铝及其化合物、铝三角图像问题（教师版有答案）

铝及其化合物、铝三角图像问题

1、铝

（1）物理性质：密度小熔点较低，硬度较小银白色金属。 （3）化学性质：

①跟O2及其它非金属反应：

?2Al2O3 2Al+3S????Al2S3 常温下，在空气中因生成氧化膜，具有抗腐蚀能力。4Al+3O2???????2Fe+AlO(铝热反应) ②跟某些氧化物：2Al+Fe2O323

点燃点燃③跟水反应：2Al+6H2O → 2Al(OH)3+3H2↑ (一般不反应，只有氧化膜被破坏后反应) ④跟酸的反应：2Al+6H+→ 3Al3+ + 3H2↑(常温下，在浓H2SO4、浓HNO3中钝化) ⑤跟强碱溶液反应：2Al+2NaOH+2H2O → 2NaAlO2+3H2↑ 2、Al2O3(两性氧化物)：白色固体、熔点高

（1）跟酸反应：Al2O3+6H+ →2Al3++3H2O （2）跟碱反应：Al2O3+2OH-→AlO2—+2H2O 3、Al(OH)3 (两性氢氧化物)

Al(OH)3的两性：Al(OH)3 + 3H+→ Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + OH → AlO2 + 2H2O

－

－

Al(OH)3显两性的内在本质是：H2O + H+ + AlO2-（1）物理性质：白色胶状物质，难溶于水

???? AlO+3HO （2）受热分解：2Al(OH)3232

Al(OH)3

Al3+ + 3OH-

（3）Al(OH)3实验室制法：

①可溶性铝盐加氨水：Al3++3NH3·H2O→Al(OH)3↓+3NH4+

②可溶性偏铝酸盐与弱酸：AlO2—+ H2CO3 +H2O→ Al(OH)3↓+ HCO3— ③ 3AlO2- +Al3++6H2O →4Al(OH)3↓ 4、铝盐

（1）Al3+与碱溶液反应：Al3++3OH-→Al(OH)3↓（碱不足）

Al3++4OH-→AlO2-↓+2H2O（碱过量）

（2）Al3+水解：Al3++3H2O

Al(OH)3+3H+

（3）明矾：Kal(SO4)2?12H2O是一种复盐。

常用作净水剂：因其水解Al3++3H2O

Al(OH)3（胶体）+3H+，能在水中吸附悬浮固体或色

素形成沉淀，从而使水净化，这就是胶体净水的原理。 5、偏铝酸钠

（1）与强酸反应：AlO2-+H++H2O→ Al(OH)3↓(酸不足) AlO2-+4H+→ Al3++2H2O（酸过量） （2）与弱酸反应：AlO2-+ CO2 +2H2O→ Al(OH)3↓+ HCO3-

1

AlO2-+ CO2 +3H2O→ Al(OH)3↓+ CO32-

（二）铝及其化合物之间的转化关系

NaOH+H2O Al O2 Al2O3 HCl NaOH NaOH CO2+H2O HCl HCl NaOH NaAlO2

Al(OH)3 AlCl3 （三）试剂的滴加顺序不同产生的现象不同的反应 （1）NaOH和AlCl3：

向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，先出现白色沉淀后消失： Al3++3OH-→Al(OH)3↓ Al(OH)3+OH-→AlO2-+2H2O

向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，开始无现象后出现白色沉淀： Al3++4OH-→ AlO2-+2H2O Al3++3AlO2-+6H2O→4Al(OH)3↓ （2）NaAlO2和盐酸：

