2024届高三化学一轮复习 专题三3.3铝及其重要化合物 讲义

铝及其重要化合物 【考纲要求】 1．掌握铝的主要性质及其应用 2．掌握铝的重要化合物[Al2O3、Al(OH)3、Al3＋、AlOeq \o\al(－,2)、KAl(SO4)2·12H2O]的主要性质及其应用 3．掌握“铝三角”的转化关系及其应用 考点一 铝的性质及应用 【核心知识梳理】 1．铝的结构和存在：铝的原子结构示意图为 2．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．化学性质 (1)与非金属反应 ①Al与O2的反应 常温时：4Al＋3O2===2Al2O3 (常温下，在空气中能跟氧气反应，表面覆盖一层致密而坚硬的氧化物薄膜，具有抗腐蚀性能) 加热时：4Al＋3O2eq \o(=====,\s\up7(△))2Al2O3 ②与Cl2反应：2Al＋3Cl2eq \o(=====,\s\up7(点燃))2AlCl3 ③与S反应：2Al＋3Seq \o(=====,\s\up7(△))Al2S3 (2)与酸反应 ①与非氧化性酸(如：稀盐酸、稀硫酸)的反应——铝与盐酸反应 与稀盐酸反应：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ Al＋6H+===2Al3+＋3H2↑ ②与氧化性酸(如：硝酸、浓硫酸)的反应 a．常温下，铝遇冷的浓硫酸、浓硝酸产生钝化现象，即：浓硫酸、浓硝酸将铝的表面氧化成一层致密的氧化物薄膜，这层莫阻止了酸与内层金属的进一步反应。但在加热的条件下铝可以和浓硫酸、浓硝酸反应 b．铝与浓硝酸共热：Al＋6HNO3(浓)eq \o(=====,\s\up7(△))Al(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O 【微点拨】常温下，能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生“钝化”，而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应 (3)与碱溶液的反应 与NaOH溶液反应：2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑ 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \o\al(－,2)＋3H2↑ 【微点拨】 ①铝与氢氧化钠溶液反反应的机理：铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，Al(OH)3可溶于NaOH生成NaAlO2和H2O，反应中Al为还原剂，水为氧化剂 反应过程：2Al＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H 2↑ (属于氧化还原反应) 2Al(OH)3＋2NaOH===2NaAlO2＋4H2O (非氧化还原反应) 双线桥法 单线桥法 ②能与铝反应产生氢气的溶液可能呈强酸性也可能呈强碱性 (4)Al与盐溶液反应：2Al＋3CuSO4===Al2(SO4)3＋3Cu 2Al＋3Cu2+ 2Al3+＋3Cu (5)Al与Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应 2Al＋Fe2O3eq \o(=====,\s\up7(高温))Al2O3＋2Fe 4Al+3MnO2eq \o(=====,\s\up7(高温))3Mn+2Al2O3 4．铝热反应实验中的有关问题 (1)概念：某些金属氧化物粉末，与铝粉混合后在较高温度下剧烈反应生成Al2O3和其它金属并放出大量的热的反应，叫铝热反应 (2)原理：铝作还原剂，另一种氧化物作氧化剂，用铝将氧化物中的金属置换出来 (3)铝热剂：铝粉和某些金属氧化物(Fe2O3、V2O5、Cr2O3、MnO2等)组成的混合 (4)反应特点：在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈液态易Al2O3分离 (5)实验过程 实验步骤 ①取一张圆形滤纸，倒入5克炒干的氧化铁(Fe2O3)粉末，再倒入2克铝粉、将两者混合均匀 ②用两张圆形滤纸，分别折叠成漏斗状，将其中一个取出，在底部撕一个孔，用水润湿下面一点，再跟 另一个漏斗套在一起，使四周都有4层 ③将折好的滤纸架在铁圈上，下面放置盛沙的蒸发皿，把混合均匀的氧化铁粉末和铝粉倒入纸漏斗中　 ④再在上面加少量氯酸钾，并在混合物中间插一根镁条 ⑤点燃镁条，观察发生的现象 实验装置 实验现象 ①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应 ②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中 实验结论 高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热Fe2O3＋2Aleq \o(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3 原理应用 ①制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等 3MnO2＋4Aleq \o(=====,\s\up7(高温))3Mn＋2Al2O3 ②金属焊接，如：野外焊接钢轨等 操作要点 ①内层纸漏斗底部剪个小孔：使熔融物易于落下 ②蒸发皿盛沙：防止高温熔融物溅落炸裂蒸发皿 ③镁