（江苏专用）2020版高考化学 专题二 第2讲 从铝土矿到铝合金课件

第2讲从铝土矿到铝合金【2020·备考】最新考纲：1.理解并能应用常见金属的活动性顺序。2.了解Al及其重要化合物的主要性质和重要应用。3.了解金属材料在生产和生活中的重要应用。4.认识化学在金属矿物等自然资源综合利用和实现物质间转化等方面的实际应用。新课标要求：在同周期元素性质递变规律中体会铝及其化合物的性质。最新考情：铝及其化合物涉及Al、Al2O3、Al(OH)3、Al3＋、AlO－2的性质及相互之间的转化，一是在选择题中考查铝及其化合物的性质和转化关系，二是填空题中以工艺流程的形式考查铝及其化合物的冶炼，如2017高考16题。考点一铝的性质及用途1.铝的原子结构与物理性质[知识梳理]银白3ⅢA2.金属铝的化学性质写出图中有关反应的化学方程式：①4Al＋3O2=====点燃2Al2O3②___________________________________________③④___________________________________________⑤___________________________________________(铝热反应)提醒：①常温下，能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生“钝化”，而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。②铝与稀硝酸反应时生成的气体是NO而不是H2。③能与铝反应产生氢气的溶液可能呈强酸性也可能呈强碱性。2Al＋3Cl2=====点燃2AlCl3钝化2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑2Al＋Fe2O3=====高温Al2O3＋2Fe3.铝的制备及用途(1)制备：电解熔融Al2O3：_______________________________________________________________。(2)用途：①纯铝用作导线。②铝合金制备汽车、飞机、生活用品等。2Al2O3(熔融)=====通电冰晶石4Al＋3O2↑1.下列说法正确的是()A.用坩埚钳夹住一小块经砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，熔化后的液态铝滴落下来B.Al、盐酸、NaOH溶液三者之间两两均能发生反应C.铝与Fe2O3发生铝热反应后固体物质增重D.常温下，相同的铝片中分别加入足量的浓、稀硝酸，浓硝酸中铝片先溶解完[题组诊断]铝的性质及用途解析加热时，因为铝箔表面生成Al2O3，且Al2O3的熔点很高，把熔化的液态铝包裹在里面，不会滴落下来，A错误；Al既能与强酸反应又能与强碱反应，B正确；铝与Fe2O3发生铝热反应生成Al2O3和铁，固体质量不会增加，C错误；常温下，铝在浓HNO3中“钝化”，D错误。答案B2.科技工作者提出用铝粉处理含亚硝酸盐废水的思路：调节亚硝酸盐废水的酸碱性，使其pH12，然后加入适量的铝粉、搅拌，从而达到预期目的。下列判断错误的是()A.处理废水时铝单质转化为Al3＋B.处理废水时亚硝酸盐被还原C.处理过程中，OH－参与了反应D.铝粉颗粒大小影响废水处理的速率解析pH12，溶液显碱性，则处理废水时，铝单质转化为AlO－2，A错误；铝是金属，具有还原性，因此处理废水时，亚硝酸盐被还原，B正确；处理废水时铝单质转化为AlO－2，这说明OH－参与了反应，C正确；固体反应物的表面积越大，反应速率越快，因此铝粉颗粒的大小影响废水处理的速率，D正确。答案A3.某同学对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并放出耀眼的光芒”“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。查阅《化学手册》知：Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔点、沸点数据如下：物质AlAl2O3FeFe2O3熔点/℃660205415351462沸点/℃246729802750—(1)该同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是该反应放出的热量使铁熔化，而铝的熔点比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释是否合理：________(填“合理”或“不合理”)。(2)设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是________，反应的离子方程式为__________________________________________________________________________________________。(3)实验室溶解该熔融物，下列试剂中最好的是________(填序号)。A.浓硫酸B.稀硫酸C.稀硝酸D.氢氧化钠溶液解析(1)这种解释是合理的，它体现了铝热反应的特点之一——放热较多，并且结合了表格中提供的熔点数据。(2)若证明所得块状熔融物中含有金属铝，只要加入NaOH溶液即可，因为金属铝与NaOH溶液反应放出氢气，而铁不与NaOH溶液反应；相应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑。(3)铁铝熔融物在一定条件下能与浓硫酸或稀硝酸反应，但会产生有毒气体，而且消耗酸的量多；熔融物中铁不能与氢氧化钠溶液反应。铁和铝均与稀硫酸反应且产物无污染，故答案为B。答案(1)合理(2)NaOH溶液2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑(3)B【归纳总结】铝粉和氧化铁粉末的混合物称为铝热剂，铝热反应可用于焊接钢轨。实验装置图见右图。铝热反应先点燃镁条，KClO3是助燃剂。2Al＋Fe2O3=====高温2Fe＋Al2O3(现象：剧烈反应，放出大量热，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙子中)铝热反应还可用于冶炼Ni、Mn、V等难熔金属。如：10Al＋3V2O5=====高温5Al2O3＋6V等。4.铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题：(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H2的体积之比是________。(2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中，产生H2的体积之比是________。(3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H2相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是________。