3.2 金属材料 讲义-2025-2026学年高一上学期化学人教版必修第一册

金属材料（学案） 学习要点： 考点01 合金 考点02 铝 考点03 铝的化合物 考点04 铝的相关计算（难点） 考点05 铝及其化合物的相互转化（重点） 考点1 合金 金属材料：纯金属以及它们的合金。 常见合金：铁合金、铝合金、铜合金、新型合金（储氢合金、钛合金、镍钴合金）等。 合金的性质：硬度 成分金属；熔点 成分金属 （1）铁合金 ：含碳量2-4.3%，硬度大， 。例： 。 是用量最大，用途最广的合金。钢可分为 钢（0.03-2%）和 钢。 碳素钢（0.03-2%）：低碳钢（0.03-0.3%），中碳钢（0.3-0.6%），高碳钢（0.6-2%）。 合金钢（特种钢）：不锈钢（加入 和 ）。 （2）铝合金 纯铝的硬度和强度较 ， 制造机器零件。 硬铝（ ）密度小，强度高，抗腐蚀能力强，用于制造 。 硬铝比纯铝可塑性强 （3）铜合金 纯铜呈紫红色，又称紫铜 常用的铜合金分为白铜、黄铜、青铜。我国最早使用的合金是 。 白铜：Cu- 黄铜：Cu- 青铜：Cu- ，如司母戊方鼎 （4）新型合金 储氢合金（ 变化）：Ti-Fe合金，La-Ni合金 钛合金：“蛟龙”号潜水器供人活动的耐压球壳 镍钴合金：Fe、Co、Ni、C，喷气发动机叶片 稀土元素：共17种，Sc，Y，La系（15种），“ ” 考点02： 铝 1．小常识 金属 是地壳中含量最高的金属元素。 纯铝的硬度和强度较 ， 制造机器零件。 硬铝（铝合金）密度小，强度高，抗腐蚀能力强，用于制造 。 用量最大，用途最广的合金是 。 合金的硬度和强度比各组分金属 ，熔点比各组分金属 。 稀土元素：共17种，Sc，Y，La系（15种） 储氢合金（ 变化）：Ti-Fe合金，La-Ni合金 2．铝的化学性质 (1) 与非金属单质反应 Al和Cl2反应： (2)与酸/碱反应 Al遇到 的 硫酸或 硝酸钝化（ 变化）。 Al和稀盐酸反应的化学方程式： Al和稀盐酸反应的离子方程式： Al和NaOH反应的化学方程式： Al和NaOH反应的离子方程式： 注意：Al很特殊，能与酸（HCl）或碱（NaOH）反应，均产生 （有升必有降） 补充：①2Al+6H2O===2Al(OH)3+3H2↑； ②Al(OH)3+NaOH===NaAl(OH)4； 总反应为2Al+2NaOH+6H2O===2NaAl(OH)4+3H2↑，Al是还原剂， 是氧化剂。 (4)铝热反应 ①实验原理： 铝粉还原氧化铁的实验装置如图所示。 ②反应方程式： ③实验现象： _____________________________________________________。 ④镁条、氯酸钾的作用：_____________。 ⑤应用： 【例1】铝合金在日常生活、建筑装潢、航空航天和汽车制造等方面均有着广泛的用途。下列关于铝合金具有广泛用途的分析不正确的是（ ） A．铝元素是在地壳中含量最高的金属元素，储量丰富 B．常温下铝既可以和盐酸反应又可以与氢氧化钠反应 C．铝的冶炼技术基本成熟，可以大量生产 D．从金属活动性顺序来看铝是比较活泼的金属，所以铝丝加热可以在空气中剧烈燃烧 【例2】中国航空铝材处于世界领先行列，下列关于铝合金的说法不正确的是（ ） A．铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点低 B．镁铝合金耐腐蚀，但能被烧碱溶液腐蚀 C．高温铝液易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼 D．镁铝合金在盐酸中无法溶解 【例3】除去镁粉中的少量铝粉，可以选用的试剂是（ ） A．氢氧化钠溶液 B．稀盐酸 C．蒸馏水 D．硫酸镁溶液 【例4】某溶液与Al反应能放出H2，下列离子在该溶液中一定能大量共存的是（ ） A．、Fe2+、、 B．Na+、K+、、 C．Mg2+、H+、、 D．K+、Ca2+、、 【例5】Al分别与足量盐酸、氢氧化钠溶液反应，产生的H2在相同状态下体积相等时，消耗Al的质量比为（ ） A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．3∶1 【变式5-1】Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应，产生标准状况下的氢气4.48 L，下列推断中不正确的是(　　) A．参加反应的Mg、Al共0.2 mol B．参加反应的HCl为0.4 mol C．Mg、Al在反应中共提供0.4 mol电子 D．若与足量的稀硫酸反应能产生0.2 mol H2 【变式5-2】现有一块已知质量的铝镁合金，欲测定其中镁的质量分数，几位同学设计了以下三种不同的实验方案： 实验设计①：铝镁合金测定生成的气体在标准状况下的体积 实验设计②：铝镁合金测定生成的气体在标准状况下的体积 实验设计③：铝镁合金过滤，测定得到沉淀的质量 则能测定出镁的质量分数的是(　　) A．都能 B．都不能 C．①不能，其他都能 D．②③不能，①能 【例6】把铝粉和氧化铁粉末配成铝热剂，分成两等份。一份在高温下恰好完全反应后，再与足量盐酸起反应；另一份放入足量的烧碱溶液中充分反应。前后两种情况下生成的气体的质量比是(　　) A．1:1 B．2:3 C．3:2 D．28:9 【例7】 将等物质的量的Na2O2和Al同时放入足量的水中，充分反应后收集到混合气体4.48L (标准状况下),再向反应后的溶液中缓慢滴入1 mol/L盐酸至沉淀恰好溶解。下列说法错误的是（ ） A．标准状况下，混合气体中氢气与氧气的体积比为3:1 B．