第二章《金属及其化合物》导学案
第二节几种重要的金属化合物
（第二课时铝的重要化合物）
【学习目标】1.通过实验探究、原理分析，认识氧化铝和氢氧化铝的两性，掌握铝盐、偏铝酸盐的性质及其应用。
2.通过联系旧知、归纳总结、对比分析，加深对铝的重要化合物性质的理解，建立铝三角转化、氢氧化铝的制备、图像分析、基本计算方法的思维模型。
3.通过氢氧化铝的两性实验探究、原理分析、问题讨论，进一步理解铝的化合物的相互转化关系，了解铝的重要化合物在生产、生活中的重要应用。
【学习重点】氧化铝和氢氧化铝的性质
【学习难点】两性氧化物和两性氢氧化物概念的形成
【自主学习】
旧知回顾：1.酸性氧化物是能和碱反应生成盐和水的氧化物的氧化物，其大部分是非金属氧化物（填金属或非金属），化学通性有和水反应、和碱反应、和碱性氧化物反应。碱性氧化物是能和酸反应生成盐和水的氧化物的氧化物，其全部是金属氧化物，化学通性有能与水、酸、酸性氧化物等反应。
2.Al3＋属于弱碱阳离子，能和碱（OH―）反应生成弱碱（A l(O H)3），离子方程式为Al3++3NH 3·H2O Al(OH)3↓+3NH4＋；Al3++3OH―(少量)Al(OH)3↓。
新知预习：A l(O H)3具有两性，与盐酸和氢氧化钠反应的离子方程式分别为：A l(O H)3＋3H＋＝＝Al3＋＋3H2O，A l(O H)3＋OH―＝＝AlO2―＋2H2O
【同步学习】
情景导入：19世纪，法国王宫一次宴会上，法国皇帝拿破仑三世独自用一种比金、银轻得多的金属制成的刀叉，而其他人都用黄金或白银制的餐具，以体现其王者的风范。其实拿破仑的刀叉就是用金属就是铝属制成的。由于当时冶炼铝很难，铝十分珍贵，据说泰国当时的国王曾用过铝制的表链；1855年巴黎万国博览会上，展出了一小块铝，标签上写到：“来自黏土的白银”，并将它放在最珍贵的珠宝旁边；直到1889年，伦敦化学会还把铝合
金制的花瓶和杯子作为贵重的礼物送给门捷列夫。随着科学技术的发展，铝的冶炼变得很简单，现在铝和铝制品在生活中，可以说无处不在。
二、铝的重要化合物
Al占地壳总质量的7.7%，在所有元素中是第3位，在金属中为第1位，主要存在的形式为：铝土矿（Al2O3）、明矾石、长石、云母等。Al的最常见的重要化合物有Al2O3、A l(O H)3、KAl(SO4)2等，它们有哪些性质呢？下面我们就来学习这几种重要的Al的化合物的性质。
活动一、氧化铝
1．阅读思考：阅读教材P58页内容，思考氧化铝有哪些物理性质？
【温馨提示】氧化铝是一种白色固体，难溶于水，熔沸点高、硬度大的物质，可用来制造耐火坩埚、耐火管和耐高温的实验仪器等。刚玉的主要成分是Al2O3，其中把含少量铬元素的刚玉称为红宝石；含少量的铁和钛元素的刚玉称为蓝宝石；含少量的铬元素的刚玉称为绿宝石。
2．实验探究：在两支试管中分别加入相同大小铝片，再分别加入盐酸、氢氧化钠溶液，请同学观察记录现象。，并写出对应的方程式。由此可得出什么结论？
【温馨提示】(1)氧化铝与盐酸反应
化学方程式是Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O，
离子方程式是Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O。
(2)氧化铝与NaOH溶液反应
化学方程式是Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O，
离子方程式是Al2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2O。
结论：Al2O3是两性氧化物，与酸或强碱溶液都能反应生成盐和水。
3.思考交流：氧化铝有哪些重要用途？
【温馨提示】①冶炼金属铝的原料；②良好的耐火材料。
