2014高考化学一轮复习专题二 第二单元 从铝土矿到铝合金.ppt

第二单元从铝土矿到铝合金 1 理解并能应用常见金属的活动顺序 2 了解Al及其重要化合物的主要性质和重要应用 3 了解金属材料在生产和生活中的重要应用 1 以铝土矿为原料提取铝的工业流程 2 铝三角之间的转化关系 3 有关铝及其化合物的图像分析 一 铝的性质及制备1 物理性质铝是 的轻金属 熔点 硬度 具有良好的导电 导热 延展性 2 化学性质 银白色 低 小 3 从铝土矿中提取铝 反应原理 Al2O3 2NaOH 2NaAlO2 H2O NaAlO2 CO2 2H2O Al OH 3 NaHCO3 铝为活泼金属 为何在生活中用途广泛 提示铝制品表面有一层致密的氧化膜 可保护内层金属不被氧化 抗腐蚀性很强 铝密度小 强度大 塑性好 易于加工 因此在生活中用途广泛 二 铝的重要化合物1 氧化铝和氢氧化铝的性质 Al2O3 6HCl 2AlCl3 3H2O Al OH 3 NaOH NaAlO2 2H2O Al OH 3 3HCl AlCl3 3H2O 2NaAlO2 H2O Al2O3 2NaOH KAl SO4 2 12H2O 实验室中用可溶性铝盐 Al3 制取Al OH 3加入氨水至沉淀完全 一般不用NaOH等强碱 为什么 提示氢氧化铝易溶于强碱而不溶于氨水 因此实验室制备氢氧化铝时一般不用氢氧化钠等强碱代替氨水 因强碱用量很难控制 以免强碱过量时氢氧化铝溶解 或强碱不足时铝离子未完全沉淀 1 既能与强酸又能与强碱反应的物质 1 金属单质 Al等 2 两性氧化物 Al2O3等 3 两性氢氧化物 Al OH 3等 4 弱酸的铵盐 NH4 2CO3 CH3COONH4 NH4 2S等 5 弱酸的酸式盐 NaHCO3 KHS NaHSO3等 6 氨基酸 2 铝三角 的应用规律 1 鉴别 利用滴加顺序不同 现象不同 AlCl3溶液中滴加NaOH溶液现象为 先生成白色沉淀 后沉淀溶解 两个规律 NaOH溶液中滴加AlCl3溶液现象为 开始无明显现象 后产生白色沉淀 继续滴加沉淀不溶解 2 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 如Mg与Al的混合物 利用Al2O3能与强碱反应 分离Al2O3与其他金属氧化物的混合物 如Al2O3与MgO的混合物 利用Al OH 3的两性 分离Al3 与其他金属阳离子的混合物 如MgCl2与AlCl3的混合物 三种方法 离子反应的顺序问题当溶液中有多种离子存在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溶液时 NaOH先与H 反应 再与Mg2 Al3 反应生成沉淀 再与NH4 反应 最后溶解Al OH 3沉淀 一个注意 铝的学习我觉得主要抓住 铝三角 转化关系 如果转化清楚 化学方程式会书写 那就OK了 难点是几个化学方程式的书写 如铝与氢氧化钠反应 常常忘记补水 再如偏铝酸钠溶液中通CO2 常涉及量多和量少的问题 我的体会 Na Mg的冶炼均是电解熔融的氯化物 Al的冶炼为什么不电解AlCl3 而电解熔融的Al2O3 电解Al2O3时为什么加冰晶石 提示AlCl3是共价化合物 熔融时不能电离出阴 阳离子 加冰晶石降低Al2O3的熔融温度 从而减少了冶炼过程中的能量消耗 问题征解 必考点16铝和酸 碱的反应分析 2013 宿迁模拟 将5 4gAl投入200 0mL2 0mol L 1某溶液中有氢气产生 充分反应后有金属剩余 该溶液可能为 A HNO3溶液B Ba OH 2溶液C H2SO4溶液D HCl溶液 典例1 思维引入Al能与H OH 反应 结合化学方程式注意量的关系 注意HNO3的特殊性 解析Al为0 2mol 溶液中的溶质为0 4mol A项中硝酸不会与铝反应生成氢气 B项中 n OH 0 8mol 与铝反应OH 有剩余 C D两项中n H 分别为0 8mol 0 4mol 2Al 6H 2Al3 3H2 所以C项中H 有剩余 D项中铝有剩余 答案D 甲 乙两烧杯中各盛有100mL3mol L 1的盐酸和氢氧化钠溶液 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甲 乙 1 2 则加入铝粉的质量为 A 5 4gB 3 6gC 2 7gD 1 8g解析若甲 乙两烧杯中Al完全反应 产生H2的体积比为1 1 据 2Al 6HCl 2AlCl3 3H2 2Al 2NaOH 2H2O 2NaAlO2 3H2 应用1 若甲 乙两烧杯中各0 3mol的HCl和NaOH完全反应 产生H2的体积比为1 3 现甲 乙两烧杯中放出H2的体积比为1 2 则甲烧杯 HCl 中Al过量而乙烧杯 NaOH 中Al不足 碱过量 2Al 6HCl AlCl3 3H2 0 3mol0 15mol2Al 2NaOH 2H2O 2NaAlO2 3H2 5 4g0 15mol 2答案A 1 可溶性铝盐与强碱 如NaOH溶液 反应 Al元素存在形态分析 