2019版高考化学总复* 专题 铝的性质及应用导学案

发布于:2021-12-02 11:20:00

学*资料专题

铝的性质及应用
考点解读 一、两个方面突破铝的性质 1.铝的结构和存在

铝位于元素周期表第三周期ⅢA 族,原子结构示意图为

。铝是地壳中含量最

多的金属元素。自然界中的铝全部以化合态的形式存在。

2.金属铝的物理性质

银白色有金属光泽的固体,有良好的延展性、导电性和传热性等,密度较小,质地柔软。

3.掌握铝的化学性质与用途

(1)铝的化学性质

写出图中标号反应的化学方程式或离子方程式:

(2)铝的制备及用途 制备 用途

电解熔融 Al2O3:2Al2O3=电==解==4Al+3O2↑ ①纯铝用作导线

唐玲

②铝合金制备汽车、飞机、生活用品等

4.制备

2Al2O3(熔融)冰=电=晶=解=石= 4Al+3O2↑

5.铝的用途

纯铝用作导线,铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。

二、铝与酸、碱反应生成 H2 的量的关系 铝分别与盐酸、NaOH 溶液反应的化学方程式为

2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑

2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑

0

+3

从化学方程式可以看出,Al 与酸、碱反应时生成 H2 的实质是:Al 失 3e-,A l ,所以不

论是 Al 与酸还是与碱反应,Al 与产生的 H2 的关系均是:2Al~3H2。

1.等量铝分别与足量盐酸和 NaOH 溶液反应,产生氢气的体积比为VVNHaCOlH

H2 H2

=1∶1。

2.足量的铝分别与等物质的量的盐酸和 NaOH 溶液反应,产生氢气的体积比为VVNHaCOlH

H2 H2

=1∶3。

3.一定量的铝分别与一定量的盐酸和 NaOH 溶液反应,产生氢气的体积比13<VVNHaCOlH

H2 H2

<11,则必定是 a.铝与盐酸反应时,铝过量而盐酸不足;b.铝与 NaOH 溶液反应时,铝不足

而 NaOH 过量。

考向分析

考向一:铝的性质及用途 典例 1、下列金属中,表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化的是( )

A.K

B.Na

C.Fe

D.Al

解析:选 D K、Na 易与 O2 反应,A、B 错误;铁易生锈,生成的 Fe2O3 不能保护内部金

属,C 错误;在空气中 Al 表面形成致密的 Al2O3 保护层,保护内层金属不被氧化,D 正确。

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考向二、铝与酸、碱的反应及计算

典例 2、甲、乙两烧杯中各盛有 100 mL 3 mol·L-1 的盐酸和氢氧化钠溶液,向两烧杯

中分别加入等质量的铝粉,反应结束后测得生成气体体积之比为 1∶2,则加入的铝粉的质

量为( )

A.5.4 g

B.3.6 g

唐玲

C.2.7 g

D.1.8 g

解析:选 A 由 2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑,2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑可知,

两份等质量的 Al 都完全反应时,生成 H2 的量相等,消耗 HCl 与 NaOH 的量不相等。题中已

知 HCl、NaOH 的物质的量均为 0.3 mol,且生成 H2 的体积之比为 1∶2,所以实际发生反应

时 的 情 况为 HCl 的量不足,Al 过量;NaOH 过量,Al 的量不足。由生成 H2 的体积之比

为 1∶2 可知,反应的 Al 的量之比也为 1∶2,即与 0.3 mol 盐酸完全反应的 Al 为 2.7 g,

与 NaOH 溶液反应的 Al 为 5.4 g。

考向三:铝与酸或碱反应的定量分析

典例 3、铝作为一种特殊的金属,既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出 H2,

就铝的这些特性回答下列问题:

(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、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________。

A.5.4 g

B.3.6 g

C.2.7 g

D.1.8 g

【答案】 (1)1∶1 (2)1∶3 (3)3∶1 (4)A

【解析】(1)根据化学方程式:2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2

+3H2↑得 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 的物质的量相等时,二者产生 H2 的体

积比为 1∶3。

(3)因为铝足量且产生的 H2 相等,根据关系式 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+2H2O===2NaAlO2+

3H2↑。可见当参加反应的 HCl 和 NaOH 的物质的量一样多时,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。

唐玲

2Al+6HCl === 2AlCl3+3H2↑

6 mol

3 mol

3 mol·L-1×0.1 L 0.15 mol

则 Al 与 NaOH 反应生成的 H2 为 0.15 mol×2=0.3 mol。

2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑

2×27 g

3 mol

5.4 g

0.3 mol

即投入的铝粉为 5.4 g。

方法指导:铝与酸、碱反应生成 H2 的量的关系

铝与盐酸、氢氧化钠反应的化学方程式分别为 2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑、2Al+2NaOH

+2H2O===2NaAlO2+3H2↑。从化学方程式可以看出 Al 与酸、碱反应时生成 H2 的实质都是 Al失――3→ e-Al3+/AlO-2 ,所以无论与酸还是与碱反应,Al 与 H2 的关系都是 2Al~3H2。

对点训练

1.足量下列物质与等质量的铝反应,放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是( )

A.氢氧化钠溶液

B.稀硫酸 C.盐酸 D.稀硝酸

【答案】A

【解析】设 Al 为 1mol,A.铝与氢氧化钠溶液反应生成 NaAl(OH)4],1molAl 消耗 1molNaOH;

