2021版浙江高考选考化学一轮复习教师用书:专题3 2 第二单元 从铝土矿到铝合金 .doc
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1、第二单元从铝土矿到铝合金考点分布知识内容考试要求2016年2017年2018年2019年2020年4月10月4月11月4月11月4月1月(1)地壳中铝的含量及存在形式,铝合金a(2)从铝土矿中获得铝的方法b(3)铝的重要性质(跟酸、碱反应,铝热反应,钝化现象)bT31T12(4)两性氧化物、两性氢氧化物的概念,Al2O3、Al(OH)3的重要性质,铝及其重要化合物之间的转化关系cT31T30T31T31T12(5)明矾的组成及净水原理bT12铝的性质和工业制法一、铝的存在与性质1结构和存在铝位于元素周期表第3周期A族,原子结构示意图为。铝是地壳中含量最多的金属元素。自然界中的铝全部以化合态的形
2、式存在。2物理性质银白色有金属光泽的固体,有良好的延展性、导电性和传热性等,密度较小,质地柔软。3化学性质写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式:2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22AlFe2O3Al2O32Fe(铝热反应)4铝热反应(1)本质利用铝的还原性,将难熔金属从其氧化物中置换出来:2mAl3MnOm mAl2O33nM。(2)反应特点在高温下进行,反应迅速,放出大量的热。新生成的金属单质呈液态且易与Al2O3分离。(3)应用在生产上,可用于焊接钢轨等。在冶金工业上用于冶炼难熔金属。(4)铝热剂在铝热反应中,反应混合物(铝粉、金属氧化物)称为铝热剂。能与Al组成铝热剂的金
3、属氧化物常见的有Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、MnO2、V2O5等。5用途纯铝用作导线,铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。二、工业炼铝的流程铝是地壳中含量最多的金属元素,在自然界主要以化合态形式存在于氧化铝中。铝土矿的主要成分是Al2O3,此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质,冶炼金属铝很重要的一个过程是Al2O3的提纯。由于Al2O3是两性氧化物,而杂质SiO2是酸性氧化物,Fe2O3是碱性氧化物,因而可设计出两种提纯氧化铝的方案。方案一:碱溶法(1)写出、两步骤中可能发生反应的离子方程式:Al2O32OH=2AlOH2O,SiO22OH=SiOH2O;AlOCO22H2O=A
4、l(OH)3HCO,SiO2CO22H2O=H2SiO32HCO。(2)步骤中不用盐酸(或H2SO4)酸化的理由是AlO与酸反应生成的Al(OH)3具有两性,可溶于强酸,不易控制酸的量;CO2廉价而且生成的副产物NaHCO3用途广泛,经济效益好。(3)步骤中得到较纯的Al2O3,可能含有SiO2杂质,在电解时它不会影响铝的纯度的原因:由于SiO2的熔点很高,在加热到1_000_左右时不会熔化,因而不影响铝的纯度。方案二:酸溶法(1)写出、中可能发生反应的离子方程式:Al2O36H=2Al33H2O,Fe2O36H=2Fe33H2O;Al34OH=AlO2H2O,Fe33OH=Fe(OH)3。(
5、2)步骤中不用氨水沉淀Fe3的原因:Al(OH)3只能溶于强碱,不能溶于氨水,用氨水不能将Fe(OH)3和Al(OH)3分离。题组一铝的性质及应用1下列关于铝单质的叙述中正确的是()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、电缆解析:选B。铜在加热的条件下才能与浓硫酸反应,加热时浓硫酸能与氧化铝反应;铜的导电性能比铝强。2(2020金华选考模拟)粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。进行如下实验:取适量A进行
6、铝热反应,产物中有单质B生成;另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 molL1盐酸中,得溶液C;将中得到的单质B和溶液C反应,放出1.12 L(标准状况)气体,同时生成溶液D,还残留有固体物质B;用KSCN溶液检验时,溶液D不变色。请填空:(1)中引发铝热反应的实验操作是_,产物中的单质B是_。(2)中所发生的各反应的离子方程式是_。(3)若溶液D的体积仍视为0.15 L,则该溶液中c(Mg2)为_,c(Fe2)为_。解析:此题将实验操作与元素化合物知识巧妙结合在一起考查,增大了试题的容量,增强了试题的测试能力。(1)铝热反应是指单质Al和某些金属氧化物发生的反应,反应过程中放出大量热
