专题二第二单元　从铝土矿到铝合金

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1、专题二 第二单元从铝土矿到铝合金考点一铝的性质和提取1物理性质铝是银白色、具有金属光泽的固体，硬度较小，具有良好的导电性、导热性和延展性。2化学性质写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：Al2Al3Cl22AlCl3Al2Al2OH2H2O=2AlO3H22AlFe2O3Al2O32Fe3从铝土矿中提取铝铝土矿二氧化碳 铝 溶解过滤酸化过滤灼烧电解 NaOH溶液 残渣滤液H2O写出所有化学方程式：Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O，NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3，2Al(OH)3Al2O33H2O，2Al2O3(熔融)4Al3O2。4用途纯铝用作导线，铝合金

2、用于制造汽车、飞机、生活用品等。(1)金属铝是活泼的金属，能与酸反应，为什么能用铝槽储运浓H2SO4或浓HNO3?(2)铝与氢氧化钠溶液反应时，反应机理如何？请用单线桥标出电子转移的方向与数目。(3)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H2的体积之比是多少？为什么？提示：(1)常温下浓H2SO4、浓HNO3能使铝钝化(在表面形成一层致密的氧化膜)，阻止反应的继续进行。(2)铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2。反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH无电子得失。2Al2NaOH6H6e2O=2NaAlO23

3、H24H2O(3)11(或相等)；根据化学方程式：2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2得Al与H2的关系式均为2Al3H2，故只要参加反应的Al相等，所得H2必相等。1下列关于铝的叙述中正确的是 ()A由于铝在空气中不会锈蚀，所以铝制品的使用寿命都很长B由于铝具有强还原性，所以常用铝来冶炼某些高熔点金属C常温下，铝被浓硫酸钝化，所以可用浓硫酸除去铝表面的铜镀层D由于铝的导电性能比铜强，所以常用铝制造电线、电缆答案：B2若在加入铝粉能放出氢气的溶液中，分别加入下列各组离子，可能共存的是()ANHNOCONaBNaBa2Mg2HCOCNOCa2KClD

4、NOKAlOH解析：A项，在酸性条件下因有NO，不能生成H2，在碱性条件下，OH与NH不共存，故A项不符合；B项，HCO与H或OH均不能大量共存；C项，在碱性条件下符合题意；D项表示的为酸性条件，含有HNO3，不可能与Al反应放出氢气，且AlO和H不能大量共存。答案：C3将等物质的量的镁和铝混合，取等质量该混合物四份，分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是()A3 molL1 HClB4 molL1 HNO3C8 molL1 NaOH D18 molL1 H2SO4解析：B、D项中均不产生H2，Mg、Al与盐酸均反应生成H2，Mg与NaOH溶液不反应。答案：A铝热剂铝与金属氧化

5、物的混合物，其中金属氧化物中金属元素的还原性要比铝弱。如CuO与Al能发生铝热反应，而Al与MgO的混合物不能发生铝热反应。4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)关系如图。反应中镁和铝的()A物质的量之比为32B质量之比为32C摩尔质量之比为23D反应速率之比为23解析：由关系式：MgH2,2Al3H2，可知产生等量H2时，消耗Mg、Al的物质的量之比为32，故A项正确。二者质量之比为43，摩尔质量之比为242789，反应速率之比为32。答案：A5甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol/L盐酸和氢氧化钠溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束

6、后测得甲、乙两烧杯中产生的气体体积之比为12，则加入铝粉的质量为()A5.4 g B3.6 gC2.7 g D1.6 g解析：根据铝粉与盐酸、氢氧化钠溶液反应的化学方程式：2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，可知若在含等物质的量的HCl和NaOH溶液中分别加入足量的铝粉，产生的H2的体积之比为13。而题中产生的H2的体积之比为12，说明铝粉的量相对盐酸是过量的，而相对NaOH是不足的，则与盐酸反应的铝粉是2.7 g，与NaOH溶液反应的铝粉应为5.4 g。答案：A铝与酸、碱反应的定量关系铝分别与盐酸、NaOH溶液反应的原理：2Al6HCl=2Al

