铝及其化合物.pptx

在自然界中存在形式,铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界中以化合态存在。,铝土矿(Al2O3),,现 象：铝箔熔化，表面失去光泽，熔化的铝并不滴落，好象有一层膜兜着,因为铝表面有一层氧化膜保护了铝。构成膜的氧化铝(Al2O3)的熔点很高，没有熔化，包在外面使熔化的液态铝不会滴落下来。,铝与非金属的反应,铝与非金属的反应,为什么铝制品不易生锈？,原因：活泼的金属在空气中易与氧气反应，生有一层氧化物。有的氧化膜疏松，不能保护内层金属，如铁和钠等。有的氧化物致密，可以保护内层金属不被继续氧化，如镁和铝等。,专家提醒：尽量不要使用铝制餐具，因为铝在人体内积累过多会引起智力下降、记忆力衰退和老年痴呆。,铝与非金属的反应,补充,2、与某些氧化物反应,——铝热反应,1、与某些氧化物反应,铝与非金属的反应,铝与氢氧化钠溶液的反应,在2支小试管里分别加入5ml盐酸和5ml氢氧化钠溶液，再分别放入一小段铝片。观察试验现象,①现象不明显 ②开始有少量气泡产生，后来气泡逐渐增多 ③试管很热 ④将点燃的木条放在试管口时，都有爆鸣声,①氧化膜与酸、碱发生反应 ②铝与酸、碱反应产生气体 ③反应放热 ④生成氢气,铝与氢氧化钠溶液的反应,1.铝与稀盐酸的反应,化学方程式为:,离子方程式为:,2.铝与氢氧化钠溶液的反应,2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2,铝既能与强酸溶液反应也能与强碱溶液反应，因此酸、碱可直接侵蚀铝的保护膜以及铝制品本身，铝制品餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性或咸的食物。,2Al+6H+==2Al3+ +3H2,2Al + 6HCl == 2AlCl3 + 3H2,2Al+2OH-+2H2O==2AlO2- + 3H2,（可看作分两步进行）,实验3-4,铝与氢氧化钠溶液的反应,思考： 1.等质量的铝片与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，所得氢气体积比是多少？ 2.等体积同浓度的盐酸和氢氧化钠溶液分别与足量的铝反应，生成的氢气体积比是多少？,1∶1,1∶3,不相等　因为用铝箔（刺有小孔）包住的金属钠放入水中时，钠先与水反应，产生的氢气与直接把钠投入水中所产生的氢气的量相同，但生成的氢氧化钠溶液要继续与铝箔反应产生氢气，因此后者产生的氢气总量比前者多。,3.将两小块质量相等的金属钠，一块直接投入水中，另一块用铝箔包住，在铝箔上刺些小孔，然后放入水中，两者放出的氢气是否相等。,小结,活泼金属在常温下，在空气中就能被迅速氧化。如钠、钾、钙等。加热时可以剧烈燃烧。 　 　较活泼的金属在常温下能与氧气反应，如铝、镁、锌等。 　 　还有一些金属即使在高温下也不能与氧气反应，如金、银、铂等。,镁、铝、锌等金属容易形成致密的氧化保护膜，因此，能在空气中稳定地存在。 活泼金属在常温下就能与水发生剧烈的反应，如钠、钾等。有些金属在高温条件下能与水反应，如铁。大多金属不与冷水或热水反应。 铝有一个特殊的性质，能与碱溶液反应生成氢气。,,两性氧化物和两性氢氧化物,两性氧化物和两性氢氧化物,,两性氧化物：既能与酸反应又能与碱反应的金属氧化物,遇强酸呈碱性、遇强碱呈酸性。,,氧化铝是两性氧化物,Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2 O,Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2 O,两性氧化物和两性氢氧化物,,两性氢氧化物:既能与酸起反应，又能与强碱溶液起反应.,两性氧化物和两性氢氧化物,遇强酸呈碱性、遇强碱呈酸性。