加入的固体过氧化钠为7.8 g C．当滴加200 mL盐酸时，沉淀的质量达到最大值 D．最终消耗的盐酸为400 mL 考点03：铝的化合物 1.氧化铝(Al2O3) (1)物理性质：白色固体， 溶于水，有很高的熔点。 主要成分均为Al2O3 (2)化学性质( 氧化物) ①Al2O3与HCl反应的化学方程式： Al2O3与HCl反应的离子方程式： ②Al2O3与NaOH反应的化学方程式： Al2O3与NaOH反应的离子方程式： 【例1】氧化铝的熔点很高，可用于制作坩埚，下列操作不能在氧化铝坩埚中进行的是 A．加热熔化烧碱 B．加热使高锰酸钾分解 C．加热使胆矾失去结晶水 D．加热分解碱式碳酸铜 2．氢氧化铝(Al(OH)3) (1)物理性质 白色胶状 于水的固体，有较强的 性。 (2)化学性质( 氢氧化物) ①Al(OH)3与HCl反应的化学方程式： Al(OH)3与HCl反应的离子方程式： ②Al(OH)3与NaOH反应的化学方程式： Al(OH)3与HCl反应的离子方程式： ③受热分解： 注意：Al，Al2O3和Al(OH)3均有两性，能与酸（HCl）或碱（NaOH）反应。 Al与酸（HCl）或碱（NaOH）反应，产生H2（ 反应） Al2O3和Al(OH)3与酸（HCl）或碱（NaOH）反应，没有气体产生。（ 反应） 【练习】分别写出Al、Al2O3、Al(OH)3和NaOH反应的化学方程式和离子方程式 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 【例1】下列物质中既能跟稀H2SO4反应, 又能跟氢氧化钠溶液反应的是（ ） ①NaHCO3    ②Al2O3   ③Al(OH)3   ④Al   ⑤(NH4)2CO3 A．③④ B．②③④ C．①③④ D．全部 补充：Al3＋、Al(OH)3、[Al(OH)4之间的转化关系——“铝三角” [Al(OH)4 写出上述转化的离子方程式： (1)① ② ③ (2) (3) (4) (5)① ② (6) 总结：Al(OH)3制备 (1)向铝盐中加入氨水，离子方程式为： (2)向Na[Al(OH)4]溶液中通入足量CO2，离子方程式为： (3)Na[Al(OH)4]溶液与AlCl3溶液混合，离子方程式为： 说明： [Al(OH)4等价于Al(偏铝酸根)或Al(OH) 3· HAlO2等价于Al(OH) 3 【易错提示】 写出下列离子方程式： 向氯化铝溶液中加入少量NaOH溶液： 向氯化铝溶液中加入过量NaOH溶液： 向氯化铝溶液中加入少量氨水： 向氯化铝溶液中加入过量氨水： 5. 工业冶炼金属铝4 3 5 2 1 写出上述过程的化学方程式（4，5）或离子反应方程式（1，2，3）： 4 3 5 2 1 写出上述过程的化学方程式（4，5）或离子反应方程式（1，2，3）： 6．常见的铝盐及其应用 (1)硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的____盐。 (2)明矾的化学式为 ，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH 7(选填“<”“>”或“＝”)。明矾可以净水，其净水的原理是 。 【例1】下列变化不可能通过一步实验直接完成的是 A．Al(OH)3→Al2O3 B．Al2O3 →Al(OH)3 C．Al→ [Al D．→Al(OH)3 【例2】判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)明矾用作净水剂不涉及化学变化(　　) (2)氢氧化铝具有弱碱性，可用于制胃酸中和剂(　　) (3)向1 mol·L－1 AlCl3溶液中加过量的6 mol·L－1 NaOH溶液制备Al(OH)3悬浊液(　　) (4)向Na[Al(OH)4]溶液中通入过量CO2制Al(OH)3的离子方程式：[Al(OH)4＋CO2===Al(OH)3↓+(　　) (5)Al(OH)3既能与稀硫酸反应又能与NaOH溶液反应(　　) (6)明矾的化学式为Al2(SO4)3·12H2O(　　) (7)下列物质的转化在给定条件下能够实现： Al2O3NaAlO2(aq)Al(OH)3(　　) (8)明矾可用于净水和消毒。(　　) 考点04：铝的计算 [Al(OH)4 1．可溶性铝盐溶液（Al3＋）与NaOH溶液反应的图像： 操作 向可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量 向NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量 现象 立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失 无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失 图像 离子方程式 2.Na[Al(OH)4]溶液与盐酸反应的图像： 操作 向Na[Al(OH)4]溶液中逐滴加入稀盐酸至过量 向稀盐酸中逐滴加入Na[Al(OH)4]溶液至过量 现象 立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失 无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失 图像 n(H+)/n([Al(OH)4) n([Al(OH)4)/n(H+) 离子方程式 3.向AlCl3溶液中逐滴加入氨水或Na[Al(OH)4]溶液至过量，图像如图1所示。 