从铝土矿到铝合金.docx
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从铝土矿到铝合金
第一单元 从铝土矿到铝合金
第1课时 从铝土矿中提取铝 铝的氧化物与氢氧化物
一、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__________。
2.从铝土矿中提取铝的工艺流程及反应:
(1)工艺流程
(2)有关反应
①碱溶:
_______________________________________________________________;
②酸化:
________________________________________________________________;
③灼烧:
________________________________________________________________;
④电解:
_______________________________________________________________。
二、氧化铝
1.物理性质
色态
溶解性
熔点
硬度
2.化学性质
Al2O3是________氧化物,与________或________溶液都能反应生成盐和水。
(1)与强酸反应的离子方程式:
_____________________________________________。
(2)与强碱反应的离子方程式:
_____________________________________________。
3.用途
(1)冶炼金属________的原料;
(2)良好的________材料。
三、氢氧化铝
1.Al(OH)3的制备与性质探究
实验操作
实验现象
化学方程式及离子方程式
2.Al(OH)3的两性
既能跟______溶液起反应,又能跟______溶液起反应,是一种________氢氧化物。
3.Al(OH)3的用途
利用Al(OH)3的________来中和过多的胃酸。
4.Al(OH)3的不稳定性:
_________________________________________________。
四、硫酸铝钾
1.KAl(SO4)2的电离方程式为:
___________________________________________
________________________________________________________________________。
2.十二水合硫酸铝钾的化学式为________________,俗名________,是一种________晶体,____________于水,可用作__________。
注意 明矾用作净水剂的原理是:
明矾溶于水时会与水反应生成Al(OH)3胶体,Al(OH)3胶体可以和水中悬浮的泥沙形成絮状不溶物沉降下来,使水澄清,所以明矾可作净水剂。
知识点1 铝的冶炼
1.从石器、青铜器到铁器时代,金属的冶炼体现了人类文明的发展水平,青铜(约6000年前)、Fe(约2500年前)、Al(约200年前)之所以有先后,主要取决于( )
A.金属的导电性强弱
B.金属在地壳中的含量多少
C.金属的化合价高低
D.金属的活动性强弱
2.电解法冶炼铝时,冰晶石的作用是( )
A.助熔剂B.催化剂
C.还原剂D.氧化剂
知识点2 Al2O3
3.下列说法正确的是( )
A.金属氧化物都能与水反应生成碱
B.非金属氧化物都能与水反应生成酸
C.氧化铝既能与酸反应又能与氨水反应
D.氧化铝坩埚不能用于熔融烧碱
4.已知4g由氧化镁和另一种金属氧化物组成的混合物中含有氧元素1.8g,则另一种金属氧化物是( )
A.CuO B.CaO C.Fe2O3 D.Al2O3
知识点3 Al(OH)3的性质
5.下列物质中,既能溶于盐酸溶液又能溶于NaOH溶液的氧化物是( )
A.MgOB.Al2O3C.Fe2O3D.Al(OH)3
6.下列各组反应中能得到Al(OH)3的是( )
A.Al2O3加到热水中
B.向NaAlO2溶液中加入过量盐酸
C.将Na投入到NaAlO2溶液中
D.在AlCl3溶液中滴几滴NaOH溶液
