浙江省高三化学 第2单元6讲 从铝土矿到铝合金复习课件.ppt

第六讲从铝土矿到铝合金 一 从铝土矿中提取铝方法一 al2o3 6hcl2alcl3 3h2ofe2o3 6hcl2fecl3 3h2oalcl3 4naohnaalo2 3nacl 2h2ofecl3 3naohfe oh 3 3naclnaalo2 co2 2h2oal oh 3 nahco32al oh 3al2o3 3h2o 二 铝的性质和用途金属铝呈 色 硬度 密度 熔点 和镁类似 铝的主要用途是制造铝合金 铝优良的导电性和密度小 使铝大量用来制作导线 铝元素位于元素周期表的第 周期第 族 化学性质比较活泼 在反应中多被氧化为al3 1 铝可以在纯氧气中燃烧 4al 3o22al2o3 2 铝与盐酸反应 2al 6hcl2alcl3 3h2 3 铝溶于naoh溶液的反应 2al 2naoh 2h2o2naalo2 3h2 4 用镁条引燃铝粉和fe2o3的混合物 2al fe2o32fe al2o3 这一反应也被称作铝热反应 银白 小 小 较高 三 a 高温 三 铝的重要化合物1 氧化铝氧化铝属于离子化合物 室温下 它是一种白色固体 熔点很高 氧化铝是冶炼铝的原料 也是一种较好的耐火材料 氧化铝属于典型的 氧化物 与酸 强碱都能反应 反应的化学方程式如下 氧化铝溶于盐酸 al2o3 6hcl2alcl3 3h2o 氧化铝与烧碱溶液反应 al2o3 2naoh2naalo2 h2o 电解熔融的氧化铝 2al2o34al 3o2 通电 两性 2 氢氧化铝可溶性铝盐和氨水反应可制得al oh 3 它是一种难溶于水的白色胶状物质 具有较强的吸附能力 al oh 3受热 分解 是一种典型的不稳定氢氧化物 al3 3oh al oh 3 h h2o al oh 3与盐酸反应 al oh 3 3h al3 3h2o al oh 3与naoh溶液反应 al oh 3 oh 2h2o al oh 3受热分解的化学方程式 2al oh 3al2o3 3h2o 3 明矾 kal so4 2 12h2o明矾易溶于水 完全电离 kal so4 2k al3 2so 其水溶液因al3 水解而显 性 酸 易 工业上冶炼铝 例1 工业上用铝土矿 主要成分是al2o3 还有少量的fe2o3 sio2 提取冶炼铝的原料氧化铝 工艺流程如下图 1 原料a的名称是 步骤 反应的离子方程式是 2 滤液1中要加入稍过量原料b 原料b的化学式是 步骤 反应的离子方程式是 3 步骤 的化学方程式是 4 如果省去步骤 即溶解铝土矿是从加入原料b开始 则会对氧化铝的提取有什么影响 解释 由滤液2和石灰石煅烧产物之一 二氧化碳 反应生成氢氧化铝可知滤液2中含有alo 从而可推知原料a是酸原料b是碱 答案 1 盐酸 硫酸 硝酸 al2o3 6h 2al3 3h2o fe2o3 6h 2fe3 3h2o 2 naohh oh h2o fe3 3oh fe oh 3 al3 4oh alo 2h2o 3 naalo2 co2 2h2oal oh 3 nahco3 4 若用naoh溶液溶解铝土矿 则有部分sio2溶解在naoh溶液中生成硅酸钠 最后使加热制得的al2o3混有sio2杂质 迁移训练1 嘉兴二模 铝是一种重要的金属 在生产 生活中具有许多重要的用途 下图是从铝土矿中制备铝的工艺流程 已知 1 铝土矿的主要成分是al2o3 此外还含有少量sio2 fe2o3等杂质 2 溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠反应 能生成硅铝酸盐沉淀 化学反应方程式为 2na2sio3 2naalo2 2h2ona2al2si2o8 4naoh 回答下列问题 1 写出向铝土矿中加入足量氢氧化钠溶液后 该步操作中发生反应的离子方程式 2 滤渣a的主要成分为 滤渣a的用途是 只写一种 实验室过滤时使用玻璃棒 其作用是 al2o3 2oh 2alo h2o sio2 2oh sio h2o 炼铁的原料 或生产硅酸盐产品的原料 fe2o3 na2al2si2o8 引流 3 在工艺流程第三步中 选用二氧化碳作酸化剂的原因是 4 若将铝溶解 下列试剂中最好选用 填编号 a 浓硫酸b 稀硫酸c 稀硝酸理由是 b 经过足量氢氧化钠溶液的溶解 大部分铝元素均以naalo2的形式存在于滤液中 通入过量二氧化碳可以将naalo2完全转化为al oh 3 铝与浓硫酸在常温下发生钝化 加热溶解会产生有毒气体so2 原料利用率低 稀硝酸能溶解铝但会产生no气体 污染空气 硝酸利用率低 而铝与稀硫酸反应速率较快 