從鋁土礦到鋁合金

考點一鋁的性質(zhì)及應(yīng)用

1.判斷正誤,正確的畫“√”,錯誤的畫“?”。(1)鋁在自然界中有游離態(tài)和化合態(tài)兩種形式

()(2)冶煉鋁時常用焦炭作還原劑

()(3)1molAl與足量的稀硫酸或足量的氫氧化鈉溶液反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同

()(4)鋁與少量NaOH溶液反應(yīng)得到鋁鹽,與足量NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鹽

()?√??2.依據(jù)Al單質(zhì)的性質(zhì),思考回答下列問題:(1)鋁的化學(xué)性質(zhì)活潑,為什么日常生活中廣泛使用的鋁制品通常具有較強的

抗腐蝕性能?答案

(1)鋁在常溫下迅速被氧氣氧化,形成一層致密的氧化膜,保護鋁不再

被氧化,因而鋁制品通常具有較強的抗腐蝕性能。(2)將打磨過的鋁片在酒精燈火焰上加熱,可觀察到鋁熔化而不滴落,原因是

鋁表面很快形成致密氧化膜,其熔點高于鋁

。(3)將Al和Na的單質(zhì)同時加入一定量的水中,充分反應(yīng)后,發(fā)現(xiàn)既無沉淀生成

又無殘留金屬存在,請用兩個化學(xué)方程式表示其變化:①2Na+2H2O

2NaOH+H2↑

;②2Al+2NaOH+2H2O

2NaAlO2+3H2↑

。

1.鋁的結(jié)構(gòu)和存在鋁位于元素周期表①

第3周期ⅢA族

,原子結(jié)構(gòu)示意圖為②

。鋁是地殼中含量最多的金屬元素,自然界中的鋁全部以化合態(tài)的形式存在。2.金屬鋁的物理性質(zhì)有金屬光澤的銀白色固體,有良好的延展性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等,密度較小,

質(zhì)地柔軟。3.金屬鋁的化學(xué)性質(zhì)

寫出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式(是離子反應(yīng)的寫離子方程式):

b.2Al+3Cl2

2AlCl3

d.2Al+2OH-+2H2O

2Al

+3H2↑e.2Al+Fe2O3

Al2O3+2Fe(鋁熱反應(yīng))4.鋁合金的性能和用途(1)金屬鋁與其他金屬(或非金屬)熔合形成鋁合金。鋁合金具有密度⑦

小

、強度⑧

高

、塑性好等優(yōu)點。(2)鋁及其合金優(yōu)良的物理性質(zhì)決定其重要用途

5.冶煉難熔金屬的實驗——鋁熱反應(yīng)(1)本質(zhì)利用鋁的還原性,將難熔金屬從其氧化物中置換出來:2mAl+3MnOm

mAl2O3+3nM。(2)反應(yīng)特點在高溫下進行,反應(yīng)迅速,放出大量的熱。新生成的金屬單質(zhì)往往呈液態(tài)且易

與⑨

Al2O3

分離。(3)裝置

(4)現(xiàn)象a.鎂帶劇烈燃燒,放出大量的熱,并發(fā)出耀眼的白光,氧化鐵與鋁粉在較高溫度

下發(fā)生劇烈的反應(yīng)。b.紙漏斗的下部被燒穿,有熔融物落入細沙中。(5)應(yīng)用a.在生產(chǎn)上,可用于⑩

焊接鋼軌

等。b.在冶金工業(yè)上,可用于

冶煉難熔金屬

。(6)鋁熱劑a.在鋁熱反應(yīng)中,反應(yīng)混合物(鋁粉、金屬氧化物)稱為

鋁熱劑

。b.能與Al組成鋁熱劑的金屬氧化物常見的有

Fe2O3

、

Fe3O4

、

Cr2O3

、

MnO2

、

V2O5

等。

題組一鋁的性質(zhì)及應(yīng)用1.下列關(guān)于鋁的性質(zhì)的說法中錯誤的是

()A.鋁的表面能形成致密的氧化膜,因此鋁難被腐蝕B.鋁能溶解于冷的濃硝酸,被氧化成硝酸鋁C.鋁能溶解于NaOH溶液中,生成偏鋁酸鈉和氫氣D.鋁能在氯氣中燃燒,生成氯化鋁B解析

