高考化学一轮教师用书专题3 第9讲 从铝土矿到铝合金 Word版含答案.docx

1、高考化学一轮教师用书专题3 第9讲 从铝土矿到铝合金 Word版含答案第9讲从铝土矿到铝合金目标要求1.了解铝及其重要化合物的性质和用途。2.了解铝及其重要化合物的制备方法。一、铝的结构和性质1铝的结构和存在铝位于元素周期表第3周期A族，原子结构示意图为。铝是地壳中含量最多的金属元素。自然界中的铝全部以化合态的形式存在。2金属铝的物理性质银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性等，密度较小，质地柔软。3金属铝的化学性质写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：_。_。_。_。答案4Al3O22Al2O32AlFe2O32FeAl2O32Al6H=2Al33H22Al2OH2H2O

2、=2AlO3H24铝的制备(1)铝土矿Al2O3(2)2Al2O3(熔融)4Al3O25铝的用途纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。问题思考依据Al单质的性质，思考回答下列问题：(1)铝的化学性质活泼，为什么日常生活中广泛使用的铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能？(2)铝与氢氧化钠溶液反应时，反应机理是怎样的？请用双线桥法标出该反应电子转移的方向与数目。答案(1)铝在常温下迅速被氧气氧化，形成一层致密的氧化膜，保护铝不再被氧化，因而铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能。(2)铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，Al(OH)3可溶于NaOH生成NaAlO2和H2O，反应中Al

3、为还原剂，水为氧化剂。二、铝的重要化合物1氧化铝和氢氧化铝(两性)名称氧化铝(Al2O3)氢氧化铝Al(OH)3物理性质白色固体，熔点很高白色胶状物质，难溶于水化学性质与酸反应Al2O36H=2Al33H2OAl(OH)33H=Al33H2O与碱反应Al2O32OH=2AlOH2OAl(OH)3OH=AlO2H2O加热不分解2Al(OH)3Al2O33H2O制备方法Al(OH)3加热分解Al3与氨水反应AlO溶液中通入CO2可溶性铝盐和偏铝酸盐混合主要用途作耐火材料冶炼铝的原料制药净水作用氢氧化铝的电离：HAlOH2O Al(OH)3 Al33OH酸式电离碱式电离2常见的铝盐明矾(1)明矾的化

4、学式为KAl(SO4)212H2O，属于复盐。(2)明矾净水的原理明矾溶于水时发生电离，电离方程式为KAl(SO4)2=KAl32SO，其中Al3发生水解反应，产生Al(OH)3(胶体)，其吸附能力很强，可以吸附水中的杂质并形成沉淀，使水澄清。问题思考中学化学学习阶段接触到许多既能与酸反应又能与碱反应的物质，除了Al及其重要化合物外，你还知道哪些？答案弱酸的铵盐，如：NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；弱酸的酸式盐，如：NaHCO3、KHS、NaHSO3等；氨基酸。(1)铝在自然界中有游离态和化合态两种形式()(2)MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂()(3)冶炼铝时常用焦

5、炭作还原剂()(4)铝与少量NaOH溶液反应得到铝盐，与足量NaOH溶液反应生成偏铝酸盐()(5)Al2O3的熔点高，可作耐高温材料，实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、Na2CO3固体等()(6)明矾可作净水剂，起到杀菌消毒的作用()(7)AlO、HCO在水溶液中因发生双水解反应而不能大量共存()(8)AlO与NH在水溶液中因发生双水解反应不能大量共存()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)题组一铝的性质及应用1下列说法错误的是()A铝与Fe2O3发生铝热反应后固体物质增重B铝箔在Cl2中燃烧可制备无水AlCl3C工业上电解熔融状态的Al2O3制备AlD铝制容器可盛装浓H2SO

