2024-2025学年高中化学专题3从矿物到基础材料第一单元从铝土矿到铝合金第2课时铝的氧化物与氢氧化物从铝土矿中提取铝学案含解析苏教版必修1

PAGE6-第2课时铝的氧化物与氢氧化物、从铝土矿中提取铝[学习目标]1.通过对氧化铝和氢氧化铝的性质的探究，相识铝的化合物在生产、生活中的重要应用。2.通过对氧化铝、氢氧化铝与盐酸、氢氧化钠溶液的反应的探究，相识两性氧化物、两性氢氧化物的概念及性质。知道氧化铝和氢氧化铝分别是两性氧化物和两性氢氧化物。3.了解工业上从铝土矿获得铝的方法、金属铝的冶炼方法及其改变过程。一、Al2O3、Al(OH)3的性质1.Al2O3的性质(1)物理性质：eq\o(□,\s\up3(01))白色固体，硬度eq\o(□,\s\up3(02))大，熔沸点eq\o(□,\s\up3(03))高。(2)化学性质：与酸反应：Al2O3＋6HCl=eq\o(□,\s\up3(04))2AlCl3＋3H2O与强碱反应：Al2O3＋2NaOH=eq\o(□,\s\up3(05))2NaAlO2＋H2O两性氧化物：eq\o(□,\s\up3(06))既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的氧化物。2.Al(OH)3的性质氢氧化铝是不溶于水的白色胶状物质，能凝合水中的悬浮物，还有吸附色素的性能。它既能与酸反应，又能与碱反应，属于两性氢氧化物，而且不稳定。(1)与酸反应：Al(OH)3＋3HCl=eq\o(□,\s\up3(07))AlCl3＋3H2O。(2)与强碱反应：Al(OH)3＋NaOH=eq\o(□,\s\up3(08))NaAlO2＋2H2O。两性氢氧化物：eq\o(□,\s\up3(09))既能与酸反应，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物。(3)不稳定性：2Al(OH)3eq\o(=,\s\up17(△))eq\o(□,\s\up3(10))Al2O3＋3H2O。Al(OH)3的制备：试验室中通常用可溶性铝盐与氨水反应。AlCl3＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NH4ClAl(OH)3胶体具有eq\o(□,\s\up3(11))吸附性，能eq\o(□,\s\up3(12))吸附水中的杂质，具有净水的作用。二、从铝土矿中提取铝铝以化合态存在于自然界中，其中铝土矿是其存在的主要形式，从铝土矿中提取铝的主要过程如下图所示：此过程中主要涉及的反应如下：①Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2O②NaAlO2＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋NaHCO3③2Al(OH)3eq\o(=,\s\up17(△))Al2O3＋3H2O④2Al2O3eq\o(=,\s\up17(通电))4Al＋3O2↑1.试验室制备少量Al(OH)3时，为什么用氨水而不用NaOH溶液？提示：生成的Al(OH)3可溶于过量的NaOH溶液，反应不易限制。2.NaHCO3既能和酸反应又能和碱反应，它属于两性物质吗？提示：不属于，它与酸反应时除生成盐和水外，还有CO2气体。一、“铝三角”及其之间的相互转化1．Al3＋→Al(OH)3(1)可溶性铝盐与少量NaOH溶液反应：Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓(2)可溶性铝盐与氨水反应：Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)2.Al(OH)3→Al3＋Al(OH)3溶于强酸溶液：Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O3.Al3＋→AlOeq\o\al(－,2)可溶性铝盐与过量的强碱反应：Al3＋＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O4.AlOeq\o\al(－,2)→Al3＋偏铝酸盐溶液与足量的盐酸反应：AlOeq\o\al(－,2)＋4H＋=Al3＋＋2H2O5.AlOeq\o\al(－,2)→Al(OH)3(1)偏铝酸钠溶液中加入少量盐酸：AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓(2)偏铝酸钠溶液中通入CO2：2AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋3H2O=2Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)6.Al(OH)3→AlOeq\o\al(－,2)Al(OH)3溶于强碱溶液：Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O特殊提示因Al(OH)3易溶于NaOH溶液，所以在制备Al(OH)3时，不用Al3＋与强碱反应，可向可溶性铝盐中加入氨水，或向NaAlO2溶液中通入CO2来制备。[练习与实践]1.从铝土矿提取铝的反应中，属于氧化还原反应的是()A．Al2O3与NaOH溶液反应B．向NaAlO2溶液中通入CO2C．Al(OH)3的分解D．Al2O3的电解答案D解析分析反应中是否有元素化合价的改变。2.下列物质中既能与强酸反应，又能与强碱溶液反应，且都能生成盐和水的是()①Al2O3②Na2CO3③NaHCO3④Al⑤Al(OH)3A.②③④⑤ B．③⑤C.①③⑤ D．全部答案C解析Al2O3、Al(OH)3都是两性物质，与酸碱反应都生成盐和水，Na2CO3能与一些碱反应，但不能生成水；NaHCO3与酸碱反应都会生成盐和水；Al与强酸、强碱反应都不能生成水。二、有关Al(OH)3沉淀的图像分析及有关计算1.相关图像2.滴加过程中铝元素的存在形式分析(1)向1L1mol/L的AlCl3溶液中滴加NaOH溶液(2)向1L1mol/L的NaAlO2溶液中滴加稀盐酸特殊提示向AlCl3中加NaOH溶液和向NaAlO2中加盐酸，只要沉淀量未达最大值(如上述图表中a)，则产生沉淀对应的碱或酸的量有两种状况，计算时要留意探讨。[练习与实践]3.向用HCl酸化的AlCl3溶液中逐滴滴入NaOH溶液，图中能正确表示这个反应的是()答案D解析向AlCl3溶液中逐滴滴入NaOH溶液，先生成白色沉淀，再加入NaOH溶液，沉淀渐渐溶解，最终完全消逝，生成1molAl(OH)3需3molNaOH，溶解1molAl(OH)3需1molNaOH。NaOH的用量应是3∶1，A、B两项错误；用HCl酸化的AlCl3溶液中含有酸，加入NaOH溶液先中和溶液中的酸，然后才生成Al(OH)3沉淀，故C项也是错误的。4.(双选)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()A.1mol·L－1 B．3mol·L－1C.1.5mol·L－1 D．3.5mol·L－1答案CD解析首先写出有关反应的化学方程式，依据所给的数据找出已知量和未知量的关系。用图像法求解，如图所示，当生成沉淀0.05mol时，①需KOH0.15mol；②需KOH0.35mol。本课小结1.从铝土矿中提取铝的流程是：铝土矿eq\o(→,\s\up17(NaOH溶液))NaAlO2eq\o(→,\s\up17(CO2))Al(OH)3eq\o(→,\s\up17(△))Al2O3eq\o(→,\s\up17(电解))Al。涉及反应：Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2O，NaAlO2＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋NaHCO3，2Al(OH)3eq\o(=,\s\up17(△))Al2O3＋3H2O，2Al2O3eq\o(=,\s\up17(通电))4Al＋3O2↑。2.Al2O3、Al(OH)3都为两性化合物，既可与酸，又可与碱反应生成盐和水，反应离子方程式：Al2O3＋