賴陸鋒

高考動向

掌握鋁及其化合物的性質(zhì)，知道制備氫氧化鋁的途徑考點分析。

考點分析

氫氧化鋁的制備

（1）原理：

Al3++3NH3·H2OAl（OH）3↓+3NH4+

（2）操作步驟：往氯化鋁溶液中加入足量氨水，直到不再產(chǎn)生沉淀。

（3）注意事項：

氫氧化鋁是兩性氫氧化物，能溶于氫氧化鈉溶液，但不溶于氨水，制備時一般用可溶性鹽與氨水反應(yīng)。

考點突破

1. 氫氧化鋁的兩性。

氫氧化鋁是兩性氫氧化物，在常溫下它既可以與強酸反應(yīng)，又可以與強堿反應(yīng)，但對于酸性或堿性較弱的酸和堿不能溶解氫氧化鋁。所以制取Al（OH）3一般不用強酸或強堿，因為強酸、強堿都能溶解生成的Al（OH）3，而不易控制酸、堿的用量。一般用氨水或CO2制取，也可用Al3+、AlO2-的雙水解反應(yīng)制取。

2. 以金屬鋁為原料制取氫氧化鋁的實驗方案比較。

方案一：AI AI2（SO4）3 AI（OH）3

涉及的反應(yīng)：

2AI+6H+2AI3++3H2↑；

AI3++3OH-AI（OH）3↓

（或AI3++3NH3·H2OAI（OH）3↓+3NH4+）

方案二：A■NaAIO2AI（OH）3

涉及的反應(yīng)：

2AI+2OH-+2H22AIO2-+3H2↑；

AIO2-+H2O+H+AI（OH）3↓

（或AI+2H2O+CO2HCO3-+AI（OH）3↓）。

方案三：

涉及的反應(yīng)：2AI+6H+2AI3++3H2↑；

2AI+2OH-+2H2O2AIO2-+3H2↑；

AI3++3AIO2-+6H2O4AI（OH）3↓

從以上三種方案的試劑用量來看，方案三制備1 mol Al（OH）3需3/4mol H+和3/4 mol OH-，酸與堿的用量少，是最佳方案。

如果選用含Al3+的物質(zhì)如明礬、Al2（SO4）3等為原料制取氫氧化鋁，則可以選用以下方案：由于氫氧化鋁是典型的兩性氫氧化物，與強堿會發(fā)生反應(yīng)：因此選用強堿不好控制，選用弱堿較為理想。

如果選用純凈的氧化鋁為原料，可直接用強酸溶解1份氧化鋁，用強堿溶解3份氧化鋁，然后混合兩種溶液，利用鹽類水解制備氫氧化鋁，與由鋁制備氫氧化鋁類似，但在實驗室該方法效果不理想。

【例1】實驗室制備Al（OH）3最好用（ ）

A. Al2O3和稀鹽酸 B. Al2O3和水

C. Al2（SO4）3和KOH D. AlCl3和氨水

【解析】Al2O3和稀鹽酸反應(yīng)生成的是氯化鋁，A錯誤；Al2O3和水不反應(yīng)，B錯誤；Al（OH）3可與強堿KOH 反應(yīng)，C錯誤；氨水與氯化鋁反應(yīng)生成氫氧化鋁，且氫氧化鋁難溶于弱堿氨水，D正確。

【答案】D

【例2】下列變化不可能一步實驗直接完成的是（ ）

A. Al（OH）3—NaAlO2 B. Al2O3—Al（OH）3

C. Al2O3 —NaAlO2 D. Al（OH）3—AlCl3

【解析】Al（OH）3與NaOH反應(yīng)生成NaAlO2，A正確；Al2O3無法一步生成Al（OH）3，B錯誤；Al2O3與NaOH反應(yīng)生成NaAlO2，C正確；Al（OH）3與鹽酸反應(yīng)生成AlCl3，D正確。

【答案】B

【例3】下列除去雜質(zhì)的方法不正確的是（ ）

A. 鎂粉中混有少量鋁粉：加入過量燒堿溶液充分反應(yīng)，過濾、洗滌、干燥

B. 用過量氨水除去Fe3+溶液中的少量Al3+

C. 用新制的生石灰，通過加熱蒸餾，以除去乙醇中的少量水

D. Al（OH）3中混有少量Mg（OH）2：加入足量燒堿溶液，充分反應(yīng)，過濾，向濾液中通入過量CO2后過濾

【解析】Al可與燒堿溶液反應(yīng)，而Mg不能反應(yīng)，A項正確；Al（OH）3只能溶于強堿，不溶于氨水，B項錯誤；CaO吸水生成Ca（OH）2，再蒸餾乙醇蒸發(fā)分離，C項正確；Mg（OH）2不與燒堿反應(yīng)，Al（OH）3溶于燒堿生成NaAlO2，再通入過量CO2又生成Al（OH）3，D項正確。

