2020-2021學(xué)年高中化學(xué)蘇教版必修1學(xué)案：專題3 第一單元 第2課時　鋁的提取及鋁的化合物 Word版含解析

1、第2課時鋁的提取及鋁的化合物一、從鋁土礦中提取鋁1鋁的存在鋁元素是地殼中含量最多的金屬元素，占地殼總量的7.73%。地殼中鋁以化合態(tài)存在于鋁土礦中，鋁土礦的主要成分是al2o3。2鋁的提取工藝流程有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式：堿溶：al2o32naoh=2naalo2h2o。酸化：naalo2co22h2o=nahco3al(oh)3。灼燒：2al(oh)3al2o33h2o。電解：2al2o34al3o2。二、氧化鋁1物理性質(zhì)白色固體，難溶于水，熔點(diǎn)很高。2化學(xué)性質(zhì)al2o3是一種兩性氧化物。al2o3與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為al2o36hcl=2alcl33h2o，離子方程式為al2o36h=2al

2、33h2o。al2o3與naoh溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為al2o32naoh=2naalo2h2o，離子方程式為al2o32oh=2aloh2o。3用途al2o3是冶煉鋁的原料，也是一種比較好的耐火材料，可用來制造耐火坩堝、耐火管和耐高溫的實(shí)驗儀器等。三、氫氧化鋁1物理性質(zhì)al(oh)3是一種白色膠狀的固體，幾乎不溶于水，但能凝聚水中的懸浮物，并能吸附色素。2化學(xué)性質(zhì)(1)al(oh)3既能跟強(qiáng)酸溶液起反應(yīng)，又能跟強(qiáng)堿溶液起反應(yīng)，是一種兩性氫氧化物。al(oh)3與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿反應(yīng)的離子方程式分別為al(oh)33h=al33h2o，al(oh)3oh=alo2h2o。(2)al(oh)3的熱穩(wěn)定

3、性：al(oh)3加熱時易分解，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2al(oh)3al2o33h2o。3制法實(shí)驗室可以用鋁鹽(如硫酸鋁)與氨水反應(yīng)制取al(oh)3，化學(xué)方程式為al2(so4)36nh3·h2o=2al(oh)33(nh4)2so4。4用途(1)利用其吸附性，能凝聚水中的懸浮物，可用來凈水。(2)利用其堿性，可用做胃酸中和劑。四、硫酸鋁鉀kal(so4)21電離方程式為kal(so4)2=kal32so。2十二水合硫酸鋁鉀化學(xué)式為kal(so4)2·12h2o，俗名明礬，是一種無色晶體，易溶于水，可用做凈水劑，原因是kal(so4)2可與水反應(yīng)生成al(oh)3膠體，al

4、(oh)3可以和懸浮于水中的泥沙形成絮狀不溶物沉降下來，使水澄清。2氫氧化鋁兩性的應(yīng)用由于氫氧化鋁溶于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，因此為使含鋁元素的鹽中鋁元素完全轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀，應(yīng)盡量避免使用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿。通常可以用下列反應(yīng)制取氫氧化鋁：al33nh3·h2o=al(oh)33nhaloco22h2o=al(oh)3hco3aloal36h2o=4al(oh)3二、“鋁三角”及其各物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化1al3al(oh)3(1)可溶性鋁鹽與少量naoh溶液反應(yīng)：al33oh(少量)=al(oh)3(2)可溶性鋁鹽與氨水反應(yīng)：al33nh3·h2o=al(oh)33nh2al(oh)3al3al(

5、oh)3溶于強(qiáng)酸溶液：al(oh)33h=al33h2o3al3alo可溶性鋁鹽與過量的強(qiáng)堿反應(yīng)：al34oh(過量)=alo2h2o4aloal3偏鋁酸鹽溶液與足量的鹽酸反應(yīng)：alo4h=al32h2o5aloal(oh)3(1)偏鋁酸鹽溶液中加少量鹽酸：aloh(少量)h2o=al(oh)3(2)偏鋁酸鹽溶液中通入co2：2aloco2(少量)3h2o=2al(oh)3coaloco2(過量)2h2o=al(oh)3hco6al(oh)3aloal(oh)3溶于強(qiáng)堿溶液：al(oh)3oh=alo2h2o1用氨水和naoh溶液分別與可溶性鋁鹽反應(yīng)可以制備al(oh)3，哪一種方法更好？提示

