第二节 铝和铝的化合物知识导图一、铝的重要性质1、物理性质铝是银白色的轻金属，熔点低，硬度小，有良好的导电、导热性．2、化学性质与O 2反应：4Al+ 3O 2=2Al 2O 3与非金属反应 与Cl 2反应：2Al+3Cl 2=2AlCl 3与S 反应：2Al+3S= Al 2 S 3Al 与酸反应：2Al+6HCl=2AlCl 3+3H 2↑与碱液反应：2Al+2NaOH+2H 2O=2NaAlO 2+3H 2↑铝热反应：2Al ＋Fe 2O 3 高温 Al 2O 3＋2Fe10Al ＋3V 2O 5　　高温 5Al 2O 3＋6V （1）铝HCl 、NaOH 溶液反应2Al+6HCl=2AlCl 3+3H 2↑2Al+2NaOH+2H 2O=2NaAlO 2+3H 2↑（2）铝与酸、碱溶液反应时，铝与氢气的关系可以用：2Al ——3H 2进行计算。

①等量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为：V HCl (H 2)V NaOH (H 2)＝1︰1。

②足量的铝与等物质的量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为：V HCl (H 2)V NaOH (H 2)＝1︰3。

（3）当生成H 2相等时，消耗铝单质一定相等，消耗HCl 与NaOH 的物质的量之比为3∶1.（4）一定量的铝分别和一定量的盐酸和NaOH 溶液反应，若产生H 2的体积比为13<V HCl (H 2)V NaOH (H 2)<11，则必定是：Al 与HCl 反应时，Al 过量而HCl 不足；Al 与NaOH 溶液反应时，Al 不足而NaOH 溶液过量．二、铝的氧化物（Al 2O 3）1、化学性质与酸反应：Al 2O 3+6HCl=2AlCl 3+3H 2O与碱反应：Al 2O 3+2NaOH=2NaAlO 2+H 2O2、用途：熔点很高，是一种很好的耐火材料（Al 2O 3，MgO ），红宝石，蓝宝石的主要成分是氧化铝。

三、铝的氢氧化物【Al(OH)3】1、化学性质与酸反应：Al(OH)3+3HCl=AlCl 3+3H 2O与碱反应：Al(OH)3+NaOH=NaAlO 2+H 2O受热分解：2Al(OH)3=====△Al 2O 3＋3H 2O2、制备常用铝盐溶液与氨水反应制备，反应方程为：Al 2 (SO 4) 3+6NH 3·H 2O=2Al(OH)3↓+3(NH 4)2SO 4Al 3++3NH 3·H 2O=Al(OH)3↓+3NH 4+注：1、“铝三角”相关反应Al(OH)3＋OH -=== AlO 2-＋2H 2OAl(OH)3＋3H +=== Al 3+＋3H 2OAl 3+＋3OH +=== Al(OH)3↓Al 3+＋4OH -=== AlO 2-＋2H 2OAlO 2-＋H +＋H 2O === Al(OH)3↓AlO 2-＋4H +=== Al 3+＋2H 2OAl 3+＋3AlO 2-＋6H 2O === 4Al(OH)3↓2、应用（1）制备Al(OH)3Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+AlO2-+2CO2+H2O= Al(OH)3↓+ HCO3-（CO2过量）（2）离子共存Al3+与OH-、及弱酸阴离子AlO2-、CO32-、S2-等因生成沉淀或发生强烈双水解而不能大量共存；AlO2-与H+、HCO3-，以及弱碱阳离子Al3+、Fe3+等不能大量共存。

（3）鉴别（利用滴加顺序不同，现象不同）①AlCl3溶液中滴加NaOH溶液现象为：先产生白色沉淀，后沉淀溶解。

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

（4）既能和酸反应，又能和碱反应的物质有：①金属单质Al等；②两性氧化物Al2O3、ZnO等；③两性氢氧化物Al(OH)3等；④弱酸的铵盐(NH4)2CO3、CH3COONH4等；⑤弱酸酸式盐，如NaHCO3、NaHS、NaHSO3等；⑥某些蛋白质与氨基酸。

（5）制备Al(OH)3的三种方案①2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑AlCl3＋3NaOH=== Al(OH)3↓+3NaCl②2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑NaAlO2＋HCl＋H2O=== Al(OH)3↓+ NaCl③2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑Al3+＋3AlO2-＋6H2O=== 4Al(OH)3↓3、有关Al(OH)3的计算及图像分析（1）把铝盐(Al3+)溶液逐滴加入到强碱溶液中至过量①现象：先无明显现象，然后逐渐产生大量的白色沉淀。

②有关反应：A→B：Al3+＋4OH-= AlO2-＋2H2OB→C：Al3+＋3 AlO2-＋6H2O===4Al(OH)3↓③图像(右图)（2）在AlO－2溶液中逐滴加入强酸至过量①现象：先生成白色沉淀，随后沉淀逐渐溶解。

②有关反应：A→B：AlO2-＋H+＋H2O===Al(OH)3↓B→D：Al(OH)3＋3H+===Al3+＋3H2O③图像(右图)（3）在强酸溶液中逐滴加入AlO2-溶液至过量①现象：先无明显现象，反应一段时间后逐渐产生白色沉淀。

②有关反应：A→B：4H+＋AlO2-===Al3+＋2H2OB→C：Al3+＋3 AlO2-＋6H2O===4Al(OH)3↓③图像(右图)（4）明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至过量①现象：先有白色沉淀生成，然后部分沉淀溶解。