【对应训练】1.下列叙述中不正确的是( )
A．氧化铝固体不溶于水，不导电，它是非电解质
B．氧化铝熔点很高，是一种较好的耐火材料
C．氧化铝是一种白色的固体，是冶炼铝的原料
D．铝表面形成的氧化铝薄膜可防止铝被腐蚀
【答案】 A
【解析】氧化铝熔点很高，常用来制造耐火坩埚、耐火管和耐高温的实验仪器；工业上常用电解熔融氧化铝来制取金属铝。
2．在MgO中混有少量的Al2O3杂质，欲将杂质除去可选用的试剂是()
A．稀硫酸B．浓氨水
C．稀盐酸D．氢氧化钠溶液
【答案】 D
【解析】MgO不溶于NaOH溶液，Al2O3溶于NaOH溶液。
活动二、氢氧化铝
1．实验探究1：教材P58页实验3—7，思考氢氧化铝的物理性质及实验室制备氢氧化铝的方法是什么？
【温馨提示】氢氧化铝是白色不溶于水的固体。实验室常用可溶性铝盐硫酸铝与氨水反应制取氢氧化铝。
①离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4。
②现象：产生白色胶状沉淀，氨水过量时，沉淀不溶解。
2.实验探究2：教材P58页实验3—8，思考氢氧化铝具有哪些重要的化学性质？完成下表内容：
【温馨提示】（1）氢氧化铝的两性：
与酸反应与碱反应操作
现象试管中白色沉淀溶解试管中白色沉淀溶解
反应方程式
化学方程式：
Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O
离子方程式：
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
化学方程式：
Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O
离子方程式：
Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O
结论Al(OH)3既能与强酸反应，又能与强碱反应，具有两性氢氧化物的性质
（2）不稳定性：加热时氢氧化铝易分解生成氧化铝和水，反应的化学方程式为2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。
3.问题探究：（1）实验室为什么不用氢氧化钠与铝盐溶液反应来制备氢氧化铝？
【温馨提示】氢氧化钠与铝盐溶液反应生成的Al(OH)3为两性氢氧化物，能与氢氧化钠溶液进一步反应生成可溶的偏铝酸钠，导致实验不易控制。
（2）氢氧化铝是一种典型的两性氢氧化物，能溶于弱酸或弱碱吗？
【温馨提示】氢氧化铝是一种典型的两性氢氧化物，能溶于强酸、强碱溶液中，但不溶于弱酸(如碳酸)和弱碱(如氨水)，所以实验室用可溶性铝盐制备氢氧化铝时，应选用氨水，而不能用氢氧化钠溶液。
（3）两性物质与物质的两性有何不同？
【温馨提示】两性物质与物质的两性不同。两性物质既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水，如Al2O3、ZnO、Zn(OH)2、Al(OH)3等。物质的两性：如弱酸的酸式盐(NaHCO3)，既能与强酸反应，又能与强碱反应，但只能说这些物质有两性，不能将它们称为两性物质。
4.思考交流：氢氧化铝有哪些重要用途？
【温馨提示】①能凝聚水中的悬浮物并能吸附色素，可用来净水。②利用其弱碱性可用作胃酸中和剂。
5．拓展探究：阅读教材P59页“资料卡片”，思考十二水合硫酸铝钾的性质和用途是什么？
【温馨提示】(1)化学式：KAl(SO4)2·12H2O。
(2)物理性质：无色晶体，可溶于水。
(3)用途：作净水剂，原因是其在水中生成氢氧化铝胶体，可以和悬浮在水中的泥沙形成絮状不溶物沉降下来。
（4）明矾的净水原理
【对应训练】1.下列关于Al(OH)3的性质叙述错误的是()
A．受热易分解生成Al2O3和H2O
