2012高考化学一轮复习课件：专题3第1单元 从铝土矿到铝合金 知识研习(苏教版)

立体设计·走进新课堂立体设计·走进新课堂立体设计·走进新课堂立体设计·走进新课堂课程标准1.了解合金的概念及其重要应用。2.了解铝及其重要化合物的主要性质及其应用。考点展示1.以镁铝合金为代表的金属材料在现实中的应用。2.铝及其化合物的性质。3.以铝及其化合物为载体的计算。立体设计·走进新课堂铝元素在地壳中含量丰富，仅次于。自然界中的铝全部以存在；铝土矿的主要成分是。氧和硅化合态Al2O3一、从铝土矿中提取铝1．铝在自然界中的存在立体设计·走进新课堂2．从铝土矿制备铝的工艺流程铝土矿(主要成分)溶液沉淀各步反应的化学方程式：①；②；③；④。――→NaOH溶液①――→CO2过量②――→灼烧③――→电解④Al2O3NaAlO2Al(OH)3Al2O3Al=====高温=====通电Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O2NaAlO2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO32Al(OH)3Al2O3＋3H2O2Al2O34Al＋3O2↑立体设计·走进新课堂[想一想1]仍以铝土矿为原料，设计另一套可行的提取铝的方案。提示：可按以下流程提取铝：铝土矿AlCl3溶液Al(OH)3Al2O3Al。――→盐酸――→NH3过量――→高温――→电解立体设计·走进新课堂二、氧化铝1．物理性质色体，硬度，熔沸点。刚玉、红宝石、蓝宝石的主要成分为。2．化学性质(1)与盐酸反应的化学方程式为：。白固大高氧化铝Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O立体设计·走进新课堂(2)与NaOH溶液反应的化学方程式为：。两性氧化物：与、都能反应生成和的氧化物。Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O酸碱盐水立体设计·走进新课堂三、氢氧化铝1．物理性质色固体，溶于水。2．化学性质(1)受热分解，化学反应方程式为：。白不2Al(OH)3Al2O3＋3H2O=====△立体设计·走进新课堂(2)两性有关的化学反应方程式为：与盐酸的反应：。与NaOH的反应：。Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2OAl(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O立体设计·走进新课堂(1)治疗胃酸过多，其原理可用离子方程式表示为：。(2)水解生成的Al(OH)3胶体可净水。明矾的电离方程式为：。Al3＋水解生成胶体的离子方程式为：。Al(OH)3胶粒有强吸附能力，可用于净水。Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2OKAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO2－4Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋3．用途立体设计·走进新课堂可溶性铝盐与氨水反应的离子方程式：。四、铝单质1．物理性质色有光泽的固体。Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4金属银白4．制取立体设计·走进新课堂(1)与单质反应①与O2反应：常温下，铝表面可形成致密的，故金属铝有一定的抗腐蚀性。点燃或加热时与O2反应的化学方程式为：。②与其他非金属单质(如Cl2、S等)反应，化学方程式分别为：氧化膜v2．化学性质立体设计·走进新课堂与Cl2反应：。与S反应：。(2)与酸反应与非氧化性强酸反应的离子方程式为：。在常温下可被、钝化。(3)与强碱溶液反应，化学反应方程式为：。2Al＋3Cl22AlCl32Al＋3SAl2S3=====△=====△2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑浓硝酸浓H2SO42Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑立体设计·走进新课堂(4)铝热反应化学方程式为：。冶炼稀有金属、焊接铁轨等。(5)与某些盐(如CuSO4)溶液反应化学方程式为：。3．工业冶炼铝化学反应原理可用方程式表示为：。=====高温2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe2Al＋3CuSO4===Al2(SO4)3＋3Cu=====电解2Al2O34Al＋3O2↑立体设计·走进新课堂[想一想2]是否只有铝粉与氧化铁所发生的反应才叫铝热反应？提示：不是。铝粉可与许多难熔金属的氧化物粉末混合形成铝热剂，并在一定条件下发生铝热反应，用以冶炼相应的金属，如3CuO＋2Al3Cu＋Al2O3等。=====点燃立体设计·走进新课堂立体设计·走进新课堂金属与酸或碱反应生成H2的量的关系1．金属与酸反应的计算(1)实质：M＋nH＋===Mn＋＋H2↑。(2)规律①金属与酸反应产生氢原子的物质的量等于金属失去电子的物质的量。②相同物质的量的不同金属与足量酸反应产生H2的物质的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价之比。n2立体设计·走进新课堂(3)常用方法①守恒法：守恒法是化学计算中常用的方法，包括原子守恒、电荷守恒、电子得失守恒等。②平均值法：平均值法是混合物组分含量求解的常用方法，可设平均摩尔质量，要注意结合化合价进行转化。2．铝与酸或碱反应生成H2的量的关系铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应的原理：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。立体设计·走进新课堂反应物量的关系生成H2的关系Al稀盐酸、NaOH溶液等量足量n(HCl)(H2)＝n(Al)n(NaOH)(H2)＝n(Al)n(HCl)(H2)∶n(NaOH)(H2)＝1∶13232立体设计·走进新课堂反应物量的关系生成H2的关系Al稀盐酸、NaOH溶液足量二者等物质的量n(HCl)(H2)＝n(HCl)n(NaOH)(H2)＝n(NaOH)n(HCl)(H2)∶n(NaOH)(H2)＝1∶31232立体设计·走进新课堂【案例1】(2009·上海化学)镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应，产生气体的体积(V)与时间(t)关系如右图。