从铝土矿到铝合金Word文档下载推荐.docx

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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

铝与酸、碱反应生成H2的量的关系

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

Al3＋，所以无论与酸还是与碱反应，Al与H2的关系都是2Al～3H2。

（1）等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气体积比

＝1∶1。

（2）足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠反应，产生氢气的体积比为

＝1∶3。

（3）一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠反应，产生氢气的体积比为

≤

，则必定是①铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；

②铝与氢氧化钠反应时，铝不足而氢氧化钠过量。

解题时应充分利用上述过量关系。

考点二　铝热反应

1．本质

利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来：

________________________________________________________________________。

2．实验（以Al和Fe2O3的反应为例）

（1）实验步骤

①把两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起使四周都有四层。

把内层滤纸取出，在其底部剪一个孔，用水润湿，再套回架在铁圈上的纸漏斗上（如图所示），下面放置一盛沙子的蒸发皿。

②把5g干燥的氧化铁粉末和2g铝粉混合均匀，放在纸漏斗上，上面加少量氯酸钾固体并在混合物中间插一根镁条。

③用燃着的小木条点燃镁条，观察发生的现象。

（2）实验现象：

当外露部分镁条刚刚燃毕时，纸漏斗内的混合物________________，发出__________，产生大量的烟。

纸漏斗被烧破，有______________落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为____________。

（3）实验结论：

在高温下，铝与氧化铁反应，放出

________________________________________________________________________，

化学方程式：

3．反应特点

在高温下进行，反应迅速，放出大量的热。

新生成的金属单质呈液态且易与__________分离。

4．应用

（1）在生产上，可用于________等。

（2）在冶金工业上用于______________。

5．铝热剂

（1）在铝热反应中，反应混合物（铝、金属氧化物）称为__________。

（2）能与Al组成铝热剂的金属氧化物常见的有________、__________、__________、________、________等。

4．粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。

进行如下实验：

①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；

②另取20gA全部溶于0.15L6.0mol·

L－1盐酸中，得溶液C；

③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12L（标况）气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；

④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。

请填空：

（1）①中引发铝热反应的实验操作是________，产物中的单质B是________。

（2）②中所发生的各反应的化学方程式是

________________________________________________________________________

（3）③中所发生的各反应的离子方程式是

（4）若溶液D的体积仍视为0.15L，则该溶液中c（Mg2＋）为__________，c（Fe2＋）为__________。

5．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

Al

Al2O3

Fe

Fe2O3

熔点/℃

660

2054

1535

1462

沸点/℃

2467

2980

2750

（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

6．用铝热反应还原下列物质，制得金属各1mol时，消耗铝最少的是（　　）

A．MnO2B．Cr2O3C．V2O5D．Fe3O4

考点三　铝的重要化合物

1．氧化铝

（1）物理性质：

____色固体，____溶于水，有很高的

（2）化学性质

两性氧化物—

2．氢氧化铝

（1）物理性质

色胶状不溶于水的固体，有较强的________性。

（2）化学性质（用化学方程式表示）

①—

②受热分解：

（3）制备

向铝盐中加入NH3·

H2O，离子方程式为

3．常见铝盐——明矾

明矾是两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐，其化学式为____________，它是____色晶体，____溶于水，水溶液pH____7（填“>

”、“＝”或“<

”）。

7．下列物质中既能跟稀硫酸反应，又能跟氢氧化钠溶液反应的是（　　）

①NaHCO3　②（NH4）2SO3　③Al2O3　④Al（OH）3

⑤Al

　A．全部B．只有①③④⑤

C．只有③④⑤D．只有②③④⑤

特别提醒　两性物质：

两性物质指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物，包括Al2O3、ZnO、Al（OH）3、Zn（OH）2、氨基酸、蛋白质等。

多元弱酸的酸式盐（如NaHCO3、KHS、KHSO3、NaH2PO4等）及弱碱弱酸盐（如CH3COONH4、NH4HS等）也既能与强酸反应又能与强碱反应，但不能将它们称为两性物质。

