05 · 铝 $(Al)$ 及其化合物

铝的性质

$AlO_{2}^{-} ⟵ [Al 、 Al_{2} O_{3} 、 Al (OH)_{3} 、 Al^{3 +} 、 AlO_{2}^{-}] ⟶ Al^{3 +}$

$Al (OH)_{3} \overset{H_{2} O}{\overset{- ⇀}{↽ -}} H^{+} + AlO_{2}^{-} + H_{2} O$
$Al (OH)_{3} \overset{H_{2} O}{\overset{- ⇀}{↽ -}} Al^{3 +} + OH^{-}$

与 $NaOH$ 的相互滴加缓慢滴加并搅拌
- 将 $NaOH$ 滴入 $Al^{3 +}$ 溶液中
  1. 先出现白色沉淀： $Al^{3 +} + 3 OH^{-} \overset{}{=} Al (OH)_{3} ↓$
  2. 后沉淀消失： $Al (OH)_{3} + OH^{-} \overset{}{=} AlO_{2}^{-} + 2 H_{2} O$
- 将 $Al^{3 +}$ 滴入 $NaOH$ 溶液中
  1. 先无明显现象： $Al^{3 +} + 4 OH^{-} \overset{}{=} AlO_{2}^{-} + H_{2} O$
  2. 后产生白色沉淀： $Al^{3 +} + 3 AlO_{2}^{-} + 6 H_{2} O \overset{}{=} 4 Al (OH)_{3} ↓$
与氨水反应
$Al^{3 +} + NH_{3} \cdot H_{2} O \overset{}{=} Al (OH)_{3} ↓ + 3 NH_{4}^{+}$
双水解反应
- $Al^{3 +} + 3 HCO_{3}^{-} \overset{}{=} Al (OH)_{3} ↓ + 3 CO_{2} ↑$
- $Al^{3 +} + 3 CO_{3}^{2 -} + 3 H_{2} O \overset{}{=} Al (OH)_{3} ↓ + 3 HCO_{3}^{-}$
- $Al^{3 +} + 3 AlO_{2}^{-} + 6 H_{2} O \overset{}{=} 4 Al (OH)_{3} ↓$
- $2 Al^{3 +} + 3 S^{2 -} + 6 H_{2} O \overset{}{=} 2 Al (OH)_{3} ↓ + 3 H_{2} S ↑$
- $AlO_{2}^{-} + NH_{4}^{+} + H_{2} O \overset{}{=} 4 Al (OH)_{3} ↓ + NH_{3} ↑$
- $2 Al^{3 +} + 3 SiO_{3}^{2 -} + 6 H_{2} O \overset{}{=} 2 Al (OH)_{3} ↓ + 3 H_{2} SiO_{3} ↓$

与强酸相互滴加，缓慢滴加并搅拌
- 将 $H_{2} SO_{4}$ 滴入 $AlO_{2}^{-}$ 溶液中
  1. 先出现白色沉淀： $AlO_{2}^{-} + H^{+} + H_{2} O \overset{}{=} Al (OH)_{3} ↓$
  2. 后沉淀消失： $Al (OH)_{3} + 3 H^{+} \overset{}{=} Al^{3 +} + 3 H_{2} O$
- 将 $AlO_{2}^{-}$ 滴入 $H_{2} SO_{4}$ 溶液中
  1. 先无明显现象： $AlO_{2}^{-} + 4 H^{+} \overset{}{=} Al^{3 +} + 2 H_{2} O$
  2. 后产生白色沉淀： $Al^{3 +} + 3 AlO_{2}^{-} + 6 H_{2} O \overset{}{=} 4 Al (OH)_{3} ↓$
与碳酸反应
立即生成 $Al (OH)_{3}$ 沉淀且不溶解。
- $CO_{2}$ 过量： $AlO_{2}^{-} + 2 H_{2} O + CO_{2} \overset{}{=} Al (OH)_{3} ↓ + HCO_{3}^{-}$
- $CO_{2}$ 少量： $2 AlO_{2}^{-} + 3 H_{2} O + CO_{2} \overset{}{=} 2 Al (OH)_{3} ↓ + CO_{3}^{2 -}$
与铵盐溶液反应
$NH_{4}^{+} + AlO_{2}^{-} + H_{2} O \overset{}{=} Al (OH)_{3} ↓ + NH_{3} ↑$

$2 Al + 6 H^{+} \overset{}{=} 2 Al^{3 +} + 3 H_{2} ↑$
$2 Al + 2 OH^{-} + 2 H_{2} O \overset{}{=} 2 AlO_{2}^{-} + 3 H_{2} ↑$ （记忆：4213，四个 2、一个 3）
$4 Al + 3 O_{2} \overset{点燃}{=} 2 Al_{2} O_{3}$
$2 Al + Fe_{2} O_{3} \overset{高温}{=} Al_{2} O_{3} + 2 Fe$
$2 Al_{2} O_{3} (熔融) =_{冰晶石}^{通电} 4 Al + 3 O_{2} ↑$
$2 Al (OH)_{3} \overset{Δ}{=} Al_{2} O_{3} + 3 H_{2} O$
$Al_{2} O_{3} + 6 H^{+} \overset{}{=} 2 Al^{3 +} + 3 H_{2} O$
$Al_{2} O_{3} + 2 OH^{-} \overset{}{=} 2 AlO_{2}^{-} + H_{2} O$
$Al (OH)_{3} + 3 H^{+} \overset{}{=} Al^{3 +} + 3 H_{2} O$
$Al^{3 +} + 3 OH^{-} \overset{}{=} Al (OH)_{3} ↓$
$AlO_{2}^{-} + H^{+} + H_{2} O \overset{}{=} Al (OH)_{3} ↓$
$Al (OH)_{3} + OH^{-} \overset{}{=} AlO_{2}^{-} + 2 H_{2} O$
$AlO_{2}^{-} + 4 H^{+} \overset{}{=} Al^{3 +} + 2 H_{2} O$
$Al^{3 +} + 4 OH^{-} \overset{}{=} AlO^{2 -} + 2 H_{2} O$

氧化铝无法一步反应为氢氧化铝

由于教材版本差异，有 ${AlO_{2}}^{-}$ 和 $[Al (OH)_{4}]^{-}$ 两种写法，读者参阅时请注重自己手头的课本