知识点4 硫酸铝钾
7.向KAl(SO4)2溶液中滴加Ba(OH)2溶液,使SO
恰好完全沉淀,反应后铝元素的主要存在形式是( )
A.Al3+B.Al(OH)3
C.AlO
D.Al3+和Al(OH)3
练基础落实
1.在地壳中含量最多的非金属与含量最多的金属形成的化合物是( )
A.CaOB.Fe2O3C.Na2OD.Al2O3
2.下列物质中,可用作冶炼铝的原料的是( )
A.冰晶石B.绿矾C.铝土矿D.大理石
3.实验室需要使AlCl3溶液中的Al3+全部沉淀出来,适宜用的试剂是( )
A.NaOH溶液B.Ba(OH)2溶液
C.硫酸D.氨水
4.有100mL3mol·L-1的氢氧化钠溶液和100mL1mol·L-1的氯化铝溶液。
按如下两种方法进行实验:
①将氢氧化钠溶液分多次加入到氯化铝溶液中;②将氯化铝溶液分多次加入到氢氧化钠溶液中。
比较两次实验的结果是( )
A.现象相同,最终沉淀量相等
B.现象不同,最终沉淀量不相等
C.现象相同,最终沉淀量不相等
D.现象不同,最终沉淀量相等
5.把4.6g钠投入100mL0.1mol·L-1AlCl3溶液中,待其充分反应后(水的蒸发不计),下列叙述中错误的是( )
A.Cl-浓度不变
B.溶液仍有浑浊
C.溶液中几乎不存在Al3+
D.溶液中存在最多的是Na+
6.下列化学反应的离子方程式错误的是( )
A.Al(OH)3与盐酸反应:
Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
B.Al2O3溶于过量NaOH溶液:
Al2O3+2OH-===2AlO
+H2O
C.铁溶于稀H2SO4中:
Fe+2H+===Fe2++H2↑
D.Al(OH)3溶于NaOH溶液:
Al(OH)3+3OH-===AlO
+3H2O
7.为较简便地将溶液中的Mg2+和Al3+分离应加( )
A.盐酸B.HNO3
C.NaOH溶液D.水
练方法技巧
8.有200mLMgCl2和AlCl3的混合溶液,其中c(Mg2+)为0.2mol·L-1,c(Cl-)为1.3mol·L-1。
使Mg2+全部转化为沉淀分离出来,至少需加4mol·L-1NaOH溶液的体积为( )
A.40mLB.72mL
C.80mLD.128mL
练综合拓展
9.阅读图中的图示,回答问题:
(1)图中所说的“碱”指的是_______________________________________________。
(2)用离子方程式表示图丁中的化学反应原理:
______________________。
(3)患胃溃疡病人不能服用含小苏打的药片来中和胃酸,而服用胃舒平[其中含Al(OH)3],其原因是__________________________________________,相应的离子方程式为_________。
10已知X是某金属单质,X、A、B、C含同一种元素,可发生如下转化:
(1)写出下列物质的化学式:
X:
________________,A:
__________,B:
__________,C:
__________。
(2)写出以下反应的离子方程式:
②:
________________________________________________________________________;
④:
________________________________________________________________________。
专题3 从矿物到基础材料
第一单元 从铝土矿到铝合金
第1课时 从铝土矿中提取铝 铝的氧化物与氢氧化物
基础落实
一、
1.
(1)最多
(2)化合 Al2O3
2.
(2)①Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2O
②NaAlO2+CO2(过量)+2H2O===Al(OH)3↓+NaHCO3 ③2Al(OH)3
Al2O3+3H2O
④2Al2O3
4Al+3O2↑
二、
1.白色粉末 不溶于水 高 大
2.两性 强酸 强碱
(1)Al2O3+6H+===2Al3++3H2O
(2)Al2O3+2OH-===2AlO
+H2O
3.
