《浙江省高三化学 第2单元6讲 从铝土矿到铝合金复习课件（通用）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浙江省高三化学 第2单元6讲 从铝土矿到铝合金复习课件（通用）（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第六讲从铝土矿到铝合金,一、从铝土矿中提取铝 方法一： Al2O36HCl 2AlCl33H2O Fe2O36HCl 2FeCl33H2O AlCl34NaOH NaAlO23NaCl2H2O FeCl33NaOH Fe(OH)33NaCl NaAlO2CO22H2O Al(OH)3NaHCO3 2Al(OH)3 Al2O33H2O,二、铝的性质和用途 金属铝呈_色，硬度_ ，密度_ ，熔点_ ，和镁类似，铝的主要用途是制造铝合金，铝优良的导电性和密度小，使铝大量用来制作导线。 铝元素位于元素周期表的第_周期第_族，化学性质比较活泼，在反应中多被氧化为Al3。 1铝可以在纯氧气中燃烧：4Al3
2、O2 2Al2O3； 2铝与盐酸反应：2Al6HCl 2AlCl33H2； 3铝溶于NaOH溶液的反应： 2Al2NaOH2H2O 2NaAlO23H2； 4用镁条引燃铝粉和Fe2O3的混合物： 2AlFe2O3 2FeAl2O3，这一反应也被称作铝热反应。,银白,小,小,较高,三,A,三、铝的重要化合物 1氧化铝 氧化铝属于离子化合物，室温下，它是一种白色固体，熔点很高。氧化铝是冶炼铝的原料，也是一种较好的耐火材料。 氧化铝属于典型的_氧化物，与酸、强碱都能反应，反应的化学方程式如下： 氧化铝溶于盐酸：Al2O36HCl 2AlCl33H2O。 氧化铝与烧碱溶液反应： Al2O32NaOH
3、2NaAlO2H2O。 电解熔融的氧化铝：2Al2O3 4Al3O2。,两性,2氢氧化铝 可溶性铝盐和氨水反应可制得Al(OH)3，它是一种难溶于水的白色胶状物质，具有较强的吸附能力。Al(OH)3受热 _分解，是一种典型的不稳定氢氧化物。 Al33OH Al(OH)3 H H2O； Al(OH)3与盐酸反应：Al(OH)33H Al33H2O； Al(OH)3与NaOH溶液反应：Al(OH)3OH 2H2O； Al(OH)3受热分解的化学方程式：2Al(OH)3 Al2O33H2O。 3明矾：KAl(SO4)212H2O 明矾易溶于水，完全电离： KAl(SO4)2 KAl32SO， 其水溶
4、液因Al3水解而显_性。,酸,易,工业上冶炼铝 【例1】工业上用铝土矿(主要成分是Al2O3，还有少量的Fe2O3、SiO2)提取冶炼铝的原料氧化铝。工艺流程如下图： (1)原料A的名称是_，步骤反应的离子方程式是_。,(2)滤液1中要加入稍过量原料B，原料B的化学式是_，步骤反应的离子方程式是_。 (3)步骤的化学方程式是_。 (4)如果省去步骤，即溶解铝土矿是从加入原料B开始，则会对氧化铝的提取有什么影响_。,【解释】由滤液2和石灰石煅烧产物之一(二氧化碳)反应生成氢氧化铝可知滤液2中含有AlO，从而可推知原料A是酸原料B是碱。 【答案】(1)盐酸(硫酸、硝酸) Al2O36H 2Al33
5、H2O、 Fe2O36H 2Fe33H2O (2)NaOH HOH H2O、 Fe33OH Fe(OH)3、 Al34OH AlO2H2O (3)NaAlO2CO22H2O Al(OH)3NaHCO3 (4)若用NaOH溶液溶解铝土矿，则有部分SiO2溶解在NaOH溶液中生成硅酸钠，最后使加热制得的Al2O3混有SiO2杂质,【迁移训练1】(嘉兴二模)铝是一种重要的金属，在生产、生活中具有许多重要的用途，下图是从铝土矿中制备铝的工艺流程： 已知： (1)铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质；,(2)溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠反应，能生成硅铝酸盐沉淀，化学反应方程