7、Cl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。(1)等量的铝与足量盐酸和足量氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为。(2)足量铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为。(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和NaOH溶液反应，若产生H2的体积比为W1W2。n(H)25 moln(OH)6 mol由电荷守恒：OH过量，按H计算按丙的方法：3H3OH4Al(OH)3 3 mol 312 g 5 mol xx520 g。答案：(1)丙(2)W3W1W2(3)520 g制取Al(OH)3的三途径考点三用数形结合思想理解Al3、Al(OH)3、AlO之间转化量的关系1用转

8、化图探究Al3、AlO、Al(OH)3的转化关系写出转化(2)、(5)、(6)离子方程式：(2)Al34OH=AlO2H2O(5)AlOHH2O=Al(OH)3(6)AlO4H=Al32H2O2用数轴探究可溶性铝盐与强碱(如NaOH溶液)反应，铝元素的存在形式(NaAlO2溶液与盐酸反应的分析与上述内容类似，自己整理出来)用图像探究Al3、Al(OH)3、AlO转化的定量关系(1)将AlCl3溶液逐滴滴入到含4 mol NaOH的溶液中至过量，按顺序写出发生反应的离子方程式，并以n(AlCl3)为横坐标，以生成nAl(OH)3为纵坐标，在坐标系中画出二者的关系。(2)向混有HCl的AlCl3溶

9、液中，逐滴滴入NaOH溶液至过量，以n(NaOH)为横坐标，以生成nAl(OH)3为纵坐标，在坐标系中画出二者的关系。提示：(1)Al34OH=AlO2H2O3AlOAl36H2O=4Al(OH)3(2)1下列各组物质，前者逐滴滴加到后者中直至过量，先出现白色沉淀，后来沉淀又消失的是()AH2SO4滴入NaAlO2溶液中BBa(OH)2溶液滴入Al2(SO4)3溶液中CAl2(SO4)3溶液滴入NaOH溶液中D氨水滴入Al2(SO4)3溶液中解析：A项：NaAlO2Al(OH)3Al3；B项：Al2(SO4)3；C项：NaOHAlOAl(OH)3；D项：Al2(SO4)3Al(OH)3。答案：

10、A2.A、B、C、D、E五种化合物均含有某种短周期常见元素，它们的转化关系如图所示，其中A为澄清溶液，C为难溶的白色固体，E则易溶于水，若取A溶液灼烧，焰色反应为浅紫色(透过蓝色钴玻璃)。(1)写出化学式：A_，B_，C_，D_，E_。(2)写出下列反应的离子方程式：AB：_。AD：_。解析：B为两性物质，由AB知B为Al(OH)3，C为Al2O3，A溶液的焰色反应为浅紫色，则A为KAlO2。答案：(1)KAlO2Al(OH)3Al2O3AlCl3NaAlO2(2)AlOCO22H2O=Al(OH)3HCOAlO4H=Al32H2O“互滴法”鉴别物质的适用条件以鉴别AlCl3溶液和NaOH溶液

11、为例：(1)向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后沉淀溶解。(2)向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，开始无明显现象，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。具有“滴加顺序不同，产生的现象不同”的两种溶液均可适用“互滴法”鉴别。除AlCl3和NaOH溶液外，还有如NaAlO2溶液与盐酸，Na2CO3溶液与盐酸等。3将物质X逐渐加入(或通入)Y溶液中，生成沉淀的量与加入X的物质的量关系如图所示，符合图示情况的是()ABCDXCO2HClNaOHAlCl3YCa(OH)2NaAlO2AlCl3NaOH解析：A项生成沉淀和溶解沉淀消耗的CO2的物质的量相等；B项沉淀生成与溶解消耗盐酸量的比例为1

12、3，D项开始无沉淀，后来才产生沉淀。答案：C4.向一定量的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液，生成沉淀Al(OH)3的量随AlCl3加入量的变化关系如图所示。则下列离子组在对应的溶液中一定能大量共存的是()Aa点对应的溶液中：Na、Fe3、SO、HCOBb点对应的溶液中：Na、S2、SO、ClCc点对应的溶液中：Ag、Ca2、NO、FDd点对应的溶液中：K、NH、I、CO解析：向NaOH溶液中逐渐加入AlCl3溶液时发生Al34OH=AlO2H2O,3AlOAl36H2O=4Al(OH)3。a点时溶液中有大量OH，与Fe3、HCO不能大量共存。b点时溶质为NaCl和NaAlO2，所有离子可以

