化学2017年高考总复习铝土矿到铝合金课件.ppt

第一单元 从铝土矿到铝合金 三年6考 高考指数: 1.了解铝的主要性质及应用。 2.了解铝的重要化合物的主要性质及应用。 一、铝的主要性质及应用 1.铝的物理性质 铝是银白色、具有金属光泽的固体，硬度较小，具有良 好的导电性、导热性和延展性。 2.铝的化学性质 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式： 4Al+3O2 2Al2O3 = _ 2Al+3Cl2 2AlCl3 = 钝化 2Al+6H+=2Al3+3H 2 _ _ 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2- +3H2 高温 2Al+Fe2O3 =2Fe+Al2O3 3.以铝土矿制备铝的工艺流程 NaOH溶液 二氧化碳 Al(OH)3 Al2O3 4.铝的用途 纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品 等。 二、铝重要化合物的主要性质及应用 1.氧化铝 (1)化学性质(用化学方程式表示)。 (2)用途。 熔点很高，是一种比较好的耐火材料，还可制作各种宝 石。 Al2O3+6HCl=2AlCl3+3 H2O Al2O3+2NaOH=2NaAl O2+H2O 2.氢氧化铝 (1)化学性质。 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式： _； _； _Al(OH)3+3H+=Al3+3 H2O Al(OH)3+OH-=AlO2- +2H2O 2Al(OH)3 Al2O3+3H2O = (2)制备。 向铝盐中加入NH3H2O，离子方程式为： _ 向偏铝酸盐中通入足量CO2，离子方程式为： _ 3.明矾净水原理 明矾的化学式为_,其净水的原理涉 及到的离子方程式表示为： _。 Al3+3NH3H2O=Al(OH)3+3NH4+ AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3+HCO3 - KAl(SO4)212H2 O Al3+3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+ 1.对于铝制炊具可用铁刷子刷洗。( ) 【分析】铝制品的表面有一层致密的氧化膜，对铝起到 保护作用，若用铁刷子刷洗会去掉氧化膜，会加速铝的 腐蚀。 2.常温下，铝与浓硝酸不发生反应。( ) 【分析】常温下，铝与浓硝酸发生“钝化”反应，形成致 密的氧化膜阻止内部的铝继续发生反应。 3.常温下，铝与稀硝酸反应可以制取氢气。( ) 【分析】由于稀硝酸具有强氧化性，铝与稀硝酸反应不 会生成氢气，而生成NO。 4.由铝盐制取氢氧化铝最好选用氨水，而不用NaOH溶液 。 ( ) 【分析】由于氢氧化铝能溶于强碱但不溶于氨水，故由 铝盐制取氢氧化铝最好选用氨水。 5.冶炼铝时常用焦炭做还原剂。( ) 【分析】铝是活泼金属，不能被焦炭还原出来，应用电 解的方法冶炼铝。 “铝三角”的转化关系及应用 1.“铝三角”转化关系 Al(OH)3 OH-或NH3H2O H+或 CO2+H2O H+ OH- OH- H+ AlO2- Al3+ 2.“铝三角”的四大应用 (1)制取Al(OH)3 Al3+3NH3H2O=Al(OH)3+3NH4+ AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3+HCO3- (2)判断离子共存问题 Al3+与OH-及AlO2-、CO32-、S2-等弱酸根阴离子或AlO2- 与H+、HCO3-以及弱碱阳离子Al3+、Fe3+等因生成沉淀或 发生水解相互促进反应而不能大量共存。 (3)鉴别(利用滴加顺序不同，现象不同) AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后沉淀 溶解。 NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，开始无明显现象，后产生 白色沉淀，沉淀不溶解。 (4)分离提纯 利用Al能溶于强碱溶液，分离Al与其他金属的混合物。 利用Al2O3能与强碱溶液反应，分离Al2O3与其他金属氧 化物。 利用Al(OH)3能与强碱溶液反应，分离Al3+与其他金属阳 离子。 【拓展延伸】有关氢氧化铝的计算 1.求产物氢氧化铝的物质的量： 2.求反应物强碱的物质的量： 若碱不足：n(OH-)=3n Al(OH)3； 若碱过量：n(OH-)=4n(Al3+)-n Al(OH)3。 【高考警示钟】(1)当溶液中有多种离子时，要考虑离子 之间的反应顺序，如向含有H+、NH4+、Mg2+、Al3+的混合 溶液中逐滴加入NaOH溶液，NaOH先与H+反应，再与Mg2+、 Al3+反应生成沉淀，再与NH4+反应，最后才溶解Al(OH)3沉 淀。