（浙江選考）2020版高考化學一輪復習 專題三 第一單元 從鋁土礦到鋁合金課件.ppt

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1、第一單元從鋁土礦到鋁合金,一 鋁,二 鋁的化合物,教材研讀,突破一鋁土礦冶煉金屬鋁的流程,重難突破,突破二用數(shù)形結(jié)合思想理解Al3+、Al(OH)3、Al 三者之間相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系及相關(guān)計算,一、鋁 1.存在:鋁是地殼中含量最多的金屬元素,占地殼總質(zhì)量的7.73%。 由于鋁是較活潑的金屬,因此以化合態(tài)存在于自然界,在地殼中主要存在形式之一是鋁土礦(主要成分為Al2O3,還有少量雜質(zhì))。,教材研讀,2.物理性質(zhì):銀白色金屬,硬度AlMg,熔、沸點AlMg(解釋:金屬鍵Al比Mg強)。,3.化學性質(zhì)(能寫化學方程式的寫出化學方程式) (1)與非金屬反應(yīng) 鋁箔在氧氣中燃燒:4Al+3O2 2Al2O3

2、。常溫下,鋁在空氣中易與氧氣反應(yīng)形成致密的氧化膜,這就是鋁比鐵活潑,但不像鐵那樣容易被腐蝕的原因。 (2)與鹽溶液反應(yīng) 將擦亮的鋁片插入CuSO4溶液中:2Al+3CuSO4 3Cu+Al2(SO4)3。,(3)與酸反應(yīng) a.鋁粉與稀鹽酸反應(yīng):2Al+6HCl 2AlCl3+3H2。 b.鋁粉與稀硫酸反應(yīng):2Al+3H2SO4 Al2(SO4)3+3H2。 c.常溫下,鋁遇濃硝酸、濃硫酸鈍化。 (4)與強堿溶液反應(yīng) 鋁粉與NaOH溶液反應(yīng):2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2 。該反應(yīng)中水作氧化劑。,除去鋁制品表面致密的氧化膜的方法:a.用砂紙打磨或用小刀刮掉;b.加入酸溶液(

3、濃硝酸和濃硫酸除外);c.加入強堿溶液;d.加入 含有氯離子的鹽溶液。當有氯離子存在時,鋁表面的氧化膜易被破壞,因此鋁制容器不能用來腌制咸菜。 (5)與某些金屬氧化物反應(yīng) 鋁粉和氧化鐵粉末共熱:2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3。 鋁粉與某些金屬氧化物的反應(yīng)叫鋁熱反應(yīng)。鋁粉,與某些金屬氧化物組成的混合物叫鋁熱劑。該反應(yīng)用于冶煉活 潑性比Al差的高熔點金屬或焊接金屬。 二、鋁的化合物 (一)氧化鋁,1.物理性質(zhì):白色固體,難溶于水。熔、沸點較高,可作耐高溫材料。剛玉、藍寶石和紅寶石的主要成分均為Al2O3 。,2.化學性質(zhì):兩性氧化物(寫出離子方程式) (1)與鹽酸反應(yīng):Al2O3+6H+

4、 2Al3++3H2O。 (2)與NaOH溶液反應(yīng):Al2O3+2OH- 2Al+H2O。,(二)氫氧化鋁 1.化學性質(zhì)(寫出離子方程式) (1)兩性氫氧化物:電離方程式是H++Al+H2O Al(OH)3 Al3++3OH-。 (2)與鹽酸反應(yīng):Al(OH)3+3H+ Al3++3H2O。 (3)與NaOH溶液反應(yīng):Al(OH)3+OH- Al+2H2O。Al(OH)3不溶于弱酸(如H2CO3等)和弱堿(如NH3H2O等)。 (4)不穩(wěn)定性:2Al(OH)3 Al2O3+3H2O。,2.實驗室制法 (1)鋁鹽溶液中加入氨水:Al3++3NH3H2O Al(OH)3+3N。 (2)偏鋁酸鹽溶液

5、中通入CO2氣體(過量):Al+CO2(過量)+2H2O Al(OH)3+HC。 (3)鋁鹽溶液和偏鋁酸鹽溶液混合:Al3++3Al+6H2O 4Al(OH)3。,(4)由金屬鋁制備Al(OH)3的最佳方案是:。涉及的 化學反應(yīng)有:2Al+2OH-+2H2O 2Al+3H2、2Al+6H+ 2Al3++3H2、Al3++3Al+6H2O 4Al(OH)3。,1.既能與稀鹽酸反應(yīng),又能與NaOH溶液反應(yīng)的化合物是(A) NaHCO3Al2O3Al(OH)3Al A.B. C.D.,,2.用含少量鎂粉的鋁粉制取純凈的氫氧化鋁,下列操作步驟中最恰當?shù)慕M合是(B) 加鹽酸溶解加燒堿溶液溶解過濾通入過量