产生的h2对空气无污染 解释 1 al2o3属于两性氧化物 sio2属于酸性氧化物 都能与强碱反应 2 利用题目给出的信息 硅铝酸盐沉淀 可以知道滤渣a的主要成分是fe2o3 na2al2si2o8 对于滤渣a的用途一般很容易想到其可以作为炼铁的原料 3 因为al oh 3是两性氢氧化物 若用强酸酸化滤液时 无法保证将全部铝元素转化为al oh 3过滤出来 4 分析问题时 一般要同时考虑生产效益 原料利用率 和环保问题 铝与酸碱的反应 例2 衢州二模 某课外小组对一些金属单质和化合物的性质进行研究 1 下表为 铝与氯化铜溶液反应 实验报告的一部分 按反应类型写出实验中发生反应的化学方程式各一个 是离子反应的只写离子方程式 置换反应 化合反应 2 用石墨作电极 电解上述实验分离出的溶液 两极产生气泡 持续电解 在阴极附近的溶液中还可以观察到的现象是 解释此现象的离子方程式是 3 工业上可用铝与软锰矿 主要成分为mno2 反应来冶炼金属锰 用铝与软锰矿炼锰的原理是 用化学方程式来表示 mno2在h2o2分解反应中作催化剂 若将适量mno2加入酸化的h2o2的溶液中 mno2溶解产生mn2 该反应的离子方程式是 解释 1 cucl2溶液中cu2 的水解使溶液呈酸性 所以会有2al 6h 2al3 3h2 也有2al 3cu2 2al3 3cu 单质铜在潮湿空气中由红色变为绿色 化学方程式为2cu o2 h2o co2cu2 oh 2co3 2 用石墨作电极 电解alcl3溶液 电解的方程式为2alcl3 6h2o2al oh 3 3h2 3cl2 持续电解 电解水 阴极 2h2o 2e h2 2oh 从而使阴极区oh 浓度增大 所以会看到有白色沉淀生成 后沉淀逐渐溶解至消失 3 类似于铝热反应 根据题意可写出离子方程式 mno2 h2o2 2h mn2 o2 2h2o 答案 1 2al 6h 2al3 3h2 或2al 3cu2 2al3 3cu2cu o2 h2o co2cu2 oh 2co3 2 有白色沉淀生成 后沉淀逐渐溶解至消失al3 3oh al oh 3 al oh 3 oh 2h2o 3 3mno2 4al3mn 2al2o3 mno2 h2o2 2h mn2 o2 2h2o 迁移训练2 宁波二模 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 a 解释 若甲 乙两烧杯中al完全反应 产生h2的体积比为1 1 据 2al 6hcl2alcl3 3h2 2al 2naoh 2h2o2naalo2 3h2 若甲 乙两烧杯中各0 3mol的盐酸和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 6hclalcl3 3h2 0 3mol0 15mol2al 2naoh 2h2o2naalo2 3h2 5 4g0 15mol 2 铝三角 的转化 例3 2005年度诺贝尔生理学或医学奖被授予巴里 马歇尔 barryj marshall 和罗宾 沃伦 j robinwarren 以表彰他们发现了幽门螺杆菌以及该细菌对消化性溃疡病的致病机理 治胃病的药物中通常含有氢氧化铝 某研究性学习小组根据原理设计了如下五种制备方案 a 铝屑与硫酸反应 然后再加入氢氧化钠溶液沉淀铝离子b 铝屑与硫酸反应 然后再加氨水沉淀铝离子c 铝屑与足量氢氧化钠溶液反应 再加入硫酸生成氢氧化铝d 铝屑与足量氢氧化钠溶液反应 再通入二氧化碳生成氢氧化铝e 铝屑先分别与硫酸 氢氧化钠溶液反应 然后再将二者反应后的混合液再混合 生成氢氧化铝 1 你认为 方案最佳 2 在你选择的最佳方案中 如何调整反应物的比例 从理论上使铝全部转化成氢氧化铝 解释 1 因为氢氧化铝是两性氢氧化物 易溶于强酸强碱 所以a c难于控制加酸或碱的量 舍去 b方案 2al 3h2so4al2 so4 3 3h2 al2 so4 3 6nh3 h2o2al oh 3 3 nh4 2so4 d方案 2al 2naoh 2h2o2naalo2 3h2 naalo2 co2 2h2oal oh 3 nahco3 e方案 2al 3h2so4al2 so4 3 3h2 2al 2naoh 2h2o2naalo2 3h2 al3 3alo 6h2o4al oh 3 以生成8mol氢氧化铝为标准 需要原料如下 比较上述b d e方案耗原料量可知 e最省原料 2 根据化学反应式中反应物计量数投入原料可以获得最大产品量 根据e方案知 与硫酸反应的铝的量 与氢氧化钠反应的铝的量 1 3时 铝元素能全部转化成氢氧化铝 