V（氨水或Na[Al(OH)4]） 图1 4.Na[Al(OH)4]溶液中逐滴加入AlCl3溶液或通入CO2至过量，图像如图2所示。 5.向含MgCl2、AlCl3、盐酸、NH4Cl的混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液至过量，沉淀图像如图3所示，反应的先后顺序与图像关系为 (1) (2) (3) (4) 【例1】 向物质的量浓度均为1 mol·L－1的AlCl3和盐酸的混合溶液中逐滴滴入NaOH溶液，下图[n表示Al(OH)3的物质的量，V表示NaOH溶液的体积]能正确表示这个反应过程的是(　　) 【变式1】[Al3＋、[Al(OH)4]-形成Al(OH)3图像的综合分析]如图表示AlCl3溶液与NaOH溶液相互滴加过程中微粒的量的关系曲线。下列判断错误的是(　　) A．①线表示Al3＋的物质的量的变化 B．x表示AlCl3的物质的量 C．③线表示Al(OH)3的物质的量的变化 D．④线表示[Al(OH)4]-的物质的量的变化 【变式2】下列实验过程中产生沉淀的物质的量(Y)与加入试剂的物质的量(X)之间的关系正确的是 A．甲向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量且边滴边振荡 B．乙向NaAlO2溶液中滴加稀盐酸至过量且边滴边振荡 C．丙向NH4Al(SO4)2溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量 D．丁向NaOH、Ba(OH)2、NaAlO2的混合溶液中逐渐通入CO2至过量 【变式3】向盛有10 mL 1 mol·L－1 NH4Al(SO4)2溶液的烧杯中滴加 1 mol·L－1NaOH溶液，沉淀物质的量随NaOH溶液体积的变化示意图如图： (1)写出m点反应的离子方程式：___________________________________。 (2)若在NH4Al(SO4)2溶液中改加20 mL 1.2 mol·L－1Ba(OH)2溶液，充分反应后，溶液中产生沉淀的物质的量为________mol。 考点05 铝及其化合物的相互转化 备注 化学方程式 离子方程式 NaOH少量 NaOH过量 氨水少量 氨水过量 [Al(OH)4→Al(OH)3↓ 【例1】A是一种红棕色金属氧化物，B、D是金属单质，J是一种难溶于水的白色化合物，受热后容易发生分解。 (1)写出下列物质的化学式：A_______、E_______、J_______、G_______。 (2)按要求写方程式： ①A＋B→C＋D的化学方程式： ②F→G的化学方程式： ③C→I的离子方程式： ④B与过量NaOH溶液反应的离子方程式： ⑤向E溶液中通入Cl2的离子方程式： 【变式1】A、B、C、D、E五种化合物，均含有某种常见元素，它们的转化关系如下图所示，其中A为澄清溶液，C为难溶于水的白色固体，E则易溶于水，若取A溶液灼烧，焰色反应为浅紫色(透过蓝色钴玻璃)。 请回答下列问题： (1)写出化学式：A__________，B__________，C__________，D______，E________。 (2)写出下列反应的离子方程式： A→B：________________________________________________________________________。 B→D：________________________________________________________________________。 C→E：________________________________。 【例2】明矾[KAl(SO4)2·12H2O]在造纸等方面应用广泛。工业上以废易拉罐(主要成分为Al和Fe)为原料制备明矾的工艺流程如图： 已知：不同温度KAl(SO4)2·12H2O的溶解度： 温度/℃ 0 10 20 30 40 60 80 90 KAl(SO4)2·12H2O/g 3.00 3.99 5.90 8.39 11.7 24.8 71.0 109 回答下列问题： （1）“酸溶”中溶液中主要的金属离子有______、Fe2＋、Fe3＋。 （2）“转化”中Fe2＋转化为Fe3＋，反应的离子方程式为____________________________________。 （3）“调pH”约为3.7，滤渣②的主要成分是Fe(OH)3，“调pH”的目的是__________________________。 （4）“沉铝”中加入NaHCO3目的是将Al3＋转化为Al(OH)3，补全该反应的离子方程式。 Al3＋＋HCO3－＝Al(OH)3↓＋CO2↑ （5）“操作”包括___________________、__________________、过滤、洗涤、干燥可得到明矾晶体。 （6）某工厂用m1 kg废易拉罐(含Al 5.4%)制备KAl(SO4)2·12H2O(相对分子质量为474)，最终得到产品m2 kg，产率为_____________。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 金属材料（答案） 学习要点： 考点01 合金 考点02 铝 考点03 铝的化合物 考点04 铝的相关计算（难点） 考点05 铝及其化合物的相互转化（重点） 考点1：合金 金属材料：纯金属以及它们的合金。 常见合金：铁合金、铝合金、铜合金、新型合金（储氢合金、钛合金、镍钴合金）等。 