13、大量共存。c点时溶质为NaCl，与Ag不能大量共存。d点时溶质为NaCl和AlCl3，Al3与CO互相促进水解不能大量共存。答案：B5右图表示AlCl3溶液与NaOH溶液相互滴加混合，由图中判断错误的是()A线表示Al3物质的量的变化Bx表示AlCl3的物质的量C线表示Al(OH)3物质的量的变化D线表示AlO物质的量的变化解析：往AlCl3溶液中逐滴加入NaOH发生如下反应：Al33OH=Al(OH)3，Al(OH)3OH=AlO2H2O，此时图像中x表示NaOH的量，表示Al3物质的量的变化，表示AlO物质的量的变化，、表示Al(OH)3物质的量的变化。往NaOH溶液中逐滴加入AlCl3时

14、发生如下反应：Al34OH=AlO2H2O，3AlOAl36H2O=4Al(OH)3，此过程与图像表示的不相等。答案：B常考Al3、Al(OH)3、AlO转化的图像归纳类别图像实验现象向含1 mol AlCl3溶液中滴加氨水开始产生沉淀，到NH3H2O的量为3 mol时，沉淀不再增加向含1 mol AlCl3溶液中滴加NaOH溶液开始产生沉淀，到NaOH的量为3 mol时沉淀量最大，到NaOH的量为4 mol时，沉淀完全溶解向酸化的AlCl3溶液(即Al3、H各1 mol)中滴加NaOH溶液NaOH的量为1 mol时开始沉淀，NaOH的量为4 mol时沉淀开始溶解，NaOH的量为5 mol时，

15、沉淀完全溶解向各1 mol MgCl2、AlCl3混合溶液中滴加NaOH溶液开始产生沉淀，NaOH的量为5 mol时沉淀开始溶解，NaOH的量为6 mol时，沉淀不再溶解。剩余量和溶解的量相等向含12 mol NaOH溶液中滴加AlCl3溶液开始无沉淀生成，到AlCl3的量为3 mol时开始沉淀，AlCl3的量为4 mol时沉淀量不再变化向含1 mol NaAlO2溶液中滴加盐酸开始生成沉淀，到HCl的量为1 mol时，沉淀量最大，后逐渐溶解，到HCl的量为4 mol时，完全溶解向含有NaOH和NaAlO2各1 mol的溶液(即OH、AlO各1 mol)中滴加盐酸到HCl的量为1 mol时开始

16、沉淀，HCl为2 mol时沉淀量最大，后溶解，HCl的量为5 mol时溶解完全向含4 mol盐酸中滴加NaAlO2溶液到NaAlO2的量为1 mol时开始沉淀，到NaAlO2的量为4 mol时，沉淀不再变化6(2014潍坊期中)将15.6 g Na2O2和5.4 g Al同时放入一定量的水中，充分反应后得到200 mL溶液，再向该溶液中缓慢通入标准状况下的HCl气体6.72 L，若反应过程中溶液的体积保持不变，则下列说法正确的是()A标准状况下，反应过程中得到6.72 L气体B最终得到的溶液中c(Na)c(Cl)c(OH)C最终得到7.8 g沉淀D最终得到的溶液中c(Na)1.5 molL1解

17、析：n(Na2O2)0.2 mol，n(Al)0.2 mol，由2Na2O22H2O4NaOHO2和2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2可知，生成n(O2)0.1 mol，n(H2)0.3 mol，nNaAlO20.2 mol，反应剩余n(NaOH)0.4 mol0.2 mol0.2 mol，通入的HCl气体为0.3 mol,0.2 mol HCl与NaOH反应，0.1 mol HCl与NaAlO2反应生成0.1 mol Al(OH)3沉淀，由Na守恒可知反应后溶液中含0.1 mol NaAlO2；A项，反应过程中得到8.96 L气体；B项，最终得到的溶液中还有0.1 mol NaA

