铝及其化合物性质知识点总结
时间:2023-08-13 19:21 来源:未知 作者:化学自习室 点击:次 所属专题： 铝及其化合物
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一、铝
（一）铝的结构和存在
1、结构
（1）原子结构示意图：
（2）在周期表中的位置：第三周期ⅢA族
2、存在
（1）含量：地壳中含量最丰富的金属，仅次于氧、硅。
（2）形态：自然界中的铝全部以化合态存在
（二）铝的物理性质
1、色质态：
银白色有金属光泽的质软的固体
2、熔沸点：
熔点660.4℃，沸点2467℃
3、三性：
延展性、导热性和导电性良好
4、密度：
2.7g/cm3，是一种轻金属
（三）铝的化学性质
1、Al与O2的反应
| 实验现象 | 铝箔熔化，失去光泽，熔化的铝不滴落 |
实验结论 | 常温下，铝与空气中的氧气反应，生成一薄层致密的氧化膜 | |
实验原因 | 铝表面生成的氧化膜(Al2O3)的熔点高于铝的熔点，包在铝的外面，所以熔化的液态铝不滴落 | |
化学方程式 | 常温时： 4Al＋3O2===2Al2O3 加热时：
|
注意：
①常温下铝易与空气中的氧气反应，表面生成致密而坚硬的氧化铝薄膜，能阻止氧气等与铝进一步反应，因此铝具有很强的抗腐蚀性
②铝的化学性质活泼，但在日常生活中广泛使用的铝制品由于形成一层致密的氧化膜，保护铝不再被氧化，通常具有较好的抗腐蚀性能
③空气中久置的铝箔和用砂纸打磨的铝箔在酒精灯火焰上加热，铝箔
2、Al与其它非金属的反应
①与Cl2反应：
②与S反应：
3、Al与酸的反应
(1)与非氧化性酸(如：稀盐酸、稀硫酸)的反应——铝与盐酸反应
铝与盐酸反应 | |
实验操作 |
|
实验现象 | 铝片逐渐溶解，有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有爆鸣声 |
化学方程式 | 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ |
离子方程式 | Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑ |
(2)与氧化性酸(如：硝酸、浓硫酸)的反应
①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
②铝与浓硝酸共热：
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
4、Al与碱溶液的反应
铝与氢氧化钠溶液反应 | |
实验操作 |
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实验现象 | 铝片逐渐溶解，有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有爆鸣声 |
化学方程式 | 2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑ |
离子方程式 | 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2＋3H2↑ |
注意：
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↓＋3H2↑
(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 |
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单线桥法 |
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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
③活泼金属与酸反应是金属的通性，而铝不但能与酸(H＋)反应，还能够与碱溶液反应，表现出特殊性：
5、Al与盐溶液反应：
2Al＋3CuSO4===Al2(SO4)3＋3Cu
2Al＋3Cu2＋==2Al3＋＋3Cu
6、Al与Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应
（四）铝的酸、碱反应的规律分析
1、等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：
（1）生成H2的物质的量之比为1∶1。
（2）消耗H＋、OH－的物质的量之比为n(H＋)∶n(OH－)＝3∶1。
2、足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应：
（1）生成H2的物质的量之比为1∶3。
（2）消耗Al的物质的量之比为1∶3。
3、一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应：
若产生氢气的体积比为
，
则必定
（1）铝与盐酸反应时，铝过量而HCl不足。
（2）铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而NaOH过量。
（五）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
|
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
②金属焊接，如：野外焊接钢轨等
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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 |
【微点拨】 | 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 |
