考點13鋁的重要化合物知識條目必考要求加試要求1.兩性氧化物、兩性氫氧化物的概念，Al2O3，Al(OH)3的重要性質(zhì)，鋁及其重要化合物之間的轉化關系c2.明礬的組成及凈水作用b一、鋁的重要化合物1氧化鋁物理性質(zhì)：白色固體，硬度高，熔、沸點高，可用于制作耐火材料?；瘜W性質(zhì).兩性氧化物：既可與酸反應又可與堿反應生成鹽和水的氧化物。.Al2O3是兩性氧化物。既能溶于強酸溶液又能溶于強堿溶液。分別寫出Al2O3與硫酸和氫氧化鈉溶液反應的離子方程式。Al2O3H2SO4：Al2O36H=2Al33H2O；Al2O3NaOH：Al2O32OH=2AlOH2O。.應用：工業(yè)煉鋁；制耐火材料；剛玉的主要成分為氧化鋁，優(yōu)質(zhì)剛玉(紅寶石、藍寶石等)可作裝飾品。2氫氧化鋁化學性質(zhì).兩性氫氧化物：既可與酸反應又可與堿反應生成鹽和水的氫氧化物。Al(OH)3的電離方程式為：Al(OH)3H2SO4化學方程式2Al(OH)33H2SO4=Al2(SO4)36H2O，離子方程式Al(OH)33H=Al33H2O；Al(OH)3NaOH：化學方程式Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O，離子方程式Al(OH)3OH=AlO2H2O。.受熱分解2Al(OH)3Al2O33H2O。制備.鋁鹽制備氫氧化鋁，一般用過量的弱堿氨水，不用強堿，寫出離子方程式并說明為什么。Al33NH3H2O=Al(OH)33NH，過量的強堿會溶解生成的氫氧化鋁。.偏鋁酸鹽制備氫氧化鋁，一般采取通入足量的CO2，不用強酸，寫出離子方程式并說明為什么。AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO，過量的強酸會溶解生成的氫氧化鋁。3硫酸鋁鉀.寫出硫酸鋁鉀溶于水時的電離方程式KAl(SO4)212H2O=KAl32SO12H2O。.明礬的化學式為KAl(SO4)212H2O，明礬做凈水劑的原因是Al33H2O=Al(OH)3(膠體)3H，生成膠狀的氫氧化鋁Al(OH)3，該物質(zhì)具有吸附性。二、鋁及其重要化合物之間的相互轉化三、氫氧化鋁沉淀的圖像分析及相關計算1圖像分析單獨鋁元素沉淀圖操作向一定量的AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至過量向一定量的NaAlO2溶液中逐滴加入稀鹽酸溶液至過量向一定量的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液至過量現(xiàn)象立即產(chǎn)生白色沉淀漸多最多減少消失立即產(chǎn)生白色沉淀漸多最多減少消失無沉淀出現(xiàn)沉淀漸多最多沉淀不消失圖像離子方程式Al33OH=Al(OH)3Al(OH)3OH=AlO2H2OAlOHH2O=Al(OH)3Al(OH)33H=Al33H2OAl34OH=AlO2H2OAl33AlO6H2O=4Al(OH)3操作向一定量的鹽酸溶液中逐滴加入NaAlO2溶液至過量向一定量的AlCl3溶液中逐滴加氨水溶液至過量向一定量的NaAlO2溶液中緩慢通入CO2至過量現(xiàn)象無沉淀出現(xiàn)沉淀漸多最多沉淀不消失立即產(chǎn)生白色沉淀漸多最多沉淀不消失立即產(chǎn)生白色沉淀漸多最多沉淀不消失圖像離子方程式AlO4H=Al32H2OAl33AlO6H2O=4Al(OH)3Al33NH3H2O=Al(OH)33NHAl(OH)3與NH3H2O不反應2AlOCO23H2O=2Al(OH)3COCOCO2H2O=2HCOAl(OH)3與CO2H2O不反應鎂鋁元素沉淀圖操作向含Mg2和Al3的酸性溶液中逐滴加入強堿溶液c(Mg2)c(Al3)向含Mg2和Al3的酸性溶液中逐滴加入強堿溶液2c(Mg2)c(Al3)現(xiàn)象無明顯現(xiàn)象出現(xiàn)沉淀漸多最多減少不變無明顯現(xiàn)象出現(xiàn)沉淀漸多最多減少不變圖像離子方程式HOH=H2OAl33OH=Al(OH)3、Mg22OH=Mg(OH)2Al(OH)3OH=AlO2H2OHOH=H2OAl33OH=Al(OH)3、Mg22OH=Mg(OH)2Al(OH)3OH=AlO2H2O2.