18、lO2；D项，由Na守恒可知最终得到的溶液中c(Na)2 molL1。答案：C7将一定质量的镁铝混合物投入200 mL硫酸中，固体全部溶解后，向所得溶液中加入5 mol/L的NaOH溶液，生成沉淀的物质的量n与加入NaOH溶液的体积V的变化如图所示：则下列说法不正确的是()A镁和铝的总质量为9 gB最初20 mL NaOH溶液用于中和过量的硫酸C硫酸的物质的量浓度为2.5 mol/LD生成的氢气在标准状况下的体积为11.2 L解析：由图像知，nMg(OH)20.15 mol，nAl(OH)30.35 mol0.15 mol0.2 mol，则m(Mg)0.15 mol24 g/mol3.6 g，

19、m(Al)0.2 mol27 g/mol5.4 g，所以，镁和铝的总质量为9 g；由图像知，最初20 mL NaOH溶液用于中和过量的硫酸；当沉淀达到最大值时，溶液中的溶质只有Na2SO4，则有n(Na)2n(SO)，即n(NaOH)2n(H2SO4)，所以，硫酸的物质的量浓度为：2.5 mol/L；0.15 mol的Mg生成的氢气在标准状况下的体积为3.36 L,0.2 mol的Al生成的氢气在标准状况下的体积为6.72 L，所以镁和铝混合物生成的氢气在标准状况下的体积为10.08 L，故选D项。答案：D以AlCl3与NaOH反应归纳Al3、Al(OH)3、AlO转化的计算方法Al33OH=

20、Al(OH)3Al(OH)3OH=AlO2H2O由得：Al34OH=AlO2H2O3时，发生反应，则：nAl(OH)3n(OH)4时，发生反应，无Al(OH)3生成。34时，发生反应 ，则：nAl(OH)34n(Al3)n(OH)(NaAlO2溶液与盐酸反应的计算与之类似，请自行归纳)1(2013山东理综9)足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是()A氢氧化钠溶液B稀硫酸C盐酸 D稀硝酸解析：根据关系式：2Al2NaOH,2Al3H2SO4,2Al6HCl，A项正确，B、C项错误；Al与稀硝酸反应不产生氢气，D项错误。答案：A2判断正误(正确的打“”，错误的打“”)

21、(1)工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al(2012广东理综，10B)()(2)明矾能水解生成Al(OH)3胶体，可用做净水剂(2012江苏化学，5A)()(3)明矾水解时产生具有吸附性的胶体粒子，可做漂白剂(2012天津化学，1C)()(4)复方氢氧化铝药片的有效成分是Al(OH)3可用作抗酸药(2012北京理综，6C)()(5)如图所示，AlCl3溶液、浓氨水，中有白色沉淀生成(2012北京理综，10C改编)()(6)新制的氧化铝可溶于氢氧化钠溶液：Al2O32OH=2AlOH2O(2012海南，12D)()(7)Al2O3NaAlO2(aq)Al(OH)3(2012江苏，7)()(8)

22、Al箔插入稀HNO3中，无现象，说明Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜(2011安徽理综，10C)()(9)加入铝粉能产生H2的溶液中，可能存在大量的Na、Ba2、AlO、NO(2011天津理综，5C)()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)3(2012安徽理综13)已知室温下，Al(OH)3的Ksp或溶解度远大于Fe(OH)3。向浓度均为0.1 molL1的Fe(NO3)3和Al(NO3)3混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液。下列示意图表示生成Al(OH)3的物质的量与加入NaOH溶液的体积的关系，合理的是()解析：因Al(OH)3的溶解度大于Fe(OH)3，所

23、以当向浓度均为0.1 molL1的Fe(NO3)3和Al(NO3)3混合溶液中逐滴加入NaOH溶液时，应先生成Fe(OH)3沉淀，再生成Al(OH)3沉淀，生成Al(OH)3沉淀时发生的反应为Al33OH=Al(OH)3，继续滴加NaOH溶液，发生反应Al(OH)3OH=AlO2H2O，最终Al(OH)3沉淀消失，由方程式知，生成Al(OH)3沉淀的过程与Al(OH)3沉淀消失的过程中，消耗NaOH溶液的体积比为31，故C项正确。答案：C4(2013全国理综29)铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融电解制得。铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。从铝