必考点17铝转化中的数形结合思想 2 偏铝酸盐与强酸 如盐酸 反应 Al元素存在形态分析 3 Al OH 3沉淀的图像分析 1 向AlCl3溶液中滴入NaOH溶液 现象 先生成白色沉淀 然后沉淀逐渐溶解 有关反应 2 向NaOH溶液中滴入AlCl3溶液 现象 先无明显现象 然后逐渐产生大量的白色沉淀 有关反应 3 在AlO2 溶液中逐滴加入强酸至过量 现象 先生成白色沉淀 然后沉淀逐渐溶解 有关反应 A B AlO2 H H2O Al OH 3 B D Al OH 3 3H Al3 3H2O 4 在强酸溶液中逐滴加入AlO2 溶液至过量 现象 开始无明显现象 反应一段时间后逐渐产生白色沉淀 有关反应 A B 4H AlO2 Al3 2H2OB C Al3 3AlO2 6H2O 4Al OH 3 2013 启东中学模拟 某同学研究铝及其化合物的性质时设计了如下两个实验方案 典例2 NaOH溶液和盐酸的浓度均是3mol L 1 如图是向X溶液和Y溶液中分别加入NaOH和HCl时产生沉淀的物质的量与加入盐酸和氢氧化钠溶液体积之间的关系 下列说 法不正确的是 A b曲线表示的是向X溶液中加入NaOH溶液B 在O点时两方案中所得溶液浓度不相等C a b曲线表示的反应都是非氧化还原反应D X溶液显酸性 Y溶液显碱性思维引入注意铝与酸 碱反应的量关系 注意图像可能表示的含义 解析方案 中 2Al 6HCl 2AlCl3 3H2 0 1molAl与0 3molHCl恰好完全反应 X为AlCl3 溶液显酸性 向X溶液中加入NaOH溶液 开始就有沉淀生成 故a曲线表示此过程 方案 中 0 1molAl与0 3molNaOH反应 NaOH过量 Y为NaOH和NaAlO2的混合物 溶液呈碱性 Y中加入盐酸 先发生H OH H2O 后发生AlO2 H H2O Al OH 3 故b曲线表示此过程 O点表示两曲线沉淀量相同时 沉淀量也最大 溶质只有NaCl 综上所述A B错误 答案AB 明确铝的转化关系Al3 Al OH 3 AlO2 Al OH 3 Al3 Al3 生成1份Al OH 3需要3份OH 而溶解只需1份 由溶解的OH 可推算出生成Al OH 3所需OH 从而计算出Al3 的量 同理AlO2 生成1份Al OH 3需要1份H 溶解需要3份 有关铝的化合物的图像分析思路 下列图像正确的是 应用2 解析H 与Al3 不反应 A错 H 与AlO2 能反应 当Al OH 3最多时 AlO2 最少 D错 OH 能与Al3 反应 当Al3 最少时 Al OH 3最多 当Al OH 3最少时 AlO2 最多 且Al3 Al OH 3 AlO2 的物质的量的最大值相等 B符合上述量值特点而C不符合 答案B 解化学计算题 最关键的是要搞清各个变化的化学过程 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 在有氢氧化镁沉淀的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 只有当过量时才与沉淀中的氢氧化镁反应 的应用 在50mLbmol L 1的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溶液有如下两反应发生 AlCl3 3NaOH Al OH 3 3NaCl AlCl3 4NaOH NaAlO2 3NaCl 2H2O 当场指导 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 3bmoln 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 Hold住考向 名师揭秘 铝的考查重点是Al3 AlO2 Al OH 3的相互转化 Al单质的性质 特别是铝热反应 Al3 的鉴别等 以铝土矿提取铝为材料的工艺流程题成为高考的新热点 1 2009 四川 11 向mg镁和铝的混合物中加入适量的稀硫酸 恰好完全反应生成标准状况下的气体bL 向反应后的溶液中加入cmol L 1氢氧化钾溶液VmL 使金属离子刚好沉淀完全 得到的沉淀质量为ng 再将得到的沉淀灼烧至质量不再改变为止 得到固体pg 则下列关系不正确的是 对铝的化学性质的考查 解析向mgMg Al的混合物中加入适量的稀H2SO4 恰好完全反应 溶液中只有MgSO4 Al2 SO4 3两种物质 且Mg2 与Al3 的质量和为mg 向反应后的溶液中加入cmol L 1KOH溶液VmL 使金属离子恰好完全沉淀 发生的反应是 Mg2 2OH Mg OH 2 Al3 3OH Al OH 3 则得到沉淀的质量是Mg2 Al3 的质量与KOH溶液中OH 质量的质量和 所以n m V 10 3 c 17 m 1 7 10 2Vc C项错误 答案C 2 2011 上海综合 10 世界上一次性建成的最长高速铁路 京沪高铁 列车时速高达380公里 车厢大部分采用铝合金材料制造 这是因为铝合金 A 比纯铝熔点高B 