高考化学一轮复习 专题3第1单元 从铝土矿到铝合金知识研习课件 苏教版.ppt

铝元素在地壳中含量丰富 仅次于 自然界中的铝全部以存在 铝土矿的主要成分是 氧和硅 化合态 al2o3 一 从铝土矿中提取铝1 铝在自然界中的存在 2 从铝土矿制备铝的工艺流程铝土矿 主要成分 溶液沉淀各步反应的化学方程式 al2o3 naalo2 al oh 3 al2o3 al al2o3 2naoh 2naalo2 h2o 2naalo2 co2 3h2o 2al oh 3 na2co3 2al oh 3al2o3 3h2o 2al2o34al 3o2 想一想1 仍以铝土矿为原料 设计另一套可行的提取铝的方案 提示 可按以下流程提取铝 铝土矿alcl3溶液al oh 3al2o3al 二 氧化铝1 物理性质色体 硬度 熔沸点 刚玉 红宝石 蓝宝石的主要成分为 2 化学性质 1 与盐酸反应的化学方程式为 白 固 大 高 氧化铝 al2o3 6hcl 2alcl3 3h2o 2 与naoh溶液反应的化学方程式为 两性氧化物 与 都能反应生成和的氧化物 al2o3 2naoh 2naalo2 h2o 酸 碱 盐 水 三 氢氧化铝1 物理性质色固体 溶于水 2 化学性质 1 受热分解 化学反应方程式为 白 不 2al oh 3al2o3 3h2o 2 两性有关的化学反应方程式为 与盐酸的反应 与naoh的反应 al oh 3 3hcl alcl3 3h2o al oh 3 naoh naalo2 2h2o 1 治疗胃酸过多 其原理可用离子方程式表示为 2 水解生成的al oh 3胶体可净水 明矾的电离方程式为 al3 水解生成胶体的离子方程式为 al oh 3胶粒有强吸附能力 可用于净水 al oh 3 3h al3 3h2o kal so4 2 k al3 2so2 4 al3 3h2o al oh 3 胶体 3h 3 用途 可溶性铝盐与氨水反应的离子方程式 四 铝单质1 物理性质色有光泽的固体 al3 3nh3 h2o al oh 3 3nh 4 金属 银白 4 制取 1 与单质反应 与o2反应 常温下 铝表面可形成致密的 故金属铝有一定的抗腐蚀性 点燃或加热时与o2反应的化学方程式为 与其他非金属单质 如cl2 s等 反应 化学方程式分别为 氧化膜 v 2 化学性质 与cl2反应 与s反应 2 与酸反应与非氧化性强酸反应的离子方程式为 在常温下可被 钝化 3 与强碱溶液反应 化学反应方程式为 2al 3cl22alcl3 2al 3sal2s3 2al 2naoh 2h2o 2naalo2 3h2 浓硝酸 浓h2so4 2al 6h 2al3 3h2 4 铝热反应化学方程式为 冶炼稀有金属 焊接铁轨等 5 与某些盐 如cuso4 溶液反应化学方程式为 3 工业冶炼铝化学反应原理可用方程式表示为 2al fe2o3al2o3 2fe 2al 3cuso4 al2 so4 3 3cu 2al2o34al 3o2 想一想2 是否只有铝粉与氧化铁所发生的反应才叫铝热反应 提示 不是 铝粉可与许多难熔金属的氧化物粉末混合形成铝热剂 并在一定条件下发生铝热反应 用以冶炼相应的金属 如3cuo 2al3cu al2o3等 金属与酸或碱反应生成h2的量的关系1 金属与酸反应的计算 1 实质 m nh mn h2 2 规律 金属与酸反应产生氢原子的物质的量等于金属失去电子的物质的量 相同物质的量的不同金属与足量酸反应产生h2的物质的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价之比 3 常用方法 守恒法 守恒法是化学计算中常用的方法 包括原子守恒 电荷守恒 电子得失守恒等 平均值法 平均值法是混合物组分含量求解的常用方法 可设平均摩尔质量 要注意结合化合价进行转化 2 铝与酸或碱反应生成h2的量的关系铝分别与盐酸 氢氧化钠溶液反应的原理 2al 6hcl 2alcl3 3h2 2al 2naoh 2h2o 2naalo2 3h2 案例1 2009 上海化学 镁和铝分别与等浓度 等体积的过量稀硫酸反应 产生气体的体积 v 与时间 t 关系如右图 反应中镁和铝的 a 物质的量之比为3 2b 质量之比为3 2c 摩尔质量之比为2 3d 反应速率之比为2 3 解析 镁 铝与稀硫酸反应的离子方程式分别为 mg 2h mg2 h2 2al 6h 2al3 3h2 假定生成的h2的物质的量均为1mol 由上述方程式可得消耗两种金属的物质的量分别为1mol mol 质量分别为24g 18g 镁和铝的物质的量之比为3 2 质量之比为4 