從鋁土礦到鋁合金

1、專題三從礦物到基礎(chǔ)材料第一單元從鋁土礦到鋁合金一、從鋁土礦中提取鋁(一)氧化鋁(Al2O3)氧化鋁是一種高沸點(2980)、高熔點(2054)、高硬度的白色化合物，常用作耐火材料。剛玉的主要成分是a氧化鋁，硬度僅次于金剛石。.與堿的反應(yīng)(與強堿NaOH)Al2O3+2NaOH = 2NaAlO2+ H2O.與強酸的反應(yīng)(H2sO4)Al2O3+3H2so4=Al2 (SO4)3+3H2O.兩性氧化物：既可以與酸反應(yīng)又可以與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物。知識拓展.偏鋁酸鈉(NaAlO2)的性質(zhì)(1)往偏鋁酸鈉溶液中通入 CO2NaAlO2+CO2+2H2O=Al (OH) 3J+NaHCO3產(chǎn)生白色

2、絮狀沉淀，通入過量的CO2,沉淀不溶解。(2)往偏鋁酸鈉溶液中加 HClNaAlO2+ HCl+H2O=Al (OH) 3+NaClAl (OH) 3+3 HCl=AlCl3+3H2O加入少量鹽酸，生成白色絮狀沉淀，繼續(xù)加入鹽酸至過量，白色沉淀溶解。.氯化鋁(AlCl3)的性質(zhì)(1)往氯化鋁溶液中通入氨氣AlCl3+3NH3+3H2O= Al (OH) 3J+3NH4cl產(chǎn)生白色絮狀沉淀，通入過量的NH“沉淀不溶解。(2)往氯化鋁溶液中逐滴加氫氧化鈉溶液AlCl3+ 3NaOH=Al (OH) 3J+3NaClAl (oH) 3+ NaOH = NaAlO2+2 H2O加入少量NaOH溶液，產(chǎn)

3、生白色絮狀沉淀，繼續(xù)加入NaOH溶液至過量，白色沉淀溶解。(二)鋁土礦中提取鋁制取金屬鋁的流程圖如下:2溶解 !過濾 wfel“過濾 “灼燒流程圖中所涉及到的化學(xué)反應(yīng)：1. Al2O32溶解 !過濾 wfel“過濾 “灼燒流程圖中所涉及到的化學(xué)反應(yīng)：1. Al2O3+2NaOH = 2NaAlO2+ H2O2. NaAlO2+CO2+2H2O=Al (OH) 3+NaHCO33.2 Al (OH)4.2 Al2O3A3電解Al2O3+3H2O4Al+3冰晶石O2個二、鋁的性質(zhì)及應(yīng)用（一）鋁的存在自然界中鋁以化合態(tài)存在。鋁的主要存在形式有：鋁土礦（Al2O3-nH2O）,鋁元素占地殼總量 的7.

4、45%,是地殼中含量最多的金屬元素。（二）鋁的性質(zhì).物理性質(zhì)鋁有良好的導(dǎo)電性（居金屬第三，最好的是銀）傳熱性和延展性。鋁合金強度高，密度小， 易成型，有較好的耐腐蝕性。.化學(xué)性質(zhì)（1）與酸反應(yīng)：一般與強酸反應(yīng)（例如鹽酸；稀硫酸等）2Al+6Hc=2Alc!+3H2 個（2）與堿反應(yīng)：一般與強堿反應(yīng)（例如：NaOH； KOH； Ba （OH） 2等）2Al+2Na0H+2為0 = 22&02+3乙個（3）與濃硝酸、濃硫酸的反應(yīng)：在常溫下，鋁遇到濃硝酸、濃硫酸會在鋁表面生成致密的 氧化膜而發(fā)生鈍化；在加熱的條件下可以發(fā)生反應(yīng)。（4）與某些鹽溶液反應(yīng)：鋁的金屬活動性比較強，可以跟不少的金屬鹽溶液發(fā)生

