一,铝及其化合物之间的转化关系
金属单质——氧化物——氢氧化物(碱)——盐
二,重要物质的性质和变化
1,铝(Al)——只具有还原性
①4Al+3O2===2Al2O3
②2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑
③2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
④2Al+Fe2O3===Fe+Al2O3(反应条件高温)
⑤4Al+3MnO2===3Mn+2Al2O3(反应条件高温)
注意:
a.铝热反应不仅仅是单质铝与Fe2O3反应,还包含制取其他难熔金属的反应,要求其它金属没有铝活泼,铝热反应不能用于工业上冶炼铁,铝热反应是置换反应,放热反应。
b.引发铝热反应的操作是高考实验考查的热点,具体操作是先铺铝热剂和一层KClO3,然后插上镁条,最后点燃镁条。
2,氧化铝(Al2O3)、氢氧化铝[Al(OH)3]——具有两性
①Al2O3+6HCl===2AlCl3+3H2O
②Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2O
③Al(OH)3+3HCl===AlCl3+3H2O
④Al(OH)3+NaOH===NaAlO2+2H2O
注意:Al2O3、Al(OH)3与NaOH溶液的反应常用于物质的分离提纯。Al(OH)3不溶于氨水,所以实验室常用铝盐和氨水来制备Al(OH)3。
3,铝盐和偏铝酸盐
①Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH4(+)
②AlCl3+3NaOH===Al(OH)3↓+3NaCl(NaOH适量)
③AlCl3+4NaOH===NaAlO2+3NaCl+2H2O(NaOH过量)
④NaAlO2+HCl+H2O===Al(OH)3↓+NaCl(少量盐酸)
⑤NaAlO2+4HCl===AlCl3+NaCl+2H2O(足量盐酸)
⑥2AlO2-+CO2+3H2O===2Al(OH)3↓+CO32-(少量CO2)
⑦AlO2-+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO3-(足量CO2)
⑧Al3++3AlO2-+6H2O===4Al(OH)3↓(铝盐和偏铝酸盐在溶液中双水解)
注意:
a.氢氧化铝是三元弱碱,又是一元弱酸,既能和强酸反应,也能与强碱反应;铝盐溶液通常显酸性,能够与碱反应,如果是强碱要注意碱量的多少;偏铝酸盐溶液一般显碱性,能够和酸反应,如果遇到强酸要注意酸量的多少。
b.利用偏铝酸盐制备Al(OH)3,一般不用强酸,因为强酸的量控制不当会使制得的Al(OH)3溶解。若向偏铝酸盐溶液中通入CO2,生成的Al(OH)3不溶于碳酸,CO2过量时另一产物是HCO3-,不过量时另一产物是CO32-,书写离子反应方程式时要特别注意这一点。
c.Al、Al2O3、Al(OH)3与H+、OH-的反应及量的关系
氢氧化铝既是三元弱碱,又是一元弱酸,注意酸碱中和时的定量关系。
三,特殊的性质和现象
1,并不是Al与所有金属氧化物均能组成铝热剂,该金属氧化物对应的金属活泼性应比铝弱。
2,铝是活泼金属,但铝抗腐性相当强,因为铝表面生成一层致密的氧化物薄膜。
3,泡沫灭火器所用试剂为Al2(SO4)3溶液和NaHCO3溶液。
4,Al(OH)3可用作抗酸药。
5,常温下,浓硝酸、浓硫酸使铝发生钝化。
四,实际应用
1,Al2O3、Al(OH)3的两性在物质提纯和鉴别中的应用
①用过量NaOH溶液检验Al3+的存在。
②用过量NaOH溶液鉴别Al3+和Mg2+。
③用互滴法鉴别Al3+与OH-、AlO2-与H+。
④用过量NaOH溶液和相应酸溶液分离Al3+与Mg2+、Fe3+等离子或分离MgO、Al2O3。
2,共存情况
(1)Al3+、AlO2-只能分别存在于酸性、碱性溶液中。
(2)Al3+与下列离子不能大量共存:OH-、CO32-、HCO3-、SO32-、S2-、ClO-、AlO2-,其中OH-是因为直接反应,其余均是因为发生了剧烈的双水解反应。
(3)AlO2-与下列离子不能大量共存:H+、HCO3-、Al3+、Fe2+、Fe3+,其中H+和HCO3-是因为与AlO2-直接反应
AlO2-+HCO3-+H2O===Al(OH)3↓+CO32-(碳酸氢根离子比氢氧化铝电离能力大),其余也是因为发生了剧烈的双水解反应。
3,明矾的净水原理:明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O,它在水中能电离:KAl(SO4)2===K++Al3++2SO42-。铝离子发生水解反应,生成的氢氧化铝胶体具有很强的吸附能力,吸附水中的悬浮物,使之沉降以达到净水目的:Al3++3H2O=Al(OH)3(胶体)+3H+。
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