有“鋁”說得清

【摘 要】鋁及其化合物是高中化學(xué)元素和化合物的重點內(nèi)容之一，對其知識的考查近幾年高考有所強(qiáng)化。本文抓住以酸堿反應(yīng)為主線，以鋁、氧化鋁、氫氧化鋁為知識點，進(jìn)行串聯(lián)、擴(kuò)展、引伸，旨在幫助學(xué)生突破難點。

【關(guān)鍵詞】鋁及其化合物；兩面性；圖像分析；方法技巧

近幾年高考中鋁單質(zhì)及其化合物知識出現(xiàn)的幾率較高，并且往往與氧化還原、電解質(zhì)溶液、電化學(xué)、化學(xué)平衡、物質(zhì)結(jié)構(gòu)和元素周期律等化學(xué)理論知識相結(jié)合；有關(guān)知識點與工業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合的應(yīng)用性試題不斷出現(xiàn)，綜合型計算題也時有出現(xiàn)?？荚嚨膬?nèi)容充分體現(xiàn)了從知識型向能力型、從主觀型向客觀型轉(zhuǎn)化的命題趨勢。

以酸堿反應(yīng)為主線，以鋁、氧化鋁、氫氧化鋁為知識點，進(jìn)行串聯(lián)、擴(kuò)展、引伸，是學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)掌握鋁及其化合物知識的有效方法。

一、鏈接鋁及其化合物的知識網(wǎng)

二、鋁及其化合物的“真面目”

兩組重要的離子方程式：

第一組：2Al+6H+=3H2↑+2Al3+ Al2O3+6H+=2Al3++3H2O Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O

第二組：2Al+2OH一+2H2O=2AlO2一+3H2↑ Al2O3+2OH一=2AlO2一+H2O Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O

通過上述兩組離子方程式，可以看到鋁、氧化鋁、氫氧化鋁都是既與強(qiáng)酸溶液反應(yīng)又能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)的物質(zhì)，其中氧化鋁和氫氧化鋁是典型的兩性化合物。兩面三刀的“鋁大俠”確實身手不凡！特別需要關(guān)注以下的各種表現(xiàn)！

（1）如果要求使溶液中的鋁元素全部沉淀，則不能使用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿。如果是鋁鹽溶液，一般采用加入足量氨水，因為Al（OH）3不與氨水反應(yīng)；如果是偏鋁酸鹽，應(yīng)該使用通入足量的CO2氣體。

（2）當(dāng)Al3+與AlO2一相遇時會形成Al（OH）3沉淀，即Al 3+與AlO2一不能在溶液中大量共存。

（3）在強(qiáng)堿性溶液中，鋁元素以AlO2一形式存在；在強(qiáng)酸性溶液中，以Al3+形式存在。

（4）鋁單質(zhì)與強(qiáng)酸或強(qiáng)堿反應(yīng)，由于其生成物不是鹽和水，因此它不能稱為兩性物質(zhì)。

（5）AlCl3與NaOH或其它堿溶液、NaAlO 2與HCl或其它酸溶液，可以不用任何試劑，只需兩支試管和膠頭滴管就能把兩者區(qū)別出來。

三、揭開“鋁大俠”的神秘面紗———常見題型及解題技巧示例

基本題型：

例1.除去MgO中的Al2O3可選用的試劑是（ ）A. NaOH溶液B. 硝酸 C.濃硫酸 D. 稀鹽酸

【解析】 Al2O3為兩性氧化物，可溶于NaOH溶液中，而MgO不溶解，過濾即可得到MgO。

圖像題型：

例2.把由NaOH、AlCl3和MgCl2三種固體組成的混合物溶于足量水中，有1.16g白色沉淀析出，向所得溶液里逐滴加入1 mol/L的鹽酸，加入鹽酸的體積和沉淀的質(zhì)量如圖所示：

（1）A點的沉淀物的化學(xué)式為_____；B點的沉淀物的化學(xué)式為_____。

（2）原混合物中MgCl2的質(zhì)量是 g，AlCl3的質(zhì)量是 g，NaOH的質(zhì)量是 g。

（3）Q點HCl溶液的體積為_____mL。

【解析】（1）因為在濁液中加入HCl溶液至10mL，沉淀質(zhì)量一直為1.16g，說明濁液顯堿性，Al元素以AlO2-形式存在，加至30mL時，AlO2-全部轉(zhuǎn)變?yōu)锳l（OH）3，所以在A點的沉淀物為Mg（OH）2，在A點至B點間，沉淀物為Mg（OH）2和Al（OH）3的混合物。當(dāng)加入HCl溶液超過30mL時，Mg（OH）2和Al（OH）3同時溶解。