6、4答案A解析铝与Fe2O3发生铝热反应：2AlFe2O3Al2O32Fe，反应前后固体物质的质量不变。2下列关于铝单质的叙述中，正确的是()A不能用铝制的器皿来盛放酸梅汤或碱水是因为铝会和酸或碱反应B铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性是因为铝的化学性质很稳定C铝和NaOH溶液反应：2Al2OH2H2O=2AlO3H2D用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，熔化后的液态铝会滴落下来，是因为金属铝的熔点较低答案AC解析A项，无论是铝还是其氧化物都能与酸和碱反应，正确；B项，铝表面形成致密的氧化膜，错误；D项，打磨后的铝箔在酒精灯上灼烧表面生成Al2O3，高熔点的Al2O3兜住了熔融的

7、液态铝，不会滴落，错误。3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和氢氧化钠溶液中，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_。(4)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 molL1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

8、体积比为V(甲)V(乙)12，则加入铝粉的质量为_(填字母)。A5.4 g B3.6 g C2.7 g D1.8 g答案(1)11(2)13(3)31(4)A解析(1)根据化学方程式：2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，得Al与H2的关系式均为2Al3H2，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：6HCl3H2、2NaOH3H2，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积比为13。(3)因为铝足量且产生H2的量相等，根据关系式n(HCl

9、)n(NaOH)31，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)31。(4)其反应原理分别为2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。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13，而题设条件体积比为12，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。2Al6HCl=2AlCl33H2 6 mol 3 mol 3 molL10.1 L 0.15 mol则Al与NaOH反应生成的H2为0.15 mol20.3 mol。2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H

10、2227 g3 mol54 g0.3 mol即投入的铝粉为5.4 g。铝与酸或碱反应生成H2的量的关系2Al6HCl=2AlCl33H22Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2(1)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：产生H2的物质的量相等。消耗H、OH的物质的量之比为n(H)n(OH)31。(2)足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应：消耗Al的物质的量之比为13。生成H2的物质的量之比为13。(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸、氢氧化钠溶液反应：若产生氢气的体积比为1，则必定铝与盐酸反应时，铝过量而HCl不足。 铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而NaOH过量。题组二氧

11、化铝、氢氧化铝的特性及应用4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Al3CAl(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DMgO中混有少量Al2O3：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得到MgO答案B解析Al(OH)3不溶于氨水，故向含少量Al3的Fe3溶液中加入过量氨水时，Fe3、Al3均转化为氢氧化物沉淀，达不到除杂的目的。5用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝，下列操作步骤中最恰当的组合是()加盐酸溶解加烧碱溶液溶解过滤通入过量CO

12、2生成Al(OH)3沉淀加入盐酸生成Al(OH)3沉淀加入过量烧碱溶液A B C D答案B6工业上以铝土矿(主要成分是氧化铝，含氧化铁杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：下列叙述正确的是()A反应中试剂X是氢氧化钠溶液B试剂Y是HCl，它与AlO反应生成氢氧化铝C图中所示转化反应中包含2个氧化还原反应D将X与Y试剂进行对换，最终可以达到相同结果答案A解析B项，若试剂Y是HCl，它与AlO反应生成Al3，错误；C项，图中所示转化只有一步是氧化还原反应2Al2O34Al3O2，错误；D项，试剂X为氢氧化钠，滤渣C为氧化铁，滤液A为偏铝酸钠和氢氧化钠混合溶液，通入过量二氧化碳气体，发生反应：NaAlO

13、2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3，不能对换，错误。1含铝杂质的提纯方法归类利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于强碱的特性，可除去许多物质中的含铝杂质，如：(1)Mg(Al)：加足量NaOH溶液。(2)Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液。(3)Mg(OH)2Al(OH)3：加足量NaOH溶液。(4)Mg2(Al3)：加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。2Al(OH)3的三种制备方法方法一：可溶性铝盐溶液与过量氨水反应反应原理：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH方法二：向可溶性偏铝酸盐溶液中通入过量CO2反应原理：AlO2H2OCO2=Al(OH)3HCO

