（浙江专版）2017-2018学年高中化学 专题3 从矿物到基础材料 第一单元 第二课时 从铝土矿中提取铝学案 苏教版必修1.doc

第二课时 从铝土矿中提取铝 考试要求1地壳中铝的含量及存在形式(/ a)2从铝土矿中获得铝的方法(/ b)3al(oh)3的重要性质(/ c)1铝元素是地壳中含量最多的金属元素，铝土矿(主要成分是al2o3)是铝元素在地壳中的主要存在形式之一。2从铝土矿(al2o3、fe2o3、sio2)提取al2o3的两个流程：(1)铝土矿naalo2alcl3al(oh)3al2o3。(2)铝土矿alcl3naalo2al (oh)3al2o3。3铝元素在溶液中存在的形式(1)在酸性溶液中存在形式al3。(2)在碱性溶液中存在形式alo。 1铝的存在(1)含量：铝元素是地壳中含量最多的金属元素。(2)存在：地壳中铝以化合态存在于铝土矿中，铝土矿的主要成分是al2o3。2从铝土矿制备铝的工艺流程(1)流程图 (2)反应原理碱溶：化学方程式：al2o32naoh=2naalo2h2o；离子方程式：al2o32oh=2aloh2o；酸化：化学方程式：co2(过量)naalo22h2o=al(oh)3nahco3；离子方程式：aloco2(过量)2h2o=al(oh)3hco；灼烧：2al(oh)3,al2o33h2o；电解：2al2o3通电,4al3o2。(3)电解氧化铝时冰晶石的作用由于氧化铝的熔点很高，直接加热使其熔化需要消耗很大的能量。在实际生产中，向氧化铝中添加冰晶石(na3alf6)，使氧化铝熔融温度降低，从而减少了冶炼过程中的能量消耗。1从铝土矿制备铝所涉及的下列有关反应中，属于氧化还原反应的是()a铝土矿溶于naoh溶液中bnaalo2溶液的酸化c灼烧氢氧化铝固体d电解熔融的氧化铝解析：选d从铝土矿制备铝所涉及的反应中，只有电解熔融的氧化铝涉及元素化合价的改变，2al2o3(熔融)通电,4al3o2，属于氧化还原反应。2铝土矿的主要成分是al2o3，还含有少量杂质，已知下列操作：加naoh溶液溶解；通入过量的co2；过滤；加盐酸酸化；灼烧。要得到高纯度的al2o3，上述操作的正确顺序是()abc d解析：选b将铝土矿用naoh溶液溶解后过滤，目的是除去不与naoh溶液反应的矿渣，并使al2o3变成alo。用co2酸化是因为al(oh)3溶于强酸，若加入盐酸，则盐酸的量难以控制，故选b。方法技巧从铝土矿(主要成分al2o3，含fe2o3、sio2杂质)中提取al2o3两个流程：1图像类型(1)向含1 mol alcl3的溶液中加入氨水至过量实验现象：立即产生白色沉淀，且沉淀不溶于过量氨水。反应原理：al33nh3h2o=al(oh)33nh数量关系：3时，生成沉淀的量最多。(2)向含1 mol alcl3的溶液中加入氢氧化钠溶液至过量实验现象：立即产生白色沉淀且沉淀量逐渐增多，达最大量后，随着naoh溶液的加入沉淀量又逐渐减少，直至消失。反应原理：oa段：al33oh=al(oh)3ab段：al(oh)3oh=alo2h2o数量关系：oa段消耗的naoh与ab段消耗的naoh的物质的量之比为31。(3)向含1 mol naalo2的溶液中通入co2至过量实验现象：立即产生白色沉淀，且沉淀不溶解。反应原理：oa段：alo3h2oco2=2al(oh)3coab段：coh2oco2=2hco数量关系：时，生成沉淀的量最多(4)向含1 mol naalo2的溶液中加入盐酸至过量实验现象：立即产生白色沉淀且沉淀量逐渐增多，达最大量后，随着盐酸的加入沉淀量又逐渐减少，直至消失。反应原理：oa段：alohh2o=al(oh)3ab段：al(oh)33h=al33h2o数量关系：oa段消耗的hcl与ab段消耗hcl的物质的量之比为13。(5)向含mgcl2、alcl3各1 mol的混合溶液中加入氢氧化钠溶液至过量。实验现象：立即产生白色沉淀，且沉淀量逐渐增多，达最大量后，随着naoh溶液的加入沉淀量部分溶解，但不完全消失。