7、,但该反应需要较高的温度才能引发。在混合物上加少量KClO3固体并插上Mg条,点燃Mg条后放出热量,使KClO3固体分解放出O2,进一步加剧Mg的燃烧,可在短时间内使混合物温度迅速升高,引发反应。发生的反应为Fe2O32AlAl2O32Fe,所以产物中单质B为Fe。(2)混合物中只有Fe2O3能和Al发生铝热反应,生成Fe单质。C溶液中有反应生成的FeCl3,还有未反应的HCl。发生的离子反应为Fe2H=Fe2H2、Fe2Fe3=3Fe2。(3)假设步骤用去的20 g固体中,MgO的物质的量为x,则Fe2O3的物质的量也为x,则40 gmol1x160 gmol1x20 g,解得:x0.1 m
8、ol。根据MgOMgCl2的关系,则溶液中MgCl2的浓度为0.1 mol0.15 L0.67 molL1。步骤说明溶液中没有Fe3,也就是溶质为FeCl2和MgCl2。根据Cl守恒,可知MgCl2和FeCl2的总物质的量等于0.45 mol,所以,FeCl2的浓度为2.3 molL1。答案:(1)加少量KClO3,插上镁条并将其点燃Fe(2)Fe2H=Fe2H2、Fe2Fe3=3Fe2(3)0.67 molL12.3 molL1题组二铝与酸或碱反应的定量分析3足量下列物质与等质量的铝反应,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:选A。硝酸与金属铝反应
9、不生成氢气,故D错误;根据化学方程式:2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2、2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H2、2Al6HCl=2AlCl33H2,等量的铝消耗溶质的量分别为236,可知答案选A。4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 NaOHD18 molL1 H2SO4解析:选A。在镁、铝混合物中加入HNO3和浓H2SO4都不产生H2;加入NaOH溶液,只有Al与之反应生成H2,而镁不反应;加入盐酸,镁、铝都与盐酸反应生成H2,所以放出
10、H2的量最多。(1)铝与酸、碱反应生成H2的量的关系铝与酸、碱反应的化学方程式分别为2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。从化学方程式可以看出Al与酸、碱反应时生成H2的实质都是AlAl3,所以无论与酸还是与碱反应,Al与H2的关系都是2Al3H2。 等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生氢气体积比。足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生氢气的体积比。一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生氢气的体积比,则必定是a.铝与盐酸反应时,铝过量而盐酸不足;b.铝与氢氧化钠反应时,铝不足而氢氧化钠过量。解题时应充分利用上述
11、过量关系。(2)铝的这种既能与酸(非氧化性酸)又能与强碱反应产生H2的性质常作为推断题的“题眼”。题组三从铝土矿中获得铝5(2020温岭选考模拟)铝土矿的主要成分为氧化铝、氧化铁和二氧化硅,工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝:下列说法中错误的是()A中除加试剂外,还需要进行过滤操作Ba、b中铝元素的化合价相同C中需要通入过量的氨气D进行的操作是灼烧,而且d一定是氧化铝解析:选C。反应后的体系中含有固体二氧化硅,需要过滤除去,反应后的体系中含有氢氧化铁沉淀,需要过滤除去,A正确;a、b中Al元素分别以AlCl3和NaAlO2形式存在,其中铝的化合价都是3价,B正确;由NaAlO2制备氢氧化铝需要通
12、入过量二氧化碳,C错误;由氢氧化铝制备氧化铝,需在高温下灼烧,D正确。6(2020浙江十校联盟选考)工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下:对上述流程中的判断正确的是()A试剂X可以为氨水,沉淀中含有铁的化合物BCO2可以用H2SO4溶液或稀盐酸代替C反应中的反应为CO2AlO2H2O=Al(OH)3HCOD工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al,成本更低解析:选C。A项试剂X应为强碱溶液,使Al2O3溶解;B项若用强酸代替CO2,强酸过量时,Al(OH)3会溶解,不易控制酸的用量;D项因Al比Fe活泼,不能用Fe置换Al。铝的重要化合物1氧化铝(1)物理性