14、方法三：相互促进水解法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：2mAl3MnOm mAl2O33nM。2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Al2O3分离。3装置4现象(1)镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应。(2)纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。5应用(1)在生产上，可用于焊接钢轨等。(2)在冶金工业上用于冶炼难熔金属。6铝热剂(1)在铝热反应中，反应混合物(铝粉、金属氧化物)称为铝热剂。(2)能与Al组成铝热剂的金属氧化物常见的有Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、MnO2、V2O5

15、等。铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反应思考下列问题：(1)是否所有的金属氧化物都能和铝发生铝热反应？答案否，判断铝热反应能否发生，应看金属的活动性。例如MgO和Al不能发生铝热反应。(2)在铝热反应中，镁条、KClO3的作用是_。答案引燃、助燃作用(3)做铝热反应时，应注意哪些事项？答案要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防止高温物质从四周溅出，同时损坏纸漏斗。蒸发皿中的细沙要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。实验装置不要距人群太近，应远离易燃物。1铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换

16、出来，关于铝热反应解答下列问题： (1)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有_。AKCl BKClO3 CMnO2 DMg(2)用等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物在一定条件下与Al粉进行铝热反应。引发铝热反应的操作是_。产物中单质是_(写名称)。(3)取少量(1)中铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象，_(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3，理由是_(用离子方程式说明)。答案(1)BD(2)加少量KClO3，插上镁条并将其点燃铁(3)不能Fe2O36H=2Fe33H2O、Fe2Fe3=3Fe2解析(1)做铝热反应的实

17、验时，需要KClO3作助燃剂，且用镁条引燃。(2)在混合物上加少量KClO3固体并插上Mg条，点燃Mg条后放出热量，使KClO3固体分解放出O2，进一步加剧Mg的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。MgO不能与铝发生铝热反应，所以产物中单质为Fe。(3)反应后固体混合物中若有Fe2O3，因发生反应：Fe2O36H=2Fe33H2O、Fe2Fe3=3Fe2，Fe3转化为Fe2，KSCN溶液不会变血红色。2粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。现进行如下实验：取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 molL1盐酸中

18、，得溶液C；将中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12 L(标况)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；用KSCN溶液检验时，溶液D不变血红色。请回答下列问题：(1)中引发铝热反应的实验操作是_，产物中的单质B是_。(2)中所发生的各反应的化学方程式是_。(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0.15 L，则该溶液中c(Mg2)为_，c(Fe2)为_。答案(1)加少量KClO3，插上镁条并将其点燃Fe(2)Fe2O36HCl=2FeCl33H2O、MgO2HCl=MgCl2H2O(3)Fe2H=Fe2H2、Fe2Fe3=3Fe2(4)0.67 molL12.3

19、molL1解析(1)铝热反应是指单质Al和某些金属氧化物发生的反应，反应过程中放出大量热，但该反应需要在较高的温度才能引发。在混合物上加少量KClO3固体并插上Mg条，点燃Mg条后放出热量，使KClO3固体分解放出O2，进一步加剧Mg的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。发生的反应为Fe2O32AlAl2O32Fe，所以产物中单质B为Fe。(2)Fe2O3和MgO都是碱性氧化物，能和酸反应生成盐和水：Fe2O36HCl=2FeCl33H2O、MgO2HCl=MgCl2H2O。(3)混合物中只有Fe2O3能和Al发生铝热反应，生成Fe单质。C溶液中有反应生成的FeCl3，还有未反应

20、的HCl。发生的离子反应为Fe2H=Fe2H2、Fe2Fe3=3Fe2。(4)假设步骤用去的20 g固体中，MgO的物质的量为x，则Fe2O3的物质的量也为x，则40 gmol1x160 gmol1x20 g，解得：x0.1 mol。根据MgOMgCl2的关系，则溶液中MgCl2的浓度为01 mol0.15 L0.67 molL1。步骤说明溶液中没有Fe3，也就是溶质为FeCl2和MgCl2。根据Cl不变的关系，可知MgCl2和FeCl2的总的物质的量等于0.45 mol，所以，FeCl2的浓度为2.3 molL1。1正误判断，正确的打“”，错误的打“”(1)KAl(SO4)212H2O溶于水