合金的性质：硬度大于成分金属；熔点低于成分金属 （1）铁合金 生铁：含碳量2-4.3%，硬度大，脆。例：下水井盖。 钢材是用量最大，用途最广的合金。钢可分为碳素钢（0.03-2%）和合金钢。 碳素钢（0.03-2%）：低碳钢（0.03-0.3%），中碳钢（0.3-0.6%），高碳钢（0.6-2%）。 合金钢（特种钢）：不锈钢（加入Cr和Ni）。 （2）铝合金 纯铝的硬度和强度较小，不适合制造机器零件。 硬铝（铝合金）密度小，强度高，抗腐蚀能力强，用于制造飞机外壳。 硬铝比纯铝可塑性强 × （3）铜合金 纯铜呈紫红色，又称紫铜。 常用的铜合金分为白铜、黄铜、青铜。我国最早使用的合金是青铜。 白铜：Cu-Ni 黄铜：Cu-Zn 青铜：Cu-Sn，如司母戊方鼎 （4）新型合金 储氢合金（化学变化）：Ti-Fe合金，La-Ni合金 钛合金：“蛟龙”号潜水器供人活动的耐压球壳 镍钴合金：Fe、Co、Ni、C，喷气发动机叶片 稀土元素：共17种，Sc，Y，La系（15种），“冶金工业维生素” 考点2： 铝 1．小常识 Al是地壳中含量最高的金属元素。 纯铝的硬度和强度较小，不适合制造机器零件。 硬铝（铝合金）密度小，强度高，抗腐蚀能力强，用于制造飞机外壳。 用量最大，用途最广的合金是钢。 合金的硬度和强度比各组分金属大，熔点比各组分金属低。 稀土元素：共17种，Sc，Y，La系（15种） 储氢合金（化学变化）：Ti-Fe合金，La-Ni合金 2．铝的化学性质 (1) 与非金属单质反应 Al和Cl2反应： 4Al＋3O2 2Al2O3 2Al＋3Cl22AlCl3 (2)与酸/碱溶液反应 Al遇到冷的浓硫酸或浓硝酸钝化（化学变化）。 Al和稀盐酸反应的化学方程式：2Al＋62AlCl 3＋3H2↑ Al和稀盐酸反应的离子方程式：2Al＋62＋3H2↑ Al和NaOH反应的化学方程式：2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑ Al和NaOH反应的离子方程式：2Al+2+6H2O2[Al(OH)4+3H2↑ 注意：Al很特殊，能与酸（HCl）或碱（NaOH）反应，均产生H2（有升必有降） 补充：Al和NaOH反应的本质（分步反应） ①2Al+6H2O===2Al(OH)3+3H2↑； ②Al(OH)3+NaOH===NaAl(OH)4； 总反应为2Al+2NaOH+6H2O===2NaAl(OH)4+3H2↑，Al是还原剂，H2O是氧化剂。 (4)铝热反应 ①实验原理：高温下Al将较不活泼的金属从其氧化物中还原出来 （本质：置换反应）。 铝粉还原氧化铁的实验装置如图所示。 ②反应方程式：2Al＋Fe2O3 Al2O3＋2Fe ③实验现象：反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。 ④镁条、氯酸钾的作用：引燃剂。 ⑤应用：①在冶金工业上常用这一原理制取熔点较高的金属，例如：3MnO2＋4Al 2Al2O3＋3Mn；②焊接钢轨 【例1】铝合金在日常生活、建筑装潢、航空航天和汽车制造等方面均有着广泛的用途。下列关于铝合金具有广泛用途的分析不正确的是（ ） A．铝元素是在地壳中含量最高的金属元素，储量丰富 B．常温下铝既可以和盐酸反应又可以与氢氧化钠反应 C．铝的冶炼技术基本成熟，可以大量生产 D．从金属活动性顺序来看铝是比较活泼的金属，所以铝丝加热可以在空气中剧烈燃烧 【例2】中国航空铝材处于世界领先行列，下列关于铝合金的说法不正确的是（ ） A．铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点低 B．镁铝合金耐腐蚀，但能被烧碱溶液腐蚀 C．高温铝液易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼 D．镁铝合金在盐酸中无法溶解 【例3】除去镁粉中的少量铝粉，可以选用的试剂是（ ） A．氢氧化钠溶液 B．稀盐酸 C．蒸馏水 D．硫酸镁溶液 【例4】某溶液与Al反应能放出H2，下列离子在该溶液中一定能大量共存的是（ ） A．、Fe2+、、 B．Na+、K+、、 C．Mg2+、H+、、 D．K+、Ca2+、、 【例5】Al分别与足量盐酸、氢氧化钠溶液反应，产生的H2在相同状态下体积相等时，消耗Al的质量比为（ ） A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．3∶1 【变式5-1】Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应，产生标准状况下的氢气4.48 L，下列推断中不正确的是(　　) A．参加反应的Mg、Al共0.2 mol B．参加反应的HCl为0.4 mol C．Mg、Al在反应中共提供0.4 mol电子 D．若与足量的稀硫酸反应能产生0.2 mol H2 解析：反应的实质为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，n(H2)＝＝0.2 mol，则参加反应的n(HCl)＝n(H＋)＝0.4 mol。因为盐酸过量，故产生H2的量取决于金属的量，所以若换成过量的稀H2SO4，同样产生0.2 mol H2。依据得失电子守恒，由2H＋→H2得电子总数为0.4 mol。0.2 mol Mg在反应中提供0.4 mol电子，0.2 mol Al在反应中提供0.6 mol电子，0.2 mol Mg、Al混合物提供的电子应大于0.4 mol而小于0.6 mol，A项不正确。 