最新-2018高考化学 31从铝土矿到铝合金备考课件 精品

6 mol
3 mol
•
3 mol·L－1×0.1 L 0.15 mol
• 则Al与NaOH反应生成的H2为0.15 mol×2＝0.3 mol。
• 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
• 2×27 g
3 mol
• 5．4 g
0.3 mol
• 即投入的铝粉为5.4 g。
• 【答案】 A
• 可溶性铝盐与强碱反应的计算规律 • Al3＋与OH－随着相对量的不同发生下列有关反应： • Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓① • Al(OH)3＋OH－===AlO2－＋2H2O② • 由①②得：Al3＋＋4OH－===AlO2－＋2H2O③ • 由于Al3＋与OH－反应的产物能与反应物之一的OH－反应， 所以计算的思路与CO2和Ca(OH)2反应的计算思路相似，规律 如下：
反应物量的关系
稀盐酸、 Al
NaOH溶液
等量
足量
生成H2的关系
3 2 n(HCl)(H2)＝ 3n(Al)
2
n(NaOH)(H2)＝ n(Al)
n(HCl)(H2)∶n(NaOH) (H2)＝1∶1
反应物量的关系
稀盐酸 Al 、NaOH
溶液
足
二者等
量
物质的量
生成H2的关系
1 2 3 n(HCl)2(H2)＝ n(HCl)
2Al＋6H＋
===2Al3＋＋3H2↑ 。 • 在常温下可被 浓H2SO4 、浓硝酸 钝化。
• (3)与强碱溶液反应，化学反应方程式为： 2Al＋
2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 。
• (4)铝热反应
• 化学方程式为： 2Al＋Fe2O3 =高==温==Al2O3＋2。Fe
• 冶炼稀有金属、焊接铁轨等。
• 【解析】 镁、铝与稀硫酸反应的离子方程式分别为：Mg ＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑。假定生
成的H2的物质的量均为1 mol，由上述方程式可得2 消耗两种金 属的物质的量分别为1 mol、 mol，质量分别为243g、18 g。镁
和铝的物质的量之比为3∶2，质量之比为4∶3，因此A正确， B错误；镁和铝的摩尔质量之比为24 g/mol∶27 g/mol＝8∶9 ，故C错误；由于生成相同体积的气体时，所需要的时间之比 为2∶3，故反应速率之比为3∶2，D错误。 • 【答案】 A
• (1)求Al(OH)3的量
• nOH－≤3时，发生反应①，则：
nAl3＋ห้องสมุดไป่ตู้
1
• n[Al(OH)3]＝ 3 n(OH－)；
• nnOAHl3＋－≥4时，发生反应③，无Al(OH)3生成；
• 3< nOH－<4时，发生反应①②，则：
nAl3＋
• n[Al(OH)3]＝4n(Al3＋)－n(OH－)。
• 【解析】 (1)依题意知，在AlCl3溶液中加入NaOH溶液有 如下两个反应发生：
• AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl① • AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋2H2O＋3NaCl② • 根据以上两个反应可以看出：
• 当a≤3b时只发生第一个反应，此时NaOH1不足量，产生沉淀
n(NaOH)(H2)＝ n(NaOH) n(HCl)(H2)∶n(NaOH)(H2)＝1∶3
• 【案例1】 (2009·上海化学)镁和铝分别与等浓度、等体积 的过量稀硫酸反应，产生气体的体积(V)与时间(t)关系如右图 。反应中镁和铝的( ) • A．物质的量之比为3∶2 • B．质量之比为3∶2 • C．摩尔质量之比为2∶3 • D．反应速率之比为2∶3
金属，如3CuO＋2Al =点==燃== 3Cu＋Al2O3等。
• 金属与酸或碱反应生成H2的量的关系 • 1．金属与酸反应的计算
n • (1)实质：M＋nH＋===Mn＋＋ H22↑。
• (2)规律
• ①金属与酸反应产生氢原子的物质的量等于金属失去电子
的物质的量。②相同物质的量的不同金属与足量酸反应产生
2H2O 。
3．用途
• (1)治疗胃酸过多，其原理可用离子方程式表示为：
• Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O 。
• (2)水解生成的Al(OH)3胶体可净水。明矾的电离方程式为：
KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO。2－4 • Al3＋水解生成胶体的离子方程式为：Al3＋＋3H2O Al(OH)3(胶体)＋3H。＋
H2的物质的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价之比。
• (3)常用方法 • ①守恒法：守恒法是化学计算中常用的方法，包括原子守 恒、电荷守恒、电子得失守恒等。 • ②平均值法：平均值法是混合物组分含量求解的常用方法 ，可设平均摩尔质量，要注意结合化合价进行转化。 • 2．铝与酸或碱反应生成H2的量的关系 • 铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应的原理： • 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑， • 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。
• 2．化学性质
• (1)与盐酸反应的化学方程式为： Al2O3＋6HCl=== 2AlCl3＋3H2O。
• (2)与NaOH溶液反应的化学方程式为：
2NaOH===2NaAlO2。＋H2O
Al2O3＋
• 两性氧化物：与 、酸 都能反应生成碱和 盐 的氧化物。 水
• 三、氢氧化铝
• 1．物理性质
• 白色固体， 不 溶于水。
• 2．化学性质
• (1)受热分解，化学反应方程式为：
• 2Al(OH)3 ==△=== Al2O3＋3H2O
。
• (2)两性
• 有关的化学反应方程式为：
• 与盐酸的反应： Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋。3H2O • 与NaOH的反应： Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋
• [想一想1]仍以铝土矿为原料，设计另一套可行的提取铝的
方案。
• 提示：可按以下流程提取铝：
• 铝土矿―盐―酸→ AlCl3溶液NH―3―过→量Al(OH)3 Al。―高―温→ ―电―解→
Al2O3
• 二、氧化铝 • 1．物理性质
• 白 色 固 体，硬度 大 ，熔沸点高。刚玉、红宝石、蓝宝 石的主要成分为氧化铝。
• 【即时巩固1】 甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol/L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体积比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入
铝粉的质量为( )
• A．5.4 g
B．3.6 g
• C．2.7 g
D．1.8 g
• 【解析】 其反应原理为： • 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
• m[Al(OH)3]＝78 g·mol－1×0.05(4b－a) mol • ＝3.9(4b－a) g • 方法二：守恒法。 • 此种条件下，溶液中的离子有Na＋、Cl－、AlO2－。 • n(AlO2－)＝n(Na＋)－n(Cl－)＝0.05a mol－0.05×3b mol
• n[Al(OH)3]＝n(Al3＋)总－n(AlO2－) • ＝0.05b mol－(0.05a mol－0.15b mol) • ＝(0.2b－0.05a) mol • ＝0.05(4b－a) mol • m[Al(OH)3]＝78 g·mol－1×0.05(4b－a) mol
• 【案例2】 AlCl3溶液中加入50 mL a mol·L－1 NaOH溶液 ： • (1)当a≤3b时，生成Al(OH)3沉淀的物质的量为________。 • (2)当a、b满足________条件时，无沉淀产生。 • (3)当a、b满足________条件时，先有沉淀生成，后又有部 分沉淀溶解，此时Al(OH)3的质量为________g。
• Al(OH)3胶粒有强吸附能力，可用于净水。
4．制取
• 可溶性铝盐与氨水反应的离子方程式：
3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3。NH＋4
• 四、铝单质
• 1．物理性质
银白 金属
•
色有
光泽的固体。
Al3＋＋
2．化学性质
• (1)与单质反应
• ①与O2反应：常温下，铝表面可形成致密的 氧化，膜故 金 属