24、土矿中提炼Al2O3的流程如下：以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下：已知：CaF2H2SO4(浓)=CaSO42HF回答下列问题：(1)写出反应1的化学方程式_。(2)滤液中加入CaO生成的沉淀是_，反应2的离子方程式为_。(3)E可作为建筑材料，化合物C是_，写出由D制备冰晶石的化学方程式_。(4)电解制铝的化学方程式是_，以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是_。解析：(1)因为铝土矿的主要成分为二氧化硅、氧化铝，前者与NaOH反应生成硅酸钠，后者与NaOH反应生成偏铝酸钠(NaAlO2)。(2)CaO加入水溶液中先生成氢氧化钙，氢氧化钙电离出的Ca2与SiO反应生成Ca

25、SiO3；反应2为偏铝酸钠与CO2反应生成氢氧化铝。(3)浓硫酸与萤石反应生成HF气体和硫酸钙，故C为浓硫酸，D为HF，E为硫酸钙；结合制备冰晶石的反应物HF、碳酸钠和氢氧化铝及生成物Na3AlF6，由元素守恒可知该反应的生成物中还有二氧化碳和水。(4)工业上利用熔融的氧化铝，通过电解可制得单质铝，并有氧气生成；阳极生成物氧气可与石墨反应，生成碳的氧化物。答案：(1)2NaOHSiO2=Na2SiO3H2O、2NaOHAl2O3=2NaAlO2H2O(2)CaSiO32AlOCO23H2O=2Al(OH)3CO(3)浓H2SO412HF3Na2CO32Al(OH)3=2Na3AlF63CO29

26、H2O(4)2Al2O34Al3O2O2、CO2(CO)思维建模_反映Al3、Al(OH)3、AlO之间转化的计算方法数轴分析法1根据AlCl3与NaOH的量计算生成Al(OH)3的量2根据NaAlO2与HCl计算生成Al(OH)3的量向50 mL 1 mol/L Al2(SO4)3溶液中加入100 mL KOH溶液，充分反应得到3.9 g沉淀，则KOH溶液的物质的量浓度可能是(双选)()A1 mol/LB3 mol/LC1.5 mol/L D3.5 mol/L解析：n(Al3)0.05 L1 molL120.1 molnAl(OH)30.05 mol由于nAl(OH)3n(Al3)，所以有两

27、种情况符合题意。(1)3时，只发生反应Al33OH=Al(OH)3n(OH)3nAl(OH)30.05 mol30.15 mol即c(KOH)1.5 molL1(2)34时，发生反应：Al33OH=Al(OH)3Al34OH=AlO2H2O方法：由反应知，此反应消耗n(OH)3nAl(OH)330.05 mol0.15 mol再由Al元素守恒知，由反应生成的AlO的物质的量n(AlO)0.1 mol0.05 mol0.05 mol故由反应消耗n(OH)4n(AlO)40.05 mol0.2 mol因此c(KOH)3.5 molL1方法.nAl(OH)34n(Al3)n(OH)即n(OH)4n(

28、Al3)nAl(OH)340.1 mol0.05 mol0.35 mol因此c(KOH)3.5 molL1。答案：CD向20 mL某物质的量浓度的AlCl3溶液中滴入2 molL1 NaOH溶液时，得到的Al(OH)3沉淀的质量与所滴加NaOH溶液的体积(mL)关系如下图所示，试回答下列问题：(1)图中A点表示的意义是_。(2)图中B点表示的意义是_。(3)上述两步用总的离子方程式可表示为：_。(4)假定反应混合物中有Al(OH)3沉淀0.39 g，则此时用去NaOH溶液的体积为_。解析：把NaOH溶液滴入AlCl3溶液，先产生Al(OH)3沉淀，其质量最大值为A点，然后全部溶解消失(B点)。其总反应的离子方程式为：Al34OH=AlO2H2O。当有0.39 g Al(OH)3沉淀生成时，AlCl3过量，加入NaOH使Al3部分产生沉淀为0.39 g，通过Al33OH=Al(OH)3可知用NaOH 7.5 mL。当NaOH过量时，Al3全部参加反应生成Al(OH)3沉淀后又部分溶解，用NaOH 17.5 mL。答案：(1)表示滴入15 mL NaOH溶液时AlCl3完全能转化为Al(OH)3沉淀的质量为0.78 g(2)表示滴入20 mL NaOH溶液生成的Al(OH)3沉淀完全溶解(3)Al34OH=AlO2H2O(4)7.5 mL或17.5 mL