5、置換反應(yīng)（如:CuCl2、AgNO3等）2Al+3CUCl2 = 3CU+2 AlCl3（5）與某些金屬氧化物反應(yīng)（鋁熱反應(yīng)）Fe2O3+2Al-2Fe+ Al2O3 （鋁熱反應(yīng)用途冶煉稀有金屬野外焊接鐵軌。）（三）鋁的應(yīng)用.用于電器設(shè)備和做高壓電纜.是重要的反光材料.野外焊接鐵軌.鋁合金是制造飛機的理想材料。三、規(guī)律總結(jié)HC1AnSohW點畛Fe2clM1局溫Ala% 一NaAl 0廠A19H)/“WHs H20HsOKAI (SO 4)2例題解析:例1.100 mL 1 mol - L-i的AlCl3溶液與60 mL 6 mol L-1的KOH溶液混合后，生成沉淀的質(zhì)量是 go(2)若在2

6、00 mL 0.5 mol L-i的Al2(SO4)3溶液中加入2 mol L-i的NaOH溶液，可得到.8 g Al(OH)3沉淀，則NaOH溶液的體積為 mL。解：(1) n(Al3+)=0.1 L x 1 mol L-i=0.1 moln(OH-)=0.06 L x 6 mol L-i=0.36 molmolAl3+10.13OH- 30.3Al(OH)3molAl3+10.13OH- 30.3Al(OH)310.1 (生成)Al(OH)(繼續(xù)溶解) n(Al(OH)3)=0.1 mol 0.06310.06mol=0.04AlO2-1；.mAl(OH)3=78 g/mol x 0.04

7、 mol=3.12g(2) n(Al(OH)3)= 1gsM =0.1moln(Al3+)=0.2Lx0.5mol/Lx2=0.2mol畫出NaOH溶液滴入Al2(SO4)3溶液中生成沉淀的圖(mol)像。VAl3+3OH-=Al(OH)3 ；Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,.當NaOH溶液剛滴入Al2(SO4)3中，立即生成沉淀，n(OH-)=3n(Al3+)=0.6mol時，沉淀量 最大，n(Al(OH)3)=0.2mol；隨著NaOH溶液繼續(xù)滴加，溶液中無Al3+, Al(OH)3與過量NaOH 生成NaAlO2而溶解，當過量n(NaOH)=n(Al3+)時，Al(OH)3

8、完全溶解。由圖可知：當n(Al(OH)3)=0.1 mol時，對應(yīng)2個NaOH值。a=0.3mol (NaOH 不足)VNaOH= = 2 出口工=0.i5L=150mL b=0.7mol (NaOH 過量)VNaOH= 2叩。/上=0.35L=350mL例2.向明磯溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液，沉淀的物質(zhì)的量隨Ba(OH)2物質(zhì)的量的變 化曲線圖(如圖)，請指出A、B兩點的意義，OA與AB段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式。解析：本題要求能夠在熟練掌握Al3+與OH-反應(yīng)的基礎(chǔ)上，充1n (沉淀)分對化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)有清楚的認識。明磯KAl(SOJ 12H2O在水 溶液中存在下面的電離方式：KAl(S

9、O4)2=K+Al3+2SO42加入 Ba(OH)2后，Baz+要和 SO/-生成BaSO4沉淀，AQ+要和 OH-先生 成沉淀Al(OH)3，隨著Ba(OH)2的加入Al(OH)3又要和OH-生成 AlO2-溶解，所以要全面考慮本題中所給的各離子之間的關(guān)系， 在開始加入Ba(OH)2時BaSO4和Al(OH)3同時沉淀，當Al3+全部 沉淀時，Ba2+還沒有完全沉淀，而當Ba2+全部沉淀時，Al3+轉(zhuǎn)變 成了 A1Q2-O答案：A點表示生成的全部A1(QH)3和部分BaSQ4沉淀，B點表示此時的沉淀全部為BaSQ4oQA段的離子方程式為：A13+3QH-=A1(QH)JBa2+SQ42-=B

