2020年高中化学 专题三 从矿物质到基础材料 第1单元 从铝土矿到铝合金 第2课时 铝的氧化物与氢

第一单元从铝土矿到铝合金第2课时铝的氧化物与氢氧化物从铝土矿中提取铝[目标导学]1．了解从铝土矿中提取铝的工艺流程。2．了解氧化铝与酸、碱等物质反应的情况。3．了解氢氧化铝的两性及制备。4．了解铝的重要化合物在生产、生活中的应用。[背诵经典导学]1．Al2O3是两性氧化物，其与强酸、强碱溶液反应的离子方程式分别为Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O、Al2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2O。2．Al(OH)3是两性氢氧化物，其与强酸，强碱溶液反应的离子方程式分别为Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O、Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O。扬帆起航温习双基课前学习空间1．氧化铝(1)物理性质色态溶解性熔点硬度白色固体难溶于水很高很大(2)化学性质：Al2O3是_____氧化物，与酸或强碱溶液都能反应生成盐和水。①a.Al2O3与H2SO4反应的化学方程式为____________________________________，离子方程式为____________________________________。b．Al2O3与NaOH溶液反应的化学方程式为____________________________________，离子方程式为______________________________________。②两性氧化物：既可以与酸反应又可以与碱反应生成盐和水的氧化物。(3)用途：冶炼金属铝的原料，良好的_____材料。Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2OAl2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2OAl2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2OAl2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2O两性耐火2．氢氧化铝(1)物理性质：白色难溶于水的_____沉淀。(2)化学性质：Al(OH)3既可以与强酸反应又可以与强碱反应生成盐和水，属于_____氢氧化物。①Al(OH)3与HCl反应的化学方程式为_______________________________，离子方程式为__________________________。②Al(OH)3与NaOH溶液反应的化学方程式为___________________________________，离子方程式为__________________________________。Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2OAl(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2OAl(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O胶状两性(3)制备①试剂：AlCl3溶液、氨水②现象：产生_________沉淀，氨水过量时___________。③离子方程式：___________________________________。Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4白色胶状沉淀不溶解3．明矾的净水作用(1)复盐：由两种或两种以上的_______和一种_______组成的盐，如明矾的化学式为_________________。(2)明矾的净水原理KAl(SO4)2·12H2O阳离子阴离子4．从铝土矿中提取铝(1)铝的存在①含量：铝元素是地壳中含量_____的金属元素。②存在：地壳中铝以_____态存在于铝土矿中，铝土矿的主要成分是______。最多化合Al2O3(2)从铝土矿制备铝的工艺流程如图所示：上述过程中发生反应的化学方程式分别为：①__________________________________________；②__________________________________________；③__________________________________________；④__________________________________________。Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2ONaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO32Al(OH)3=====△Al2O3＋3H2O2Al2O3=====通电4Al＋3O2↑——小试身手1．下列物质中，既能与盐酸反应，又能跟NaOH溶液反应的是()①NaHCO3②Al③Al2O3④Al(OH)3⑤Na2CO3A．①②③④⑤B．②③④C．①③④D．①②③④解析：NaHCO3为酸式盐，既与酸反应又与碱反应，NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O。Al均能反应，2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。Al2O3，Al(OH)3均为两性化合物，均能与酸、碱反应，Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O，Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O。Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O，Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O。Na2CO3只能与酸反应，Na2CO3＋2HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O。故答案D正确。答案：D2．下列各组物质能相互反应得到Al(OH)3的是()A．Al跟NaOH溶液B．Al(NO3)3跟过量的NaOH溶液C．Al2O3和水共热D．Al2(SO4)3和过量的氨水解析：Al跟过量的NaOH溶液共热生成偏铝酸钠，得不到氢氧化铝，故A错误；Al(NO3)3跟过量的NaOH溶液生成偏铝酸盐，得不到氢氧化铝，故B错误；氧化铝不溶于水，不能与水反应生成氢氧化铝，故C错误；氢氧化铝不溶于弱碱，Al2(SO4)3和过量的NH3·H2O反应得到氢氧化铝，故D正确。故选D。答案：D3．工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：下列叙述正确的是()A．