相關計算根據(jù)AlCl3和NaOH的量計算生成的Al(OH)3量例如：將100mL1mol/L的AlCl3溶液和100 mL 3.5 mol/L的NaOH溶液混合，生成Al(OH)30.05mol。解答：n(Al3)0.1mol，n(OH)0.35mol，n(OH)/n(Al3)3.51，此時鋁元素以Al(OH)3和AlO存在，nAl(OH)34n(Al3)n(OH)0.05mol根據(jù)AlCl3和Al(OH)3的量計算需要的NaOH的量NaOHn(NaOH)當NaOH不足時n(NaOH)3nAl(OH)3當NaOH過量時n(NaOH)3n(Al3)n(Al3)nAl(OH)34n(Al3)nAl(OH)3例如：在100mL1mol/L的AlCl3溶液中加入0.15或0.35molNaOH，生成Al(OH)30.05mol。解答：當NaOH不足時，此時鋁元素以Al(OH)3和Al3形式存在，n(NaOH)3nAl(OH)30.15mol當NaOH過量時，此時鋁元素以Al(OH)3和AlO形式存在，n(NaOH)4n(Al3)nAl(OH)30.35mol根據(jù)NaAlO2和HCl的量計算生成的Al(OH)3量例如：將100mL1mol/L的NaAlO2溶液和100 mL 2.5 mol/L的鹽酸混合，生成Al(OH)30.05mol。解答：n(H)0.25mol，n(AlO)0.1mol，n(H)/n(AlO)2.51，鋁元素以Al3和Al(OH)3形式存在，nAl(OH)31/34n(AlO)n(H)0.05mol根據(jù)NaAlO2和Al(OH)3的量計算需要的HCl的量HCln(HCl)當HCl不足時n(HCl)nAl(OH)3當HCl過量時n(HCl)n(AlO)3n(AlO)nAl(OH)34n(AlO)3nAl(OH)3例如：在100mL1mol/L的NaAlO2溶液中加入0.05或0.25molHCl，生成Al(OH)30.05mol。解答：當HCl不足時，此時鋁元素以Al(OH)3和AlO形式存在，n(HCl)nAl(OH)30.05mol當HCl過量時，此時鋁元素以Al(OH)3和Al3形式存在，n(HCl)4n(AlO)3nAl(OH)30.25mol四、應用1制取Al(OH)3A133NH3H2O=Al(OH)33NH、AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO。2離子共存問題：Al3與OH、S2、HS、AlO、CO、HCO因發(fā)生雙水解反應或生成沉淀而不能大量共存；AlO與H、NH、Al3、Fe3等不能大量共存。3鑒別(利用滴加順序不同，現(xiàn)象不同)AlCl3溶液中滴加NaOH溶液現(xiàn)象：先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀溶解。NaOH溶液中滴加AlCl3溶液現(xiàn)象：開始無明顯現(xiàn)象，后產(chǎn)生白色沉淀，沉淀不溶解。4分離提純利用Al能溶于強堿溶液，分離Al與其他不溶于強堿的金屬混合物。利用Al2O3能與強堿溶液反應，分離Al2O3與其他不溶于強堿的金屬氧化物。利用Al(OH)3能與強堿溶液反應，分離Al3與其他金屬陽離子。5明礬的凈水作用：明礬是一種復鹽(由兩種或兩種以上陽離子和一種陰離子組成的鹽)，化學式為KAl(SO4)212H2O，是一種常見的凈水劑。主要原理為：Al33H2O=Al(OH)3(膠體)3H，其中氫氧化鋁膠體具有很強的吸附能力，它能凝聚水中的懸浮物并使之沉降，從而達到凈水的目的?！纠?】向30mL1molL1的AlCl3溶液中逐漸加入濃度為4molL1的NaOH溶液，若產(chǎn)生0.78g白色沉淀，則加入的NaOH溶液的體積可能為()A3mLB7.5mLC15mLD17.5mL【解析】n(Al3)0.03mol，nAl(OH)30.01mol，根據(jù)元素守恒可知，還有0.02mol的Al元素以Al3或AlO形式存在。