2022化学第四单元材料家族中的元素第2节铝及其重要化合物学案

第2节铝及其重要化合物备考要点素养要求
1。

了解铝及其重要化合物的制备方法。

2。

掌握铝单质及其重要化合物的主要性质及其应用。

1。

宏观辨识与微观探析：认识铝及其化合物的两性,能从铝化合物的多样性，理解铝及其化合物的性质。

2.科学探究与创新意识：能发现和提出有探究价值的有关铝及其化合物性质的探究方案,进行实验探究.
考点一铝单质的性质及制备
必备知识自主预诊
知识梳理
1。

铝的原子结构和在自然界中的存在
铝的原子结构示意图为。

铝位于元素周
期表,自然界中的铝全部以态存在。

2。

金属铝的物理性质
铝是色、具有金属光泽的固体,硬度，具有良好的、导热性和延展性。

3。

铝的化学性质
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式:
①Al形成致密的氧化膜，
②
③
④离子方程式:
⑤
微点拨（1)Al与MgO不能发生铝热反应，原因是Mg 的活泼性强于Al。

（2)铝是活泼金属，但抗腐蚀性能强，原因是常温下Al与O2反应生成一层致密的氧化物薄膜而防止内部金属进一步被氧化.
4。

铝的制备
工业上利用电解熔融氧化铝的方法制备铝单质：
(写化学方程式)。

微点拨工业上冶炼Al用电解熔融Al2O3的方法而不用AlCl3作原料的原因是AlCl3是共价化合物,熔融态不导电.
5。

铝热反应
（1)实验原理：高温下铝将较不活泼的金属从其氧化物中还原出来。

(2)实验装置：铝粉还原氧化铁的实验装置如图所示。

（3)引燃剂和铝热剂:
a.引燃剂：镁条、氯酸钾。

b。

铝热剂：铝粉和金属氧化物(Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物。

（4)铝热反应的应用:
a。

该反应为放热反应,铝在高温下还原出了金属单质。

在冶金工业上常利用这一原理制取熔点较高的金属，如3MnO2+4Al 2Al2O3+3Mn等。

b.该反应原理可以应用在生产上,如焊接钢轨等。

自我诊断
1.在做铝的燃烧实验时,用坩埚钳夹住一小块铝箔,在酒精灯上加热至其熔化，看到的现象是铝箔熔化，失去光泽,但熔化的铝并不滴落。

原因是什么？
2。

铝与NaOH溶液反应的机理是什么？
3。

判断正误,正确的打“√”，错误的打“×”。

(1）铝在自然界中有游离态和化合态两种形式.（)
(2)铝制餐具可长时间存放酸性或碱性食物.(）
(3)常温下，铝与稀硝酸反应可以制取氢气.（）(4）铝在空气中耐腐蚀,所以铝是不活泼金属。

(）(5)冶炼铝时常用焦炭作还原剂。

（)
关键能力考向突破
考向铝的性质及用途
【典例】下列有关铝的实验现象、用途解释正确的是
（)
或碱性较强的液体食物酸反应又可以与强碱反
应
易错警示（1）能与铝反应生成H2的溶液，可能是酸性溶液，也可能是碱性溶液。

(2）等质量的铝与足量的酸或碱溶液反应,生成H2的量相同。

(3）等物质的量的酸和碱与足量的铝反应,生成H2的量由酸和碱的物质的量决定.
对点演练铝是中学化学学习阶段的一种既能与酸（非氧化性酸）反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题：
（1）等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应,所得H2的体积之比是。

(2）足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的
盐酸和氢氧化钠溶液中，产生H2的体积之比是。

（3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度
的HCl、NaOH溶液中,二者产生的H2相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是.
（4)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L—1的盐酸和NaOH溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后,测得生成的气体体积比为V（甲）∶V（乙)=1∶2,则加入铝粉的质量为（填字母).
A.5.4 g B。

3。

6 g C.2。

7 g D.1。

8 g
深度指津1。

铝能与酸溶液反应生成H2和铝盐（含Al3+),但与稀硝酸反应不生成H2,且常温下在浓硝酸、浓硫酸中发生钝化。

2。

铝与强碱溶液反应生成H2和四羟基合铝酸盐(含［Al（OH）4]—)。

3。

铝与酸或碱溶液反应生成H2的量的计算及比较。

Al与酸、碱反应，实质上都是Al0Al+3，2H+1H02，故Al与酸、碱溶液反应时,Al与H2的物质的量均可利用关系式2Al~3H2进行计算，也可以直接利用电子得失守恒进行计算。

