第09讲 铝及其重要化合物-备战2024年高考化学精准一轮复习讲义

第09讲 铝及其重要化合物（原卷板） 知识主线：AlAl2O3Al(OH)3NaAlO2 一、铝的性质及用途 1．铝的结构和存在：铝的原子结构示意图为，铝元素在地壳中含量丰富，是地壳中含量最多的金属元素，仅次于氧、硅。自然界中的铝全部以化合态(铝土矿中)存在 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＋3O22Al2O3 ②与Cl2反应：2Al＋3Cl22AlCl3 ③与S反应：2Al＋3SAl2S3 (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)Al(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O 【注意】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===2AlO＋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＋Fe2O3Al2O3＋2Fe 4Al+3MnO23Mn+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＋2Al2Fe＋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＋4Al3Mn＋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镁条：制造高温条件，引起氯酸钾分解，引发铝热反应 ④氯酸钾：制造氧气利于反应 【注意】 ①Al与MgO不能发生铝热反应 ②铝热反应不是一个反应，而是一类反应 ③铝热反应为放热反应 5．铝的制备及用途 (1)制备(电解熔融Al2O3)：2Al2O34Al＋3O2↑ (冰晶石的作用是作为熔剂，降低氧化铝的熔点) (2)用途：①纯铝用作导线 ②铝合金制备汽车、飞机、生活用品等 6．工业炼铝的流程 铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2