【变式5-2】现有一块已知质量的铝镁合金，欲测定其中镁的质量分数，几位同学设计了以下三种不同的实验方案： 实验设计①：铝镁合金测定生成的气体在标准状况下的体积 实验设计②：铝镁合金测定生成的气体在标准状况下的体积 实验设计③：铝镁合金过滤，测定得到沉淀的质量 则能测定出镁的质量分数的是(　　) A．都能 B．都不能 C．①不能，其他都能 D．②③不能，①能 解析：已知质量的铝镁合金，实验设计①、②中，利用金属的质量、氢气的量可计算出镁的质量，进而求得其质量分数；实验设计③中，沉淀的质量为氢氧化镁的质量，由元素守恒可知镁的质量，进而求得其质量分数，即三个实验方案中均可测定镁的质量分数。 【例6】把铝粉和氧化铁粉末配成铝热剂，分成两等份。一份在高温下恰好完全反应后，再与足量盐酸起反应；另一份放入足量的烧碱溶液中充分反应。前后两种情况下生成的气体的质量比是(　　) A．1:1 B．2:3 C．3:2 D．28:9 解析：铝粉和氧化铁粉末在高温下恰好完全反应生成铁与氧化铝，由得失电子守恒可知生成n(Fe)＝n(Al)，然后将生成物与足量的稀盐酸反应，铁与盐酸反应生成氯化亚铁与氢气，由电子得失守恒可知，n(H2)＝n(Fe)，所以n(H2)＝n(Al)；直接加入足量的NaOH溶液使之充分反应，铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与氢气，由电子得失守恒可知2n′(H2)＝3n(Al)，所以n′(H2)＝(Al)。故两种情况下生成气体的物质的量之比为n(H2):n′(H2)＝n(Al) :(Al)＝2:3 【例7】 将等物质的量的Na2O2和Al同时放入足量的水中，充分反应后收集到混合气体4.48L (标准状况下),再向反应后的溶液中缓慢滴入1 mol/L盐酸至沉淀恰好溶解。下列说法错误的是（ ） A．标准状况下，混合气体中氢气与氧气的体积比为3:1 B．加入的固体过氧化钠为7.8 g C．当滴加200 mL盐酸时，沉淀的质量达到最大值 D．最终消耗的盐酸为400 mL 考点3：铝的化合物 1.氧化铝(Al2O3) (1)物理性质：白色固体，难溶于水，有很高的熔点。 红宝石，蓝宝石，刚玉主要成分均为Al2O3 (2)化学性质(两性氧化物) ①Al2O3与HCl反应的化学方程式：Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O Al2O3与HCl反应的离子方程式：Al2O3+6===2＋3H2O ②Al2O3与NaOH反应的化学方程式：Al2O3+2NaOH+3H2O===2Na[Al(OH)4] Al2O3与NaOH反应的离子方程式：Al2O3+2+3H2O===2[Al(OH)4 【例1】氧化铝的熔点很高，可用于制作坩埚，下列操作不能在氧化铝坩埚中进行的是 A．加热熔化烧碱 B．加热使高锰酸钾分解 C．加热使胆矾失去结晶水 D．加热分解碱式碳酸铜 2．氢氧化铝(Al(OH)3) (1)物理性质 白色胶状难溶于水的固体，有较强的吸附性。 (2)化学性质(两性氢氧化物) ①Al(OH)3与HCl反应的化学方程式：Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O　 Al(OH)3与HCl反应的离子方程式：Al(OH)3＋3===＋3H2O ②Al(OH)3与NaOH反应的化学方程式：Al(OH)3+NaOH===Na[Al(OH)4] Al(OH)3与HCl反应的离子方程式：Al(OH)3+===[Al(OH)4 ③受热分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O 注意： Al，Al2O3和Al(OH)3均有两性，能与酸（HCl）或碱（NaOH）反应； Al与酸（HCl）或碱（NaOH）反应，产生H2（氧化还原反应）； Al2O3和Al(OH)3与酸（HCl）或碱（NaOH）反应，没有气体产生（非氧化还原反应）。 【练习】分别写出Al、Al2O3、Al(OH)3和NaOH反应的化学方程式和离子方程式 ①2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑ ②2Al+2+6H2O===2[Al(OH)4+3H2↑ ③Al2O3+2NaOH+3H2O===2Na[Al(OH)4] ④Al2O3+2+3H2O===2[Al(OH)4 ⑤Al(OH)3+NaOH===Na[Al(OH)4] ⑥Al(OH)3+===[Al(OH)4 【例1】下列物质中既能跟稀H2SO4反应, 又能跟氢氧化钠溶液反应的是（ ） ①NaHCO3    ②Al2O3   ③Al(OH)3   ④Al   ⑤(NH4)2CO3 A．③④ B．②③④ C．①③④ D．全部 补充：Al3＋、Al(OH)3、[Al(OH)4之间的转化关系——“铝三角” [Al(OH)4 [Al(OH)4 写出上述转化的离子方程式： (1)①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH ②3[Al(OH)4＋===4Al(OH)3↓ ③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ (2)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O (3)Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4 (4) [Al(OH)4＋4H＋===Al3＋＋4H2O (5)①[Al(OH)4＋CO2===Al(OH)3↓+ ②[Al(OH)4＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O (6)Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4 总结：Al(OH)3制备 (1)向铝盐中加入氨水，离子方程式为：+3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH (2)向Na[Al(OH)4]溶液中通入足量CO2，离子方程式为：[Al(OH)4＋CO2===Al(OH)3↓+ (3)Na[Al(OH)4]溶液与AlCl3溶液混合：3[Al(OH)4]-＋===4Al(OH)3↓ 说明： [Al(OH)4等价于Al(偏铝酸根)或Al(OH) 3· HAlO2等价于Al(OH) 3 【易错提示】 写出下列离子方程式： 向氯化铝溶液中加入少量NaOH溶液：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ 向氯化铝溶液中加入过量NaOH溶液：Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4 向氯化铝溶液中加入少量氨水：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH 向氯化铝溶液中加入过量氨水：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH 5. 工业冶炼金属铝4 3 5 2 1 写出上述过程的化学方程式（4，5）或离子反应方程式（1，2，3）： Al2O3＋6===2＋3H2O ＋4===[Al(OH)4 [Al(OH)4＋CO2===Al(OH)3↓+ 2Al(OH)3Al2O3＋3H2O 2Al2O3（熔融） 4Al+3O2↑4 3 4 3 5 2 1 写出上述过程的化学方程式（4，5）或离子反应方程式（1，2，3）： Al2O3+2+3H2O2[Al(OH)4 [Al(OH)4+4H2O +3NH3·H2OAl(OH)3↓3 2Al(OH)3Al2O3＋3H2O 2Al2O3（熔融） 4Al+3O2↑ 6．常见的铝盐及其应用 (1)硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。 (2)明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，它是无色晶体，可溶于水，水溶液pH < 7(选填“<”“>”或“＝”)。明矾可以净水，其净水的原理是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，Al(OH)3胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。 【例1】下列变化不可能通过一步实验直接完成的是 A．Al(OH)3→Al2O3 B．Al2O3 →Al(OH)3 C．Al→ [Al D．→Al(OH)3 【例2】判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)明矾用作净水剂不涉及化学变化(　　) (2)氢氧化铝具有弱碱性，可用于制胃酸中和剂(　　) (3)向1 mol·L－1 AlCl3溶液中加过量的6 mol·L－1 NaOH溶液制备Al(OH)3悬浊液(　　) (4)向Na[Al(OH)4]溶液中通入过量CO2制Al(OH)3的离子方程式：[Al(OH)4＋CO2===Al(OH)3↓+(　　) (5)Al(OH)3既能与稀硫酸反应又能与NaOH溶液反应(　　) (6)明矾的化学式为Al2(SO4)3·12H2O(　　) (7)下列物质的转化在给定条件下能够实现： Al2O3NaAlO2(aq)Al(OH)3(　　) (8)明矾可用于净水和消毒。(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×　(7)√ (8)× 考点4：铝的计算 [Al(OH)4 1．可溶性铝盐溶液（Al3＋）与NaOH溶液反应的图像： 操作 向可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量 向NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量 现象 立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失 无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失 图像 离子方程式 Al3＋＋3===Al(OH)3↓ Al(OH)3＋===[Al(OH)4 Al3＋＋4===[Al(OH)4 3[Al(OH)4＋===4Al(OH)3↓ 2.Na[Al(OH)4]溶液与盐酸反应的图像： 操作 向Na[Al(OH)4]溶液中逐滴加入稀盐酸至过量 向稀盐酸中逐滴加入Na[Al(OH)4]溶液至过量 现象 立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→消失 无沉淀(有但即溶)→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失 图像 n(H+)/n([Al(OH)4) n([Al(OH)4)/n(H+) 离子方程式 [Al(OH)4＋===Al(OH)3↓＋H2O Al(OH)3＋3===Al3＋＋3H2O [Al(OH)4＋4===Al3＋＋4H2O 3[Al(OH)4＋===4Al(OH)3↓ 3.