必修1專題3-從鋁土礦到鋁合金(六校-徐政波)

精銳教育學(xué)科教師輔導(dǎo)講義講義編號:學(xué)員編號：年級：高一課時(shí)數(shù)：3學(xué)員姓名：輔導(dǎo)科目：化學(xué)學(xué)科教師：徐政波課題從鋁土礦到鋁合金授課日期及時(shí)段教學(xué)目的了解從鋁土礦中提取鋁的原理和流程掌握氧化鋁，氫氧化鋁和明礬性質(zhì)教學(xué)內(nèi)容【課前檢測】1.制造火箭外殼材料中的主要元素是()A．FeB．AlC．CD．Si2.從鋁土礦制備鋁所涉及的以下有關(guān)反響中，屬于氧化復(fù)原反響的是〔〕A.鋁土礦溶于NaOH溶液中B.偏鋁酸鈉溶液的酸化C.灼燒氫氧化鋁固體D.電解熔融的氧化鋁3.氫氧化鋁可作為治療某種胃病的內(nèi)服藥，這是利用了氫氧化鋁的()A．酸性B．堿性C．兩性D．氧化性4.地殼中含量最多的金屬元素是()A.FeB.CuC.AlD.Mg答案：1.B2.D〔氧化復(fù)原反響要有元素的化合價(jià)升降〕3.B〔胃液是酸性，所以是利用氫氧化鋁的堿性〕4.C【知識梳理】一.從鋁土礦中提取鋁1．鋁在地殼中的含量地殼中金屬元素的含量：Al>Fe>Ca>Na。鋁是地殼中含量最高的金屬元素，為什么可被人們所利用的鋁很少呢？——鋁是比擬活潑的金屬，在自然界中的鋁大多以化合態(tài)的形式存在。如何使化合態(tài)的鋁轉(zhuǎn)化為單質(zhì)鋁？2．從鋁土礦提取鋁的工藝流程及有關(guān)反響(1)工藝流程(2)有關(guān)的化學(xué)方程式：①堿溶：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2＋H2O；②酸化：NaAlO2＋CO2(過量)＋2H2O=Al(OH)3↓＋NaHCO3；③灼燒：2Al(OH)3eq\o(=,\s\up15(△))Al2O3＋3H2O；④電解：2Al2O3eq\o(=,\s\up15(通電))4Al＋3O2↑。冰晶石是起助熔劑作用二、鋁的氧化物和氫氧化物1．氧化鋁(1)物理性質(zhì)：硬度大，熔點(diǎn)高，難溶于水。(2)化學(xué)性質(zhì)：氧化鋁既能與酸反響生成鹽和水，又能與堿反響生成鹽和水，屬于兩性氧化物。①與強(qiáng)酸反響的離子方程式：Al2O3+6H+=2Al3++3H2O。②與強(qiáng)堿反響的離子方程式：Al2O3+2OH—=2AlO2—+H2O。2．氫氧化鋁(1)物理性質(zhì)：顏色：白色，溶解性：難溶于水。(2)化學(xué)性質(zhì)：①兩性氫氧化物Al(OH)3既可以與酸反響又可以與堿反響生成鹽和水，屬于兩性氫氧化物，如Al(OH)3與鹽酸、NaOH溶液反響的離子方程式分別為：Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O；Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O②不穩(wěn)定性Al(OH)3受熱易分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。(3)實(shí)驗(yàn)室制備實(shí)驗(yàn)室常用AlCl3溶液和氨水反響制取Al(OH)3，反響的離子方程式為：Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)。三．明礬的凈水作用(1)復(fù)鹽：由兩種或兩種以上陽離子和一種陰離子組成的鹽。如明礬，化學(xué)式為KAl(SO4)2·12H2O。(2)明礬的凈水原理①明礬溶于水后發(fā)生電離：KAl(SO4)2=K＋＋Al3＋＋2SOeq\o\al(2－,4)。②生成Al(OH)3膠體：Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋。③Al(OH)3膠體凈水原理為：Al(OH)3膠體具有很強(qiáng)的吸附能力，能凝聚水中的懸浮物并使之沉降。四.