铝要点Word下载.docx
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2.从铝土矿中提取铝的方法是本节的难点,学习时要运用氧化物、酸、碱、盐相互转化关系,结合化学原理,搞清楚生产工艺的每一步操作目的。
例1:
下图是工业上冶炼铝的工艺流程图:
写出有关的化学反应方程式:
①②
③④
【解析】本题涉及工业上铝土矿的冶炼工艺流程,需要掌握每一步的化学反应及反应原理。
【答案】①Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
②NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3
(过量)
③2Al(OH)3
Al2O3+3H2O
④2Al2O3
4Al+3O2↑
知识点2:
铝的氧化物与氢氧化物
1.两性氧化物
既能与酸反应,又能与碱反应生成盐和水的氧化物
2.氧化铝的性质:
氧化铝是一种不溶于水的白色固体,熔沸点高,硬度大。
常用于制造耐火材料。
氧化铝是典型的两性氧化物,与强酸、强碱溶液反应:
Al2O3+2OH-===2AlO2-+H2O
Al2O3+6H+===2Al3++3H2O
3.氢氧化铝的两性
氢氧化铝是氧化铝的水化物,氧化铝是两性氧化物,它的水化物——氢氧化铝是两性氢氧化物。
两性氢氧化物的定义:
既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物。
①与酸反应:
Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O(离子反应方程式:
Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O)
②与碱反应:
Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O(离子反应方程式:
Al(OH)3+
=AlO2-+2H2O)
注意:
①因为Al(OH)3与碱反应时表现出酸的性质,所以有时把它写成酸的形式:
H3AlO3
②Al(OH)3只能与强碱反应生成偏铝酸钠,而不与弱碱(如氨水)反应。
所以NH3•H2O是铝盐制Al(OH)3的常用试剂。
4.氢氧化铝受热易分解:
5.Al(OH)3胶体的制备
Al(OH)3胶体中的胶粒具有很大的表面积,因此具有很强的吸附性,可吸附水中的悬浮物而沉降,使水得到净化。
(1)将铝盐加入水中,Al3+与水反应通常生成的是Al(OH)3胶体,明矾【
】是常用的净水剂。
(2)明矾是由两种阳离子和一种阴离子组成的盐,化学上称这种盐为复盐。
【典型例题】
例2:
将agFe2O3、Al2O3样品溶解在过量的200mLc(H+)=0.1mol•L-1的硫酸溶液中,然后向其中加入NaOH溶液使Fe3+、Al3+刚好沉淀,用去NaOH溶液100mL,则NaOH溶液的浓度为
A.0.1mol•L-1B.0.2mol•L-1C.0.4mol•L-1D.0.8mol•L-1
【解析】反应过程为Fe2O3、Al2O3+H2SO4→Fe3+、Al3+、H++NaOH→
因此当Fe3+、Al3+刚好沉淀时,滤液中的成分只有Na2SO4。
由电荷守恒原理有n(Na+)=2n(SO42-),100mL×
c(NaOH)=2×
(200mL×
0.05mol•L-1),c(NaOH)=0.2mol•
有关铝元素在溶液中的计算,抓住终态溶液中的成分,根据电荷守恒即可简化计算。
【答案】B
例3:
向100mL1mol•L-1AlCl3溶液中逐滴加入1mol•L-1NaOH溶液,若充分反应后所得沉淀的质量为3.9g,则所加入NaOH溶液的体积可能是
A.150mLB.200mLC.300mLD.350mL
【解析】当向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液时,AlCl3将与NaOH发生反应生成
沉淀,随着NaOH溶液的增多,生成的Al(OH)3沉淀也将逐渐增多并达到最大值,此时继续加入NaOH溶液,因生成的Al(OH)3沉淀具有两性,将会与所加入的NaOH溶液进一步反应而生成偏铝酸钠,导致沉淀逐渐减少,最终完全溶解。
因此,本题在解答时,应考虑在达到最大量沉淀前后可能各有一个答案。
(1)Al3++3OH-=Al(OH)3↓
0.1mol(过量)x0.05mol解得:
x=0.15mol
V1=0.15mol×
1000/1mol•L-1=150mL
(2)Al3++3OH-=Al(OH)3↓
0.1mol0.3mol0.1mol
Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O
(0.1-0.05)moly解得:
y=0.05mol
V2=(0.3+0.05)mol×
1000/1mol•L-1=350mL
【答案】AD
例4.有下列几个反应:
①向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液;
②向盐酸和AlCl3的混合溶液中滴加NaOH溶液;
③向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液;
④向NaAlO2溶液中滴加盐酸。