向AlCl3溶液中逐滴加入氨水或Na[Al(OH)4]溶液至过量，图像如图1所示。 V（氨水或Na[Al(OH)4]） 图1 Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH 3[Al(OH)4＋===4Al(OH)3↓ 4.Na[Al(OH)4]溶液中逐滴加入AlCl3溶液或通入CO2至过量，图像如图2所示。 3[Al(OH)4＋===4Al(OH)3↓ [Al(OH)4＋CO2===Al(OH)3↓+ 5.向含MgCl2、AlCl3、盐酸、NH4Cl的混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液至过量，沉淀图像如图3所示，反应的先后顺序与图像关系为 (1)H＋H2O (2)Mg2＋、Al3＋Mg(OH)2、Al(OH)3 (3)NHNH3·H2O (4)Al(OH)3[Al(OH)4]- 【例1】 向物质的量浓度均为1 mol·L－1的AlCl3和盐酸的混合溶液中逐滴滴入NaOH溶液，下图[n表示Al(OH)3的物质的量，V表示NaOH溶液的体积]能正确表示这个反应过程的是(　　) 【答案】D 【变式1】向AlCl3溶液中缓慢滴加NaOH溶液过程中微粒的量的关系曲线。下列判断错误的是(　　) A．①线表示Al3＋的物质的量的变化 B．x表示AlCl3的物质的量 C．③线表示Al(OH)3的物质的量的变化 D．④线表示[Al(OH)4]-的物质的量的变化 解析：AlCl3溶液与NaOH溶液混合有两种方式：向AlCl3溶液中缓慢滴加NaOH溶液，开始有沉淀生成，后沉淀溶解，且生成沉淀与沉淀溶解消耗的NaOH的物质的量之比为3:1，显然符合题意，则x表示NaOH的物质的量，B项错误； 【变式2】下列实验过程中产生沉淀的物质的量(Y)与加入试剂的物质的量(X)之间的关系正确的是 A．甲向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量且边滴边振荡 B．乙向NaAlO2溶液中滴加稀盐酸至过量且边滴边振荡 C．丙向NH4Al(SO4)2溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量 D．丁向NaOH、Ba(OH)2、NaAlO2的混合溶液中逐渐通入CO2至过量 解析：D错误，BaCO3转化为Ba(HCO3) 2,沉淀部分溶解 【变式3】向盛有10 mL 1 mol·L－1 NH4Al(SO4)2溶液的烧杯中滴加 1 mol·L－1NaOH溶液，沉淀物质的量随NaOH溶液体积的变化示意图如图： (1)写出m点反应的离子方程式：___________________________________。 (2)若在NH4Al(SO4)2溶液中改加20 mL 1.2 mol·L－1Ba(OH)2溶液，充分反应后，溶液中产生沉淀的物质的量为________mol。 答案：(1)NH＋OH－===NH3·H2O (2)0.022 解析：(1)向NH4Al(SO4)2溶液中加入NaOH溶液，由图像分析，先发生Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，之后是NH＋OH－===NH3·H2O，最后是沉淀的溶解：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，故m点的离子反应为NH＋OH－===NH3·H2O。 (2)因NH4Al(SO4)2的物质的量为0.01 L×1 mol·L－1＝0.01 mol，Ba(OH)2的物质的量为0.02 L×1.2 mol·L－1＝0.024 mol，产生沉淀的反应有两类。一是SO＋Ba2＋===BaSO4↓，n(SO)＝0.01 mol×2＝0.02 mol，0.02 mol<0.024 mol，故n(BaSO4)＝0.02 mol；二是OH－参与的反应， Al3＋　　＋　　3OH－　　===　　Al(OH)3↓ 0.01 mol 0.03 mol 0.01 mol OH－余0.024 mol×2－0.03 mol＝0.018 mol，之后发生反应：NH＋OH－===NH3·H2O，n(NH)＝0.01 mol，再消耗OH－ 0.01 mol，则剩余OH－为0.018 mol－0.01 mol＝0.008 mol，最后发生沉淀的溶解：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，OH－为 0.008 mol，溶解0.008 mol Al(OH)3，则剩余Al(OH)3为 0.01 mol－0.008 mol＝0.002 mol。溶液中产生沉淀的物质的量为0.02 mol＋0.002 mol＝0.022 mol。 