反应原理：oa段：al33oh=al(oh)3，mg22oh=mg(oh)2；ab段：al(oh)3oh=alo2h2o数量关系：ab段消耗的naoh的物质的量即为混合液中al3的物质的量。2反应过程中铝元素存在的形式分析(1)向1 l 1 moll1的alcl3溶液中滴加naoh溶液(2)向1 l 1 moll1的naalo2溶液中滴加稀盐酸1将naoh溶液逐滴加入到用盐酸酸化的alcl3溶液中，若用y轴表示al(oh)3沉淀的量，x轴表示naoh溶液的体积，下列图像正确的是()解析：选d当溶液中有h、al3时，加入的oh先与h反应，后与al3反应：hoh=h2o，al33oh=al(oh)3， 故开始加入naoh溶液时，无沉淀产生，随着naoh量的增加，沉淀的量也逐渐增加，当naoh溶液加入到一定量时，沉淀量达到最大值，再加入naoh溶液，沉淀开始溶解：al(oh)3oh=alo2h2o。形成沉淀与溶解沉淀所需naoh溶液的体积比为31。综上所述，d项的图像符合题意。2向al2(so4)3和mgso4的混合溶液中滴加naoh溶液，生成沉淀的量与滴入naoh溶液的体积关系如图所示，则原混合溶液中al2(so4)3与mgso4的物质的量浓度之比为()a61b31c21d12解析：选d由5060 ml可知10 ml naoh溶液刚好溶解了al(oh)3，故产生这些al(oh)3需30 ml naoh，则在加入的50 ml naoh溶液中有20 ml与mg2反应，所以n(al3)n(mg2)11，则al2(so4)3和mgso4的物质的量浓度之比为12。三级训练节节过关1工业上用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝，而不用还原剂还原氧化铝的方法冶炼铝，下列说法正确的是()a氧化铝中的铝元素为3价，只有还原性，没有氧化性b加入冰晶石降低氧化铝的熔点，在熔融状态下易被还原c铝单质的还原性强，较难用还原剂还原氧化铝得到铝d铝离子的氧化性强，较难用还原剂还原氧化铝得到铝解析：选c氧化铝中铝元素为3价，是其最高价，故只有氧化性，无还原性，但al3氧化性较弱，较难用还原剂还原氧化铝得到铝。2在h2so4酸化过的al2(so4)3溶液中滴加naoh溶液，生成沉淀w(g)与所加naoh溶液体积v的关系如图，其中正确的是()解析：选dnaoh溶液先与h2so4反应，没有沉淀生成，然后naoh溶液再与al2(so4)3溶液反应生成al(oh)3，生成al(oh)3沉淀与溶解al(oh)3沉淀所用naoh的物质的量之比为31。3.将一定量的镁铝合金放入一定量的盐酸中，合金恰好全部溶解，向所得溶液中滴加一定浓度的naoh溶液，加入naoh溶液的体积(v)与沉淀质量(m)的关系如图所示。下列说法正确的是()a点的沉淀是mg(oh)2、al(oh)3b点的沉淀是mg(oh)2、al(oh)3a点的沉淀是al(oh)3b点的沉淀是mg(oh)2abc d解析：选da点产生沉淀的质量最大，即a 的沉淀是mg(oh)2、al(oh)3。mg22oh=mg(oh)2，al33oh=al(oh)3，之后再加入naoh溶液，al(oh)3溶解，al(oh)3oh=alo2h2o，至b点时al(oh)3溶解完全，只剩下mg(oh)2。4现根据以下几个实验作出了如图所示的图像，横坐标表示向某溶液中加入另一种物质的物质的量，纵坐标表示沉淀的物质的量。根据实验内容，选择相应图像的字母填空。(1)向naoh溶液中逐滴加入alcl3溶液至过量_。(2)向alcl3溶液中逐滴加入氨水至过量_。(3)向用盐酸酸化的alcl3溶液中滴加naoh溶液至过量_。(4)向naalo2溶液中滴加盐酸至过量_。解析：(1)向naoh溶液中逐滴加入alcl3溶液至过量，开始时无沉淀，后出现沉淀，且沉淀量增加，图d符合题意。