2022年高一上化学必修1练习：专题三第一单元从铝土矿到铝合金 .pdf

苏教版化学必修1 专题三第一单元从铝土矿到铝合金（一）一、教学内容从铝土矿到铝合金（一）二、考点清单1、了解铝在地壳中的存在形式及含量；2、掌握铝的冶炼方法。3、知道氧化铝、氢氧化铝的性质。三、全面突破知识点 1：从铝土矿中提取铝一）铝元素的存在在地壳中，铝元素的含量仅次于氧、硅，是地壳中含量最多的金属元素。铝在自然界以稳定的化合态存在。二）铝合金的特性和用途（1）特性：密度小、强度高、塑性好、制造工艺简单、成本低、抗腐蚀力强（2）用途：建筑、机械、生活用品、电子元件等三）铝的制备过程和原理精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 11 页【思考】从铝土矿提取铝的工艺流程图中，思考以下几个问题：1、从整个工艺流程看，可分成哪两个阶段？ 提纯和冶炼2、 NaOH 溶解铝土矿的目的是什么？ 溶解氧化铝3、两次过滤的作用是什么？ 除去杂质和分离Al （OH）3 4、把滤液酸化的作用是什么？ 生成 Al （OH）35、流程中为什么用二氧化碳而不用盐酸？Al （ OH）3可溶解在过量的HCl 中6、将过滤后的白色固体灼烧，生成了什么？ 生成 Al2O32Al （OH）3高温Al2O3+3H2O 【说明】 1. 从铝是活泼的金属元素，可以理解铝在自然界中以化合态的形式存在。铝主要以铝土矿的形式存在。2. 从铝土矿中提取铝的方法是本节的难点，学习时要运用氧化物、酸、碱、盐相互转化关系，结合化学原理，搞清楚生产工艺的每一步操作目的。例 1：下图是工业上冶炼铝的工艺流程图：写出有关的化学反应方程式：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 11 页【解析】 本题涉及工业上铝土矿的冶炼工艺流程，需要掌握每一步的化学反应及反应原理。【答案】 Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O NaAlO2 + CO2 + 2H2O = Al （OH）3 + NaHCO3（过量）2Al （OH）3 高温Al2O3+3H2O 2Al2O3冰晶石通电4Al+3O2知识点 2：铝的氧化物与氢氧化物1. 两性氧化物既能与酸反应，又能与碱反应生成盐和水的氧化物2. 氧化铝的性质：氧化铝是一种不溶于水的白色固体，熔沸点高，硬度大。常用于制造耐火材料。氧化铝是典型的两性氧化物，与强酸、强碱溶液反应：Al2O3 + 2 OH= 2AlO2+ H2O Al2O3 + 6H+ = 2Al3+ + 3H2O 3. 氢氧化铝的两性氢氧化铝是氧化铝的水化物，氧化铝是两性氧化物，它的水化物氢氧化铝是两性氢氧化物。两性氢氧化物的定义：既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物。与酸反应： Al （OH）3 +3HCl AlCl3+3H2O（离子反应方程式：Al （OH）3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O）与碱反应： Al （OH）3NaOHNaAlO2 + 2H2O （离子反应方程式： Al （OH）3 + OH= AlO2+ 2H2O）注意：因为Al （OH）3与碱反应时表现出酸的性质，所以有时把它写成酸的形式：H3AlO3Al （OH）3只能与强碱反应生成偏铝酸钠，而不与弱碱（如氨水）反应。所以NH3?H2O 是铝盐制Al （OH）3的常用试剂。4. 氢氧化铝受热易分解：OH3OAl)OH(Al22323高温5. Al（OH）3胶体的制备Al （OH）3胶体中的胶粒具有很大的表面积，因此具有很强的吸附性，可吸附水中的悬浮物而沉降，使水得到净化。（1）将铝盐加入水中，Al3+与水反应通常生成的是Al（OH）3胶体，明矾【OH12)SO(KAl224】是常用的净水剂。（2）明矾是由两种阳离子和一种阴离子组成的盐，化学上称这种盐为复盐。