②有关反应：O→A：2KAl(SO4)2＋3Ba(OH)2===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓＋K2SO4A→B：2Al(OH)3+K2SO4+Ba(OH)2===BaSO4↓+2KAlO2+4H2O③图像(右图)（5）向Mg2+与Al3+的酸性溶液中逐滴加入强碱溶液①现象：无明显现象→出现沉淀→渐多→最多→减少→不变②反应O→A：H+＋OH-===H2OA→B：Al3+＋3OH-===Al(OH)3↓Mg2+＋2OH-===Mg(OH)2↓B→C：Al(OH)3＋OH-=== AlO2-＋2H2O③图像(右图)四、明矾及其净水原理明矾：KAl (SO4)2,其净水的原理用离子方程式表示为：Al3++3H2O=Al(OH)3（胶体）+3H+再如FeCl3也具有净水能力。

例：1、向一定量的Mg2+、N、Al3+混合溶液中加入Na2O2的量与生成沉淀和气体的量(纵坐标)的关系如图所示,则溶液中三种离子的物质的量之比为(C)A.1∶1∶2B.2∶2∶1C.1∶2∶2D.9∶2∶4解析:题中涉及的化学反应方程式有:①2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑;②Mg2++2OH-Mg(OH)2↓;③Al3++3OH-Al(OH)3↓;④Al(OH)3+OH-Al+2H2O;⑤N+OH-NH3↑+H2O。

沉淀曲线AB段发生反应④,据AB段得n[Al(OH)3]=0.2 mol。

OA段发生反应②、③,据沉淀最大值0.3 mol,得n(Mg2+)=0.1 mol。

当n(Na2O2)=0.5 mol时,n(O2)=0.25 mol,由于此时气体总量为0.45 mol,则n(N)=n(NH3)=0.2 mol,所以n(Mg2+)∶n(N)∶n(Al3+)=0.1∶0.2∶0.2=1∶2∶2。

2、如图表示有关物质(均由短周期元素形成)之间的转化关系,其中A为常见的金属单质,B为非金属单质(一般是黑色粉末),C是常见的无色无味液体,D是淡黄色的固体化合物。

(反应条件图中已省略。

)(1)A、B、C、D代表的物质分别为、、、(填化学式);(2)反应①中的C、D均过量,该反应的化学方程式是;(3)反应②中,若B与F的物质的量之比为4∶3,G、H分别是、(填化学式);(4)反应③中产物K的化学式为;(5)反应④的离子方程式为。

解析:D是淡黄色的固体化合物为Na2O2,能与水和CO2反应。

C是常见的无色无味液体是水,则G为CO2;再依据K能溶于水,说明K为Na2CO3,F为O2;题给信息黑色单质B与F(氧气)反应得到G(CO2),说明B为C(碳);依据F(O2)与E反应生成C(水)可知E为氢气,再根据金属A与碱性溶液反应产生氢气,可得到A为Al。

因反应①中的H2O、Na2O2均过量,所以溶液甲是NaOH与NaAlO2的混合溶液。

答案:(1)Al C H2O Na2O2(2)2H2O+2Na2O24NaOH+O2↑,2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑(3)CO2CO(4)Na2CO3(5)CO2+Al+OH-+H2O C+Al(OH)3↓3、(2009·上海高考)镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应，产生气体的体积(V)与时间(t)关系如右图反应中镁和铝的()A．物质的量之比为3∶2B．质量之比为3∶2C．摩尔质量之比为2∶3D．反应速率之比为2∶3由关系式：Mg～H2,2Al～3H2，可知产生等量H2时，消耗Mg、Al物质的量之比为3∶2，故A项正确．二者质量之比为4∶3，摩尔质量之比为8∶9，反应速率之比为3∶2.4、A、D、F均是由短周期元素组成的单质,常温下C是液体。

请回答下列问题:(1)B和E的化学式:B,E。

(2)A与C反应的离子方程式为。

(3)关于A的叙述中正确的是(填序号)。

①A有很强的还原性②A的焰色反应呈紫色③少量A可以保存在冷水里④A着火时应选用泡沫灭火剂(4)将A、镁、铝各0.3 mol分别放入100 mL 1 mol/L的盐酸中,同温同压下产生的气体体积之比是(填序号)。

①1∶2∶3 ②6∶3∶2 ③3∶1∶1 ④1∶1∶1解析:C为液体,且由D与F两种单质反应生成,则C为水,则单质D与F为氢气和氧气。

单质A与水反应生成D,可以确定D为氢气,F为氧气;由此可确定A为金属Na,则B为Na2O2、E 是NaOH。

钠与酸反应,当钠过量时,与酸反应结束后还会与水继续反应,而镁、铝与盐酸反应后,过量的金属不能与水反应。

答案:(1)Na2O2NaOH(2)2Na+2H2O2Na++2OH-+H2↑(3)①(4)③5、(2011重庆模拟)将0.4mol金属Al全部转化为Al(OH)3,消耗a mol HCl、b mol NaOH,则a+b的最小值为()A.1.6B.0.8C.0.6D.0.4解析:运用下列反应可使消耗的HCl、NaOH之和最少。

①2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑,②2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑,③Al3++3Al+6H2O4Al(OH)3↓。

运用Al元素守恒知③中n(Al3+)=0.1 mol,n(Al)=0.3 mol,由此知①中消耗盐酸中n(HCl)=0.3 mol,②中消耗的n(NaOH)=0.3 mol。