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- 2021-07-06 发布
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第
2
讲 从铝土矿到铝合金
-
2
-
考纲要求
:
了解铝及其重要化合物的制备方法
,
掌握其主要性质及其应用。
-
3
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
Al
、
Al
2
O
3
、
Al(OH)
3
的性质
导学诱思
(1)
铝为活泼金属
,
但铝合金门窗及餐具却比较耐腐蚀
,
为什么
?
。
(2)
怎样除去铁粉中的铝粉
?
。
(3)
怎样除去氧化铁中的氧化铝
?
。
答案
:
(1)
因为铝制品表面极易形成一层致密的氧化膜
(Al
2
O
3
)
(2)
向混合物中加入过量的氢氧化钠溶液
,
充分反应后过滤、洗涤、干燥
,
即可
(3)
向混合物中加入过量的氢氧化钠溶液
,
充分反应后过滤、洗涤、干燥
,
即可
-
4
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
落实基础
1
.
铝的重要性质
-
5
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
-
6
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
2
.Al
2
O
3
(1)
物理性质
:Al
2
O
3
是高熔点的氧化物
,
常作为
材料及冶炼金属铝的原料。
(2)
化学性质
(
用离子方程式表示
):
3
.Al(OH)
3
(1)
吸附性
:Al(OH)
3
是难溶于水的白色胶状沉淀物质
,
它能
水中的悬浮物
,
常用于水的净化
,
并能
色素。
(3)
受热分解
:
化学方程式为
。
耐火
吸附
吸附
-
7
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
4
.
铝热反应
(1)
实验装置。
(2)
实验现象及结论。
剧烈燃烧
,
放出大量的热
,
导致混合物剧烈反应过后
,
纸漏斗的下部被烧穿
,
有熔融物落入沙中
;
待熔融物冷却后
,
除去外层熔渣
,
可以发现落下的是铁珠。
-
8
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
易错辨析
判断正误
,
正确的画
“
√
”
,
错误的画
“
×”
。
(1)
铝合金门窗及餐具坚固耐用
,
所以不易与氧气反应
(
)
(2)
铝片放入氢氧化钠溶液中的离子方程式
(3)
用盐酸、氢氧化钠溶液均可除去镁、铝表面的氧化膜
(
)
(4)
铝与少量氢氧化钠溶液反应生成
Al(OH)
3
(
)
(5)
三氧化二铝与少量氢氧化钠溶液反应生成
Al(OH)
3
(
)
×
×
×
×
×
-
9
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
考查角度一
铝的化学性质
例
1
将
5.4 g Al
投入
200.0 mL 2.0 mol·L
-1
的某溶液中有氢气产生
,
充分反应后有金属剩余。该溶液可能是
(
)
A.HNO
3
溶液
B.Ba(OH)
2
溶液
C.H
2
SO
4
溶液
D.HCl
溶液
答案
解析
解析
关闭
答案
解析
关闭
-
10
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
互动探究
(1)5.4
g
Al
分别投入过量的
Ba(OH)
2
、
HCl
溶液中
,
生成氢气的质量有何关系
?
溶液质量分别增加多少
?
(2)
如果质量相等但过量的
Al
分别投入等体积、等物质的量浓度的
Ba(OH)
2
、
HCl
溶液中
,
生成氢气的质量有何关系
?