6、：由于al(oh)3能溶解在naoh溶液中，加入naoh溶液的量不易控制，若加入太多，則得不到al(oh)3沉淀，若加入太少，則溶液中生成al(oh)3的量也少。al(oh)3不溶于氨水，反應(yīng)易控制，故用氨水更好。2能用氨水除去alcl3溶液中少量的mgcl2嗎？提示：mgcl2與氨水反應(yīng)生成的mg(oh)2沉淀也不溶于氨水，所以用氨水不能除去alcl3溶液中少量的mgcl2?！纠?】a、b、c、d、e五種化合物，均含有同種常見元素，它們的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示，其中a為澄清溶液，c為難溶的白色固體，e易溶于水，若取a溶液灼燒，焰色反應(yīng)為淺紫色(透過藍(lán)色鈷玻璃)。請回答下列問題：(1)寫出化學(xué)式：a

7、_，b_，c_，d_，e_。(2)寫出下列反應(yīng)的離子方程式：ab：_；bd：_；ce：_?！舅悸贩治觥拷獯鸫祟愵}目，需掌握“鋁三角”之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，能夠熟練書寫這些物質(zhì)間反應(yīng)的化學(xué)方程式，此外還應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)al2o3、al(oh)3具有兩性，它們可溶于強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液，而不能溶于弱酸或弱堿溶液。(2)注意在不同條件下，鋁元素的存在形式：強(qiáng)酸性條件下，al3可以大量存在；強(qiáng)堿性條件下，alo可以大量存在；而al(oh)3只能存在于中性或弱酸或弱堿性條件下。【解析】以物質(zhì)b作為突破口，b既能與naoh溶液反應(yīng)，又能與鹽酸反應(yīng)，且能受熱分解生成固體，故b為al(oh)3，c為al2o3，則d

8、為alcl3，e為naalo2，a與過量co2反應(yīng)生成b，且焰色反應(yīng)為淺紫色，a為kalo2?！敬鸢浮?1)kalo2al(oh)3al2o3alcl3naalo2(2)aloco22h2o=al(oh)3hcoal(oh)33h=al33h2oal2o32oh=2aloh2o(雙選)用硫酸、naoh溶液和金屬鋁為原料制取al(oh)3，甲、乙、丙三位同學(xué)制備的途徑分別如下：甲：alal2(so4)3al(oh)3乙：alnaalo2al(oh)3丙：al(oh)3若要得到等量的al(oh)3，則(bd)a三者消耗原料相同b甲消耗的原料最多c乙消耗原料最少 d丙消耗原料最少解析：假設(shè)均制取1

9、mol al(oh)3：甲中1 mol al與1.5 mol h2so4反應(yīng)得到0.5 mol al2(so4)3,0.5 mol al2(so4)3與3 mol naoh反應(yīng)得到1 mol al(oh)3；乙中1 mol al與1 mol naoh反應(yīng)得到1 mol naalo2,1 mol naalo2與0.5 mol h2so4反應(yīng)得到1 mol al(oh)3；丙中0.25 mol al與0.375 mol h2so4反應(yīng)得到0.125 mol al2(so4)3,0.75 mol al與0.75 mol naoh反應(yīng)得到0.75 mol naalo2，0.125 mol al2(so

10、4)3和0.75 mol naalo2反應(yīng)可得到1 mol al(oh)3。故甲消耗的原料最多，丙消耗的原料最少。a當(dāng)n(oh)/n(al3)3時，oh全部反應(yīng)，al3剩余，反應(yīng)按式進(jìn)行，mal(oh)326n(oh)。b當(dāng)n(oh)/n(al3)4時，al3全部反應(yīng)，oh剩余，反應(yīng)按式進(jìn)行，mal(oh)30。c當(dāng)3<n(oh)/n(al3)<4時，按反應(yīng)和式進(jìn)行，mal(oh)34n(al3)n(oh)×78。2強(qiáng)酸與alo反應(yīng)的定量計算規(guī)律強(qiáng)酸不足量時：alohh2o=al(oh)3強(qiáng)酸足量時：al(oh)33h=al33h2o綜合上述兩式可得：alo4h=al32

11、h2o結(jié)果如下：a當(dāng)1時，h全部反應(yīng)，alo剩余，反應(yīng)按式進(jìn)行，mal(oh)378n(h)。b當(dāng)4時，alo全部反應(yīng)，h剩余，反應(yīng)按式進(jìn)行，mal(oh)30。c當(dāng)1<<4時，反應(yīng)按和式進(jìn)行，mal(oh)3×78?！纠?】(雙選)向50 ml 1 mol·l1的al2(so4)3溶液中加入100 ml koh溶液，充分反應(yīng)得到3.9 g沉淀，則koh溶液的物質(zhì)的量濃度可能是()a1 mol·l1b3 mol·l1c1.5 mol·l1 d3.5 mol·l1【思路分析】解這類題時要先討論n(al3)與nal(oh)3的