若0.02mol的Al元素是以Al3形式存在，說明NaOH不足，n(NaOH)3nAl(OH)30.03mol，V(NaOH)7.5mL；若0.02mol的Al元素是以AlO形式存在，說明NaOH過量，n(NaOH)3nAl(OH)34n(AlO)0.11mol，V(NaOH)27.5mL?！敬鸢浮緽【提煉】向AlCl3溶液中逐漸加入NaOH溶液，先后發(fā)生Al33OH=Al(OH)3，Al(OH)3OH=AlOH2O，根據(jù)Al3的物質(zhì)的量計算最大沉淀量，若實際沉淀量等于最大沉淀量，按照第一個方程式計算NaOH的用量；若實際沉淀量小于最大沉淀量，有兩種情況，若是NaOH不足，按照第一個方程式計算；若是沉淀部分溶解，就要先求出產(chǎn)生最大沉淀量的NaOH的用量，再根據(jù)沉淀差值用第二個方程式計算NaOH用量，將兩部分NaOH相加即總使用量?！纠?】甲、乙兩燒杯中分別裝有相同體積、相同pH的氨水和NaOH溶液，各加入10mL0.1molL1AlCl3溶液，兩燒杯中都有沉淀生成。下列判斷正確的是()A甲中沉淀一定比乙中的多B甲中沉淀可能比乙中的多C甲中沉淀一定比乙中的少D實驗過程中甲中的現(xiàn)象始終保持一致【解析】一水合氨是弱電解質(zhì)、NaOH是強電解質(zhì)，所以相同pH的氨水和NaOH溶液：c(NH3H2O)c(NaOH)。相同體積、相同pH的氨水和NaOH溶液：n(NH3H2O)n(NaOH)，二者和氯化鋁反應都生成氫氧化鋁沉淀，但氫氧化鋁能溶于強堿NaOH，不溶于弱堿氨水。氫氧化鋁不溶于氨水，甲中發(fā)生：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH，由于氫氧化鋁能溶于強堿NaOH，乙中開始發(fā)生反應：Al33OH=Al(OH)3，若NaOH過量：Al(OH)3OH=AlO2H2O。如果加入的AlCl3恰好與NaOH反應生成Al(OH)3，由于參加反應的AlCl3的物質(zhì)的量相等，所以生成沉淀質(zhì)量相等；如果加入的AlCl3與NaOH反應生成Al(OH)3，后氯化鋁還有剩余，則剩余部分氯化鋁與氨水會繼續(xù)反應生成沉淀，則氨水中產(chǎn)生的沉淀較多；如果加入AlCl3與NaOH反應生成NaAlO2、Al(OH)3，則氨水中產(chǎn)生沉淀較多，由上述分析可知，甲中沉淀大于或等于乙中沉淀?！敬鸢浮緽【提煉】本題主要考查的是強、弱電解質(zhì)的區(qū)別及Al3在強堿性、弱堿性條件下存在形式的差異?！纠?】向物質(zhì)的量濃度均為1mol/L的AlCl3和鹽酸的混合溶液中逐滴滴入NaOH溶液，如圖n表示Al(OH)3的物質(zhì)的量、V表示NaOH溶液的體積，能正確表示這個反應過程的是()【解析】根據(jù)題意，原溶液中有AlCl3和鹽酸，逐滴滴入NaOH溶液的過程中，氫氧化鈉先和鹽酸發(fā)生酸堿中和反應，等鹽酸全部被中和后，再與AlCl3反應，根據(jù)Al33OH=Al(OH)3，Al(OH)3OH=AlO2H2O可知，一份Al3恰好完全沉淀需要三份NaOH，溶解一份Al(OH)3沉淀需要一份NaOH?！敬鸢浮緿【例4】下列曲線圖(縱坐標為沉淀的量，橫坐標為加入物質(zhì)的量)與對應的選項相符合的是()A為向1L濃度均為0.1molL1的Ba(OH)2、NaAlO2混合溶液中加入0.1molL1的稀H2SO4B為向1L濃度分別為0.1molL1和0.3molL1的AlCl3、NH4Cl的混合溶液中加入0.1molL1的稀NaOH溶液C為向燒堿溶液中滴加明礬溶液D為向AlCl3溶液中滴加過量氨水【解析】A項，Ba(OH)2和NaAlO2中加入稀H2SO4，發(fā)生的反應依次為Ba22OH2HSO=BaSO42H2O、AlOHH2O=Al(OH)3、Al(OH)33H=Al33H2O，所以加1L稀H2SO4時，Ba(OH)2反應完，再加0.5L稀H2SO4時AlO參加反應，再加1.5L稀H2SO4時，Al(OH)3全部溶解，正確；B項，向1L濃度分別為0.1molL1和0.3molL1的AlCl3、NH4Cl的混合溶液中加入0.1molL1的NaOH溶液，發(fā)生的反應依次是Al33OH=Al(OH)3、OHNH=NH3H2O、Al(OH)3OH=AlO2H2O，所以沉淀Al3和溶解Al(OH)3所用NaOH的量之比為31，而圖像上看到的是11，錯誤；C項，向燒堿溶液中滴加明礬溶液，發(fā)生的反應依次是Al34OH=AlO2H2O、Al33AlO6H2O=4Al(OH)3，錯誤；D項，向AlCl3溶液中滴加過量氨水，沉淀不會溶解，錯誤?！