2012届浙江苏教版导航(第1轮)第2单元6讲 从铝土矿到铝合金

酸
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①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 ② 反 应 的 离 子 方 程 式 是 _________________________________________。 (3) 步 骤 ③ 的 化 学 方 程 式 是 ______________________________________________ __________________________。 (4)如果省去步骤①，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 ______________________________________________ __________________________。
(3)工业上可用铝与软锰矿(主要成分为MnO2)反应 来冶炼金属锰。 ①用铝与软锰矿炼锰的原理是(用化学方程式来表 示)________________________________。 ②MnO2 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______________________。
(3)①类似于铝热反应；②根据题意可写出离子方程式： MnO2＋H2O2＋2H＋ Mn2＋＋O2↑＋2H2O 【答案】(1)2Al＋6H＋ 2Al3＋＋3H2↑ 或2Al＋3Cu2＋ 2Al3＋＋3Cu 2Cu＋O2＋H2O＋CO2 Cu2(OH)2CO3 (2) 有 白 色 沉 淀 生 成 ， 后 沉 淀 逐 渐 溶 解 至 消 失 Al3＋＋3OH－ Al(OH)3↓、 AlO-2 Al(OH)3＋OH ＋2H2O (3)①3MnO2＋4Al 3Mn＋2Al2O3 ②MnO2＋H2O2＋2H＋ Mn2＋＋O2↑＋2H2O
【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 式 为 ： 2Na2SiO3 ＋ 2NaAlO2 ＋ 2H2O Na2Al2Si2O8↓＋4NaOH。 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 ： ________________________________________________ Al2O3＋2OH－ 2AlO＋H2O、 SiO2＋2OH－ SiO＋H2O ________________________________________________ 。 (2)滤渣A的主要成分为________________________ ；滤渣A Fe2O3、Na2Al2Si2O8 炼铁的原料(或生产硅酸盐产品的原料) 的用途是 __________________________________ (只写一种)； 实验室过滤时使用玻璃棒，其作用是_________ 。 引流
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 两性 都能反应，反应的化学方程式如下： 氧化铝溶于盐酸：Al2O3＋6HCl 2AlCl3＋3H2O。 氧化铝与烧碱溶液反应： Al2O3＋2NaOH 2NaAlO2＋H2O。 电解熔融的氧化铝：2Al2O3 通电 4Al＋3O2↑。
【解释】(1)CuCl2溶液中Cu2＋的水解使溶液呈酸性，所 以会有2Al＋6H＋ 2Al3＋＋3H2↑，也有2Al＋ 3Cu2＋ 2Al3＋＋3Cu；单质铜在潮湿空气中由红色 变为绿色，化学方程式为 2Cu＋O2＋H2O＋CO2 Cu2(OH)2CO3。 (2)用石墨作电极，电解AlCl3溶液，电解的方程式 为2AlCl3＋6H2O 2Al(OH)3↓＋3H2↑＋3Cl2↑。持 续电解，电解水，阴极：2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－ 从而使阴极区OH － 浓度增大，所以会看到有白色沉淀 生成，后沉淀逐渐溶解至消失。
2．氢氧ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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 易 _________分解，是一种典型的不稳定氢氧化物。 − Al3＋＋3OH－ Al(OH)3 H＋＋AlO2 ＋H2O； Al(OH)3与盐酸反应：Al(OH)3＋3H＋ Al3＋＋3H2O； − Al(OH)3与NaOH溶液反应：Al(OH)3＋OH－ AlO2＋2H2O； Al(OH)3受热分解的化学方程式：2Al(OH)3 Al2O3＋3H2O。 3．明矾：KAl(SO4)2·12H2O 明矾易溶于水，完全电离： KAl(SO4)2 K＋＋Al3＋＋2SO， 其水溶液因Al3＋水解而显_________性。
【迁移训练2】(宁波二模)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3mol·L－1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气体体积 比为甲∶乙＝1∶2，则加入铝粉的质量为( A ) A．5.4 g B．3.6 g C．2.7 g D．1.8 g
【解释】若甲、乙两烧杯中Al完全反应，产生H2的体积比 为1∶1。据： 2Al＋6HCl 2AlCl3＋3H2↑ 2Al＋2NaOH＋2H2O 2NaAlO2＋3H2↑ 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1∶3。 现甲、乙两烧杯中放出H2 的体积比为1∶2，则甲烧 杯(HCl)中Al过量而乙烧杯(NaOH)中Al不足，碱过量。 2Al＋6HCl AlCl3＋3H2↑ 0.3 mol 0.15 mol 2Al＋2NaOH＋2H2O 2NaAlO2＋3H2↑ 5．4 g 0.15 mol×2
一、从铝土矿中提取铝 方法一：
Al2O3＋6HCl 2AlCl3＋3H2O Fe2O3＋6HCl 2FeCl3＋3H2O AlCl3＋4NaOH NaAlO2＋3NaCl＋2H2O FeCl3＋3NaOH Fe(OH)3↓＋3NaCl Al(OH)3↓＋NaHCO3 NaAlO2＋CO2＋2H2O 2Al(OH)3 Al2O3＋3H2O
二、铝的性质和用途 银白 小 小 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 较高 优良的导电性和密度小，使铝大量用来制作导线。 三 铝元素位于元素周期表的第_________周期第_______族， ⅢA 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：4Al＋3O2 △ 2Al2O3； 2．铝与盐酸反应：2Al＋6HCl 2AlCl3＋3H2↑； 3．铝溶于NaOH溶液的反应： 2Al＋2NaOH＋2H2O 2NaAlO2＋3H2↑； 4．用镁条引燃铝粉和Fe2O3的混合物： 高温 2Al＋Fe2O3 2Fe＋Al2O3，这一反应也被称作铝热反应。
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：
实验步骤 实验现象
将打磨过的铝片(过量)放入 产生气泡，析出疏松的红色 一定浓度的CuCl2溶液中 固体，溶液逐渐变为无色 反应结束后分离出溶液备用 一段时间后固体由红色变为 红色固体用蒸馏水洗涤后， 绿色[设其主要成分为 置于潮湿空气中 Cu2(OH)2CO3]
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 _________________________________________。
【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。
(3)在工艺流程第三步中，选用二氧化碳作酸化剂 的原因是 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 ________________________________________________ 。 B (4) (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 __________________________________ 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 ________________________________________________