向NaAlO2溶液中滴加盐酸，先出现白色沉淀后消失：

NaAlO2+HCl+H2O→ Al(OH)3↓+NaCl Al(OH)3+3H+→Al3++3H2O 向盐酸中滴加NaAlO2溶液，开始无现象后出现白色沉淀：

4HCl+NaAlO2→ NaCl+AlCl3+2H2O AlCl3+3NaAlO2+6H2O→4Al(OH)3↓+3NaCl （3）Na2CO3和盐酸：

向Na2CO3溶液中滴加盐酸，开始无现象，后产生气泡：

Na2CO3+HCl→NaCl+NaHCO3 NaHCO3+HCl→NaCl+H2O+CO2↑

向盐酸中滴加Na2CO3溶液，立即产生气泡：Na2CO3+2HCl→2NaCl+H2O+CO2↑ （4）铝的氢氧化物沉淀的图象：

氢氧化铝沉淀量图象大致可以分为如图六类。[图中纵坐标均为Al(OH)3沉淀量，横坐标为加入试剂的体积]

2

(1)图为向AlCl3溶液中滴人NaOH溶液 (2)图为向NaOH溶液中滴入AlCl3溶液

(3)图为向盐酸酸化了的AlCl3溶液中滴入NaOH溶液 (4)图为向盐酸中加入NaAlO2溶液 (5)图为向NaAlO2溶液中加入盐酸 (6)图为向AlCl3溶液中滴入NaAlO2溶液

（四）离子共存问题：

Al3+与OH-、S2-、HS-、AlO2-、CO32-、HCO3-因双水解反应或生成沉淀而不能大量共存；AlO2-与H+、NH4+、Al3+、Fe3+等不能大量共存。

（五）两性物质与物质的两性

两性物质指即能与酸反应，又能与碱作用生成盐和水的化合物，如Al2O3、ZnO、Zn（OH）Al(OH)3、2、氨基酸、蛋白质等。

物质的两性，如强碱弱酸盐（NaHCO3、KHS、Na2HPO4等）、弱酸弱碱盐（CH3COONH4、NH4HS）等，既能与强酸反应，又能与强碱作用，但只能说这种物质的性质有两性，不能将它们称为两性物质，因为这些化合物不是由本身直接电离出的H+和OH-参加反应，并且生成物不全是盐和水。

Al既能与酸作用，又能与强碱溶液反应，但不属于两性物质，也不能说它具有两性，因为Al与强碱溶液反应的本质是：2Al+6H2O→2Al(OH)3+3H2↑，Al(OH)3+NaOH→NaAlO2+2H2O，两式相加为：2Al+2NaOH+2H2O→2NaAlO2+3H2↑，由以上反应可知：Al不直接与NaOH溶液反应，Al仍然为金属元素。 【归纳】既能与强酸又能与强碱反应的物质：①金属单质：Al；②两性氧化物：Al2O3；③两性氢氧化物Al(OH)3；④弱酸的酸式盐：NaHCO3、NH4HCO3等；⑤弱酸铵盐：(NH4)2CO3、(NH4)2S等。

三、典型例题

【例1】将等物质的量的镁和铝相混合，取四份等质量的该混合物分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是( )．

A．3mol／L HCl B．4mol／L HNO3 C．8mol／L NaOH D．18mol／L H2SO4

【解析】通过比较镁、铝分别与酸碱作用的性质及其定量关系求解．令镁、铝各为lmol，与足量盐酸反应生成(1+1.5)molH2；与硝酸、浓硫酸反应均不生成H：；镁不与NaOH溶液反应，lmolAl与足量NaOH溶液反应生成1.5molH2．

3

答案：A．

【归纳】这类题只要通过比较镁、铝性质的异同及其定量关系，便可迅速求解．注意记住两个定量关系：①Mg~2H+～H2；②AI~3 H+～OH-～1.5 H2．

【例2】今用铝、稀硫酸和氢氧化钠溶液为原料，实验室制备一定量的氢氧化铝．分别采用如下化学方程式所表示的两种方法：

①2A1+3 H2SO4→A12(SO4)3+ H2↑ A12(SO4)3+6NaOH→2Al(OH)3↓+3Na2SO4。 ②2A1+2NaOH+2H2O→2NaAlO2+3 H2↑ 2 NaAlO2+ H2SO4+2H2O→2Al(OH)3↓+ Na2SO4