答案
:
(1)
生成氢气的质量相同。溶液质量均增加
4.8 g
。
Al
完全反应
,
转移的电子数相同
,
生成的
H
2
的质量相同
,
溶液增加的质量也相同。
(2)
生成氢气的质量比为
6
∶
1
。由
2OH
-
~3H
2
↑
和
2H
+
~H
2
↑
的关系式可得。
-
11
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
方法指导
Al
是我们中学阶段学习的唯一既与
H
+
反应也与
OH
-
反应的金属
,
它与酸、碱反应既有相同点
,
也有不同点。
相同点
:Al
均被氧化成
+3
价
,
所以
1
mol
Al
不论与
H
+
反应还是与
OH
-
反应均生成
3
g( mol)H
2
。
不同点
:1
mol
Al
与
H
+
反应消耗
3
mol
H
+
,
而与
OH
-
反应只消耗
1
mol
OH
-
,
所以含有等物质的量溶质的
NaOH
溶液和
HCl
溶液分别与足量的铝反应时生成的氢气的物质的量之比为
3
∶
1
。
-
12
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
考查角度二
Al
、
Al
2
O
3
、
Al(OH)
3
的共性
例
2
除去下列物质中的杂质
(
括号中为杂质
)
选用的试剂正确的是
(
)
A.Fe
2
O
3
(Al
2
O
3
)
用盐酸
B.Fe(OH)
3
[Al(OH)
3
]
用氨水
C.Mg(Al)
用纯碱溶液
D.MgCl
2
(AlCl
3
)
用氢氧化钠溶液和盐酸
答案
解析
解析
关闭
A
选项
,Fe
2
O
3
、
Al
2
O
3
均与盐酸反应
,
错误
;B
选项
,Al(OH)
3
不与氨水反应
,
错误
;C
选项
,Na
2
CO
3
不与
Al
反应
,
错误
;D
选项
,
先加入过量的氢氧化钠溶液
,
过滤、洗涤
,
然后再加入适量盐酸
,
正确。
答案
解析
关闭
D
-
13
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
方法指导
(1)Al
、
Al
2
O
3
、
Al(OH)
3
与酸、碱反应的共同点。
Al
、
Al
2
O
3
、
Al(OH)
3
既溶于强酸溶液又溶于强碱溶液
,
与强酸反应均生成
Al
3+
,
且每生成
1
mol
Al
3+
均耗
3
mol
H
+
;
与强碱反应均生成
,
且每生成
1
mol
均耗
1
mol
OH
-
,
记住上述关系
,
书写有关离子方程式就比较容易。
-
14
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
(2)
注意酸碱性的强弱。
Al
2
O
3
、
Al(OH)
3
与强酸或强碱反应
,
但不溶于
CO
2
水溶液或氨水。
(3)
其他既能与强酸反应又能与强碱反应的物质。
既能与强酸反应又能与强碱反应的物质除
Al
、
Al
2
O
3
、
Al(OH)
3
外
,
还有弱酸酸式盐
(
如
NaHCO
3
、
KHS
、
KHSO
3
等
)
、弱酸铵盐
[
如
(NH
4
)
2
CO
3
、
NH
4
HCO
3
、
CH
3
COONH
4
、
(NH
4
)
2
S
等
]
等。
-
15
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
考查角度三
铝热反应
例
3
下列说法中错误的是
。
A.
利用铝热反应制备金属铝
B.
铝可用于冶炼某些熔点较高的金属
C.
铁轨焊接时常用到铝热反应
,
铝热反应中放出大量的热足以使铁熔化
D.
铝热反应是炼铁最常用的方法
E.Al
和
MgO
组成铝热剂
,
反应后生成单质镁
答案
解析
解析
关闭
A
选项
,
铝热反应是铝单质与金属氧化物反应生成
Al
2
O
3
,
错误
;D
选项
,
铝的价格比铁高得多
,
错误
;E
选项
,Al
的金属活动性比
Mg
的小
,
错误。
答案
解析
关闭
ADE
-
16
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
1
.
下列说法正确的是
。
A.Al
2
(SO
4
)
3
和小苏打反应是泡沫灭火器的灭火原理
B.Al
2
O
3
熔点高
,
可用作耐高温材料
C.Al
2
O
3
和
MgO
均可与
NaOH
溶液反应
D.
用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热
,
熔化后的液态铝滴落下来
,
是因为铝的熔点较低
E.
将浓硝酸滴入用砂纸打磨过的铝条中
,
会产生红棕色气体
F.
将氯化铝溶液滴入浓氢氧化钠溶液中
,
会产生大量白色沉淀
G.
铝与
Fe
2
O
3
发生铝热反应
,
反应后固体质量增加
H.
制备
Al(OH)
3
悬浊液
:
向
1 mol·L
-1
AlCl
3
溶液中加过量的
6 mol·L
-1
NaOH
溶液
I.2.4 g Mg
与
H
2
SO
4
完全反应
,
转移的电子数为
0.1
N
A
答案
解析
解析
关闭
答案
解析
关闭
-
17
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
2
.(2019
江苏镇江模拟
)
下列关于铝单质的叙述正确的是
(
)
。
A.
由于铝在空气中不会被氧化
,
所以铝制品的使用寿命都很长
B.
由于铝具有较强的还原性
,
所以常用铝来冶炼某些高熔点金属
C.
