◇ 甘肅 趙 軍

鋁及其化合物的考查

◇ 甘肅 趙 軍

鋁是自然界含量最多的金屬元素,從鍋碗瓢盆到航空航天,均有涉及.鋁及其化合物是最為重要的知識(shí)點(diǎn)之一,也是高考的必考知識(shí)點(diǎn).

鋁元素是高中所涉及的金屬元素中較為特殊的一種元素,鋁不僅可以與強(qiáng)酸反應(yīng),同時(shí)也可以和強(qiáng)堿反應(yīng).鋁所對(duì)應(yīng)的化合物也具有和強(qiáng)酸、強(qiáng)堿反應(yīng)的特殊性質(zhì).正是因?yàn)檫@一特殊性質(zhì),使其備受高考命題專家的青睞.筆者分析了2016年全國(guó)各地的高考試題,發(fā)現(xiàn)高考對(duì)于鋁及其化合物的考查從選擇題到主觀題均有涉及,考查的知識(shí)點(diǎn)也各有千秋,但是所有的考題均是以鋁及其化合物的基本性質(zhì)拓展開的.下面以近年高考中出現(xiàn)的關(guān)于鋁及其化合物的試題,為例進(jìn)行闡述.

例1 (2016年上海卷)已知NaOH＋Al(OH)3→Na[Al(OH)4].向集滿CO2的鋁制易拉罐中加入過量NaOH濃溶液,立即封閉罐口,易拉罐漸漸凹癟,再過一段時(shí)間,罐壁又重新凸起.上述實(shí)驗(yàn)過程中沒有發(fā)生的離子反應(yīng)是( )

向集滿CO2的鋁罐中加入過量的NaOH,開始時(shí)CO2與氫氧化鈉反應(yīng),表現(xiàn)為鋁罐變癟,接著過量的NaOH再與鋁罐反應(yīng),因?yàn)殇X罐表面有氧化膜Al2O3,故可以發(fā)生選項(xiàng)A、B、C的反應(yīng).答案為D.

這道題考查了鋁及其化合物在一個(gè)特定的環(huán)境下發(fā)生的反應(yīng),實(shí)際上是教材中的鋁在堿溶液中發(fā)生反應(yīng)的一個(gè)衍生,考生要結(jié)合教材中已有的知識(shí)和題目中的信息分析解題.

例2 (2016年新課標(biāo)卷Ⅱ)用圖1所示裝置進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn):將①中溶液滴入②中,預(yù)測(cè)的現(xiàn)象與實(shí)際相符的是( ).

圖1

_選項(xiàng) ①中物質(zhì) ②中物質(zhì) 預(yù)測(cè)②中的現(xiàn)象稀鹽酸 碳酸鈉與氫氧化鈉的立即產(chǎn)生氣泡A ______________________ _______混合溶液__B__ _________濃硝酸___ ___________________________ _____________________ ___用砂紙打磨過的鋁條_產(chǎn)生紅棕色氣體__C_ ______氯化鋁溶液__ __________________________ ____________________濃氫氧化鈉溶液_產(chǎn)生大量白色沉淀__D_ ________草酸溶液 高錳酸鉀酸性溶液 溶液逐漸褪色

鹽酸首先中和氫氧化鈉,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;常溫下鋁在濃硝酸中鈍化,得不到氣體,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;氫氧化鈉溶液開始是過量的,因此不可能產(chǎn)生氫氧化鋁白色沉淀,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;草酸具有還原性,能被酸性高錳酸鉀溶液氧化,使其褪色,選項(xiàng)D正確.答案為D.

這道題以主要考查實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià),其中對(duì)于B、C2個(gè)選項(xiàng),考生要能夠判斷出在不同條件下或經(jīng)過不同處理后的鋁的性質(zhì),進(jìn)而推導(dǎo)出相應(yīng)的反應(yīng),最終確定反應(yīng)現(xiàn)象.

例3 (2016年海南卷)KAl(SO4)2·12H2O(明礬)是一種復(fù)鹽,在造紙等方面應(yīng)用廣泛.實(shí)驗(yàn)室中,采用廢易拉罐(主要成分為Al,含有少量的Fe、Mg雜質(zhì))制備明礬的過程如圖2所示.回答下列問題:

圖2

(1)為盡量少引入雜質(zhì),試劑①應(yīng)選用________ (填標(biāo)號(hào)).

A HCl溶液; B H2SO4溶液;

C 氨水; D NaOH溶液

(2)易拉罐溶解過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為________.

(3)沉淀B的化學(xué)式為________,將少量明礬溶于水,溶液呈弱酸性,其原因是________.

(4)已知:Kw＝1.0×10－14,

Al(OH)3溶于NaOH溶液反應(yīng)的平衡常數(shù)為________.

(1)易拉罐的主要成分為Al,含有少量的Fe、Mg雜質(zhì),它們都是比較活潑的金屬,都可以與酸發(fā)生反應(yīng),Al還可以與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)生成NaAlO2進(jìn)入溶液,而Fe、Mg不能與堿發(fā)生反應(yīng),所以要以含Al的易拉罐為原料制取明礬,應(yīng)該用強(qiáng)堿NaOH溶液溶解,所以選項(xiàng)D正確,Mg、Fe作為固體雜質(zhì)留在濾渣中.

(2)易拉罐溶解過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為

2Al＋2NaOH＋2H2O＝2NaAlO2＋3H2↑,反應(yīng)的離子方程式是

(3)濾液A的主要成分是NaAlO2,向其水溶液中加入NH4HCO3溶液發(fā)生鹽的雙水解反應(yīng),產(chǎn)生Al(OH)3沉淀和NH3·H2O,反應(yīng)的方程式為

所以沉淀B的化學(xué)式為Al(OH)3;將少量明礬溶于水,溶液呈弱酸性,其原因是該鹽為強(qiáng)酸弱堿鹽,Al3＋發(fā)生水解反應(yīng),消耗水電離產(chǎn)生的OH－,當(dāng)最終達(dá)到平衡時(shí)溶液中c(H＋)＞c(OH－),所以溶液顯酸性.

(4)已知Kw＝1.0×10－14,

Al(OH)3溶于NaOH溶液反應(yīng)的平衡常數(shù)

答案 (1)D.

(2)2Al＋2NaOH＋2H2O＝2NaAlO2＋3H2↑.

(3)Al(OH)3;Al3＋水解,使溶液中H＋濃度增大.

(4)20.

這道題涉及物質(zhì)制備的工藝流程,主要考查了Al在堿性條件下的化學(xué)反應(yīng),其中第(3)、(4)小問將鋁與弱酸弱堿聯(lián)系起來,出題新穎獨(dú)特讓人眼前一亮,但是難度較大,需要考生將其與弱酸弱堿聯(lián)系起來分析.

綜合分析以上幾道例題,我們發(fā)現(xiàn)高考對(duì)于Al及其化合物的考查,主要以基礎(chǔ)知識(shí)為主,同時(shí)會(huì)結(jié)合其他知識(shí)進(jìn)行綜合考查.因此考生在學(xué)習(xí)的過程中,首先要掌握基本概念、基本性質(zhì)、常見的化學(xué)反應(yīng)方程式等,在此基礎(chǔ)上,可以再進(jìn)行拓展式學(xué)習(xí),將鋁和其他物質(zhì)進(jìn)行有機(jī)融合,最終有望收到融會(huì)貫通的效果.

(作者單位:甘肅臨夏回民中學(xué))