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专题三 从矿物到基础材料 吴兴高级中学高一备课组 第一单元从铝土矿到铝合金 第一课时从铝土矿提取铝 铝是地壳中含量最多的金属元素 由于铝是活泼的金属 因此铝元素在自然界中均以化合态的形式存在 铝土矿的主要成分 Al2O3 Fe2O3 SiO2等 从铝土矿制备铝的工艺流程 铝土矿 氢氧化钠溶液 溶解 过滤 残渣 滤液 二氧化碳 酸化 过滤 残渣 滤液 NaAlO2 Al OH 3 Al2O3 灼烧 电解 铝 流程中的一些主要反应方程式 氧化铝的熔点很高 加入冰晶石后就能降低熔点 从而节能 两性氧化物 既可以与酸反应也可以与碱反应生成盐与水的氧化物 Al2O3 2NaOH 2NaAlO2 H2OAl2O3 3H2SO4 Al2SO4 3H2O偏铝酸钠 NaAlO2 偏铝酸的酸性比碳酸还弱 氧化铝 高硬度 高熔点 高沸点 不溶于水的白色固体 常用作耐火材料 你知道吗 刚玉的主要成分是 氧化铝 硬度仅次于金刚石 红宝石 蓝宝石的主要成分也是刚玉 红宝石 混有少量含铬的化合物 蓝宝石 混有少量含钛的化合物 人造宝石不但是漂亮的装饰品 还常用来制造钟表的轴承 光学仪器等等 1 在MgO中混有少量的Al2O3杂质 欲将杂质除去可选用的试剂是 A 稀硫酸B 浓氨水C 稀盐酸D 氢氧化钠溶液 练习 答案 D 2 向某溶液中加入过量盐酸生成白色沉淀 过滤后向滤液中加入过量氨水 使溶液呈碱性 又有白色沉淀产生 再过滤后向滤液中加入纯碱溶液 又生成白色沉淀 则原溶液中含有的离子可能是 A Ag Cu2 Ba2 B Ag Ca2 Al3 C Ag Ba2 Al3 D K Mg2 Al3 答案 BC 3 准确称取6g铝土矿样品 含Al2O3 Fe2O3 SiO2 放入盛有100mL某浓度硫酸溶液的烧杯中 充分反应后过滤 向滤液中加入10mo1 L 1的NaOH溶液 产生的沉淀质量m与加入的HaOH溶液的体积V的关系如图所示 请填空回答 1 H2SO4溶液的物质的量浓度为 2 若a 2 3 用于沉淀Fe3 消耗Na0H的体积是 mL 铝土矿中各组分的质量分数 Al2O3为 Fe2O3为 SiO2为 3 a值的范围应是 在这个范围内 a值越大 的质量分数越大 解析 此题可用终态分析法 即不管中间过程 只需抓住最终 研究最终组分与起始成分中的守恒关系 便可迅速求出硫酸的浓度 再根据图形的 数 与 形 列式计算 答案 1 1 75mo1 L 1 2 2 7mL85 12 3 3 1 625 a 5Fe2O3 第一单元从铝土矿到铝合金 第二课时铝的性质 吴兴高级中学高一备课组 根据钠 镁 铝三种元素的原子结构示意图请比较 1 三种原子的原子半径大小顺序 2 三种原子的失电子能力由强到弱的次序 3 三种金属的金属性由强到弱的次序 4 三种金属的还原性由强到弱的次序 结论 Na Mg Al 铝也是一种比较活泼的金属 很容易失去最外层的3个电子 形成铝离子 Al3 一 铝的物理性质和应用 1 铝为银白色金属 质地柔软 密度较小 2 70g cm3 熔沸点较低 具有良好的导电性 延展性 2 常用于制造轻质合金 用于飞机 汽车 轮船部件 做导线 炊具 建筑装饰材料等 二 铝的化学性质 思考 一只长时间使用的铝锅表面呈什么颜色 用砂纸一擦又呈什么颜色 再经过一段时间颜色有无变化 1 与O2的反应4Al 3O2 2Al2O3 有人对铝制品因为表面氧化出现灰色而总感到不美观 所以常用钢丝球进行擦洗 你认为有必要吗 为什么 2 与酸的反应 钝化 在常温下 铝与浓HNO3 浓H2SO4不反应 对吗 3 与强碱溶液的反应 2Al 6H2O 2Al OH 3 3H2 练习1 相同物质的量的铝与足量的盐酸或足量的氢氧化钠反应时 用去的盐酸和氢氧化钠的物质的量相等吗 产生的氢气的物质的量相等吗 4 铝与水的反应 铝与冷水不反应 与热水反应缓慢 4 与金属氧化物的反应 铝热反应的实质是高温下 较活泼的铝置换出较不活泼的金属 工业上常用于冶炼高熔点的金属 下列物质中可以和铝粉发生铝热反应的是 A 氧化钠B 镁粉C 氧化钨D 硫粉 C 利用铝热反应还可以焊接钢轨 向一装满CO2的铝制易拉罐中迅速加入足量NaOH溶液 立即将口封住 摇动易拉罐 经过一段时间后罐壁内凹变瘪 再过一段时间后又鼓起来 解释发生这一现象的原因 并写出必要的化学方程式 罐壁内凹的原因是 方程式为 罐壁又鼓起的原因是 方程式为 练习2 把镁粉中混有的少量铝粉除去 应选用的试剂是 A 盐酸B 氨水C 烧碱溶液D 纯碱溶液 练习3 答案 C 练习4 称取两份铝粉 第一份加入足量的NaOH溶液 第二份加入足量的盐酸 若放出的氢气的体积相等 同温同压 则两份铝粉的质量比为 A 1 2B 1 3C 3 2D 1 