常温下
,
可用铝制容器盛装浓硫酸
,
说明铝与浓硫酸不反应
D.Al
有良好的导热性
,
可制成铝箔包装物品
答案
解析
解析
关闭
铝的化学性质活泼
,
在空气中与氧气反应生成致密的氧化膜
,
能保护内部金属
,
所以铝制品的使用寿命都很长
,A
错误
;
常温下浓硫酸与铝发生钝化反应
,C
错误
;Al
有良好的延展性
,
可制成铝箔包装物品
,D
错误。
答案
解析
关闭
B
-
18
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
3
.
足量下列物质与相同质量的铝反应
,
放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是
(
)
A.
氢氧化钠溶液
B.
稀硫酸
C.
盐酸
D.
稀硝酸
答案
解析
解析
关闭
答案
解析
关闭
-
19
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
4
.
甲、乙两烧杯中各盛有
100 mL 3 mol·L
-1
的盐酸和
NaOH
溶液
,
向两烧杯中分别加入等质量的铝粉
,
反应结束后测得生成的气体体积比为
V
(
甲
)
∶
V
(
乙
)=1
∶
2,
则加入铝粉的质量为
(
)
A.5.4 g B.3.6 g
C.2.7 g D.1.8 g
答案
解析
解析
关闭
答案
解析
关闭
-
20
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
5
.(2019
江苏苏州一模
)
利用铝热反应可以焊接铁轨。下列说法正确的是
(
)
。
A.
铝、氧化铝中铝元素微粒半径
:Al
3+
Al
3+
,A
正确
;
铝热反应制得的金属的活泼性小于
Al,
而活泼性
Mg>Al,
故无法用铝热反应提取镁
,B
错误
;
铝热反应中一部分化学能转化为热能和光能
,C
错误
;
铝热反应发生的根本原因是铝的还原性强于铁的还原性
,D
错误。
答案
解析
关闭
A
-
21
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
Al
3+
、
Al(OH)
3
、
之间的转化
导学诱思
Al
2
(SO
4
)
3
与
NaOH
溶液、氨水反应均可生成
Al(OH)
3
沉淀
,
那么在实验室中我们通常用氨水与
Al
2
(SO
4
)
3
反应来制取
Al(OH)
3
,
为什么一般不用
NaOH
溶液
?
。
答案
:
因为
Al(OH)
3
与过量的
NaOH
反应
-
22
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
-
23
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
2
.Al
3+
的水解
(1)
明矾净水。
明矾的化学式为
KAl(SO
4
)
2
·12H
2
O,
其净水的原理用离子方程式表示为
。
(2)
加热铝盐溶液。
加热蒸干灼烧
AlCl
3
溶液最终得到
。
Al
2
O
3
-
24
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
×
√
√
-
25
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
考查角度一
“
铝三角
”
的转化及应用
例
1
(1)
向硫酸铝溶液中逐滴滴加氢氧化钠溶液的实验现象
:
,
离子方程式
:
。
(2)
向氢氧化钠溶液中逐滴滴加硫酸铝溶液的实验现象
:
,
离子方程式
:
。
(3)
怎样除去硫酸镁溶液中的硫酸铝杂质
:
。
答案
解析
解析
关闭
答案
解析
关闭
-
26
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
方法指导
(1)“
铝三角
”
的转化。
注意
:
①
能与强酸、强碱反应的物质是
Al
、
Al
2
O
3
、
Al(OH)
3
,Al
3+
能与强碱反应不能与强酸反应
,
能与强酸反应不能与强碱反应。
②
Al
3+
水解使溶液显酸性
,
只能在酸性条件下存在
,
所以与碱、显碱性的盐反应
;
水解使溶液显碱性
,
只能在碱性条件下存在
,
所以与酸、显酸性的盐反应。
-
27
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
(2)
转化关系中的实质与量。
“
铝三角
”
的实质是复分解反应
,
在反应中化合价没有发生变化
,
只是铝的两种离子和
Al(OH)
3
三种物质在酸、碱作用下的相互转化
,
所以在复习时
,
要抓住实质。
书写离子方程式时
,
要利用电荷守恒来记忆
H
+
、
OH
-
的量
,
如
:
-
28
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
考查角度二
有关含铝物质的图像分析
例
2
如图表示
AlCl
3
溶液与
NaOH
溶液相互滴加过程中微粒的量的关系曲线
,
下列判断错误的是
(
)
A.
