铝及其化合物的考查

◇ 甘肃 赵 军

铝及其化合物的考查

◇ 甘肃 赵 军

铝是自然界含量最多的金属元素,从锅碗瓢盆到航空航天,均有涉及.铝及其化合物是最为重要的知识点之一,也是高考的必考知识点.

铝元素是高中所涉及的金属元素中较为特殊的一种元素,铝不仅可以与强酸反应,同时也可以和强碱反应.铝所对应的化合物也具有和强酸、强碱反应的特殊性质.正是因为这一特殊性质,使其备受高考命题专家的青睐.笔者分析了2016年全国各地的高考试题,发现高考对于铝及其化合物的考查从选择题到主观题均有涉及,考查的知识点也各有千秋,但是所有的考题均是以铝及其化合物的基本性质拓展开的.下面以近年高考中出现的关于铝及其化合物的试题,为例进行阐述.

例1 (2016年上海卷)已知NaOH＋Al(OH)3→Na[Al(OH)4].向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液,立即封闭罐口,易拉罐渐渐凹瘪,再过一段时间,罐壁又重新凸起.上述实验过程中没有发生的离子反应是( )

向集满CO2的铝罐中加入过量的NaOH,开始时CO2与氢氧化钠反应,表现为铝罐变瘪,接着过量的NaOH再与铝罐反应,因为铝罐表面有氧化膜Al2O3,故可以发生选项A、B、C的反应.答案为D.

这道题考查了铝及其化合物在一个特定的环境下发生的反应,实际上是教材中的铝在碱溶液中发生反应的一个衍生,考生要结合教材中已有的知识和题目中的信息分析解题.

例2 (2016年新课标卷Ⅱ)用图1所示装置进行下列实验:将①中溶液滴入②中,预测的现象与实际相符的是( ).

图1

_选项 ①中物质 ②中物质 预测②中的现象稀盐酸 碳酸钠与氢氧化钠的立即产生气泡A ______________________ _______混合溶液__B__ _________浓硝酸___ ___________________________ _____________________ ___用砂纸打磨过的铝条_产生红棕色气体__C_ ______氯化铝溶液__ __________________________ ____________________浓氢氧化钠溶液_产生大量白色沉淀__D_ ________草酸溶液 高锰酸钾酸性溶液 溶液逐渐褪色

盐酸首先中和氢氧化钠,选项A错误;常温下铝在浓硝酸中钝化,得不到气体,选项B错误;氢氧化钠溶液开始是过量的,因此不可能产生氢氧化铝白色沉淀,选项C错误;草酸具有还原性,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,使其褪色,选项D正确.答案为D.

这道题以主要考查实验方案设计与评价,其中对于B、C2个选项,考生要能够判断出在不同条件下或经过不同处理后的铝的性质,进而推导出相应的反应,最终确定反应现象.

例3 (2016年海南卷)KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐,在造纸等方面应用广泛.实验室中,采用废易拉罐(主要成分为Al,含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如图2所示.回答下列问题:

图2

(1)为尽量少引入杂质,试剂①应选用________ (填标号).

A HCl溶液; B H2SO4溶液;

C 氨水; D NaOH溶液

(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为________.

(3)沉淀B的化学式为________,将少量明矾溶于水,溶液呈弱酸性,其原因是________.

(4)已知:Kw＝1.0×10－14,

Al(OH)3溶于NaOH溶液反应的平衡常数为________.

(1)易拉罐的主要成分为Al,含有少量的Fe、Mg杂质,它们都是比较活泼的金属,都可以与酸发生反应,Al还可以与强碱溶液反应生成NaAlO2进入溶液,而Fe、Mg不能与碱发生反应,所以要以含Al的易拉罐为原料制取明矾,应该用强碱NaOH溶液溶解,所以选项D正确,Mg、Fe作为固体杂质留在滤渣中.

(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为

2Al＋2NaOH＋2H2O＝2NaAlO2＋3H2↑,反应的离子方程式是

(3)滤液A的主要成分是NaAlO2,向其水溶液中加入NH4HCO3溶液发生盐的双水解反应,产生Al(OH)3沉淀和NH3·H2O,反应的方程式为

所以沉淀B的化学式为Al(OH)3;将少量明矾溶于水,溶液呈弱酸性,其原因是该盐为强酸弱碱盐,Al3＋发生水解反应,消耗水电离产生的OH－,当最终达到平衡时溶液中c(H＋)＞c(OH－),所以溶液显酸性.

(4)已知Kw＝1.0×10－14,

Al(OH)3溶于NaOH溶液反应的平衡常数

答案 (1)D.

(2)2Al＋2NaOH＋2H2O＝2NaAlO2＋3H2↑.

(3)Al(OH)3;Al3＋水解,使溶液中H＋浓度增大.

(4)20.

这道题涉及物质制备的工艺流程,主要考查了Al在碱性条件下的化学反应,其中第(3)、(4)小问将铝与弱酸弱碱联系起来,出题新颖独特让人眼前一亮,但是难度较大,需要考生将其与弱酸弱碱联系起来分析.

综合分析以上几道例题,我们发现高考对于Al及其化合物的考查,主要以基础知识为主,同时会结合其他知识进行综合考查.因此考生在学习的过程中,首先要掌握基本概念、基本性质、常见的化学反应方程式等,在此基础上,可以再进行拓展式学习,将铝和其他物质进行有机融合,最终有望收到融会贯通的效果.

(作者单位:甘肃临夏回民中学)