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高三化学教案：铝及其化合物
[10-15 23:24:09] 来源：http://www.xiaozhibei.com 高三化学教案 阅读：9168次(3)制备：
因Al2O3不能与水化合，故不能用Al2O3直接制取Al(OH)3
①用铝盐(Al3+)制取Al(OH)3
加入氨水至沉淀完全，一般不用NaOH等强碱。Al3++3NH3•H2O===Al(OH)3↓+3NH+4
②用铝屑、烧碱、稀H2SO4制取Al(OH)3
法一：Al Al3+ Al(OH)3; 法二： Al AlO-2 Al(OH)3;
每制取1 mol Al(OH)3，方法一耗H+和OH-各3 mol;方法二耗H+和OH-各1 mol;方法三耗H+和OH-各3/4 mol。故方法三最节省原料。
3.硫酸铝钾
(1)硫酸铝钾由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成，电离时能产生两种阳离子。
(2)明矾可作净水剂 。
(3)硫酸铝钾具有Al3+、SO2-4的性质。
4.“铝三角”及其应用
(1)“铝三角”是指Al3+、Al(OH)3、AlO-2相互转化的三角关系(右图所示)。
(2)应用
①制取Al(OH)3
Al3++3NH3•H2O===Al(OH)3↓+3NH+4 AlO-2+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO-3
Al3++3AlO-2+6H2O===4Al(OH)3↓
②离子共存问题
a.与Al3+不能大量共存的离子有OH-、S2-、AlO-2、HCO-3、ClO-、CO2-3等。
例如：Al3++3ClO-+3H2O===Al(OH)3↓+3HClO Al3++3HCO-3===Al(OH)3↓+3CO2↑。
b.与AlO-2不能大量共存的离子有H+、NH+4、Al3+、Fe3+、HCO-3、HSO-3等。
例如：AlO-2+NH+4+H2O===Al(OH)3↓+NH3↑ 3AlO-2+Fe3++6H2O===3Al(OH)3↓+Fe(OH)3↓
AlO-2+HCO-3+H2O===Al(OH)3↓+CO2-3。
【例2】 将氯化铝溶液和氢氧化钠溶液等体积混合，得到的沉淀物中含铝元素的质量与溶液中含铝元素的质量相等，则原氯化铝溶液与氢氧化钠溶液的物质的量浓度之比可能是( )
①1:3 ②2:3 ③1:4 ④2:7
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
[解析] 沉淀物可以肯定是Al(OH)3，而溶液中的铝元素可能有两种存在形式。
(1)若AlCl3过量，而NaOH的量不足，溶液中的铝元素应是以Al3+形式存在。
AlCl3+3NaOH===Al(OH)3↓+3NaCl
1 mol 3 mol 1 mol
依据题意知溶液中还有1 mol AlCl3，c(AlCl3):c(NaOH)=(1+1):3=2:3。
(2)若AlCl3量不足，NaOH过量时，溶液中的铝元素以AlO-2形式存在。
AlCl3～3NaOH～Al(OH)3
1 mol 3 mol 1 mol
依题意溶解了0.5 mol Al(OH)3，设此时又消耗了NaOH的物质的量为n(NaOH)，
Al(OH)3+NaOH===NaAlO2+2H2O
1 1
0.5 mol n(NaOH)
n(NaOH)=0.5 mol， c(AlCl3):c(NaOH)=1:(3+0.5)=2:7。
[答案] D
变式2 铝是一种重要的金属。
(1)铝在元素周期表中的位置是________。
(2)生产中曾用铝热反应焊接钢轨，铝与氧化铁发生反应的化学方程式为__________________________。(3)铝与NaOH溶液反应的离子方程式为：__________________________;
同温同压下，在浓度和体积均为100 mL 2 mol/L的盐酸及NaOH溶液中各加入等质量的Al，产生气体的体积比为5:6，则所加Al的质量为________。
(4)以上述所得AlCl3溶液为原料制取无水AlCl3，先制得AlCl3•6H2O晶体，主要操作包括____________________________，在干燥的HCl气流中加热AlCl3•6H2O晶体，能进一步制取无水AlCl3，其原因是(结合离子方程式简要说明)____________________________________________________________