21、可形成Al(OH)3胶体()(2018江苏，6B)(2)Al2O3是两性氧化物，所以可用作耐高温材料()(2018江苏，3C)(3)Al2O3熔点高，所以可用作耐高温材料()(2016江苏，3D)(4)甲(Al)、乙(HCl)、丙(NaOH)不满足任意两种物质在一定条件下均能发生反应()(2014江苏，8A)(5)在给定条件下，能实现Al2O3NaAlO2(aq)Al(OH)3()(2012江苏，7)答案(1)(2)(3)(4)(5)2(2018江苏，16)以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下：

22、(1)焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为_。(2)添加1% CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如下图所示。已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 硫去除率(1)100%不添加CaO的矿粉在低于500 焙烧时，去除的硫元素主要来源于_。700 焙烧时，添加1% CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是_。(3)向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由_(填化学式)转化为_(填化学式)。(4)“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论

23、上完全反应消耗的n(FeS2)n(Fe2O3)_。答案(1)SO2OH=HSO(2)FeS2硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中(3)NaAlO2Al(OH)3(4)116解析(2)由已知多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 ，不添加CaO的矿粉在低于500 焙烧时，去除的硫元素主要来源于杂质FeS2。700 焙烧时，FeS2中的硫元素生成SO2，添加CaO后，SO2会与CaO、O2反应生成CaSO4而留在矿粉中。(3)用NaOH溶液碱浸后，Al2O3、SiO2溶解，转化为NaAlO2和Na2SiO3，通入过量CO2后，NaAlO2与CO2反应转化为Al(OH)3。(4)Fe2O3与FeS2在缺

24、氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，发生反应的化学方程式为16Fe2O3FeS211Fe3O42SO2，可得关系式FeS216Fe2O3，则理论上完全反应消耗的n(FeS2)n(Fe2O3)116。一、单项选择题1(2020深圳中学月考)下列除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BFeCl3溶液中混有少量AlCl3：加入过量的氨水，过滤洗涤沉淀，将沉淀再用适量盐酸溶解CFe2O3中混有少量Al2O3：加入过量NaOH溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥DAl(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

25、后过滤答案B解析Al与NaOH溶液反应，而Mg不能，则除去镁粉中混有少量铝粉的方法为加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥，所以A选项是正确的；加入过量氨水，二者均转化为沉淀，则FeCl3溶液中混有少量AlCl3，不能选加入过量氨水，故B错误；Fe2O3中混有少量Al2O3，加入足量烧碱溶液，Al2O3变成偏铝酸钠，而Fe2O3不发生反应，再通过过滤、洗涤、干燥，可以得到纯净的Fe2O3，所以C选项是正确的；加入足量烧碱溶液，氢氧化镁不反应，氢氧化铝溶解，过滤，向滤液中通入过量CO2后过滤、洗涤、干燥，得到氢氧化铝，所以D选项是正确的。2(2020深圳月考)下列物质中既能跟稀硫酸反应，又能

26、跟氢氧化钠溶液反应的是()NaHCO3(NH4)2SO3Al2O3Al(OH)3AlA BC D答案D解析NaHCO3属于弱酸的酸式盐，既能与稀硫酸反应生成CO2气体，又能与氢氧化钠反应，生成碳酸钠，故正确；(NH4)2SO3属于弱酸弱碱盐，既能与稀硫酸反应生成SO2气体，又能与碱反应生成NH3，故正确；Al2O3属于两性氧化物，既能与稀硫酸反应生成Al3，又能与氢氧化钠反应生成AlO，故正确；Al(OH)3 属于两性氢氧化物，既能与稀硫酸反应生成Al3，又能与氢氧化钠反应生成AlO，故正确；金属铝既能与稀硫酸反应生成Al3和氢气，又能与氢氧化钠反应生成AlO和氢气，故正确。3(2019山西大学附中模拟)下列各组物质能相互反应得到Al(OH)3的是()A铝跟NaOH溶液BAl(NO3)3跟过量的NaOH溶液CA