B．是难溶于水的白色胶状物质
C．能凝聚水中的悬浮物，也能吸附色素
D．既能溶于NaOH溶液、氨水，又能溶于盐酸
【答案】 D
【解析】Al(OH)3是两性氢氧化物，能溶于酸，也能溶于NaOH、KOH等强碱，但Al(OH)3不能溶于氨水等弱碱。
2.以硫酸铝溶液为原料之一，在实验室里制取少量氢氧化铝，并且容易分离，最好向溶液中加入的是( )
A．氢氧化钠溶液B．氢氧化钡溶液
C．稀盐酸D．氨水
【答案】 D
【解析】氢氧化铝能溶于强碱溶液，但不能溶于氨水，因此在实验室里制取少量氢氧化铝，最好向硫酸铝溶液中加入氨水。
活动三、Al3＋、AlO－2和Al(OH)3间的相互转化及图像
1.问题探究：（1）为什么常用氨水与硫酸铝溶液反应制取氢氧化铝，而不用氢氧化钠溶液呢？
【温馨提示】因为Al(OH)3为两性氢氧化物，Al(OH)3可溶于NaOH 溶液中而生成NaAlO 2。但Al(OH)3不溶于氨水中，故常用氨水与硫酸铝反应制取氢氧化铝，而不用NaOH 溶液。
（2）向AlCl 3溶液中滴加少量NaOH 溶液，产物是什么？NaOH 过量又生成什么产物？
【温馨提示】NaOH 少量时产物是Al(OH)3，反应的化学方程式为AlCl 3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl 。NaOH 过量时产物是NaAlO 2，反应的化学方程式为AlCl 3＋4NaOH===NaAlO 2＋3NaCl ＋2H 2O 。
（3）向NaAlO 2溶液中滴加少量盐酸，产物是什么？盐酸过量又生成什么产物？
【温馨提示】盐酸少量时产物是Al(OH)3，反应的化学方程式为NaAlO 2＋HCl ＋H 2O===Al(OH)3↓＋NaCl ；盐酸过量时产物是AlCl 3，反应的化学方程式为NaAlO 2＋4HCl===AlCl 3＋NaCl ＋2H 2O 。
2.讨论交流：小组讨论、分析下列几种情况的实验现象、原理，并画出对应图像。
(1)向含1 mol AlCl 3的溶液中加入氨水至过量
【温馨提示】图像：
①实验现象：立即产生白色沉淀且沉淀不溶于过量氨水。
②反应原理：Al 3＋＋3NH 3·H 2O===Al(OH)3↓＋3NH ＋4 ③数量关系：n NH 3·H 2O n Al 3＋
＝3时，生成沉淀的量最多。 (2)向含1 mol AlCl 3的溶液中加入氢氧化钠溶液至过量
【温馨提示】图像：
①实验现象：立即产生白色沉淀且沉淀量逐渐增多，完全沉淀后，随着NaOH 溶液的加入沉淀量又逐渐减少，直至消失。
②反应原理：
OA段：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
AB段：Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O
③数量关系：OA段消耗的NaOH与AB段消耗的NaOH的物质的量之比为3∶1。
(3)向含1 mol NaAlO2的溶液中通入CO2至过量
【温馨提示】图像：
①实验现象：立即产生白色沉淀，且沉淀不溶解。
②反应原理：
OA段：AlO－2＋3H2O＋CO2===2Al(OH)3↓＋CO2－3
AB段：CO2－3＋H2O＋CO2===2HCO－3
③数量关系：n CO2
n AlO－2＝
1
2
时，生成沉淀的量最多
(4)向含1 mol NaAlO2的溶液中加入盐酸至过量
【温馨提示】图像：
①实验现象：立即产生白色沉淀且沉淀量逐渐增多，完全沉淀后，随着盐酸的加入沉淀量又逐渐减少，直至消失。
②反应原理：
OA段：AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
AB段：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