敬鸢浮緼【提煉】1.關于圖像題的答題技巧(1)看面：理解橫、縱坐標的含義。比如例3中橫坐標表示NaOH溶液的體積，縱坐標表示Al(OH)3的物質(zhì)的量。(2)看線：理解線的變化趨勢，每一條線都代表著一定的化學反應過程。比如A選項，可理解為有三個化學反應。(3)看點：理解曲線上拐點的含義，如與坐標軸的交點，曲線的交點，折點、最高點與最低點等。曲線的拐點代表著一個反應過程的結束和開始。比如D選項，最高點代表鋁離子沉淀剛好結束，氫氧化鋁的溶解開始。2關于Al(OH)3圖像問題的分析要點：(1)轉化過程中要遵循化學方程式中的化學計量數(shù)的對應關系。由于生成Al(OH)3沉淀與溶解Al(OH)3沉淀所用的NaOH溶液的體積比為31，例3中的C和D符合反應計量數(shù)，選項A和B均不符合。(2)看清橫縱坐標的含義，對圖像進行全面分析。(3)分析圖像時不僅要注意加入的酸或堿的強弱，還要注意加入的量和滴加的順序，因為滴加的順序不同可能產(chǎn)生的現(xiàn)象不同。比如例3是在AlCl3和鹽酸的混合溶液中逐滴滴入NaOH溶液。(4)對于一些復雜的問題可先分解后組合，進行圖像的疊加工作；只有抓住一些關鍵點(最高點、最低點、轉折點等)和變化趨勢，才能順利地解決圖像問題。【例5】煙氣脫硫能有效減少二氧化硫的排放。實驗室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制備堿式硫酸鋁Al2(SO4)x(OH)62x溶液，并用于煙氣脫硫研究。(1)酸浸時反應的化學方程式為_；濾渣的主要成分為_(填化學式)。(2)加CaCO3調(diào)節(jié)溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2(SO4)3轉化為Al2(SO4)x(OH)62x。濾渣的主要成分為_(填化學式)；若溶液的pH偏高，將會導致溶液中鋁元素的含量降低，其原因是_(用離子方程式表示)。(3)上述流程中經(jīng)完全熱分解放出的SO2量總是小于吸收的SO2量，其主要原因是_；與吸收SO2前的溶液相比，熱分解后循環(huán)利用的溶液的pH將_(填“增大”“減小”或“不變”)?！窘馕觥?1)粉煤灰的主要成分為Al2O3和SiO2，Al2O3能與酸反應，SiO2不能，所以化學方程式為：Al2O33H2SO4=Al2(SO4)33H2O，濾渣的主要成分為SiO2；(2)加碳酸鈣粉末主要是為了中和多余的硫酸，所以濾渣的主要成分可是CaSO4；若溶液的pH偏高，鋁離子水解呈酸性，鋁元素會轉化為Al(OH)3，方程式為3CaCO32Al33SO3H2O=2Al(OH)33CaSO43CO2；(3)溶液吸收二氧化硫生成SO，在溶液中SO易被氧化生成SO，所以上述流程中經(jīng)完全熱分解放出的SO2量總是小于吸收的SO2量；溶液中SO屬于弱酸根離子被氧氣氧化轉化為SO，SO為強酸根離子，則溶液酸性增強，pH減小?！敬鸢浮?1)Al2O33H2SO4=Al2(SO4)33H2OSiO2(2)CaSO43CaCO32Al33SO3H2O=2Al(OH)33CaSO43CO2(3)溶液中的部分SO被氧化成SO減小【提煉】這是以鋁為背景，考查了物質(zhì)的制備原理，主要知識點涉及鋁化合物的相關知識點、物質(zhì)分離及提純的方法和基本操作。解題關鍵：明確試劑的性質(zhì)以及用途；分析每一步發(fā)生的反應；分析每一步反應完后得到的物質(zhì)有哪些(包括過量的試劑)；分析每個分離操作的目的。