8．下列各组物质的无色溶液，不用其他试剂即可鉴别的是________。

①NaOH、AlCl3　②NaHCO3、H2SO4　③NaAlO2、NaHSO4

④Na2CO3、HCl　⑤Na2CO3、NaHCO3、Ca（OH）2

9．写出明矾净水，明矾与Ba（OH）2反应的离子方程式。

考点四　Al3＋、Al（OH）3、AlO

之间转化关系的应用

10．写出上述转化的离子方程式。

11．试设计制备Al（OH）3的途径。

方案一　用铝盐（Al3＋）制取Al（OH）3

加入氨水至沉淀完全，一般不用NaOH等强碱，为什么？

方案二　用铝屑、烧碱、稀H2SO4制取Al（OH）3

方法一：

Al3＋

Al（OH）3；

方法二：

AlO

方法三：

Al（OH）3。

若甲、乙、丙三位同学用规定的药品制备Al（OH）3。

规定必用的药品如下：

350g70%H2SO4溶液，NaOH固体240g，足量铝屑、水（不能用其他药品）。

甲、乙、丙用各自设计的方案制得Al（OH）3的质量分别是W1、W2、W3。

三种实验方案如下：

甲：

铝→加NaOH溶液→加H2SO4溶液→W1gAl（OH）3

乙：

铝→加H2SO4溶液→加NaOH溶液→W2gAl（OH）3

丙：

→W3gAl（OH）3

试回答：

（1）从充分利用原料、降低成本和提高产率等因素分析，实验方案最合理的是________。

（2）三位学生制得的Al（OH）3，W1、W2、W3其质量由大到小的顺序是

（3）制得Al（OH）3的最大质量是________。

用数形结合思想理解Al3＋、Al（OH）3、

三者之间关系及相关计算

1．把强碱溶液逐滴加入到铝盐（Al3＋）溶液中至过量

（1）现象：

先有白色沉淀产生，然后沉淀逐渐溶解。

（2）有关反应：

A→B：

Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓

B→D：

Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O

（3）图像

（4）有关计算

①根据AlCl3和NaOH的量计算生成Al（OH）3的量

②根据AlCl3和Al（OH）3的量计算需要NaOH的量

NaOH的量

n（NaOH）

当NaOH不足时

n（NaOH）＝3n[Al（OH）3]

当NaOH过量时

n（NaOH）＝3n（Al3＋）＋{n（Al3＋）－n[Al（OH）3]}＝4n（Al3＋）－n[Al（OH）3]

【例1】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．3mLB．7.5mLC．15mLD．17.5mL

2．把铝盐（Al3＋）溶液逐滴加入到强碱溶液中至过量

先无明显现象，然后逐渐产生大量的白色沉淀。

Al3＋＋4OH－===AlO

B→C：

Al3＋＋3AlO

＋6H2O===4Al（OH）3↓

3．在AlO

溶液中逐滴加入强酸至过量

先生成白色沉淀，随后沉淀逐渐溶解。

＋H＋＋H2O===Al（OH）3↓

Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O

①根据NaAlO2和HCl计算生成Al（OH）3的量

②根据Al（OH）3和NaAlO2的量计算需要加入的HCl的量

HCl的量

n（HCl）

当HCl不足时

n（HCl）＝n[Al（OH）3]

当HCl过量时

n（HCl）＝n（AlO

）＋3{n（AlO

）－n[Al（OH）3]}＝4n（AlO

）－3n[Al（OH）3]

4．在强酸溶液中逐滴加入AlO

溶液至过量

先无明显现象，反应一段时间后逐渐产生白色沉淀。

4H＋＋AlO

===Al3＋＋2H2O

5．明矾溶液中逐滴加入Ba（OH）2溶液至过量

先有白色沉淀生成，然后部分沉淀溶解。

O→A：

2KAl（SO4）2＋3Ba（OH）2===2Al（OH）3↓＋3BaSO4↓＋K2SO4

2Al（OH）3+K2SO4+Ba（OH）2===BaSO4↓+2KAlO2+4H2O

（3）图像（右图）

6．向Mg2＋与Al3＋的酸性溶液中逐滴加入强碱溶液

无明显现象→出现沉淀→渐多→最多→减少→不变

（2）反应

H＋＋OH－===H2O

Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓

【例2】某无色溶液中，已知含有H＋、Mg2＋、Al3＋等阳离子，逐滴加入NaOH（溶液），则消耗NaOH（溶液）体积（x轴）和生成沉淀量（y轴）之间的函数关系，可用下图表示，则下列图中正确的是（　　）

【例3】　

将0．1mol的镁、铝混合物溶于100mL2mol·

L-1的H2SO4溶液中，然后再滴加1mol·

L-1的NaOH溶液。

请回答：

（1）若在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀质量m随加入NaOH溶液的体积V变化的关系如上图所示。

