铝、元素三角与焰色反应

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。

posted @ 2021-02-01 20:47  临化银  阅读(810)  评论(0)  编辑  收藏  举报