鋁極易和氧氣反應(yīng)生成致密的氧化物薄膜而阻止鋁進一步被氧

化,故A正確;常溫下,鋁和濃硝酸、濃硫酸發(fā)生鈍化而生成一層致密的氧化物

薄膜,阻止其進一步被氧化,故B錯誤;鋁能和強酸、強堿反應(yīng),能和氫氧化鈉

溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣,故C正確;氯氣具有強氧化性,能氧化具有還原

性的物質(zhì),所以鋁在氯氣中燃燒生成氯化鋁,故D正確。規(guī)律總結(jié)①常溫下,能用鋁制容器盛放濃硫酸、濃硝酸的原因是二者能使鋁發(fā)生

“鈍化”,而不是鋁與濃硫酸、濃硝酸不反應(yīng)。②能與鋁反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的溶液可能呈強酸性也可能呈強堿性。③鋁在空氣中具有抗腐蝕能力,原因是表面生成一層致密的氧化膜。2.鋁熱反應(yīng)的本質(zhì)是利用鋁的還原性,將難熔金屬從其氧化物中置換出來,利

用鋁熱反應(yīng)解答下列問題:(1)用鋁粉和Fe2O3做鋁熱反應(yīng)實驗,還需要BD

(填字母)。A.KClB.KClO3

C.MnO2D.Mg(2)用等物質(zhì)的量的MgO和Fe2O3組成的混合物在一定條件下與Al粉進行鋁熱

反應(yīng)。①引發(fā)鋁熱反應(yīng)的操作是

加少量KClO3,插上鎂條并將其點燃

。②產(chǎn)物中單質(zhì)是鐵

(填名稱)。(3)取少量(1)中鋁熱反應(yīng)所得的固體混合物,將其溶于足量稀硫酸,滴加KSCN

溶液無明顯現(xiàn)象,

不能

(填“能”或“不能”)說明固體混合物中無Fe2O3,

理由是

Fe2O3+6H+

2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+

3Fe2+

(用離子方程式說明)。解析(1)做鋁熱反應(yīng)的實驗時,需要KClO3作助燃劑,且用鎂條引燃。(2)在混

合物上加少量KClO3固體并插上Mg條,點燃Mg條后放出熱量,使KClO3固體分

解放出O2,進一步加劇Mg的燃燒,可使混合物溫度迅速升高,引發(fā)反應(yīng)。MgO

不能與鋁發(fā)生鋁熱反應(yīng),所以產(chǎn)物中單質(zhì)為Fe。(3)反應(yīng)后固體混合物中若有

Fe2O3,因發(fā)生反應(yīng):Fe2O3+6H+

2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+

3Fe2+,Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+,加KSCN溶液不會變血紅色。易錯警示1.活潑金屬與酸反應(yīng)是金屬的通性,而鋁不僅能與酸(H+)反應(yīng),還能夠與堿溶

液反應(yīng),表現(xiàn)出特殊性:2Al+2OH-+2H2O

2Al

+3H2↑。2.鋁制品不宜長時間盛放咸菜等腌制食品,原因是氯化鈉溶液中的氯離子會

破壞氧化膜的結(jié)構(gòu)。3.鋁熱劑是鋁與金屬氧化物的混合物,其中金屬氧化物中金屬元素的還原性

要比鋁弱。例如:CuO與Al能發(fā)生鋁熱反應(yīng),而Al與MgO不能發(fā)生鋁熱反應(yīng)。題組二鋁與酸、堿反應(yīng)的定量計算3.將等物質(zhì)的量的鎂和鋁混合,取等質(zhì)量該混合物四份,分別加入足量的下列

溶液中,充分反應(yīng)后,放出氫氣最多的是

()A.3mol·L-1HCl溶液

B.4mol·L-1HNO3溶液C.8mol·L-1NaOH溶液

D.18mol·L-1H2SO4溶液A解析

鎂、鋁混合物加入HNO3溶液和濃硫酸中都不產(chǎn)生H2;加入NaOH

溶液中,只有Al與之反應(yīng)生成H2,而鎂不反應(yīng);加入鹽酸中,鎂、鋁都與鹽酸反

應(yīng)生成H2,所以放出H2的量最多。4.鋁是中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)階段的唯一一種既能與酸(非氧化性酸)反應(yīng)又能與強堿

溶液反應(yīng)放出H2的金屬,就鋁的這一特殊性質(zhì)回答下列問題:(1)等質(zhì)量的兩份鋁分別與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng),所得H2的體積之

比是1∶1

。(2)足量的兩份鋁分別投入等體積、等物質(zhì)的量濃度的鹽酸和氫氧化鈉溶液

中,產(chǎn)生H2的體積之比是

1∶3

。(3)足量的兩份鋁分別投入等體積、一定物質(zhì)的量濃度的HCl、NaOH溶液

中,二者產(chǎn)生的H2相等,則HCl和NaOH的物質(zhì)的量濃度之比是

3∶1

。(4)甲、乙兩燒杯中各盛有100mL3mol·L-1的鹽酸和NaOH溶液,向兩燒杯中分別加入等質(zhì)量的鋁粉,反應(yīng)結(jié)束后,測得生成的氣體體積之比為V(甲)∶V(乙)=1∶2,則加入鋁粉的質(zhì)量為

