01 Na[Al(OH)4]版本 - 铝及其化合物

铝单质

一、铝元素是地壳中含量最多的金属元素

$O>Si>Al>Fe>Ca$

（养闺女贴盖）

二、活泼，常温下就能与氧气反应，生成一层致密氧化铝薄膜

$4\mathrm{Al}+3\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\stackrel{}{=}2\mathrm{Al}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$

三、与酸的反应

（1）稀 H2SO4、HCl：

$2\mathrm{Al}+6\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}\stackrel{}{=}2\mathrm{Al}{\phantom{A}}^{3+}+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\uparrow$

（2）稀硝酸：

$\mathrm{Al}+4\mathrm{HNO}{\phantom{A}}_3\stackrel{}{=}\mathrm{Al}(\mathrm{NO}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_3+\mathrm{NO}\uparrow +2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

（3）浓硝酸、浓硫酸：

冷或常温下发生钝化反应，不会持续反应。

加热状态下，可以破坏形成的氧化膜，继续反应：

$2\mathrm{Al}+6\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{SO}{\phantom{A}}_4(\mathrm{浓})\stackrel{\mathrm{\Delta }}{=}\mathrm{Al}{\phantom{A}}_2(\mathrm{SO}{\phantom{A}}_4){\phantom{A}}_3+3\mathrm{SO}{\phantom{A}}_2\uparrow +6\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

$\mathrm{Al}+6\mathrm{HNO}{\phantom{A}}_3(\mathrm{浓})\stackrel{\mathrm{\Delta }}{=}\mathrm{Al}(\mathrm{NO}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_3+3\mathrm{NO}{\phantom{A}}_2\uparrow +3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

在该反应中，铝被浓硝酸氧化，硝酸被还原为二氧化氮气体。随着反应的进行，如果浓硝酸不断被消耗且浓度降低，后续可能会发生铝与稀硝酸的反应。但在加热条件下，主要还是按照上述反应方程式进行反应。

四、与碱的反应

与碱反应生成四羟基合铝酸钠 $Na[Al(OH{)}_4]$。

$2\mathrm{Al}+2\mathrm{NaOH}+6\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{}{=}2\mathrm{Na}[\mathrm{Al}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_4]+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\uparrow$

需要记住铝单质 $Al$ 和氢氧化钠 $NaOH$ 反应生成氢气和四羟基合铝酸钠。

且生成的 $H_2$ 的 $H$ 元素不是来自 $NaOH$，而是 $H2O$。这搞错了怎么也配不了平。

离子方程式：

$2\mathrm{Al}+2\mathrm{OH}{\phantom{A}}^{-}+6\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{}{=}2[\mathrm{Al}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_4]{\phantom{A}}^{-}+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\uparrow$

五、铝的制备

铝在地壳中主要以铝土矿（又称矾土）等矿物形式存在，提纯 $A{l}_2{O}_3$ 后，用电解法制备铝。

$A{l}_2{O}_3$ 的熔点相当高（2050 摄氏度），早期很难达到这个温度，所以早期铝是贵金属。

后来一个人发现了冰晶石（$N{a}_{3}Al{F}_6$）可以大幅降低 $A{l}_2{O}_3$ 熔融所需温度的温度（大约可降低 1000 度）。

$2\mathrm{Al}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3(\mathrm{熔}\mathrm{融})\underset{\text{冰晶石}}{\overset{\text{电解}}{=}}2\mathrm{Al}+3\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow$

六、铝热反应

是指工业上用铝粉来还原一些金属氧化物（Fe2O3、Fe3O4、FeO、Cr2O3、V2O5、MnO2 等），得到 Fe、V、Cr、Mn 等难熔金属的一类反应。用于冶炼稀有金属、野外焊接铁轨、定向爆破等。

$2\mathrm{Al}{\phantom{A}}^{+}\mathrm{Fe}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3\stackrel{\mathrm{高}\mathrm{温}}{=}\mathrm{Al}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+2\mathrm{Fe}$