3 因此a正确 b错误 镁和铝的摩尔质量之比为24g mol 27g mol 8 9 故c错误 由于生成相同体积的气体时 所需要的时间之比为2 3 故反应速率之比为3 2 d错误 答案 a 规律方法 物质的量应用于化学方程式的计算是从定量的角度研究化学反应的规律性 解题的关键是在掌握化学反应基本原理的同时 熟悉各物理量之间的转换关系和化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质物质的量之比的关系 要注意分析题中给定条件是什么 求什么 涉及哪些反应 用什么方法求解最简单 规范的格式应怎样书写等 并注意法定单位符号的准确应用 即时巩固1 甲 乙两烧杯中各盛有100ml3mol l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 4gb 3 6gc 2 7gd 1 8g 解析 其反应原理为 2al 6hcl 2alcl3 3h2 2al 2naoh 2h2o 2naalo2 3h2 可见当参加反应的hcl和naoh的物质的量一样多时 产生h2的体积之比为1 3 而题设条件体积之比为1 2 说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的 而对于naoh来说是不足的 2al 6hcl 2alcl3 3h2 6mol3mol3mol l 1 0 1l0 15mol则al与naoh反应生成的h2为0 15mol 2 0 3mol 2al 2naoh 2h2o 2naalo2 3h2 2 27g3mol5 4g0 3mol即投入的铝粉为5 4g 答案 a 可溶性铝盐与强碱反应的计算规律al3 与oh 随着相对量的不同发生下列有关反应 al3 3oh al oh 3 al oh 3 oh alo2 2h2o 由 得 al3 4oh alo2 2h2o 由于al3 与oh 反应的产物能与反应物之一的oh 反应 所以计算的思路与co2和ca oh 2反应的计算思路相似 规律如下 1 求al oh 3的量 3时 发生反应 则 n al oh 3 n oh 4时 发生反应 无al oh 3生成 3 4时 发生反应 则 n al oh 3 4n al3 n oh 2 求反应物碱的量n al oh 3 n al3 时 发生反应 则n oh 3n al3 n al oh 3 n al3 时 分两种情况 碱不足时 发生反应 则n oh 3n al oh 3 碱过量时 发生反应 则n oh 4n al3 n al oh 3 灵犀一点 al3 只能在酸性溶液中大量存在 如alcl3 al2 so4 3溶液 铝元素在碱性溶液中以alo2 形式大量存在 所以alo2 与h al3 与oh 不能大量共存 al3 溶液中加入过量的氨水 alo2 溶液中通入足量的co2 也都只能使反应进行到al oh 3沉淀为止 试剂的滴加顺序不同 产生的现象不同的组合 naoh溶液和alcl3溶液 naalo2溶液和hcl溶液等 案例2 alcl3溶液中加入50mlamol l 1naoh溶液 1 当a 3b时 生成al oh 3沉淀的物质的量为 2 当a b满足 条件时 无沉淀产生 3 当a b满足 条件时 先有沉淀生成 后又有部分沉淀溶解 此时al oh 3的质量为 g 解析 1 依题意知 在alcl3溶液中加入naoh溶液有如下两个反应发生 alcl3 3naoh al oh 3 3nacl alcl3 4naoh naalo2 2h2o 3nacl 根据以上两个反应可以看出 当a 3b时只发生第一个反应 此时naoh不足量 产生沉淀的量取决于naoh n al oh 3 n naoh 所以答案为mol 2 如果无沉淀生成 al元素全部以alo2 形式存在 n alcl3 n naoh 1 4 即a b 4 1 所以答案为a 4b 3 此种情况应当是两个反应均发生 铝元素以al oh 3和alo2 两种形式存在 求沉淀的量方法很多 方法一 联立方程法 设反应 中 alcl3物质的量为x 则al oh 3为x naoh为3x 反应 中alcl3物质的量为y naoh为4y 解得x 0 2b 0 05a mol 0 05 4b a mol m al oh 3 78g mol 1 0 05 4b a mol 3 9 4b a g方法二 守恒法 此种条件下 溶液中的离子有na cl alo2 n alo2 n na n cl 0 05amol 0 05 3bmol n al oh 3 n al3 总 n alo2 