6、式为：2Na2SiO32NaAlO22H2O Na2Al2Si2O84NaOH。 回答下列问题： (1)写出向铝土矿中加入足量氢氧化钠溶液后，该步操作中发生反应的离子方程式：_ _ 。 (2)滤渣A的主要成分为_ ；滤渣A的用途是_ (只写一种)；实验室过滤时使用玻璃棒，其作用是_ 。,Al2O32OH 2AlOH2O、 SiO22OH SiOH2O,炼铁的原料(或生产硅酸盐产品的原料),Fe2O3、Na2Al2Si2O8,引流,(3)在工艺流程第三步中，选用二氧化碳作酸化剂的原因是 _ _ _ 。 (4)若将铝溶解，下列试剂中最好选用_ (填编号)。 A浓硫酸B稀硫酸C稀硝酸 理由是 _ _
7、 _ _,B,经过足量氢氧化钠溶液的溶解，大部分铝元素均以NaAlO2的形式存在于滤液中，通入过量二氧化碳可以将NaAlO2完全转化为Al(OH)3,铝与浓硫酸在常温下发生钝化，加热溶解会产生有毒气体SO2，原料利用率低；稀硝酸能溶解铝但会产生NO气体，污染空气，硝酸利用率低；而铝与稀硫酸反应速率较快，产生的H2对空气无污染,【解释】(1)Al2O3属于两性氧化物，SiO2属于酸性氧化物，都能与强碱反应。 (2)利用题目给出的信息“硅铝酸盐沉淀”，可以知道滤渣A的主要成分是Fe2O3、Na2Al2Si2O8。对于滤渣A的用途一般很容易想到其可以作为炼铁的原料。 (3)因为Al(OH)3是两性氢
8、氧化物，若用强酸酸化滤液时，无法保证将全部铝元素转化为Al(OH)3过滤出来。 (4)分析问题时，一般要同时考虑生产效益(原料利用率)和环保问题。,铝与酸碱的反应 【例2】 (衢州二模)某课外小组对一些金属单质和化合物的性质进行研究。 (1)下表为“铝与氯化铜溶液反应”实验报告的一部分：,按反应类型写出实验中发生反应的化学方程式各一个(是离子反应的只写离子方程式) 置换反应_； 化合反应_。 (2)用石墨作电极，电解上述实验分离出的溶液，两极产生气泡。持续电解，在阴极附近的溶液中还可以观察到的现象是_。解释此现象的离子方程式是_。,(3)工业上可用铝与软锰矿(主要成分为MnO2)反应来冶炼金属
9、锰。 用铝与软锰矿炼锰的原理是(用化学方程式来表示)_。 MnO2在H2O2分解反应中作催化剂。若将适量MnO2加入酸化的H2O2的溶液中，MnO2溶解产生Mn2，该反应的离子方程式是_。,【解释】(1)CuCl2溶液中Cu2的水解使溶液呈酸性，所以会有2Al6H 2Al33H2，也有2Al3Cu2 2Al33Cu；单质铜在潮湿空气中由红色变为绿色，化学方程式为 2CuO2H2OCO2 Cu2(OH)2CO3。 (2)用石墨作电极，电解AlCl3溶液，电解的方程式为2AlCl36H2O 2Al(OH)33H23Cl2。持续电解，电解水，阴极：2H2O2e H22OH从而使阴极区OH浓度增大，所
10、以会看到有白色沉淀生成，后沉淀逐渐溶解至消失。,(3)类似于铝热反应；根据题意可写出离子方程式：MnO2H2O22H Mn2O22H2O 【答案】(1)2Al6H 2Al33H2 或2Al3Cu2 2Al33Cu 2CuO2H2OCO2 Cu2(OH)2CO3 (2)有白色沉淀生成，后沉淀逐渐溶解至消失Al33OH Al(OH)3、 Al(OH)3OH- 2H2O (3)3MnO24Al 3Mn2Al2O3 MnO2H2O22H Mn2O22H2O,【迁移训练2】(宁波二模)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3molL1的盐酸和氢氧化钠溶液，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
11、气体体积比为甲乙12，则加入铝粉的质量为( ) A5.4 g B3.6 g C2.7 g D1.8 g,A,【解释】若甲、乙两烧杯中Al完全反应，产生H2的体积比为11。据： 2Al6HCl 2AlCl33H2 2Al2NaOH2H2O 2NaAlO23H2 若甲、乙两烧杯中各0.3 mol的盐酸和NaOH完全反应，产生H2的体积比为13。 现甲、乙两烧杯中放出H2的体积比为12，则甲烧杯(HCl)中Al过量而乙烧杯(NaOH)中Al不足，碱过量。 2Al6HCl AlCl33H2 0.3 mol 0.15 mol 2Al2NaOH2H2O 2NaAlO23H2 54 g 0.15 mol2,