①
线表示
Al
3+
的物质的量的变化
B.
x
表示
AlCl
3
的物质的量
C.
③
线表示
Al(OH)
3
的物质的量的变化
D.
④
线表示
的物质的量的变化
答案
解析
解析
关闭
AlCl
3
溶液与
NaOH
溶液混合有两种方式
:
向
AlCl
3
溶液中缓慢滴加
NaOH
溶液
,
开始有沉淀生成
,
后沉淀溶解
,
且生成沉淀与沉淀溶解消耗的
NaOH
的物质的量之比为
3
∶
1,
则
x
表示
NaOH
的物质的量
,B
项错误
;
另一种方式是向
NaOH
溶液中缓慢滴加
AlCl
3
溶液
,
开始没有沉淀
,
后有沉淀生成
,
与本题图示情况不符。
答案
解析
关闭
B
-
29
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
方法指导
与铝有关的图像很多
,
熟练掌握反应物的定量关系
,
在分析图像时要从起始点、拐点等处入手
,
以图像的变化联系反应
,
理清反应先后顺序
,
再进行量的计算。
(1)
向
AlCl
3
溶液中分别滴加氢氧化钠溶液和氨水。
-
30
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
(2)
向等物质的量浓度的
AlCl
3
、
MgCl
2
的混合溶液中滴加氢氧化钠溶液
;
向氢氧化钠溶液中逐滴滴加
AlCl
3
溶液。
-
31
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
跟踪训练
1
.
下列说法正确的是
(
)
A.
将氯化铝溶液滴入浓氢氧化钠溶液中
,
将产生大量白色沉淀
B.Al
2
O
3
和
MgO
均可与
NaOH
溶液反应
C.AlCl
3
溶液中加入过量稀氨水
:
D.
常温下
,Al(OH)
3
既能与
NaOH
溶液反应又能与稀硫酸反应
答案
解析
解析
关闭
答案
解析
关闭
-
32
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
答案
解析
解析
关闭
答案
解析
关闭
-
33
-
必备知识
•
自主预诊
关键能力
•
考向突破
3
.(2019
江苏南通第一中学高三模拟
)
将一小块铝片加入某浓度的盐酸中
,
铝片完全溶解
,
在所得溶液中继续滴加
NaOH
溶液
,
生成
Al(OH)
3
的量与加入
NaOH
溶液体积的变化关系如图所示
,
下列说法正确的是
(
)
。
A.
盐酸与铝片反应后
,
盐酸还有剩余
B.
图中
B
点之前发生的离子反应为
Al
3+
+3OH
-
═
Al(OH)
3
↓
C.
AB
段消耗的
NaOH
溶液体积与
BC
段消耗的
NaOH
溶液体积比
≥
3
∶
1
D.
溶解铝片的盐酸浓度与滴加的
NaOH
溶液浓度相等
答案
解析
解析
关闭
从图像可知
,
刚滴入
NaOH
溶液时
,
不生成沉淀
,
说明盐酸与铝片反应后仍有剩余
,A
正确
;
B
点之前
,
在
OA
段
,
还发生了
H
+
+OH
-
═
H
2
O
的反应
,B
错误
;
AB
段生成
Al(OH)
3
,
BC
段溶解
Al(OH)
3
,
所以
AB
段消耗的
NaOH
溶液体积与
BC
段消耗的
NaOH
溶液体积比一定等于
3
∶
1,C
错误
;
根据题目提供条件无法判断盐酸与
NaOH
溶液浓度的关系
,D
错误。
答案
解析
关闭
A
-
34
-
从铝土矿中制备铝
近几年高考经常围绕
Al
2
O
3
、
Al(OH)
3
的两性
,
结合物质的分离、提纯及化工工艺考查实验设计、实验评价及反应原理
,
解决此类问题注意抓住
Al
2
O
3
、
Al(OH)
3
的两性和实验分离、提纯的操作
,
选择试剂时要考虑过量试剂对实验的影响。
-
35
-
例
某研究性学习小组用不纯的氧化铝
(
杂质为
Fe
2
O
3
)
为原料
,
设计了冶炼铝的以下工艺流程
(
部分反应产物没有标出
):
(1)
试剂
X
的化学式为
,
反应
Ⅰ
的离子方程式是
。实验室配制
480 mL 1 mol·L
-1
X
的溶液必须用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、试剂瓶、胶头滴管外
,
还有
。常用来标定所配
X
的溶液浓度是否准确的实验名称是
。
(2)
通入的过量
M
、
N
的化学式分别为
、
,
反应
Ⅱ
、
Ⅳ
的离子方程式分别是
、
。
(3)
按照方案设计
,
试剂
Z
的作用是调节溶液的
pH
为
3.1,
以生成沉淀
b[Fe(OH)
3
]
。试剂
Z
可选用
(
填字母
)
。
A.Al
2
O
3
B.H
2
SO
4
C.NaOH D.Al(OH)
3
(4)
从实际工业的角度
,
你认为方案
更合理
,
理由是
。
答案
解析
解析
关闭
答案
解析
关闭
对点训练
1
.