【答案】B

決勝高考

1. 下列各項操作中，不發(fā)生“先產(chǎn)生沉淀，然后沉淀又溶解”現(xiàn)象的是

①向飽和碳酸鈉溶液中通入過量的CO2；②向NaAlO2溶液中逐滴加入過量的稀鹽酸；③向AlCl3溶液中逐滴加入過量的稀氫氧化鈉溶液；④向硅酸鈉溶液中逐滴加入過量的鹽酸

A. ①② B. ①③ C. ①④ D. ②③

2. 用含少量鎂粉的鋁粉制取純凈的氫氧化鋁，下列操作步驟中最恰當(dāng)?shù)慕M合是

①加鹽酸溶解 ②加燒堿溶液溶解 ③過濾 ④通入過量CO2生成Al（OH）3沉淀 ⑤加入鹽酸生成Al（OH）3沉淀 ⑥加入過量燒堿溶液

A. ①⑥⑤③ B. ②③④③ C. ②③⑤③ D. ①③⑤③

3. 下列各組物質(zhì)的無色溶液，不用其他試劑即可鑒別的是________。

①NaOH、AlCl3 ②NaHCO3、H2SO4 ③NaAlO2、NaHSO4 ④Na2CO3、HCl ⑤Na2CO3、NaHCO3、Ca（OH）2

4. 若甲、乙、丙三位同學(xué)用規(guī)定的藥品制備Al（OH）3。規(guī)定必用的藥品如下：350 g 70% H2SO4溶液，NaOH固體240 g，足量鋁屑、水（不能用其他藥品）。

甲、乙、丙用各自設(shè)計的方案制得Al（OH）3的質(zhì)量分別是W1、W2、W3。三種實驗方案如下：

甲：鋁→加NaOH溶液→加H2SO4溶液→W1 g Al（OH）3

乙：鋁→加H2SO4溶液→加NaOH溶液→W2 g Al（OH）3

丙：→W3 g Al（OH）3

試回答：

（1）從充分利用原料、降低成本和提高產(chǎn)率等因素分析，實驗方案最合理的是________。

（2）三位學(xué)生制得的Al（OH）3，W1、W2、W3其質(zhì)量由大到小的順序是___________________________。

（3）制得Al（OH）3的最大質(zhì)量是________。

5. 鋅和鋁都是活潑金屬，其氫氧化物既能溶于強酸，又能溶于強堿。但是氫氧化鋁不溶于氨水，而氫氧化鋅能溶于氨水，生成[Zn（NH3）4]2+。

回答下列問題：

（1）單質(zhì)鋁溶于氫氧化鈉溶液后，溶液中鋁元素的存在形式為________________（用化學(xué)式表示）。

（2）寫出鋅和氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______

________________________________。

（3）下列各組中的兩種溶液，用相互滴加的實驗方法即可鑒別的是________________。

①硫酸鋁和氫氧化鈉 ②硫酸鋁和氨水 ③硫酸鋅和氫氧化鈉 ④硫酸鋅和氨水

（4）寫出可溶性鋁鹽與氨水反應(yīng)的離子方程式：_______

___________________________。

試解釋在實驗室不適宜用可溶性鋅鹽與氨水反應(yīng)制備氫氧化鋅的原因：_______________。

6.（2013·全國）鋁是一種應(yīng)用廣泛的金屬，工業(yè)上用Al2O3和冰晶石（Na3AlF6）混合熔融電解制得。

①鋁土礦的主要成分是Al2O3和SiO2等。從鋁土礦中提煉Al2O3的流程如下：

②以螢石（CaF2）和純堿為原料制備冰晶石的流程如下：

回答下列問題：

（1）寫出反應(yīng)1的化學(xué)方程式______________________。

（2）濾液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是______________，反應(yīng)2的離子方程式為________________________。

（3）E可作為建筑材料，化合物C是________，寫出由D制備冰晶石的化學(xué)方程式____________________。

（4）電解制鋁的化學(xué)方程式是__________________，以石墨為電極，陽極產(chǎn)生的混合氣體的成分是______________。

答案點撥

1. C解析：①向飽和碳酸鈉溶液中通入過量的CO2會產(chǎn)生沉淀，因為反應(yīng)會生成碳酸氫鈉，碳酸氫鈉的溶解度比碳酸鈉的小，所以有NaHCO3沉淀產(chǎn)生，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3↓；向硅酸鈉溶液中逐滴加入過量的鹽酸，鹽酸和Na2SiO3溶液反應(yīng)生成白色膠狀H2SiO3沉淀，2HCl+Na2SiO32NaCl+H2SiO3↓。

2. B解析：若先用鹽酸溶解，Mg、Al均溶解，制取Al（OH）3的步驟較多；從NaAlO2制備Al（OH）3，若加鹽酸不容易控制量的多少。故B項操作步驟為最佳順序。

3. ①③④

解析：都使用互滴法，兩次操作應(yīng)產(chǎn)生不同的現(xiàn)象。

①向含Al3+的溶液中滴加NaOH溶液：先生成白色沉淀，后沉淀又逐漸溶解；向NaOH溶液中滴加含Al3+的溶液：開始無沉淀產(chǎn)生，后產(chǎn)生白色沉淀，且沉淀不溶解。兩次現(xiàn)象不同，可以鑒別。

