高中化学从矿物到基础材料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苏教版.docx

第2课时铝的氧化物与氢氧化物从铝土矿中提取铝知识内容必考要求加试要求1.地壳中铝的含量及存在形式。2从铝土矿中获得铝的方法。3两性氧化物、两性氢氧化物的概念，Al2O3、Al(OH)3的重要性质，铝及其重要化合物之间的转化关系。4明矾的组成及净水原理。abcb目标定位1.根据氧化铝、氢氧化铝的物质类别，会分析其化学性质。2熟知Al3、AlO和Al(OH)3之间的相互转化。3了解从铝土矿提取铝的流程和原理。一氧化铝和氢氧化铝1Al2O3是一种高硬度、高熔点、高沸点的化合物，常用于制造耐火材料，如耐火坩埚、耐火管和耐高温的实验仪器等。Al2O3既能与强酸(如盐酸)反应，又能与强碱(如NaOH溶液)反应，是一种两性氧化物。(1)与盐酸反应的化学方程式是Al2O36HCl=2AlCl33H2O，离子方程式是Al2O36H=2Al33H2O。(2)与NaOH溶液反应的化学方程式是Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O，离子方程式是Al2O32OH=2AlOH2O。2按要求完成下列实验(1)在试管中加入10 mL 0.5 molL1的Al2(SO4)3溶液，逐滴加入稀氨水至过量，观察到的实验现象是产生白色胶状沉淀。反应的化学方程式是Al2(SO4)36NH3H2O=2Al(OH)33(NH4)2SO4，离子方程式是Al33NH3H2O=Al(OH)33NH。(2)向同样的Al2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量，观察到的实验现象是先产生白色胶状沉淀，然后白色沉淀又逐渐溶解。反应的化学方程式为Al2(SO4)36NaOH=2Al(OH)33Na2SO4，Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O。离子方程式为Al33OH=Al(OH)3，Al(OH)3OH=AlO2H2O。(3)向实验(1)所得沉淀中逐滴滴入稀盐酸，观察到的实验现象是白色沉淀逐渐溶解，得到澄清溶液，反应的离子方程式为Al(OH)33H=Al33H2O。3(1)复盐的定义：由两种或两种以上阳离子和一种阴离子组成的盐。(2)明矾的化学式：KAl(SO4)212H2O，溶于水后的电离方程式：KAl(SO4)2=KAl32SO。(3)明矾溶于水生成Al(OH)3胶体的离子方程式：Al33H2O=Al(OH)3(胶体)3H，Al(OH)3胶体具有很强的吸附能力，它能凝聚水中的悬浮物并使之沉降，从而达到净水的目的。归纳总结1两性化合物既可以与酸反应又可以与碱反应生成盐和水的化合物，Al2O3为两性氧化物，Al(OH)3为两性氢氧化物。2Al(OH)3难溶于水，为白色胶状沉淀。3氢氧化铝不稳定，受热易分解，化学方程式是2Al(OH)3Al2O33H2O。4实验室由Al2(SO4)3或AlCl3制备Al(OH)3，应选用氨水，而不选用NaOH溶液。提醒(1)Al2O3、Al(OH)3不能与NH3H2O等弱碱反应，也不能与H2CO3等很弱的酸反应。(2)Al(OH)3胶体具有很强的吸附能力，它能凝聚水中的悬浮物并使之沉降，从而达到净水的目的。1以氧化铝为原料制取氢氧化铝，合理的方法是()A将氧化铝溶于水B将氧化铝溶于氨水C将氧化铝先溶于盐酸中，之后滴加氢氧化钠溶液D将氧化铝先溶于氢氧化钠溶液中，之后通入二氧化碳答案D解析以Al2O3为原料制取Al(OH)3，有两条途径：Al2O3HAl3Al(OH)3，Al2O3OHAlOAl(OH)3。因Al(OH)3可溶于强酸、强碱，故应选用Al3与弱碱反应或AlO与弱酸反应。2下列关于Al(OH)3的性质叙述错误的是()AAl(OH)3是两性氢氧化物BAl(OH)3是难溶于水的白色胶状物质CAl(OH)3能凝聚水中的悬浮物，也能吸附色素DAl(OH)3既能溶于NaOH溶液、氨水，又能溶于盐酸答案D解析Al(OH)3是两性氢氧化物，能溶于酸，也能溶于NaOH、KOH等强碱，但Al(OH)3不能溶于NH3H2O等弱碱。