鋁與鋁合金鋁的物理性質(zhì)：金屬鋁呈銀白色，硬度小，密度小，熔點(diǎn)較高，和鎂類似，鋁的主要用途是制造鋁合金，鋁優(yōu)良的導(dǎo)電性和密度小，使鋁大量用來制作導(dǎo)線。鋁的化學(xué)性質(zhì)鋁元素位于元素周期表的第三周期第ⅢA族，化學(xué)性質(zhì)比擬活潑，在反響中多被氧化為Al。(1)鋁可以在純氧中燃燒：4Al＋3O2eq\o(=,\s\up15(△))2Al2O3；(2)鋁與鹽酸反響：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑；(3)鋁溶于NaOH溶液：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑；(4)用鎂條引燃鋁粉和Fe2O3的混合物：2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up15(△))2Fe＋Al2O3，這一反響也被稱作鋁熱反響。此反響常用于焊接鐵軌在常溫下，鋁遇到濃硝酸、濃硫酸時(shí)會在外表形成致密的氧化膜而發(fā)生鈍化，從而阻止內(nèi)部金屬進(jìn)一步發(fā)生反響。鋁合金是金屬鋁與其他金屬〔或非金屬〕熔合形成的。鋁合金的性能有密度小、強(qiáng)度高、塑性好、制造工藝簡單、本錢低、抗腐蝕能力強(qiáng)、裝飾效果好。主要用于建筑業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)及電子行業(yè)。【重難點(diǎn)突破】1.鋁三角有關(guān)的離子方程式①Al〔OH〕3+3H+=Al3++3H2O②Al3++3OH－=Al〔OH〕3↓③Al〔OH〕3+OH－=AlO2－+2H2O④AlO2－+H++H2O=Al〔OH〕3↓⑤Al3++4OH－=AlO2－+2H2O⑥AlO2－+4H+=Al3++2H2O2.鋁的化合物的有關(guān)圖像〔1〕向AlCl3溶液中逐滴參加NaOH溶液直至過量有關(guān)反響：Al3++3OH－=Al〔OH〕3↓Al〔OH〕3+OH－=AlO2－+2H2O現(xiàn)象：首先產(chǎn)生白色沉淀，然后沉淀逐漸消失〔2〕向AlCl3溶液中逐滴參加氨水溶液直至過量有關(guān)反響：Al3++3NH3·H2O=Al〔OH〕3↓+3NH4+現(xiàn)象：首先產(chǎn)生白色沉淀，繼續(xù)滴加沉淀不消失〔3〕向NaOH溶液中逐滴參加AlCl3溶液直至過量有關(guān)反響：Al3++4OH－=AlO2－+2H2OAl3++3AlO2－+6H2O=4Al〔OH〕3↓現(xiàn)象：首先不產(chǎn)生白色沉淀，一段時(shí)間后產(chǎn)生沉淀，繼續(xù)滴加，沉淀不消失?！?〕向AlCl3溶液中逐滴參加NaAlO2溶液直至過量有關(guān)反響：Al3++3AlO2－+6H2O=4Al〔OH〕3↓現(xiàn)象：首先產(chǎn)生白色沉淀，繼續(xù)滴加沉淀不消失〔5〕向NaAlO2溶液中逐滴參加AlCl3溶液直至過量有關(guān)反響：Al3++3AlO2－+6H2O=4Al〔OH〕3↓現(xiàn)象：產(chǎn)生白色沉淀，繼續(xù)滴加沉淀不消失〔6〕向NaAlO2溶液中逐滴參加鹽酸直至過量有關(guān)反響：AlO2－+H++H2O=Al〔OH〕3↓Al〔OH〕3＋3H+=Al3++3H2O現(xiàn)象：產(chǎn)生白色沉淀，繼續(xù)滴加，沉淀消失〔7〕向鹽酸中逐滴參加NaAlO2溶液直至過量有關(guān)反響：AlO2－+4H+=Al3++2H2OAl3++3AlO2－+6H2O=4Al〔OH〕3↓現(xiàn)象：首先溶液中無白色沉淀產(chǎn)生，一段時(shí)間后產(chǎn)生白色沉淀繼續(xù)滴加，沉淀不消失。