(1)铝
(2)耐火
三、
1.有白色沉淀生成 Al2(SO4)3+6NH3·H2O===2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4 Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH+4 沉淀溶解 Al(OH)3+3HCl===AlCl3+3H2O Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O 沉淀溶解 Al(OH)3+NaOH===NaAlO2+2H2O Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O
2.酸 碱 两性
3.碱性
4.2Al(OH)3
Al2O3+3H2O
四、
1.KAl(SO4)2===K++Al3++2SO
2.KAl(SO4)2·12H2O 明矾 无色 易溶 净水剂
对点训练
1.D 2.A
3.D [多数金属氧化物和非金属氧化物不溶于水,如CuO、Al2O3、CO等,Al2O3是两性氧化物,能与强酸和强碱反应。
]
4.D [若4g全是MgO,则氧元素的质量为1.6g<1.8g,则另一氧化物(4g)中所含氧元素的质量必大于1.8g,若把金属氧化物的化学式转换写成MO形式,则要求M的相对原子质量小于24,A、B当然排除:
Fe2O3―→
×56=37.3>24,Al2O3―→Al
O 27×
=18<24,所以只有D项符合题意。
]
5.B [符合要求的应是两性氧化物——Al2O3;Al(OH)3为两性的氢氧化物。
]
6.D [Al2O3与水不反应,NaAlO2溶液中加过量盐酸可发生NaAlO2+HCl+H2O===Al(OH)3↓+NaCl,Al(OH)3+3HCl===AlCl3+3H2O;Na与水反应生成NaOH,而NaOH与NaAlO2不反应;D项中NaOH不足,只能发生AlCl3+3NaOH===Al(OH)3↓+3NaCl。
]
7.C [当加入Ba(OH)2将所有的SO2-4都转化为沉淀时,此时加入的OH-与原明矾[KAl(SO4)2]溶液中的Al3+的物质的量之比为4∶1,而Al3++4OH-===AlO
+2H2O。
]
课后作业
1.D 2.C
3.D [AlCl3与碱反应生成的Al(OH)3为两性氢氧化物,遇强酸或强碱可溶解,故应选择弱碱(氨水)沉淀Al3+。
]
4.D
5.B [4.6g钠与水反应生成0.2molNaOH,而溶液中含有0.01molAl3+和0.03molCl-,NaOH的物质的量大于4倍的Al3+的物质的量,故Al3+完全转化为AlO
,溶液澄清。
]
6.D [书写离子方程式时,氧化物、难溶物不能拆开写,强酸、强碱应拆开写,故A、B、C项正确;D项中不遵守原子守恒和电荷守恒。
]
7.C
8.C [欲使Mg2+全部转化成沉淀从溶液中分离出来,应向溶液中加入过量的NaOH溶液,使Mg2+、Al3+沉淀后,再使Al(OH)3恰好溶解,此时溶液中溶质是NaCl和NaAlO2。
对原溶液设c(Al3+)=x,据电荷守恒:
3x+2c(Mg2+)=c(Cl-),即3x+2×0.2mol·L-1=1.3mol·L-1,x=0.3mol·L-1。
对于反应后的溶液,据电荷守恒:
n(Na+)=n(AlO
)+n(Cl-),据原子守恒:
n(AlO
)=n(Al3+),则n(NaOH)=n(Na+)=n(AlO
)+n(Cl-)=0.3mol·L-1×0.2L+1.3mol·L-1×0.2L=0.32mol。
NaOH溶液的体积为
=0.08L=80mL。
]
9.
(1)Na2CO3(或碳酸钠)
(2)2H++CO
===H2O+CO2↑ (3)因NaHCO3与盐酸反应会生成CO2,可能会造成胃穿孔,胃舒平的主要成分Al(OH)3也能和HCl反应且无气体生成 H++HCO
===CO2↑+H2O,Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
10
(1)Al Al2O3 NaAlO2 AlCl3
(2)2Al+2OH-+2H2O===2AlO
+3H2↑
Al2O3+2OH-===2AlO
+H2O
解析 根据各物质的转化关系,结合能与强碱反应的金属单质只有铝,即X为铝。
则B为NaAlO2,A为Al2O3,C为AlCl3。
第2课时 铝的性质
一、铝的性质
1.铝与氧气的反应
活泼金属在空气中易与氧气反应,表面生成一层____________,有的氧化膜__________,不能保护____________,有的氧化膜________,可保护__________不被__________。
2.铝与NaOH溶液的反应
实验操作
实验现象
试管中__________,铝片________;点燃的木条放在试管口时发出________声
试管中__________,铝片________;点燃的木条放在试管口时发出________声
有关化学方程式
化学方程式:
________________________
离子方程式:
________________________
化学方程式:
________________________________________
离子方程式:
______________________________________
3.钝化
常温下,铝遇浓H2SO4、浓HNO3发生________,原因是:
______________。
4.铝热反应
(1)定义:
工业上用______还原一些金属氧化物。
(2)应用:
焊接铁轨,反应为____________________________________。