B.铝与稀硫酸反应生成 Al2(SO4)3,1mol 铝消耗 1.5mol 硫酸;C.铝与盐酸反应生成 AlCl3,

1mol 铝消耗 3mol 盐酸;D.硝酸与金属铝反应不生成氢气,综合以上分析可知放出氢气

且消耗溶质物质的量最少的是氢氧化钠溶液,故选 A。

2.某同学在实验室利用氢氧化钠、盐酸分离铁粉和铝粉混合物,物质转化关系如图所示:

下列说法不正确的是( ) A.x 为 NaOH 溶液,y 为盐酸
B.a→b 发生的反应为:AlO2-+H++H2O═Al(OH)3↓ C.b→c→Al 的反应条件分别为:加热、电解 D.a、b 、c 既能与酸又能与碱反应 【答案】D 【解析】A.铁粉和铝粉混合物,加入试剂 X,过滤得到铁,试剂 X 能溶解铝,盐酸和铁、
唐玲

铝都反应,氢氧化钠溶液只和铝反应:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,a 为偏氯酸钠溶

液,偏铝酸钠和适量盐酸反应 NaAlO2+HCl+H2O=Al(OH)3↓+NaCl,所以 x 为 NaOH 溶液,y

为盐酸,故 A 正确;B.a 为偏氯酸钠溶液,b 为氢氧化铝,a→b 发生的反应

NaAlO2+HCl+H2O=Al(OH)3↓+NaCl,离子反应为:AlO2-+H++H2O═Al(OH)3↓,故 B 正确;C.b


为氢氧化铝,氢氧化铝受热分解 2Al(OH)3 Al2O3+3H2O,生成氧化铝和水,氧化铝电

解 2Al2O3 电解 4Al+3O2↑,生成铝和氧气,故 C 正确;D.b 为氢氧化铝,为两性氢氧

化物,既能与酸又能与碱反应,C 为氧化铝,属于两性氧化物,既能与酸又能与碱反应,

a 为偏氯酸钠溶液,只能和酸反应,不能和碱反应,故 D 错误;故选 D。

3.将 4g 铝铁合金粉末溶于足量盐酸中,加入过量氢氧化钠溶液,过滤后向滤液中通入足量

二氧化碳,再将沉淀滤出,经洗涤、干燥、灼烧后得到固体粉末的质量仍为 4g,原合

金中铁的质量分数最接*( )

A.30%

B.47%

C.53%

D.70%

【答案】B

4.将 15.6g Na2O2 和 5.4g Al 同时放入一定量的水中,充分反应后得到 200mL 溶液,再向该

溶液中缓慢通入 HCl 气体 6.72L(标准状况),若忽略反应过程中溶液的体积变化,则下

列判断正确的是( ) A.反应过程中得到 6.72L(标准状况)的气体

B.最终无沉淀生成

C.最终得到的溶液中 c(NaCl)=1.5mo/L

D.最终得到的溶液中 c(Na+)=c(Cl-)+c(OH-)

【答案】C

【解析】15.6gNa2O2 的物质的量为

=0.2mol,5.4gAl 的物质的量为

=0.2mol,

6.72LHC 气 体 的 物 质 的 量 为

=0.3mol ; 所 发 生 的 有 关 反 应 为

2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑ ; 2Al+2H2O+2NaOH═2NaAlO2+3H2↑ ; HCl+NaOH═NaCl+H2O ,

NaAlO2+HCl+H2O═Al(OH)3↓+NaCl. 2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑

0.2mol 0.4mol 2.24L 2Al+2H2O+2NaOH═2NaAlO2+3H2↑

0.2mol 0.2mol 0.2mol

6.72L

A.反应中共得到气体的体积为 2.24L+6.72L=8.96L,故 A 错误;B.将 15.6gNa2O2 和

唐玲

5.4gAl 同时放入一定量的水中,反应后溶液的成分为 0.2molNaOH 和 0.2molNaAlO2, 加入 0.3molHCl,反应后溶液的成分是 0.3molNaCl 和 0.1molNaAlO2,生成 0.1mol 氢 氧化铝沉淀,故 B 错误;C.反应后溶液的成分是 0.3molNaCl 和 0.1molNaAlO2,所以

c(NaCl)=

=1.5mo/L,故 C 正确;D.反应后溶液的成分是 0.3molNaCl 和

0.1molNaAlO2,由电荷守恒可知 c(Na+)=c(Cl-)+c(OH-)+c(AlO2-)-c(H+),故 D 错误;故

选 C。 5、下列有关铝及其化合物的叙述正确的是( )

A.铝粉与氧化镁共热可制取金属镁

B.足量铝分别与含 1 mol HCl、1 mol NaOH 的溶液反应,产生相同量的氢气

C.工业上用电解熔融 Al2O3 的方法冶炼铝 D.在浓硝酸中加入等体积的浓硫酸后,立即加入铝片,铝片表面发生钝化

【答案】C

6.铝能提炼难熔金属和制成铝热剂,是因为铝( )

A.密度小,熔点较低

B.具有还原性,且生成氧化铝时放出大量热

C.在空气中燃烧,发出耀眼白光

D.是金属

【答案】B 7.取四等份铝,分别加入足量的下列溶液中,充分反应后,放出氢气最多的是( )

A.3 mol·L-1 氨水 C.8 mol·L-1NaOH

B.4 mol·L-1HNO3 D.18 mol·L-1H2SO4

【答案】C

解析: A 项,氨水与铝不反应,不产生氢气;B 项,铝与 HNO3 反应不放出氢气;C 项,

铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气;D 项,铝与浓硫酸发生钝化,不产生氢气。

唐玲


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