二Al3、AlO和Al(OH)3之间的相互转化按要求完成下列实验：(1)向AlCl3溶液中加入过量的NaOH溶液，最后所得溶液中含有NaAlO2、NaCl、NaOH(填溶质化学式)。(2)把上述溶液分成两份，向其中一份中逐滴加入盐酸至过量，观察到的现象是先产生白色沉淀，后又溶解，得到澄清溶液。反应的离子方程式为HOH=H2O、AlOHH2O=Al(OH)3、Al(OH)33H=Al33H2O；向另一份中通入过量的CO2气体，观察到的现象是产生白色沉淀，反应的离子方程式为OHCO2=HCO、CO2AlO2H2O=HCOAl(OH)3。归纳总结1铝元素的化合态主要以三种形式存在，即Al3、AlO和Al(OH)3，它们之间能相互转化。2由NaAlO2溶液制备Al(OH)3，应通入CO2气体，而不加入强酸。3向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液和向NaAlO2溶液中逐滴加入盐酸的比较。NaOH溶液AlCl3溶液盐酸NaAlO2溶液现象立即产生白色沉淀渐多最多渐少消失离子方程式Al33OH=Al(OH)3Al(OH)3OH=AlO2H2OHAlOH2O=Al(OH)3Al(OH)33H=Al33H2O图像结论设xn(OH)/n(Al3)当0x3时，随着x的增大，沉淀的量逐渐增多当x3时，沉淀的量最多当3x4时，随着x的增大，沉淀的量逐渐减小至0设xn(H)/n(AlO)当0x1时，随着x的增大，沉淀的量逐渐增多当x1时，沉淀的量最多当1x4时，随着x的增大，沉淀的量逐渐减小至0提醒向AlCl3溶液中加NaOH溶液和向NaAlO2溶液中加盐酸，计算生成Al(OH)3沉淀的量时，有两种情况，即碱(酸)不足和碱(酸)过量，如上图中所示，计算时要注意讨论分析。3(1)用AlCl3溶液与NaOH溶液反应时，当Al3的物质的量与OH的物质的量之比(以下均填物质的量之比)为_时，Al(OH)3沉淀量最多；_时，Al(OH)3全部溶解；_或_时Al(OH)3沉淀量为最多沉淀量的一半。(2)NaAlO2溶液与盐酸反应时，AlO的物质的量与H物质的量之比为_时，Al(OH)3沉淀量最多；_时，Al(OH)3全部溶解；_或_时，生成的Al(OH)3的量为最多沉淀量的一半。答案(1)13142327(2)11142125解析(1)向含Al3的溶液中加入NaOH溶液时，有关反应：Al33OH=Al(OH)3，Al(OH)3OH=AlO2H2O，总反应：Al34OH=AlO2H2O。由上述反应方程式可知当n(Al3)n(OH)13时，沉淀量最大；当n(Al3)n(OH)23或27时，沉淀量为最大量的一半。(2)向含AlO的溶液中加入盐酸时，有关反应：AlOHH2O=Al(OH)3，Al(OH)33H=Al33H2O，总反应：AlO4H=Al32H2O。当n(AlO)n(H)11时，沉淀量最大；当n(AlO)n(H)14时，沉淀完全溶解；当n(AlO)n(H)21或25时，沉淀量为最大量的一半。三从铝土矿中提取铝1铝的存在(1)含量：铝元素是地壳中含量最多的金属元素。(2)存在：地壳中铝以化合态存在于铝土矿中，铝土矿的主要成分是Al2O3。2从铝土矿制备铝的工艺流程如下图所示：写出上图中反应的化学方程式：Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O；NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3；2Al(OH)3Al2O33H2O；2Al2O34Al3O2。归纳总结1Al2O3是一种高熔点的化合物，为了降低能耗，工业上加入冰晶石(Na3AlF6)，使Al2O3在1 000 熔融，以降低铝的冶炼成本。2电解法制铝是采用高熔点的Al2O3，而不用熔点低很多的AlCl3，是因为AlCl3在熔融状态时不电离、不导电。