鋁的主要性質(zhì):
物理性質(zhì):
鋁是銀白色,具有金屬光澤的固體,硬度較小,具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。
化學(xué)性質(zhì):
活潑金屬,具有較強的還原性;常溫下鋁在濃硫酸和濃硝酸中發(fā)生鈍化;既可以與酸反應(yīng)又可以與堿反應(yīng)。
(1)與氧氣反應(yīng):
![](http://www.yy-art.cn/uploads/allimg/180422/1250142D8-0.gif)
(2)與Cl2 、S 、N2反應(yīng):
![](http://www.yy-art.cn/uploads/allimg/180422/1250143239-1.gif)
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(3)與水反應(yīng):
![](http://www.yy-art.cn/uploads/allimg/180422/1250143347-4.gif)
(4)與酸反應(yīng):
![](http://www.yy-art.cn/uploads/allimg/180422/1250145964-5.gif)
(5)與堿的反應(yīng):
![](http://www.yy-art.cn/uploads/allimg/180422/1250141H9-6.gif)
(6)鋁熱反應(yīng):2Al+Fe2O3=(高溫)=Al2O3+2Fe
鋁的用途
純鋁制作導(dǎo)線,鋁合金用于制造飛機、汽車、生活用品等。
鋁的特殊性質(zhì):
鋁既能與酸反應(yīng),也能與強堿反應(yīng)。
鋁與酸反應(yīng):鋁與濃硫酸在常溫下發(fā)生鈍化,2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑
鋁與堿反應(yīng):2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑
鋁熱反應(yīng):
鋁熱法是一種利用鋁的還原性獲得高熔點金屬單質(zhì)的方法。此種反應(yīng)被稱為鋁熱反應(yīng)。
可簡單認為是鋁與某些金屬氧化物(如Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)或非金屬氧化物(如SiO2等)在高熱條件下發(fā)生的反應(yīng)!
鋁熱反應(yīng)常用于冶煉高熔點的金屬,并且它是一個放熱反應(yīng),
其中鎂條為引燃劑,氯酸鉀為助燃劑。
其裝置如下圖所示:
鋁熱反應(yīng)配平技巧:
取反應(yīng)物和生成物中氧化物中兩邊氧的最小公倍數(shù),即可快速配平,如8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe中,可取Fe3O4和Al2O3中氧的最小公倍數(shù)12,則Fe3O4前應(yīng)為3Al2O3前應(yīng)為4,然后便可得到Al為8,F(xiàn)e為9。
鎂鋁的化學(xué)性質(zhì)比較:
單質(zhì) | 鎂 | 鋁 |
與非金屬反應(yīng) | 2Mg+O2=(點燃)=2MgO (發(fā)出耀眼白光) Mg+Cl2=(點燃)=MgCl2 3Mg+N2=(點燃)=Mg3N2 | 4Al+3O2=(加熱)=2Al2O3 2Al+3Cl2=(加熱)=2AlCl3 2Al+3S=(加熱)=Al2S3 |
與沸水反應(yīng) | Mg+2H2O=(加熱)=Mg(OH)2+H2↑ | 不反應(yīng) |
與酸反應(yīng) | Mg+2H+==Mg2++H2↑ 與稀硝酸反應(yīng)生成Mg(NO3)2、NOx(或者N2、NH4NO3)、H2O | 2Al+6H+==2Al3++3H2↑ 在冷的濃硝酸或濃硫酸中鈍化 |
與氧化物反應(yīng) | 2Mg+CO2=(點燃)=2MgO+C (劇烈燃燒,生成白色粉末和黑色固體) | 2Al+Fe2O3=(高溫)=2Fe+Al2O3(鋁熱反應(yīng)) |
與鹽溶液反應(yīng) | Mg+2NH4++2H2O==Mg2++2NH3·H2O+H2↑ Mg+Cu2+==Mg2++Cu | 2Al+3Hg2+=2Al3++3Hg |
與強堿反應(yīng) | 不反應(yīng) | 2Al+2OH-+2H2O==2AlO2-+3H2↑ |
鋁熱反應(yīng)配平技巧:
