2022年高一上化学必修练习：专题三第一单元从铝土矿到铝合金.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 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、明白铝在地壳中的存在形式及含量；2、把握铝的冶炼方法；3、知道氧化铝、氢氧化铝的性质；三、全面突破 学问点 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；铝在自然界以稳固的化合态 存在；二）铝合金的特性和用途（1）特性：密度小、强度高、塑性好、制造工艺简洁、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名师归纳总结 - - - - - - -

2、第 1 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 【摸索】从铝土矿提取铝的工艺流程图中,摸索以下几个问题：1、从整个工艺流程看,可分成哪两个阶段？ 提纯和冶炼HCl 中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？ 除去杂质和分别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6、将过滤后的白色固体灼烧,生成了什么？ 生成 Al 2O32Al （OH） 3高温Al 2O3+3H 2O 【说明】 1. 从铝是活泼的金属元素,可以懂得铝在自然

3、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,搞清晰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： 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 【解析】 此题涉及工业上铝土矿的冶炼工艺流程,需要把握每一步的化学反应及反应原理；【答案】 Al 2O3 + 2NaOH = 2NaAlO 2 + H 2O NaAlO 2 + CO 2 + 2H 2O = Al （OH）3 + N

4、aHCO3（过量）2Al （OH ） 3 高温Al 2O3+3H 2O 通电2Al 2O3冰晶石 4Al+3O 2学问点 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：Al 2O3 + 2 OH = 2AlO 2 + H 2O Al 2O3 + 6H + = 2Al 3+ + 3H 2O 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

5、能与碱反应生成盐和水的氢氧化物；与酸反应： Al （OH ） 3 +3HCl AlCl 3+3H 2O（离子反应方程式：Al （OH ） 3 + 3H + = Al 3+ + 3H 2O）与碱反应： Al（OH ）3NaOH NaAlO 2 + 2H 2O（离子反应方程式： Al（OH）3 + OH = AlO 2 + 2H 2O）留意：由于 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：H3AlO 3Al （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 NH 3.H2O 是铝盐制Al （OH ） 3的常用试剂；4. 氢氧化铝受热易分解：

6、2AlOH3高温Al2O33 H2O5. 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【KAl SO4212H2O】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】名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 例 2：将 agFe2O3、Al 2O3 样品溶解在过量的200mL c（H+）=0.1mol.L

7、 1的硫酸溶液中,然后向其中加入NaOH 溶液使 Fe 3+、Al3+刚好沉淀,用去NaOH 溶液 100mL,就 NaOH 溶液的浓度为+）=2n（SO42）,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、 Al 2O3 + H 2SO4 Fe 3+、Al3+、H+ + NaOH 因此当 Fe 3+、Al3+ 刚好沉淀时, 滤液中的成分只有Na2SO4；由电荷守恒原理有n（Na100mL c（NaOH ）=2 （ 200mL 0.05 mol.L1）, c（NaOH ）=0.2 mol.L1有关铝元素在

8、溶液中的运算,抓住终态溶液中的成分,依据电荷守恒即可简化运算；【答案】 B 例 3：向 100mL1mol.L1 AlCl 3 溶液中逐滴加入 1mol.L1NaOH 溶液,如充分反应后所得沉淀的质量为3.9g,就所加入 NaOH 溶液的体积可能是A. 150mL B. 200 mL C. 300 mL D. 350 mL 【解析】 当向 AlCl 3 溶液中逐滴加入 NaOH 溶液时, AlCl 3 将与 NaOH 发生反应生成 Al OH 3 沉淀, 随着 NaOH 溶液的增多,生成的 Al （ OH） 3 沉淀也将逐步增多并达到最大值,此时连续加入 NaOH 溶液,因生成的 Al （OH

9、）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,导致沉淀逐渐削减,最终完全溶解；因此,此题在解答时,应考虑在达到最大量沉淀前后可能各有一个答案；（1）Al 3+ + 3OH= Al （OH） 30.1mol（过量）x 0.05mol 解得： x = 0.15mol 1V 1= 0.15mol 1000/1 mol.L =150mL （2）Al 3+ + 3OH= Al （OH ）30.1mol 0.3mol 0.1mol Al （OH ） 3 + OH = AlO 2 + 2H2O （0.1 0.05）mol y 解得： y = 0.05mol V 2=（0.3+ 0

10、.05）mol 1000/1 mol.L 1= 350mL 【答案】 AD 例 4. 有以下几个反应：向 AlCl 3溶液中滴加 NaOH 溶液；向盐酸和 AlCl 3 的混合溶液中滴加 NaOH溶液；向 NaOH 溶液中滴加 AlCl 3 溶液；向 NaAlO 2 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 _ 、 _ 、_；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 【解析】 向 AlCl 3 溶液中滴