〔8〕向NaAlO2溶液中通入過量的CO2有關(guān)反響：2AlO2－+CO2+3H2O=2Al〔OH〕3↓+CO32－CO32－+CO2+H2O=2HCO3－現(xiàn)象：產(chǎn)生白色沉淀，繼續(xù)通入CO2，沉淀不消失〔9〕向MgCl2、AlCl3和鹽酸的混合溶液中滴加NaOH直至過量有關(guān)反響：H++OH－=H2OMg2++2OH－=Mg〔OH〕2↓Al3++3OH－=Al〔OH〕3↓Al〔OH〕3+OH－=AlO2－+2H2O現(xiàn)象：開始時(shí)無沉淀產(chǎn)生，一段時(shí)間后有白色沉淀產(chǎn)生，繼續(xù)滴加NaOH溶液，沉淀局部溶解例1.向20mL某物質(zhì)的量濃度的AlCl3溶液中滴入2mol/LNaOH溶液時(shí)，得到的Al(OH)3沉淀質(zhì)量與所滴加NaOH溶液的體積(mL)關(guān)系如以下圖所示，試答復(fù)以下問題：(1)圖中A點(diǎn)表示的意義是。(2)圖中B點(diǎn)表示的意義是。(3)上述兩步反響用總的離子方程式可表示為：。(4)假假設(shè)溶液中有Al(OH)3沉淀0.39g，那么此時(shí)用去NaOH溶液的體積為________。解析由圖象可知，隨著NaOH溶液的滴入，AlCl3溶液中發(fā)生由Al3＋到Al(OH)3到AlOeq\o\al(－,2)的轉(zhuǎn)化，故A點(diǎn)表示生成的Al(OH)3沉淀最多，而B點(diǎn)表示Al(OH)3完全溶解。涉及的化學(xué)反響式為：Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O總的離子方程式為：Al3＋＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O。當(dāng)生成Al(OH)3沉淀0.39g時(shí)有兩種情況。當(dāng)AlCl3過量時(shí)，消耗NaOH的體積為：eq\f(\f(0.39g,78g·mol－1)×3,2mol·L－1)×103mL·L－1＝7.5mL當(dāng)NaOH相對過量時(shí)，Al3＋全部生成Al(OH)3后，又局部溶解。據(jù)A點(diǎn)，n[Al(OH)3]＝0.01mol，溶解掉0.005mol，那么需參加NaOH的體積為：eq\f(0.01mol×3＋0.005mol,2mol·L－1)×103mL·L－1＝17.5mL答案(1)生成Al(OH)3沉淀的最大值(2)Al(OH)3沉淀完全溶解于NaOH溶液成為NaAlO2溶液(3)Al3＋＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O(4)7.5mL或17.5mL例3.以氧化鋁為原料制取氫氧化鋁，最好的方法是()A．將氧化鋁溶于水B．將氧化鋁先溶于鹽酸中，之后滴加氨水C．將氧化鋁先溶于鹽酸中，之后滴加氫氧化鈉溶液D．將氧化鋁先溶于氫氧化鈉溶液中，之后滴加鹽酸解析以Al2O3為原料制取Al(OH)3，有兩個(gè)途徑：Al2O3eq\o(→,\s\up15(H+))Al3＋eq\o(→,\s\up15(OH－))Al(OH)3Al2O3eq\o(→,\s\up15(OH－))AlOeq\o\al(－,2)eq\o(→,\s\up15(H+))Al(OH)3因Al(OH)3可溶于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，故應(yīng)選用Al3＋與弱堿反響或AlOeq\o\al(－,2)與弱酸反響。答案：B【課堂練習(xí)】1.工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3·xH2O，F(xiàn)e2O3、SiO2等)提取純Al2O3做冶煉鋁的原料，提取時(shí)操作過程如以下圖，指出圖中操作錯(cuò)誤的選項(xiàng)是〔〕A.④⑤B.③④C.②⑤D.①②2.以下屬于堿性氧化物的是__________屬于酸性氧化物的是_________,屬于兩性氧化物的是__________A．CO2B．Fe2O3C．SiO2D．COE．Al2O33.某化學(xué)興趣小組用回收的鎂鋁合金制取氫氣?，F(xiàn)有10.8g鎂鋁合金，以下說法正確的選項(xiàng)是()