,,Al(OH)3是两性氢氧化物,两性氧化物和两性氢氧化物,氢氧化铝的制备,,Al(OH)3呈现两性的原因：,在水溶液中既能电离出H+，又能电离出OH-,,高考失分警示,注意对Al2O3、Al(OH)3两性的理解，以及对Al3+、AlO2-存在条件的认识。 Al2O3、Al(OH)3仅能溶于强酸和强碱溶液中（如在氨水和碳酸中均不溶），Al3+、AlO2- 只能分别存在于酸性与碱性溶液中。 Al3+与下列离子不能大量共存：OH-、CO32-、HCO-、SO32-、S2-、AlO2-,其中OH-是因为直接反应，其余均是“双水解”。,两性氧化物和两性氢氧化物,,AlO2-与下列离子不能大量共存：H+、HCO3-、NH4+、Al3+、Mg2+、Cu2+。其中H+和HCO3-是因为直接反应 （AlO2-+HCO3-+H2O==Al(OH)3↓+CO32-）,其余也是“双水解”。,两性氧化物和两性氢氧化物,,1.下列实验室制取物质的思路既合理又符合绿色化学思想 （ ） A.制取CuSO4:Cu CuSO4 B.制取Cu(NO3)2:Cu Cu(NO3)2 C.制取Al(OH)3:Al Al(OH)3 D.制取Na2CO3:Na Na2CO3,解析 A项中会生成SO2气体，污染大气；C项中NaAlO2和H2SO4反应量无法控制，H2SO4过量会生成Al3+；制取碳酸钠不是采用钠为原料，D项不合理。,B,浓H2SO4、△,O2、△ HNO3,NaOH H2SO4,O2 CO2,,,,,两性氧化物和两性氢氧化物,,2.下列各反应的离子方程式中，错误的是 （ ） A.硫酸铝溶液中加入过量的氨水： Al3++3NH3·H2O Al(OH)3↓+3NH B.铁片放入过量的稀硝酸中： 3Fe+8H++2NO3- 3Fe2++2NO↑+4H2O C.将铝片放入过量NaOH溶液中： 2Al+2OH-+2H2O 2AlO2- +3H2↑ D. 偏铝酸钠与过量盐酸反应： AlO2- +4H+ Al3++2H2O,解析 误选A，以为氨水过量，得不到Al(OH)3沉淀。HNO3具有强氧化性，能把Fe氧化成Fe3+。,B,两性氧化物和两性氢氧化物,,铝及其化合物的性质实验,铝及其化合物的性质实验,1、铝元素的原子结构示意图,Al,铝在周期表中的位置？,容易失3e－,Al3＋,结论:,铝有较强的还原性。,铝及其化合物的性质实验,2、铝的化学性质,⑴与非金属单质的反应：O2、Cl2、S等,4Al + 3O2 = 2Al2O3,⑵与酸的反应,① 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2,② 钝化：,铝及其化合物的性质实验,(3)与强碱溶液的反应,2Al+6H2O= 2Al(OH)3+3H2↑,Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O,2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑,铝及其化合物的性质实验,(4)与金属氧化物的反应：铝热反应,(5)与不活泼金属的可溶性盐的反应：,2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu,铝及其化合物的性质实验,3.氧化铝和氢氧化铝的两性,氧化铝的化学性质,两性氧化物,两性氧化物：与碱反应生成盐和水，与酸反应生 成盐和水的氧化物。,Al2O3+2NaOH+3H2O=2NaAl(OH)4,Al2O3+2OH--+3H2O = 2Al(OH)4--,铝及其化合物的性质实验,氢氧化铝的化学性质,（1）两性氢氧化物：与碱反应生成盐和水，与酸反 应生成盐和水的氢氧化物。,3NaAlO2 +AlCl3 +6H2O=4Al(OH)3↓+3NaCl,3AlO2-- +Al3+ +6H2O=4Al(OH)3↓,铝及其化合物的性质实验,（2）受热分解,4.可溶性铝盐的性质,AlCl3、KAl(SO4)2·12H2O,铝及其化合物的性质实验,实验1.