3酸化时用过量CO2，使NaAlO2完全转化为Al(OH)3沉淀，不能用强酸酸化，因为过量的强酸能使Al(OH)3溶解。4铝土矿中的主要成分是Al2O3，还含有少量Fe2O3等杂质。工业上从铝土矿中提取铝的工艺流程如下图所示。请回答下列问题：(1)“操作1”“操作2”相同，操作的名称为_，实验室进行此项操作使用的玻璃仪器有_。(2)向NaAlO2溶液中通入了一种过量气体，这种气体是下列中的_(填字母)。aHCl bNH3 cCO2 dO2(3)NaAlO2溶液中通入过量气体的目的是_。(4)冶炼铝需要纯度较高的氧化铝，检验得到的氧化铝中不含Fe2O3的化学方法是_。(5)工业常在溶解之前将铝土矿粉碎，其目的是_。答案(1)过滤漏斗、烧杯、玻璃棒(2)c(3)使AlO完全转化为Al(OH)3沉淀(4)取样品加入足量的稀盐酸溶解，滴加KSCN溶液，不变血红，证明不含Fe2O3(5)使铝土矿与NaOH充分接触，提高反应速率和原料的利用率1下列说法正确的是()A金属氧化物都能与水反应生成碱B非金属氧化物都能与水反应生成酸C氧化铝既能与盐酸反应又能与氨水反应D氧化铝是冶炼金属铝的原料答案D解析多数金属氧化物和部分非金属氧化物不溶于水，例如CuO、SiO2等；Al2O3是两性氧化物，能与酸和强碱溶液反应；工业上用电解Al2O3的方法制备铝。2相等物质的量的下列物质，分别与足量NaOH溶液反应，消耗NaOH的物质的量最多的是()AAl2O3 BKAl(SO4)2CAl(OH)3 DAl答案B解析若各物质的物质的量为1 mol，则有以下分析计算。A项：Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O 1 mol 2 molB项：2KAl(SO4)28NaOH=K2SO42NaAlO23Na2SO44H2O 1 mol 4 molC项：Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O 1 mol 1 molD项：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 1 mol 1 mol故消耗NaOH物质的量最多的是KAl(SO4)2。3实验室中要使AlCl3溶液中的Al3和NaAlO2溶液中的AlO全部沉淀出来，最适宜的试剂分别是()ANaOH溶液，盐酸 BBa(OH)2溶液，醋酸C盐酸，氨水 D氨水，CO2答案D解析用弱碱和弱酸使Al3和AlO沉淀，防止Al(OH)3溶解。4把Ba(OH)2溶液滴入明矾溶液中，若恰好使SO全部转化成BaSO4沉淀，此时铝元素的主要存在形式是()AAl3 BAl(OH)3CAlO DAl3和Al(OH)3答案C解析Ba(OH)2和KAl(SO4)2以物质的量之比21反应时，才能使SO全部转化成BaSO4，此时铝元素全部转化为AlO，反应的离子方程式为2Ba24OHAl32SO=2BaSO4AlO2H2O。5如图是在明矾溶液中滴入氢氧化钡溶液，下列说法错误的是()AOA段的反应离子方程式：2Al33SO3Ba26OH=2Al(OH)33BaSO4BAB段的离子方程式只有：Al(OH)3OH=AlO2H2OCA点的沉淀为Al(OH)3和BaSO4的混合物DB点溶液为KAlO2溶液答案B解析向明矾溶液里滴加氢氧化钡溶液，开始到生成沉淀的物质的量最大时：2Al33SO3Ba26OH=2Al(OH)33BaSO4；继续加氢氧化钡，当硫酸根离子恰好沉淀完全时，发生KAl(SO4)22Ba(OH)2=2BaSO4KAlO22H2O，A项，OA段生成沉淀的物质的量最大，反应离子方程式：2Al33SO3Ba26OH=2Al(OH)33BaSO4，正确；B项，AB段氢氧化铝溶解，钡离子与硫酸根离子生成沉淀，则离子方程式：SOBa2Al(OH)3OH=AlOBaSO42H2O，错误；C项，OA段生成沉淀的物质的量最大，沉淀为Al(OH)3和BaSO4的混合物，正确；D项，AB段氢氧化铝溶解，B点溶液为KAlO2溶液，正确。