高中化学专题3从矿物质到基础材料第1单元从铝土矿到铝合金第2课时铝的氧化物与氢氧化物从铝土矿中提取铝课

2．在H2SO4酸化过的Al2(SO4)3溶液中滴加NaOH溶液，生成沉淀W(g)与所加 NaOH溶液体积V的关系如图，其中正确的是( ) 【导学号：16380194】
【解析】 NaOH溶液先与H2SO4反应，没有沉淀生成，然后与Al2(SO4)3溶 液反应，生成Al(OH)3沉淀与溶解Al(OH)3沉淀所用NaOH的物质的量之比为 3∶1。
知 识 点
1
第 2 课时 铝的氧化物与氢氧化物
学 业
分
从铝土矿中提取铝
层 测
评
知 识 点
2
1．了解铝土矿中提取铝的过程及其原理。(重点) 2．了解Al2O3、Al(OH)3的性质及应用。(重难点) 3．了解两性氧化物和两性氢氧化物的含义。
铝的氧化物与氢氧 化物
[基础·初探] 教材整理1 氧化铝 1．物理性质：白色固体、难溶于水，熔点 很高 ，硬度 很大 ，纯净的 Al2O3俗称 刚玉 。
教材整理2 从铝土矿中提取铝的工艺流程及相关反应原理
电解Al2O3时向其中加冰晶石的作用是什么？ 【提示】 使Al2O3的熔融温度降低，减少冶炼过程中能量消耗。
[合作·探究] [探究背景] 从铝土矿制备铝的工艺流程如下图所示：
[探究问题] (1)铝土矿在酸化过程中，为什么要通入过量的CO2而不是加入过量的盐 酸？
3．下图所示是从铝土矿(主要成分是Al2O3，含Fe2O3、SiO2等杂质)中提取氧 化铝的工艺流程之一。已知：SiO2能和氢氧化钠反应，不和盐酸反应。回答下 列问题：
(1)用盐酸溶解铝土矿后，所得溶液中的阳离子有________。 (2)固体A的主要成分是________________。 (3)进行操作Ⅱ时，为了达到分离要求，加入的NaOH应该________。 (4)进行操作Ⅲ时，一般通入过量CO2，其反应的化学方程式是 _______________________________________________ _______________________________________________。 (5)溶液X和盐酸反应的离子方程式为 _______________________________________________ _______________________________________________。
【解析】 铝土矿中的Fe2O3、Al2O3溶于盐酸，得到的阳离子是Fe3＋、Al3
＋，由于是酸性溶液，所以阳离子还有H＋，过滤得到的滤渣是SiO2。在进行操作
Ⅱ时，需要加入过量的NaOH溶液，发生反应Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓、Al3＋＋
4OH－===AlO
－
2
＋2H2O，过滤分离出Fe(OH)3，利用NaAlO2弱酸盐的性质，制取
－
3
，或2AlO
－
2
＋CO2(少量)＋
3H2O===2Al(OH)3↓＋CO23－；AlO－2 ＋H＋(少量)＋H2O===Al(OH)3↓。
(2)与过量强酸生成Al3＋：AlO－2 ＋4H＋===Al3＋＋2H2O。
[题组·冲关] 1．下列有关氧化铝和氢氧化铝的说法正确的是( ) A．氧化铝是一种比较好的耐火材料，可用来制造耐火坩埚 B．氧化铝是典型的两性氧化物，可与氨水反应生成偏铝酸盐 C．因为氢氧化铝受热易分解，所以具有两性 D．两性氢氧化物既能与强碱反应又能与弱碱反应 【解析】 Al2O3不能与弱碱氨水反应；Al(OH)3受热分解说明Al(OH)3受热 不稳定，不能说明具有两性；两性氢氧化物与弱碱不反应。 【答案】 A
【提示】 H2CO3是弱酸，与Al(OH)3不反应，过量的CO2能使NaAlO2完全 转化为Al(OH)3，而盐酸是强酸，能与Al(OH)3进一步反应而生成AlCl3，加入酸 的量不好控制。
(2)在整个铝土矿提纯的过程中，有两次过滤，这两次过滤的目的有何不 同？这两次过滤能合并吗？
【提示】 第一次过滤是为了除去不溶性杂质(如Fe2O3等)而得到NaAlO2溶 液。第二次过滤是为了得到Al(OH)3固体。这两次过滤的作用不同，所以不能合 并，否则就达不到提纯的目的。
【答案】 D
3．(2016·潍坊高一检测)A、B、C、D、E五种物质均含某种常见金属元素， 它们的转化关系如图所示，B为白色难溶固体，E易溶于水。