当V1＝160mL时，则金属粉末中n（Mg）＝________mol，V2＝______mL。

（2）若在滴加NaOH溶液过程中，欲使Mg2＋、Al3＋刚好沉淀完全，则滴入NaOH溶液的体积V（NaOH）＝____mL。

（3）若混合物仍为0.1mol，其中Mg粉的物质的量分数为a，用100mL2mol·

L－1的H2SO4溶解此混合物后，再加入450mL1mol·

L－1的NaOH溶液，所得沉淀中无Al（OH）3。

满足此条件的a的取值范围是

铝土矿冶炼金属铝的流程

铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界主要以化合态形式存在于氧化铝中。

铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，冶炼金属铝很重要的一个过程是Al2O3的提纯。

对于以提纯某一物质为实验目的的流程题，其实就是考查混合物的除杂、分离、提纯的有关知识。

当遇到这一类题时，一般的思路是认真地在流程中找出得到的主要物质是什么，混有的杂质有哪些；

认真分析当加入某一试剂后，能与什么物质发生反应，生成了什么产物，要用什么样的方法才能将杂质除去。

只有这样才能明白每一步所加试剂或操作的目的。

由于Al2O3是两性氧化物，而杂质SiO2是酸性氧化物，Fe2O3是碱性氧化物，因而可设计出两种提纯氧化铝的方案。

方案一：

碱溶法

讨论回答下列问题：

（1）写出①、③两步骤中可能发生反应的离子方程式。

（2）步骤③中不用盐酸（或H2SO4）酸化的理由是

（3）步骤④中得到较纯的Al2O3，可能含有　　　　杂质，在电解时它不会影响铝的纯度的原因：

方案二：

酸溶法

（1）写出①、②中可能发生反应的离子方程式。

（2）步骤②中不用氨水沉淀Fe3＋的原因：

【例4】　（2009·

福建理综，24）从铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）中提取氧化铝的两种工艺流程如下：

请回答下列问题：

（1）流程甲加入盐酸后生成Al3＋的离子方程式为

（2）流程乙加入烧碱后生成SiO

的离子方程式为_

_______________________________________________________________________

（3）验证滤液B中含Fe3＋，可取少量滤液并加入________（填试剂名称）。

（4）滤液E、K中溶质的主要成分是__________（填化学式），写出该溶液的一种用途：

（5）已知298K时，Mg（OH）2的溶度积常数Ksp＝5.6×

10－12，取适量的滤液B，加入一定量的烧碱达到沉淀溶解平衡，测得pH＝13.00，则此温度下残留在溶液中的c（Mg2＋）＝__________。

高考题组一　有关铝及其化合物所参与的离子反应

1．判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×

”

（1）向NaAlO2溶液中通入过量CO2

2AlO

＋CO2＋3H2O===2Al（OH）3↓＋CO

（　　）

（2011·

江苏，6D）

（2）用氢氧化钠溶液除去铝表面的氧化膜：

Al2O3＋2OH－===2AlO

＋H2O（　　）

（2010·

江苏，3B）

（3）氧化铝溶于NaOH溶液：

＋H2O（　　）

浙江理综，12D）

（4）金属铝溶于稀硫酸中：

Al＋2H＋===Al3＋＋H2↑（　　）

海南，10A）

（5）向明矾溶液中加入过量的Ba（OH）2溶液：

Al3＋＋2SO

＋2Ba2＋＋4OH－===2BaSO4↓＋AlO

＋2H2O（　　）

四川理综，9A）

（6）AlCl3溶液中加入过量的浓氨水：

Al3＋＋4NH3·

H2O―→AlO

＋4NH

＋2H2O（　　）

（2009·

上海，18C）

高考题组二　铝及铝合金的性质应用

2．判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×

（1）铝制容器可盛装浓H2SO4（　　）

重庆理综，8A）

（2）日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用（　　）

广东理基，23D）

（3）明矾水解形成的Al（OH）3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化（　　）

江苏，5A）

3．世界上一次性建成的最长高速铁路——京沪高铁，计划于2011年6月底通车。

列车时速高达380公里，车厢大部分采用铝合金材料制造，这是因为铝合金（　　）

A．比纯铝熔点高

B．具有比较活泼的化学性质

C．各种成分在自然界中含量丰富，容易获取

D．质量轻，强度大，抗腐蚀能力比较强

高考题组三　铝及铝制品的处理与应用

4．（2011·

重庆理综，26）