（六）铝的制备及用途
1、制备(电解熔融Al2O3)：
(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
二、氧化铝(Al2O3)
1、物理性质：白色固体，难溶于水，熔点很高，是优良耐火材料
2、化学性质：Al2O3是典性的两性氧化物，既能与酸，又能与碱反应
(1)能与酸反应：
(2)能与碱反应：
两性氧化物：
既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物，称为两性氧化物
(3)电分解反应
①阳极反应：
②阴极反应：
③电解反应：
④冰晶石的作用：形成低熔点共熔物
⑤阳极石墨与氧气反应，被消耗，需要定期更换
3、Al2O3的制备
(1)实验室制法：
(2)工业制法：铝土矿→Al2O3
4、主要用途
(1)耐火材料：制耐火坩埚、耐火管和耐高温的实验仪器
(2)炼铝原料：电解熔融的氧化铝
三、氢氧化铝[Al(OH)3]
1、物理性质：
白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性
2、化学性质：
Al(OH)3是典型的两性氢氧化物，既能与酸，又能与碱反应
(1)能与酸反应：
(2)能与碱反应：
两性氢氧化物：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物，称为两性氢氧化物
Al(OH)3的电离方式 |
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与酸和碱反应过程 | Al(OH)3电离强度相当微弱，只有加入强酸(或强碱)时，大量H＋(或OH－)才能破坏Al(OH)3的电离平衡，使平衡向右(或左)移动，生成铝盐(或偏铝酸盐)，所以Al(OH)3既具有碱性，又具有酸性，当加入弱酸或弱碱时，因H＋或OH－浓度太小，不能使上述平衡移动，因此Al(OH)3只溶于强酸或强碱，而不溶于弱酸(H2CO3等)、弱碱(NH3·H2O) |
注意 | 强酸或强碱也是相对而言的，Al(OH)3不溶于H2CO3、NH3·H2O，但溶于CH3COOH |
(3)热稳定性差：
3、用途
(1)Al(OH)3有较强的吸附性，能凝聚水中悬浮物，又能吸附色素，可以用作净水剂
(2)Al(OH)3碱性不强，不至于对胃壁产生强烈的刺激作用或腐蚀作用，却可以与酸反应，起到中和胃酸的作用，可以用作胃酸中和剂
4、实验室制备Al(OH)3的三种方法
(1)可溶性铝盐溶液与过量氨水反应
(2)向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量CO2
(3)相互促进水解法
5、有关Al(OH)3的少量、过量问题
(1)NaOH和AlCl3
(2)NaAlO2和HCl
(3)NaAlO2和CO2
四、铝盐
1．Al3＋和烧碱溶液反应
(1)少量烧碱：
(2)过量烧碱：
(3)滴加顺序不同，现象不同
①向铝盐溶液中滴加强碱溶液：
②向强碱溶液中滴加铝盐溶液：
2．Al3＋和过量氨水反应
(1)离子反应：
(2)反应现象：产生白色沉淀
(3)应用：实验制取Al(OH)3沉淀
3．水解性：
(4)双水解
五、明矾——十二水合硫酸铝钾
1、化学式：
KAl(SO4)2·12H2O (十二水合硫酸铝钾)
2、电离方程式：
3、属类：
复盐(由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的化合物)
4、物理性质：
无色晶体，可溶于水
5、用途：
作净水剂，原因是其在水中生成氢氧化铝胶体，可以和悬浮在水中的泥沙形成絮状不溶物沉降下来
6、化学性质：
兼有Al3＋和SO42－性质
六、偏铝酸盐
1．相当处理：
2．和盐酸反应
(1)少量盐酸：
(2)过量盐酸：
(3)滴加顺序不同，现象不同
①向偏铝酸盐溶液中滴加强酸溶液：
②向强酸溶液中滴加偏铝酸盐溶液：
3．和CO2反应
(1)少量CO2：
(2)过量CO2：
4．和NaHCO3溶液反应：
5．水解性
6．铝土矿提铝(Al2O3，含少量Fe2O3和SiO2)
(1)强酸→强碱→弱酸法
(2)强碱→强酸→弱碱法
七、互滴实验
(试剂的滴加顺序不同而产生的现象不同)
1、NaOH和AlCl3
(1)向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液(开始时NaOH不足)
现象：先产生白色沉淀后沉淀消失
(2)向NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液(开始时NaOH过量)
现象：开始无现象后出现白色沉淀
2、NaAlO2和盐酸
(1)向NaAlO2溶液中逐滴加入盐酸
现象：先产生白色沉淀后沉淀消失
(2)向盐酸中逐滴加入NaAlO2溶液
现象：开始无现象后出现白色沉淀
3、Na2CO3溶液与盐酸
(1)向Na2CO3溶液中逐滴加入盐酸(开始时酸不足)
现象：刚开始无气泡产生，盐酸滴加到一定量后，有气泡产生
(2)向盐酸中逐滴加入Na2CO3溶液(开始时酸过量)
现象：立即产生大量的气泡
八、“铝三角”的转化关系及其应用
1、Al3＋、Al(OH)3、AlO2－之间的转化关系
2、“铝三角”转化的应用
(1)选择制备Al(OH)3的最佳途径
①向铝盐中加入足量氨水，离子方程式为：
②向偏铝酸盐中通入足量CO2，离子方程式为：
③NaAlO2与AlCl3的溶液混合，离子方程式为：
(2)分析离子反应顺序
当溶液中有多种离子存在时，要考虑离子之间的反应顺序，如向含有H＋、NH4＋、Mg2＋、Al3＋的溶液中逐滴加入NaOH溶液时，NaOH先与H＋反应，然后与Al3＋、Mg2＋反应生成沉淀，再与NH4＋反应，最后溶解Al(OH)3沉淀。
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