(1)请问上述哪一种方法比较节约试剂?(提示：试从每生产2molAl(OH)3所耗费的试剂用量予以说明。)

(2)原料相同，请设计一种更为节约试剂的方法(以方程式表示，并说明其可以最节约试剂的根据)． 【解析】(1)根据题给的化学方程式中的化学计量数关系，可直接判断第②种方法比较节约试剂．(2)根据第①种方法生成的A12(SO4)3水解显酸性，第②种方法生成的NaAlO2水解显碱性，让这两种盐溶液相互反应，就可以减少碱和酸的用量，从而设计出第③种方法．

答案： (1)第②种方法比较节约试剂．从化学方程式看出，同样是制备2mol的AI(OH)3，方法①所需原料为：2molAl，3molH2S04，6molNaOH；而方法②所需为：2molAl，l mol H2SO4，2molNaOH． (2)①2A1+3 H2SO4→A12(SO4)3+ H2↑②2A1+2NaOH+2 H2O→2 NaAlO2+3 H2↑ ③A12(SO4)3+6 NaAlO2+12 H2O→8Al(OH)3↓+3 Na2SO4

由方程式看出，制备8mol的AI(OH)3，所需原料为：8molAl，3mol H2SO4，6molNaOH．相当于制备2molAl(OH)3，所需量为：2molAl，3／4mol H2SO4，3／2molNaOH，其用量为最少．

【归纳】解这类Al(OH)3沉淀量题(包括因滴加顺序不同引起的不同现象)，要注意应用以下“铝三角”定量转化关系：

【例3】下列各组溶液，只要用试管和胶头滴管，不用任何试剂就可以鉴别的是( )． A．KOH和A12(SO4)3 B．稀H2SO4和NaHCO3 C．CaCl2和Na2CO3 D．Ba(OH)2和NaHSO4

【解析】不用任何试剂鉴别两种物质的溶液，若无法从溶液颜色上来鉴别，一般就考虑用不同的试剂滴加顺序、产生不同的实验现象的方法来鉴别．A组：若将KOH逐渐滴人A12(SO4)3溶液中，则先产生白色沉淀，后沉淀逐渐溶解；若将A12(SO4)3逐渐滴人KOH溶液中，则先无沉淀，后逐渐产生白色沉淀．B组无论何种滴加顺序，均立即产生气泡．C、D组无论何种滴加顺序，均立即产生白色沉淀，且始终不溶解． 答案：A．

4

【归纳】 不用任何试剂，只须利用不同的试剂滴加顺序就能鉴别的两种一组的无色溶液还有：①铝盐溶液和KOH(或NaOH)；②偏铝酸盐和强酸溶液；③碳酸盐和较强酸溶液；④亚硫酸盐和硫酸(或盐酸)；⑤亚硫酸(或磷酸)和Ca(OH)2[或Ba(OH)2]；⑥AgNO3和氨水．

【例4】要使Ba2+、A13+、Cu2+、Mg2+、Ag+五种离子从溶液中逐一沉淀析出，选用的试剂和加入的顺序是( )．

A．H2SO4→HCl→K2S→NaOH→CO2 B．NaCl→Na2SO4→Na2S→NH3·H2O→HCl C．NaCl→Na2SO4→H2S→NaOH→CO2 D．Na2S→Na2SO4→NaCl→NaOH→HCl

【解析】逐项分析每种试剂(包括过量时)只能沉淀一种离子的选项．A组：H2SO4能沉淀Ba2+、Ag+两种离子；B组：加入Na2S时，能沉淀Al3+、Cu2+两种离子；C组：能先后分别沉淀Ag+、Ba2+、Cu2+、Mg2+、A13+；D组：加人Na2S时，能沉淀A13+、Cu2+、Ag+三种离子． 答案：C．

【归纳】解这类题要采用符合“逐一沉淀”的筛选方法．要注意：在加入强碱溶液时，A13+转化为AlO2-，最后通人CO2，再把AlO2-转化为Al(OH)3沉淀．

【例5】在托盘天平两边各放一个盛有等质量稀盐酸(各含nmolHCl)的甲、乙两个烧杯，调节天平达平衡，然后分别投入a mol Mg、b mol A1，充分反应后，天平仍保持平衡．

