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铝及其化合物转化

重要金属及非金属元素及其化合物 · 高三
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 铝单质、铝离子及偏铝酸根离子在酸碱环境中相互转化的化学过程,核心体现铝的两性特征。

从哪来 建立在“3. 常见物质分子式”之上,需准确识别 Al、Al³⁺、AlO₂⁻(或 [Al(OH)₄]⁻)等微粒符号。

为什么 铝原子最外层有3个电子,易失电子显+3价(金属性);但铝离子半径小、电荷高,极化作用强,能破坏水分子中的O-H键,使Al³⁺水解显酸性,也能与OH⁻结合生成两性氢氧化物Al(OH)₃,进而溶于强碱生成偏铝酸盐。这种“金属性”与“类非金属性(两性)”的共存,决定了其转化路径呈“三角循环”而非单向直线。

“酸碱滴定曲线法”
画出pH值从0到14的变化,标注Al³⁺、Al(OH)₃、AlO₂⁻存在的pH区间。
适合:逻辑性强、擅长图像分析、对微观机理感兴趣的学生。
“角色扮玩法”
将Al³⁺设为“酸性角色”,AlO₂⁻设为“碱性角色”,Al(OH)₃设为“中性调解员”。酸过量时调解员被酸溶解变回酸性角色;碱过量时调解员被碱溶解变回碱性角色。
适合:形象思维好、对抽象离子反应感到困难、需要直观记忆的学生。
“量效关系法”
重点讲解“少量”与“过量”对产物的决定性影响。通过对比“AlCl₃滴入NaOH”与“NaOH滴入AlCl₃”的现象差异(沉淀生成-溶解 vs 无沉淀-沉淀),强调反应顺序和量的控制。
适合:应试导向、擅长计算、对实验现象记忆模糊的学生。
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练一道
基础题
向AlCl₃溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量,写出各阶段离子方程式。
变式
向NaAlO₂溶液中逐滴加入稀盐酸至过量,写出各阶段离子方程式。
试试手自己判
检测题
将1 mol AlCl₃溶液与含1 mol NaOH的溶液混合,最终得到的沉淀物质的量是多少?若将1 mol NaAlO₂溶液与含1 mol HCl的溶液混合,最终得到的沉淀物质的量是多少?
看答案和判分标准
答案:均为1 mol。
判对标准:
1. 第一问:Al³⁺ + 3OH⁻ → Al(OH)₃,1 mol Al³⁺需3 mol OH⁻完全沉淀,现只有1 mol OH⁻,OH⁻不足,按OH⁻算,生成1/3 mol Al(OH)₃?错误! 此处需仔细推导。
*纠正推导*:
情况1:AlCl₃ (1 mol) + NaOH (1 mol)。
反应:$Al^{3+} + 3OH^- \rightarrow Al(OH)_3$。
OH⁻只有1 mol,Al³⁺有1 mol。OH⁻完全反应,消耗1/3 mol Al³⁺,生成1/3 mol Al(OH)₃。
*等等,通常这类题是考察过量问题。让我们重新审视常见考法。*
常见考法:1 mol Al³⁺ + 3 mol OH⁻ -> 1 mol 沉淀。
1 mol Al³⁺ + 4 mol OH⁻ -> 1 mol AlO₂⁻ (无沉淀)。
本题:1 mol Al³⁺ + 1 mol OH⁻。OH⁻少量。
$Al^{3+} + 3OH^- \rightarrow Al(OH)_3$。
1 mol OH⁻ 生成 1/3 mol Al(OH)₃。

情况2:1 mol AlO₂⁻ + 1 mol H⁺。
$AlO_2^- + H^+ + H_2O \rightarrow Al(OH)_3$。
1 mol H⁺ 生成 1 mol Al(OH)₃。

*修正检测题以避免歧义,改为更经典的“沉淀量随试剂加入量变化”的极值判断。*

修正检测题:
向1 L 1 mol/L AlCl₃溶液中滴加1 L 1 mol/L NaOH溶液,沉淀物质的量为___ mol;向1 L 1 mol/L NaAlO₂溶液中滴加1 L 1 mol/L HCl溶液,沉淀物质的量为___ mol。
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