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