(1)若天平两边酸均过量，则甲、乙两边净增重分别为____________________。

(2)若天平两边金属均过量，则甲、乙两边产生的H2的质量__________，所加金属的质量__________。 (3)若天平两边酸均用完，其中一边金属过量，则过量的金属必为__________，这是因为____________________．由此推出天平平衡的条件是(用含a、b、n的代数式表示，下同) __________。 (4)若天平一边酸过量，另一边金属过量，则过量金属必为__________，此时满足天平平衡的条件是__________．

【解析】根据天平两边只有“净增重相等”，才能保持平衡的原理，依题意解答． 答案：(1)(24—2)a；(27—3)b (2)相等；也相等

(3)A1；生成等量H2所需A1的质量比Mg的要小；24a-n=27b-n (4)A1；(24-2)a=27b-n

【例6】镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应，产生气体的体积（V）与时间（t）关系如右图。反应中镁和铝的（ ）

A．物质的量之比为3：2 B．质量之比为3：2 C．摩尔质量之比为2：3 D．反应速率之比为2：3 答案：A

5

四、基础训练

1、下列物质中，常温下与铝不反应的是（ ）

A．稀硝酸 B．浓硫酸 C．盐酸 D．CuSO4溶液

2、铝元素是金属元素，某同学认为铝也有一定的非金属性。下列描述中，你认为能支持该同学观点的是

（ ）

A．铝片能与盐酸反应生成氢气 C．氯化铝溶液显酸性

—

B．氢氧化铝能溶于强碱溶液 D．铝能发生铝热反应

3、把Ba(OH)2溶液滴入明矾溶液中，使SO42全部转化成BaSO4沉淀；此时铝元素的主要存在形式是（ ）

A、Al3+

B、Al(OH)3

C、AlO2

—

D、Al3+和Al(OH)3

4、下列离子组一定能大量共存的是（ ）

?NO3Na?CII A．甲基橙呈黄色的溶液中：、、、

???ALO2、NO3、HCO3

B．石蕊呈蓝色的溶液中：Na、

??? C．含大量Al3+的溶液中：K、Na、

??NO3?、CIO

?2????CO3 D．含大量0H一的溶液中：、CI、F、K

5、下列物质中，既可与盐酸反应，又可与氢氧化钠溶液反应的是 （ ）

①Na2SiO3；②AlCl3；③NH4HCO3；④Al2O3；⑤NaHSO4 A．①②④ B．②③⑤ C．②③ D．③④ 答案：1、B 2、B 3、C 4、D 5、D

6、在下图中，横坐标为向一定量的某溶液中加入某种物质的量，纵坐标为生成沉淀的量。从图中，选择适合表中各题要求的序号填入表中

溶液 ⑴饱和石灰水 ⑵AlCl3溶液

加（或通入）物质 通入过量CO2 加入过量浓氨水 序号 6

⑶含少量NaOH的NaAlO2溶液 ⑷含少量NaOH的NaAlO2溶液 ⑸MgCl2、AlCl3混合溶液 ⑹NaOH溶液 ⑺稀硫酸溶液 ⑻含少量盐酸的AlCl3溶液 通入过量CO2 逐滴加入稀盐酸 逐滴加入NaOH溶液至过量 逐滴加入Al2(SO4)3溶液至过量 逐滴加入NaAlO2溶液至过量 逐滴加入KOH溶液至过量 答案：⑴A ⑵B ⑶F ⑷D ⑸E ⑹C ⑺F ⑻G

7、含铝90％的铝合金1．5g与40mL6mol／L盐酸充分反应，合金中其它成分不反应。过滤除去不溶物，并将滤液稀释到200mL，取出稀释液l0mL，加入0．3mol／L的氨水使Al3+完全沉淀。(1)铝和盐酸反应生成的氢气有多少L(标准状况)?(2)使Al3+完全沉淀所需的氨水要多少mL? 答案：（1）1.68L （2）40mL