铝与氧气反应的实验探究,在氧气中燃烧，并产生耀眼的白光。,第一: 铝是活泼金属，在空气中能与氧气生成一种致密的氧化铝保护层，使氧气不能继续与铝发生反应，,第二: 氧气的浓度偏低或氧气的量不足而导致燃烧现象不明显。,第三:铝箔与氧气的接触面积太少.,铝及其化合物的性质实验,实验2.铝表面氧化膜的实验研究,如何设计实验证明铝表面存在氧化膜？,如何除去铝片表面的氧化膜？,方法1.用砂纸除去氧化膜 将一片擦去氧化膜的铝片放入20mL0.5mol/L的CuSO4溶液中，观察铝片表面现象.,出现一层海绵状暗红色物质，产生气泡，溶液温度升高,2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu,铝及其化合物的性质实验,方法2.用NaOH溶液除去氧化膜铝片，,如何增强铝片表面的氧化膜的保护作用？,方法：将另一擦去氧化膜的铝片放入盛有浓硝酸的试管中,3.铝配合物的生成,铝及其化合物的性质实验,实验现象：无明显现象 原因之一: 中学阶段的铵盐均易溶于水,故(NH4)3AlF6也易溶于水.,AlCl3+6NH4F=(NH4)3AlF6+3NH4Cl,原因之二: 离子方程式:Al3++6F-=AlF63- 溶液中铝离子浓度很小，不会与氨水反应生成Al(OH)3沉淀,铝及其化合物的性质实验,实验4. 培养明矾晶体,实验四的注意事项:①配制的明矾溶液一定要饱和，每次把母液配成30～40℃的溶液，有利于晶核的快速长大，不至于晶体在室温升高时溶解。否则晶核会被溶解。②选取形状完整的小晶体作为晶核。③溶液饱和度太大产生不规则小晶体附在原晶核之上，晶体不透明；饱和度太低，成长缓慢或溶解。,铝及其化合物的性质实验,拓展课题----铝热反应,1.将两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，在其中一只纸漏斗的底部剪一个小孔，用水润湿，再与另一个纸漏斗套在一起，有孔纸漏斗置于内层（使纸漏斗每边都有4层），架在铁架台的铁圈上，其下方放置盛有细沙的蒸发皿或铁盘。 2.将5g干燥的氧化铁粉末、2g铝粉均匀混合后放在纸漏斗里，在混合物的上面加少量氯酸钾，再在混合物中间插一根镁条。点燃镁条，观察实验现象。 3.设计实验，检验从纸漏斗下端落下的金属是否为铁。,助燃,用镁燃烧放出的热量引发铝热反应,铝及其化合物的性质实验,变式训练1　某铝合金中含有元素镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，设计了如下实验，请回答有关问题： (1)称取样品a g，称量时应该使用的主要仪器的名称是________。 (2)将样品溶解于足量的稀盐酸中，过滤。滤液中主要含有______________，滤渣中含有____________，溶解、过滤用到的玻璃仪器是________________________________________________________________________。,铝及其化合物的性质实验,(3)滤液中加过量氢氧化钠溶液，过滤并洗涤滤渣。有关的离子方程式是________________________ ___________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)步骤(3)的滤液中通入足量二氧化碳气体，过滤并洗涤滤渣。有关的离子方程式是______________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。,铝及其化合物的性质实验,(5)步骤(4)过滤后的滤渣用蒸馏水洗涤数次，烘干并灼烧至恒重，冷却后称量，其质量为b g，有关的化学方程式是 ________________________________________________________________________， 原样品中铝的质量分数是________。 (6)若步骤(3)中加入氢氧化钠的量不足，则实验结果偏________(填“高”、“低”或“不影响”，下同)；若步骤(5)中滤渣没有洗涤，则实验结果偏________；若滤渣灼烧不充分，则实验结果偏________。,铝及其化合物的性质实验,铝及其化合物的性质实验,,氢氧化铝的制备,氢氧化亚铁的制备,氢氧化铝的制备,,一 仪器及试剂,(1)仪器:试管，药匙，胶头滴管 (2)试剂： Al2O3（固） 、 Al2(SO4)3 溶液(AlCl3) NaOH溶液 、蒸馏水、 氨水,氢氧化铝的制备,,二 实验方案,方案一： Al2O3+ H2O → 方案二： Al2(SO4)3 + NaOH → 方案三： Al2(SO4)3 + NH3·H2O →,氢氧化铝的制备,,Al2O3+ H2O → 实验现象：无现象 反应方程式： 无,蒸馏水,实验一：,（滴加）,三 实验过程,Al2O3,,氢氧化铝的制备,,实验二,Al2(SO4)3 + NaOH → 实验现象：形成白色沉淀 反应方程式: Al2(SO4)3 +6NaOH==2Al(OH)3↓+3Na2SO4 Al(OH)3＋NaOH＝NaAlO2＋2H2O,氢氧化钠过量，白色沉淀会溶解,氢氧化铝的制备,,,,0.5mol/L Al2(SO4)3溶液,,氨水,,,所需试剂：硫酸铝溶液 氨水,操作：取一支干燥的试管，装入2-3ml硫酸铝Al2(SO4)3溶液，然后往试管中逐滴滴加氨水，边滴加，边振荡试管，仔细观察并记录实验现象。,实验现象,有白色絮状沉淀产生,Al2(SO4)3+6NH3·H2O=2Al(OH)3 +3(NH4)2SO4,解释或方程式,实验三,氢氧化铝的制备,,四 结论,一、Al2O3+ H2O 不能制得 二、Al2(SO4)3 + NaOH 不易操作，因为氢氧化铝可溶于强碱 三、 Al2(SO4)3 + NH3·H2O 可以,所以实验室选择这两种试剂制取氢氧化铝,氢氧化铝的制备,,【产品名称】：复方氢氧化铝片（又名胃舒平） 【药物组成】：本品每片含主要成分氢氧化铝 0.245克 【类别】： 本品为抗酸与胃粘膜保护类非处方药药品  【功能与主治】：用于缓解胃酸过多所致的胃痛、胃灼热（烧心）。,问题：胃酸怎么办,,“铝三角”的转化关系,“铝三角”的转化关系,“铝三角”的转化关系,Al3+、Al(OH)3 、 AlO2-之间的相互转化关系称为“铝三角”,“铝三角”的转化关系,Al3+,Al(OH)3,AlO2–,,,,①,②,④,,,③,,,⑥,⑤,一、“铝三角”,“铝三角”的转化关系,① Al3+ → Al(OH)3 : 少量OH- 、氨水、Al02-,Al3++3OH- =Al(OH)3↓,Al3++3NH3·H2O = Al(OH)3↓+3NH4+,Al3++3Al02- +6H2O=4Al(OH)3↓,②Al(OH)3 → Al3+ : 过量H+,Al(OH)3+3H+ = Al3++3H2O,“铝三角”的转化关系,③ Al3+ →AlO2- ：过量OH-,Al3++4OH- = AlO2- +2H2O,④AlO2- →Al3+ ：过量H+,AlO2- +4H+ = Al3++2H2O,⑤ Al(OH)3 →AlO2- ：过量OH-,Al(OH)3+OH- = AlO2- +2H2O,“铝三角”的转化关系,⑥ AlO2- →Al(OH)3 ：少量H+ 、 CO2、 Al3+,AlO2- +H+ +H2O = Al(OH)3↓,2AlO2- +CO2 +3H2O = 2Al(OH)3↓+CO32-,AlO2- +CO2+2H2O = Al(OH)3↓+HCO3-,Al3++3Al02- +6H2O=4Al(OH)3↓,铝三角,,两,碱,酸,H+,3H+,4H+,OH-,3OH-,4OH-,铝三角的实质,定性：铝三角的转化依溶液的酸碱性不同而进行 定量：铝三角的转化依电荷数或酸碱用量配平,二、铝三角的应用,（1）判断溶液的酸碱性 