【典型例题】精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 11 页例 2：将 agFe2O3、Al2O3样品溶解在过量的200mL c（H+）=0.1mol?L1的硫酸溶液中，然后向其中加入NaOH 溶液使 Fe3+、Al3+刚好沉淀，用去NaOH 溶液 100mL，则 NaOH 溶液的浓度为A. 0.1mol?L1 B. 0.2 mol?L1 C.0.4 mol?L1D.0.8 mol?L1 【解析】 反应过程为Fe2O3、 Al2O3 + H2SO4 Fe3+、Al3+、H+ + NaOH 因此当 Fe3+、Al3+ 刚好沉淀时， 滤液中的成分只有Na2SO4。由电荷守恒原理有n （Na+）=2n（SO42），100mL c（NaOH）=2（ 200mL 0.05 mol?L1）， c（NaOH）=0.2 mol?1L有关铝元素在溶液中的计算，抓住终态溶液中的成分，根据电荷守恒即可简化计算。【答案】 B 例 3：向 100mL1mol?L1AlCl3溶液中逐滴加入1mol?L1NaOH 溶液，若充分反应后所得沉淀的质量为3.9g，则所加入NaOH 溶液的体积可能是A. 150mL B. 200 mL C. 300 mL D. 350 mL 【解析】 当向 AlCl3溶液中逐滴加入NaOH 溶液时， AlCl3将与 NaOH 发生反应生成3)OH(Al沉淀， 随着 NaOH 溶液的增多，生成的Al （ OH）3沉淀也将逐渐增多并达到最大值，此时继续加入NaOH 溶液，因生成的 Al （OH）3沉淀具有两性，将会与所加入的NaOH 溶液进一步反应而生成偏铝酸钠，导致沉淀逐渐减少，最终完全溶解。因此，本题在解答时，应考虑在达到最大量沉淀前后可能各有一个答案。（1）Al3+ + 3OH= Al （OH）30.1mol（过量）x 0.05mol 解得： x = 0.15mol V1= 0.15mol 1000/1 mol?L1=150mL （2）Al3+ + 3OH= Al （OH）30.1mol 0.3mol 0.1mol Al （OH）3 + OH= AlO2+ 2H2O （0.1 0.05）mol y 解得： y = 0.05mol V2=（0.3+ 0.05）mol 1000/1 mol?L1= 350mL 【答案】 AD 例 4. 有下列几个反应：向AlCl3溶液中滴加NaOH 溶液；向盐酸和AlCl3的混合溶液中滴加NaOH溶液；向NaOH 溶液中滴加AlCl3溶液；向NaAlO2溶液中滴加盐酸。符合反应的图象是_，符合反应的图象是_，符合反应的图象是_，符合反应的图 象 是 _ ， 写 出 步 骤 中 的 三 个 化 学 方 程 式 _ 、 _ 、_。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 11 页【解析】 向 AlCl3溶液中滴加NaOH 溶液，其反应过程为：AlCl3+ 3NaOH =3)OH(AlNaCl3 ，Al（OH）3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O，所以沉淀完全与沉淀溶解消耗的NaOH 的量为 3：1； 向盐酸和AlCl3的混合溶液中滴加NaOH 溶液，反应过程为： HCl + NaOH = NaCl + H2O， AlCl3 + 3NaOH = 3NaCl + Al （OH）3 ，Al（OH）3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O；向 NaOH 溶液中滴加AlCl3溶液，其反应过程为：4OH+ Al3+= AlO2+ 2H2O ，3AlO2+ Al3+ + 6 H2O = 4Al （OH）3 ，所以没有沉淀与产生沉淀消耗的AlCl3的体积比为 3：1；向 NaAlO2溶液中滴加盐酸，其反应过程为：AlO2+ H+ + H2O = Al（OH）3 ，3)OH(Al+ 3H+= Al3+ + 3H2O，所以产生沉淀与沉淀溶解消耗的HCl 的体积比为1：3 【答案】 A，B，C，D HCl + NaOH = NaCl + H2O，AlCl3 + 3NaOH = 3NaCl+3)OH(Al ，Al （OH）3+ NaOH = NaAlO2 + 2H2O 例 5. 