氧化鋁的性質(zhì):
物理性質(zhì):白色固體,熔點(diǎn)高,是較好的耐火材料,天然的Al2O3叫剛玉,硬度僅次于金剛石;
化學(xué)性質(zhì):不溶于水的兩性化合物,既能與酸反應(yīng),又能與強(qiáng)堿反應(yīng)。
(1)與酸反應(yīng):
(2)與堿反應(yīng):
氧化鋁的兩性:
氧化鋁屬于兩性氧化物,既能與酸反應(yīng),也能與強(qiáng)堿反應(yīng):
Al2O3+6H+===2Al3++3H2O
Al2O3+2OH-===2AlO2-+H2O
氧化鋁與氧化鎂的比較:
氧化物 | MgO | Al2O3 | |
工業(yè)制備 | MgCO3=(煅燒)=MgO+CO2↑ | 鋁土礦——Al2O3 | |
中央物理性質(zhì) | 白色固體,熔點(diǎn)高,密度小 | 白色固體,熔點(diǎn)高,密度較小 | |
主要化學(xué)性質(zhì) | H2O | MgO+H2O==Mg(OH)2,很慢 | 不溶解,也不反應(yīng) |
H+ | MgO+2H+==Mg2++H2O | Al2O3+6H+==2Al3++3H2O | |
OH- | 不反應(yīng) | Al2O3+2OH-==2AlO2-+H2O | |
重要用途 | 制造耐火、耐高溫器材 | 制造耐火、耐高溫器材;工業(yè)冶煉鋁 |
相關(guān)高中化學(xué)知識點(diǎn):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(qiáng)酸反應(yīng)也能與強(qiáng)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(qiáng),不至于對胃壁產(chǎn)生強(qiáng)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(shí)驗(yàn)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(gè)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(jì)算及圖象分析:
解答有關(guān)Al(OH)3的圖象和計(jì)算問題要注意以下三點(diǎn):
(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(jì)量數(shù)關(guān)系。
(2)鋁元素的存在形式。
(3)圖象分析時(shí):首先要看清橫、縱坐標(biāo)的含義,其次要對圖象進(jìn)行全面的分析,尤其需要關(guān)注的是特殊點(diǎn)(起點(diǎn)、折點(diǎn)、頂點(diǎn)、終點(diǎn))的含義。
1、鋁鹽與強(qiáng)堿溶液作用生成Al(OH)3沉淀的計(jì)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(gè)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(shí),所得沉淀的物質(zhì)的量:n[Al(OH)3]=n(OH-)
當(dāng)≥4時(shí),所得沉淀的物質(zhì)的量:n[Al(OH)3]=0
當(dāng)3<<4時(shí),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(qiáng)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(shí),當(dāng)氨水增加到時(shí),產(chǎn)生最大沉淀量
B. 向氨水中滴加鋁鹽溶液時(shí),開始時(shí)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(qiáng)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(yàn)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(shí),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:
AlO2-與HCO3-的反應(yīng)不屬于水解相互促進(jìn)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-
相關(guān)高中化學(xué)知識點(diǎn):偏鋁酸鹽
偏鋁酸鹽:
偏鋁酸鹽是指含有“AlO2-”集團(tuán)的鹽,是鋁及其氧化物與強(qiáng)堿反應(yīng)的產(chǎn)物。
例如Al(OH)3+OH-?AlO2-+2H2O。
偏鋁酸鹽的性質(zhì)用離子方程式表示如下: ①偏鋁酸鹽溶液發(fā)生水解反應(yīng),溶液呈堿性。 ALO2-+2H2O==AL(OH)3+OH- ②偏鋁酸鹽與酸反應(yīng)與強(qiáng)酸發(fā)生反應(yīng):適量強(qiáng)酸:ALO2-+H+H2O==AL(OH)3 過量強(qiáng)酸:ALO2-+4H+==AL3++2H2O 與弱酸(H2CO3)發(fā)生反應(yīng):即通入CO2氣適量CO2:2ALO2-+CO2+3H2O==2AL(OH)3+CO32- 過量CO2:ALO2-+CO2+2H2O==AL(OH)3+HCO3- ③鋁鹽與偏鋁酸鹽溶液反應(yīng): AL3++3ALO2-+6H2O==4AL(OH)3 偏鋁酸鹽也可以理解為兩性物質(zhì)Al鹽偏堿性的鹽。AlO2-+H+(少量)+H2O==Al(OH)3↓
AlO2-+4H+(過量)==Al3++2H2O
偏鋁酸鹽的性質(zhì):
偏鋁酸鹽的性質(zhì)用離子方程式表示如下:
①偏鋁酸鹽溶液發(fā)生水解反應(yīng),溶液呈堿性。AlO2-+2H2O==Al(OH)3+OH-
②偏鋁酸鹽與酸反應(yīng)與強(qiáng)酸發(fā)生反應(yīng):
