高中化学必修一_从铝土矿到铝合金(精修版)

1、好好学习，天天向上第一单元从铝土矿到铝合金第一课时从铝土矿中提取铝1、 从铝土矿中提取铝1铝的存在(1)地壳中金属元素的含量地壳中含量较多的四种金属顺序(由高到低)为： Al、Fe、Ca、Na 。(2)铝元素在地壳中的存在形式铝元素占地壳总量的 7.73% ，是地壳中含量 最高 的金属元素。铝土矿(主要成分为 Al2O3 ，还有少量的杂质)是铝元素在地壳中的主要存在形式之一。2铝的冶炼以铝土矿为原料，冶炼铝包括两个过程：由铝土矿 提纯 氧化铝和由氧化铝 电解 制取金属铝。(1)Al2O3的提取铝土矿与NaOH溶液反应，生成 NaAlO2 和水，化学方程式为Al2O32NaOH=2NaAlO2H

2、2O 。在NaAlO2溶液中通入过量CO2，生成 Al(OH)3 沉淀和NaHCO3，化学方程式为NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3。通常在工业生产中向氧化铝中添加冰晶石(Na3AlF6)，使氧化铝熔融温度降低，从而减少能量消耗。灼烧Al(OH)3得到Al2O3，化学方程式为 2Al(OH)3 Al2O33H2O。(2)Al2O3的电解工业上采用电解熔融氧化铝制得金属铝，化学方程式为2Al2O3 4Al3O23铝的用途(1)铝合金主要用于建筑业、交通运输业以及电子行业。(2)铝由其优良的物理性质所决定的重要用途，主要有：延展性制作铝线、铝箔、多种容器。导电性电的良导体。铝的

3、导电性仅次于铜，是优良的导体之一。导热性热的良导体。不透明作忌光物(如胶卷)的包装材料。银白色、有金属光泽作涂料(俗称银粉、银漆)。(3)铝易与许多金属或非金属元素形成多种性能优良的合金。Al与Mg、Cu、Si、Zn、Li等金属能形成各种性能优良的铝合金。铝合金的特点：密度小，强度高，塑性好，易成型，制造工艺简单，成本低廉等。二、Al2O3的性质及应用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请写出Al2O3分别与H2SO4、烧碱反应的化学方程式，并改写为离子方程式：(1) Al2O33H2SO4=Al2(SO4)33H2O Al2O36H=2Al33H2O(2) Al

4、2O32NaOH=2NaAlO2H2O Al2O32OH=2AlO2H2O3Al2O3的物理性质硬度高，熔点高，不溶于水 (填溶解性)的白色固体、常用于制造 耐火材料 。4 存在：铝土矿、刚玉 、红宝石 、蓝宝石 。3、 氢氧化铝 Al(OH)31两性氢氧化物： 既可以与酸反应，又可以与碱反应，生成盐和水的氢氧化物 。2物理性质：氢氧化铝是白色胶状物质，不溶于水，有强的吸附性，可以吸附水中的悬浮物和各种色素。3化学性质：不稳定性：氢氧化铝不稳定，受热易分解。2Al(OH)3 Al2O32H2O这是工业上制取纯净氧化铝的方法。4Al3+和强碱反应AlCl3+3NaOH = Al(0H)3+3Na

5、Cl 沉淀完全后,继续加入 NaOH，沉淀被溶解Al(0H)3+NaOH=NaAlO2+2H2O将上面两个反应相加得：AlCl3+4NaOH=NaAlO2+ 3NaCl+2H2O写成离子方程式：Al3+3OH- =Al(0H)3 （碱少量）；Al3+4OH- =AlO2-+2H2O（碱过量）5Al3+和弱碱反应AlCl3+3NH3.H2O=Al(0H)3+3NH4Cl 沉淀完全后,继续滴加氨水：沉淀不溶解（注意Al3+和强碱反应的区别）写成离子方程式：Al3+3NH3.H2O=Al(0H)3+3NH4+ 故，用Al3+制取Al(0H)3用弱碱更合适6 AlO2-与强酸的反应NaAlO2+HCl

6、+H2O=Al(0H)3+NaCl 沉淀完全后，继续加入盐酸，Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O将上面两化学反应加和得：NaAlO2+4HCl=AlCl3+2H2O +NaCl写成离子方程式：AlO2-+H+H2O=Al(0H)3 （酸少量）；AlO2-+4H+= Al3+2H2O（酸过量）7 AlO2-与弱酸的反应2NaAlO2+CO2+3H2O=Na2CO3+2Al(0H)3 沉淀完全后，继续通入CO2沉淀不溶解，发生了如下反应：CO2+H2O+Na2CO3=2NaHCO3（注意AlO2-与强酸反应的区别）写成离子方程式:2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(0H)3+CO3

