Al 3＋＋4OH －AlO 2－＋
2H 2O
与量 无关
AlCl 3＋3NH 3·H 2O Al(OH)3↓＋3NH 4Cl
Al 3＋＋3NH 3·H 2O Al(OH)3↓＋3NH 4＋
NaAlO 2＋HCl ＋H 2O Al(OH)3↓＋
NaCl AlO 2－＋H ＋＋H 2O
Al(OH)3↓
NaAlO 2＋4HCl AlCl 3＋NaCl ＋2H 2O
AlO 2－＋4H ＋Al 3＋＋2H 2O
2NaAlO 2＋CO 2＋3H 2O 2Al(OH)3↓
＋Na 2CO 3
2AlO 2－＋CO 2＋3H 2O 2Al(OH)3↓＋
CO 32－
NaAlO 2＋CO 2＋2H 2O Al(OH)3↓＋NaHCO 3
AlO 2－＋CO 2＋2H 2O Al(OH)3↓＋HCO 3－
特别提示：
AlCl 3与碱反应不与酸反应，因此Al 3＋与OH －不共存；AlO 2－与酸反应不与碱反应，因此AlO 2－与H ＋不共存。

考点5、铝的冶炼
1．铝是地壳中含量最多的金属元素，自然界中主要是以氧化铝的形式存在。

2．工业生产的流程：
铝土矿（主要成分是氧化铝）用氢氧化钠溶解过滤向滤液中通入二氧化碳酸化，过滤氢氧化铝氧化铝铝。

主要反应：Al
2
O3 + 2NaOH 2NaAlO2 + H
2
O
CO 2
+ 3H 2O + 2NaAlO22Al(OH)3↓+ Na2CO3
2Al(OH)3Al2O3 +3 H2O ，2Al2O3（熔融）4Al + 3O2↑。

考点6、有关Al(OH)3的图像探究
1．在AlCl3溶液中逐滴加入NaOH至过量的图像
现象：先产生沉淀，后沉淀消失。

方程式：Al3++3OH－Al(OH)
3
↓，Al(OH)3+OH－AlO2－+2H2O 2．在NaOH溶液中逐滴加入AlCl3至过量的图像
现象：开始无沉淀，一段时间后有沉淀
方程式：Al3++ 4OH－AlO
2－+2H
2
O，Al3++3AlO2－+6H2O 4Al(OH)3↓
△△
3．在NaAlO 2溶液中逐滴加入HCl 至过量的图像。

现象：开始有沉淀，之后沉淀溶解 方程式：H ++AlO 2－+ H 2O
Al(OH)3↓，Al(OH)3+3H +
Al 3+
+3H 2O
4．在HCl 溶液中逐滴加入NaAlO 2至过量的图像。

现象：开始无沉淀，一段时间后有沉淀 方程式：AlO 2－+4H +
Al 3++2H 2O ，Al 3+
+3AlO 2－+6H 2O
4Al(OH)3↓
5．向MgCl 2和AlCl 3混合溶液中加入NaOH
现象：开始产生沉淀，之后沉淀部分溶解
方程式：Mg2++2OH－Mg(OH)
↓，Al3++3OH－Al(OH)3↓
2
Al(OH)3+OH－AlO2－+2H2O
三、例题精析
【例题1】
【题干】以下关于铝的叙述正确的是（）
A．铝的化学性质很活跃，在空气中极易锈蚀
B．铝对稀硫酸有耐腐蚀性质
C．铝在高温下还原性很强，可以用铝冶炼高熔点金属
D．铝的导电性比铜、银更强，所以常用以制造电线、电缆
【答案】C
【解析】根据铝的性质进行分析，铝容易被空气中的氧气氧化，表面生成致密的氧化
物保护膜，铝能与酸反应生成氢气，还原性强，可以用来冶炼铁，铝的导电性比铜差。

