苏教版_化学1_专题3_第一单元_从铝土矿到铝合金

第一单元从铝土矿到铝合金第一课时从铝土矿中提取铝一、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①铝土矿与NaOH溶液反应，生成NaAlO2和水，化学方程式为Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O。②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NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3。③灼烧Al(OH)3得到Al2O3，化学方程式为2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。(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2Al2O34Al＋3O2↑3．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：①延展性——制作铝线、铝箔、多种容器。②导电性——电的良导体。铝的导电性仅次于铜，是优良的导体之一。③导热性——热的良导体。④不透明——作忌光物(如胶卷)的包装材料。⑤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。=====△=====通电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。①Al与Mg、Cu、Si、Zn、Li等金属能形成各种性能优良的铝合金。②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)Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2OAl2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O(2)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2OAl2O3＋2OH－===2AlO2－＋H2O3．Al2O3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。三、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＝Al2O3＋2H2O这是工业上制取纯净氧化铝的方法。4．Al3+和强碱反应AlCl3+3NaOH===Al(0H)3↓+3NaCl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）5．Al3+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+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↓+CO32-；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，2HgO2Hg＋O2↑，2Ag2O4Ag＋O2↑。2．热还原法常见的还原剂有H2、C、CO等。例如，MgO＋CMg＋CO↑；Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2；WO3＋3H2W＋3H2O；Cr2O3＋2AlAl2O3＋2Cr(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。2Al2O34Al＋3O2↑；2NaCl2Na＋Cl2↑。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B．NaAlO2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】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()A．MgOB．Al2O3C．NaHSO4D．NaHCO3【解析】MgO只能与盐酸反应：MgO＋2HCl===MgCl2＋H2OAl2O3与NaOH反应：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2OAl2O3与盐酸反应：Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2ONaHSO4只与NaOH反应：NaHSO4＋NaOH===Na2SO4＋H2ONaHCO3与NaOH反应：NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2ONaHCO3与HCl反应：NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O【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①～④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①步反应离子方程式为_________________，第②步反应在CO2足量时的离子方程式为_____________________________________________。【答案】④③①②①②③Al2O3＋2OH－===2AlO2－＋H2OAlO2－＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO3－6、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)3↓Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O往NaOH溶液中加入AlCl3溶液至过量Al3++4OH-=AlO2-+2H2OAl3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓往NaAlO2溶液中加入稀盐酸至过量AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O往稀盐酸溶液中加入NaAlO2至过量AlO2-+4H+=Al3++H2OAl3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓沉淀量V(NaOH)0沉淀量V(AlCl3)0沉淀量V(HCl)0沉淀量V(NaAlO2)07、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、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：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑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＝1∶1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(nHCl＝nNaOH)nHCl∶nNaOH＝3∶1VHCl(H2)＝VNaOH(H2)10、甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol·L－1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＝1∶2，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＝1∶1，因2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，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＝1∶3。现产生H2的体积比甲∶乙＝1∶2，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得：与盐酸反应的铝粉是2.7g，与NaOH反应的铝粉是5.4g，所以投入铝粉的质量为5.4g。【答案】5.4g11、有关Al与NaOH溶液反应的说法正确的是()A．Al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2∶113＜VHCl(H2)VNaOH(H2)＜1VHCl(H2)VNaOH(H2)＝13VHCl(H2)VNaOH(H2)C．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：2Al＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2↑，NaOH＋Al(OH)3===NaAlO2＋2H2O，总反应为：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。【答案】D12、①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；②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】①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：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－===AlO2－＋2H2O。②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