铝与酸、碱反应的定量分析(4)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V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为()A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.1.8g解析(1)根据化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑得Al与H2的关系式均为2Al～3H2，故只要参加反应的Al的量相等，所得H2的量必相等。(2)因为在反应中Al过量，产生的H2由HCl和NaOH的量决定。根据化学反应中的关系式：6HCl～3H2、2NaOH～3H2，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积比为1∶3。(3)因为铝足量且产生H2相等，根据关系式n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1，又因为两溶液体积相等，故物质的量浓度c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。(4)其反应原理分别为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的体积比是1∶3，而题设条件体积比为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。2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑6mol3mol3mol·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↑2×27g3mol5.4g0.3mol即投入的铝粉为5.4g。答案(1)1∶1(2)1∶3(3)3∶1(4)A【反思归纳】铝与酸、碱反应生成H2的量的关系1.铝与酸、碱反应的化学方程式分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。从化学方程式可以看出Al与酸、碱反应时生成H2的实质都是Al――→失3e－Al3＋，2H＋――→得2e－H2，所以无论与酸还是与碱反应，Al与H2的关系都是2Al～3H2。2.等量的铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气体积比VHCl（H2）VNaOH（H2）＝1∶1。3.足量的铝分别与等物质的量的HCl和氢氧化钠反应，产生氢气的体积比VHCl（H2）VNaOH（H2）＝1∶3。4.一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比13VHCl（H2）VNaOH（H2）11，则必定是a.铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；b.铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。考点二铝的重要化合物1.铝的氧化物[知识梳理]2Al3＋＋3H2O2AlO－2＋H2O2Al2O3(熔融)=====电解冰晶石4Al＋3O2↑2.氢氧化铝(1)_____色胶状不溶于水的固体。(2)化学性质：白反应的化学方程式或离子方程式分别为：①；②；③。Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O2Al(OH)3=====△Al2O3＋3H2O(3)制备①向铝盐中加入氨水，离子方程式为。②NaAlO2溶液中通入足量CO2，离子方程式为。③NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合：离子方程式为。名师助学：①Al(OH)3具有两性，能溶于强酸(如盐酸)、强碱(如NaOH溶液)，但不溶于弱酸(如H2CO3)、弱碱溶液(如氨水)。②Al2O3、MgO的熔点很高，可用作耐火材料，但氧化铝坩埚不能用于熔融NaOH固体。③既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应的物质有Al、Al2O3、Al(OH)3，多元弱酸的酸式盐(如NaHCO3、KHS、KHSO3、NaH2PO4等)及弱碱弱酸盐(如CH3COONH4等)。Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4AlO－2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－33AlO－2＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓3.常见的铝盐(1)复盐：两种不同的金属阳离子(或金属离子和铵根)和一种酸根阴离子组成的盐。(2)明矾净水①明矾的化学式：，②净水原理涉及的离子方程式：________________________________________________________________________________________________。KAl(SO4)2·12H2OAl3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”[题组诊断]铝的重要化合物的性质用途(1)向1mol·L－1AlCl3溶液中加过量的6mol·L－1NaOH溶液制备Al(OH)3悬浊液()(2)氢氧化铝具有弱碱性，可用于制胃酸中和剂()(3)明矾用作净水剂不涉及化学变化()(4)向NaAlO2溶液中通入过量CO2制Al(OH)3的离子方程式：CO2＋AlO－2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3()×√×√(5)Al(OH)3既能与稀硫酸反应又能与NaOH溶液反应()(6)明矾的化学式为Al2(SO4)3·12H2O()(7)下列物质的转化在给定条件下能够实现：Al2O3――――――→NaOH（aq）NaAlO2(aq)――→CO2Al(OH)3()√×√2.下列除去杂质的方法不正确的是()A.镁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥B.用过量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋C.Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO2后过滤D.MgO中混有少量Al2O3：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