②不論是NaHCO3滴入H2SO4中還是H2SO4滴入NaHCO3中都會立即產(chǎn)生氣泡，現(xiàn)象相同，無法鑒別。

③NaHSO4Na++H++S，溶液顯強酸性。向NaAlO2溶液中滴加NaHSO4：開始出現(xiàn)白色沉淀后沉淀逐漸溶解；向NaHSO4溶液中滴加NaAlO2溶液：開始無現(xiàn)象，后出現(xiàn)白色沉淀?，F(xiàn)象不同，可以鑒別。④向Na2CO3溶液中滴加鹽酸：開始無現(xiàn)象，后產(chǎn)生氣泡；向鹽酸中滴加Na2CO3溶液：立即產(chǎn)生氣泡?，F(xiàn)象不同，可以鑒別。⑤無論是NaHCO3還是Na2CO3加到Ca（OH）2中都會產(chǎn)生白色沉淀，無法鑒別。

4. （1）丙 （2）W3>W1>W2 （3）520 g

解析：甲：2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2↑

AlO2-+H++H2OAl（OH）3↓

乙：2Al+6H+2Al3++3H2↑；Al3++3OH-Al（OH）3↓

丙：Al Al3+，3Al 3AlO2-

所以Al3++3AlO2-+6H2O4Al（OH）3↓

分析：（從化學(xué)方程式計量數(shù)看）

甲：制取2 mol Al（OH）3消耗H+ 2 mol，OH- 2 mol。

乙：制取2 mol Al（OH）3消耗H+ 6 mol，OH- 6 mol。

丙：制取4 mol Al（OH）3消耗H+ 3 mol，OH- 3 mol，

即制取2 mol Al（OH）3消耗H+ 1.5 mol，OH- 1.5 mol。

結(jié)論是丙以較少的原料制出較多的Al（OH）3，最好；乙以較多的原料制出較少的產(chǎn)品，最差。相同的原料制取的Al（OH）3應(yīng)是W3>W1>W2。

n（H+）=×2=5 mol

n（OH-）==6 mol

由電荷守恒：OH-過量，按H+計算

按丙的方法：3H+～3OH-～4Al（OH）3

3 mol 312 g

5 mol x

x==520 g。

5.（1）AlO2-（2）Zn+2NaOHNa2ZnO2+H2↑（3）①③④（4）Al3++3NH3·H2OAl（OH）3↓+3NH4+可溶性鋅鹽與氨水反應(yīng)產(chǎn)生的Zn（OH）2可溶于過量氨水中，生成[Zn（NH3）4]2+，氨水的用量不易控制

解析：（1）Al與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al+2NaOH+6H2O2NaAlO2+3H2↑。溶液中Al以AlO2-形式存在。（2）仿照Al與NaOH溶液的反應(yīng)，可以寫出Zn與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Zn+2NaOHNa2ZnO2+H2↑。（3）①少量Al2（SO4）3溶液滴入NaOH溶液中沒有沉淀，生成AlO2-；少量NaOH溶液滴入Al2（SO4）3溶液中有沉淀。②Al2（SO4）3溶液滴入氨水中有沉淀；氨水滴入Al2（SO4）3溶液中也有沉淀。③少量ZnSO4溶液滴入NaOH溶液中沒有沉淀，生成ZnO2-；少量NaOH溶液滴入ZnSO4溶液中有沉淀。④少量ZnSO4溶液滴入氨水中沒有沉淀，生成[Zn（NH3）4]2+；少量氨水滴入ZnSO4溶液中有沉淀。所以，用相互滴加的實驗方法就能鑒別的有①③④。（4）根據(jù)給出信息，寫出化學(xué)方程式：Al3++3NH3·H2OAl（OH）3↓+3NH4+ 可溶性鋅鹽與氨水反應(yīng)產(chǎn)生的Zn（OH）2可溶于過量氨水，生成[Zn（NH3）4]2+，所以實驗過程中加入氨水的用量不易控制。

6. （1）2NaOH+SiO2Na2SiO3+H2O

與Ca2+結(jié)合生成難溶物CaSiO3；濾液Ⅱ中主要含有AlO2-，通入CO2后生成沉淀Al（OH）3，煅燒后生成Al2O3。（3）螢石能與濃硫酸反應(yīng)生成CaSO4和HF氣體；HF、Na2CO3、Al（OH）3三者沒有發(fā)生氧化還原反應(yīng)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可寫出化學(xué)方程式。（4）電解Al2O3制取金屬鋁，加入的冰晶石為助熔劑；陽極產(chǎn)生的O2能與石墨電極反應(yīng)生成CO2（可能含有CO）。

（作者單位：平遠(yuǎn)縣平遠(yuǎn)中學(xué)）

責(zé)任編校 李平安