11、加NaOH 溶液,其反应过程为：AlCl 3 + 3NaOH =3NaClAlOH3,Al（OH）3 + NaOH = NaAlO 2 + 2H 2O,所以沉淀完全与沉淀溶解消耗的 NaOH 的量为 3：1； 向盐酸和 AlCl 3的混合溶液中滴加 NaOH 溶液,反应过程为： HCl + NaOH = NaCl + H 2O,AlCl 3 + 3NaOH = 3NaCl + Al （OH ）3+3,Al （OH ）3 + NaOH = NaAlO 2 + 2H 2O；向 NaOH 溶液中滴加 AlCl 3溶液,其反应过程为：4OH + Al= AlO 2 + 2H 2O ,3AlO 2 +

12、Al 3+ + 6 H 2O = 4Al （OH） 3,所以没有沉淀与产生沉淀消耗的 AlCl 3的体积比为 3：1；向 NaAlO 2 溶液中滴加盐酸,其反应过程为：AlO 2+ H + + H 2O = Al （OH）3,Al OH 3 + 3H += Al 3+ + 3H 2O,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 + H 2O,AlCl 3 + 3NaOH = 3NaCl+ Al OH 3,Al （OH ）3+ NaOH = NaAlO 2 + 2H 2O 例 5. 向明矾溶液中逐滴加入 Ba（ OH）2

13、 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；名师归纳总结 - - - - - - -【解析】 此题要求能够在娴熟把握Al3与 OH反应的基础上, 对化学反应的本质有清晰的熟识；明矾KAl （SO4）212H2O在水溶液中存在下面的电离方式：KAl （SO4）2=K+Al3+2SO4 2,加入 Ba（OH ）2后, Ba 2要和 SO4 2 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 AlO 2而溶解

14、,所以要全面考虑此题中所给的各离子之间的关系,在开头加入Ba（OH ）2时 BaSO4和AlOH3同时沉淀,当Al3全部沉淀时, Ba2仍没有完全沉淀,而当Ba2全部沉淀时, Al3转变成了 AlO 2；【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 2Ba+SO 4 2=BaSO4,AB 段的离子方程式为： Al（OH ）3+OH=AlO 2 + 2H 2O；Ba 2+SO42=BaSO4第 5 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 例

15、6. 精确称取 6g 铝土矿样品 （含Al2O3、Fe2O3、SiO2）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10molL1NaOH 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）如 a=2.3,用于沉淀Fe3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：Al 2O 3 为_,Fe 2O 3 为 _；【解析】（1）题给铝土矿样品中只有 Al 2O 3、Fe 2O 3 与 H2SO4 反应；滤液： H2SO4、Al 2（SO4）3、Fe2（SO4）3,加 35mL N

16、aOH 溶液时,沉淀值最大,此时沉淀为 Al（OH ）3、Fe（OH ）3,形成 Na 2SO 4 溶液,由电荷守恒 n Na 2 n SO 24 ,依据元素守恒知n Na n NaOH 10 mol L 1 0 . 035 L 0 . 35 moln SO 24 n H 2 SO 4 c H 2 SO 4 .0 1 L,得 c H 2 SO 4 .1 75 mol L 1（2）沉淀 Al 3 消耗OH 的量与溶解 Al OH 3 所耗的 OH 的量之比为 3：1,沉淀 Al 3所用 NaOH 溶液为 30 mL；Fe 3所用 NaOH 溶液为：35 mL 30 mL 2 . 3 mL 2 .

17、 7 mL；1 1 1n Al 2 O 3 n NaOH 10 mol L .0 030 L 0 . 05 mol6 6【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,特殊是铝及其化合物的两性,在题目中的运算形式方法性和技巧性较强,是金属及其化合物学问的重点与难点；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；名师归纳总结 解题关键是：（1）熟识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运算相结合；第 6 页,共 11 页（3

18、）结合图象综合分析；（4）充分利用守恒关系；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 五、本讲小结（1）Al3与 NaOH 生成沉淀的规律：当nAl3:nOH1:3时,m AlOH3nOH7826n OHg；2） n（H+） 3当1:4nAl3:nOH1:3时,m AlOH378 4nAl3nOHg；当nAl3:nOH1:4时,m Al OH30；（2）AlO2与强酸（ H）生成沉淀的运算规律：nH当 0nAlO-21时,产生 Al （OH ） 3沉淀, nAl （OH ）3n（H+）1nn H4 时,生成的14n（AlOAlO-2Al （ OH） 3 部分溶

19、解, nAl （OH ） 3 3nH当nAlO-24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：依据钠、镁、铝三种元素的原子结构示意图,请比较：（1）三种原子的失电子才能由强到弱的次序：名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - （2）三种金属的

20、金属活泼性由强到弱的次序：结论： _ 4、铝的化学性质（1）与 O2、Cl 2、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猛烈的反应：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,为什么工业上仍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、挑选题（每道题有一个或两个选项符合题意,每道题 3 分,共 36 分）1. 试验室需要使 AlCl 3溶液中的 Al 3离子全部沉淀出来,相宜用的试剂

