学年高一化学人教版必修1学案第3章第2节第2课时 铝的重要化合物.docx
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学年高一化学人教版必修1学案第3章第2节第2课时铝的重要化合物
第二课时 铝的重要化合物
[学习目标] 1.掌握铝的重要化合物的主要性质及应用。
(重点) 2.了解两性氧化物和两性氢氧化物的概念。
3.了解铝的化合物相互转化的关系。
(重难点) 4.了解Al(OH)3的沉淀图像分析。
(难点)
一、氧化铝
1.物理性质
色、态
溶解性
熔点
硬度
白色固体
难溶于水
很高
很大
2.化学性质
(1)两性氧化物指既能与酸反应生成盐和水,又能与碱反应生成盐和水的氧化物。
(2)Al2O3两性氧化物的表现(写出下列离子方程式)
①Al2O3与盐酸:
Al2O3+6H+===2Al3++3H2O。
②Al2O3与NaOH溶液:
Al2O3+2OH-===2AlO
+H2O。
3.应用:
冶炼铝的原料,耐火材料
1.铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放显酸性、碱性的食物,你知道为什么呢?
写出有关反应方程式。
【提示】 酸碱能侵蚀铝的保护膜,铝能与酸或碱反应,Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2O、2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑,如果用铝锅长期存放酸性或碱性食物,会造成铝锅腐蚀,更不利于健康。
二、氢氧化铝与硫酸铝钾
1.氢氧化铝[Al(OH)3]
(1)物理性质
①色态:
白色固体;
②溶解性:
难溶于水。
(2)制备
实验室常用可溶性铝盐Al2(SO4)3与氨水反应制取Al(OH)3:
①化学反应方程式为:
Al2(SO4)3+6NH3·H2O===2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4。
②现象:
生成白色胶状沉淀。
(3)化学性质
Al(OH)3是两性氢氧化物,与强酸或强碱溶液都能反应生成盐和水,写出有关离子方程式或化学方程式
(4)用途
①能凝聚水中的悬浮物并能吸附色素,可用来净水。
②利用其弱碱性,可用作胃酸中和剂。
2.硫酸铝钾[KAl(SO4)2]
(1)电离方程式:
KAl(SO4)2===K++Al3++2SO
(2)十二水合硫酸铝钾
①化学式:
KAl(SO4)2·12H2O,俗名:
明矾。
②性质:
无色晶体,可溶于水,在天然水中生成胶状Al(OH)3,可用作净水剂。
2.为什么用氨水与硫酸铝反应制取Al(OH)3,而不用NaOH溶液呢?
【提示】 因NaOH溶液能溶解Al(OH)3,二者反应:
NaOH+Al(OH)3===NaAlO2+2H2O,而氨水是弱碱溶液,与Al(OH)3不反应,故实验室常用氨水制备Al(OH)3。
1.判断
(1)除去铝片表面的氧化膜可以用砂纸打磨,也可以用盐酸或氢氧化钠溶液清洗。
( )
(2)根据反应Na2O+H2O===2NaOH,可知Al2O3+3H2O===2Al(OH)3成立。
( )
(3)所有的金属、金属氧化物及氢氧化物都不可能与碱发生反应。
( )
(4)氧化铝可以制造耐火坩埚的原因是利用Al2O3的高熔点。
( )
(5)NaOH熔化时不能用氧化铝和瓷坩埚。
( )
(6)明矾净水的原理是Al3+与H2O反应生成了胶体Al(OH)3而吸附悬浮物。
( )
【答案】
(1)√
(2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)√
2.实验室需要使AlCl3溶液中的Al3+全部沉淀出来,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
3.
(1)Al2O3溶于盐酸的离子方程式为_________________,
所得溶液中逐渐加入NaOH溶液至过量,发生的离子方程式为___________________________________________________。
(2)AlCl3溶液中加入足量氨水,发生的离子方程式为
__________________________________________________
_________________________________________________。
【答案】
(1)Al2O3+6H+===2Al3++3H2O
Al3++3OH-===Al(OH)3↓,Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O
(2)Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH
学生分组探究一 铝的重要化合物的主要性质及其转化
第1步探究——问题引入,自主探究
1.Al2O3和Al(OH)3为两性化合物的表现是什么?
【提示】 两物质均可以与酸和强碱反应生成盐和H2O。
2.向AlCl3溶液中滴加少量NaOH溶液,产物是什么?
NaOH过量呢?
【提示】 Al(OH)3 NaAlO2
3.向NaAlO2溶液中滴加少量盐酸,产物是什么?
盐酸过量呢?