6、CO2生成Al(OH)3沉淀加入鹽酸生成Al(OH)3沉淀加入過量燒堿溶液 A.B. C.D.,,3.下列除雜方法不正確的是(B) A.鎂粉中混有少量鋁粉:加入過量NaOH溶液充分反應(yīng),過濾、洗滌、干燥 B.用過量氨水除去FeCl3溶液中的少量Al3+ C.Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2:加入足量NaOH溶液,充分反應(yīng),過濾,向濾液中通入過量CO2后過濾、洗滌、干燥 D.MgO中混有少量Al2O3:加入足量NaOH溶液,充分反應(yīng),過濾、洗滌、干燥得到MgO,,4.工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3xH2O,含F(xiàn)e2O3、SiO2等雜質(zhì))提取純Al2O3作冶煉鋁的原料,其操作流程如圖所

7、示,圖中操作錯誤的是(A),A.B. C.D.,,突破一鋁土礦冶煉金屬鋁的流程 鋁是地殼中含量最多的金屬元素,在自然界中主要以化合態(tài)形式存在。鋁土礦的主要成分是Al2O3,此外還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質(zhì),冶煉金屬鋁很重要的一個過程是Al2O3的提純。由于Al2O3是兩性氧化物,而雜質(zhì)SiO2是酸性氧化物,Fe2O3是堿性氧化物,因而可設(shè)計出兩種提純氧化鋁的方案。,重難突破,方案一:堿溶法,,方案二:酸溶法,典例1明礬石的主要成分是K2SO4Al2(SO4)32Al2O36H2O,還含有少量Fe2O3雜質(zhì)。利用明礬石制備氫氧化鋁的流程如下: (1)焙燒爐中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為2Al

8、2(SO4)3+3S 2Al2O3+9SO2,該反應(yīng)的氧化劑是,若生成1 mol Al2O3,則轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為。,(2)將標準狀況下1.12 L爐氣通入100 mL 0.5 molL-1NaOH溶液中,得到一種酸性溶液,則該溶液中各種離子濃度由大到小的排列順序為。 (3)熟料溶解時反應(yīng)的離子方程式為 。 (4)檢驗廢渣中含有Fe2O3所需的試劑是。 (5)母液中溶質(zhì)主要成分的化學式為,溶液調(diào)節(jié)pH后經(jīng)過濾、洗滌可得Al(OH)3沉淀,證明沉淀已洗滌干凈的實驗操作和現(xiàn)象是。,答案(1)Al2(SO4)33.6121024 (2)c(Na+)c(HS)c(H+)c(S)c(OH-) (3)Al2O

9、3+2OH-+3H2O 2Al(OH)4-或Al2O3+2OH- 2Al+H2O (4)稀鹽酸、KSCN溶液(其他合理答案均可) (5)K2SO4、Na2SO4取最后一次洗滌液少許于試管中,滴加BaCl2溶液,若無白色沉淀生成,則Al(OH)3沉淀已洗滌干凈,解析(1)根據(jù)元素化合價的變化可知Al2(SO4)3為氧化劑,S為還原劑;反應(yīng)中單質(zhì)S中S元素的化合價由0價升高到+4價,3 mol S參加反應(yīng)轉(zhuǎn)移12 mol電子,同時生成2 mol Al2O3,故生成 1 mol Al2O3時轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為66.021023。 (2)根據(jù)(1)中反應(yīng)方程式可知爐氣為SO2,0.05 mol SO2與0

10、.05 mol NaOH恰好反應(yīng)生成NaHSO3,在NaHSO3溶液中存在平衡:HS H++S 、 HS +H2O H2SO3+OH-、H2O H++OH-,該溶液顯酸性,說明 HS的電離程度大于HS的水解程度,因此溶液中各離子濃度大小,關(guān)系為:c(Na+)c(HS)c(H+)c(S)c(OH-)。 (3)熟料中能與NaOH溶液反應(yīng)的為Al2O3。 (4)將廢渣先溶于稀鹽酸,若存在Fe2O3,則生成FeCl3,再用KSCN溶液檢驗Fe3+的存在。 (5)沉淀上附著的雜質(zhì)可能為K2SO4、Na2SO4,因此可以用BaCl2溶液檢驗沉淀是否洗滌干凈。,1-1鋁土礦的主要成分中含有氧化鋁、氧化鐵