7、2-；AlO2-+CO2+2H2O=Al(0H)3+HCO3- 故，由AlO2-制取Al(0H)3用弱酸更合适8 Al3+ 和AlO2-Al3+ +3AlO2-+6H2O=4Al(0H)3 新增离子共存问题Al3+不能和AlO2-，OH-共存；AlO2-不能和Al3+，H+共存9 Al(OH)3的应用Al(OH)3（胶体 ）具有很强的吸附能力，能凝聚水中的悬浮物并使之沉降，从而达到净水目的。明矾（KAl(SO4)2·12H2O）的净水作用是因为明矾溶于水可生成Al(OH)3（胶体）。KAl(SO4)2 =K+Al3+2SO42-Al3+3H2O=Al(OH)3（胶体） +3H+附：金

8、属冶炼的方法1 热分解法适用于金属活动顺序表中Hg以后的金属(很不活泼的金属)。例如，2HgO 2HgO2，2Ag2O 4AgO2。2 热还原法常见的还原剂有H2、C、CO等。例如，MgOC MgCO；Fe2O33CO 2Fe3CO2；WO33H2 W3H2O；Cr2O32Al Al2O32Cr(铝热反应)。3电解法适用于金属活动顺序表在Al以前的金属。2Al2O3 4Al3O2；2NaCl 2NaCl2。第一课时例题·练习1、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BNaAlO2溶液的酸化C灼烧氢氧化铝固体 D电解熔融的氧化铝【解析】

9、氧化还原反应的特征是元素化合价的变化。熟悉从铝土矿石中提取铝所涉及的反应，然后分析反应中是否有元素化合价的变化。只有D选项中元素的化合价在反应前后发生了变化。【答案】D2、列物质中，既能与NaOH溶液反应，又能与盐酸反应的是()AMgO BAl2O3CNaHSO4 DNaHCO3【解析】MgO只能与盐酸反应：MgO2HCl=MgCl2H2OAl2O3与NaOH反应：Al2O32NaOH=2NaAlO2H2OAl2O3与盐酸反应：Al2O36HCl=2AlCl33H2ONaHSO4只与NaOH反应：NaHSO4NaOH=Na2SO4H2ONaHCO3与NaOH反应：NaHCO3NaOH=Na2C

10、O3H2ONaHCO3与HCl反应：NaHCO3HCl=NaClCO2H2O【答案】BD3、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【解析】除杂问题所选试剂的基本原则是只与杂质发生化学反应而不影响主要存在的物质。此题利用Al2O3的两性为突破口。【答案】D4、工业上用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝，而不用还原剂还原氧化铝的方法冶炼铝，下列有关说法中正确的是()A氧化铝中铝元素的化合价为3价，只有还原性，没有氧化性B氧化铝的熔点较低，在熔融状态下易被还原C铝单质的还原性强，较难用还原剂还原氧化铝得到铝D铝离子的氧化性强，较难用还原

11、剂还原氧化铝得到铝【答案】C5、冶炼铝时发生的主要反应关系如下：在上述步反应中，属于氧化还原反应的是_(填序号，下同)，属于分解反应的是_，属于复分解反应的是_，提纯氧化铝的步骤有_。第步反应离子方程式为_ ，第步反应在CO2足量时的离子方程式为_。【答案】Al2O32OH=2AlO2H2OAlO2CO22H2O=Al(OH)3HCO36、现有两瓶失去标签的NaOH溶液和AlCl3溶液,不用任何试剂能不能鉴别?操作离子方程式图像往AlCl3溶液中加入NaOH溶液至过量Al3+ + 3OH- = Al(OH)3Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O沉淀量V(AlCl3)0沉淀量

12、V(NaOH)0往NaOH溶液中加入 AlCl3溶液至过量Al3+ + 4OH- = AlO2- + 2H2OAl3+ + 3AlO2- + 6H2O= 4Al(OH)3沉淀量V(HCl)0往NaAlO2溶液中加入 稀盐酸至过量AlO2- + H+ + H2O =Al(OH)3Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O沉淀量V(NaAlO2)0往稀盐酸溶液中加入 NaAlO2至过量AlO2- + 4H+ = Al3+ + H2OAl3+ + 3AlO2- + 6H2O= 4Al(OH)37、已学过的物质中既能与盐酸，又能与NaOH溶液反应的有哪些？有Al、Al2O3、Al(OH)3