向明矾溶液中逐滴加入Ba （ OH）2溶液，沉淀的物质的量随Ba（OH）2物质的量的变化曲线图（如图） ，请指出 A、B 两点的意义，并写出OA 与 AB 段发生反应的离子方程式。【解析】 本题要求能够在熟练掌握Al3与 OH反应的基础上， 对化学反应的本质有清楚的认识。明矾KAl （SO4）2 12H2O在水溶液中存在下面的电离方式：KAl （SO4）2=K+Al3+2SO42，加入 Ba（OH）2后， Ba2要和 SO42生成 BaSO4沉淀， Al3要和 OH先生成沉淀Al （OH）3，随着Ba（OH）2的加入Al（OH）3又要和 OH生成 AlO2而溶解，所以要全面考虑本题中所给的各离子之间的关系，在开始加入Ba（OH）2时 BaSO4和3)OH(Al同时沉淀，当Al3全部沉淀时， Ba2还没有完全沉淀，而当Ba2全部沉淀时， Al3转变成了AlO2。【答案】 A 点表示生成的全部Al （OH）3和部分BaSO4沉淀， B 点表示此时的沉淀全部为BaSO4。OA 段的离子方程式为：Al3+3OH=Al（OH）3 Ba2+SO42=BaSO4 ，AB 段的离子方程式为：Al（OH）3+OH=AlO2 + 2H2O。Ba2+SO42=BaSO4精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 11 页例 6. 准确称取 6g 铝土矿样品 （含23232SiOOFeOAl、）放入盛有100mL 某浓度的硫酸的烧杯中，充分反应后过滤，向滤液中加入110LmolNaOH 溶液，产生的沉淀质量m 与加入 NaOH 溶液体积V 的关系如图。回答：（1）硫酸的物质的量浓度为_。 （ 2）若 a=2.3，用于沉淀3Fe所消耗的NaOH 溶液的体积是 _mL ，该铝土矿样品中各组成成分的质量分数：32OAl为_，32OFe为 _。【解析】（1）题给铝土矿样品中只有32OAl、32OFe与 H2SO4反应。滤液： H2SO4、Al2（SO4）3、Fe2（SO4）3，加 35mL NaOH 溶液时，沉淀值最大，此时沉淀为Al（OH）3、Fe （OH）3，形成42SONa溶液，由电荷守恒)SO(n2)Na(n24，根据元素守恒知L035.0Lmol10)NaOH(n)Na(n1mol35.0L1. 0)SOH( c)SOH(n)SO(n424224，得142Lmol75. 1)SOH(c（2）沉淀3Al消耗OH的量与溶解3)OH(Al所耗的OH的量之比为3：1，沉淀3Al所用 NaOH 溶液为mL30；3Fe所用 NaOH 溶液为：mL7.2mL3.2mL30mL35。mol05.0)L030. 0Lmol10(61)NaOH(n61)OAl(n132【答案】（1）1.75 mol/L （2）2.7；85%；12% 【点评】 考查铝盐与碱反应的规律，图象关键点和守恒法的运用。四、应考锦囊铝及其化合物在工业及生活中有着重要而广泛的用途，特别是铝及其化合物的两性，在题目中的计算形式方法性和技巧性较强，是金属及其化合物知识的重点与难点。代表题型有：铝盐与强碱反应产物的讨论，含铝化合物的沉淀图象题等。解题关键是：（1）熟悉铝及其化合物的转化关系。（2）将铝及其化合物的两性与过量计算相结合。（3）结合图象综合分析。（4）充分利用守恒关系。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 11 页五、本讲小结（1）3Al与 NaOH 生成沉淀的规律：当3:1)OH(n: )Al(n3时，)g)(OH(n26783)OH(n)OH(Alm3。当3:1)OH(n: )Al(n4:13时，)g)(OH(n)Al(n478)OH(Alm33。当4:1)OH(n: )Al(n3时，0)OH(Alm3。（2）2AlO与强酸（H）生成沉淀的计算规律：当 0)AlO()H(-2nn1时，产生Al （OH）3沉淀， nAl （OH）3n（H+）1)AlO()H(-2nn4 时，生成的Al（ OH）3部分溶解， nAl （OH）3314n（2AlO） n（H+） 当)AlO()H(-2nn4时，无 Al （OH）3生成。