现有等物质的量浓度的下列溶液，AlCl3、HCl、NaCl、NaAlO2、NaOH请按PH由大到小顺序排列,（2）判断离子共存,判断以下各组离子能否共存 A、Al3+ 、OH- B、Al3+ 、H+ C、AlO2-、OH- D、AlO2-、H+ E、AlO2-、Al3+,3AlO2-+Al3+ +6H2O=4Al(OH)3↓,（3）判断实验现象及图像,判断以下反应的实验现象 A、向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量 B、向AlCl3溶液中逐滴加入氨水至过量 C、向NaAlO2溶液中逐滴加入盐酸至过量 D、向NaAlO2溶液中通入CO2至过量 E、向NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液至过量,（4）物质鉴别,不用任何其他试剂（包括水），只用试管和滴管，鉴别AlCl3溶液和NaOH溶液,（5）设计实验方案,以铝为原料设计实验方案制备Al(OH)3,（6）判断反应产物,在含有0.02 mol MgCl2和0.02 mol AlCl3的混合液中，主要存在 离子，向此混合液中加入100 mL1 moL/LNaOH溶液，溶液中 离子增加， 离子减少，继续加入50 mL1 moL/LNaOH溶液后，溶液中主要存在 离子。,100ml含有0.6mol/LAlCl3的溶液与一定量0.40mol/LNaOH溶液混合后，得到3.9克沉淀，求NaOH溶液的体积是？,(7)铝的计算练习,“铝三角”的转化关系,,例：某无色溶液可能由Ba（NO3）2、MgCl2、KOH、KHS、Al2（SO4）3中的一种或几种混合而成，在此溶液中逐滴加入稀HNO3，先产生白色沉淀，而后白色沉淀又会溶解，则该溶液中所含的溶质是上述物质中的 溶于水得到的。其相互反应的离子方程式是 。 【解析】由“溶液中逐滴加入稀HNO3，先产生白色沉淀，而后白色沉淀又会溶解”可得溶液中含AlO2-,并由Al3+和过量OH-反应得到，因此溶液中所含的溶质为KOH（过量） Al2（SO4） 反应的离子方程式是Al3++4OH-= AlO2-+2H2O,“铝三角”的转化关系,例 ：50mlbmol.l-1AlCl3溶液中加入50ml amol.l-1NaOH溶液中（1）试讨论a的取值范围不同时沉淀的物质的量（2）若b=1生成的沉淀是3.12g，则a值为 mol.l-1 【解析】（1）Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓ 0.05bmol 0.05amol a=3b，刚好完全反应生成Al(OH)3↓ 1）a≤3b Al(OH)3物质的量为0.05a/3mol Al3+ + 4OH- = AlO2- + 2H2O 0.05bmol 0.05amol a=4b，刚好完全反应生成NaAlO2 2）∴a≥4b，无沉淀生成 3）3b＜a＜4b时，先有沉淀生成，再部分溶解。Al(OH)3 物质的量为：0.05（4b-a）mol,“铝三角”的转化关系,(2) 沉淀Al(OH)3物质的量为： 3.12g/78g/mol=0.04mol Al3+为0.05mol 1）若Al3+过量，耗NaOH 0.04×3=0.12mol a=2.4mol.l-1 2）若Al3+完全沉淀， Al(OH)3为0.05mol ;耗NaOH 0.15mol， 溶解0.01mol Al(OH)3需NaOH 0.01mol， 共需NaOH 0.16mol ∴a=3.2mol.l-1 从上面的解题过程可以看出，关键是明确化学原理，掌握Al3+与OH- 、AlO2-与H+量的相互关系，再进行综合分析。 可见Al3+、Al(OH)3 、AlO2-之间的应用非常广泛，但无论题型怎样变化，只要掌握了它们之间的相互关系讲就能迎仞而解。,100ml含有0.6mol/LAlCl3的溶液与一定量0.40mol/LNaOH溶液混合后，得到3.9克沉淀，求NaOH溶液的体积是？,(7)铝的计算练习,