適量強(qiáng)酸:AlO2-+H++H2O==Al(OH)3
過量強(qiáng)酸:AlO2-+4H+==Al3++2H2O
與弱酸(H2CO3)發(fā)生反應(yīng):即通入適量CO2:2AlO2-+CO2+3H2O==2Al(OH)3+CO32-
過量CO2:AlO2-+CO2+2H2O==Al(OH)3+HCO3-
③鋁鹽與偏鋁酸鹽溶液反應(yīng):Al3++3AlO2-+6H2O==4Al(OH)3偏鋁酸鹽也可以理解為兩性物質(zhì)Al鹽偏堿性的鹽。
方法與技巧:
偏鋁酸鹽是在強(qiáng)堿性條件下生成的,所以它的存在環(huán)境也是強(qiáng)堿性環(huán)境,在離子共存題目中,經(jīng)常遇到含有AlO2-的情況,遇到這樣的題目,我們可以認(rèn)為該溶液中含有OH-,與很多顯酸性的離子不共存。例如:AlO2-與Al3+、Fe3+、NH4+、HCO3-等常見離子不共存。
“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
相關(guān)高中化學(xué)知識點(diǎn):鋁鹽(鋁離子)
鋁鹽:
鋁鹽是指正三價(jià)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(gè)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(qiáng)堿溶液作用生成Al(OH)3沉淀的計(jì)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(gè)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(shí),所得沉淀的物質(zhì)的量:n[Al(OH)3]=n(OH-)
當(dāng)≥4時(shí),所得沉淀的物質(zhì)的量:n[Al(OH)3]=0
當(dāng)3<<4時(shí),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(qiáng)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(shí),當(dāng)氨水增加到時(shí),產(chǎn)生最大沉淀量
B. 向氨水中滴加鋁鹽溶液時(shí),開始時(shí)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(qiáng)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(shí),生成Al(OH)3沉淀的物質(zhì)的量為________。
(2)當(dāng)a、b滿足________條件時(shí),無沉淀產(chǎn)生。
(3)當(dāng)a、b滿足________條件時(shí),先有沉淀生成,后又有部分沉淀溶解,此時(shí)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(gè)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(shí),只發(fā)生第一個(gè)反應(yīng),此時(shí)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(gè)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(diǎn):影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素
影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素:
1.內(nèi)因:參加反應(yīng)的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。
2.外因:主要是指濃度、溫度、壓強(qiáng)和催化劑,另外還有光、超聲波、激光、攪拌、固體表面積、形成原電池等。
(1)濃度:其他條件相同時(shí),增大反應(yīng)物濃度,化學(xué)反應(yīng)速率增大;減小反應(yīng)物濃度,化學(xué)反應(yīng)速率減小。在一定溫度下,同體、純液體的濃度視為定值,如C與CO2的反應(yīng)、Na與H2O的反應(yīng)中,C的量和Na、H2O 的量減少并不意味著其“濃度”減小,即不岡其量的增減而影響反應(yīng)速率,但會因固體表面積的變化而改變反應(yīng)速率。
(2)溫度:其他條件相同時(shí),升高溫度,可以加快反應(yīng)速率,實(shí)驗(yàn)測得,溫度每升高10℃,化學(xué)反應(yīng)速率通常增大到原來的2~4倍。
經(jīng)驗(yàn)公式為
(3)壓強(qiáng):對于氣體反應(yīng),當(dāng)溫度不變時(shí),增大壓強(qiáng)可以加快反應(yīng)速率。對于氣體反應(yīng)體系,壓強(qiáng)改變時(shí)有以下幾種情況:
(4)催化劑:催化劑是能改變化學(xué)反應(yīng)速率但在反應(yīng)前后本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)都不變的物質(zhì)。對于某些化學(xué)反應(yīng),使用正催化劑能顯著加快化學(xué)反應(yīng)速率。
(5)其他因素:增大同體的表面積(如將塊狀改為粉末狀),可增大反應(yīng)速率;光照一般也可增大某些反應(yīng)的速率;形成原電池可以加快反應(yīng)速率;此外,超聲波、放射線、電磁波等因素也能影響反應(yīng)速率。
3.外因?qū)瘜W(xué)反應(yīng)速率影響的微觀解釋
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