二、铝的用途
1.铝合金
(1)特点:
__________________________________等。
(2)用途:
应用于____________________________等。
2.利用其________,制电线、电器元件等。
3.利用其强的________,冶炼高熔点金属,焊接铁轨等。
知识点1 金属与非金属的反应
1.下列关于金属性质的叙述中正确的是( )
A.钠与氧气反应时,产物是由O2的用量决定的
B.铝箔在空气中受热可以熔化且会发生剧烈燃烧
C.金属与非金属发生反应时,被氧化的一定是金属
D.铁丝不论在空气中还是纯氧中都不会燃烧
知识点2 铝与NaOH溶液反应的实质
2.有关Al与NaOH溶液反应的说法中,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与由NaOH还原所得的H2物质的量之比为2∶1
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H2O是氧化剂,NaOH既不是氧化剂也不是还原剂
知识点3 铝的性质及应用
3.能用铝为原料来冶炼难熔的金属的原因是( )
A.铝的密度小,熔点较低
B.铝在空气中燃烧,放出大量的热
C.铝在金属活动性顺序表中排在前面
D.铝具有还原性,发生氧化还原反应时放出大量的热
4.下列有关铝及其化合物的叙述正确的是( )
A.铝在常温下不能与O2反应
B.铝不能与Cl2反应
C.铝既能溶于酸,又能溶于碱
D.Al2O3只能与酸反应,不能与碱反应
5.铝在人体中积累可使人慢性中毒,铝在下列使用场合需加以控制的是( )
①制铝锭 ②制易拉罐 ③制电线 ④制牙膏皮 ⑤用明矾净水 ⑥制炊具 ⑦用明矾和小苏打作食物膨化剂
⑧用Al(OH)3制成药片治胃病 ⑨制防锈油漆
A.②④⑤⑥⑦⑧B.②⑤⑥⑦⑨
C.①②④⑤⑥⑦⑧D.③④⑤⑥⑦⑧
练基础落实
1.小明家收藏了一张清末的铝制佛像,至今保存完好。
其未被锈蚀的主要原因是( )
A.铝不易发生化学反应
B.铝的氧化物易发生还原反应
C.铝不易被氧化
D.铝易被氧化,但氧化铝膜具有保护内部铝的作用
2.除去镁粉中的少量铝粉,可选用的试剂是( )
A.硫酸B.氨水
C.盐酸D.氢氧化钠溶液
3.等量镁铝合金粉末分别投入到下列四种过量物质的溶液中,充分反应,放出H2最多的是( )
A.NaOH溶液B.H2SO4溶液
C.蔗糖溶液D.NaCl溶液
4.常温下能用铝制容器盛放的是( )
A.稀硫酸B.NaOH溶液
C.浓H2SO4D.CuSO4溶液
5.属于铝热反应的是( )
A.Al+HClB.Al+H2SO4
C.Al+MgOD.Al+MnO2
练方法技巧
6.铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应时,当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时,反应中消耗的盐酸和氢氧化钠的物质的量之比为( )
A.1∶1 B.2∶1 C.3∶1 D.1∶3
7.把铝粉和Fe3O4粉末配成铝热剂,并均分成两份。
第一份在高温下恰好完全反应,然后将生成物与足量盐酸充分反应;第二份直接加入足量的氢氧化钠溶液使之充分反应,前后两种情况下生成的气体在相同状况下的体积比是( )
A.1∶1B.9∶8C.3∶4D.4∶3
8.Mg、Al、Fe三种金属分别与同浓度、同体积的稀盐酸反应时,放出H2的质量相等,则下列说法中正确的是( )
A.三种金属的物质的量相等
B.三种金属均过量
C.三种金属的质量相等
D.盐酸均过量
练综合拓展
9.向一个铝制易拉罐中充满CO2,然后往罐内注入足量的浓NaOH溶液,立即用胶布密封罐口,不多会儿听到易拉罐“咔咔”作响,发现易拉罐变瘪,再过一会儿又鼓起来。
(1)易拉罐变瘪的原因是__________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)易拉罐又鼓起来的原因是______________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)有关反应的离子方程式为_______________________________________________
____________、____________________________________。
10.A、B、C、D、E是中学化学中常见的5种化合物,它们之间有如图所示的转化关系,请填写下列空白:
(1)若A为盐,且A灼热,火焰呈紫色,则物质A的化学式是__________,写出A―→B的离子方程式:
________________________________________________________________________。
(2)若A为二元强碱,D的无水物是实验室常用的一种干燥剂,则物质A的化学式为__________,写出B―→E反应的离子方程式_____________________________________。
第2课时 铝的性质
基础落实
一、
1.氧化膜 疏松 内层金属 致密 内层金属 继续氧化
2.有气泡产生 溶解 爆鸣 有气泡产生 溶解 爆鸣 2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑ 2Al+6H+===2Al3++3H2↑ 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ 2Al+2OH-+2H2O===2AlO
+3H2↑
3.钝化 在表面形成一层致密的氧化膜,阻止内部金属进一步发生反应
4.