11、和二氧化硅等,工業(yè)上經(jīng)過下列工藝可以冶煉金屬鋁。下列說法中錯誤的是(C) 鋁土礦 a b c d Al A.中除加試劑外,還需要進行過濾操作 B.a、b中鋁元素的化合價相同 C.中需要通入過量的氨氣 D.進行的操作是加熱,而且d一定是氧化鋁,,解析鋁土礦中加入鹽酸生成Al3+和Fe3+,二氧化硅不溶于鹽酸,所以要過濾,分離出二氧化硅;濾液中加過量NaOH溶液,Al3+轉(zhuǎn)化為Al,Fe3+轉(zhuǎn) 化為Fe(OH)3沉淀,過濾除去Fe(OH)3沉淀,向濾液中通入過量的二氧化碳,會生成Al(OH)3沉淀,Al(OH)3受熱分解生成Al2O3,最后電解熔融的Al2O3生成Al。A項,由以上分析可知中除加試

12、劑外,還需要進行過濾操作,故正確;B項,Al3+、Al中鋁元素的化合價均為+3,故正確;C項,中 需要把Al轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀,要通入過量的二氧化碳:Al+CO2+2H2O Al(OH)3+HC,故錯誤;D項,根據(jù)上述分析可知中Al(OH)3受熱,分解生成Al2O3,故正確。,1-2A、B、C、D、E五種化合物均含有某種短周期常見元素,它們的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示,其中A的溶液為澄清溶液,C為難溶的白色固體,E易溶于水,取A的溶液灼燒,焰色反應(yīng)呈淺紫色(透過藍色鈷玻璃)。,(1)寫出化學式:A,B,C,D,E。 (2)寫出下列反應(yīng)的離子方程式: AB:; AD:。,答案(1)KAlO2Al(O

13、H)3Al2O3AlCl3NaAlO2 (2)Al+2H2O+CO2 Al(OH)3+HCAl+4H+ Al3++2H2O,解析在短周期元素形成的化合物中,既能與鹽酸反應(yīng),又能與NaOH溶液反應(yīng)的物質(zhì)必為兩性物質(zhì),又因為B受熱時轉(zhuǎn)化為C,故可知C為Al2O3,B為Al(OH)3,由此推出D是AlCl3,E為NaAlO2;A與過量CO2反應(yīng)生成Al(OH)3,且A的溶液的焰色反應(yīng)呈淺紫色(透過藍色鈷玻璃),則A為KAlO2。,突破二用數(shù)形結(jié)合思想理解Al3+、Al(OH)3、Al 三者之間相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系及相關(guān)計算,1.把強堿溶液逐滴加入到鋁鹽(Al3+)溶液中至過量 (1)現(xiàn)象:開始有白色沉淀產(chǎn)

14、生,到一定量后沉淀逐漸溶解。,(2)圖像 (3)有關(guān)反應(yīng) AB:Al3++3OH- Al(OH)3,BD:Al(OH)3+OH- Al+2H2O,(4)有關(guān)計算 根據(jù)AlCl3和NaOH的量計算生成Al(OH)3的量,根據(jù)AlCl3和 Al(OH)3的量計算需要NaOH的量,2.把鋁鹽(Al3+)溶液逐滴加入到強堿溶液中至過量 (1)現(xiàn)象:開始無明顯現(xiàn)象,一段時間后逐漸產(chǎn)生大量的白色沉淀。 (2)圖像,(3)有關(guān)反應(yīng) AB:Al3++4OH- Al+2H2O BC:Al3++3Al+6H2O 4Al(OH)3,3.在偏鋁酸鹽(Al)溶液中逐滴加入強酸至過量 (1)現(xiàn)象:開始生成白色沉淀,到達一

15、定量后沉淀逐漸溶解。 (2)圖像,(3)有關(guān)反應(yīng) AB:Al+H++H2O Al(OH)3 BD:Al(OH)3+3H+ Al3++3H2O (4)有關(guān)計算 根據(jù)NaAlO2和HCl的量計算生成Al(OH)3的量,根據(jù)Al(OH)3和NaAlO2的量計算需要HCl的量,4.在強酸溶液中逐滴加入偏鋁酸鹽(Al)溶液至過量 (1)現(xiàn)象:開始無明顯現(xiàn)象,反應(yīng)一段時間后逐漸產(chǎn)生白色沉淀。 (2)圖像,(3)有關(guān)反應(yīng) AB:4H++Al Al3++2H2O BC:Al3++3Al+6H2O 4Al(OH)3,典例2實驗研究發(fā)現(xiàn),硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)時,硝酸的濃度越小,對應(yīng)還原產(chǎn)物中氮元素的化合價越低?，F(xiàn)

