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title: 铝及其化合物
description: "介绍铝单质的物理和化学性质、与酸碱的反应，以及氧化铝和氢氧化铝的性质和转化。"
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## 铝的性质

1. 物理性质：具有银白色金属光泽的固体，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电、导热性

2. 化学性质
   - 与非金属单质反应
     - 与 $\ce{O2}$ 反应：$\ce{4Al + 3O2 \xlongequal{点燃} 2Al2O3}$ 氧化铝熔点比铝高，因此在空气中加热铝至熔化可观察到铝被氧化铝薄膜“托着”而不滴落
     - 与 $\ce{Cl2}$ 反应：$\ce{2Al + 3Cl2 \xlongequal{\Delta} 2AlCl3}$
     - 与 $\ce{S}$ 反应：$\ce{2Al + 3S \xlongequal{\Delta} Al2S3}$
     - 与 $\ce{H2O}$ 反应：$\ce{2Al + 6H2O \xlongequal{} 2Al(OH)3 + 3H2 ^}$ 该反应可发生，但因铝表面致密的氧化层，反应开始很快后停止 而氢氧化钠可溶解 $\ce{Al(OH)3,Al2O3}$ ，因此可视为其促进反应右移（见下方方程式）

   - 铝在冷的浓硫酸或浓硝酸中钝化
   - 铝与强碱发生反应：$\ce{2Al + 2NaOH + 6H2O \rightarrow 2Na[Al(OH)4] + 3H2}$
   - 铝热反应：可以与 $\ce{FeO}、\ce{Fe2O3}、\ce{Fe3O4}、\ce{Cr2O3}、\ce{MnO2}、\ce{V2O5}$ 等氧化物反应。用于焊接金属、冶炼难溶金属$\left\{\begin{array}{lr}\ce{2Al + Fe2O3 ->[{高温}] Al2O3 + 2Fe}\\\ce{2Al + Cr2O3 ->[{高温}] Al2O3 + 2Cr}\\\end{array}\right.$

3. 制备：$\ce{2Al2O3(l) \xlongequal[冰晶石]{电解} 4Al + 3O2 ^}$

## 铝、氧化铝和氢氧化铝

$\ce{AlO^-2 <- [Al、Al2O3、Al(OH)3、Al^3+、AlO^-2]->Al^3+}$

### 与酸反应

- $\ce{2Al + 6H+ \xlongequal{} 2Al^{3+} + 3H2 ^}$（非氧化性酸）

- $\ce{Al2O3 + 6H+ \xlongequal{} 2Al^{3+} + 3H2O}$

- $\ce{Al(OH)3 + 3H+ \xlongequal{} Al^{3+} + 3H2O}$

### 与强碱反应

- $\ce{2Al + 2OH- + 2H2O \xlongequal{} 2AlO^-2 + 3H2 ^}$

- $\ce{Al2O3 + 2OH- \xlongequal{} 2AlO^-2 + H2O}$

- $\ce{Al(OH)3 + OH- \xlongequal{} AlO^-2 + 2H2O}$

### $\ce{Al(OH)3}$ 的电离

- $\ce{Al(OH)3 <=>[H2O] H+ + AlO^-2 + H2O}$

- $\ce{Al(OH)3 <=>[H2O] Al^{3+} + 3 OH-}$

### 铝离子

1. 与 $\ce{NaOH}$ 的相互滴加缓慢滴加并搅拌
   - 将$\ce{NaOH}$滴入$\ce{Al^{3+}}$溶液中
     1. 先出现白色沉淀：$\ce{Al^{3+} + 3OH- \xlongequal{} Al(OH)3 v}$
     2. 后沉淀消失：$\ce{Al(OH)3 + OH- \xlongequal{} AlO^-2 + 2H2O}$

   - 将$\ce{Al^{3+}}$滴入$\ce{NaOH}$溶液中
     1. 先无明显现象：$\ce{Al^{3+} + 4OH- \xlongequal{} AlO^-2 + H2O}$
     2. 后产生白色沉淀：$\ce{Al^{3+} + 3AlO^-2 + 6H2O \xlongequal{} 4Al(OH)3 v}$

2. 与氨水反应

   $\ce{Al^{3+} + 3 NH3*H2O \xlongequal{} Al(OH)3 v + 3NH4+}$

3. 双水解反应
   - $\ce{Al^{3+} + 3HCO^-3 \xlongequal{} Al(OH)3 v + 3CO2 ^}$
   - $\ce{Al^{3+} + 3CO^2-_3 + 3H2O \xlongequal{} Al(OH)3 v + 3HCO^-3}$
   - $\ce{Al^{3+} + 3AlO^-2 + 6H2O \xlongequal{} 4Al(OH)3 v}$
   - $\ce{2Al^{3+} + 3S^2- + 6H2O \xlongequal{} 2Al(OH)3 v + 3H2S ^}$
   - $\ce{AlO^-2 + NH4+ + H2O \xlongequal{} Al(OH)3 v + NH3 ^}$
   - $\ce{2Al^{3+} + 3SiO^2-_3 + 6H2O \xlongequal{} 2Al(OH)3 v + 3H2SiO3 v}$