(1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为V(H2)HCl
V(H2)NaOH
=1∶1。

(2）足量的铝分别与含等物质的量HCl和NaOH的溶液反
应,产生氢气的体积比为V(H2)HCl
V(H2)NaOH
=1∶3。

(3）一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，
若产生氢气的体积比为1
3<V(H2)HCl
V(H2)NaOH
〈1,则必定是:
①铝与盐酸反应时,铝过量而盐酸不足.
②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠溶液过量。

考点二铝的重要化合物
必备知识自主预诊
知识梳理
1.Al2O3
（1）物理性质:Al 2O 3是高熔点的氧化物,常作为 材料及冶炼 的原料。

（2）化学性质（用离子方程式表示)：
两性{与强酸反应: 。

与强碱反应: 。

2。

Al （OH ）3
（1）物理性质：Al （OH)3是难溶于水的白色胶状沉淀,它能吸附水中的 ,常用于水的净化,并能 色素。

（2）化学性质。

①两性{
与强酸反应: (写离子方程式,下同)。

与强碱反应: 。

②受热分解：化学方程式
为 。

(3）制备(用离子方程式表示）。

微点拨(1)Al(OH ）3具有两性,能溶于强酸（如盐酸）、
强碱溶液（如NaOH 溶液）,但不溶于弱酸溶液(如H 2CO 3溶液）、弱碱溶液(如氨水).
(2)既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应的物质有Al、Al2O3、Al（OH)3，多元弱酸的酸式盐（如NaHCO3、KHS、KHSO3、NaH2PO4等)及弱碱弱酸盐（如CH3COONH4等）。

3.明矾净水原理
明矾的化学式为，
其净水原理涉及的离子方程式为
. 4。

Al3+、Al（OH)3、［Al(OH)4]—之间的转化关系
写出上述转化的离子方程式:
(1)①;
②;
③。

(2).
(3）。

(4).
(5）①;
②。

(6)。

微点拨（1）用铝盐与碱液反应制取Al（OH)3时，采用弱碱溶液氨水而不用强碱溶液。

(2）用偏铝酸盐与酸反应制取Al（OH)3时,一般是向偏铝酸盐溶液中通入CO2,而不使用强酸.
5。

从铝土矿中提取Al2O3的两大工艺流程
由铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）提取Al2O3的两大工艺流程(括号中为主要成分):
自我诊断
1。

明矾可用于自来水的消毒吗?
2。

判断正误，正确的打“√”,错误的打“×”。

(1)向1 mol·L—1AlCl3溶液中加过量的6 mol·L-1NaOH溶液制备Al(OH）3悬浊液.() (2）氢氧化铝具有弱碱性,可用于制胃酸中和剂.()（3）Al2O3熔点高,可用作耐高温材料。

(）(4）向Al2(SO4)3溶液中加入过量氨水的离子方程式:
Al3++3NH3·H2O Al（OH）3+3N H4+。

（）
（5）将氯化铝溶液滴入浓NaOH溶液中，产生大量白色沉淀。

（)
3.通过小组讨论,总结和铝有关的符合下面转化关系的物质，并把与铝相关的物质的化学式写在横线上。

(1)a e b d
（2）a e b d
关键能力考向突破
考向1铝的重要化合物的性质
用途
【典例1】(2020河北唐山调研）下列有关铝的化合物的说法正确且存在因果关系的是（）
A。

Al2O3的熔点很高,可用作耐火材料
B。

Al2O3具有两性，可用于电解冶炼铝
C.明矾是净水剂，可用于饮用水的杀菌消毒
D.Al(OH)3具有两性，可用于中和馒头制作过程（如发酵阶段）中产生的酸
对点演练1下列除去杂质的方法不正确的是()
A.镁粉中混有少量铝粉:加入过量烧碱溶液充分反应,过滤、洗涤、干燥
B。

用过量氨水除去Fe3+溶液中的少量Al3+
C。

Al（OH）3中混有少量Mg(OH）2：加入足量烧碱溶液,充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO2后过滤、洗涤、干燥
D.MgO中混有少量Al2O3：加入足量烧碱溶液,充分反应,过滤、洗涤、干燥得到MgO
考向2用铝土矿提取铝及其化合物的工艺流程题
【典例2】(2020山西太原诊断)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3·x H2O、Fe2O3、SiO2等)提取纯Al2O3作冶炼铝的原料,提取时操作过程如图所示,图中操作错误的是()
A。