一般是按生成水、沉淀、气体的顺序反应。 (2)AlO2-与HCO3-的反应不属于水解相互促进的反应，而 是HCO3-电离出的H+与AlO2-发生的反应： AlO2-+HCO3-+H2O=Al(OH)3+CO32-。 【典例1】(2012无锡模拟)A、B、C三种不同的物质， 都含有同一种元素，它们能发生如下转变： A B C 已知：A是一种难熔的金属氧化物，试回答下列问题： (1)AB反应的离子方程式是_ 。 (2)向B溶液中通入CO2时，产生沉淀的物质的量随通入 CO2的体积的变化关系是_。 过量NaOH溶液足量CO2 (3)以A为原料可以制备该金属单质，当产生标准状况下 2.24 L气体时，转移电子的数目为_。 【解题指南】解答本题要明确以下两点： (1)中学阶段能够和NaOH溶液反应的金属氧化物只有 Al2O3。 (2)Al(OH)3沉淀不能溶于氨水和碳酸。 【解析】金属氧化物中只有Al2O3能够和NaOH溶液反应，所 以A 是Al2O3，B是NaAlO2，C是Al(OH)3。向NaAlO2溶液中通入CO2 时，先发生：2NaAlO2+3H2O+CO2=2Al(OH)3+Na2CO3，所 以 先产生白色沉淀，后发生：Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3，由 于Al(OH)3不溶于碳酸，所以沉淀量不发生任何变化，图像 符合要求。电解熔融氧化铝得到氧气和单质铝，其反应的 方 程式和转移的电子数如下：2Al2O3 4Al+3O212e- ， 所以n(e-)=4n(O2)= N(e-)=0.4 mol6.021023 mol-1=2.4081023。 通电 熔融 = 答案：(1)Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O (2) (3)0.4NA或2.4081023 【互动探究】(1)若向B溶液中逐滴加入盐酸时，产生的 现象是什么？ 提示：向NaAlO2溶液中滴加盐酸时，先发生： AlO2-+H2O+H+=Al(OH)3，所以先产生白色沉淀，后发 生：Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O，所以沉淀又溶解。 (2)若A是气体单质，则B可能是什么？ 提示：常见的气体单质中，能够和NaOH溶液反应的只有 氯气。氯气和NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO和H2O， HClO的酸性比碳酸弱，所以NaClO溶液能够和足量的CO2 反应，其方程式为：NaClO+H2O+CO2=NaHCO3+HClO。 铝与酸或碱反应生成H2的量的关系 1.原理 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2 2Al6HCl3H26e- 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 2Al2NaOH3H26e- 2.规律 (1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢 气的体积比为 (2)足量的铝与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应， 产生氢气的体积比为 (3)一定量的铝分别和一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应 ，若产生氢气的体积比为 则必定为： 铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足。 铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠溶液过 量。 【高考警示钟】(1)1 mol Al不论和H+还是和OH-完全反 应均生成3 g(1.5 mol)H2。 (2)1 mol Al和H+完全反应消耗3 mol H+，而1 mol Al和 OH-完全反应消耗1 mol OH-。 (3)既能与酸反应又能与碱反应的物质有：Al、Al2O3、 Al(OH)3、弱酸酸式盐、弱酸铵盐等物质。 【典例】等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶 液分别放在甲、乙两烧杯中，各加入等质量的铝粉，生 成氢气的体积比为56，则甲乙两烧杯中的反应情况可能 分别是( ) A甲、乙中都是铝过量 B甲中铝过量，乙中碱过量 C甲中酸过量，乙中铝过量 D甲中酸过量，乙中碱过量 【解题指南】解答本题应注意以下两点： (1)明确铝与酸或碱溶液反应时的关系：2Al3H2； (2)能判断出铝与硫酸反应时过量，与NaOH溶液反应时不 足。 