用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝
,
下述操作步骤中最恰当的组合是
(
)
①
加盐酸溶解
②
加烧碱溶液溶解
③
过滤
④
通入过量
CO
2
生成
Al(OH)
3
沉淀
⑤
加入盐酸生成
Al(OH)
3
沉淀
⑥
加入过量烧碱溶液
A.
①⑥⑤③
B.
②③④③
C.
②③⑤③
D.
①③⑤③
答案
解析
解析
关闭
Mg
与
NaOH
不反应
,
可以用
NaOH
溶液分离
Mg
与
Al,
再通入
CO
2
使
NaAlO
2
转化为
Al(OH)
3
沉淀。
答案
解析
关闭
B
2
.
铝是应用广泛的金属。以铝土矿
(
主要成分为
Al
2
O
3
,
含
SiO
2
和
Fe
2
O
3
等杂质
)
为原料制备铝的一种工艺流程如下
:
注
:SiO
2
在
“
碱溶
”
时转化为铝硅酸钠沉淀。
(1)“
碱溶
”
时生成偏铝酸钠的离子方程式为
。
(2)
向
“
过滤
Ⅰ
”
所得滤液中加入
NaHCO
3
溶液
,
溶液的
pH
(
填
“
增大
”“
不变
”
或
“
减小
”)
。
(3)“
电解
Ⅰ
”
是电解熔融
Al
2
O
3
,
电解过程中作阳极的石墨易消耗
,
原因是
。
(4)“
电解
Ⅱ
”
是电解
Na
2
CO
3
溶液
,
原理如图所示。阳极的电极反应式为
,
阴极产生的物质
A
的化学式为
。
(5)
铝粉在
1 000
℃
时可与
N
2
反应制备
AlN
。在铝粉中添加少量
NH
4
Cl
固体并充分混合
,
有利于
AlN
的制备
,
其主要原因是
。
3
.
某课外小组研究铝土矿中
Al
2
O
3
的含量。查阅资料得知
,
铝土矿的主要成分是
Al
2
O
3
,
杂质是
Fe
2
O
3
、
SiO
2
等。从铝土矿中提取
Al
2
O
3
的过程如下
:
(1)
第
①
步中
,
向铝土矿中加入足量盐酸后
,
发生反应的离子方程式是
;
。
(2)
步骤
②
中加氢氧化钠溶液使
Fe(OH)
3
沉淀完全
,
检验
Fe
3+
是否沉淀完全的操作是
。
(3)
步骤
④
的化学方程式为
。
(4)
将实验过程中所得固体精确称量
,
课外小组发现所得氢氧化铝固体的质量与原铝土矿质量相等
,
则该铝土矿中
Al
2
O
3
的质量分数是
(
保留一位小数
)
。
(5)
请按上图的形式
,
设计另一种提取氧化铝的途径。
解析
:
(1)
向铝土矿中加入足量盐酸
,
会溶解氧化铝和氧化铁。
(2)
只要检验滤液乙中是否还有
Fe
3+
即可。
(3)
难溶性氢氧化物加热易分解生成对应氧化物和水。
(4)
所得氢氧化铝固体的质量与原铝土矿质量相等
,
即铝土矿中
Al
2
O
3
的质量分数和氢氧化铝中
“
氧化铝
”
的质量分数是相同的
,
将氢氧化铝写成
Al
2
O
3
·
3H
2
O
的形式
,
铝土矿中
Al
2
O
3
的质量分数是
×100%≈65.4%
。
(5)
另一种提纯方法可以采用碱溶铝土矿
→
过滤
→
酸溶
→
通入氨气获得
Al(OH)
3
→
加热得氧化铝。
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