取反應(yīng)物和生成物中氧化物中兩邊氧的最小公倍數(shù),即可快速配平,如8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe中,可取Fe3O4和Al2O3中氧的最小公倍數(shù)12,則Fe3O4前應(yīng)為3Al2O3前應(yīng)為4,底下便可得到Al為8,F(xiàn)e為9。
鋁與酸、堿反應(yīng)的計算技巧:
鋁與酸、堿反應(yīng)的實質(zhì)都是,
,所以根據(jù)得失電子守恒可知:
,利用此關(guān)系可以方便地進行有關(guān)計算。
鋁與酸或堿溶液反應(yīng)生成H2的量的計算:
Al是我們中學(xué)階段學(xué)習(xí)的唯一既與H+反應(yīng)也與OH-反應(yīng)的金屬,它與酸、堿反應(yīng)既有相同點,也有不同點。
相同點:Al均被氧化成+3價,所以1molAl不論與H+還是與OH-反應(yīng)均生成3gH2。
不同點:1molAl與H+反應(yīng)消耗3molH+,而與OH-反應(yīng)只消耗1molOH-,所以含有等物質(zhì)的量的NaOH溶液和HCl溶液分別與足量的鋁反應(yīng)時生成的氫氣的物質(zhì)的量之比為3∶1。
“鋁三角”關(guān)系:
Al3++3OH-===Al(OH)3↓
Al(OH)3+OH-===AlO2-+2H2O
Al3++4OH-===AlO2-+2H2O
AlO2-+2H2O+CO2===Al(OH)3↓+HCO3-
AlO2-+H++H2O===Al(OH)3↓
AlO2-+4H+===Al3++2H2O
鈍化:
鋁、鐵在常溫下與濃硫酸發(fā)生鈍化,鈍化不是不反應(yīng),而是被氧化成一層致密的氧化物薄膜,恰恰說明金屬的活潑性。
相關(guān)高中化學(xué)知識點:鋁鹽(鋁離子)
鋁鹽:
鋁鹽是指正三價鋁離子和酸根陰離子組成的鹽,一般來說呈白色或無色晶體,溶于水,個別不溶于水。
常用的鋁鹽主要有三氯化鋁、硫酸鋁和明礬。
(1)與堿反應(yīng):Al3++3OH-(少量)==Al(OH)3↓
Al3++4OH-(過量)== AlO2-+2H2O
(2)Al3++3AlO2-+6H2O==4Al(OH)3↓
鋁鹽的性質(zhì):
Al3+易水解,顯酸性Al3++3H2O==Al(OH)3+3H+
(1)與堿反應(yīng):Al3++3OH-(少量)==Al(OH)3↓
Al3++4OH-(過量)==AlO2-+2H2O
(2)易發(fā)生雙水解:Al3++3AlO2-+6H2O==4Al(OH)3↓
鋁鹽與強堿溶液作用生成Al(OH)3沉淀的計算
反應(yīng)關(guān)系如下:
(1)Al3++3OH-==Al(OH)3(生成沉淀)
(2)Al(OH)3+OH-==AlO2-+2H2O(沉淀溶解)
(3)Al3++4OH-==AlO2-+2H2O(生成沉淀,又恰好溶解)
分析以上三個化學(xué)反應(yīng)方程式,所得Al(OH)3沉淀的物質(zhì)的量與n(Al3+)、n(OH-)的關(guān)系為:
當(dāng)≤3時,所得沉淀的物質(zhì)的量:n[Al(OH)3]=
n(OH-)
當(dāng)≥4時,所得沉淀的物質(zhì)的量:n[Al(OH)3]=0
當(dāng)3<<4時,所得沉淀的物質(zhì)的量:n[Al(OH)3]=4n(Al3+)-n(OH-)
2、有關(guān)Al(OH)3的圖像分析
①向溶液中滴加
溶液
O~A段:
A~B段:
②向強堿溶液中滴入鋁鹽溶液
O~A段:
A~B段:
③向鋁鹽溶液中滴入氨水或向氨水中滴加鋁鹽溶液
A. 向鋁鹽中滴加氨水時,當(dāng)氨水增加到時,產(chǎn)生最大沉淀量
B. 向氨水中滴加鋁鹽溶液時,開始時氨水過量,如圖所示
分析得:氫氧化鋁不溶于弱堿氨水中。
④向偏鋁酸鹽溶液中滴入強酸
O~A段:
O~B段:
⑤向鹽酸中滴加偏鋁酸鹽溶液
O~A段:
A~B段:
“鋁三角”關(guān)系:
Al3++3OH-===Al(OH)3↓
Al(OH)3+OH-===AlO2-+2H2O
Al3++4OH-===AlO2-+2H2O
AlO2-+2H2O+CO2===Al(OH)3↓+HCO3-
AlO2-+H++H2O===Al(OH)3↓
AlO2-+4H+===Al3++2H2O
典型例題解析:
在50mLbmol·L-1的AlCl3溶液中加入50mLamol·L-1NaOH溶液。
(1)當(dāng)a≤3b時,生成Al(OH)3沉淀的物質(zhì)的量為________。
(2)當(dāng)a、b滿足________條件時,無沉淀產(chǎn)生。
(3)當(dāng)a、b滿足________條件時,先有沉淀生成,后又有部分沉淀溶解,此時Al(OH)3的質(zhì)量為________g!