现象：放出大量热、大量光。

氧化铝

$A{l}_2{O}_3$

1. 白色固体，熔点高（2050 摄氏度），硬度大，难溶于水

2. 用途：①制耐火材料 ②冶炼铝

TIP

制耐火材料除了可以用 $A{l}_2{O}_3$，还可以用 $MgO$（熔点达 2850 摄氏度）。

3. 两性氧化物：$A{l}_2{O}_3$ 既能与强酸反应生成盐，也能和强碱反应生成盐，属于两性氧化物

①与强酸反应：生成盐和水。

②与强碱反应：

$\mathrm{Al}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+2\mathrm{OH}{\phantom{A}}^{-}+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{}{=}2[\mathrm{Al}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_4]{\phantom{A}}^{-}$

氢氧化铝

1. 白色固体、难溶、胶体、$Al(OH)3$ 吸附能力强，能凝聚水中的悬浮物。

TIP

明矾做净水剂的原理：

$A{l}^{3+}$ 水解为 $Al(OH{)}_3$ 胶体。

$\mathrm{KAl}(\mathrm{SO}{\phantom{A}}_4){\phantom{A}}_2\cdot 12\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{Al}{\phantom{A}}^{3+}+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{Al}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_3(\mathrm{胶}\mathrm{体})+3\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}$

2. 两性氢氧化物

①与强酸反应：生成盐和水。

②与强碱反应：

$\mathrm{Al}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_3+\mathrm{OH}{\phantom{A}}^{-}\stackrel{}{=}[\mathrm{Al}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_4]{\phantom{A}}^{-}$

3. 热稳定性：$Al(OH{)}_3$ 受热不稳定，分解为 $A{l}_2{O}_3$ 和 $H_{2}O$

$2\mathrm{Al}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_3\stackrel{\mathrm{\Delta }}{=}\mathrm{Al}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

类似的，受热分解的氢氧化物

$2\mathrm{Fe}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_3\stackrel{\mathrm{\Delta }}{=}\mathrm{Fe}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

4. $Al(OH{)}_3$ 的制备

$\mathrm{Al}{\phantom{A}}^{3+}\underset{\mathrm{④}}{\stackrel{\mathrm{①}}{\stackrel{⟶}{⟵}}}\mathrm{Al}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_3\downarrow \underset{\mathrm{③}}{\stackrel{\mathrm{②}}{\stackrel{⟶}{⟵}}}[\mathrm{Al}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_3]{\phantom{A}}^{-}$

TIP

• ①

加 $NaOH$ 或弱碱 $NH3\cdot H2O$ 都可让 $A{l}^{3+}$ 沉淀变成 $Al(OH{)}_3$

• ②

但是要让 $Al(OH{)}_3$ 再变成四羟基合铝离子 $[Al(OH{)}_4{]}^{-}$，只能加强碱 $NaOH$；$N{H}_3\cdot H_{2}O$ 是不能让 $Al(OH{)}_3$ 沉淀溶解的。

• ③

$HCl,C{O}_2$ 都可以

• ④

必须是强酸 $HCl$，过量 $C{O}_2$ 都不行。

① 可溶性铝盐溶液 [如 AlCl3、Al2(SO4)3、Al(NO3)3 等]，与氨水反应制得

离子方程式：$\mathrm{Al}{\phantom{A}}^{3+}+3\mathrm{NH}{\phantom{A}}_3\cdot \mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{}{=}\mathrm{Al}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_3\downarrow +3\mathrm{NH}{\phantom{A}}_4{\phantom{A}}^{+}$

②由 Na[Al(OH)4]制取：二氧化碳通入 Na[Al(OH)4]液中可制得 Al(OH)3

离子方程式：

通入过量 $C{O}_2$：

$[\mathrm{Al}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_4]{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2\stackrel{}{=}\mathrm{Al}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_3\downarrow +\mathrm{HCO}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{2-}$

铝三角 plus

补充

双水解，且水解强烈：

$\mathrm{Al}{\phantom{A}}^{3+}+3[\mathrm{Al}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_4]{\phantom{A}}^{-}\stackrel{}{=}4\mathrm{Al}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_3\downarrow$