一、铝
化学式:Al。
物理性质:银白色固体,具有金属光泽,密度大于水(ρAl = 2.7g/cm3),具有延展性,熔点低(熔点:660℃)。
化学性质:
结构线:
原子结构示意图:。
①较活泼。
②较强还原性。
分类线:金属单质。
①与非金属单质反应:
与O2反应:
常温:4Al + 3O2 = 2Al2O3(致密的氧化膜)。
点燃:4Al + 3O2 =点燃= 2Al2O3。
与Cl2反应:2Al + 3Cl2 =点燃= 2AlCl3。
与S反应:2Al + 3S =点燃= Al2S3。(Al2S3双水解:Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S)
②与酸反应:
与非氧化性酸反应:
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑。
2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2。
2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H2↑。
与氧化性酸反应:Al、Fe、Cr遇冷的浓H2SO4/冷的浓HNO3发生钝化。/常温下,Al、Fe、Cr与浓H2SO4/浓HNO3发生钝化反应。
③与强碱溶液反应:
2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑。
2Al + 2OH- + 2H2O = 2AlO2- + 3H2↑。
口诀:碱水双双把铝溶。
与Al反应产生H2的溶液:酸性溶液/强碱性溶液。
等量的Al分别与足量盐酸、NaOHaq反应,所得H2的体积比:1:1。
足量的Al分别与等浓度、等体积的盐酸、NaOHaq反应,所得H2的体积比:1:3。
二、氧化铝
俗名:刚玉。
化学式:Al2O3。
物理性质:硬度大,熔点高(熔点:2950℃)。
加热铝片现象:熔化不滴落。
应用:耐火管(耐火材料)、氧化铝坩埚、饰品。
化学性质:
分类线:
强电解质。
电离方程式:Al2O3(熔融) = 2Al3+ + 3O2-。
两性氧化物。
①与强酸反应:
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O。
Al2O3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O。
Al2O3 + 6HNO3 = 2Al(NO3)3 + 3H2O。
Al2O3 + 6H+ = 2Al3+ + 3H2O。
②与强碱溶液反应:
Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O。
Al2O3 + 2OH- = 2AlO2- + H2O。
三、氢氧化铝
化学式:Al(OH)3。
物理性质:白色絮状沉淀(少量)/白色胶状沉淀(大量)。
明矾净水:KAl(SO4)2·12H2O = K+ + Al3+ + 2SO42- + 12H2O;Al3+ + 3H2O = Al(OH)3(胶体) + 3H+;Al(OH)3胶体具有吸附性。
化学性质:
分类线:
弱电解质。
电离方程式:
酸式电离:Al(OH)3 ⇌ H+ + AlO2- + H2O。
碱式电离:Al(OH)3 ⇌ Al3+ + 3OH-。
两性氢氧化物。
①与强酸反应:
Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O。
2Al(OH)3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 6H2O。
Al(OH)3 + 3HNO3 = Al(NO3)3 + 3H2O。
Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O。
②与强碱溶液反应:
Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O。
Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O。
难溶性碱
③热不稳定性:2Al(OH)3 =△= Al2O3 + 3H2O。
实验室制Al(OH)3:
AlCl3 + 3NH3·H2O = Al(OH)3↓ + 3NH4Cl。
Al3+ + 3NH3·H2O = Al(OH)3↓ + NH4+。
四、氯化铝
化学式:AlCl3。
化学性质:
分类线:
强电解质。
电离方程式:AlCl3 = Al3+ + 3Cl-。
弱碱强酸盐。
水解:
AlCl3 + 3H2O ⇌ Al(OH)3 + 3HCl。
Al3+ + 3H2O ⇌ Al(OH)3 + 3H+。
铝盐。
①与强碱溶液反应:
NaOHaq逐滴滴入AlCl3aq:
AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3↓ + 3NaCl。
Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓。
Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O。
Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O。
NaOHaq少量:
AlCl3 + 3NaOH(少量) = Al(OH)3↓ + 3NaCl。