(2)向alcl3溶液中逐滴加入氨水至过量，立即产生沉淀，沉淀量增加，且沉淀不消失，图c符合题意。(3)向用盐酸酸化的alcl3溶液中滴加naoh溶液至过量，开始无沉淀，后产生沉淀，最终沉淀消失，图a符合题意。(4)向naalo2溶液中滴加盐酸至过量，立即产生沉淀，沉淀量先增加后减少，最终沉淀消失，生成沉淀消耗的hcl的物质的量与溶解沉淀消耗的hcl的物质的量之比为13，图b符合题意。答案：(1)d(2)c(3)a(4)b1下列关于铝及其化合物的叙述正确的是()a常温下，铝不能与氧气反应，加热条件下可以与氧气、氯气反应b铝是地壳中含量最多的金属元素c用于熔化烧碱的坩埚可用al2o3制成d因为氢氧化铝受热易分解，所以具有两性解析：选b铝在常温下就能与氧气反应形成一层致密的氧化膜，a项错误；al2o3能与烧碱(naoh)反应，c项错误；氢氧化铝受热易分解，说明其不稳定，既能与酸反应生成盐和水又能与碱反应生成盐和水是其两性的体现，d项错误。2下列有关铝土矿中提炼铝的说法不正确的是()a铝土矿中的铝元素是以化合态存在的，需用化学方法把铝元素变成游离态b提炼过程中，先将铝土矿净化提取氧化铝，再进行冶炼c可用常见的还原剂把氧化铝中的铝还原出来d冶炼铝的方法同工业冶炼钠、镁相似，可用电解法解析：选c铝是活泼金属，常见的还原剂不能还原al2o3，只能用电解熔融氧化铝实现。3.将物质x逐滴加入y溶液中，生成沉淀的物质的量(n2)与所加x的物质的量(n1)的关系如图所示，符合该图所示情况的是下表中的()选项abcdxnaohalcl3hclnaalo2yalcl3naohnaalo2hcl解析：选c滴入x立即有沉淀产生，可排除b、d两项，而向alcl3溶液中滴加naoh溶液时，产生沉淀消耗的naoh溶液与溶解沉淀消耗的naoh溶液的物质的量之比为31，故排除a项，c正确。4下列各组物质，不能按 (“”表示反应一步完成)关系转化的是()选项abcaal2o3naalo2al(oh)3balcl3al(oh)3naalo2calal(oh)3al2o3dmgcl2mg(oh)2mgo解析：选ca项，al2o3naalo2al(oh)3al2o3；b项，alcl3al(oh)3naalo2alcl3；d项，mgcl2mg(oh)2mgomgcl2；c项中，al不能一步转化成al(oh)3。5向10 ml 0.1 moll1 alcl3溶液中逐滴加入0.1 moll1 naoh溶液v ml，则下列图像正确的是()解析：选b向10 ml 0.1 moll1 alcl3溶液中逐滴加入0.1 moll1 naoh溶液v ml，反应的化学方程式为alcl33naoh=3naclal(oh)3，al(oh)3naoh=naalo22h2o。因此沉淀达到最大值时消耗氢氧化钠溶液是30 ml，溶解氢氧化铝时又消耗氢氧化钠溶液10 ml，b项符合。6在mgcl2、alcl3的混合溶液中加入足量的氨水，下列能正确表示加入氨水的量(x)与生成沉淀的量(y)的关系是()解析：选d在mgcl2、alcl3的混合溶液中加入足量氨水，生成的mg(oh)2、al(oh)3与过量的氨水均不反应，故沉淀的量不再发生变化，d项正确。7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，由此确定，原溶液中含有的阳离子是()amg2、al3、fe2bh、mg2、al3ch、ba2、al3 d只有mg2、al3解析：选b观察图像时，要注意图像的起始点、终点及曲线的走势。从图像上看，开始时加入naoh溶液没有沉淀产生，说明溶液中有h，沉淀量逐渐增加，达到最大值，然后又减少说明溶液中存在al3，沉淀量减少到一定量后，不再发生变化，说明溶液中还存在mg2。