六、超前思维：（从铝土矿到铝合金（二）铝的性质）铝的性质1、铝的物理性质：铝为 _金属，质地_，密度较 _（2.70g/cm3） ，熔沸点较_，具有良好的_。2、主要用途：什么叫合金？特性：合金的硬度一般比各成分金属_，多数合金的熔点_于组成它的成分金属。3、铝的化学性质铝的原子结构示意图：根据钠、镁、铝三种元素的原子结构示意图，请比较：（1）三种原子的失电子能力由强到弱的次序：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 11 页（2）三种金属的金属活泼性由强到弱的次序：结论： _ 4、铝的化学性质（1）与 O2、Cl2、S 等非金属反应：常温下能与氧气反应，在表面形成致密的氧化膜：_ 铝是一种较活泼的金属，为什么耐腐蚀？在点燃的条件下能与氧气剧烈的反应：与氯气的反应：与硫的反应：（2）与酸的反应：与稀硫酸、稀盐酸反应铝能与酸反应，为什么工业上还用铝槽车贮运浓硝酸、浓硫酸呢？（3）与强碱溶液的反应（4）与金属氧化物的反应：（5）与盐溶液的反应【模拟试题】 （答题时间： 60 分钟）一、选择题（每小题有一个或两个选项符合题意，每小题3分，共 36 分）1. 实验室需要使AlCl3溶液中的Al3离子全部沉淀出来，适宜用的试剂是A. NaOH 溶液B. Ba（OH）2溶液C. 盐酸D. 氨水2. 将 3.9g 镁铝合金，投入到500mL 2mol L1的盐酸中，金属完全溶解，再加入4molL1的 NaOH 溶液，若要生成的沉淀最多，加入的这种NaOH 溶液的体积是A. 125mL B. 200mL C. 250mL D. 560mL 3. 只用一种试剂可区别Na2SO4、 MgCl2、FeCl2、 Al2（SO4）3、 （NH4）2SO4五种溶液，这种试剂是A. Ba （OH）2B. H2SO4 C. NaOH D. AgNO34. 从铝土矿制备铝所涉及的下列有关反应中，属于氧化还原反应的是A. 铝土矿溶于NaOH 溶液中B. 偏铝酸钠溶液的酸化C. 灼烧氢氧化铝固体D. 电解熔融的氧化铝5. 下列各组离子能在同一溶液里大量共存的是A. Na+、Al3+、Cl、AlO2B. K+、H+、SO42、AlO2C. Na+、Al3+、NO3、OHD. K+、Na+、AlO2、CO326. 下列各组溶液，无论将少量前者滴入后者，还是将少量后者滴入前者，生成物一定相同的是A. NaOH 溶液和 AlCl3溶液B. FeBr2溶液和氯水C. NaHCO3溶液和澄清石灰水D. Ca（HCO3）2溶液和澄清石灰水*7. 向含有NH4、Mg2、Fe2和 Al3的溶液中加入足量Na2O2微热并搅拌后，再加入过量稀盐酸，溶精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 11 页液中大量减少的离子是A. NH4B. Fe2+ C. Mg2D. Al3+ 8. 向 30mL1mol L1的 AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4 mol L1的 NaOH 溶液，若产生0.78g 白色沉淀，则加入的 NaOH 溶液的体积可能为A. 3mLB. 10mL C. 15mLD. 27.5mL 9. 现有 200mL MgCl2、AlCl3的混合液，其中c（Mg2+）=0.2mol L1，c（Cl）=1.3 mol 1L。要使 Mg2+转化成 Mg （OH）2，并使 Mg2+和 Al3+分离开来，至少需要4 mol L1的 NaOH 溶液A. 140mL B. 120mL C. 100mL D. 80mL 10. 有 100mL 3mol / L 氢氧化钠溶液和100mL 1mol / L 氯化铝溶液。按如下两种方法进行实验 将 氢氧化钠溶液分多次加入到氯化铝溶液中将氯化铝溶液分多次加入到氢氧化钠溶液中，比较两次实验结果。A. 现象相同，最终沉淀量相等B. 现象不同，最终沉淀量不等C. 现象相同，最终沉淀量不等D. 现象不同，最终沉淀量相等11. 把 X 溶液逐滴滴入Y 溶液中，与把Y 溶液逐滴滴入X 溶液中，所产生的现象相同，则X、Y 是下表中的A B C D X BaCl2HCl NaOH HCl Y H2SO4NaAlO2AlCl3Na2CO3*12. 