铝及其化合物
一、铝的结构：
1、原子结构示意图：
2、周期表中位置：第三周期ⅢA族
镁原子核外有三个电子，在化学反应中，容易失去最外层的三个电子，显+3价。
二、铝单质的性质
1、物理性质：银白色金属，硬度和密度小，具有良好的导电导热性和延展性。在空气中具有很好的耐腐蚀性。
2、化学性质：（1）与非金属单质反应：A、2Al+3Cl22AlCl3
B、铝在空气中缓慢氧化，在氧气中点燃剧烈燃烧。
4Al+3O22Al2O3
思考：在金属活泼性顺序中铝排在铁的前面，那为什么铁在空气中易生锈而铝在空气中不易被腐蚀呢？
铝与空气中的氧气反应生成致密的氧化膜并牢固地覆盖在铝表面，阻止了内部的铝与空气接触。
（2）与盐溶液反应：2Al+3CuSO4＝3Cu+Al2(SO4)3
（3）与某些氧化物反应—铝热反应：2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
铝热剂
[现象]：发出耀眼的光芒、放出大量的热、有熔融物生成。
铝热反应可用于焊接钢轨和冶炼某些难熔金属，如：V、Cr、等。
[特别提醒]：①铝热剂是指铝粉和某些金属氧化物的混合物，金属氧化物可以是：Fe2O3、FeO、Fe3O4、Cr2O3、V2O5、MnO2等。
②铝热反应的特点是反应放出大量的热，使生成的金属呈液态。
③要使用没有氧化的铝粉，氧化铁粉末要烘干。
④KClO3作为引燃剂，也可以用Na2O2代替。实验时可以不用镁条点燃，而用在氯酸钾和白糖的混合物上滴加浓硫酸的方法来点燃。
[试一试]：写出Al分别与MnO2、V2O5的反应方程式
（4）与沸水微弱反应：2Al+6H2O2Al（OH）3+3H2↑
（5）与酸反应：：2Al+6HCl======2AlCl3+H2↑
2Al+3H2SO4======Al2(SO4)3+3H2↑
注意：铝在冷的浓硫酸、浓硝酸中钝化。
某些金属在常温下遇强氧化性酸如浓硫酸、浓硝酸时在表面生成致密的氧化膜，从而阻止内部金属进一步发生反应，这种现象称为钝化。
（6）与碱反应:２Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
反应的实质:分两步进行:
(2）Al(OH)3+NaOH========NaAlO2+2H2O
三、铝的重要化合物
1、氧化铝（Al2O3）
(1)物理性质：白色固体、熔点高（℃）、不溶于水，不与水化合。常作耐火材料。
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。
(2)化学性质：
①电解熔融的氧化铝制备单质铝但由于氧化铝的熔点很高，故在氧化铝中添加冰晶石（Na3AlF6)降低其熔点。
2Al2O32Al+3O2↑
②与酸反应：Al2O3＋6HCl＝AlCl3＋3H2O
③与碱反应：Al2O3＋2NaOH＝2NaAlO2＋H2O
既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的氧化物叫两性氧化物
2、氢氧化铝（Al（OH)3）
（1）物理性质：氢氧化铝是白色胶状物质，不溶于水，有强的吸附性，可以吸附水中的悬浮物和各种色素。
（2）化学性质：①不稳定性：氢氧化铝不稳定，受热易分解。
2Al(OH)3Al2O3＋2H2O这是工业上制取纯净氧化铝的方法。
Al(OH)3具有两性的原因：H++AlO2—+H2OAl(OH)3Al3++3OH—
注意：(1)氢氧化铝作为碱时是三元碱；作为酸时是一元酸（HAlO3）。(2)氢氧化铝与酸碱反应时，弱酸弱碱是不能把氢氧化铝溶解的。
（3）．Al(OH)3的制取
①铝盐与碱反应：实验室制取氢氧化铝时采用过量的氨水，而不用强碱与可溶性铝盐溶液反应是因为氢氧化铝是两性氢氧化物，能溶于强碱溶液，不溶于弱碱溶液
②偏铝酸盐与酸反应：一般用向偏铝酸盐溶液中通入CO2的方法制取Al(OH)3。
当CO2不足或适量时：2AlO2-＋CO2＋3H2O＝2Al(OH)3↓＋CO32-
当CO2过量时：AlO2-＋CO2+2H2O＝Al(OH)3↓＋HCO3-
3、明矾：KAl(SO4)2·12H2O
复盐的概念:由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的盐叫复盐。
四、Al3+、AlO2—的性质
（一）Al3+的性质