A．常溫下與足量18mol/LH2SO4溶液反響，最多可放出0.6molH2

B．常溫下與足量2mol/LHNO3溶液反響，最少可放出0.45molH2

C3.如何除去以下括號中的雜質(zhì)(用化學(xué)方程式表示)？①M(fèi)gO(Al2O3)。②Na2CO3(NaHCO3)。4.寫出以下反響的化學(xué)方程式或離子方程式：〔1〕氧化鋁溶于氫氧化鉀溶液〔2〕氧化鋁溶于硫酸溶液〔3〕向偏鋁酸鈉溶液中通入二氧化碳至過量5.電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，假設(shè)有0.2mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，那么理論上能得到金屬鋁多少克？需氧化鋁物質(zhì)的量是多少？答案1.A(過程④中，不是加鹽酸，是通入二氧化碳，⑤是不是枯燥，是灼燒)2.BF；AC；E解析：A中的硫酸是濃硫酸，與鋁會發(fā)生鈍化，所以A錯(cuò)B，與硝酸反響不會產(chǎn)生氫氣，所以B錯(cuò)D.Mg不和氫氧化鈉反響，D錯(cuò)。所以選C3．C4.解析：Al2O3溶于NaOH，而MgO不溶！所以加NaOH溶液，,①Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O②NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O5.〔1〕Al2O3+2KOH=2KAlO2+H2O或：Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O〔2〕Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O或：Al2O3+6H+=2Al3++3H2O〔3〕NaAlO2+H2O+CO2=Al(OH)3↓＋NaHCO3或：AlO2-+H2O+CO2=Al(OH)3↓＋HCO3-6.設(shè)理論上能得到金屬鋁xg,需氧化鋁ymol由反響2Al2O34Al+3O2↑可找出如下關(guān)系：Al2O3~2Al~6e1mol54g6molymolxg0.2molx=1.8g,y=0.033mol【課堂小結(jié)】本節(jié)重點(diǎn)是從鋁土礦中提取鋁的原理和流程，氧化鋁和氫氧化鋁的兩性，及鋁離子、氫氧化鋁和偏鋁酸根之間的轉(zhuǎn)換。從鋁土礦中提取鋁的原理和流程，鋁離子、氫氧化鋁和偏鋁酸根間的轉(zhuǎn)換也是本節(jié)難點(diǎn)【課后作業(yè)】1．電解法煉鋁時(shí)，冰晶石的作用是()A.助熔劑B.催化劑C.復(fù)原劑D.氧化劑2.鎂和鋁所共有的性質(zhì)是()A、都能溶于氫氧化鈉溶液中B、都與氧化鐵反響C、都能溶于冷的濃硝酸中D、常溫下在空氣中點(diǎn)燃都能燃燒3.以下物質(zhì)中，既能與鹽酸反響又能與氫氧化鈉溶液反響的是〔〕①NaHCO3②Al2O3③Al(OH)3④NaAlO25.Na2CO3⑥5AlA．②③B．②③⑥C．①②③⑥D(zhuǎn)．全部4．將Mg2+中的Al3+全部除去,可以使用的試劑是〔〕A．氫氧化鈉溶液B．氨水C．濃硫酸D．氫氧化鉀溶液5.將金屬鈉投入氯化鋁溶液中，以下有關(guān)表達(dá)一定正確的選項(xiàng)是()A.一定無沉淀生成B.最后一定有沉淀生成，且有氣體放出C.一定有金屬鋁生成D.溶液最后不一定澄清，但有氣體放出多項(xiàng)選擇：6．以下有關(guān)金屬鋁及其化合物的表達(dá)正確的選項(xiàng)是()

A．鋁在常溫下不能與氧氣反響B(tài)．鋁能與氯氣反響

C．鋁既能溶于酸，又能溶于堿D．氧化鋁只能與酸反響，不能與堿反響

7．雙羥基鋁碳酸鈉是醫(yī)療上常用的一種抑酸劑，其化學(xué)式是NaAl(OH)2CO3。關(guān)于該物質(zhì)的說法正確的選項(xiàng)是()

A．該物質(zhì)屬于鹽類B．該物質(zhì)是Al(OH)3和Na2CO3的混合物

C．1molNaAl(OH)2CO3最多可消耗3molH＋D．該藥劑不適合于胃潰瘍患者服用

8．將一定質(zhì)量的Mg和Al混合物投入500mL稀硫酸中，固體全部溶解并產(chǎn)生氣體。待反響完全后，向所得溶液中參加NaOH溶液，生成沉淀的