试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸B．反应①过滤后所得沉淀为氢氧化铁C．图中所示转化反应都不是氧化还原反应D．反应②的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3解析：由后续流程可知，反应①中试剂X的作用是将铝元素转移到溶液中，从而与Fe2O3分离。由于Al2O3属于两性氧化物，而Fe2O3属于碱性氧化物，所以应选用氢氧化钠溶液溶解Al2O3，A、B均错误；流程最后一步电解Al2O3制取Al时元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，C错误；由反应①分析，溶液乙的溶质是NaAlO2；反应②的产物是Al(OH)3和NaHCO3，说明通入物质不仅含有碳元素，而且在水中显酸性，Y是CO2。根据元素守恒，反应②的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3，D正确。答案选D。答案：D核心要点突破定位重点深化理解知识点一“铝三角”及其之间转化1．Al3＋―→Al(OH)3(1)可溶性铝盐溶液与少量的NaOH溶液反应：Al3＋＋3OH－(少量)===Al(OH)3↓。(2)可溶性铝盐溶液与氨水反应：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4。2．Al(OH)3―→Al3＋Al(OH)3溶于强酸溶液：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。3．Al3＋―→AlO－2可溶性铝盐溶液与过量的强碱溶液反应：Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2O。4．AlO－2―→Al3＋可溶性偏铝酸盐溶液与足量的强酸溶液反应：AlO－2＋4H＋===Al3＋＋2H2O。5．AlO－2―→Al(OH)3(1)可溶性偏铝酸盐溶液与少量强酸溶液反应：AlO－2＋H＋(少量)＋H2O===Al(OH)3↓。(2)可溶性偏铝酸盐溶液中通入CO2：2AlO－2＋CO2(少量)＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO2－3；AlO－2＋CO2(过量)＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3。6．Al(OH)3―→AlO－2Al(OH)3溶于强碱溶液：Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O。【名师提示】制备Al(OH)3时，可向铝盐溶液中加入氨水，也可以向偏铝酸盐溶液中通入CO2，不用强酸或强碱的原因是Al(OH)3可溶于强酸和强碱。知识点二有关氢氧化铝沉淀图象的分析1．向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液图象：O―→A：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓A―→B：Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O现象：立即产生白色沉淀，并逐渐增多，达到最大后又逐渐溶解，最后沉淀消失。2．向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液图象：O―→A：Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2OA―→B：3AlO－2＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓现象：开始时无沉淀产生，后出现白色沉淀，并逐渐增多，达到最大后保持不变。3．向NaAlO2溶液中滴加盐酸图象：O―→A：AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓A―→B：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O现象：立即产生白色沉淀，并逐渐增多，达到最大后又逐渐溶解，最后沉淀消失。4.向盐酸中滴加NaAlO2溶液图象：O―→A：AlO－2＋4H＋===Al3＋＋2H2OA―→B：Al3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓现象：开始无沉淀产生，后出现白色沉淀，并逐渐增多，到达最大后保持不变。【名师提示】1解答图象计算题，必须抓住有关化学反应原理和有关物质的性质，结合图象的特点，综合分析逐步计算求解。其关键是抓住图象的四点(原点、交点、转折点、终点，数形结合，分析计算。2在铝盐和强碱溶液及偏铝酸盐和强酸溶液反应的图象中，只要沉淀的量没有达到最大值，则产生的沉淀对应的碱或酸的量都有不足和过量两种情况，计算时要注意分类讨论。3NaOH溶液与铝盐、盐酸与偏铝酸盐，不需要任何试剂，可利用相互滴加来加以区别。知识点三有关明矾参与的离子方程式的书写明矾水溶液中含有K＋、Al3＋、SO2－4，所以向其中加入Ba2＋或OH－都会发生离子反应，OH－的量不同，Al元素会以不同形式出现。——对点训练【例1】甲、乙、丙三种物质均含有铝元素，在溶液中的转化关系如图所示。下列说法正确的是()A．若甲是Al，丙是Al(NO3)3，则乙一定是NaAlO2B．若甲是Al2O3，丙是NaAlO2，则乙一定是Al(NO3)3C．若甲是Al(NO3)3，丙是NaAlO2，则乙一定是Al(OH)3D．若甲是Al(OH)3，丙是Al(NO3)3，则乙一定是NaAlO2【解析】若甲是Al，丙是Al(NO3)3，则乙可能是NaAlO2或KAlO2等，故A错误；若甲是Al2O3，丙是NaAlO2，则乙可能是Al(NO3)3或硫酸铝、氯化铝，故B错误；若甲是Al(NO3)3，丙是NaAlO2，则乙一定是Al(OH)3，故C正确；若甲是Al(OH)3，丙是Al(NO3)3，则乙可能是NaAlO2或KAlO2等，故D错误。【答案】C【例2】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)。请回答下列问题：(1)写出化学式：A_________，B_________，E_________。(2)写出下列反应的离子方程式：A→B：__________________________________________。B→E：__________________________________________。C→D：__________________________________________。【解析】以物质B作为突破口，B能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应，且受热分解，则B为Al(OH)3，C为Al2O3，D为AlCl3，E为NaAlO2；A与过量CO2反应生成B，且焰色反应为紫色，A为KAlO2。【答案】(1)KAlO2Al(OH)3NaAlO2(2)AlO－2