第一课时从铝土矿中提取铝铝的氧化物与氢氧化物苏教

专题3从矿物到基础材料专题3从矿物到基础材料第一单元从铝土矿到铝合金专题3从矿物到基础材料第一课时从铝土矿中提取铝铝的氧化物与氢氧化物新知初探自学导引自主学习一、从铝土矿中提取铝1．铝的存在铝在自然界中主要以__________态存在，而__________是铝元素在地壳中的主要存在形式之一；要从________中提取铝，必须获得纯度较高的___________。化合铝土矿铝土矿氧化铝2．从铝土矿制备铝的工艺流程想一想1．(1)在提取铝的过程中有两次过滤，其目的分别是什么？(2)在提取铝的过程中，酸化时为什么通入过量的CO2？能不能用盐酸来代替CO2?提示：(1)第一次过滤除去不溶于NaOH溶液的残渣；第二次过滤为了得到Al(OH)3。(2)为了使AlO－2完全形成Al(OH)3沉淀；不能，因为过量盐酸会溶解Al(OH)3。二、铝的氧化物与氢氧化物1．氧化铝(Al2O3)物理性质：____色固体、硬度______、熔点_____，常用于制造___________材料。刚玉的主要成分是________________，硬度仅次于金刚石。红宝石、蓝宝石均是含少量杂质的___________。白大高耐火α氧化铝刚玉(2)化学性质——_______氧化物(写出下列反应离子方程式)①与盐酸反应：____________________________________。②与NaOH溶液反应：____________________________________。2．氢氧化铝[Al(OH)3]两性Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2OAl2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2O(1)物理性质：_____色难溶于水的胶状物质,在水溶液中可形成胶体。(2)化学性质——_________氢氧化物(写出下列反应的离子方程式)A．实验步骤a．向盛有AlCl3的溶液中滴加过量的氨水白两性Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4现象：_________________________。离子方程式：__________________________________.b．将上述沉淀分成两份Ⅰ.向其中一份中滴加盐酸现象：______________________________。离子方程式：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。有白色胶状沉淀生成白色胶状沉淀溶解，溶液变澄清Ⅱ.向另一份中滴加NaOH溶液，然后通入CO2现象：______________________________________________。离子方程式：__________________________________、____________________________________。白色胶状沉淀溶解，溶液变澄清后又变浑浊OH－＋Al(OH)3===AlO－2＋2H2CO2＋2H2O＋AlO－2===Al(OH)3↓＋HCO－3B．实验结论：____________________________________________________________。想一想2．若以AlCl3为原料制备Al(OH)3时，选用氨水而不用NaOH溶液，为什么？提示：Al(OH)3可溶于过量NaOH溶液中。Al(OH)3既可与强酸反应又可与强碱反应，但不溶于弱碱和弱酸三、明矾的净水作用1．复盐(1)概念：由两种或两种以上_________和一种_______________组成的盐。(2)举例:明矾的化学式为________________.2．净水原理阳离子阴离子KAl(SO4)2·12H2O净水过程净水原理明矾电离KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO2－4生成胶体Al3＋＋3H2O===Al(OH)3(胶体)＋3H＋吸附杂质Al(OH)3胶体能凝聚水中的悬浮物并使之沉降，从而达到净水的目的自主体验1．科学界公认铝的发现者、首先提取金属铝的人是德国化学家维勒。最先制取到纯净金属铝的人当推法国化学家德维尔。请分析铝土矿提取铝的各个反应，其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的电解解析：选D。A、B、C三个反应中均无化合价发生变化的元素；D项反应中的Al元素从＋3价→0价、氧元素从－2→0价，故发生了氧化还原反应。2．下列说法正确的是(双选)()A．在地壳中含量位于第一位的金属元素的金属性不如含量位于第二位金属元素的金属性强B．冰晶石的主要成分为Na3AlF6C．钻石、宝石、刚玉的主要成分均为Al2O3D．苏打和小苏打分别是碳酸钠和碳酸氢钠的俗名解析：选BD。地壳中含量位于前4位的金属元素依次是Al、Fe、Ca、Na，Al比Fe金属性强，A项不正确；B项正确；钻石主要成分为C(金刚石)，宝石、刚玉的主要成分为Al2O3，C项不正确；D项正确。3.除去MgO中的Al2O3可选用的试剂是()A．NaOH溶液B．硝酸C．浓硫酸D．稀盐酸解析：选A。要点突破讲练互动探究导引MgO、Al2O3、SO3均是氧化物，它们性质有何差异？(只是讨论与酸、碱的反应)提示：MgO只与强酸反应、Al2O3既能与强酸反应又能与强碱反应、SO3只与强碱反应.氧化物的分类和比较要点归纳酸性氧化物、碱性氧化物和两性氧化物的比较类型概念实例反应类型酸性氧化物与碱反应生成盐和水的氧化物CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2OSO3＋2NaOH===Na2SO4＋H2O非氧化还原反应类型概念实例反应类型碱性氧化物与酸反应生成盐和水的氧化物Na2O2HCl===2NaCl＋H2OMgO＋H2SO4===MgSO4＋H2O非氧化还原反应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Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2OAl2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O特别提醒酸性氧化物、碱性氧化物、两性氧化物不一定能跟水发生反应。如：SO2、Na2O与水能迅速反应，MgO、CO2与水微弱反应，而铝、铁的氧化物都不与水反应。即时应用1．下列物质中既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的是()①Na2CO3②Al(OH)3③NH4HCO3④Al2O3A．