高考化学知识点复习：铝及其化合物
高中阶段是我们一生中学习的“黄金时期”。这一个学期的时间对同学们尤其重要。下文为大家准备了高考化学知识点复习，希望对您有所帮助！
一、铝的基本性质与反应
铝（Al）是一种轻质金属，具有良好的导电性和耐腐蚀性。在自然界中，铝主要以氧化物和硅酸盐的形式存在，地壳中含量最多的元素是氧，而含量最多的金属元素则是铝。铝的原子序数为13，属于第ⅢA族元素，其原子结构决定了它在化学反应中容易失去三个电子，表现出较强的还原性。
# 1. 铝箔在氧气中剧烈燃烧
铝在空气中能够迅速氧化形成一层致密的氧化膜，这层氧化膜可以有效防止内部铝继续被氧化，因此铝制品在日常生活中具有较好的抗腐蚀性能。然而，当铝箔在纯氧环境中燃烧时，反应会异常剧烈：
\[ 4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3 \]
这一反应不仅释放出大量的热量，还会产生耀眼的白色光芒。由于生成的氧化铝熔点极高（约2054°C），即使在高温条件下也不会熔化，从而保证了反应的持续进行。
# 2. 铝片与稀盐酸反应
铝与稀盐酸的反应是一个典型的置换反应，铝作为较活泼的金属，可以将氢气从酸中置换出来：
\[ 2Al + 6HCl = 2AlCl_3 + 3H_2↑ \]
\[ 2Al + 6H^+ = 2Al^{3+} + 3H_2↑ \]
此反应过程中，可以看到铝片表面逐渐溶解，并伴有大量气泡冒出。随着反应的进行，溶液颜色由无色变为浅黄色，这是由于氯化铝溶于水后形成的溶液呈现的颜色。
# 3. 铝与氢氧化钠溶液反应
铝与强碱如氢氧化钠溶液也能发生反应，生成偏铝酸盐和氢气：
\[ 2Al + 2NaOH + 2H_2O = 2NaAlO_2 + 3H_2↑ \]
\[ 2Al + 2OH^- + 2H_2O = 2AlO_2^- + 3H_2↑ \]
这个反应同样会产生大量的气泡，且溶液温度升高。值得注意的是，铝在常温下就能与氢氧化钠溶液剧烈反应，这是因为铝表面的氧化膜在碱性条件下会被破坏，暴露出新鲜的金属表面，从而加速了反应的进行。
# 4. 铝与三氧化二铁高温下反应（铝热反应）
铝热反应是一种非常重要的冶金反应，广泛应用于钢铁工业中。该反应利用铝的高还原性，在高温下将铁从其氧化物中还原出来：
\[ 2Al + Fe_2O_3 \rightarrow 2Fe + Al_2O_3 \]
反应条件通常是在高温环境下进行，例如通过点燃镁条引发反应。铝热反应的特点是反应迅速、放热量大，能够在短时间内产生极高的温度（可达2500°C以上）。这种高温足以使铁熔化并流出，因此常用于焊接钢轨等场合。
# 5. 镁在二氧化碳中燃烧
虽然题目提到的是镁在二氧化碳中的燃烧，但这里我们简要介绍这一反应以作对比：
\[ 2Mg + CO_2 \rightarrow 2MgO + C \]
镁在二氧化碳中燃烧的现象非常特殊，火焰呈白色，并伴随有黑色烟雾产生。这是因为镁不仅能够与二氧化碳中的碳结合生成碳单质，还能进一步与二氧化碳中的氧结合生成氧化镁。
二、氧化铝的性质与反应
氧化铝（AlO）是铝的主要氧化物，具有极高的熔点和硬度，广泛应用于陶瓷、磨料等领域。氧化铝既可以与酸反应，也可以与强碱反应，表现出两性的特点。
# 6. 氧化铝溶于氢氧化钠溶液
氧化铝与氢氧化钠溶液的反应类似于铝与氢氧化钠溶液的反应，生成偏铝酸钠和水：
\[ Al_2O_3 + 2NaOH \rightarrow 2NaAlO_2 + H_2O \]
\[ Al_2O_3 + 2OH^- \rightarrow 2AlO_2^- + H_2O \]
这一反应说明了氧化铝的两性特征，即它既能与酸反应又能与碱反应。在实际应用中，这一性质使得氧化铝成为一种重要的化工原料，尤其是在制备铝化合物的过程中。
三、铝盐的性质与反应
铝盐是指铝离子（Al）与其他阴离子结合形成的化合物。常见的铝盐包括硫酸铝、氯化铝等。这些化合物在水溶液中会发生多种反应，表现出不同的化学行为。
# 7. 硫酸铝溶液中滴加过量氨水
当向硫酸铝溶液中滴加过量氨水时，会发生复分解反应，生成氢氧化铝沉淀和硫酸铵：
\[ Al_2(SO_4)_3 + 6NH_3·H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3↓ + 3(NH_4)_2SO_4 \]
