2020高中化学 专题三第一单元从铝土矿到铝合金（一）练习 苏教版必修1

2020学年苏教版化学必修1专题三第一单元从铝土矿到铝合金（一）一、教学内容从铝土矿到铝合金（一）二、考点清单1、了解铝在地壳中的存在形式及含量；2、掌握铝的冶炼方法。3、知道氧化铝、氢氧化铝的性质。三、全面突破知识点1：从铝土矿中提取铝一）铝元素的存在在地壳中，铝元素的含量仅次于氧、硅，是地壳中含量最多的金属元素。铝在自然界以稳定的化合态存在。二）铝合金的特性和用途（1）特性：密度小、强度高、塑性好、制造工艺简单、成本低、抗腐蚀力强（2）用途：建筑、机械、生活用品、电子元件等三）铝的制备过程和原理【思考】从铝土矿提取铝的工艺流程图中，思考以下几个问题：1、从整个工艺流程看，可分成哪两个阶段？提纯和冶炼2、NaOH溶解铝土矿的目的是什么？溶解氧化铝3、两次过滤的作用是什么？除去杂质和分离Al（OH）34、把滤液酸化的作用是什么？生成Al（OH）35、流程中为什么用二氧化碳而不用盐酸？Al（OH）3可溶解在过量的HCl中6、将过滤后的白色固体灼烧，生成了什么？生成Al2O32Al（OH）3Al2O3+3H2O【说明】1. 从铝是活泼的金属元素，可以理解铝在自然界中以化合态的形式存在。铝主要以铝土矿的形式存在。2. 从铝土矿中提取铝的方法是本节的难点，学习时要运用氧化物、酸、碱、盐相互转化关系，结合化学原理，搞清楚生产工艺的每一步操作目的。例1：下图是工业上冶炼铝的工艺流程图：写出有关的化学反应方程式： 【解析】本题涉及工业上铝土矿的冶炼工艺流程，需要掌握每一步的化学反应及反应原理。【答案】Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O NaAlO2 + CO2 + 2H2O = Al（OH）3 + NaHCO3 （过量）2Al（OH）3 Al2O3+3H2O 2Al2O34Al+3O2知识点2：铝的氧化物与氢氧化物1. 两性氧化物既能与酸反应，又能与碱反应生成盐和水的氧化物2. 氧化铝的性质：氧化铝是一种不溶于水的白色固体，熔沸点高，硬度大。常用于制造耐火材料。氧化铝是典型的两性氧化物，与强酸、强碱溶液反应：Al2O3 + 2 OH = 2AlO2 + H2OAl2O3 + 6H+ = 2Al3+ + 3H2O3. 氢氧化铝的两性氢氧化铝是氧化铝的水化物，氧化铝是两性氧化物，它的水化物氢氧化铝是两性氢氧化物。两性氢氧化物的定义：既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物。与酸反应：Al（OH）3 +3HClAlCl3+3H2O（离子反应方程式：Al（OH）3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O）与碱反应：Al（OH）3NaOHNaAlO2 + 2H2O（离子反应方程式：Al（OH）3 + = AlO2 + 2H2O）注意：因为Al（OH）3与碱反应时表现出酸的性质，所以有时把它写成酸的形式：H3AlO3Al（OH）3只能与强碱反应生成偏铝酸钠，而不与弱碱（如氨水）反应。所以NH3H2O是铝盐制Al（OH）3的常用试剂。4. 氢氧化铝受热易分解：5. Al（OH）3胶体的制备Al（OH）3胶体中的胶粒具有很大的表面积，因此具有很强的吸附性，可吸附水中的悬浮物而沉降，使水得到净化。（1）将铝盐加入水中，Al3+与水反应通常生成的是Al（OH）3胶体，明矾【】是常用的净水剂。（2）明矾是由两种阳离子和一种阴离子组成的盐，化学上称这种盐为复盐。【典型例题】例2：将agFe2O3、Al2O3样品溶解在过量的200mL c（H+）=0.1molL1的硫酸溶液中，然后向其中加入NaOH溶液使Fe3+、Al3+刚好沉淀，用去NaOH溶液100mL，则NaOH溶液的浓度为A. 0.1molL1 B. 0.2 molL1 C.0.4 molL1 D.0.8 molL1 【解析】反应过程为Fe2O3、Al2O3 + H2SO4Fe3+、Al3+、H+ + NaOH因此当Fe3+、Al3+ 刚好沉淀时，滤液中的成分只有Na2SO4。