• 求沉淀的量方法很多： • 方法一：联立方程法。 • 设反应①中，AlCl3物质的量为x，则Al(OH)3为x，NaOH为 3x， • 反应②中AlCl3物质的量为y，NaOH为4y，
x＋y＝0.05b mol 3x＋4y＝0.05a mol
• 解得x＝(0.2b－0.05a) mol＝0.05(4b－a) mol
• 2．从铝土矿制备铝的工艺流程
• 铝土矿(主要成分 ) Al2O3Na―O①―H→ 溶液 NaAlO2 溶液
CO―2― ②过→量沉淀 Al(OH)3 ―灼③―烧→
Al2O3 ―电④―解→ Al
• 各步反应的化学方程式：
• ① Al2O3＋2NaOH===2NaAlO；2＋H2O • ② 2NaAlO2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na；2CO3 • ③ 2Al(OH)3 =高==温== Al2O3＋3H；2O • ④ 2Al2O3 =通==电== 4Al＋3O2↑ 。
课程 标准
考点 展示
1.了解合金的概念及其重要应用。 2.了解铝及其重要化合物的主要性质 及其应用。 1.以镁铝合金为代表的金属材料在现 实中的应用。 2.铝及其化合物的性质。 3.以铝及其化合物为载体的计算。
一、从铝土矿中提取铝 1．铝在自然界中的存在
• 铝元素在地壳中含量丰富，仅次于 氧和硅 。自然界中 的铝全部以 化合态 存在；铝土矿的主要成分是 Al2。O3
• 灵犀一点： • ①Al3＋只能在酸性溶液中大量存在，如AlCl3、Al2(SO4)3溶 液。 • ②铝元素在碱性溶液中以AlO2－形式大量存在，所以AlO2－ 与H＋、Al3＋与OH－不能大量共存。 • ③Al3＋溶液中加入过量的氨水、AlO2－溶液中通入足量的 CO2，也都只能使反应进行到Al(OH)3沉淀为止。 • ④试剂的滴加顺序不同，产生的现象不同的组合：NaOH溶 液和AlCl3溶液、NaAlO2溶液和HCl溶液等。
• 【规律方法】 物质的量应用于化学方程式的计算是从定 量的角度研究化学反应的规律性。解题的关键是在掌握化学 反应基本原理的同时，熟悉各物理量之间的转换关系和化学 方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质物质的量之比 的关系。要注意分析题中给定条件是什么，求什么，涉及哪 些反应，用什么方法求解最简单，规范的格式应怎样书写等 ，并注意法定单位符号的准确应用。
• (5)与某些盐(如CuSO4)溶液反应
• 化学方程式为： 2Al＋3CuSO4===Al2(SO4)3＋3。Cu
• 3．工业冶炼铝
• 化学反应原理可用方程式表示为：
• 2Al2O3=电==解== 4Al＋3O2↑ 。
• [想一想2]是否只有铝粉与氧化铁所发生的反应才叫铝热反 应？ • 提示：不是。铝粉可与许多难熔金属的氧化物粉末混合形 成铝热剂，并在一定条件下发生铝热反应，用以冶炼相应的
• (2)求反应物碱的量 • n[Al(OH)3]＝n(Al3＋)时，发生反应①，则 • n(OH－)＝3n(Al3＋)； • n[Al(OH)3]<n(Al3＋)时，分两种情况： • 碱不足时，发生反应①，则 • n(OH－)＝3n[Al(OH)3]； • 碱过量时，发生反应①②，则 • n(OH－)＝4n(Al3＋)－n[Al(OH)3]。
铝有一定的抗腐蚀性。
• 点燃或加热时与O2反应的化学方程式为： v 。
• ②与其他非金属单质(如Cl2、S等)反应，化学方程式分别为 ：
• 与Cl2反应： • 与S反应：
2Al＋3Cl2 ==△===2AlCl3。 2Al＋3S ==△=== Al2S3 。
• (2)与酸反应 • 与非氧化性强酸反应的离子方程式为：
的 量 取0决.0于5aNaOH。 n[Al(OH)3]＝ 3
mol。
3
n(NaOH)
，
所
以
答
案
为
• (2)如果无沉淀生成，Al元素全部以AlO2－形式存在： • n(AlCl3)∶n(NaOH)≤1∶4，即a∶b≥4∶1，所以答案为a≥4b 。 • (3)此种情况应当是两个反应均发生，铝元素以Al(OH)3和 AlO2－两种形式存在。
• 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ • 可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时，产生 H2的体积之比为1∶3，而题设条件体积之比为1∶2，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。
•
•
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
•