④⑤ B.③④
C.②⑤
D.①②
对点演练2(2020甘肃武威第十八中学诊断考试）工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质）为原料冶炼铝的工艺流程如下：
下列叙述正确的是()
A.试剂X可以是氢氧化钠溶液,也可以是盐酸
B.反应①过滤后所得沉淀为氢氧化铁
C.图中所示转化反应都不是氧化还原反应
D.反应②的化学方程式为Na[Al（OH)4］+CO2Al
（OH)3↓+NaHCO3
深度指津含铝化合物的转化关系及其应用
1。

Al3+、［Al(OH)4］-、Al(OH）3的转化关系
2.可溶性铝盐与强碱（如NaOH）溶液反应，铝元素的存在形式
3.含铝化合物转化关系的应用
（1）判断离子共存问题:
Al3+与OH-及[Al(OH）4］—、C O32-、S2—等弱酸根阴离子或
［Al(OH)4]—与H+、HC O
-以及弱碱阳离子Al3+、Fe3+等因生成沉
3
淀或发生相互促进的水解反应而不能大量共存。

(2）鉴别物质(利用滴加试剂顺序不同,现象不同)：
①向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后沉淀溶解。

②向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，开始无明显现象,后产生白色沉淀，沉淀不溶解.
4。

含铝元素杂质的除杂方法归类
利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于强碱溶液的特性，可除去许多物质中的含铝杂质，如（括号中物质为杂质）:
(1）Mg（Al)：加足量NaOH溶液,过滤、洗涤、干燥；
(2)Fe2O3（Al2O3）：加足量NaOH溶液，过滤、洗涤、干燥；
（3）Mg(OH）2［Al(OH）3]:加足量NaOH溶液,过滤、洗涤、干燥；
(4）Mg2+（Al3+):加过量NaOH溶液,过滤、洗涤,再加酸充分溶解得到的沉淀。

网络构建核心速记
1.掌握两种两性化合物的性质
（1)Al2O3（2)Al（OH)3
2.掌握3种制备氢氧化铝的方法
（1)向铝盐中加入氨水,离子方程式为
Al3++3NH3·H2O Al（OH）3+3N H4+。

(2）Na［Al（OH）4］溶液中通入足量
CO2，离子方程式为[Al(OH）4]-+CO2Al
（OH）3+HC O
-.
3
(3)Na[Al(OH）4]溶液与AlCl3溶液混合：
3[Al（OH）4]-+Al3+4Al(OH)3。

3。

必记的与铝有关的化学方程式
(1)2Al+2NaOH+6H2O 2Na［Al（OH）
4］+3H2↑
(2）2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
（3)Al2O3+2NaOH+3H2O2Na
［Al(OH)4］
第2节铝及其重要化合物
考点一铝单质的性质及制备
必备知识·自主预诊
1。

○+13V2
V V
8
V
◝
3
◞
第3周期ⅢA族化合
2。

银白较小导电性
3。

①4Al+3O22Al2O3②2Al+3Cl22AlCl3
③2Al+6H+2Al3++3H2↑
④2Al+2OH-+6H2O2［Al(OH）4]—+3H2↑
⑤2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
4.2Al2O3（熔融)4Al+3O2↑
自我诊断1。

提示铝箔加热时与O2发生反应生成熔点很高的Al2O3薄膜，使内部的铝被Al2O3包裹着，所以熔化的铝不易滴下。

2.提示2Al+2OH—+6H2O2[Al(OH）4］—+3H2↑.铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al（OH）3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和Na［Al(OH）4］，反应中铝是还原剂，水是氧化剂，NaOH不发生电子得失.
3。

答案(1）×(2)×(3）×(4)×(5)×
关键能力·考向突破
典例D常温下，铝遇浓硫酸、浓硝酸被钝化,并不是不反应,A 项错误；铝箔用酒精灯点燃，铝箔只熔化成液体而没有脱落,是因为铝箔表面被氧化产生一层致密的Al2O3薄膜,由于Al2O3熔点高,将熔化的Al包裹在里面没有脱落,故B项错误;氯化铵水溶液显酸性,加入铝发生反应产生H2,C项错误;铝制炊具表面有一层氧化膜Al2O3，Al和Al2O3既可以与强酸反应又可以与强碱反应,故不能盛放酸性或碱性较强的液体食物，D项正确.
对点演练答案（1）1∶1（2）1∶3（3)3∶1（4)A
解析（1）根据化学方程式:2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑、
2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH）4］+3H2↑可知，Al与H2的关系式均为2Al～3H2，故只要参加反应的Al的量相等,所得H2的量必相等。