解析：(3)2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑，2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑，由上述两个方程式可以看出，当盐酸与NaOH的物质的量相同时，产生H2的体积为1:3，现为5:6>1:3，故加入的Al相对盐酸过量，对NaOH不足。0.2 mol的HCl需Al的质量为13×27 g/mol×0.2 mol=1.8 g，对应5份H2，当H2为6份时，铝的质量为65×1.8 g=2.16 g即为所求。
答案：(1)第3周期ⅢA族(2)2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe(3)2Al+2OH-+2H2O===2AlO-2+3H2↑ 2.16 g
(4)加热浓缩，冷却结晶，过滤 Al3++3H2OAl(OH)3+3H+，在干燥的HCl气流中，抑制AlCl3的水解，且带走AlCl3•6H2O晶体受热产生的水蒸气，故能得到AlCl3
热点3有关氢氧化铝沉淀的计算
1.铝盐与强碱的反应(以AlCl3与NaOH的反应为例)
向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液时，发生的反应依次为：
Al3++3OH-===Al(OH)3↓ Al(OH)3+OH-===AlO-2+2H2O
生成的Al(OH)3与加入的NaOH的物质的量关系可用图象表示为
(1)根据AlCl3和NaOH的物质的量计算生成的Al(OH)3的物质的量，结合反应的化学方程式及图象可知：
①当n(OH-):n(Al3+)≤3时， n[Al(OH)3]=13n(OH-)。
②当3
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n[Al(OH)3]=n(Al3+)-[n(OH-)-3n(Al3+)]=4n(Al3+)-n(OH-)。
③当n(OH-)n(Al3+)≥4时，n[Al(OH)3]=0。
(2)根据Al(OH)3和AlCl3的物质的量，计算需要的NaOH的物质的量。
由图象可以看出，AlCl3和生成的Al(OH)3为一定值时，加入的NaOH有两种情况：
①当NaOH不足时，n(NaOH)=3n[Al(OH)3]。②当NaOH过量时，
n(NaOH)=3n(Al3+)+{n(Al3+)-n[Al(OH)3]}=4n(Al3+)-n[Al(OH)3]。
2.偏铝酸盐与强酸的反应(以NaAlO2和盐酸的反应为例)
向NaAlO2溶液中滴加稀盐酸时，发生的反应依次为：
AlO-2+H++H2O===Al(OH)3↓ Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O[来源:高考资源网KS5U.COM]
生成的Al(OH)3与加入的盐酸的物质的量的关系可用图象表示为：
(1)根据NaAlO2和HCl的物质的量计算生成Al(OH)3的量
结合反应的化学方程式及图象可知：
①当n(H+):n(AlO-2)≤1 时，n[Al(OH)3]=n(H+)。
②当1
③当n(H+):n(AlO-2)≥4时，n[Al(OH)3]=0。
(2)根据Al(OH)3和NaAlO2的物质的量计算需要的HCl的物质的量
由图象可以看出，NaAlO2和生成的Al(OH)3为一定值时，加入的盐酸有两种情况：
①当盐酸不足时，n(HCl)=n[Al(OH)3]。
②当盐酸过量时，n(HCl)=n(AlO-2)+3{n(AlO-2)-n[Al(OH)3]}=4n(AlO-2)-3n[Al(OH)3]。
【例3】 在50 mL b mol/L的AlCl3溶液中加入50 mL a mol/L NaOH溶液。
(1)当a≤3b时，生成Al(OH)3沉淀的物质的量为________。
(2)当a、b满足________条件时，无沉淀产生。
(3)当a、b满足________条件时，先有沉淀生成，后又有部分沉淀溶解，此时Al(OH)3的质量为________。
[解析] (1)依题意知，在AlCl3溶液中加入NaOH溶液有如下两反应发生：AlCl3+3NaOH===Al(OH)3↓+3NaCl①AlCl3+4NaOH===NaAlO2+3NaCl+2H2O②根据以上两反应可以看出：当a≤3b时只发生第一个反应，此时NaOH不足量，产生沉淀的量取决于NaOH，n[Al(OH)3]=13n(NaOH)=0.05 a3 mol。(2)如果无沉淀生成，Al元素全部以AlO-2形式存在，n(AlCl3):n(NaOH)≤1:4，即a:b≥4:1，整理得a≥4b。(3)此种情况应当是两个反应均发生，铝元素以Al(OH)3和AlO-2两种形式存在。符合关系：14
整理得：3b
法一：联立方程法。设反应①中，AlCl3物质的量为x，则Al(OH)3为x，NaOH为3x，
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