符合反应①的图象是______,符合反应②的图象是_____,符合反应③的图象是____,符合反应④的图象是_____,写出步骤②中的三个化学方程式___________________、_____________________、____________________。
【解析】向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液,其反应过程为:
AlCl3+3NaOH=
↓,Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O,所以沉淀完全与沉淀溶解消耗的NaOH的量为3:
1;
向盐酸和AlCl3的混合溶液中滴加NaOH溶液,反应过程为:
HCl+NaOH=NaCl+H2O,AlCl3+3NaOH=3NaCl+Al(OH)3↓,Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O;
向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液,其反应过程为:
4OH-+Al3+=AlO2-+2H2O,3AlO2-+Al3++6H2O=4Al(OH)3↓,所以没有沉淀与产生沉淀消耗的AlCl3的体积比为3:
向NaAlO2溶液中滴加盐酸,其反应过程为:
AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓,
+3H+=Al3++3H2O,所以产生沉淀与沉淀溶解消耗的HCl的体积比为1:
3
【答案】A,B,C,DHCl+NaOH=NaCl+H2O,AlCl3+3NaOH=3NaCl+
↓,Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O
例5.向明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液,沉淀的物质的量随Ba(OH)2物质的量的变化曲线图(如图),请指出A、B两点的意义,并写出OA与AB段发生反应的离子方程式。
【解析】本题要求能够在熟练掌握Al3+与OH―反应的基础上,对化学反应的本质有清楚的认识。
明矾[KAl(SO4)2·
12H2O]在水溶液中存在下面的电离方式:
KAl(SO4)2=K++Al3++2SO42―,加入Ba(OH)2后,Ba2+要和SO42―生成BaSO4沉淀,Al3+要和OH―先生成沉淀Al(OH)3,随着Ba(OH)2的加入Al(OH)3又要和OH―生成AlO2―而溶解,所以要全面考虑本题中所给的各离子之间的关系,在开始加入Ba(OH)2时BaSO4和
同时沉淀,当Al3+全部沉淀时,Ba2+还没有完全沉淀,而当Ba2+全部沉淀时,Al3+转变成了AlO2―。
【答案】A点表示生成的全部Al(OH)3和部分BaSO4沉淀,B点表示此时的沉淀全部为BaSO4。
OA段的离子方程式为:
Al3++3OH―=Al(OH)3↓Ba2++SO42―=BaSO4↓,AB段的离子方程式为:
Al(OH)3+OH―=AlO2―+2H2O。
Ba2++SO42―=BaSO4↓
例6.准确称取6g铝土矿样品(含
)放入盛有100mL某浓度的硫酸的烧杯中,充分反应后过滤,向滤液中加入
NaOH溶液,产生的沉淀质量m与加入NaOH溶液体积V的关系如图。
回答:
(1)硫酸的物质的量浓度为_______________。
(2)若a=2.3,用于沉淀
所消耗的NaOH溶液的体积是_________mL,该铝土矿样品中各组成成分的质量分数:
为_________,
为_________。
【解析】
(1)题给铝土矿样品中只有
、
与H2SO4反应。
滤液:
H2SO4、Al2(SO4)3、Fe2(SO4)3,加35mLNaOH溶液时,沉淀值最大,此时沉淀为Al(OH)3、Fe(OH)3,形成
溶液,由电荷守恒
,根据元素守恒知
,得
(2)沉淀
消耗
的量与溶解
所耗的
的量之比为3:
1,沉淀
所用NaOH溶液为
;
所用NaOH溶液为:
。
【答案】
(1)1.75mol/L
(2)2.7;
85%;
12%
【点评】考查铝盐与碱反应的规律,图象关键点和守恒法的运用。
四、应考锦囊
铝及其化合物在工业及生活中有着重要而广泛的用途,特别是铝及其化合物的两性,在题目中的计算形式方法性和技巧性较强,是金属及其化合物知识的重点与难点。
代表题型有:
铝盐与强碱反应产物的讨论,含铝化合物的沉淀图象题等。
解题关键是:
(1)熟悉铝及其化合物的转化关系。
(2)将铝及其化合物的两性与过量计算相结合。
(3)结合图象综合分析。
(4)充分利用守恒关系。
五、本讲小结
(1)
与NaOH生成沉淀的规律:
①当
时,
②当
③当
(2)
与强酸(
)生成沉淀的计算规律:
①当0<
≤1时,产生Al(OH)3沉淀,n[Al(OH)3]=n(H+)
②1<
<4时,生成的Al(OH)3部分溶解,n[Al(OH)3]=
[4n(
)-n(H+)]
≥4时,无Al(OH)3生成。
六、超前思维:
(从铝土矿到铝合金
(二)——铝的性质)
铝的性质
1、铝的物理性质:
铝为______金属,质地________,密度较________(2.70g/cm3),熔沸点较_________,具有良好的______________。
2、主要用途:
什么叫合金?