(1)写出化学式： A______________，B______________， C______________，D______________。 (2)写出下列反应的化学方程式： B→C_______________________________________________； B→D_______________________________________________。 (3)写出下列反应的离子方程式： A→D_______________________________________________； C→D_______________________________________________。
[核心·突破]
1．步骤及作用
从铝土矿提炼铝
溶解―→溶解氧化铝
⇓
过滤―→除去不溶性杂质
⇓
酸化―→生成氢氧化铝
⇓
过滤―→分离出氢氧化铝
⇓
灼烧―→得到高纯度氧化铝源自⇓电解―→得到铝2．有关反应的化学方程式 (1)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O (2)NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3 (3)2Al(OH)3==△===Al2O3＋3H2O (4)2Al2O3=通==电==4Al＋3O2↑
。
4．明矾的净水作用 (1)复盐：由两种或两种以上 阳离子和一种 阴离子组成的盐，如明矾的化 学式为 KAl(SO4)2·12H，2常O温下是一种晶体，复盐是纯净物。
(2)明矾的净水原理。
判断正误 (1)根据反应Na2O＋H2O===2NaOH，可知Al2O3＋3H2O===2Al(OH)3成立 () (2)所有的金属、金属氧化物及氢氧化物都不可能与碱发生反应( ) (3)Al(OH)3能溶于NaOH溶液，也能溶于氨水中( ) (4)既能与酸反应，又能与碱反应的一定是两性化合物( )
2．化学性质
(1)属于两性氢氧化物。
(2)氢氧化铝的两性(写出下列反应的离子方程式)。
(3)氢氧化铝的不稳定性。 氢氧化铝加热分解的化学方程式：2Al(OH)3==△===Al2O3＋3H2O。
3．Al(OH)3的一般实验室制备
(1)试剂：AlCl3溶液或Al2(SO4)3溶液和氨水
(2)反应离子方程式 Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4
【答案】 (1)× (2)× (3)× (4)×
[核心·突破] 铝三角
1．Al3＋→Al(OH)3或AlO－2 ： (1)与弱碱或少量强碱生成Al(OH)3： Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4 ； Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓。 (2)与过量强碱生成AlO－2 ：Al3＋＋4OH－===AlO－2 ＋2H2O。
3．注意事项 (1)能和氢氧化钠反应的金属氧化物高中阶段只掌握Al2O3，常利用此性质来 提纯氧化铝。 (2)NaAlO2能和酸反应生成氢氧化铝，但强酸能使生成的氢氧化铝继续溶 解。 (3)工业上常用电解氧化铝的方法制取铝，而不能用电解氯化铝的方法。
[题组·冲关]
1．从铝土矿制备铝所涉及的下列有关反应中，属于氧化还原反应的是
【规律方法】 有关Al(OH)3的图像分析 (1)向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量：
(2)向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液至过量：
(3)向NaAlO2溶液中滴加HCl溶液至过量： (4)向HCl溶液中滴加NaAlO2溶液至过量：
从铝土矿中提取 铝
[基础·初探] 教材整理1 铝的存在 1．含量：铝元素是地壳中含量 最高的金属元素。 2．存在：地壳中铝以 化合态存在于铝土矿中，铝土矿的主要成分 是 Al2O3 。
编后语
老师上课都有一定的思路，抓住老师的思路就能取得良好的学习效果。在上一小节中已经提及听课中要跟随老师的思路，这里再进一步论述听课时如何 抓住老师的思路。
① 根据课堂提问抓住老师的思路。老师在讲课过程中往往会提出一些问题，有的要求回答，有的则是自问自答。一般来说，老师在课堂上提出的问 题都是学习中的关键，若能抓住老师提出的问题深入思考，就可以抓住老师的思路。