10、aSQj, AB段的離子方程式為：A1(QH)3+QH-=A1Q2-o.選擇題2.將鈉、鎂、鋁各0.3 mo1分別放入100 mL1mo1L；的鹽酸中，同溫同壓下產(chǎn)生的氣體體 積比是A、1：2：3B、6：3：2C、3：1：1 D、1：1：1.鋁分別與足量的稀鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，當兩個反應(yīng)放出的氣體在相同狀況下體積 相等時，反應(yīng)中消耗的HC1和NaQH物質(zhì)的量之比為A. 3:1 B. 2:1 C. 1:1 D. 1:3.將表面已完全鈍化的鋁條，插入下列溶液中，不會發(fā)生反應(yīng)的是A.稀硝酸B.稀鹽酸 C硝酸銅D.氫氧化鈉.把Ba(QH)2溶液滴入明礬溶液中，使SQ/-全部轉(zhuǎn)化為BaSQ4沉淀，此

11、時鋁元素的主要存 在形式是A、A13+B、A1(QH)3C、A1Q2-D、A13+和 A1(QH)3.鋁合金因堅硬、輕巧、美觀、潔凈、易于加工而成為新型建筑裝潢材料，主要用于制作 窗框、卷簾門、防護欄等。下列與這些用途無關(guān)的性質(zhì)是A.不易生銹 B.導(dǎo)電性好C.密度小 D.強度高.等體積、等物質(zhì)的量濃度的硫酸、氫氧化鈉溶液分別放在甲、乙兩燒杯中，各加等質(zhì)量 的鋁，生成氫氣的體積比為5 ： 6,則甲、乙兩燒杯中的反應(yīng)情況可能分別是A 甲、乙中都是鋁過量B甲中鋁過量、乙中堿過量C甲中酸過量、乙中鋁過量D甲中酸過量、乙中堿過量.某些化學(xué)試劑可用于凈水。水處理中使用的一種無機高分子混凝劑的化學(xué)式可表示為

12、A12(QH)nC1myH2Qx，式中 m 等于A. 3-nB. 6-nC. 6+nD. 3+n.鋁熱劑中鋁的作用是A.催化劑 B.氧化劑 C.還原劑D.填充劑.將一定質(zhì)量的Mg、Zn、A1混合物與足量稀H2SQ4反應(yīng)，生成H2 2.8 L (標準狀況)，原混 合物的質(zhì)量可能是A.2 gB.4 gC.8 gD.10g.甲、乙兩燒杯中各盛放有100 mL 3 mo1L-1的鹽酸和氫氧化鈉溶液，向兩燒杯中分別加 入等質(zhì)量的鋁粉，反應(yīng)結(jié)束后測得生成的氣體體積比為甲：乙=1 : 2,則加入鋁粉的質(zhì)量為A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.1.8g.填空題.請寫出下列反應(yīng)的離子方程式 中金屬鋁溶于鹽

13、mtO酸鋁片與氫氧化鈉溶液反應(yīng)氫氧化鋁與足量 O鹽 mt酸反應(yīng)氯化鋁溶 液中加入 O過量氨水.為確定某鋁熱劑(含氧化鐵和鋁)的組成，分別進行下列實驗。 若取a g樣品，向其中加入足量的NaOH溶液，測得生成的氣體(標準狀況，下同)體 積 為 b L 。 反 應(yīng) 的 化 學(xué) 方 程 式 是 。樣品中鋁的質(zhì)量 是 g。 若取a g樣品將其點燃，恰好完全反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是： ，氧化鐵和鋁的質(zhì)量比是。待中反應(yīng)產(chǎn)物冷卻后，加入足量鹽酸，測得生成的氣體體積為c L，該氣體與中所得 氣體的體積比c: b=.鋁土礦中常含有少量的SiO2和Fe2O3，寫出實驗室由鋁土礦制取純凈A12O3時需加入的 試劑和反應(yīng)方程式：(1) 加 過量，過濾除去 沉淀，方程式為，. 加 過量，過濾除去,方程式為，.通入 過量，過濾得到，方程式為.(4)煅燒 可以得到純凈的A12O3,方程式為.14.某混合物A,含有KA1(SO4)2、A12O3和Fe2O3,在一定條件下可實現(xiàn)下圖所示的物質(zhì)之間據(jù)此判斷： TOC o 1-5 h z (1)固體B所含物質(zhì)的化學(xué)式。(2)固體E所含物質(zhì)的化學(xué)式。(3)反應(yīng)的離子方程式為。三.計算題15.向 100 mL 0.2 m