特性:
合金的硬度一般比各成分金属______,多数合金的熔点_______于组成它的成分金属。
3、铝的化学性质
铝的原子结构示意图:
根据钠、镁、铝三种元素的原子结构示意图,请比较:
(1)三种原子的失电子能力由强到弱的次序:
(2)三种金属的金属活泼性由强到弱的次序:
结论:
__________________
4、铝的化学性质
(1)与O2、Cl2、S等非金属反应:
①常温下能与氧气反应,在表面形成致密的氧化膜:
_______________________
铝是一种较活泼的金属,为什么耐腐蚀?
②在点燃的条件下能与氧气剧烈的反应:
③与氯气的反应:
④与硫的反应:
(2)与酸的反应:
与稀硫酸、稀盐酸反应
铝能与酸反应,为什么工业上还用铝槽车贮运浓硝酸、浓硫酸呢?
(3)与强碱溶液的反应
(4)与金属氧化物的反应:
(5)与盐溶液的反应
【模拟试题】
(答题时间:
60分钟)
一、选择题(每小题有一个或两个选项符合题意,每小题3分,共36分)
1.实验室需要使AlCl3溶液中的Al3+离子全部沉淀出来,适宜用的试剂是
A.NaOH溶液B.Ba(OH)2溶液
C.盐酸 D.氨水
2.将3.9g镁铝合金,投入到500mL2mol·
L-1的盐酸中,金属完全溶解,再加入4mol·
L-1的NaOH溶液,若要生成的沉淀最多,加入的这种NaOH溶液的体积是
A.125mLB.200mLC.250mLD.560mL
3.只用一种试剂可区别Na2SO4、MgCl2、FeCl2、Al2(SO4)3、(NH4)2SO4五种溶液,这种试剂是
A.Ba(OH)2B.H2SO4C.NaOHD.AgNO3
4.从铝土矿制备铝所涉及的下列有关反应中,属于氧化还原反应的是
A.铝土矿溶于NaOH溶液中B.偏铝酸钠溶液的酸化
C.灼烧氢氧化铝固体D.电解熔融的氧化铝
5.下列各组离子能在同一溶液里大量共存的是
A.Na+、Al3+、Cl-、AlO2-B.K+、H+、SO42-、AlO2-
C.Na+、Al3+、NO3-、OH-D.K+、Na+、AlO2-、CO32-
6.下列各组溶液,无论将少量前者滴入后者,还是将少量后者滴入前者,生成物一定相同的是
A.NaOH溶液和AlCl3溶液B.FeBr2溶液和氯水
C.NaHCO3溶液和澄清石灰水D.Ca(HCO3)2溶液和澄清石灰水
*7.向含有NH4+、Mg2+、Fe2+和Al3+的溶液中加入足量Na2O2微热并搅拌后,再加入过量稀盐酸,溶液中大量减少的离子是
A.NH4+B.Fe2+C.Mg2+D.Al3+
8.向30mL1mol·
L-1的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4mol·
L-1的NaOH溶液,若产生0.78g白色沉淀,则加入的NaOH溶液的体积可能为
A.3mL B.10mLC.15mL D.27.5mL
9.现有200mLMgCl2、AlCl3的混合液,其中c(Mg2+)=0.2mol·
L-1,c(Cl-)=1.3mol·
要使Mg2+转化成Mg(OH)2,并使Mg2+和Al3+分离开来,至少需要4mol·
L-1的NaOH溶液
A.140mLB.120mLC.100mLD.80mL
10.有100mL3mol/L氢氧化钠溶液和100mL1mol/L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,比较两次实验结果。
A.现象相同,最终沉淀量相等B.现象不同,最终沉淀量不等
C.现象相同,最终沉淀量不等D.现象不同,最终沉淀量相等
11.把X溶液逐滴滴入Y溶液中,与把Y溶液逐滴滴入X溶液中,所产生的现象相同,则X、Y是下表中的
A
B
C
D
X
BaCl2