6工业制备铝一般是从铝土矿(主要成分是Al2O3，含有Fe2O3杂质)中得到纯净的Al2O3，然后电解Al2O3得到铝。下图是从铝土矿中提纯Al2O3的简单示意图。其中涉及到的一个反应是NaAlO2CO22H2O=NaHCO3Al(OH)3。(1)图示中的实验操作是_；图示中加入的试剂是_。(2)写出下列物质的化学式：B_，C_，H_，F_。(3)写出下列化学方程式：_。_。_。_。答案(1)过滤Ca(OH)2(2)NaAlO2Fe2O3CaCO3Al2O3(3)Al2O32NaOH=2NaAlO2H2ONaHCO3Ca(OH)2=CaCO3NaOHH2O2Al(OH)3Al2O33H2O2Al2O34Al3O2解析溶液B中通入CO2产生沉淀，说明B溶液为NaAlO2溶液，则向铝土矿中加入的试剂是NaOH溶液，操作是过滤；则溶液D为NaHCO3溶液，反应为NaHCO3Ca(OH)2=CaCO3NaOHH2O。课时作业经典基础题1在铝土矿制备金属铝的三个主要操作：酸化、灼烧、电解中，没有发生过的化学反应类型是()A氧化还原反应 B复分解反应C分解反应 D置换反应答案D解析酸化发生的反应是NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3，属于复分解反应；灼烧发生的反应是2Al(OH)3Al2O33H2O，属于分解反应；电解发生的反应是2Al2O34Al3O2，属于氧化还原反应，也属于分解反应。2若要除去MgO中混有的少量Al2O3杂质，选用的试剂是()A稀硫酸 B浓氨水C稀盐酸 D氢氧化钠溶液答案D解析要除去MgO中的少量Al2O3杂质，应选择一种能与Al2O3反应而不与MgO反应的试剂。根据Al2O3能溶于强碱溶液，而MgO不能，知可选用NaOH溶液。3下列叙述正确的是()A铝元素是地壳中含量最多的元素B工业炼铝采用电解熔融的铝土矿的方法C冰晶石能使氧化铝熔融温度降低D工业上可用还原剂把氧化铝还原成金属铝答案C解析铝元素是地壳中含量最多的金属元素；铝土矿中含有很多杂质，不能直接用来炼铝；由于铝的化学性质活泼，无法用还原剂把金属铝从氧化铝中还原出来。4将表面已完全钝化成氧化铝的铝条，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氢氧化钠答案C解析A项，Al2O36HNO3(稀)=2Al(NO3)33H2O；B项，Al2O36HCl=2AlCl33H2O；D项，Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O，故A、B、D三项都不符合题意；只有C中的硝酸铜不与Al2O3反应，故硝酸铜不会与表面完全钝化成氧化铝的铝条反应。5下列离子反应方程式正确的是()AAlCl3溶液中加少量氨水：Al33OH=Al(OH)3B氧化铝和过量的烧碱溶液反应：Al2O32OH=2AlOH2OC氯化铝溶液与过量NaOH溶液反应：Al33OH=Al(OH)3D向Al2(SO4)3溶液中滴加足量的氨水：Al34NH3H2O=AlO4NH2H2O答案B解析A项氨水应写成NH3H2O；C项Al(OH)3溶于NaOH溶液，产物为AlO和H2O；D项Al(OH)3不溶于过量的氨水，产物为Al(OH)3和NH。只有B项正确。6相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应，至体系中均无固体物质，消耗碱量最多的是()AAl BAl(OH)3 CAlCl3 DAl2O3答案A解析依据物质的量关系式：AlNaOH、Al(OH)3NaOH、AlCl34NaOH、Al2O32NaOH可知，27 g Al、78 g Al(OH)3、 g AlCl3、51 g Al2O3分别消耗1 mol NaOH，那么相同质量时Al消耗NaOH最多。