下列反应加入过量试剂仍能保持为透明溶液的是A. 在硫酸铝溶液中滴加过量氨水B. 在氯化镁溶液中滴加过量的烧碱溶液C. 在偏铝酸钠溶液中加入过量盐酸D. 在氯化钙溶液中通入过量的二氧化碳二、填空题13. （10 分）下列五个图中，横坐标表示加入的物质的量，纵坐标表示生成沉淀的量，从A E 中选择各题要求的序号填入表中溶液加入的物质答案序号饱和石灰水通 CO2至过量AlCl3溶液通入过量的NH3含少量 NaOH 的 NaAlO2溶液通入过量的CO2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 11 页NaAlO2溶液滴加稀 HCl 至过量MgCl2、AlCl3的混合液滴加 NaOH 至过量14. （12 分）在一定条件下可实现下图所示物质之间的变化：请填写下列空白：（ 1 ） 孔 雀 石 的 主 要 成 分 是CuCO3 Cu（ OH ）2（ 碱 式 碳 酸 铜 ） 受 热 易 分 解 。 上 图 中 的F是。（2）写出明矾与过量NaOH 溶液反应的离子方程式：。（ 3）图中所得G 和D都是固体，混合后在高温下可以发生反应，写出该反应的化学方程式：。（4）每生成1molD，同时生成 _molE 。15. （18 分）某混合物A，含有 KAl （SO4）2、Al2O3和 Fe2O3，在一定条件下可实现下图所示的物质之间的变化：据此回答下列问题：（1）I、II 、III 、 IV 四步中对于溶液和沉淀的分离采取的方法是。（2）根据上述框图的反应关系，写出下列B、C、D、E 所含物质的化学式固体 B ；沉淀 C ；沉淀 D ；溶液 E 。（3）写出、四个反应的化学方程式；16.（16 分）在 m mL b molL1 AlCl3溶液中，加入等体积a mol L1的 NaOH 溶液。（1）当 a3b时，生成Al （OH）3沉淀的物质的量是_mol 。（2）当 a、b 满足 _条件时，无沉淀生成。（3）当 a、b 分别满足 _条件时，有沉淀生成且溶液中无Al3存在，生成Al（OH）3沉淀的物质的量是_。*17. （8 分） 向 50mL0.5mol/L 的硫酸铝溶液中加入1.5mol/L 的 KOH 溶液多少毫升， 可得到 1.56gAl （OH）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 11 页3白色沉淀？【试题答案】1. D 2. C 解析：当沉淀达到最大值时酸碱守恒：n（NaOH）=n（HCl ）3. C 4. D 5. D 6. D 7. AB 8. D 解析：（ 1）Al3+ 3OH= Al （OH）30.1mol（过量）x 0.01mol 解得： x = 0.03mol V1= 0.03mol 1000/4mol?L1 =7.5mL （2）Al3+ 3OH= Al （ OH）30.03mol 0.09mol 0.03mol Al （OH）3+ OH= 2AlO+ H2O （0.030.01）mol y 解得： y = 0.02mol V2=（0.09+ 0.02）mol 1000/4 mol?L1= 27.5mL 9. D 解析：欲使Mg2+、Al3+分离，则需要的NaOH ：2NaOH MgCl2Mg（ OH）2，4NaOH AlCl3NaAlO2】10. D 11. A 12. CD 13. E、C、D、B、A 14. （1）CO2（或二氧化碳）（2）OH2AlOOH4Al223（3）Cu3OAlAl2CuO332高温（4）4315.（1）过滤（2）Al2O3；Al2O3和 Fe2O3； Fe2O3；K2SO4和（ NH4）2SO4（3） Al2O32NaOH2NaAlO2H2O 4244232324SO)NH(3SOK)OH(Al2OHNH6)SO(KAl2NaAlO2HCl H2OAl （ OH）3 NaCl 2Al （OH）3Al2O33H2O 16.（1）3000am（2）a 4b （ 3）3b a4b； （4mbma） 103 mol 17. 40mL 或 120mL 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 11 页