解析:依題意知,在AlCl3溶液中加入NaOH溶液有如下兩個反應(yīng)發(fā)生: AlCl3+3NaOH===Al(OH)3↓+3NaCl ①
AlCl3+4NaOH===NaAlO2+3NaCl+2H2O ②
根據(jù)以上兩反應(yīng)可以看出:
(1)當(dāng)a≤3b時,只發(fā)生第一個反應(yīng),此時NaOH不足量,產(chǎn)生沉淀的量取決于NaOH。3n[Al(OH)3]=n(NaOH)?。所以答案為0.05a/3mol。
(2)如果無沉淀生成,Al元素全部以AlO2-形式存在。 n(AlCl3)∶n(NaOH)≤1∶4,即a∶b≥4∶1,所以答案為a≥4b。
(3)此種情況應(yīng)當(dāng)是兩個反應(yīng)均發(fā)生,鋁元素以Al(OH)3和AlO2-兩種形式存在。符合關(guān)系:即
,整理得:3b<a<4b或
。
求沉淀的量的方法很多。
解法一:聯(lián)立方程法。
設(shè)反應(yīng)①中,AlCl3物質(zhì)的量為x,則Al(OH)3為x,NaOH為3x。
反應(yīng)②中AlCl3物質(zhì)的量為y,NaOH為4y。
解得x=(0.2b-0.05a)mol=0.05(4b-a)mol。 m[Al(OH)3]=78g·mol-1×0.05(4b-a)mol=3.9(4b-a)g。
解法二:守恒法。此種條件下,溶液中的離子有Na+、Cl-、AlO2-!
n(AlO2-)=n(Na+)-n(Cl-)=0.05amol-0.05×3bmol!
n[Al(OH)3]=n(Al3+)總-n(AlO2-)=0.05bmol-(0.05amol-0.15bmol)=(0.2b-0.05a)mol=0.05(4b-a)mol!
m[Al(OH)3]=78g·mol-1×0.05(4b-a)mol =3.9(4b-a)g!