③数量关系：OA 段消耗的HCl 与AB 段消耗HCl 的物质的量之比为1∶3。
(5)向含MgCl 2、AlCl 3各1 mol 的混合溶液中加入氢氧化钠溶液至过量。
【温馨提示】图像：
①实验现象：立即产生白色沉淀，且沉淀量逐渐增多，随着NaOH 溶液的加入沉淀量部分溶解，但不完全消失。
②反应原理：
OA 段：Al 3＋＋3OH －===Al(OH)3↓，
Mg 2＋＋2OH －
===Mg(OH)2↓ AB 段：Al(OH)3＋OH －===AlO －
2＋2H 2O
③数量关系：AB 段消耗的NaOH 的物质的量即为混合液中Al 3＋的物质的量。
3.归纳小结：（1）向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液和向偏铝酸钠溶液中滴加盐酸的比较，完成下表内容： 操作
NaOH 溶液――→逐滴加入AlCl 3溶液 盐酸――→逐滴加入NaAlO 2溶液 现象 立即产生白色沉淀―→渐多―→最多―→渐少―→消失
反应 ①Al 3＋＋3OH －=== Al(OH)3↓ ②Al(OH)3＋OH －===AlO －
2＋2H 2O ①H ＋＋AlO －2＋H 2O===Al(OH)3↓
②Al(OH)3＋3H ＋===Al 3＋＋3H 2O 图像
（2）图像题解题技巧
【温馨提示】找准图像中四个基本点——原点、拐点、极值点、终点，并正确分析出这四个基本点所对应数据的含义和所发生的化学反应以及元素存在的形式，再加以深入的研究。综合运用元素守恒法和终态分析法，就可以找到解题方法。
4.应用探究：阅读教材P59页“资料卡片”，思考硫酸铝钾(KAl(SO4)2)的组成、性质及应用。
【温馨提示】（1）KAl(SO4)2是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的化合物，是一种复盐；（2）十二水合硫酸铝钾【KAl(SO4)2.12H2O】俗称明矾；（3）溶于水发生电离：KAl(SO4)2==K＋+Al3＋+2SO42―，产生的Al3＋会发生水解生成Al(OH)3胶体；（4）明矾水解所产生的胶状物A l(O H)3吸附能力强，可以吸附水里的杂质，并形成沉淀使水澄清。所以，明矾常作净水剂，但广泛使用铝盐净化水，可能导致脑损伤，造成严重的记忆力丧失，这是老年痴呆症特有的症状。使用时要切实注意，尽量扬长避短，才能使Al及其化合物对人类社会发展发挥出更为重要的作用。
【对应训练】1.向用盐酸酸化过的氯化铝溶液中逐滴滴入氢氧化钠溶液，图中能正确表示这个反应的是()
【答案】 D
【解析】向AlCl3溶液中逐滴滴入NaOH溶液，先生成白色沉淀，再加入NaOH溶液，沉淀逐渐溶解，最后完全消失，生成1 mol Al(OH)3需3 mol NaOH，溶解1 mol Al(OH)3需1 mol NaOH。NaOH的用量应是3∶1，A、B错误；用盐酸酸化过的AlCl3溶液中含有酸，加入NaOH溶液先中和溶液中的酸，然后才生成Al(OH)3沉淀，故C也是错误的。
2．将氢氧化钠溶液滴入某氯化镁和氯化铝的混合溶液中，则下列图像变化趋势正确的是()
【答案】 C
【解析】向氯化镁和氯化铝的混合溶液中滴入氢氧化钠溶液发生的反应的过程是：先
产生沉淀，后沉淀部分溶解，最后质量不变，符合的图像只有C。
【课堂检测】1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)金属氧化物都是碱性氧化物或两性氧化物()
(2)熔化烧碱可在氧化铝坩埚中进行()
(3)可以利用Al2O3与水反应制得Al(OH)3()
(4)氢氧化铝能溶于任何酸、碱溶液()
(5)氢氧化铝能中和胃酸，可用于制胃药()