反应中镁和铝的()A．物质的量之比为3∶2B．质量之比为3∶2C．摩尔质量之比为2∶3D．反应速率之比为2∶3立体设计·走进新课堂【解析】镁、铝与稀硫酸反应的离子方程式分别为：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑。假定生成的H2的物质的量均为1mol，由上述方程式可得消耗两种金属的物质的量分别为1mol、mol，质量分别为24g、18g。镁和铝的物质的量之比为3∶2，质量之比为4∶3，因此A正确，B错误；镁和铝的摩尔质量之比为24g/mol∶27g/mol＝8∶9，故C错误；由于生成相同体积的气体时，所需要的时间之比为2∶3，故反应速率之比为3∶2，D错误。【答案】A23立体设计·走进新课堂【规律方法】物质的量应用于化学方程式的计算是从定量的角度研究化学反应的规律性。解题的关键是在掌握化学反应基本原理的同时，熟悉各物理量之间的转换关系和化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质物质的量之比的关系。要注意分析题中给定条件是什么，求什么，涉及哪些反应，用什么方法求解最简单，规范的格式应怎样书写等，并注意法定单位符号的准确应用。立体设计·走进新课堂【即时巩固1】甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol/L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V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为()A．5.4gB．3.6gC．2.7gD．1.8g立体设计·走进新课堂【解析】其反应原理为：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时，产生H2的体积之比为1∶3，而题设条件体积之比为1∶2，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于NaOH来说是不足的。立体设计·走进新课堂2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑6mol3mol3mol·L－1×0.1L0.15mol则Al与NaOH反应生成的H2为0.15mol×2＝0.3mol。2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑2×27g3mol5．4g0.3mol即投入的铝粉为5.4g。【答案】A立体设计·走进新课堂可溶性铝盐与强碱反应的计算规律Al3＋与OH－随着相对量的不同发生下列有关反应：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓①Al(OH)3＋OH－===AlO2－＋2H2O②由①②得：Al3＋＋4OH－===AlO2－＋2H2O③由于Al3＋与OH－反应的产物能与反应物之一的OH－反应，所以计算的思路与CO2和Ca(OH)2反应的计算思路相似，规律如下：立体设计·走进新课堂(1)求Al(OH)3的量≤3时，发生反应①，则：n[Al(OH)3]＝n(OH－)；≥4时，发生反应③，无Al(OH)3生成；34时，发生反应①②，则：n[Al(OH)3]＝4n(Al3＋)－n(OH－)。nOH－nAl3＋13nOH－nAl3＋nOH－nAl3＋立体设计·走进新课堂(2)求反应物碱的量n[Al(OH)3]＝n(Al3＋)时，发生反应①，则n(OH－)＝3n(Al3＋)；n[Al(OH)3]n(Al3＋)时，分两种情况：碱不足时，发生反应①，则n(OH－)＝3n[Al(OH)3]；碱过量时，发生反应①②，则n(OH－)＝4n(Al3＋)－n[Al(OH)3]。立体设计·走进新课堂灵犀一点：①Al3＋只能在酸性溶液中大量存在，如AlCl3、Al2(SO4)3溶液。②铝元素在碱性溶液中以AlO2－形式大量存在，所以AlO2－与H＋、Al3＋与OH－不能大量共存。③Al3＋溶液中加入过量的氨水、AlO2－溶液中通入足量的CO2，也都只能使反应进行到Al(OH)3沉淀为止。④试剂的滴加顺序不同，产生的现象不同的组合：NaOH溶液和AlCl3溶液、NaAlO2溶液和HCl溶液等。立体设计·走进新课堂【案例2】AlCl3溶液中加入50mLamol·L－1NaOH溶液：(1)当a≤3b时，生成Al(OH)3沉淀的物质的量为________。(2)当a、b满足________条件时，无沉淀产生。(3)当a、b满足________条件时，先有沉淀生成，后又有部分沉淀溶解，此时Al(OH)3的质量为________g。立体设计·走进新课堂【解析】(1)依题意知，在AlCl3溶液中加入NaOH溶液有如下两个反应发生：AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl①AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋2H2O＋3NaCl②根据以上两个反应可以看出：当a≤3b时只发生第一个反应，此时NaOH不足量，产生沉淀的量取决于NaOH。n[Al(OH)3]＝n(NaOH)，所以答案为mol。130.05a3立体设计·走进新课堂(2)如果无沉淀生成，Al元素全部以AlO2－形式存在：n(AlCl3)∶n(NaOH)≤1∶4，即a∶b≥4∶1，所以答案为a≥4b。(3)此种情况应当是两个反应均发生，铝元素以Al(OH)3和AlO2－两种形式存在。立体设计·走进新课堂求沉淀的量方法很多：方法一：联立方程法。设反应①中，AlCl3物质的量为x，则Al(OH)3为x，NaOH为3x，反应②中AlCl3物质的量为y，NaOH为4y，解得x＝(0.2b－0.05a)mol＝0.05(4b－a)molx＋y＝0.05bmol3x＋4y＝0.05amol立体设计·走进新课堂m[Al(OH)3]＝78g·mol－1×0.05(4b－a)mol＝3.9(4b－a)g方法二：守恒法。此种条件下，溶液中的离子有Na＋、Cl－、AlO2－。n(AlO2－)＝n(Na＋)－n(Cl－)＝0.05amol－0.05×3bmol立体设计·走进新课堂n[Al(OH)3]＝n(Al3＋)总－n(AlO2－)＝0.05bmol－(0.05amol－0.15bmol