故选C。

【例题2】
【题干】（2013山东卷）足量下列物质与等质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质
的量最少的是（）
A．氢氧化钠溶液 B．稀硫酸 C．盐酸 D．稀硝酸
【答案】A
、
【解析】首先硝酸与金属铝反应不生成氢气，根据生成物的化学式：NaAlO
2
Al2(SO4)3、AlCl3，通过物料守恒可直接判断出等量的铝消耗NaOH物质的量最少。

【例题3】
【题干】应用电解法制备的物质主要有三种：一是铝的工业制备；二是电解饱和NaCl 溶液制备烧碱；三是金属钠的制备．下列关于这三个工业生产的描述中正确的是
（）
A．电解法制铝时一般是用熔融态的氧化铝进行电解，但也可用熔融态的A1C13 B．电解法生产铝时，每转移3mol电子的时候，就能生产出1mol的铝
C．在电解饱和NaCl溶液中，电解池中的阴极产生的是H2，NaOH在阳极附近产生
D．电解饱和NaCl溶液和金属钠的冶炼都用到了NaC1，在电解时它们的阴极都是C1-失电子
【答案】B
【解析】A、电解法制取金属应电解熔融态的金属离子化合物，不能电解熔融态的共价化合物；氯化铝因为属于共价化合物，熔融态没有自由移动的离子，故不导电，不能用于电解，故A错误。

B、2Al2O34Al+3O2↑ 转移电子
4mol 12mol
1mol 3mol
所以电解法生产铝时，每转移3mol电子的时候，就能生产出1mol的铝，故B正确。

C、在电解饱和NaCl溶液中，电解池中的阴极上氢离子得电子产生H2，所以水电离出的氢氧根离子在阴极附近产生，导致NaOH在阴极附近产生，故C错误。

D、饱和NaCl溶液和金属钠的冶炼都用到了NaC1，电解时氯化钠溶液时，阴极上氢离子得电子生成氢气，电解熔融态氯化钠时，阴极上钠离子得电子生成钠单质，故D错误。

故选B。

【例题4】
【题干】把由NaOH、AlCl
3、MgCl
2
三种固体组成的混合物，溶于足量水中后有1.16g
白色沉淀，在所得浊液中，逐滴加入1.00mol/l的盐酸，加入盐酸的体积与生成沉淀的质量关系如右图所示：
10.030.0
W/g
V(HCl)/ml
（1）A点沉淀物的化学式为_____________，理由_____________________。

（2）写出A点到B点发生反应的离子方程式
________________________________。

（3）原混合物中MgCl
2的质量是___________，AlCl
3
的质量是___________，
NaOH的质量是_______。

（4）C点溶液的体积为______________ml。

【答案】（1）Mg(OH)
2
；加入10.0mlHCl后沉淀才增加，说明加入10.0mlHCl正好把过量的NaOH中和掉，故A点的沉淀物只有Mg(OH)2。

（2）AlO
2
－＋H＋＋H2O Al(OH)3↓
（3）1.90 g；2.67 g；5.20 g
（4）130.0 mL
【解析】（1）加入10.0mlHCl后沉淀才增加，说明加入10.0mlHCl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，AlO
2
－刚好生成Al(OH)3，反应为AlO2－＋H＋＋H2O Al(OH)3↓
（3）n（MgCl
2）=n[Mg(OH)
2
]=1.16g÷58g/mol=0.0200mol
m(MgCl2）=0.0200mol×95g/mol=1.90g
n(AlCl3)=m（AlO2－）=1.00mol/l×(30.0ml－10.0ml) ×10－3L/ml=0.020mol m(AlCl3)=0.0200mol×133.5g/mol=2.67g
n(NaOH)=2n(MgCl2）+4n(AlCl3)+1.00mol/l×0.0100L=0.130mol
m(NaOH)=0.130mol×40g/mol=5.20g
（4）从B→C，加入的HCl刚好把Mg(OH)
2、Al(OH)
3
溶解掉。

n（HCl）=30.0ml×10－3L/ml×1.00mol/l+2 n[Mg(OH)2]+3nAl(OH)3=0.1300mol V（HCl）=0.1300mol÷1.00mol/l=0.1300L=130.0ml。