A

(填字母)。A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.1.8g解析(1)根據(jù)化學(xué)方程式:2Al+6HCl

2AlCl3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O

2NaAlO2+3H2↑,得Al與H2的關(guān)系式均為2Al~3H2,故只要參加反應(yīng)的Al的量相等,所得H2的量必相等。(2)因為在反應(yīng)中Al過量,產(chǎn)生的H2由HCl和NaOH的量決定。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)

中的關(guān)系式:6HCl~3H2、2NaOH~3H2,故當(dāng)HCl、NaOH物質(zhì)的量相等時,二者

產(chǎn)生H2的體積比為1∶3。(3)因為鋁足量且產(chǎn)生H2的量相等,根據(jù)關(guān)系式可得n(HCl)∶n(NaOH)=3∶1,

又因為兩溶液體積相等,故物質(zhì)的量濃度c(HCl)∶c(NaOH)=n(HCl)∶n

(NaOH)=3∶1。(4)其反應(yīng)原理分別為2Al+6HCl

2AlCl3+3H2↑,2Al+2NaOH+2H2O

2NaAlO2+3H2↑。當(dāng)參加反應(yīng)的HCl和NaOH的物質(zhì)的量一樣多時,產(chǎn)生H2的

體積比是1∶3,而題設(shè)條件體積比為1∶2,說明此題投入的鋁粉對鹽酸來說是

過量的,而對于NaOH來說是不足的。2Al+6HCl

2AlCl3+3H2↑6mol3mol3mol·L-1×0.1L0.15mol則Al與NaOH反應(yīng)生成的H2為0.15mol×2=0.3mol。2Al+2NaOH+2H2O

2NaAlO2+3H2↑2×27g3mol5.4g0.3mol即投入的鋁粉為5.4g。方法技巧鋁與鹽酸、氫氧化鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為2Al+6HCl

2AlCl3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O

2NaAlO2+3H2↑。從化學(xué)方程式可以看出,Al與酸、堿反應(yīng)時生成H2的實質(zhì)都是Al

Al3+,所以無論與酸還是與堿反應(yīng),Al與H2的關(guān)系都是2Al~3H2。1.等量的鋁分別與足量鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的體積比

=1。2.足量的鋁分別與等物質(zhì)的量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的體積比

=

。3.一定量的鋁分別與一定量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的體積比

<

<1,則必定有:①鋁與鹽酸反應(yīng)時,鋁過量而鹽酸不足;②鋁與氫氧化鈉反應(yīng)時,鋁不足而氫氧化鈉過量。解題時應(yīng)充分利用

上述過量關(guān)系?？键c二鋁的重要化合物

1.判斷正誤,正確的畫“√”,錯誤的畫“?”。(1)MgO、Al2O3的熔點很高,可制作耐高溫材料

()(2)AlCl3與過量NaOH溶液反應(yīng)可生成NaAlO2,但與過量氨水反應(yīng)卻可生成Al(OH)3

()(3)中國古代利用明礬溶液的酸性清除銅鏡表面的銅銹

()(4)氫氧化鋁、NaHCO3、Na2CO3均可作胃酸的中和劑

()?√√√(5)明礬水解時能生成具有吸附性的Al(OH)3膠粒,可用于凈水和消毒

()(6)下列物質(zhì)的轉(zhuǎn)化在給定條件下能夠?qū)崿F(xiàn):Al2O3

NaAlO2(aq)

Al(OH)3

()(7)Al

、C

在溶液中不能大量共存

()(8)MgCl2、AlCl3溶液分別加熱蒸發(fā)、灼燒,最終所得固體產(chǎn)物分別是MgO和

Al2O3

()?√?√2.下列除雜質(zhì)的方法不正確的是

()A.鎂粉中混有少量鋁粉:加入過量燒堿溶液充分反應(yīng),過濾、洗滌、干燥B.FeCl3溶液中混有少量AlCl3:加入過量的氨水,過濾、洗滌沉淀,將沉淀再用

適量鹽酸溶解C.Fe2O3中混有少量Al2O3:加入過量NaOH溶液充分反應(yīng),過濾、洗滌、干燥D.Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2:加入足量燒堿溶液,充分反應(yīng),過濾,向濾液中

通入過量CO2后過濾解析

B項,加入過量氨水,Fe3+、Al3+均沉淀且沉淀均不溶于氨水,無法除

去雜質(zhì)。

B1.氧化鋁(1)物理性質(zhì)顏色、狀態(tài):①

白色固體

。硬度:②

大

。熔點:③

高

。(2)化學(xué)性質(zhì)a.屬于④

兩性

氧化物,寫出下列反應(yīng)的離子方程式:

b.電解化學(xué)方程式為⑦

2Al2O3(熔融)