【解析】选B。铝与硫酸、氢氧化钠溶液反应时，反应原 理分别为：2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2， 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2。可见当参加反应的 H2SO4和NaOH的物质的量相同时，产生氢气的体积比为 23，而题设条件生成氢气的体积比为56，说明此题 加入的铝粉对硫酸来说是过量的，而对NaOH溶液来说是 不足的，故选B项。 【互动探究】(1)若将题干中的“体积比为56”改为“体积 比为11”，则正确答案为哪一项？ 提示：选D。当酸、碱均过量时，铝粉均完全反应，由于 两份铝粉的质量相同，所以产生氢气的体积也相同。 (2)若将“体积比为56”改为“体积比为23”呢？ 提示：选A。当两铝粉均过量时，酸、碱均完全反应，由 于酸、碱的物质的量相同，所以产生氢气的体积比为 23。 有关氢氧化铝沉淀的图像分析 1.向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量 AB AlCl3+3NaOH=Al(OH)3+3N aCl BC NaOH+Al(OH)3=NaAlO2 +2H2O Al(OH) 3 NaOHAB C 生成Al(OH)3消耗的NaOH和溶解Al(OH)3消耗的NaOH 的物质的量之比为3:1。 HC l A BC 2.向NaAlO2溶液中滴加盐酸至过量 AB NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al( OH)3 BC Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3 H2O Al(OH) 3 生成Al(OH)3消耗的HCl和溶解Al(OH)3消耗的HCl的物 质的量之比为1:3。 NaOHAB C 3.向等物质的量的MgCl2、AlCl3溶液中滴加NaOH溶 液直至过量 AB MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2 +2NaCl AlCl3+3NaOH=Al(OH)3+3 NaCl BC Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+ 2H2O 沉淀 根据沉淀溶解消耗的NaOH的量可以确定原溶液中Al3+的 量，再结合生成沉淀消耗的NaOH的总量可以确定原溶液 中Mg2+的量。 【高考警示钟】(1)分析图像或作图时不仅要注意加入的 酸或碱的强弱，而且要注意所加入的量和滴加的顺序， 因为滴加的顺序不同可能产生的现象不同。 (2)若产生的沉淀有多种，则应仔细分析相关量间的关系 ，要特别关注沉淀是否同步生成，沉淀物是否溶于所加 入的过量试剂中，同时要注意横纵坐标的意义。 【典例2】某混合溶液中，溶质X、Y浓度都为0.1 molL-1 ，向混合溶液中滴加0.1 molL-1某溶液Z，所得沉淀的物 质的量如图所示，则X、Y、Z分别是( ) A.NaAlO2、Ba(OH)2、H2SO4 B.AlCl3、MgCl2、NaOH C.AlCl3、FeCl3、NaOH D.NaAlO2、BaCl2、H2SO4 【解题指南】解答本题的关键之处在于： (1)由图像中沉淀达最大值后，沉淀的物质的量减少知沉淀 中含有Al(OH)3; (2)注意沉淀生成和溶解时消耗Z的体积之比。 【解析】选A。A项，加入1 L H2SO4溶液时，SO42-、H+都 刚好与Ba2+、OH-反应，再加入0.5 L硫酸使AlO2-完全沉淀 ，再加入0.5 L3=1.5 L硫酸，Al(OH)3刚好溶解，正确 ；B项，AlCl3、MgCl2生成沉淀所需的NaOH溶液的体积之 比为32，不符合图像，错误；C项，AlCl3、FeCl3生成 沉淀所需的NaOH溶液的体积之比为11，不符合图像， 错误；D项，加入硫酸时，SO42-与Ba2+生成BaSO4沉淀的同 时AlO2-与H+反应生成Al(OH)3沉淀，不符合图像，错误。 【技巧点拨】关于Al(OH)3图像问题的分析要点 (1)转化过程中要遵循化学方程式中的化学计量数的对应 关系。 (2)看清纵横坐标的含义，对图像进行全面分析。 (3)对于一些复杂问题可先分解后组合，进行图像的叠加 工作；只有抓住一些关键点(最高点、最低点、转折点等 )和变化趋势，才能顺利地解决图像问题。 【变式训练】下列图像正确的是( ) 【解析】选B。由铝元素守恒，并结合“铝三角”的转化关 系得：A项，Al3+与H+不发生反应，Al(OH)3与H+反应时， Al(OH)3的量应减少；B项，Al3+与OH-发生反应生成 Al(OH)3，且两者的物质的量之比为13,Al(OH)3与OH-发 生反应生成AlO2-，且两者的物质的量之比为11；C项 ，当Al3+与OH-完全反应生成Al(OH)3时，生成的Al(OH)3应 是1 mol；D项，AlO2-与H+发生反应生成Al(OH)3，两者的 物质的量之比为11,故选B项。 