(6)AlCl3溶液中加足量的氨水和氢氧化钠溶液时现象不相同()
(7)AlCl3溶液中滴加氢氧化钠溶液与氢氧化钠溶液中滴加AlCl3溶液现象不相同()
(8)铝餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性和咸的食物()
(9)强酸性溶液中铝元素以Al3＋形式存在，强碱性溶液中铝元素以AlO－2形式存在()
(10)KAl(SO4)2、Na2O2分别使红墨水褪色的原理相同()
【答案】(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)√(7)√(8)√(9)√(10)×
2．下列物质中，既能溶于强酸溶液又能溶于强碱溶液的氧化物是()
A．MgO B．Al2O3
C．CO2D．Al(OH)3
【答案】 B
【解析】四个选项中，A、B、C为氧化物，其中MgO是碱性氧化物，只与酸作用，CO2是酸性氧化物，与强碱反应生成盐和水，而Al2O3是两性氧化物，既能与强酸作用，又能与强碱溶液作用。
3．下列有关说法中不正确的是()
A．Al(OH)3在用于治疗胃酸过多类疾病时表现出弱碱性
B．明矾溶于水后可得到少量的有强吸附性的Al(OH)3，故明矾可作净水剂
C．Al(OH)3可用于中和馒头制作过程(如发酵阶段)中产生的酸
D．Al2O3可用于制作耐火材料而Al(OH)3不能
【答案】 C
【解析】A项，Al(OH)3是弱碱，能与胃酸反应，用于治疗胃酸过多，正确；B项，明矾溶于水后，电离产生的Al3＋水解可得到少量的有强吸附性的Al(OH)3，明矾可作净水剂，正确；C项，Al(OH)3不能用于中和馒头制作过程(如发酵阶段)中产生的酸，错误；D项，Al2O3的熔点很高，可制作耐火材料，Al(OH)3受热易分解，不能用于制作耐火材料，正确。
4.向1.0 mol·L－1的甲溶液中逐滴加入1.0 mol·L－1的乙溶液至过量，产生氢氧化铝沉淀的质量与加入的乙溶液的体积关系如图所示。
符合图中关系的是下列各组溶液中的()
A．甲为氯化铝，乙为氢氧化钠
B．甲为氢氧化钠，乙为氯化铝
C．甲为偏铝酸钠，乙为盐酸
D．甲为氯化铝，乙为氨水
【答案】 D
【解析】向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液，先产生沉淀，后沉淀溶解，A项不符合图中关系；向NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液，开始无沉淀，B项不符合图中关系；向NaAlO2溶液中逐滴加入盐酸，先产生沉淀，后沉淀溶解，C项不符合图中关系；向AlCl3溶液中逐滴加入氨水，产生沉淀，继续加入氨水沉淀不溶解，D项符合图中关系。
【归纳梳理】
【课后巩固】教材作业：P53习题5、6
【课后提升】1．下列说法正确的是()
A．Al2O3难溶于水，不跟水反应，所以它不是Al(OH)3对应的氧化物
B．因为Al2O3是金属氧化物，所以它是碱性氧化物
C．Al2O3能跟所有的酸碱溶液反应
D．Al2O3能跟强的酸碱溶液反应
【答案】 D
【解析】Al(OH)3Al2O3＋H2O；Al2O3是两性氧化物，能跟强酸强碱反应，弱碱不能与Al2O3反应。
2．既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应的化合物是()
①Al②NaHCO3③Al2O3④Mg(OH)2⑤Al(OH)3
A．①②③⑤B．①④⑤
C．②③⑤D．①③④
【答案】 C
【解析】Al是单质而不是化合物，Mg(OH)2只能与盐酸反应，而不能与NaOH溶液反应，故①、④均不符合题意。
3．只用试管和胶头滴管而不用其他试剂无法区别的一组溶液是()
A．KOH溶液和AlCl3溶液
B．Na2CO3溶液和盐酸