【提示】 Al(OH)3 AlCl3
第2步阐述——要点归纳,深化知识
1.转化关系图
2.转化说明
(1)铝盐(Al3+)与碱的反应
①Al3+
Al(OH)3
Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH
Al3++3OH-===Al(OH)3↓
③Al3+
AlO
Al3++4OH-===AlO
+2H2O(③=①+②)
(2)偏铝酸盐(AlO
)与强酸反应
⑥AlO
Al3+(⑥=④+⑤)
AlO
+4H+===Al3++2H2O
④AlO
Al(OH)3
AlO
+CO2(过量)+2H2O===Al(OH)3↓+HCO
或2AlO
+CO2(少量)+3H2O===2Al(OH)3↓+CO
AlO
+H+(少量)+H2O===Al(OH)3↓
(3)Al2O3、Al(OH)3的两性反应
⑤Al(OH)3
Al3+
Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
②Al(OH)3
AlO
Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O
⑧Al2O3
Al3+
Al2O3+6H+===2Al3++3H2O
⑨Al2O3
AlO
Al2O3+2OH-===2AlO
+H2O
第3步运用——精选习题,落实强化
1.(2015·吉林高一检测)下列变化不可能通过一步实验直接完成的是( )
A.AlO
→Al3+B.Al2O3→Al(OH)3
C.Al→AlO
D.AlCl3→Al(OH)3
【解析】 Al2O3不能一步转化为Al(OH)3,应需二步,即Al2O3→Al3+→Al(OH)3。
【答案】 B
2.用含少量镁的铝片制取纯净的氢氧化铝,下述操作步骤中最恰当的组合是( )
①加盐酸溶解 ②加烧碱溶液溶解 ③过滤 ④通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀 ⑤加入盐酸生成Al(OH)3沉淀 ⑥加入过量烧碱溶液生成Al(OH)3沉淀
A.①⑤⑥③ B.②③⑥③
C.②③④③D.②③⑤③
【解析】 本题通过实际问题考查Al和Al(OH)3既能与强酸反应又能与强碱反应的知识。
在分析中要注意步骤⑥,加入过量烧碱将使Al3+转化为AlO
,因此,不能得到Al(OH)3沉淀:
Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O;选项A、B错误;选项C、D两种方案都利用镁不溶于强碱溶液而铝溶于强碱溶液的性质,通过②③步骤经过滤除去杂质镁,然后利用偏铝酸是比碳酸还弱的酸的性质,分别用盐酸、CO2和H2O把AlO
转化为Al(OH)3沉淀出来,但盐酸过量时能进一步溶解Al(OH)3:
Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O,CO2和水过量时不溶解Al(OH)3,且CO2比盐酸经济得多,故选项C能达到既经济又最大限度地得到产品的目的。
【答案】 C
3.(2015·昆明高一检测)铝、氧化铝、氢氧化铝和可溶性铝盐分别与过量强碱溶液反应,下列对其生成物的说法中正确的是
( )
A.都有H2O生成B.都有H2生成
C.都有AlO
生成D.都有Al3+生成
【答案】 C
4.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,若取A溶液灼烧,焰色反应为紫色(透过蓝色钴玻璃)。
请回答下列问题:
(1)写出化学式:
A________,B________,C__________,
D________,E________。
(2)写出下列反应的离子方程式:
A→B:
__________________________________________,
B→D:
__________________________________________,
C→E:
__________________________________________。
【解析】 本题主要考查铝的化合物之间的相互转化关系,把物质B作为突破口,B既能与NaOH反应,又能与盐酸反应,且能受热分解,B为Al(OH)3,C为Al2O3,则D为AlCl3,E为NaAlO2,A与过量CO2反应生成B,且焰色反应为紫色,A为KAlO2。
【答案】
(1)KAlO2 Al(OH)3 Al2O3 AlCl3
NaAlO2
(2)AlO
+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO
Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
Al2O3+2OH-===2AlO
+H2O
既能与强酸反应又能与强碱反应的物质
(1)某些金属:
Al反应后将放出H2。
(2)两性氧化物和两性氢氧化物:
Al2O3、Al(OH)3。
(3)弱酸的酸式盐:
NaHCO3、NaHS、NaHSO3。
(4)弱酸的铵盐:
(NH4)2CO3、(NH4)2S、NH4HCO3。
学生分组探究二 有关Al(OH)3沉淀的图像分析
第1步探究——问题引入,自主探究
1.向AlCl3溶液中逐渐滴入NaOH溶液,有什么现象?
含铝粒子的转化形式怎样?
【提示】 立即产生白色沉淀,并逐渐增多,然后逐渐减少至消失;Al3+→Al(OH)3→AlO
。
2.向NaAlO2溶液中逐滴加入稀HCl,有什么现象?
含铝粒子的转化形式如何?