（2）原混合物中：m（MgCl2）=1×95g·mol-1=1.90g，

又AlCl3～AlO2-～HCl。n（AlCl3）=1 mol·L-1×（30-10）×10-3L=0.02 mol

m（AlCl3）=0.02mol×133.5g·mol-1=2.67g

①濁液中存在的NaOH的物質(zhì)的量為：

NaOH+HCl ===NaCl+H2O

0.01 mol 1×10×10-3mol

②MgCl2消耗的NaOH的物質(zhì)的量為：MgCl2～2NaOH ×2=0.04mol

③AlCl3消耗的NaOH的物質(zhì)的量為：Al3+～4NaOH～AlO2-0.02mol×4=0.08mol

NaOH的總質(zhì)量為：（0.01mol+0.04mol+0.08mol）×40g·mol-1=5.20g

加鹽酸到Q點溶液中溶質(zhì)為NaCl AlCl3 MgCl2，即NaOH消耗鹽酸，n（HCl）=n（NaOH）=0.13 mol ， 所以Q點加鹽酸的體積VHCl==0.13 L=130 mL

實驗題型：

例3.某化學(xué)興趣小組按照下列方案進(jìn)行“由含鐵、廢鋁制備硫酸鋁晶體”的實驗：

步驟1：取一定量含鐵廢鋁，加足量的NaOH溶液，反應(yīng)完全后過濾。

步驟2：邊攪拌邊向濾液中滴加稀硫酸至溶液的pH=8～9，靜置、過濾、洗滌。

步驟3：將步驟2中得到的固體溶于足量的稀硫酸。

步驟4：將得到的溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻、結(jié)晶、過濾、干燥。

請回答以下問題：

（1）過濾操作需要玻璃棒、 、 等玻璃儀器。⑵步驟1過濾的目的是 。

（3）當(dāng)步驟2中的溶液pH=8～9時，檢驗沉淀是否完全的方法是 。

（4）步驟2中溶液的pH控制較難操作，可改用 。

[解析]由含鐵、廢鋁制備硫酸鋁晶體，首先將含鐵廢鋁，加入足量的NaOH溶液中，以溶解鋁，使鋁轉(zhuǎn)變成NaAlO2溶液而進(jìn)入溶液；過濾后，最好通入足量的CO2氣體，使NaAlO2全部轉(zhuǎn)變成Al（OH）3沉淀；沉淀經(jīng)洗滌后，再溶于足量的稀硫酸得到硫酸鋁溶液；將得到的溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻、結(jié)晶、過濾、干燥即得到硫酸鋁晶體，由于硫酸是不揮發(fā)性酸，故本題硫酸鋁溶液在蒸發(fā)時不必考慮Al3+水解。

綜合題型：

例4.下圖中，A、C是工業(yè)上用途很廣的兩種重要化工原料，B為日常生活中常見的金屬，

H、G是正四面體結(jié)構(gòu)的非極性分子，H是一種重要的能源，J是一種耐高溫材料，K是由兩種常見元素組成的化合物（圖中部分反應(yīng)物或生成物沒有列出）。請按要求回答：

（1）寫出B的化學(xué)式_______，G的電子式 。

（2）反應(yīng)①的離子方程式為_________

（3）反應(yīng)②進(jìn)行的條件是

（4）反應(yīng)③的化學(xué)方程式為 __________.

【解析】本題為框圖推斷題，主要考查鋁及其化合物性質(zhì)與重要應(yīng)用。由H、G是正四面體結(jié)構(gòu)的非極性分子，且H+Cl2→A+G知H為CH4，G為CCl4，A為HCl；聯(lián)想乙炔的制法及K由兩種常見元素組成，可推測I為金屬氫氧化物，又I高溫J（高溫材料），則其中金屬可為M或Al。又HCl+B→D+E，B+C→F+E，D+F→I（金屬氫氧化物），可知E為H2，I為Al（OH）3，B為Al，C為NaOH，全部物質(zhì)至此全部確定。

由此可見， 雖然鋁單質(zhì)及其化合物知識具有兩面性，但并沒有想象中的那么難掌握！只要方法得當(dāng)，有“鋁”是可以說得清的！