（2）因为在反应中Al过量，产生的H2由HCl和NaOH的量决定。

根据化学反应中的关系式:6HCl~3H2、2NaOH～3H2,
故当HCl、NaOH物质的量相等时,二者产生H2的物质的量之比是1∶3，即产生H2的体积之比为1∶3。

(3）因为铝足量且产生H2的量相等，根据关系式可得n(HCl）∶n(NaOH)=3∶1，又因为两溶液体积相等,故物质的量浓度c(HCl)∶c(NaOH）=n（HCl）∶n（NaOH）=3∶1。

（4）其反应原理分别为2Al+6HCl
2AlCl3+3H2↑,2Al+2NaOH+6H2O2Na［Al(OH）4]+3H2↑。

可见
当参加反应的HCl和NaOH的物质的量相同时,产生H2的体积
比是1∶3，而题设条件体积比为1∶2,说明此题投入的铝粉对
盐酸来说是过量的，而对于NaOH来说是不足的。

2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑
6mol 3mol
3mol·L-1×0.1L 0.15mol
则Al与NaOH溶液反应生成的H2为0.15mol×2=0。

3mol。

2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH）4]+3H2↑
2×27g 3mol
5.4g 0.3mol
即投入的铝粉的质量为5。

4g。

考点二铝的重要化合物
必备知识·自主预诊
1.（1）耐火金属铝(2）Al2O3+6H+2Al3++3H2O
Al2O3+2OH—+3H2O2[Al(OH)4]—
2。

(1）悬浮物吸附(2）①Al(OH)3+3H+Al3++3H2O
Al(OH)3+OH—[Al（OH)4]-
②2Al（OH）3Al2O3+3H2O
(3）Al3++3NH3·H2O Al（OH)3↓+3N H4+
Al3++3［Al(OH）4］—4Al（OH）3↓
[Al（OH)4］-+CO2Al（OH）3↓+HC O3-
3.KAl（SO4)2·12H2O Al3++3H2O Al(OH)3（胶体)+3H+
4。

(1)①Al3++3NH3·H2O Al(OH)3↓+3N H4+
②Al3++3[Al(OH）4］—4Al(OH)3↓
③Al3++3OH—Al(OH)3↓
（2）Al（OH）3+3H+Al3++3H2O
(3)Al3++4OH-[Al（OH）4]—
（4）［Al(OH）4］—+4H+Al3++4H2O
（5)①2［Al（OH)4］—+CO22Al(OH)3↓+C O32-+H2O
②［Al(OH）4］—+H+Al(OH）3↓+H2O
（6)Al(OH）3+OH-[Al（OH）4]-
自我诊断1。

提示不能.明矾能净水,净水只是除去水中的悬浮杂质并使其沉降，不能杀菌消毒.
2.答案（1)×（2）√（3）√（4）√（5）×
3。

答案（1）Na[Al（OH)4］HCl AlCl3Al(OH）3 (2）AlCl3NaOH Na[Al（OH）4］Al（OH）3
关键能力·考向突破
典例1A氧化铝熔点很高，所以可以作耐火材料,A项正确；电解冶炼铝，只能说明熔融氧化铝能导电，是离子晶体，但与Al2O3的两性无关，B项错误;明矾溶于水后，铝离子水解形成氢氧化铝胶体，可用于净水，以除去水中的悬浮物，明矾并不能杀死水中的细菌和病毒,C项错误；Al（OH)3具有两性,但不能中和太弱的酸，D项错误。

对点演练1 B氨水与Fe3+和Al3+均能反应生成氢氧化物沉淀，不符合除杂的要求。

典例2A由流程图可知，反应③得到的滤液为Na［Al（OH)4]溶液，加入过量盐酸后得到AlCl3而不是Al（OH）3沉淀,④中应通入过量CO2使［Al（OH）4]—转化为Al(OH）3,操作④错误;Al （OH）3在常温干燥条件下并不发生分解，故操作⑤需要加热使Al（OH)3在较高温度下发生分解,⑤错误。

对点演练2D由溶液乙通入过量的Y生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠可知,溶液乙中含有偏铝酸根、气体Y为二氧化碳,故试剂X 可以是氢氧化钠溶液，不可能为盐酸,故A错误；氧化铁与氢氧化钠不反应,反应①后过滤所得沉淀为氧化铁,故B错误;电解熔融氧化铝生成铝，属于氧化还原反应,故C错误；反应②为过量的二氧化碳与偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠，该反应的化学方程式为Na[Al（OH)4］+CO2Al（OH）3↓+NaHCO3，故D正确。