0 05bmol 0 05amol 0 15bmol 0 2b 0 05a mol 0 05 4b a molm al oh 3 78g mol 1 0 05 4b a mol 3 9 4b a g 答案 1 mol 2 a 4b 3 3b a 4b3 9 4b a 规律技巧 解化学计算题最关键的是需理解其中的化学反应过程 其次才是分析其中的定量关系 分析综合问题时 要用顺序法把化学反应按先后排列出来 便于思考 否则思维易混乱 用假设法分析多个反应哪个优先发生 至少可以这样思考问题 不影响解题结果 优先发生反应的产物必不与溶液中其他成分反应 否则不能共存 如在氢氧化镁和偏铝酸钠溶液中滴加盐酸 在加入盐酸时 由于偏铝酸钠存在于溶液中 而氢氧化镁是沉淀 所以在加入时 盐酸应先与溶液中的alo2 反应 只有过量时才与沉淀中的氢氧化镁反应 即时巩固2 向50ml1mol l 1的al2 so4 3溶液中加入100mlkoh溶液 充分反应得到3 9g沉淀 则koh溶液的物质的量浓度可能是 1 5mol l 1 3mol l 1 2mol l 1 3 5mol l 1a b c d 解析 根据al3 的物质的量与沉淀al oh 3的物质的量比较可推测koh溶液的两种情况 加入氢氧化钾不足量时 n koh 3n al oh 3 3 0 15mol 故c koh 1 5mol l 1 当koh过量时 n koh 4n al3 n al oh 3 0 4mol 0 05mol 0 35mol 故c koh 3 5mol l 1 答案 d 含铝化合物相互转化的典型图象1 可溶性铝盐溶液与naoh溶液反应的图象 2 偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图象 3 向h 和al3 oh 和alo2 混合溶液中分别滴加naoh溶液 盐酸的反应图象 灵犀一点 做相关习题时 应首先弄清楚什么试剂加入什么试剂中 然后确定发生的反应 再由反应物 生成物相对量的关系画出图象 并进行有关的计算 案例3 把naoh mgcl2 alcl3三种固体组成的混合物溶于足量水后 产生1 16g白色沉淀 再向所得浊液中逐滴加入1 00mol l 1hcl溶液 加入hcl溶液的体积与生成沉淀的关系如图所示 1 a点的沉淀物的化学式 理由是 2 写出a点至b点发生反应的离子方程式 3 原混合物中mgcl2的质量是 g alcl3的质量是 g naoh的质量是 g 4 c点hcl溶液的体积为 ml 解析 1 加入10 0mlhcl后沉淀才增加 说明加入10 0mlhcl正好把过量的naoh中和掉 故a点的沉淀物只有mg oh 2 2 a b alo2 刚好生成al oh 3 反应为alo2 h h2o al oh 3 3 n mgcl2 n mg oh 2 0 02mol m mgcl2 0 02mol 95g mol 1 1 90g n alcl3 n alo2 n hcl 10 0 30 0 1 00mol l 1 30 0ml 10 0ml 10 3l ml 1 0 02mol m alcl3 0 02mol 133 5g mol 1 2 67g n naoh 2n mgcl2 4n alcl3 1 00mol l 1 0 01l 0 13mol m naoh 0 13mol 40 0g mol 1 5 20g 4 从b c 加入的hcl刚好把mg oh 2 al oh 3溶解掉 n hcl 30 0ml 10 3l ml 1 1 00mol l 1 2n mg oh 2 3n al oh 3 0 13mol v hcl 0 13l 130ml 答案 1 mg oh 2加入10 0mlhcl恰好中和过量naoh 再加hcl沉淀增多 说明alo2 转化为al oh 3 故a点沉淀物为mg oh 2 2 alo2 h2o h al oh 3 3 1 902 675 20 4 130 思维深化 1 解答图象计算题 必须抓住有关化学反应的原理和有关物质的性质 结合图象的特点 综合分析逐步计算求解 其关键是抓住图象的四点 原点 交点 转折点 终点 数形结合 分析计算 2 在铝盐和强碱溶液及偏铝酸盐和强酸溶液反应的图象中 只要沉淀的量不是最大值 则产生的沉淀对应的碱或酸的量都有不足和过量两种情况 计算时要注意讨论 即时巩固3 将一定质量的镁 铝合金投入一定浓度的100ml盐酸中 使合金全部溶解 向所得溶液中滴加5 00mol l 1的naoh溶液至过量 生成沉淀的质量与加入naoh溶液的体积的关系如图所示 试求 1 原合金中铝的质量分数