13、质:白色固体,难溶于水,有很高的熔点。(2)化学性质2氢氧化铝(1)物理性质白色胶状不溶于水的固体,有较强的吸附性。(2)化学性质(用化学方程式表示)受热分解:2Al(OH)3Al2O33H2O。(3)制备向铝盐中加入氨水,离子方程式为Al33NH3H2O=Al(OH)33NH。NaAlO2溶液中通入足量CO2,离子方程式为AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO。NaAlO2溶液与AlCl3溶液混合:3AlOAl36H2O=4Al(OH)3。3常见的铝盐(1)硫酸铝钾是由两种不同的金属离子和一种酸根离子组成的复盐。(2)明矾的化学式为KAl(SO4)212H2O,它是无色晶体,可溶于水,水
14、溶液pHW1W2(3)520 g题组三有关Al3、AlO的离子反应5(2020台州教学质评)常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是()A无色溶液中:ClO、MnO、Al3、KB1.0 molL1的NaAlO2溶液中:Cl、HCO、K、Ca2C在强碱性环境中:AlO、SiO、Na、KD能使甲基橙显红色的溶液中:NH、AlO、Na、Cl解析:选C。A项MnO有颜色,ClO与Al3可发生双水解反应;B项中HCOAlO2H2O=Al(OH)3CO;D项中,酸性条件下AlO不能大量存在。6下列离子方程式书写正确的是()A向氯化铝溶液中通入过量氨气:4NH3Al32H2O=AlO4NHB将铝片打磨
15、后置于NaOH溶液中:2Al2OH=2AlOH2C向明矾溶液中加入过量的Ba(OH)2溶液:Al32SO2Ba24OH=2BaSO4AlO2H2OD向NaAlO2溶液中通入足量CO2:2AlOCO23H2O=2Al(OH)3CO解析:选C。A项,氨水不能溶解Al(OH)3;B项,氧原子不守恒,得失电子不守恒;D项,通入足量CO2时,应生成HCO。(1)离子共存问题Al3水解呈酸性,与OH、AlO、CO(HCO)、S2等不能大量共存。AlO水解呈碱性,与H、HCO、Al3、Fe3等不能大量共存。(2)含Al3的溶液与碱反应的先后顺序当溶液中有多种离子时,要考虑离子之间的反应顺序,如向含有H、NH
16、、Mg2、Al3的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,NaOH先与H反应,再与Mg2、Al3反应生成沉淀,再与NH反应,最后才溶解Al(OH)3沉淀。用数形结合思想理解Al3、Al(OH)3、AlO之间的转化关系1Al3、Al(OH)3、AlO之间的转化关系写出上述转化的离子方程式:(1)Al33NH3H2O=Al(OH)33NH;Al33AlO6H2O=4Al(OH)3;Al33OH=Al(OH)3。(2)Al(OH)33H=Al33H2O。(3)Al34OH=AlO2H2O。(4)AlO4H=Al32H2O。(5)AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO;AlOHH2O=Al(OH)3。(6
17、)Al(OH)3OH=AlO2H2O。2与Al(OH)3沉淀生成有关的图像分析(1)把强碱溶液逐滴加入铝盐(Al3)溶液中至过量现象:先有白色沉淀产生,然后沉淀逐渐溶解。图像有关反应AB:Al33OH=Al(OH)3BD:Al(OH)3OH=AlO2H2O(2)把铝盐(Al3)溶液逐滴加入强碱溶液中至过量现象:先无明显现象,反应一段时间后逐渐产生大量的白色沉淀。图像有关反应AB:Al34OH=AlO2H2OBC:Al33AlO6H2O=4Al(OH)3(3)把强酸溶液逐滴加入AlO溶液中至过量现象:先生成白色沉淀,然后沉淀逐渐溶解。图像有关反应AB:AlOHH2O=Al(OH)3BD:Al(O
18、H)33H=Al33H2O(4)把AlO溶液逐滴加入强酸溶液中至过量现象:先无明显现象,反应一段时间后逐渐产生大量的白色沉淀。图像有关反应AB:4HAlO=Al32H2OBC:Al33AlO6H2O=4Al(OH)3(5)往等物质的量的AlCl3、MgCl2混合溶液中加入NaOH溶液至过量现象:开始出现白色沉淀,后沉淀量增多,最后沉淀部分溶解。图像有关反应OA:Al33OH=Al(OH)3,Mg22OH=Mg(OH)2AB:Al(OH)3OH=AlO2H2O题组一Al3、AlO形成Al(OH)3图像的综合分析1如图表示AlCl3溶液与NaOH溶液相互滴加过程中微粒的量的关系曲线,下列判断错误的
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