由电荷守恒原理有n（Na+）=2n（SO42），100mLc（NaOH）=2（200mL0.05 molL1），c（NaOH）=0.2 mol有关铝元素在溶液中的计算，抓住终态溶液中的成分，根据电荷守恒即可简化计算。【答案】B例3：向100mL1molL1 AlCl3溶液中逐滴加入1molL1NaOH溶液，若充分反应后所得沉淀的质量为3.9g，则所加入NaOH溶液的体积可能是A. 150mL B. 200 mL C. 300 mL D. 350 mL【解析】当向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液时，AlCl3将与NaOH发生反应生成沉淀，随着NaOH溶液的增多，生成的Al（OH）3沉淀也将逐渐增多并达到最大值，此时继续加入NaOH溶液，因生成的Al（OH）3沉淀具有两性，将会与所加入的NaOH溶液进一步反应而生成偏铝酸钠，导致沉淀逐渐减少，最终完全溶解。因此，本题在解答时，应考虑在达到最大量沉淀前后可能各有一个答案。（1） Al3+ + 3OH = Al（OH）3 0.1mol（过量） x 0.05mol 解得：x = 0.15molV1= 0.15mol 1000/1 molL1 =150mL（2） Al3+ + 3OH = Al（OH）3 0.1mol 0.3mol 0.1mol Al（OH）3 + OH = AlO2 + 2H2O（0.10.05）mol y 解得：y = 0.05molV2=（0.3+ 0.05）mol 1000/1 molL1= 350mL【答案】AD例4. 有下列几个反应：向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液；向盐酸和AlCl3的混合溶液中滴加NaOH溶液；向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液；向NaAlO2溶液中滴加盐酸。符合反应的图象是_，符合反应的图象是_，符合反应的图象是_，符合反应的图象是_，写出步骤中的三个化学方程式_、_、_。【解析】向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，其反应过程为：AlCl3 + 3NaOH =，Al（OH）3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O，所以沉淀完全与沉淀溶解消耗的NaOH的量为3：1； 向盐酸和AlCl3的混合溶液中滴加NaOH溶液，反应过程为：HCl + NaOH = NaCl + H2O，AlCl3 + 3NaOH = 3NaCl + Al（OH）3，Al（OH）3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O；向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，其反应过程为：4OH + Al3+ = AlO2 + 2H2O ，3AlO2 + Al3+ + 6 H2O = 4Al（OH）3，所以没有沉淀与产生沉淀消耗的AlCl3的体积比为3：1；向NaAlO2溶液中滴加盐酸，其反应过程为：AlO2 + H+ + H2O = Al（OH）3，+ 3H+ = Al3+ + 3H2O，所以产生沉淀与沉淀溶解消耗的HCl的体积比为1：3【答案】A，B，C，D HCl + NaOH = NaCl + H2O，AlCl3 + 3NaOH = 3NaCl+，Al（OH）3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O例5. 向明矾溶液中逐滴加入Ba（OH）2溶液，沉淀的物质的量随Ba（OH）2物质的量的变化曲线图（如图），请指出A、B两点的意义，并写出OA与AB段发生反应的离子方程式。【解析】本题要求能够在熟练掌握Al3与OH反应的基础上，对化学反应的本质有清楚的认识。