8工业上用某种氧化铝矿石(含fe2o3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图对上述流程的判断正确的是()a试剂x可以为氨水，沉淀中含有铁的化合物bco2可以用稀硫酸或稀盐酸代替c反应的离子方程式为co2alo2h2o=al(oh)3hcod工业上还可采用fe还原al2o3的方法制al，成本更低解析：选c氨水不能与氧化铝反应，试剂x应是强碱溶液，a项错误；根据al(oh)3的制备原理可知，co2不能用稀硫酸或稀盐酸代替；al比fe活泼，故不能采用fe还原al2o3的方法制al，d项错误。9以下为从铝土矿(al2o3、fe2o3、泥沙)提取铝的流程图(注：整个流程中，不考虑泥沙的溶解及有关反应)：据此，回答下列问题：(1)写出a溶质名称_；d的化学式_，y的名称_。(2)写出cca(oh)2的反应方程式：_；fb的反应方程式：_。(3)操作()、()在工业生产中的意义_。解析：由框图可推知：a溶质为naoh、b为co2、c为nahco3或na2co3溶液、d为al(oh)3、e为al2o3、f为caco3、h为al、y为冰晶石。答案：(1)氢氧化钠al(oh)3冰晶石(2)na2co3ca(oh)2=caco32naoh或nahco3ca(oh)2=caco3naohh2ocaco3caoco2(3)()、()为工业原料的循环利用，可充分利用资源，减少污染10某混合物a，含有kal(so4)2、al2o3和fe2o3，在一定条件下可实现如下图所示的物质之间的变化(已知fe2o3不溶于水和强碱溶液)：据此回答下列问题：(1)、四步中对于溶液和沉淀的分离采取的方法是_。(2)根据上述框图反应关系，写出下列b、e所含物质的化学式：固体b_；溶液e_。(3)写出、两个反应的离子方程式或化学方程式_；_。解析：首先利用al2o3、fe2o3不溶于水把它们与kal(so4)2分离开。再利用al2o3的两性将fe2o3与al2o3分离，最后利用al3和alo的性质分别与氨水和盐酸反应转化为al(oh)3，最终得到al2o3。答案：(1)过滤(2)al2o3k2so4、nh3h2o和(nh4)2so4(3)al33nh3h2o=al(oh)33nh2al(oh)3al2o33h2o1等体积的alcl3和naoh溶液混合后，沉淀物中含铝的质量与溶液中含铝的质量相等，则alcl3和naoh两种溶液的物质的量浓度之比为()13231427a bc d解析：选dalcl3和naoh溶液混合有沉淀生成，可能有两种情况：(1)naoh不足量；(2)naoh部分过量。若原溶液中alcl3为2 mol，如果naoh不足，应为生成的al(oh)3沉淀的物质的量与未反应的alcl3的物质的量相等，则参与反应的alcl3为1 mol，消耗naoh 3 mol，正确；如果naoh部分过量，则生成1 mol al(oh)3、1 mol alo，共消耗naoh 7 mol，正确。2有200 ml氯化镁和氯化铝的混合溶液，其中c(mg2)为0.2 moll1，c(cl)为1.3 moll1。要使mg2全部转化为沉淀分离出来，至少需加4 moll1 naoh溶液的体积为()a40 ml b72 mlc80 ml d128 ml解析：选c由溶液呈电中性，得2c(mg2)3c(al3)c(cl)1.3 moll1，c(al3)0.3 moll1，使mg2全部转化为沉淀分离出来，反应产物为mg(oh)2、naalo2、nacl，由al3naalo2naoh和clnaclnaoh，得：消耗naoh的物质的量：c(al3)0.2 lc(cl)0.2 l0.32 mol，其溶液的体积为0.08 l80 ml。3.将一小块铝片加入某盐酸中，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al33oh=al(oh)3cab段消耗的naoh溶液的体积与bc段消耗的naoh溶液的体积比31d溶解铝片的盐酸浓度与滴加的naoh溶液浓度相等解析：选aa项，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，正确；b项，b点之前，在o a段，还发生了hoh=h2o的反应，错误；c项，ab段消耗的naoh溶液的体积与bc段消耗的naoh溶液的体积比一定等于31，错误；d项，根据题目提供条件，不能判断盐酸与naoh溶液的浓度关系，错误。