13、、NaHCO3、(NH4)2CO3等。 8、铝制容器可否盛放浓硫酸或浓硝酸？常温下，铝遇浓硝酸、浓硫酸时会在表面生成致密的氧化膜而发生钝化，从而阻止内部金属进一步发生反应，因此浓硝酸、浓硫酸可贮存在铝制容器中，亦可用铝槽车运输。9、铝与酸或碱反应均能产生氢气，它们产生氢气的情况如何？分析依据：2Al6HCl=2AlCl33H22Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 反应物的量生成H2的体积关系等物质的量的铝足量盐酸；足量NaOH溶液 11等物质的量的盐酸和NaOH足量的铝一定量的铝盐酸不足；NaOH过量(nHClnNaOH)nHClnNaOH31VHCl(H2)VNaOH(H2)10、

14、甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L1的盐酸和NaOH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12，则加入铝粉的质量为_。【解析】解答本题的关键是由题给条件判断出哪种物质完全反应以找出计量关系。等质量的铝粉分别与足量的HCl和NaOH溶液反应，放出H2的体积关系为甲乙11，因2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，故等物质的量的HCl和NaOH分别与足量的铝粉反应，放出H2的体积关系为甲乙13。现产生H2的体积比甲乙12，说明铝粉的量对盐酸来说是过量的，对NaOH来说是不足的，据上述两方程式可求

15、得：与盐酸反应的铝粉是2.7 g，与NaOH反应的铝粉是5.4 g，所以投入铝粉的质量为5.4 g。 【答案】5.4 g11、有关Al与NaOH溶液反应的说法正确的是()AAl是还原剂，NaOH及H2O均是氧化剂B还原产物是H2，且由H2O还原所得的H2与NaOH还原所得的H2物质的量之比为21C此反应说明铝具有两性，铝的活泼性比只具有金属性的金属弱D此反应中，只有水是氧化剂，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂【解析】Al与NaOH溶液反应产生H2的实质是：2Al6H2O=2Al(OH)33H2，NaOHAl(OH)3=NaAlO22H2O，总反应为：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H

16、2。【答案】D12、在AlCl3溶液里逐滴加入NaOH溶液至过量，产生什么现象？写出有关的离子方程式；所得溶液取少许，再逐滴加入稀盐酸至过量，又有何现象？写出相应的离子反应方程式。【提示】先有白色胶状沉淀生成，后沉淀不断溶解至全部消失。有关反应的离子方程式为：Al33OH=Al(OH)3，Al(OH)3OH=AlO22H2O。溶液中逐渐产生白色胶状沉淀，然后沉淀不断溶解至完全消失。有关反应的离子方程式为：OHH=H2O，AlO2HH2O=Al(OH)3，Al(OH)33H=Al33H2O。 13、 铝盐和强碱溶液反应生成Al(OH)3沉淀的量有几种情况？如何进行计算？Al3与OH反应生成Al(

17、OH)3沉淀的定量计算规律可溶性铝盐与强碱溶液混合时，二者相对量的大小要影响产物的生成：强碱不足量时：Al33OH=Al(OH)3强碱足量时：Al(OH)3OH=AlO22H2O综合上述两式可得：Al34OH=AlO22H2O设Al3、OH的物质的量分别为n(Al3)、n(OH)，最终生成Al(OH)3的质量为mAl(OH)3，借助数轴讨论如图所示：a当n(OH-)/n(Al3+)3时，OH-全部反应，Al3+剩余，反应按式进行，mAl(OH)3=26n(OH-)。b当n(OH-)/n(Al3+)4时，Al3+全部反应，OH-剩余，反应按式进行，mAl(OH)3=0。c当3n(OH-)/n(A

18、l3+)4时，按反应和式进行，mAl(OH)3=4n(Al3+)-n(OH-)×78。14、A、B、C、D、E五种化合物，均含有常见元素，它们的转化关系如图所示，其中A为澄清溶液，C为难溶的白色固体，E则易溶于水，若取A溶液灼烧，焰色反应为浅紫色(透过蓝色钴玻璃)。(1)写出化学式：A_，C_，D_，E_。(2)写出下列反应的离子方程式。AB_，FE_。【解析】题目应以B物质作为突破口：【答案】(1)KAlO2Al2O3AlCl3NaAlO2(2)AlO2CO22H2O=Al(OH)3HCO32Al2OH2H2O=2AlO23H215、 A、B、C是单质，其中A是金属，各种物质间的转化关系如图：根据图示转化关系回答：(1)写出下列物质的化学式。A_，B_，乙_，丁_。(2)写出下列变化的化学方程式。A与NaOH溶液反应的化学方程式_ 。甲与NaOH溶液反应的离子方程式_。 (3)将一定