明矾KAl（SO4）212H2O在水溶液中存在下面的电离方式：KAl（SO4）2=K+Al3+2SO42，加入Ba（OH）2后，Ba2要和SO42生成BaSO4沉淀，Al3要和OH先生成沉淀Al（OH）3，随着Ba（OH）2的加入Al（OH）3又要和OH生成AlO2而溶解，所以要全面考虑本题中所给的各离子之间的关系，在开始加入Ba（OH）2时BaSO4和同时沉淀，当Al3全部沉淀时，Ba2还没有完全沉淀，而当Ba2全部沉淀时，Al3转变成了AlO2。【答案】A点表示生成的全部Al（OH）3和部分BaSO4沉淀，B 点表示此时的沉淀全部为BaSO4。OA段的离子方程式为：Al3+3OH=Al（OH）3 Ba2+SO42=BaSO4，AB段的离子方程式为：Al（OH）3+OH=AlO2 + 2H2O。Ba2+SO42=BaSO4例6. 准确称取6g铝土矿样品（含）放入盛有100mL某浓度的硫酸的烧杯中，充分反应后过滤，向滤液中加入NaOH溶液，产生的沉淀质量m与加入NaOH溶液体积V的关系如图。回答：（1）硫酸的物质的量浓度为_。（2）若a=2.3，用于沉淀所消耗的NaOH溶液的体积是_mL，该铝土矿样品中各组成成分的质量分数：为_，为_。 【解析】（1）题给铝土矿样品中只有、与H2SO4反应。滤液：H2SO4、Al2（SO4）3、Fe2（SO4）3，加35mL NaOH溶液时，沉淀值最大，此时沉淀为Al（OH）3、Fe（OH）3，形成溶液，由电荷守恒，根据元素守恒知，得（2）沉淀消耗的量与溶解所耗的的量之比为3：1，沉淀所用NaOH溶液为；所用NaOH溶液为：。【答案】（1）1.75 mol/L （2）2.7；85%；12% 【点评】考查铝盐与碱反应的规律，图象关键点和守恒法的运用。四、应考锦囊铝及其化合物在工业及生活中有着重要而广泛的用途，特别是铝及其化合物的两性，在题目中的计算形式方法性和技巧性较强，是金属及其化合物知识的重点与难点。代表题型有：铝盐与强碱反应产物的讨论，含铝化合物的沉淀图象题等。解题关键是：（1）熟悉铝及其化合物的转化关系。（2）将铝及其化合物的两性与过量计算相结合。（3）结合图象综合分析。（4）充分利用守恒关系。五、本讲小结 （1）与NaOH生成沉淀的规律：当时，。当时，。当时，。（2）与强酸（）生成沉淀的计算规律：当01时，产生Al（OH）3沉淀，nAl（OH）3n（H+）14时，生成的Al（OH）3部分溶解，nAl（OH）34n（）n（H+）当4时，无Al（OH）3生成。六、超前思维：（从铝土矿到铝合金（二）铝的性质）铝的性质1、铝的物理性质：铝为_金属，质地_，密度较_（2.70g/cm3），熔沸点较_，具有良好的_。2、主要用途： 什么叫合金？ 特性：合金的硬度一般比各成分金属_，多数合金的熔点_于组成它的成分金属。3、铝的化学性质铝的原子结构示意图： 根据钠、镁、铝三种元素的原子结构示意图，请比较：（1）三种原子的失电子能力由强到弱的次序： （2）三种金属的金属活泼性由强到弱的次序： 结论：_4、铝的化学性质（1）与O2、Cl2、S等非金属反应：常温下能与氧气反应，在表面形成致密的氧化膜：_铝是一种较活泼的金属，为什么耐腐蚀？ 在点燃的条件下能与氧气剧烈的反应： 与氯气的反应： 与硫的反应： （2）与酸的反应：与稀硫酸、稀盐酸反应 铝能与酸反应，为什么工业上还用铝槽车贮运浓硝酸、浓硫酸呢？ （3）与强碱溶液的反应 （4）与金属氧化物的反应： （5）与盐溶液的反应 【模拟试题】（答题时间：60分钟）一、选择题（每小题有一个或两个选项符合题意，每小题3分，共36分）1. 实验室需要使AlCl3溶液中的Al3离子全部沉淀出来，适宜用的试剂是A. NaOH溶液 B. Ba（OH）2溶液 C. 盐酸 D. 氨水2. 将3.9g镁铝合金，投入到500mL 2molL1的盐酸中，金属完全溶解，再加入4molL1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. 125mL B. 200mL C. 250mL D. 560mL3. 