12、“铝三角”的转化 【例3】 2005年度诺贝尔生理学或医学奖被授予巴里马歇尔(Barry JMarshall)和罗宾沃伦(J.Robin Warren)，以表彰他们发现了幽门螺杆菌以及该细菌对消化性溃疡病的致病机理。治胃病的药物中通常含有氢氧化铝。某研究性学习小组根据原理设计了如下五种制备方案： A铝屑与硫酸反应，然后再加入氢氧化钠溶液沉淀铝离子 B铝屑与硫酸反应，然后再加氨水沉淀铝离子 C铝屑与足量氢氧化钠溶液反应，再加入硫酸生成氢氧化铝 D铝屑与足量氢氧化钠溶液反应，再通入二氧化碳生成氢氧化铝 E铝屑先分别与硫酸、氢氧化钠溶液反应，然后再将二者反应后的混合液再混合，生成氢氧化铝,(1)你认
13、为_方案最佳。 (2)在你选择的最佳方案中，如何调整反应物的比例，从理论上使铝全部转化成氢氧化铝：_。,【解释】(1)因为氢氧化铝是两性氢氧化物，易溶于强酸强碱，所以A、C难于控制加酸或碱的量，舍去；B方案：2Al3H2SO4 Al2(SO4)33H2，Al2(SO4)36NH3H2O 2Al(OH)33(NH4)2SO4；D方案：2Al2NaOH2H2O 2NaAlO23H2，NaAlO2CO22H2O Al(OH)3NaHCO3；E方案：2Al3H2SO4 Al2(SO4)33H2，2Al2NaOH2H2O 2NaAlO23H2，Al33AlO6H2O 4Al(OH)3。以生成8 mol氢
14、氧化铝为标准，需要原料如下：,比较上述B、D、E方案耗原料量可知，E最省原料。 (2)根据化学反应式中反应物计量数投入原料可以获得最大产品量。根据E方案知，与硫酸反应的铝的量与氢氧化钠反应的铝的量13时，铝元素能全部转化成氢氧化铝。 【答案】 (1)E(2)使与硫酸反应的铝的量与氢氧化钠反应的铝的量13,【迁移训练3】(将100 mL 3 molL1的NaOH溶液与100 mL 3 molL1的AlCl3溶液按下列两种方法混合： (1)将NaOH溶液逐滴滴入AlCl3溶液中；(2)将AlCl3溶液逐滴滴入NaOH溶液中，对上述实验所得结论正确的是( ) A现象相同，沉淀量相等 B现象相同，沉淀
15、量不等 C现象不同，沉淀量相等 D现象不同，沉淀量不等,C,【解释】将NaOH溶液与AlCl3溶液混合时，混合的方式不同，产生的现象不同。按照(1)的操作，开始滴加就有沉淀生成，离子方程式为Al33OH Al(OH)3，Al3与OH按物质的量13发生反应，由于n(Al3)n(OH)0.3 mol，故OH不足，Al3剩余，沉淀不会溶解。 按照(2)的操作，开始无沉淀，当AlCl3溶液滴到25 mL以后才开始出现沉淀，反应的离子方程式为：开始时：Al34OH AlO2H2O。可以看出，该反应中，n(Al3)与n(OH)按14反应，,故25 mL AlCl3加入其中时Al3全部以 形式存在，当25
16、mL以后再加AlCl3时发生反应： Al33 6H2O 4Al(OH)3， 当Al3过量时，也不会使沉淀溶解，所以C正确。,铝的化合物转化关系的图像 【例4】 (1)向100 mL 0.1 molL1 AlCl3溶液中逐滴滴加0.1 molL1的NaOH溶液，当滴加_mL时沉淀量最多，继续滴加NaOH溶液_mL时沉淀恰好完全溶解。 (2)将50 mL某未知浓度的AlCl3溶液分别加到60.0 mL 1.0 molL1的NaOH溶液或60.0 mL 3.0 molL1的NaOH溶液中，均能得到1.56 g Al(OH)3沉淀。则此AlCl3溶液的浓度可能是_molL1。 【答案】 (1)300100(2)1,【迁移训练4】(丽水期末)下图为一定量AlCl3溶液中加入NaOH溶液后，产生Al(OH)3白色沉淀的质量与NaOH的物质的量之间的关系曲线。试回答： (1)A点时已参加反应的AlCl3和NaOH的物质的量之比为13。 (2)写出下列曲线代表的离子反应方程式： OA段Al33OH Al(OH)3， AB段Al(OH)3OH AlO2H2O。,(3)B处溶液中存在的浓度最大的离子是_