21、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 4mol L1 的 NaOH 溶液,如要生成的沉淀最多,加入的这种 NaOH 溶液的体积是A. 125mL B. 200mL C. 250mL D. 560mL 3. 只用一种试剂可区分 Na2SO4、 MgCl2、FeCl2、 Al2（SO4）3、（NH4）2SO4五种溶液,这种试剂是A. Ba （OH） 2 B. H 2SO4 C. NaOH D. AgNO 34. 从铝土矿制备铝所涉及的以下有关反应中,属于氧化仍原反应

22、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. 以下各组离子能在同一溶液里大量共存的是A. Na+、Al3+、Cl、AlO 2B. K+、H+、SO4 2、AlO 2C. Na+、Al3+、NO 3、OHD. K+、Na+、AlO 2、CO 3 26. 以下各组溶液,无论将少量前者滴入后者,仍是将少量后者滴入前者,生成物肯定相同的是A. NaOH 溶液和 AlCl 3溶液 B. FeBr 2 溶液和氯水C. NaHCO 3溶液和澄清石灰水D. Ca（HCO 3） 2 溶液和澄清石灰水名师归纳总结 *7. 向含有 NH 4、Mg

23、2、Fe 2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,溶第 8 页,共 11 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 液中大量削减的离子是A. NH 4B. Fe2+ C. Mg2D. Al3+ 0.78g 白色沉淀,8. 向 30mL1mol L1 的 AlCl 3 溶液中逐步加入浓度为4 mol L1 的 NaOH 溶液,如产生就加入的 NaOH 溶液的体积可能为A. 3mLB. 10mL C. 15mLD. 27.5mL 1；要使 Mg2+9. 现有 200mL MgCl 2、AlCl3的混合液,其中c（Mg2+）=0.2

24、molL1 ,c（Cl）=1.3 mol L 将 氢转化成 Mg （OH ） 2,并使 Mg2+和 Al3+分别开来,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试验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,比较两次试验结果；A. 现象相同,最终沉淀量相等 C. 现象相同,最终沉淀量不等B. 现象不同,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

25、溶液中,与把Y 溶液逐滴滴入X 溶液中,所产生的现象相同,就X 、Y 是下表中的X A B C D BaCl2HCl NaOH HCl Y H2SO4NaAlO 2AlCl 3Na2CO3*12. 以下反应加入过量试剂仍能保持为透亮溶液的是 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）以下五个图中,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名师归纳总结 饱和石灰水通 CO 2 至过量第 9

26、页,共 11 页AlCl 3溶液通入过量的NH 3含少量 NaOH 的 NaAlO 2 溶液通入过量的CO 2- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - NaAlO 2溶液 滴加稀 HCl 至过量MgCl 2、AlCl3的混合液 滴加 NaOH 至过量14. （12 分）在肯定条件下可实现下图所示物质之间的变化：请填写以下空白：是（ 1 ） 孔 雀 石 的 主 要 成 分 是CuCO3Cu （ OH ） 2 （ 碱 式 碳 酸 铜 ） 受 热 易 分 解 ； 上 图 中 的F；式：（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

27、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；（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,在肯定条件下可实现下图所示的物质之间的变化：据此回答以下问题：（1）I、II 、III 、 IV 四步中对于溶液和沉淀的分别实行的方法是；（2）依据上述框图的反应关系,写出以下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 molL 1 AlCl 3 溶液中,加入等体积 a mol L1 的 Na

28、OH 溶液；（1）当 a3b时,生成 Al （OH ） 3沉淀的物质的量是 _mol ；（2）当 a、b 满意 _条件时,无沉淀生成；（3）当 a、b 分别满意 _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 ）名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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

29、 ）=n（HCl ）3. C 4. D 5. D 6. D 7. AB = Al （OH ）3解析：（ 1）Al3+ 3OH8. D 0.1mol （过量）x 0.01mol 解得： x = 0.03mol V 1= 0.03mol 1000/4mol.L 1 =7.5mL （2）Al 3+ 3OH= Al （ OH） 30.03mol 0.09mol 0.03mol Al （OH ） 3 + OH= AlO 2 + H 2O （0.030.01）mol y 解得： y = 0.02mol V 2=（0.09+ 0.02）mol 1000/4 mol.L1= 27.5mL 9. D 解析：欲使

30、 Mg 2+、Al 3+分别,就需要的 NaOH ：2NaOH MgCl 2Mg（ OH） 2,4NaOH AlCl 3NaAlO 2】10. D 11. A 12. CD 13. E、C、D、B、A 14. （1）CO2（或二氧化碳）（2）Al34OHAlO232H2O（3）3 CuO2Al高温Al2O3 Cu3（4） 415.（1）过滤（2）Al 2O3；Al2O3和 Fe2O3； Fe2O3；K2SO4和（ NH4）2SO4（3） Al 2O32NaOH2NaAlO 2H2O 2KAl SO426NH3H2O2Al OH3K2SO43 NH42SO4NaAlO 2HCl H 2OAl （ OH） 3NaCl 2Al （OH ） 3Al 2O33H2O 3 mol am（2）a 4b （ 3）3b a4b；（4mbma）1016.（1） 300017. 40mL 或 120mL 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 11 页