具有比较活泼的化学性质C 各种成分在自然界中含量丰富 容易获取D 质量轻 强度大 抗腐蚀能力比较强解析A项 铝合金的熔点比纯铝低 错误 B项 作为制造车厢的材料铝合金抗腐蚀能力应该较强 即化学性质应该较稳定 错误 C项 铝的含量丰富 但却不容易获取 制取金属铝需消耗很多能量 错误 答案D 3 2012 山东理综 29 1 对金属制品进行抗腐蚀处理 可延长其使用寿命 以下为铝材表面处理的一种方法 碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜 碱洗时常有气泡冒出 原因是 用离子方程式表示 为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收 最好向槽液中加入下列试剂中的 a NH3b CO2c NaOHd HNO3 以铝材为阳极 在H2SO4溶液中电解 铝材表面形成氧化膜 阳极电极反应式为 取少量废电解液 加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀 产生沉淀的原因是 解析碱洗时 部分除去了氧化膜的Al与NaOH溶液反应放出了H2 若将溶液中AlO2 转化为Al OH 3沉淀 应向溶液中通入CO2 加HNO3 如若过量会造成沉淀溶解 铝作阳极失去电子最终形成Al2O3 所以阳极电极反应式为2Al 3H2O 6e Al2O3 6H 在废电解液中加入NaHCO3 会使溶液中H 浓度降低而生成Al OH 3沉淀 答案 2Al 2OH 2H2O 2AlO2 3H2 b 2Al 3H2O 6e Al2O3 6H HCO3 与H 反应使H 浓度降低 产生Al OH 3沉淀 1 向NaAlO2溶液中通入过量CO22AlO2 CO2 3H2O 2Al OH 3 CO32 2011 江苏 6D 2 明矾能水解生成Al OH 3胶体 可用作净水剂 2012 江苏 5A 3 用氨水鉴别Al3 Mg2 和Ag 2010 天津理综 3A 4 新制的氧化铝可溶于氢氧化钠溶液 Al2O3 2OH 2AlO2 H2O 2012 海南 12D 对铝的化合物的考查 1 判断正误 5 向明矾溶液中加入过量的氢氧化钡溶液 Al3 2SO42 2Ba2 4OH 2BaSO4 AlO2 2H2O 2010 四川 9A 6 Al2 SO4 3溶液中加入过量氨水 Al3 3OH Al OH 3 2012 大纲 7A 7 向AlCl3溶液中滴加氨水 产生白色沉淀 再加入NaHSO4溶液 沉淀消失 2009 北京卷 8C 解析 1 通入过量CO2应生成HCO3 3 氨水使Al3 Mg2 生成沉淀 但是氨水均不能使沉淀溶解 无法区别 6 氨水是弱碱 Al OH 3不溶于弱碱 正确的为Al3 3NH3 H2O Al OH 3 3NH4 7 Al3 与NH3 H2O反应生成Al OH 3沉淀 加入的NaHSO4呈强酸性 使Al OH 3溶解 答案 1 2 3 4 5 6 7 2 2010 上海 21 甲 乙两烧杯中分别装有相同体积 相同pH的氨水和NaOH溶液 各加入10mL0 1mol L 1AlCl3溶液 两烧杯中都有沉淀生成 下列判断正确的是 A 甲中沉淀一定比乙中的多B 甲中沉淀可能比乙中的多C 甲中沉淀一定比乙中的少D 甲中和乙中的沉淀可能一样多解析若碱少量 Al3 生成的Al OH 3一样多 若碱过量 过量的NaOH把Al OH 3溶解一部分 而过量的NH3 H2O不会溶解Al OH 3 所以B D项正确 答案BD 3 2012 山东理综 30 实验室采用MgCl2 AlCl3的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl2O4 主要流程如下 1 为使Mg2 Al3 同时生成沉淀 应先向沉淀反应器中加入 填 A 或 B 再滴加另一反应物 2 如下图所示 过滤操作中的一处错误是 3 判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是 高温焙烧时 用于盛放固体的仪器名称是 4 无水AlCl3 183 升华 遇潮湿空气即产生大量白雾 实验室可用下列装置制备 装置B中盛放饱和NaCl溶液 该装置的主要作用是 F中试剂的作用是 用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用 所装填的试剂为 解析本题考查化学实验 装置图识别 基本操作等知识 1 Mg2 Al3 同时生成沉淀 则先加入氨水 2 过滤时漏斗下端尖嘴没有紧靠烧杯内壁 3 检验沉淀是否洗净可向洗涤液中加入AgNO3溶液 观察是否有沉淀产生 高温焙烧在坩埚中进行 4 装置B中饱和NaCl溶液用于除去氯气中HCl F盛装浓硫酸 防止水蒸气进入E 用干燥管盛装碱石灰可以起到F和G的作用 答案 1 B 2 漏斗下端尖嘴没有紧靠烧杯内壁 3 AgNO3溶液 或硝酸酸化的AgNO3溶液 坩埚 4 除去氯气中HCl防止水蒸气进入E碱