8、有AlCl3和MgCl2的固体混合物，取一定量的该混合物加水溶解配成溶液，实验测知Cl-的物质的量为0.70摩尔，如向该混合溶液中逐滴加入8.00mol/L的氢氧化钠溶液（密度为1.27g/mL），加入氢氧化钠溶液的体积(V)和沉淀的质量(m)有右图所示的关系。

求：（1）原NaOH溶液的质量分数为 。 （2）AlCl3和MgCl2的物质的量分别是多少？

（3）另取64.70克该混合物溶于水，要使沉淀质量最大，需要加入8.00mol/L的氢氧化钠溶液多少毫升？

答案：（1）25.2％ （2）0.1mol 0.2mol （3）175mL

9、将Mg和Al粉末均匀混合，加入到100mL某浓度的硫酸中，产生氢气的体积(标准状况下 )与加入粉末的质量关系如右图所示：

(1)硫酸物质的量浓度是 mol·L- 1 。

(2)当硫酸溶液为350mL ,固体粉末为33.3g时,充分反应后产生的气体体积为 L(S.T.P)

(3)原固体混合物中Mg和Al的物质的量之比为 。 答案：(1)5 mol·L- 1 (2)33.6L (3)7:2

五、拓展训练

1、某浓度的硝酸与过量铁粉反应时生成了4.48LN2O气体（标准状况下），若改与铝反应（生成NO气体），

则最后可溶解的铝的质量是 （ ）

A．13.5g B．9g C．27g D．8.9g

2、铝、铍（Be）及其化合物具有相似的物理、化学性质，如其氯化物分子内键型相同，故其氯化物晶体的熔点都较低。已知反应：BeCl2+Na2BeO2+2H2O→2NaCl+2Be(OH)2↓能完全进行，则下列推断中不正确的是（ ）

A．Be(OH)2既能溶于盐酸，又能溶于NaOH溶液

7

100 V(mL) m(g) B．BeCl2溶液的pH<7，将其蒸干并灼烧后得到的残留物为BeO C．Na2BeO2溶液的pH>7，将其蒸干并灼烧后得到的残留物为BeO D．虽然BeCl2的水溶液导电性强，但熔融态的BeCl2却不能被电解

3、把铝粉与Fe3O4的混合物，分为两等份。前一份在高温下恰好完全反应，之后将生成物与足量盐酸充分反应；后一份直接加入足量NaOH溶液充分反应。前后两种情况下生成的气体在同温同压下的体积比是（ ）

A. 1:1 B. 3:4 C. 9:8 D. 4:3

4、将一定质量的镁和铝的混合物投入100 mL盐酸中，固体全部溶解后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如右图所示。若不考虑金属和盐酸反

0.350.15020200240V(NaOH)/mLn(沉淀)/mol应时HCl的挥发，则下列说法正确的是（ ） （双选） A．镁和铝的总质量为9 g

B．生成的氢气在标准状况下的体积为11.2L C．盐酸的物质的量浓度为6 mol/L D．NaOH溶液的物质的量浓度为5 mol/L

5、实验室将9g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。发生铝热反应之后，所得固体中含金属单质为18g，则该氧化物粉末可能是（ ）（双选）

A．Fe2O3和MnO2 B．MnO2和V2O5 C．Cr2O3和V2O5 D Fe3O4和FeO

?1ALCl36、甲、乙两烧杯中分别装有相同体积、相同pH的氨水和NaOH溶液，各加入10mL 0．1 mol?L溶液，两烧杯中都有沉淀生成。下列判断正确的是（ ）（双选）

A．甲中沉淀一定比乙中的多 B．甲中沉淀可能比乙中的多 C．甲中沉淀一定比乙中的少 D．甲中和乙中的沉淀可能一样多 7、已知Ba(AlO2)2可溶于水。右图表示的是向A12(SO4)3溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液时，生成沉淀的物质的量y与加入Ba(OH)2的物质的量x的关系。下列有关叙述正确的是（ ）