16、有一定量鋁粉和鐵粉的混合物與一定量稀硝酸充分反應(yīng),反應(yīng)過程中無氣體放出。在反應(yīng)結(jié)束后的溶液中,逐滴加入2 molL-1的NaOH溶液,所加NaOH溶液的體積(mL)與產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量(mol)的關(guān)系如圖所示,下列說法中不正確的是(),A.反應(yīng)前的溶液中,硝酸的物質(zhì)的量為0.2 mol B.C點對應(yīng)NaOH溶液的體積為48 mL C.樣品中鋁粉和鐵粉的物質(zhì)的量之比為53 D.D點與F點沉淀物質(zhì)的量的差為0.02 mol,解析 據(jù)題意可知,硝酸與鋁粉、鐵粉反應(yīng)后得到:Al(NO3)3、Fe(NO3)3、 NH4NO3、過量HNO3。據(jù)線段DE,得n(NH4NO3)=0.012 mol;據(jù)線段EF

17、,得 nAl(NO3)3=0.02 mol;據(jù)得失電子守恒:N元素由+5價降低到-3價,Al、Fe元素均由0價升高到+3價,則0.012 mol8=0.02 mol3+3nFe(NO3)3,得nFe(NO3)3=0.012 mol;Fe3+和Al3+生成Fe(OH)3、Al(OH)3時共消耗NaOH溶液48 mL,則C點對應(yīng)的V(NaOH溶液)=40 mL,則進一步計算出剩余HNO3的物質(zhì)的量為0.08 mol。A項,利用氮原子守恒,反應(yīng)前的溶液中HNO3的物質(zhì)的量為0.2 mol,故A正確;由以上分析可知B錯誤;n(Al),答案 D,,n(Fe)=n(Al3+)n(Fe3+)=0.02 mo

18、l0.012 mol=53,故C正確;因nAl(OH)3 為0.02 mol,在F點完全溶解,D點與F點沉淀物質(zhì)的量的差,即溶解的 nAl(OH)3,故D正確。 溫馨提示含Al3+的混合溶液與OH-反應(yīng)的先后順序 當溶液中有多種離子時,要考慮離子反應(yīng)的先后順序,如向含有H+、N、Mg2+、Al3+的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,NaOH先與H+反應(yīng),再與Al3+、Mg2+反應(yīng)生成沉淀,之后與N反應(yīng),最后溶解Al(OH)3沉淀。,2-1常溫下,將一定量的鈉鋁合金置于水中,合金全部溶解,得到20 mL pH=14的溶液,然后用1 molL-1的鹽酸滴定,測得生成沉淀的質(zhì)量與消耗鹽酸的體積的關(guān)系如

19、圖所示,則下列說法正確的是(C),,A.原合金的質(zhì)量為0.92 g B.產(chǎn)生氫氣的體積為896 mL(標準狀況下) C.圖中m的值為1.56 D.圖中V2的值為60,解析溶液的pH=14,則c(OH-)=1 molL-1,即剩余n(NaOH)=1 molL-10.02 L=0.02 mol,NaOH被完全中和時消耗鹽酸的體積為=0.02 L=2 0 mL,則V1=20,n(NaAlO2)=1 molL-10.02 L=0.02 mol。根據(jù)Na、Al原子守恒,m(合金)=(0.02+0.02) mol23 gmol-1+0.02 mol27 gmol-1=1.46 g,A錯誤;在標準狀況下生成

20、H2 mol22.4 Lmol-1=1.12 L,B錯 誤;mAl(OH)3=0.02 mol78 gmol-1=1.56 g,C正確;V2=(40-V1)3+40=100,D錯誤。,2-2將Na2O2逐漸加入含有H+、Mg2+、Al3+、N的混合液中并微熱,產(chǎn) 生沉淀和氣體的物質(zhì)的量(mol)與加入的Na2O2的物質(zhì)的量(mol)的關(guān)系如圖所示,則原溶液中的Mg2+、Al3+、N的物質(zhì)的量分別為(),A.2 mol、3 mol、6 molB.3 mol、2 mol、6 mol C.2 mol、3 mol、4 molD.3 mol、2 mol、2 mol,解析由題圖可知,nMg(OH)2+nAl(OH)3=5 mol,nMg(OH)2=3 mol,則nAl(OH)3=2 mol,根據(jù)原子守恒可知,n(Al3+)=nAl(OH)3=2 mol,n(Mg2+)=nMg(OH)2=3 mol;當加入8 mol Na2O2時,N完全反應(yīng),此時產(chǎn)生的 氧氣為4 mol,則產(chǎn)生的氨氣為6 mol-4 mol=2 mol,故N的物質(zhì)的量為2 mol。,答案 D,,