12、關(guān)系，若n(al3)>nal(oh)3，則會有兩種情況。【解析】首先寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式，根據(jù)所給的數(shù)據(jù)找出已知量和未知量的關(guān)系。解法一：根據(jù)al3的物質(zhì)的量與沉淀al(oh)3的物質(zhì)的量可推測koh的兩種情況：加入氫氧化鉀不足量時，n(koh)3nal(oh)33×0.15 mol，c(koh)1.5 mol·l1。當(dāng)koh過量時，n(koh)4n(al3)nal(oh)30.4 mol0.05 mol0.35 mol，c(koh)3.5 mol·l1。解法二：用圖象法求解，如圖所示，當(dāng)生成沉淀0.05 mol時，需koh 0.15 mol；需koh

13、0.35 mol。故選cd?！敬鸢浮縞d向含有a mol alcl3的溶液中加入含b mol koh的溶液，生成沉淀的物質(zhì)的量可能是(b)a molb mol mol mol0 mol(4ab) mola bc d解析：a mol alcl3完全轉(zhuǎn)化為al(oh)3時所需koh的物質(zhì)的量為3a mol，且沉淀的物質(zhì)的量最大值為a mol。故有可能出現(xiàn)。當(dāng)b<3a時，koh不足，此時nal(oh)3n(koh) mol，故可能，不可能；當(dāng)3a<b<4a時：al33oh=al(oh)3a mol3a mola molal(oh)3oh=alo2h2o(b3a) mol(b3a)

14、mol剩余沉淀為：a mol(b3a) mol(4ab) mol，故可能。故正確答案為b。2.偏鋁酸鹽與酸反應(yīng)的現(xiàn)象及圖象【例3】向20 ml某濃度的alcl3溶液中滴加2 mol/l的naoh溶液時，所得的沉淀質(zhì)量與加入naoh溶液的體積之間的關(guān)系如下圖所示：(1)圖中a點(diǎn)表示的意義是_。(2)最大沉淀量為_g。(3)b點(diǎn)表示的意義是_。(4)所用alcl3溶液的物質(zhì)的量濃度是_。(5)當(dāng)所得沉淀量為0.39 g時，用去naoh溶液的體積是_ml或_ml?！舅悸贩治觥拷獯饒D象計算題，必須抓住圖象的四點(diǎn)，(原點(diǎn)、交點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、終點(diǎn))，數(shù)形結(jié)合并運(yùn)用物質(zhì)的性質(zhì)和化學(xué)原理，進(jìn)行分析計算?！窘馕觥勘?/p>

15、題是alcl3與naoh反應(yīng)與圖象相結(jié)合的問題，考查了大家對圖象的解讀能力，分析問題能力、計算能力等。本題解決的關(guān)鍵是明確naoh溶液逐滴加入到alcl3溶液中的反應(yīng)情況：開始alcl3與naoh反應(yīng)生成al(oh)3沉淀，naoh的量逐漸增多，al(oh)3的量逐漸增大，當(dāng)將alcl3恰好完全沉淀時，al(oh)3沉淀達(dá)到最大量，隨后再加naoh，沉淀量又逐漸減少直至消失。由于ab消耗的氫氧化鈉為0.01 mol，則n(alcl3)0.01 mol，a處生成al(oh)3 0.78 g，所用alcl3的物質(zhì)的量濃度為0.5 mol·l1。(5)當(dāng)naoh溶液不足時，生成0.39 g

16、 al(oh)3所需naoh的物質(zhì)的量為0.015 mol，當(dāng)naoh溶液過量時，還剩余0.39 g al(oh)3共消耗naoh 0.035 mol，naoh溶液的體積分別為7.5 ml和17.5 ml?！敬鸢浮?1)alcl3與naoh恰好完全反應(yīng)，得到最大沉淀量(2)0.78(3)al(oh)3與naoh恰好完全反應(yīng)生成naalo2，沉淀完全溶解(4)0.5 mol·l1(5)7.517.5有一透明溶液，可能含有al3、fe3、k、nh、mg2和cu2等離子中的一種或幾種?，F(xiàn)加入na2o2粉末只有無色無味的氣體放出，并同時析出白色沉淀。加入na2o2的量與生成白色沉淀的量之間的

17、關(guān)系用下圖來表示。試推斷：(1)原溶液中一定含有al3和mg2。(2)一定不含有fe3、nh、cu2。(3)可能含有k。(4)為了進(jìn)一步確定可能含有的離子，應(yīng)增加的實(shí)驗操作為焰色反應(yīng)。解析：向溶液里加入過氧化鈉粉末，會發(fā)生na2o2和h2o的反應(yīng)，生成naoh和o2。因題目中沒有刺激性氣味氣體產(chǎn)生，說明原溶液中不含有nh。又因生成的沉淀是白色的，所以原溶液中不含有fe3和cu2。根據(jù)圖中曲線的變化，表明隨na2o2的加入(即naoh的形成)，白色沉淀逐漸增多，后來又逐漸減少，最后保持不變，說明原溶液中一定含有al3和mg2。k可能存在，可通過焰色反應(yīng)來檢驗?！纠?】工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為a