(1)Al
(2)2Al+Fe2O3
2Fe+Al2O3
二、
1.
(1)密度小、强度高、塑性好、抗腐蚀能力强
(2)建筑业、交通、电子行业
2.导电性
3.还原性
对点训练
1.C [Na与O2的反应产物是由反应条件决定的,常温下生成Na2O,点燃时生成Na2O2,与O2的用量无关,A错误;铝箔在空气中受热可熔化,但由于表面形成熔点很高的Al2O3,故不会燃烧,B错误;铁丝可在纯氧中燃烧生成Fe3O4,D错误;金属与非金属单质反应时,金属只能失电子被氧化,C正确。
]
2.D 3.D 4.C
5.A [凡是与饮食有关的东西均应加以控制。
]
课后作业
1.D [铝是一种活泼的金属,易与空气中的氧气反应,在铝制品表面形成一层致密的氧化铝膜,可保护内部的铝不被继续腐蚀。
]
2.D [因为Mg、Al都可以和盐酸、硫酸反应,故A、C不正确;Al只能和强碱溶液反应,不能和弱碱溶液反应,氨水是弱碱,故B不正确。
应选D。
]
3.B [镁和铝都能与H2SO4溶液反应放出H2,而与NaOH溶液反应时,只有铝参加反应放出H2,故前者生成H2的量多;C、D项不反应,无H2放出。
]
4.C [铝在浓H2SO4中钝化。
]
5.D [铝热反应应是Al与高熔点金属化合物的反应。
]
6.C [金属与酸的反应规律:
(1)金属与酸的反应均为氧化还原反应,且金属失去电子的物质的量等于酸得到电子的物质的量。
(2)1mola价的活泼金属与足量的非氧化性酸反应时,可生成
mol的H2。
根据铝与盐酸以及铝与NaOH溶液反应的化学方程式:
2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑
2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
可直接得到答案:
n(HCl)∶n(NaOH)=3∶1。
]
7.C [设每份铝热剂中Fe3O41mol,被正好还原为3molFe共转移8mol电子。
但这3molFe与足量的盐酸充分反应时生成3molFe2+,共转移电子6mol,生成H23mol,另一份铝热剂中的铝与足量氢氧化钠反应转移8mol电子,生成4molH2,这两份氢气在相同状况下的体积之比为3∶4。
]
8.B [根据反应的化学方程式:
Mg+2HCl===MgCl2+H2↑
2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑
Fe+2HCl===FeCl2+H2↑
等质量的三种金属与酸反应产生H2的量不等;等物质的量的三种金属与酸反应产生H2的量也不等;若三种金属均过量,则产生的H2的量由盐酸决定。
]
9.
(1)CO2被吸收,使罐内气体压强减小而被外界大气压压瘪
(2)由于铝与NaOH反应生成H2,气体压强又增大而重新鼓起
(3)2OH-+CO2===CO
+H2O
2Al+2OH-+2H2O===2AlO
+3H2↑
解析 在易拉罐内充入CO2后加入氢氧化钠溶液,会发生反应:
2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O,而使罐内气体压强减小,所以在外界大气压的作用下变瘪;然后过量的N
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