①②④B．②③④C．②④D．①②③④解析：选B。Na2CO3只能与盐酸反应；Al2O3和Al(OH)3是两性化合物，既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应；NH4HCO3与盐酸反应放出CO2，与NaOH溶液反应放出NH3。探究导引向AlCl3溶液中加入NaOH溶液至浑浊变澄清,再加入稀盐酸至浑浊变澄清，以上变化有哪些反应发生？“铝三角”及其应用提示：AlCl3――→NaOHAlOH3浑浊――→NaOHNaAlO2澄清――→HClAlOH3浑浊――→HClAlCl3澄清。要点归纳(1)“铝三角”是指Al3＋、Al(OH)3和AlO－2相互转化的三角关系，具体反应有：Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2OAl(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2OAl3＋＋3OH－===Al(OH)3↓AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓AlO－2＋4H＋===Al3＋＋2H2OAl3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2OAl3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓(2)应用①制取Al(OH)3：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4AlO－2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3②离子共存问题：Al3＋与OH－、AlO－2等呈碱性的溶液中不能大量共存；AlO－2与H＋、Al3＋等呈酸性的溶液中不能大量共存。即时应用2．下列化学反应的离子方程式书写错误的是(双选)()A．氯化铝溶液与少量NaOH溶液反应：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓B．Al(OH)3溶于NaOH溶液中：Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2OC．NaAlO2溶液中通入过量的CO2：2AlO－2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO2－3解析：选CD。A项，少量OH－全部形成Al(OH)3，正确；B项正确；C项，通入过量CO2，产物中应生成HCO－3，错误；D项未配平，电荷不守恒，错误。D．Al2O3粉末溶于NaOH溶液中：Al2O3＋OH－===2AlO－2＋H2O题型探究权威预测金属的提取根据金属镁、铝工业提取的流程，比较它们在提取原理上的共同之处并画出相同流程。例1【解析】根据镁、铝工业提取的流程可知，它们都是先富集生成氢氧化物，然后得到较纯的可电解物,最终都采用电解的方法获取.【答案】相同流程如下：镁的提取：海水(MgCl2)——―→富集、转化Mg(OH)2―————————―→转为指定的电解质MgCl2――→熔融电解Mg铝的提取：铝土矿(Al2O3)――——→富集、转化Al(OH)3―——————―→转为指定的电解质Al2O3――→熔融电解Al共同之处：(1)都有金属元素的富集过程；(2)电解其熔融的化合物。【名师点睛】同于一些金属矿物中金属元素含量较低，在实际工业生产过程中，常常先将矿物的有效成分进行富集，然后再进行冶炼。在冶炼的方法上，还要根据金属的活泼性，选择适当的方法。一般有电解法(钾、钠、镁、铝等活泼性金属)、高温热还原法(铁、铜等)、直接煅烧(汞等)等方法。氧化铝和氢氧化铝及铝盐的性质现有A、B、C三种均含铝元素的无机化合物，它们之间的转化关系如下图(部分产物已略去)所示：例2【思路点拨】含Al元素的三种化合物，加入D可以连续反应，联想到两条线Al3＋――→OH－Al(OH)3――→OH－AlO－2，AlO－2――→H＋Al(OH)3――→H＋Al3＋。请写出B转化为C的所有可能的离子方程式____________________________________，A与C反应的离子方程式___________________________________。【解析】由图可知，A与D的反应因D少量或过量而生成B或C，故B为Al(OH)3，A、C分别为可溶性铝盐和偏铝酸盐或可溶性偏铝酸盐和铝盐。若为前者，则D为NaOH等强碱，B→C的离子方程式为Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O；若为后者，则D为HCl、H2SO4、HNO3等强酸，B→C的离子方程式为Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。两种情况下，A与C反应的离子方程式均为Al3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓。【答案】Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O，Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2OAl3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓【名师点睛】(1)熟练掌握“铝三角”中的各物质间的转化关系及转化条件，尤其是要注意转化条件中加入试剂量的多少。(2)注意“铝三角”中的“循环性”即Al3＋――→OH－Al(OH)3――→OH－AlO－2――→H＋Al(OH)3――→H＋Al3＋。热点示例思维拓展氢氧化铝两性的应用【经典案例】某校化学兴趣小组用下图所示过程除去AlCl3中含有的Mg2＋、K＋杂质离子并尽可能减少AlCl3的损失。请回答下列问题：Al3＋Mg2＋K＋Cl－――→足量NaOH溶液MgOH2沉淀溶液a――→物质A沉淀c――→盐酸AlCl3溶液溶液b(1)写出混合物中加入足量氢氧化钠溶液时,溶液中发生反应的离子方程式：____________________________________。(2)氢氧化钠溶液______(填“能”或“否”)用氨水代替，为什么？____________________________________。(3)①溶液a中存在的离子有___________________________________；②在溶液a中加入的物质A为________，反应的离子方程式为____________________；【解析】根据“流程”进行分析：溶