C．AlCl3溶液和氨水
D．盐酸和NaAlO2溶液
【答案】 C
【解析】KOH和AlCl3、Na2CO3和HCl、HCl和NaAlO2三组物质都可能因反应物的量不同发生不同的反应，因而互相滴加方式不同而产生不同的现象，只用试管和胶头滴管而不用其他试剂就可以区别。
4．用含有少量镁的铝片制取纯净的Al(OH)3，可能有的步骤为①加盐酸溶解；②加过量苛性钠溶液；③过滤；④通入过量CO 2；⑤加过量纯碱溶液，实验操作最合理的组合及顺序是( )
A ．①⑤④③
B ．②③④③
C ．②③⑤③
D ．①⑤③
【答案】 B
【解析】 用含有少量镁的铝片制取纯净的Al(OH)3，步骤设计一：
Mg 、Al ―――――――→加盐酸溶解Mg 2＋、Al 3＋过量的NaOH 溶液,
Mg(OH)2、NaAlO 2―――→过滤NaAlO 2――――――――――――→通入过量CO 2或适量的盐酸
过滤
Al(OH)3，实验合理的步骤是①②③④③；
步骤设计二：
Mg 、Al ――――――――→加入过量NaOH 溶液
过滤
NaAlO 2 ―――――――――――――→通入过量的CO 2或适量的盐酸
过滤
Al(OH)3，实验合理步骤是②③④③。 5．在某无色溶液中缓慢地滴入NaOH 溶液直至过量，产生沉淀的质量与加入的NaOH 溶液体积的关系如图所示，由此确定，原溶液中含有的阳离子是( )
A ．Mg 2＋、Al 3＋、Fe 2＋
B ．H ＋、Mg 2＋、Al 3＋
C ．H ＋、Ba 2＋、Al 3＋
D ．只有Mg 2＋、Al 3＋ 【答案】 B
【解析】 观察图像时，要注意图像的起始点，终点，及曲线的走势。从图像上看，开始时加入NaOH 溶液没有沉淀产生，说明溶液中有H ＋，沉淀量逐渐增加，达到最大值，然后又减少说明溶液中存在Al 3＋，沉淀量减少到一定量后，不再发生变化，说明溶液中还存在Mg 2＋。
6．实验室采用MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl2O4，主要流程如下：
(1)为使Mg2＋、Al3＋同时生成沉淀，应先向沉淀反应器中加入________(填“A”或“B”)，再滴加另一反应物。
(2)如右图所示，过滤操作中的一处错误是________。
(3)判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是____________________________。高温焙烧时，用于盛放固体的仪器名称是________。
(4)无水AlCl3(183 ℃)遇潮湿空气即产生大量白雾，实验室可用下列装置制备。
F中试剂的作用是________________________________________________________。
用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用，所装填的试剂为________。
【解析】 (1)Mg(OH)2的溶解度小于Al(OH)3，向MgCl2、AlCl3溶液中加入氨水，Mg2＋先产生沉淀，为使同时生成沉淀，应先向反应器中加入B。(2)过滤操作中的错误为漏斗下端尖嘴未紧贴在烧杯内壁上。(3)判断沉淀是否洗涤干净(看有没有Cl－即可)的试剂为AgNO3溶液；高温焙烧时用于盛放固体的仪器为坩埚。(4)F中试剂的作用是防止G中的水蒸气进入E中，使AlCl3遇H2O反应产生大量白雾；用一件仪器装填适当试剂可起到F和G的作用，所加试剂既能防止水蒸气进入E又能吸收尾气Cl2，故可装填碱石灰。
【答案】 (1)B (2)漏斗下端尖嘴未紧贴烧杯内壁
(3)AgNO3溶液(或硝酸酸化的AgNO3溶液) 坩埚
(4)吸收水蒸气碱石灰(或NaOH与CaO混合物)
【我的反思】。