【解析】 (1)从题图可知，A、B、C均能与盐酸、NaOH溶液反应，且均含
同种金属元素，A受热能分解，B能熔融电解，可知A、B、C分别为Al(OH)3、
Al2O3、Al，D、E分别为AlCl3、NaAlO2。
(2)B→C的化学方程式为2Al2O3
电解 =熔==融==
4Al＋3O2↑，B→D的化学方程式为
Al(OH)3。过滤后的滤液中含有NaHCO3和NaCl。
【答案】 (1)Fe3＋、Al3＋、H＋ (2)SiO2 (3)过量 (4)NaAlO2＋2H2O＋CO2===NaHCO3＋Al(OH)3↓ (5)HCO－3 ＋H＋===H2O＋CO2↑
【误区警示】 由NaAlO2溶液转成Al(OH)3沉淀，不选稀盐酸等其他强酸； 由AlCl3溶液制备Al(OH)3不选NaOH等强碱。因为Al(OH)3能溶于强酸或强碱
(3)分析从铝土矿提炼铝的过程中先后涉及哪些化学反应(用化学方程式表 示)，其反应类型是什么？
【提示】 前后共涉及4个反应，前两个是复分解反应，第三个是分解反 应，第四个为分解和氧化还原反应。
(1)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O (2)CO2＋NaAlO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3 (3)2Al(OH)3==△===Al2O3＋3H2O (4)2Al2O3=通==电==4Al＋3O2↑
2．Al(OH)3→Al3＋或AlO－2 ：
(1)与强酸生成Al3＋：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。
(2)与强碱生成AlO－2 ：Al(OH)3＋OH－===AlO－2 ＋2H2O。
3．AlO－2 →Al(OH)3或Al3＋：
(1)与弱酸或少量强酸生成Al(OH)3：
AlO
－
2
＋CO2(过量)＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
2．化学性质 (1)两性氧化物：既可以与酸反应，又可以与碱反应，生成 氧化物。 (2)Al2O3体现两性氧化物性质的离子反应方程式
盐和水 的
如何除去MgO中的Al2O3? 【提示】 加过量NaOH溶液后过滤。
教材整理2 氢氧化铝
1．物理性质： 难溶 作 净水剂 。
于水的白色固体，在水中能够凝聚悬浮物，常
Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O。 (3)A→D的离子方程式为Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，C→D的离子方程
式为2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑。
【答案】 (1)Al(OH)3 Al2O3 Al AlCl3 (2)2Al2O3熔=融==电==解4Al＋3O2↑ Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O (3)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O 2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
② 根据自己预习时理解过的逻辑结构抓住老师的思路。老师讲课在多数情况下是根据教材本身的知识结构展开的，若把自己预习时所理解过的知识 逻辑结构与老师的讲解过程进行比较，便可以抓住老师的思路。
A．铝土矿溶于NaOH溶液中
()
B．偏铝酸钠溶液的酸化
C．灼烧氢氧化铝固体
D．电解熔融的氧化铝
【解析】 铝土矿溶于NaOH溶液中、偏铝酸钠溶液的酸化反应主要为复分 解反应；灼烧氢氧化铝固体为分解反应，没有元素价态的变化；电解熔融的氧 化铝为分解反应，同时有单质生成，属于氧化还原反应。
【答案】 D
2．下列反应不能生成Al(OH)3的是( ) 【导学号：16380195】 A．AlCl3溶液中加足量氨水 B．NaAlO2溶液中通入足量CO2气体 C．Al2(SO4)3溶液中加入足量Ba(OH)2溶液 D．NaAlO2溶液中加入少量稀盐酸 【解析】 Al3＋与过量OH－反应时生成AlO－2 。 【答案】 C