4有一块镁铝合金，其中镁与铝的质量比是89，加入足量稀硫酸使其完全溶解后，再加入naoh溶液，生成沉淀的质量随naoh溶液体积变化的曲线如下图，其中正确的是()解析：选amg2h=mg2h2，2al6h=2al33h2，因为硫酸是足量的，所以加入naoh溶液后发生反应hoh=h2o，al33oh=al(oh)3，mg22oh=mg(oh)2，al(oh)3oh=alo2h2o。镁铝质量比是89，其物质的量比为11，设mg的质量为24 g，铝的质量为27 g，根据元素守恒，沉淀最大质量为58 g78 g136 g，当氢氧化钠过量，沉淀只有氢氧化镁，其质量为58 g，比136 g的一半少，因此根据上述分析，a符合。5如图表示alcl3溶液与naoh溶液相互滴加过程中微粒数量的关系曲线。判断下列说法不正确的是()aa线表示al3的物质的量的变化bx表示naoh的物质的量cc线表示al(oh)3的物质的量的变化dd线表示al(oh)3的物质的量的变化解析：选dalcl3溶液与naoh溶液混合有两种方式：向alcl3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31，对比本题中图像，则x表示naoh的物质的量，b项正确；另一种方式是向naoh溶液中缓慢滴加alcl3溶液，开始没有沉淀，后有沉淀生成，与本题图示情况不符。6将一定质量的镁铝混合物投入100 ml盐酸中，固体全部溶解后，向所得溶液中加入naoh溶液，生成沉淀的物质的量与加入naoh溶液的体积关系如图所示。若不考虑金属和盐酸反应时hcl的挥发，则下列说法正确的是()a镁和铝的总质量为9 gb盐酸的物质的量浓度为5 moll1cnaoh溶液的物质的量浓度为10 moll1d生成的氢气在标准状况下的体积为11.2 l解析：选aab段发生反应hoh=h2o，bc段发生两个反应：mg22oh=mg(oh)2、al33oh=al(oh)3，cd段发生反应al(oh)3oh=alo2h2o。所以d点得到的沉淀全部是mg(oh)2，n(mg)nmg(oh)20.15 mol，m(mg)0.15 mol24 gmol13.6 g，由mgh2可得金属镁与盐酸反应生成的h2的物质的量为0.15 mol；c点得到的沉淀是al(oh)3和mg(oh)2的混合物，nal(oh)3n(al)0.35 mol0.15 mol0.20 mol，m(al)0.20 mol27 gmol15.4 g，由2al3h2可得金属铝与盐酸反应生成的h2的物质的量为0.30 mol。m(al)m(mg)9 g，a项正确；标准状况下，v(h2)(0.15 mol0.30 mol)22.4 lmol110.08 l，d项错误；cd段消耗40 ml naoh溶液，根据al(oh)3oh=alo2h2o，此阶段消耗naoh的物质的量n(naoh)nal(oh)30.20 mol，c(naoh)5 moll1，c项错误；c点溶液中溶质全部是nacl，n(hcl)n(cl)n(na)n(naoh)5 moll10.2 l1 mol，所以c(hcl)10 moll1，b项错误。7铝土矿(主要成分为al2o3，还有少量杂质)是提取铝的原料。提取铝的工艺流程如下：(1)请用离子方程式表示以上工艺流程中第步反应：_。(2)写出以上工艺流程中第步反应的化学方程式：_。(3)若第步加入的是盐酸，则发生反应的离子方程式为_。解析：铝土矿的主要成分是al2o3，既可用氢氧化钠溶液溶解，也可用盐酸溶解，发生的离子反应分别为al2o32oh=2aloh2o，al