只用一种试剂可区别Na2SO4、MgCl2、FeCl2、Al2（SO4）3、（NH4）2SO4五种溶液， 这种试剂是A. Ba（OH）2B. H2SO4C. NaOHD. AgNO34. 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 B. 偏铝酸钠溶液的酸化C. 灼烧氢氧化铝固体 D. 电解熔融的氧化铝5. 下列各组离子能在同一溶液里大量共存的是 A. Na+、Al3+、Cl、AlO2 B. K+、H+、SO42、AlO2C. Na+、Al3+、NO3、OH D. K+、Na+、AlO2、CO326. 下列各组溶液，无论将少量前者滴入后者，还是将少量后者滴入前者，生成物一定相同的是A. NaOH溶液和AlCl3溶液 B. FeBr2溶液和氯水C. NaHCO3溶液和澄清石灰水 D. Ca（HCO3）2溶液和澄清石灰水*7. 向含有NH4、Mg2、Fe2和Al3的溶液中加入足量Na2O2微热并搅拌后，再加入过量稀盐酸，溶液中大量减少的离子是A. NH4 B. Fe2+ C. Mg2 D. Al3+8. 向30mL1molL1的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4 molL1的NaOH溶液，若产生0.78g白色沉淀，则加入的NaOH溶液的体积可能为A. 3mLB. 10mL C. 15mLD. 27.5mL 9. 现有200mL MgCl2、AlCl3的混合液，其中c（Mg2+）=0.2molL1 ，c（Cl）=1.3 mol。要使Mg2+转化成Mg（OH）2，并使Mg2+和Al3+分离开来，至少需要4 molL1的NaOH溶液A. 140mL B. 120mL C. 100mL D. 80mL 10. 有100mL 3mol / L氢氧化钠溶液和100mL 1mol / L氯化铝溶液。按如下两种方法进行实验将氢氧化钠溶液分多次加入到氯化铝溶液中将氯化铝溶液分多次加入到氢氧化钠溶液中，比较两次实验结果。A. 现象相同，最终沉淀量相等 B. 现象不同，最终沉淀量不等C. 现象相同，最终沉淀量不等 D. 现象不同，最终沉淀量相等11. 把X溶液逐滴滴入Y溶液中，与把Y溶液逐滴滴入X溶液中，所产生的现象相同，则X、Y是下表中的ABCDXBaCl2HClNaOHHClYH2SO4NaAlO2AlCl3Na2CO3*12. 下列反应加入过量试剂仍能保持为透明溶液的是A. 在硫酸铝溶液中滴加过量氨水 B. 在氯化镁溶液中滴加过量的烧碱溶液C. 在偏铝酸钠溶液中加入过量盐酸 D. 在氯化钙溶液中通入过量的二氧化碳二、填空题13. （10分）下列五个图中，横坐标表示加入的物质的量，纵坐标表示生成沉淀的量，从AE中选择各题要求的序号填入表中溶液加入的物质答案序号饱和石灰水通CO2至过量AlCl3溶液通入过量的NH3含少量NaOH的NaAlO2溶液通入过量的CO2NaAlO2溶液滴加稀HCl至过量MgCl2、AlCl3的混合液滴加NaOH至过量14. （12分）在一定条件下可实现下图所示物质之间的变化：请填写下列空白：（1）孔雀石的主要成分是CuCO3Cu（OH）2（碱式碳酸铜）受热易分解。上图中的F是 。（2）写出明矾与过量NaOH溶液反应的离子方程式： 。（3）图中所得G和D都是固体，混合后在高温下可以发生反应，写出该反应的化学方程式： 。（4）每生成1molD，同时生成_molE。15. （18分）某混合物A，含有KAl（SO4）2、Al2O3和Fe2O3，在一定条件下可实现下图所示的物质之间的变化：据此回答下列问题：（1）I、II、III、IV四步中对于溶液和沉淀的分离采取的方法是 。（2）根据上述框图的反应关系，写出下列B、C、D、E所含物质的化学式固体B ；沉淀C ；沉淀D ；溶液E 。（3）写出、四个反应的化学方程式 ； ； ； 16.（16分）在m mL b molL1 AlCl3溶液中，加入等体积a molL1的NaOH溶液。（1）当a3b时，生成Al（OH）3沉淀的物质的量是_mol。（2）当a、b满足_条件时，无沉淀