【答案】
相關(guān)高中化學(xué)知識點:氫氧化鋁
氫氧化鋁的性質(zhì):
不溶于水的白色膠狀物質(zhì);能凝聚水中的懸浮物,可用作凈水劑、可治療胃酸過多、作糖的脫色劑等;既能與酸反應(yīng),又能與堿反應(yīng)。
(1)與酸反應(yīng):Al(OH)3+3H+==Al3++3H2O
(2)與堿反應(yīng):Al(OH)3+OH-==AlO2-+2H2O
氫氧化鋁的性質(zhì):
氫氧化鋁是一種白色不溶于水的膠狀沉淀,它能凝聚水中的懸浮物,并能吸附色素。
氫氧化鋁既能與強酸反應(yīng)也能與強堿反應(yīng),是兩性氫氧化物。
氫氧化鋁是醫(yī)用的胃酸中和劑的一種,它的堿性不強,不至于對胃壁產(chǎn)生強烈的刺激或腐蝕作用,但卻可以與酸反應(yīng),是胃液酸度降低,起到中和過多胃酸的作用。
氫氧化鋁受熱是分解成氧化鋁和水。2Al(OH)3=(加熱)=Al2O3+3H2O
氫氧化鋁的制備:
實驗室制法:Al2(SO4)3+6NH3·H2O==(NH4)2SO4+Al(OH)3↓
其他制法:①AlO2-+HCO3-+H2O=Al(OH)3↓+CO32-
②2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-
③AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
④3AlO2-+Al3++6H2O==4Al(OH)3↓
例題:用稀H2SO4、NaOH溶液和金屬鋁為原料制取Al(OH)3。
甲、乙、丙三個學(xué)生的制備途徑分別是
甲:
乙:
丙:
若要得到等量的Al(OH)3,則( B )
A.三者消耗的原料相同 B.甲消耗的原料的總物質(zhì)的量最多 C.乙消耗的原料的總物質(zhì)的量最少 D.丙消耗的原料的總物質(zhì)的量最多
有關(guān)Al(OH)3的計算及圖象分析:
解答有關(guān)Al(OH)3的圖象和計算問題要注意以下三點:
(1)“鋁三角”關(guān)系圖中各物質(zhì)轉(zhuǎn)化方程式中的化學(xué)計量數(shù)關(guān)系。
(2)鋁元素的存在形式。
(3)圖象分析時:首先要看清橫、縱坐標(biāo)的含義,其次要對圖象進行全面的分析,尤其需要關(guān)注的是特殊點(起點、折點、頂點、終點)的含義。
1、鋁鹽與強堿溶液作用生成Al(OH)3沉淀的計算
反應(yīng)關(guān)系如下:
(1)Al3++3OH-==Al(OH)3(生成沉淀)
(2)Al(OH)3+OH-==AlO2-+2H2O(沉淀溶解)
(3)Al3++4OH-==AlO2-+2H2O(生成沉淀,又恰好溶解)
分析以上三個化學(xué)反應(yīng)方程式,所得Al(OH)3沉淀的物質(zhì)的量與n(Al3+)、n(OH-)的關(guān)系為:
當(dāng)≤3時,所得沉淀的物質(zhì)的量:n[Al(OH)3]=
n(OH-)
當(dāng)≥4時,所得沉淀的物質(zhì)的量:n[Al(OH)3]=0
當(dāng)3<<4時,所得沉淀的物質(zhì)的量:n[Al(OH)3]=4n(Al3+)-n(OH-)
2、有關(guān)Al(OH)3的圖像分析
①向溶液中滴加
溶液
O~A段:
A~B段:
②向強堿溶液中滴入鋁鹽溶液
O~A段:
A~B段:
③向鋁鹽溶液中滴入氨水或向氨水中滴加鋁鹽溶液
A. 向鋁鹽中滴加氨水時,當(dāng)氨水增加到時,產(chǎn)生最大沉淀量
B. 向氨水中滴加鋁鹽溶液時,開始時氨水過量,如圖所示
分析得:氫氧化鋁不溶于弱堿氨水中。
④向偏鋁酸鹽溶液中滴入強酸
O~A段:
O~B段:
⑤向鹽酸中滴加偏鋁酸鹽溶液
O~A段:
A~B段:
方法與技巧:
利用互滴順序不同,現(xiàn)象不同可檢驗的溶液
(1)AlCl3溶液和鹽酸
(2)NaAlO2溶液和鹽酸
(3)Na2CO3溶液和鹽酸
(4)AgNO3溶液和氨水
當(dāng)溶液中有多種離子時,要考慮離子之間的反應(yīng)順序,如向含有H+、NH4+、Mg2+、Al3+的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,NaOH先與H+反應(yīng),再與Mg2+、Al3+反應(yīng)生成沉淀,再與NH4+反應(yīng),最后才溶解Al(OH)3沉淀。一般是按生成水、沉淀、氣體的順序反應(yīng)?捎脠D像表示為:
![](http://pic2.mofangge.com/upload/papers/05/1105/11050834329894319.png)
AlO2-與HCO3-的反應(yīng)不屬于水解相互促進的反應(yīng),而是HCO3-電離出的H+與AlO2-發(fā)生的反應(yīng):AlO2-+HCO3-+H2O=Al(OH)3↓+CO32-
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