1、AlCl3中逐滴加入氨水：Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+
用Al3+制取Al(OH)3用弱碱更合适
2、AlCl3中逐滴加入NaOH溶液至过量？
①方程式：Al3++3OH—=Al(OH)3↓
Al(OH)3+OH—=AlO2-+2H2O
②现象：白色沉淀先增加再减少最后消失
③图像：
3、向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液
①有关反应：Al3++4OH—=AlO2—+2H2O
Al3++3AlO2—+6H2O=4Al(OH)3↓
②现象：开始无沉淀生成，后来白色沉淀逐渐增加，最后沉淀量不变
③图像：
（二）AlO2—的性质
1、向含有AlO2—的偏铝酸盐溶液中通入CO2直至过量
离子方程式：
①2AlO2—＋CO2(少量)＋3H2O=2Al(OH)3ˉ＋CO32－
②AlO2—＋CO2(足量)＋2H2O=Al(OH)3ˉ＋HCO3—
图像：
2、向含有AlO2—的偏铝酸盐溶液中逐滴滴入稀盐酸直至过量
离子方程式：①AlO2—＋H+＋H2O=Al(OH)3ˉ
②Al(OH)3＋3H+=Al3+＋3H2O
图像：
（3）向含有H＋的强酸溶液中逐滴滴入偏铝酸盐溶液直至过量
离子方程式：①AlO2—＋4H+=Al3+＋2H2O
②Al3+＋3AlO2—＋6H2O=4Al(OH)3ˉ
图像：
例题：将某质量的镁铝合金溶解在mL盐酸中，然后取出10mL溶液用1mol/LNaOH溶液滴定，产生沉淀质量与碱溶液的关系如下图。求：
（1）合金中镁和铝的物质的量之比；
（2）盐酸的物质的量浓度(假设反应后溶液体积不变)。
[例1]使溶液中Ba2+、Mg2+、Al3+、Ag+、Cu2+分步逐一沉淀析出，加入下列试剂的顺序正确的是（）
A．NaCl→Na2S→Na2SO4→NaOH→HNO3B．H2SO4→HCl→H2S→NaOH→CO2
C．HCl→H2SO4→H2S→NaOH→CO2D．Na2S→Na2SO4→NaCl→NaOH→HCl
[解析]SO42-能同时除去Ba2+和Ag+，S2-能同时除去Ag+和Cu2+，所以不能放在第一位，排除BD；AC相比，在加入前四种试剂后，Al3+以AlO2-形式存在，加酸可使AlO2-以Al(OH)3形式沉淀。但HNO3量不好控制，所以最好的选项为C。[答案]C
[规律总结]解除杂题应注意①除杂试剂的选择。本题要求将离子分步逐一除去，所以试剂要一一对应：Ba2+～SO42-，Mg2+～OH-，Ag+～Cl-，Cu2+～S2-，②除杂的顺序。为了将杂质除干净，除杂试剂一般是过量的，这样势必引入新杂质。所以后续的除杂试剂在去除对应杂质的同时，还要有将前一过量除杂试剂清除的作用。
[例2]用铝箔包装0.1mol金属钠，用针扎出一些小孔，放入水中，完全反应后，用排水集气法收集产生的气体，则收集到的气体为（标准状况）（ ）
A．O2和H2的混合气体 B．1.12LH2C．大于1.12LH2D．小于1.12LH2
[解析]Na与水反应放出H2，并且生成NaOH，铝能与NaOH溶液反应，也生成H2，故最后收集到的气体是这两部分H2总和，显然比Na单独反应产生的H2多。
2Na+2H2O2NaOH+H2↑2A1+6H2O2A1(OH)3+3H2↑
0.1mol0.1mol0.05mol0.1mol0.15mol
若铝箔足量，共生成H2：0.05mol＋0.15mol＝0.2mol
V（H2）＝0.2mol×22.4mol／L＝4.48L。[答案]C
[规律总结]铝和强碱溶液反应，不是铝直接和碱反应，而是铝先和强碱溶液中的水反应生成Al(OH)3，然后Al(OH)3再和强碱反应生成偏铝酸盐。
［例3］用瓷质坩埚盛镁粉在空气中进行强烈燃烧，充分反应后生成固体产物最多可能有
A．3种B．4种C．5种D．6种
镁粉在空气中燃烧与在瓷坩埚中高温燃烧的情况不同。在空气中燃烧时，镁除与氧气，氮气化合生成MgO和Mg3N2外，还能与空气中CO2发生置换而生成炭黑C。但在瓷坩埚里高温煅烧时，镁除发生上述反应外，还会与坩埚中的SiO2发生置换反应而生成硅：SiO2+2Mg2MgO+Si，此外，在高温下MgO还可能与酸性氧化物SiO2发生化合反应生成少量的MgSiO3，这样生成的固体最多可能有5种。
答案为C。
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