【提示】 产生白色沉淀,并逐渐增多,然后又减少至消失;AlO
→Al(OH)3→Al3+。
第2步阐述——要点归纳,深化知识
1.相关图像
试剂
内容
向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量
向NaAlO2溶液中加入盐酸至过量
现象
立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失
立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失
反应
Al3++3OH-===Al(OH)3↓
Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O
AlO
+H++H2O===Al(OH)3↓
Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
图像
x=n(OH-)/n(Al3+)
x=n(H+)/n(AlO
)
2.滴加过程中铝元素存在形式的分析
(1)向1L1mol·L-1的AlCl3溶液中滴加NaOH溶液
(2)向1L1mol·L-1的NaAlO2溶液中滴加稀盐酸
第3步例证——典例印证,思维深化
向100mL1.0mol·L-1的AlCl3溶液中逐滴加入0.5mol·L-1的NaOH溶液至过量,生成沉淀的物质的量与加入NaOH的量的理论曲线图正确的是( )
【解析】 向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量,发生的反应依次是:
Al3++3OH-===Al(OH)3↓、Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O,其现象是先产生白色沉淀,后沉淀逐渐减少,直到全部消失,而且沉淀最多和沉淀恰好消失时前后消耗的NaOH的物质的量之比为3∶1。
【答案】 D
第4步运用——精选习题,落实强化
1.下列各组中两瓶无标签的无色溶液,不用其他试剂能鉴别出来的一组是( )
A.AlCl3和NaOHB.NaHCO3和NaOH
C.Na2SO4和BaCl2D.AgNO3和NaCl
【解析】 AlCl3逐滴加入NaOH溶液中,开始阶段无沉淀,之后生成沉淀,而NaOH加入AlCl3中先产生沉淀,后沉淀溶解,两过程现象不一致,可鉴别,A项正确;B项互滴无明显现象;C、D项互滴现象相同。
【答案】 A
2.在硝酸铝和硝酸镁的混合溶液中,逐滴加入稀氢氧化钠溶液,直至过量。
下列表示加入氢氧化钠的量(x)与生成沉淀的物质的量(y)的关系示意图中,正确的是( )
【解析】 在Al(NO3)3、Mg(NO3)2的混合溶液中,逐滴加入稀NaOH溶液后,发生的反应有:
Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓,Al3++3OH-===Al(OH)3↓,Al(OH)3+NaOH===NaAlO2+2H2O,因此正确答案为C。
【答案】 C
3.
(1)用氯化铝溶液与氢氧化钠溶液反应时,当Al3+的物质的量与OH-的物质的量之比(以下均填物质的量之比)为________时,Al(OH)3沉淀量最多;________时,Al(OH)3恰好全部溶解。
(2)偏铝酸钠溶液与盐酸反应时,AlO
的物质的量与H+的物质的量之比为________时,Al(OH)3沉淀量最多;________时,Al(OH)3恰好全部溶解;________或________时,生成的Al(OH)3的量为最多沉淀量的一半。
【解析】 反应的离子方程式:
Al3++3OH-===Al(OH)3↓;Al3++4OH-===AlO
+2H2O;AlO
+H++H2O===Al(OH)3↓;AlO
+4H+===Al3++2H2O。
由此可得到相应的答案。
【答案】
(1)1∶3 1∶4
(2)1∶1 1∶4 2∶1 2∶5
Al(OH)3沉淀图像分析注意事项
①加入酸或碱的强弱;②所加入的量或滴加顺序,因为滴加顺序不同产生的现象可能不同;③若产生沉淀有多种,则应仔细分析相关量间的关系;④特别关注沉淀是否沉淀完全,沉淀物是否溶于所加入的过量试剂中;⑤要注意纵坐标的物理量意义;⑥注意Al(OH)3溶解所需酸、碱的物质的量与Al(OH)3的数量关系。
1.一个转化图示
2.二个重要图像
技巧方法——Al(OH)3沉淀的有关计算分析方法
铝盐溶液与NaOH溶液混合,Al(OH)3的有关计算
1.反应原理
Al3++3OH-===Al(OH)3↓,Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O(或Al3++4OH-===AlO
+2H2O)
2.类型分析
(1)当
≤3时,所得沉淀的物质的量为
n[Al(OH)3]=
n(OH-);
(2)当
≥4时,所得沉淀的物质的量为
n[Al(OH)3]=0;
(3)当3<
<4时,所得沉淀的物质的量为
n[Al(OH)3]=n(Al3+)-[n(OH-)-3n(Al3+)]=4n(Al3+)-n(OH-)。
向含0.2molAlCl3的溶液中加入了一定量的1mol/L的NaOH溶液后,生成了7.8g的沉淀,则加入的NaOH溶液的体积为( )
A.100mLB.200mL
C.300mLD.400mL
【解析】 假设0.2molAlCl3全部转化为Al(OH)3,则得到沉淀为15.6g,故有以下两种情况:
①所加NaOH不足,②所加NaOH过量,过量的NaOH溶解掉0.1molAl(OH)3。
①:
则n(NaOH)=0.3mol,
V[NaOH(aq)]=
=0.3L=300mL,C项符合。
【答案】 C
——[体验训练]—————————————————
1L0.1mol·L-1的Al2(SO4)3与350mL2mol·L-1NaOH混合反应,所得沉淀的质量为( )
A.78g B.15.6g C.7.8g D.3.9g
【解析】 Al2(SO4)3与NaOH溶液混合发生反应:
Al2(SO4)3+6NaOH===2Al(OH)3↓+3Na2SO4,Al(OH)3+NaOH===NaAlO2+2H2O,因n(Al3+)∶n(OH-)=2n[Al2(SO4)3]∶n(NaOH)=(2×0.1mol·L-1×1L)∶(2mol·L-1×0.35L)=2∶7,介于1∶3~1∶4之间。
n[Al(OH)3]=4n(Al3+)-n(OH-)=4×0.2mol-0.7mol=0.1mol;m[Al(OH)3]=78g·mol-1×0.1mol=7.8g。
【答案】 C
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