18、l2o3，含sio2、fe2o3等雜質(zhì))冶煉鋁的主要流程如下：下列敘述中錯誤的是()a操作增大naoh溶液用量可提高al2o3的浸取率b操作、為過濾，操作為灼燒c通入過量co2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2aloco23h2o=2al(oh)3cod加入冰晶石的目的是降低al2o3的熔融溫度【思路分析】根據(jù)含鋁化合物的性質(zhì)、題中信息分析流程中物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化情況?！窘馕觥坎僮髟龃髇aoh溶液用量可以使鋁土礦中的氧化鋁充分溶解，從而提高al2o3的浸取率，a項正確；操作、為過濾，操作為灼燒，b項正確；向偏鋁酸鈉溶液中通入過量co2后生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，離子方程式為aloco22h2o=al(oh)

19、3hco，c項不正確；加入冰晶石的目的是降低al2o3的熔融溫度，d項正確?！敬鸢浮縞工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為al2o3，含fe2o3等雜質(zhì))為原料冶煉鋁的工藝流程如圖所示：下列對上述流程的判斷中正確的是(b)a試劑x為稀硫酸b反應(yīng)中生成al(oh)3的反應(yīng)為co2alo2h2o=al(oh)3hcoc流程中涉及反應(yīng)的反應(yīng)類型有復(fù)分解、分解、置換反應(yīng)dal2o3熔點(diǎn)很高，工業(yè)上還可采用電解熔融alcl3冶煉al解析：分離氧化鋁和氧化鐵，不能用酸，因為二者都可與酸反應(yīng)，試劑x應(yīng)為naoh溶液，a項錯誤；溶液乙為偏鋁酸鈉溶液，y為二氧化碳，反應(yīng)為co2alo2h2o=al(oh)3hco，b項正

20、確；流程中涉及反應(yīng)的反應(yīng)類型沒有置換反應(yīng)，c項錯誤；氯化鋁在熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電，d項錯誤。1下列關(guān)于鋁及其化合物的說法中不正確的是(d)a鋁既可用于食品包裝，也可用于建筑材料b氧化鋁既可以用來冶煉鋁，也可用作耐火材料c氫氧化鋁既可以用于制備治療胃酸過多的藥物，也可用來制備一些鋁鹽d明礬既能用來凈水，也可用作消毒劑解析：明礬溶于水時電離出鋁離子，鋁離子與水反應(yīng)生成的氫氧化鋁膠體具有吸附性，可用作凈水劑，但明礬不具有強(qiáng)氧化性，不能用作消毒劑，d項錯誤。2欲從氯化鎂固體中除去少量氯化鋁雜質(zhì)，可能進(jìn)行下列操作：加入過量氨水；加入過量氫氧化鈉溶液；加入過量鹽酸；加入過量硫酸；溶解；過濾；蒸發(fā)結(jié)晶。正確的操

21、作順序應(yīng)是(b)abc d解析：取固體加水溶解后，先用過量naoh溶液將mg2和al3分別轉(zhuǎn)化為mg(oh)2沉淀和alo，然后過濾得mg(oh)2固體，再用鹽酸將mg(oh)2轉(zhuǎn)化為mgcl2，最后對mgcl2溶液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶得mgcl2固體。3下列物質(zhì)中既能跟稀鹽酸反應(yīng)，又能跟氫氧化鈉溶液反應(yīng)且屬于兩性化合物的是(a)nahco3(nh4)2sal2o3al(oh)3ala bc d全部解析：題中5種物質(zhì)均既能與稀鹽酸反應(yīng)，又能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)。如nahco3與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水、二氧化碳?xì)怏w，與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成正鹽(碳酸鈉)和水；(nh4)2s與鹽酸反應(yīng)生成h2s氣體和氯化銨，與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硫化鈉和氨水；al2o3、al(oh)3都是兩性物質(zhì)，al在金屬中也具有特殊性，既能與強(qiáng)酸反應(yīng)又能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)。但是兩性物質(zhì)必須是既與酸反應(yīng)生成鹽和水，又與堿反應(yīng)生成鹽和水，符合條件的只有氧化鋁和氫氧化鋁。4工業(yè)上用某種氧化鋁礦石(含fe2o3雜質(zhì))為原料冶煉鋁的工藝流程如下圖。對上述流程的判斷正確的是(c)a試劑x可以為氨水，沉淀中含有鐵的化合物bco2可以用稀硫酸或稀鹽酸代替c反應(yīng)的離子方程式為co2alo2h2o=al(oh)3hcod工業(yè)上還可采用fe還原al2o3的方法制al，成本更低解析：氨水不能與氧化鋁反應(yīng)，試劑x應(yīng)是強(qiáng)堿溶液，a項錯誤；根據(jù)al(oh