铝及其化合物的两性

元素化学A 档近3年考频 8 次

常见题型:选择题、综合题-离子方程式、综合题-图像分析

铝是两性金属的代表,Al、Al₂O₃、Al(OH)₃均能与强酸和强碱反应。上海等级考常以铝的两性为载体考察离子方程式书写、图像分析(沉淀量随pH变化)和化工流程。

定义

两性:既能与酸反应又能与碱反应的性质。Al单质及其氧化物Al₂O₃、氢氧化物Al(OH)₃均具有两性。Al(OH)₃是典型的两性氢氧化物,酸式电离生成Al³⁺,碱式电离生成AlO₂⁻(偏铝酸根,实为[Al(OH)₄]⁻)。

详解

【铝三角转化关系】Al³⁺、Al(OH)₃、AlO₂⁻三者之间的转化是元素化学的核心网络:

(1) Al³⁺ → Al(OH)₃:加适量碱(OH⁻、NH₃·H₂O)
(2) Al(OH)₃ → Al³⁺:加适量强酸(H⁺)
(3) Al(OH)₃ → AlO₂⁻:加过量强碱(OH⁻)
(4) AlO₂⁻ → Al(OH)₃:加适量酸(CO₂、少量H⁺)
(5) AlO₂⁻ → Al³⁺:加过量强酸(H⁺)
(6) Al³⁺ → AlO₂⁻:先加碱→Al(OH)₃→再加过量碱

【图像分析】向Al³⁺溶液中逐滴加NaOH:沉淀量从0开始增加→达最大值→逐渐减少→完全消失,图像为先升后降的三角形。关键点:最高点对应Al(OH)₃完全沉淀,沉淀消失时OH⁻过量。

【偏铝酸根的CO₂沉淀法】向AlO₂⁻溶液中通CO₂:CO₂ + 2AlO₂⁻ + 3H₂O = 2Al(OH)₃↓ + CO₃²⁻(通适量CO₂);若通过量CO₂:CO₂ + AlO₂⁻ + 2H₂O = Al(OH)₃↓ + HCO₃⁻。注意Al(OH)₃不溶于碳酸(弱酸),所以CO₂不会使Al(OH)₃溶解。

【铝热反应】2Al + Fe₂O₃ →高温→ Al₂O₃ + 2Fe(铝热剂),用于焊接钢轨。铝热反应利用了Al的强还原性(与氧亲和力大)。

⚠️易错:(1)Al(OH)₃溶于强碱但不溶于NH₃·H₂O;(2)向AlO₂⁻中加少量H⁺生成Al(OH)₃沉淀,过量的H⁺使沉淀溶解生成Al³⁺;(3)AlO₂⁻与HCO₃⁻不共存(双水解:AlO₂⁻+HCO₃⁻+H₂O=Al(OH)₃↓+CO₃²⁻)。

要点

推导过程

Al(OH)₃的两性从其电离方式理解:碱式电离(Al(OH)₃⇌Al³⁺+3OH⁻,Ksp≈1.3×10⁻³³)和酸式电离(Al(OH)₃+H₂O⇌H⁺+[Al(OH)₄]⁻)。强酸促进碱式电离→溶解;强碱促进酸式电离→溶解。弱酸/弱碱不足以使平衡显著移动→不溶解。

同模块其他考点

想在练习中掌握「化学」考点?

鲸泓网页版提供知识点诊断、针对性练习与学习报告。

进入鲸泓练习