### 偏铝酸根

1. 与强酸相互滴加，缓慢滴加并搅拌
   - 将$\ce{H2SO4}$滴入$\ce{AlO^-2}$溶液中
     1. 先出现白色沉淀：$\ce{AlO^-2 + H+ + H2O \xlongequal{} Al(OH)3 v}$
     2. 后沉淀消失：$\ce{Al(OH)3 + 3H+ \xlongequal{} Al^{3+} + 3H2O}$

   - 将$\ce{AlO^-2}$滴入$\ce{H2SO4}$溶液中
     1. 先无明显现象：$\ce{AlO^-2 + 4H+ \xlongequal{} Al^{3+} + 2H2O}$
     2. 后产生白色沉淀：$\ce{Al^{3+} + 3AlO^-2 + 6H2O \xlongequal{} 4Al(OH)3 v}$

2. 与碳酸反应

   立即生成 $\ce{Al(OH)3}$ 沉淀且不溶解。
   - $\ce{CO2}$过量：$\ce{AlO^-2 + 2H2O + CO2 \xlongequal{} Al(OH)3 v + HCO^-3}$
   - $\ce{CO2}$少量：$\ce{2AlO^-2 + 3H2O + CO2 \xlongequal{} 2Al(OH)3 v + CO^2-_3}$

3. 与铵盐溶液反应

   $\ce{NH4+ + AlO^-2 + H2O \xlongequal{} Al(OH)3 v + NH3 ^}$

### 氢氧化铝

#### 制备

- $\ce{Al^{3+} + 3 NH3*H2O \xlongequal{} Al(OH)3 v + 3NH4+}$

- $\ce{AlO^-2 + 2H2O + CO2 \xlongequal{} Al(OH)3 v + HCO^-3}$

- $\ce{Al^{3+} + 3AlO^-2 + 6H2O \xlongequal{} 4Al(OH)3 v}$

### 用途

1. $\ce{Al:}$ 铝合金，航空航天材料
2. $\ce{Al2O3:}$ 耐热材料；炼铝原料；刚玉（红宝石、蓝宝石）
3. $\ce{Al(OH)3:}$ 净水剂；制酸剂（治疗胃酸过多）；阻燃剂
4. 可溶性铝盐：净水剂（明矾：$\ce{KAl(SO4)2·12H2O}$）

## 铝及其重要化合物的转化

![](https://ptg90phsi6rf8j7h.public.blob.vercel-storage.com/chemistry/4.3.svg){style="zoom:25%"}

1. $\ce{2Al + 6H+ \xlongequal{} 2Al^3+ +3H2 ^}$

2. $\ce{2Al + 2OH- +2H2O \xlongequal{} 2AlO^-2 +3H2 ^}$ （记忆：4213，四个 2、一个 3）

3. $\ce{4Al + 3O2 \xlongequal{点燃} 2Al2O3}$

   $\ce{2Al + Fe2O3 \xlongequal{高温} Al2O3 + 2Fe}$

4. $\ce{2Al2O3(熔融) \xlongequal[冰晶石]{通电} 4Al + 3O2 ^}$

5. $\ce{2Al(OH)3 \xlongequal{\Delta} Al2O3 + 3H2O}$

6. $\ce{Al2O3 + 6H+ \xlongequal{} 2Al^3+ + 3H2O}$

7. $\ce{Al2O3 + 2OH- \xlongequal{} 2AlO^-2 + H2O}$

8. $\ce{Al(OH)3 + 3H+ \xlongequal{} Al^3+ + 3H2O}$

9. $\ce{Al^3+ + 3OH- \xlongequal{} Al(OH)3 v}$

10. $\ce{AlO^-2 + H+ +H2O \xlongequal{} Al(OH)3 v}$

11. $\ce{Al(OH)3 + OH- \xlongequal{} AlO^-2 + 2H2O}$

12. $\ce{AlO^-2 + 4H+ \xlongequal{} Al^3+ + 2H2O}$

13. $\ce{Al^3+ + 4OH- \xlongequal{} AlO^-2 + 2H2O}$

### 注：

> 氧化铝无法一步反应为氢氧化铝

> 由于教材版本差异，有 $\ce{AlO2}^{-}$ 和 $\ce{[Al(OH)4]^{-}}$ 两种写法，读者参阅时请注重自己手头的课本