\[ Al^{3+} + 3NH_3·H_2O \rightarrow Al(OH)_3↓ + 3NH_4^+ \]
氢氧化铝是一种白色胶状沉淀，不溶于水，但在酸或强碱中都能溶解。这一反应常用于实验室中检验铝离子的存在。
# 8. 氢氧化铝与酸、碱的反应
氢氧化铝作为一种两性氢氧化物，既可与酸反应又可与碱反应。
① 氢氧化铝与盐酸反应
\[ Al(OH)_3 + 3HCl \rightarrow AlCl_3 + 3H_2O \]
\[ Al(OH)_3 + 3H^+ \rightarrow Al^{3+} + 3H_2O \]
② 氢氧化铝与氢氧化钠溶液反应
\[ Al(OH)_3 + NaOH \rightarrow NaAlO_2 + 2H_2O \]
\[ Al(OH)_3 + OH^- \rightarrow AlO_2^- + 2H_2O \]
这两个反应进一步证实了氢氧化铝的两性特性，使其在工业上具有广泛的应用前景。
# 9. 偏铝酸钠溶液中加入酸
偏铝酸钠（NaAlO）是一种重要的铝化合物，常用于制备其他铝化合物。当向偏铝酸钠溶液中加入酸时，会发生如下反应：
\[ NaAlO_2 + H_2O + HCl \rightarrow Al(OH)_3↓ + NaCl \]
\[ AlO_2^- + H^+ + H_2O \rightarrow Al(OH)_3↓ \]
如果加入足量的二氧化碳，则会发生以下反应：
\[ NaAlO_2 + CO_2 + 2H_2O \rightarrow Al(OH)_3↓ + NaHCO_3 \]
这些反应不仅展示了偏铝酸钠的化学性质，也揭示了铝化合物在不同条件下的变化规律。
四、铝及其化合物的应用与发展
铝及其化合物在现代工业和日常生活中有着广泛的应用。铝的轻质、高强度和良好的导电性使其成为航空航天、建筑、汽车制造等领域的理想材料。此外，铝的耐腐蚀性也使得它在食品包装、炊具等方面得到广泛应用。
铝化合物如氧化铝、氢氧化铝等则在化工、医药、环保等领域发挥着重要作用。例如，氧化铝作为催化剂载体，广泛应用于石油炼制和合成氨工业；氢氧化铝作为一种温和的抗酸剂，常用于治疗胃酸过多等症状。
随着科学技术的不断发展，人们对铝及其化合物的研究也在不断深入。新型铝合金的研发、纳米级氧化铝的制备等前沿课题正在逐步推动铝产业的升级和发展。未来，铝及其化合物必将在更多领域展现出其独特的优势和潜力。
五、同步检测试题及答案解析
为了帮助同学们更好地掌握铝及其化合物的知识点，下面提供几道同步检测试题及其详细解析。
# 1. 人类第一次获得金属铝的历史背景
人类第一次获得金属铝是在1825年，由丹麦化学家汉斯·克里斯蒂安·奥斯特（Hans Christian Oersted）用无水氯化铝（AlCl）与钾作用制得的。当时由于生产成本高昂，铝的价格非常昂贵，被称为“银色的金子”。
直到19世纪后期发明了电解法制铝，才使铝的价格大大下降，使铝成为当今广泛应用的一种金属材料。
下列关于铝的叙述，不正确的是：
A. 铝是地壳中含量最多的金属元素
B. 在常温下，铝不能与NaOH溶液反应
C. 铝是一种比较活泼的金属
D. 在化学反应中，铝容易失去电子，是还原剂
解析：
选B。A项正确，地壳中含量最多的元素是氧，含量最多的金属元素是铝；B项错误，铝在常温下就能与NaOH溶液剧烈反应；C项正确，铝排在金属活动性顺序表的第5位，是比较活泼的金属；D项正确，铝比较活泼，铝无负价，在铝参加的各反应中铝一般作还原剂。
# 2. 多种金属元素的性质比较
Al、Fe、Cu都是重要的金属元素。下列说法正确的是：
A. 三者对应的氧化物均为碱性氧化物
B. 三者的单质放置在空气中只生成氧化物
C. 制备AlCl、FeCl、CuCl均不能采用将溶液直接蒸干的方法
D. 电解AlCl、FeCl、CuCl的混合溶液是阴极上依次析出Cu、Fe、Al
解析：
选C。A项错误，AlO是两性氧化物，而非碱性氧化物；B项错误，Fe在潮湿空气中会生成铁锈（FeO·xHO），Cu在空气中会生成Cu(OH)CO；C项正确，因为这些盐类在加热时会发生水解，无法直接制备；
D项错误，根据电极电势，阴极上首先析出的是Cu，其次是Fe（Fe先还原为Fe），而Al不会在阴极析出，因为Al的还原电势比H还要低，只会析出H。
通过上述内容的学习，相信同学们对铝及其化合物有了更全面的认识。希望大家在复习过程中多做练习，加深理解，为即将到来的高考做好充分准备！