Al3+ + 3OH-(少量) = Al(OH)3↓ + 3NaCl。
NaOHaq足量:
AlCl3 + 4NaOH(足量) = NaAlO2 + 3NaCl + 2H2O。
Al3+ 4OH-(足量) = AlO2- + 2H2O。
②与弱碱溶液反应:
AlCl3 + 3NH3·H2O = Al(OH)3↓ + 3NH4Cl。
Al3+ + 3NH3·H2O = Al(OH)3↓ + 3NH4+。
五、偏铝酸钠
化学式:NaAlO2。
化学性质:
分类线:
强电解质。
电离方程式:NaAlO2 = Na+ + AlO2-。
强碱弱酸盐。
水解:
NaAlO2 + 2H2O ⇌ Al(OH)3 + NaOH。
AlO2- + 2H2O ⇌ Al(OH)3 + OH-。
偏铝酸盐。
①与弱酸反应:
CO2通入NaAlO2aq:
2NaAlO2 + 3H2O + CO2 = 2Al(OH)3↓ + Na2CO3。
2AlO2- + 3H2O + CO2 = 2Al(OH)3↓ + CO32-。
Na2CO3 + H2O + CO2 = 2NaHCO3。
CO32- + H2O + CO2 = HCO3-。
CO2少量:
2NaAlO2 + 3H2O + CO2 = 2Al(OH)3↓ + Na2CO3。
2AlO2- + 3H2O + CO2 = 2Al(OH)3↓ + CO32-。
CO2足量:
NaAlO2 + 2H2O + CO2 = Al(OH)3↓ + NaHCO3。
AlO2- + 2H2O + CO2 = Al(OH)3↓ + HCO3-。
②与强酸反应(以稀盐酸为例):
稀盐酸逐滴滴入NaAlO2aq:
HCl + NaAlO2 + H2O = Al(OH)3↓ + NaCl。
H+ + AlO2- + H2O = Al(OH)3↓。
Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O。
Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O。
稀盐酸少量:
HCl(少量) + NaAlO2 + H2O = Al(OH)3↓ + NaCl。
H+(少量) + AlO2- + H2O = Al(OH)3↓。
稀盐酸足量:
4HCl(足量) + NaAlO2 = AlCl3 + NaCl + 2H2O。
4H+(足量) + AlO2- = Al3+ + H2O。
六、元素三角
①C、CO2、CO、O2。
2C + O2 =点燃= 2CO。
2CO + O2 =点燃= 2CO2。
C + CO2 =高温= 2CO。
②NaOH、NaCO3、NaHCO3、CO2。
2NaOH + CO2(少量) = Na2CO3 + H2O。
NaCO3 + H2O + CO2 = 2NaHCO3。
NaOH + CO2(足量) = NaHCO3。
③Na2CO3、NaHCO3、CO2、HCl。
Na2CO3 + HCl(少量) = NaCl + NaHCO3。
NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2↑。
Na2CO3 + 2HCl(足量) = 2NaCl + H2O + CO2↑。
④AlCl3、Al(OH)3、NaAlO2、NaOH。
AlCl3 + 3NaOH(少量) = Al(OH)3↓ + 3NaCl。
Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O。
AlCl3 + 4NaOH = NaAlO2 + 3NaCl + 2H2O。
⑤NaAlO2、Al(OH)3、AlCl3、HCl。
HCl(少量) + NaAlO2 + H2O = Al(OH)3↓ + NaCl。
Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O。
4HCl(足量) + NaAlO2 = AlCl3 + NaCl + 2H2O。
⑥铁三角
Fe -> Fe2+:弱氧化剂(S、I2、H+)、少量强氧化剂(酸性KMnO4aq、双氧水、稀HNO3)。
Fe -> Fe3+:足量强氧化剂(酸性KMnO4aq、双氧水、稀HNO3、Cl2、溴蒸气)。
Fe3+ -> Fe2+:弱还原剂(铜粉、铁粉、I-)。
Fe3+ -> Fe:强还原剂(CO、H2、C、Al)。
七、冶金
电解法:K、Ca、Na、Mg、Al。
2NaCl(熔融) =通电= 2Na + Cl2↑。
2MgCl2(熔融) =通电= 2Mg + Cl2↑。
2Al2O3(熔融) =通电=冰晶石(Na3AlF6)= 4Al + 3O2↑。
热还原法:Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu。
热分解法:Hg、Ag。
2HgO =△= 2Hg + O2↑。
2Ag2O =△= 4Ag + O2↑。
物理分离法:Pt、Au。
八、焰色反应
定义:某些金属元素在无色火焰中灼烧时使火焰呈现特征颜色的反应。
焰色反应是物理变化。
操作步骤:将铂丝/铁丝用稀盐酸浸洗后在酒精喷灯上灼烧至无焰色,用铂丝/铁丝蘸取试样在酒精喷灯上灼烧,观察焰色。
注:
①不用酒精灯,用酒精喷灯。
②不用稀H2SO4,用稀盐酸。
焰色:
Li:紫红色。
Na:黄色。
K(蓝色钴玻璃:过滤黄光):紫色。
Ca:砖红色。
Sr:洋红色。
Ba:黄绿色。
Cu:绿色。