【解题技巧3】数形结合法解决变量的相互关系问题 1.优点 数形结合是指将化学问题抽象成数学问题，利用数学工 具来解决化学问题的一种解题方法。许多化学问题中常 常直接或间接隐含着一些数学原理，解题时依据化学原 理建立数学模型或运用数学方法将化学问题数形化，是 化学解题中常用 的一种数学工具，它能将复杂和抽象的物质关系与直观 形象的数学图形联系起来，以此开阔解题思路，增强解 题的灵活性与综合性，并能提高学生分析问题、解决问 题的能力。 2.解题关键 数形结合法解题的关键是正确运用所掌握的数学知识， 通过分析化学变量之间的相互关系，建立一定的数学关 系(等式、函数、图像关系、不等式、数列等)；主要包 括数轴的应用、函数的思想、讨论的方法、空间想象的 能力以及不等式的迁移等方面的知识。 1.向AlCl3溶液中逐滴滴入NaOH溶液，如图中n表示 Al(OH)3的物质的量、V表示NaOH溶液的体积能正确 表示这个反应过程的是( ) 【解析】选C。向AlCl3溶液中逐滴滴入NaOH溶液，首先有白 色沉 淀产生，反应的离子方程式为Al33OH=Al(OH)3； 继续 滴加NaOH溶液至过量，沉淀逐渐溶解最后完全消失，反应离 子方 程式为Al(OH)3OH=AlO22H2O，生成1 mol Al(OH)3 需要 3 mol NaOH，溶解1 mol Al(OH)3需要1 mol NaOH，两个阶 段消 耗的NaOH的物质的量之比为31。 2.(双选)向50 mL 1 molL-1 Al2(SO4)3溶液中加入100 mL KOH溶液，充分反应得到3.9 g沉淀，则KOH溶液的 物质的量浓度可能是( ) A.1 molL-1 B.3 molL-1 C.1.5 molL-1 D.3.5 molL-1 【解析】选C、D。可以把该题信 息转化成图像，用图像法求解， 如图所示，当生成沉淀0.05 mol 时，需KOH 0.15 mol；需KOH 0.35 mol。 3.a L标准状况下的H2、Cl2的混合气体经光照，充分反 应后，所得气体恰好使溶液中b mol NaOH完全反应转 变为盐，则a、b的关系不可能是( ) A.b=a/22.4 B.ba/22.4 D.ba/11.2 【解析】选D。假设a L标准状况下气体全为Cl2，根据 n(Na+)=n(Cl)则有b=a/11.2。将A、B、C、D四个选项数 据范围在数轴表示成： 从数轴可以直观地看出，ba/11.2时有交叉部分，即D 项不可能。 1.(2012金华模拟)区别镁和铝最好的方法是：取少量试 样，然后( ) A.投入沸水中 B.投入冷水中 C.投入盐酸 D.投入NaOH溶液中 【解析】选D。A项，铝与沸水不反应，镁与沸水发生缓 慢反应；B项，铝和镁与冷水均不发生反应；C项，铝和 镁与盐酸均发生反应产生气泡；D项，铝与NaOH溶液发生 反应产生气泡，镁与NaOH溶液不发生反应，故选D项。 2.在MgO中混有少量的Al2O3杂质，欲将杂质除去可选用 的试剂是( ) A.稀硫酸 B.浓氨水 C.稀盐酸 D.氢氧化钠溶液 【解析】选D。稀硫酸和稀盐酸既能和MgO反应又能和 Al2O3反应，氨水和MgO、Al2O3都不反应，MgO不能和NaOH 溶液反应，而Al2O3能和NaOH溶液反应，其反应的离子方 程式为：Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O，所以可以用NaOH溶 液除去MgO中的Al2O3杂质。 3.常温下把铝粉加入下列物质中，能产生氢气的是( ) A.硫酸钠溶液 B.稀硝酸 C.浓硫酸 D.氯化铵溶液 【解析】选D。A项，由于硫酸钠溶液呈中性，铝与硫酸 钠溶液不发生反应；B项，由于稀硝酸具有强氧化性，铝 与稀硝酸反应生成NO气体；C项，由于浓硫酸具有强氧化 性，常温下能使铝钝化，不能产生氢气；D项，由于氯化 铵溶液水解显酸性，铝与NH4+水解产生的H+反应生成氢气 ，故选D项。 4.在某未知溶液中检验出含有Ba2+、NO3-，且溶液的pH=1 。某学生还想鉴定此溶液中是否大量存在Al3+ NH4+ Fe2+ Cl- AlO2- SO42-，其实这些离子中有一 部分不必再鉴定就能加以否定，你认为不必再鉴定的离子 组是 ( ) A. B. C. D. 【解析】选A。由于溶液中含有Ba2+，则溶液中一定不含 SO42-；由于溶液的pH=1，则溶液中一定不含AlO2-；由于溶 液中含有NO3-和H+，则溶液中一定不含Fe2+；其他离子需要 鉴定，故选A项。 5.在某无色溶液中缓慢地滴入NaOH溶液直至过量，产生 沉淀的质量与加入的NaOH溶液体积的关系如图所示， 由此