7向KAl(SO4)2 溶液中滴加Ba(OH)2 溶液，使SO恰好完全沉淀，反应的离子方程式正确的是()ABa2SO=BaSO4B2Al33SO3Ba26OH=3BaSO42Al(OH)3CAl32SO2Ba23OH=2BaSO4Al(OH)3DAl32SO2Ba24OH=2BaSO4AlO2H2O答案D解析1 mol KAl(SO4)2 电离出1 mol K、1 mol Al3和2 mol SO，若使SO全部沉淀，则需2 mol Ba(OH)2，即4 mol OH和2 mol Ba2，2SO2Ba2=2BaSO4， 此时，1 mol Al3恰好与4 mol OH反应转化为 AlO，Al34OH=AlO2H2O, 两式合并即得 D选项。8下列操作中最终可以得到Al(OH)3的是()AAl2O3和水混合加热B过量的稀HCl加入到NaAlO2溶液中C过量的NaOH溶液加入到AlCl3溶液中D过量的氨气通入到AlCl3溶液中答案D解析Al2O3不能与水反应，过量的NaOH溶液与AlCl3反应生成NaAlO2、NaCl和H2O。9在Al2(SO4)3和MgSO4的混合溶液中，滴加NaOH溶液，生成沉淀的量与滴入NaOH溶液的体积关系如图所示，则原混合液中Al2(SO4)3与MgSO4的物质的量浓度之比为()A21 B12C11 D13答案B解析溶解Al(OH)3消耗碱10 mL，则生成Al(OH)3消耗NaOH为30 mL，生成Mg(OH)2消耗NaOH为(5030)mL，故Al3与Mg2浓度之比11，则Al2(SO4)3与MgSO4的物质的量浓度之比为12。10工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：下列叙述正确的是()A试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸B反应过滤后所得沉淀为氢氧化铁C图中所示转化反应都不是氧化还原反应D反应的化学方程式为NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3答案D解析工业上用铝土矿为原料冶炼铝的各步化学方程式依次为Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O，NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3，2Al(OH)3Al2O33H2O,2Al2O34Al3O2。因此，流程中试剂X是NaOH溶液，若用盐酸，则会将Fe2O3同时溶解。反应过滤后的沉淀为Fe2O3，只有第四个反应属于氧化还原反应。能力提升题11A、B、C、D、E为五种化合物，均含有某种常见元素，它们的转化关系如下图所示，其中A为澄清溶液，C为难溶的白色固体，E则易溶于水，已知A中含钾元素。请回答下列问题(答案合理即可)：(1)写出下列物质的化学式：B_，D_。(2)五种化合物中难溶于水的是_(填化学式)。(3)写出下列反应的离子方程式：AB：_，BE：_，CE：_。答案(1)Al(OH)3AlCl3(2)Al(OH)3、Al2O3(3)AlOCO22H2O=Al(OH)3HCOAl(OH)3OH=AlO2H2OAl2O32OH=2AlOH2O解析解答本题的首要任务是推断物质。物质转化关系中B的信息最丰富，以它作为突破口推断物质。B中含有某种常见元素，既能与NaOH反应，又能与HCl反应，受热能分解，则B为Al(OH)3、C为Al2O3、D为AlCl3、E为NaAlO2皆合理。A中含钾元素，与过量HCl反应生成AlCl3、与过量CO2反应生成Al(OH)3，则A为KAlO2。KAlO2与过量CO2反应，则生成物中除Al(OH)3外还有KHCO3。12胃酸过多是常见的胃病。下面是甲、乙两种常见胃药的说明摘要。甲：白色结晶状粉末，可缓缓分解。能溶于水。遇酸及酸性药物则产生二氧化碳。胃酸患者过多服用多见胃胀气，甚至有引起胃溃疡穿孔的危险。乙：与胃酸作用是中和反应，作用缓慢而持久，可维持34小时。凝胶本身覆盖于溃疡面上，具有保护作用。可溶于稀酸或氢氧化钠溶液中。(1)请你推测，甲中含有的主要化学成分是_(填化学式)；乙中含有的主要化学成分是_(填化学式)。(2)试写出甲中含有的主要化学成分引起胃胀气反应的离子方程式：_。(3)试写出乙中含有的主要化学