1 解析 铝无论和强酸反应还是和强碱反应 产生的H2的比例都是2Al 3H2 答案 D 练习5 某无色溶液能与铝粉作用生成氢气 则溶液中可能大量共存的离子组是 A H Mg2 Cl Cu2 B NO3 K Na H C Cl Ba2 NO3 OH D OH Cl HCO3 Mg2 解析 能与铝粉反应生成氢气的可以是酸液也可以是碱液 但与强氧化性的酸反应则无氢气放出 如浓硫酸 硝酸 答案 A C 练习6 在工业上的铝常用于冶炼难熔金属 这一用途主要是由于铝 A 具强还原性 反应中放出大量的热B 高温时在空气中能燃烧C 具有良好导热性D 反应后生成熔点更高的氧化铝 答案 A 练习7 两种金属粉末的混合物15g 投入足量的稀盐酸中 得到5 6L氢气 标准状况 这种混合物可能是 A 镁和铁B 镁和铝C 铁和锌D 镁和铜 解析 利用平均值法则 要产生5 6L的H2需要镁6g 铝6 75g 铁7g 锌16 25g 所以混合物中必含有锌 答案 CD 练习8 有一无色透明的溶液可能含有H Mg2 Ba2 Cl OH NO3 SO42 Ag Cu2 HCO3 离子 该溶液与铝反应只有氢气生成 该溶液有两种组合情况 第一种组合 其中一定含有 离子 一定不存在 离子 水电离子出H OH 忽略不计 下同 第二种组合 其中一定含有 离子 一定不存在 答案 第一种组合 H OH NO3 Ag Cu2 HCO3 第二种组合 OH H Mg2 Ag Cu2 HCO3 第一单元从铝土矿到铝合金 第三课时铝的氢氧化物 吴兴高级中学高一备课组 两性氧化物 既可以与酸反应也可以与碱反应生成盐与水的氧化物 Al2O3 2NaOH 2NaAlO2 H2OAl2O3 3H2SO4 Al2SO4 3H2O偏铝酸钠 NaAlO2 偏铝酸的酸性比碳酸还弱 复习 实验 在氯化铝溶液中滴加氨水 然后把产生的沉淀分成三份 沉淀溶解 沉淀溶解 沉淀不溶解 两性氢氧化物 既可以与强酸反应也可以与强碱反应生成盐与水的氢氧化物 由于氢氧化铝既可溶于强碱又可溶于强酸 所以制备氢氧化铝宜采用以下途径 铝盐与氨水的反应 Al3 3NH3 H2O Al OH 3 3NH4 偏铝酸盐与碳酸的反应 AlO2 CO2 2H2O Al OH 3 HCO3 Al3 与AlO2 在溶液中的双水解反应 Al3 3AlO2 6H2O 4Al OH 3 拓展知识 氢氧化铝沉淀的图象分析 向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量A BAlCl3 3NaOH Al OH 3 3NaClB CNaOH Al OH 3 NaAlO2 2H2O 向盐酸酸化后的AlCl3溶液滴加NaOH溶液直至过量 A BHCl NaOH NaCl H2OB CAlCl3 3NaOH Al OH 3 3NaClC DNaOH Al OH 3 NaAlO2 2H2O 向NaAlO2溶液滴加HCl至过量 A B NaA1O2 HCl H2O NaCl Al OH 3 B C Al OH 3 3HCl AlCl3 3H2O 向NaOH与NaAlO2混合液中滴加HCl直至过量 A BHCl NaOH NaCl H2OB C同 A BC D同 B C 向NaOH溶液滴加AlCl3 直至过量 A B4NaOH AlCl3 NaAlO2 3NaCl 2H2O 12NaOH 3AlCl3 3NaAlO2 9NaCl 6H2O B C3NaAlO2 AlCl3 6H2O 4Al OH 3 3NaCl 向盐酸中滴加NaAlO2溶液直至过量 A B4HCl NaAlO2 AlCl3 NaCl H2OB CAlCl3 3NaAlO2 6H2O 4Al OH 3 3NaCl 向等物质的量混合的MgCl2 AlCl3溶液中滴加NaOH直至过量 A BMgCl2 2NaOH Mg OH 2 2NaClAlCl3 3NaOH Al OH 3 3NaClB CAl OH 3 NaOH NaAlO2 2H2O 练习 1 向30mL1mol L 1的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4mol l 1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 7 5mLC 15mLD 27 5mL 解析 利用图形一目了然地看到碱的量有两个值0 03mol 4mo1 L 1 7 5mL 0 11mol 4mo1 L 1 27 5mL 答案 BD 2 Na Mg Al Fe4种金属中的两种组成的混合物12g 与足量的盐酸反应产生0 5g的H2 则此混合物中必含 解析 此题用 摩尔电子质量法 即转移1mo1电子所需要金属的质量 转移电子的物质的量 0 5 2 2 0 5mol 平