考点05 铝及其化合物的相互转化 备注 化学方程式 离子方程式 2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑ 2Al＋62＋3H2↑ 2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑ 2Al+2+6H2O2[Al(OH)4+3H2↑ Al2O3＋6HCl2AlCl3+3H2O Al2O3＋6===2＋3H2O Al2O3+2NaOH+3H2O2Na[Al(OH)4] Al2O3+2+3H2O2[Al(OH)4 Al(OH)3＋3HClAlCl3+3H2O Al(OH)3＋3＋3H2O Al(OH)3+NaOHNa[Al(OH)4] Al(OH)3+[Al(OH)4 NaOH少量 AlCl3+3NaOHAl(OH)3↓+3NaCl +Al(OH)3↓ NaOH过量 AlCl3+4NaOHNa[Al(OH)4]+3NaCl +[Al(OH)4 氨水少量 AlCl3+3NH3·H2OAl(OH)3↓3NH4Cl Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH 氨水过量 AlCl3+3NH3·H2OAl(OH)3↓3NH4Cl Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH [Al(OH)4→ Al(OH)3↓ Na[Al(OH)4＋HCl===Al(OH)3↓＋NaCl＋H2O [Al(OH)4＋===Al(OH)3↓＋H2O Na[Al(OH)4＋CO2===Al(OH)3↓+NaHCO3 [Al(OH)4＋CO2===Al(OH)3↓+ Na[Al(OH)4＋NH4Cl===Al(OH)3↓＋NaCl＋NH3·H2O [Al(OH)4＋NH===Al(OH)3↓＋NH3·H2O 3Na[Al(OH)4＋AlCl3===4Al(OH)3↓＋3NaCl 3[Al(OH)4＋Al3＋===4Al(OH)3↓ 2Al(OH)3Al2O3＋3H2O 2Al2O3（熔融） 4Al+3O2↑ 【例1】A是一种红棕色金属氧化物，B、D是金属单质，J是一种难溶于水的白色化合物，受热后容易发生分解。 (1)写出下列物质的化学式：A_______、E_______、J_______、G_______。 (2)按要求写方程式： ①A＋B→C＋D的化学方程式： ②F→G的化学方程式： ③C→I的离子方程式： ④B与过量NaOH溶液反应的离子方程式： ⑤向E溶液中通入Cl2的离子方程式： 【答案】(1)Fe2O3 FeCl2 Al(OH)3 Fe(OH)3 (2) 2Al＋Fe2O3 Al2O3＋2Fe 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 Al2O3+2+3H2O2[Al(OH)4 2Al+2+6H2O2[Al(OH)4+3H2↑ 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- 【变式2】A、B、C、D、E五种化合物，均含有某种常见元素，它们的转化关系如下图所示，其中A为澄清溶液，C为难溶于水的白色固体，E则易溶于水，若取A溶液灼烧，焰色反应为浅紫色(透过蓝色钴玻璃)。 请回答下列问题： (1)写出化学式：A__________，B__________，C__________，D______，E________。 (2)写出下列反应的离子方程式： A→B：________________________________________________________________________。 B→D：________________________________________________________________________。 C→E：________________________________。 【答案】(1)KAlO2　Al(OH)3　Al2O3　AlCl3　NaAlO2 (2) [Al(OH)4＋CO2===Al(OH)3↓+ Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O Al2O3+2+3H2O2[Al(OH)4 18．明矾[KAl(SO4)2·12H2O]在造纸等方面应用广泛。工业上以废易拉罐(主要成分为Al和Fe)为原料制备明矾的工艺流程如图： 已知：不同温度KAl(SO4)2·12H2O的溶解度： 温度/℃ 0 10 20 30 40 60 80 90 KAl(SO4)2·12H2O/g 3.00 3.99 5.90 8.39 11.7 24.8 71.0 109 回答下列问题： （1）“酸溶”中溶液中主要的金属离子有______、Fe2＋、Fe3＋。 （2）“转化”中Fe2＋转化为Fe3＋，反应的离子方程式为____________________________________。 （3）“调pH”约为3.7，滤渣②的主要成分是Fe(OH)3，“调pH”的目的是__________________________。 （4）“沉铝”中加入NaHCO3目的是将Al3＋转化为Al(OH)3，补全该反应的离子方程式。 Al3＋＋HCO3－＝Al(OH)3↓＋CO2↑ （5）“操作”包括___________________、__________________、过滤、洗涤、干燥可得到明矾晶体。 （6）某工厂用m1 kg废易拉罐(含Al 5.4%)制备KAl(SO4)2·12H2O(相对分子质量为474)，最终得到产品m2 kg，产率为_____________。 【答案】（1）Al3＋ （2）2Fe2＋＋H2O2＋2H＋＝2Fe3＋＋2H2O （3）将溶液中的Fe3＋转化为Fe(OH)3除去 （4）Al3＋＋3HCO3－＝Al(OH)3↓＋3CO2↑ （5）蒸发浓缩 冷却结晶 （6）% 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$