A．a－b时沉淀的物质的量：A1(OH)3比BaSO4多 B．c－d时溶液中离子的物质的量：AlO2比Ba2多

－

＋

C．a－d时沉淀的物质的量：BaSO4可能小于A1(OH)3 D．d－e时溶液中离子的物质的量：Ba2可能等于OH

＋

－

8、在MgCl2和AlCl2的混和溶液中滴加某浓度的NaOH溶液，生成沉淀的物质的量和加入NaOH的物质的量的关系如右图：其中纵坐标表示生成沉淀的物质的量，横坐标表示入NaOH的物质的量。在以上过程中，n(Mg2+)/n(Al3+)的关系正确的是 （ ）（双选） A．n1/(n2-n1) B．2n4/(n4-2n1) C．3n1/(n3-2n1) D．(2n3-2n4)/(n4-n3)

8

9、将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀与通入CO2的量的关系可表示为

n(沉淀) n(沉淀) n(沉淀) n(沉淀) O A

V(CO2) O B

V(CO2) O C

V(CO2) O D

V(CO2)

答案：1、A

2、C（B选项中，因为氯化铝水解生成了HCl，加热过程中HCl挥发，促进水解，蒸干后是氢氧化铝，灼烧后为氧化铝，Be可以类推。但是C选项中，因为偏铝酸钠水解产生的是氢氧化钠和氢氧化铝，两个都不是挥发性物质，水解是微弱的，所以蒸干、灼烧后仍为偏铝酸钠，Be可以类推。） 3、B 4、AD 5、AD 6、BD 7、B 8、AC 9、C

六、课后作业

1、两种金属混合粉末15g，与足量的盐酸反应时生成11.2L氢气（标准状况），符合上述情况的金属混合物的是 （ ） （双选） A.Mg和Al B.Mg和Ag C.Al和Zn D.Fe和Zn

2、向100 mL 2 mol·L-的AlCl3溶液中，逐滴加入NaOH溶液100 mL时产生沉淀为7．8 g，则加入NaOH溶液的物质的量浓度是（ ）（双选）

A．1 mol·L-1 B．1．5 mol·L-1 C．3 mol·L-1 D．7 mol·L-1

3、把Ba(OH)2溶液滴入明矾溶液中，使SO42-全部转化成BaSO4沉淀，此时铝元素的主要存在形式是 （ ）

A．Al3+ B．Al(OH)3 C．AlO2- D．Al3+和Al(OH)3

－

4、在Al2(SO4)3、K2SO4和明矾的混合液中，如果SO42的物质的量浓度为0.2 mol·L－1，当加入等体积的0.2 mol·L－1的KOH溶液时，生成的沉淀恰好溶解，则原混合物中K的物质的量浓度是（ ） A．0.2 mol·L-1

B．0.25 mol·L-1 C．0.225mol·L-1 D．0.45 mol·L-1

＋

5、在Al2(SO4)3和MgSO4的混合液中滴加NaOH溶液，生成沉淀的量与滴入NaOH溶液的体积关系如右图所示，则原溶液中Al2(SO4)3和MgSO4的物质的量之比为 （ ）

A. 1 ：2 B. 3 : 1 C. 3 : 2 D. 2 : 1 6、下列各组物质混合之后，可生成a mol 沉淀的是（ ） A．含a mol NaAlO2 溶液与a mol CO2气体 B．含a mol NaAlO2 溶液与a mol AlCl3溶液 C．含a mol AlCl3 溶液与2a mol Ba(OH)2溶液 D．含a mol AlCl3 溶液与a mol NaOH溶液

9

7、实验室用Al2(SO4)3制取Al(OH)3，最合适的试剂是（ ）

A. NaOH B. H2SO4 C. NH3·H2O D. KOH

答案：1、BC 2、CD 3、C 4、B 5、A 6、A 7、C

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