HCl
NaOH
Y
H2SO4
NaAlO2
AlCl3
Na2CO3
*12.下列反应加入过量试剂仍能保持为透明溶液的是
A.在硫酸铝溶液中滴加过量氨水
B.在氯化镁溶液中滴加过量的烧碱溶液
C.在偏铝酸钠溶液中加入过量盐酸
D.在氯化钙溶液中通入过量的二氧化碳
二、填空题
13.(10分)下列五个图中,横坐标表示加入的物质的量,纵坐标表示生成沉淀的量,从A——E中选择各题要求的序号填入表中
溶液
加入的物质
答案序号
饱和石灰水
通CO2至过量
AlCl3溶液
通入过量的NH3
含少量NaOH的NaAlO2溶液
通入过量的CO2
NaAlO2溶液
滴加稀HCl至过量
MgCl2、AlCl3的混合液
滴加NaOH至过量
14.(12分)在一定条件下可实现下图所示物质之间的变化:
请填写下列空白:
(1)孔雀石的主要成分是CuCO3·
Cu(OH)2(碱式碳酸铜)受热易分解。
上图中的F是。
(2)写出明矾与过量NaOH溶液反应的离子方程式:
。
(3)图中所得G和D都是固体,混合后在高温下可以发生反应,写出该反应的化学方程式:
(4)每生成1molD,同时生成_______molE。
15.(18分)某混合物A,含有KAl(SO4)2、Al2O3和Fe2O3,在一定条件下可实现下图所示的物质之间的变化:
据此回答下列问题:
(1)I、II、III、IV四步中对于溶液和沉淀的分离采取的方法是。
(2)根据上述框图的反应关系,写出下列B、C、D、E所含物质的化学式
固体B;
沉淀C;
沉淀D;
溶液E。
(3)写出①、②、③、④四个反应的化学方程式
①;
②;
③;
④
16.(16分)在mmLbmol·
L-1AlCl3溶液中,加入等体积amol·
L-1的NaOH溶液。
(1)当a≤3b时,生成Al(OH)3沉淀的物质的量是________mol。
(2)当a、b满足________条件时,无沉淀生成。
(3)当a、b分别满足______________条件时,有沉淀生成且溶液中无Al3+存在,生成Al(OH)3沉淀的物质的量是________。
*17.(8分)向50mL0.5mol/L的硫酸铝溶液中加入1.5mol/L的KOH溶液多少毫升,可得到1.56gAl(OH)3白色沉淀?
试题答案
1.D
2.C解析:
当沉淀达到最大值时酸碱守恒:
n(NaOH)=n(HCl)
3.C4.D5.D6.D7.AB
8.D解析:
(1)Al3++3OH-=Al(OH)3↓
0.1mol(过量)x0.01mol
解得:
x=0.03mol
V1=0.03mol×
1000/4mol•L-1=7.5mL
(2)Al3++3OH-=Al(OH)3↓
0.03mol0.09mol0.03mol
Al(OH)3+OH-=
+H2O
(0.03-0.01)moly解得:
y=0.02mol
V2=(0.09+0.02)mol×
1000/4mol•L-1=27.5mL
9.D解析:
欲使Mg2+、Al3+分离,则需要的NaOH:
2NaOH—MgCl2—Mg(OH)2,4NaOH—AlCl3—NaAlO2】
10.D11.A12.CD
13.E、C、D、B、A
14.
(1)CO2(或二氧化碳)
(3)
(4)
15.
(1)过滤
(2)Al2O3;
Al2O3和Fe2O3;
Fe2O3;
K2SO4和(NH4)2SO4
(3)①Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
②
③NaAlO2+HCl+H2O=Al(OH)3↓+NaCl
④2Al(OH)3
Al2O3+3H2O
16.
(1)
(2)a≥4b(3)3b<a<4b;
(4mb-ma)×
10-3mol
17.40mL或120mL