答案 1 e 2 使与硫酸反应的铝的量 与氢氧化钠反应的铝的量 1 3 迁移训练3 将100ml3mol l 1的naoh溶液与100ml3mol l 1的alcl3溶液按下列两种方法混合 1 将naoh溶液逐滴滴入alcl3溶液中 2 将alcl3溶液逐滴滴入naoh溶液中 对上述实验所得结论正确的是 a 现象相同 沉淀量相等b 现象相同 沉淀量不等c 现象不同 沉淀量相等d 现象不同 沉淀量不等 c 解释 将naoh溶液与alcl3溶液混合时 混合的方式不同 产生的现象不同 按照 1 的操作 开始滴加就有沉淀生成 离子方程式为al3 3oh al oh 3 al3 与oh 按物质的量1 3发生反应 由于n al3 n oh 0 3mol 故oh 不足 al3 剩余 沉淀不会溶解 按照 2 的操作 开始无沉淀 当alcl3溶液滴到25ml以后才开始出现沉淀 反应的离子方程式为 开始时 al3 4oh alo 2h2o 可以看出 该反应中 n al3 与n oh 按1 4反应 故25mlalcl3加入其中时al3 全部以形式存在 当25ml以后再加alcl3时发生反应 al3 3 6h2o4al oh 3 当al3 过量时 也不会使沉淀溶解 所以c正确 铝的化合物转化关系的图像 例4 1 向100ml0 1mol l 1alcl3溶液中逐滴滴加0 1mol l 1的naoh溶液 当滴加 ml时沉淀量最多 继续滴加naoh溶液 ml时沉淀恰好完全溶解 2 将50ml某未知浓度的alcl3溶液分别加到60 0ml1 0mol l 1的naoh溶液或60 0ml3 0mol l 1的naoh溶液中 均能得到1 56gal oh 3沉淀 则此alcl3溶液的浓度可能是 mol l 1 答案 1 300100 2 1 迁移训练4 丽水期末 下图为一定量alcl3溶液中加入naoh溶液后 产生al oh 3白色沉淀的质量与naoh的物质的量之间的关系曲线 试回答 1 a点时已参加反应的alcl3和naoh的物质的量之比为1 3 2 写出下列曲线代表的离子反应方程式 oa段al3 3oh al oh 3 ab段al oh 3 oh alo 2h2o 3 b处溶液中存在的浓度最大的离子是 填离子符号 向b处生成的溶液中通入二氧化碳 可见到的现象是 4 向含有0 1molnh4al so4 2溶液中逐滴加入5mol l 1naoh溶液 开始发现溶液中出现白色沉淀并逐渐增多 一段时间后有刺激性气味的气体逸出 最后白色沉淀逐渐减少并最终消失 请在下图中画出生成沉淀的物质的量与加入naoh溶液体积的关系示意图 na 生成白色沉淀 解释 一定量alcl3溶液中加入naoh溶液后 可以得到如下表的信息 一定量nh4al so4 2溶液中加入naoh溶液后 可以用如下的分析方法 nh4al so4 2 al3 2 可能发生的反应有 al3 3oh al oh 3 nh oh h2o nh3 al oh 3 oh 2h2o按反应顺序有如下组合 1 若按 次序进行反应 首先产生白色沉淀 当al oh 3完全沉淀后 与oh 反应生成nh3 此时al oh 3沉淀不溶解 当反应完毕后 al oh 3沉淀才与naoh溶液反应而溶解 可以得到如答案中的图像 2 若按 次序进行反应 首先与oh 反应生成nh3 此时 溶液中的al3 会与生成的nh3反应而产生al oh 3沉淀 故就是 1 情况 3 若按 次序进行反应 经 反应后 得到 此时 会发生h2o al oh 3 nh3 的反应 故也是 1 情况 综上所述 反应的次序为 1 将表面已完全钝化的铝条 插入下列溶液中 不会发生反应的是 a 稀硝酸b 稀盐酸c 硝酸铜d 氢氧化钠 解释 铝被钝化后生成物为al2o3 al2o3与酸碱均反应 与cu no3 2不反应 c 2 将3 9g镁铝合金 投入到500ml2mol l的盐酸中 合金完全溶解 再加入4mol l的naoh溶液 若要生成的沉淀最多 加入的这种naoh溶液的体积是 a 125mlb 200mlc 250mld 560ml 解释 用终态法解 生成的产物为氯化钠和氢氧化镁 氢氧化铝沉淀 则物质的量 n cl n hcl n na n naoh v naoh aq 500ml 250ml c 3 嘉兴二模 向含有1mol明矾的溶液中逐滴加入ba oh 2溶液 充分反应 下列说法不正确的是 a 当al3 恰好完全沉淀时 消耗ba oh 21 5molb 当so恰好完全沉淀时 al3 全部转化为aloc 当向溶液中加入1 5molba oh 2时 反应可用下列离子方程式表示