4Al+3O2↑

。(3)用途熔點很高,是一種較好的⑧

耐火

材料,天然剛玉的主要成分是Al2O3,還可

制作各種寶石。2.氫氧化鋁(1)物理性質(zhì)Al(OH)3是一種⑨

難溶

于水的白色膠狀物質(zhì),具有較強的⑩

吸附

能

力。(2)化學(xué)性質(zhì)a.兩性Al(OH)3的電離方程式為

Al(OH)3

Al(OH)3既能溶于強酸又能溶于強堿溶液,且都生成鹽和水。與強酸反應(yīng):

Al(OH)3+3H+

Al3++3H2O

。與強堿溶液反應(yīng):

Al(OH)3+OH-

Al

+2H2O

。b.不穩(wěn)定性Al(OH)3受熱分解:

2Al(OH)3

Al2O3+3H2O

。(3)制備a.向鋁鹽中加入氨水,離子方程式為

Al3++3NH3·H2O

Al(OH)3↓+3N

。b.向NaAlO2溶液中通入足量CO2,離子方程式為

Al

+CO2+2H2O

Al(OH)3↓+HC

。c.NaAlO2溶液與AlCl3溶液混合,離子方程式為

3Al

+Al3++6H2O

4Al(OH)3↓

。3.明礬明礬的化學(xué)式為

KAl(SO4)2·12H2O

,可溶于水,電離方程式為KAl(SO4)2

K++Al3++2S

。水溶液的pH

<

7(填“>”“<”或“=”),原因是

Al3++3H2O

Al(OH)3+3H+

。明礬可用于凈水,其原因是

Al3+水解產(chǎn)生Al(OH)3膠體,Al(OH)3膠體可以和懸浮于水中的泥沙形成絮狀不溶物

而沉降下來,使水澄清

。

題組一鋁的化合物性質(zhì)定性判斷1.下列關(guān)于鋁及其化合物的敘述正確的是

()A.氧化鋁坩堝可用于熔融NaOHB.鋁與Fe2O3發(fā)生鋁熱反應(yīng),反應(yīng)后物質(zhì)增重C.氧化鋁熔點很高,可作耐火材料D.明礬用作凈水劑,可以除去廢水中的銅離子C解析

氧化鋁能與NaOH反應(yīng),氧化鋁坩堝不能用于熔融NaOH,A項錯誤;

根據(jù)質(zhì)量守恒定律,反應(yīng)后物質(zhì)的質(zhì)量不變,B項錯誤;氧化鋁熔點很高,可用

于制耐火磚、耐火坩堝、耐火高溫實驗儀器等,C項正確;明礬凈水時,Al3+水

解生成Al(OH)3膠體,可吸附水中不溶于水的雜質(zhì)形成沉淀,從而起到凈水作

用,無法除去銅離子,D項錯誤。2.常溫下,下列各組離子在指定溶液中能大量共存的是

()A.中性溶液中:Cl-、Mg2+、Al3+、C

B.1.0mol·L-1的NaAlO2溶液中:Cl-、HC

、K+、Ca2+C.在強堿性環(huán)境中:Al

、Si

、Na+、K+D.0.1mol·L-1明礬溶液中:N

、Al

、HC

、Na+

解析

A項,Al3+、Mg2+、C

易水解,在溶液中不能大量共存;B項,HC

+Al

+H2O

Al(OH)3↓+C

,C

+Ca2+

CaCO3↓;D項,Al3+與Al

、HC

因發(fā)生相互促進的水解反應(yīng)不能大量共存。C題組二Al(OH)3的制備3.某同學(xué)研究鋁及其化合物的性質(zhì)時設(shè)計了如下兩個實驗方案。方案一:2.7gAl

X溶液

Al(OH)3沉淀方案二:2.7gAl

Y溶液

Al(OH)3沉淀NaOH溶液和稀鹽酸的濃度均是3mol/L,如圖是向X溶液或Y溶液中分別加入

NaOH溶液或稀鹽酸時產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量與加入氫氧化鈉溶液或鹽酸體

積之間的關(guān)系,下列說法正確的是

()

CA.X溶液的溶質(zhì)為AlCl3,Y溶液的溶質(zhì)為NaAlO2B.b曲線表示的是向X溶液中加入NaOH溶液C.在O點時兩方案中所得溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度相等D.a、b曲線表示的反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)解析

A項,根據(jù)題目所給數(shù)據(jù),計算出方案一中X溶液的溶質(zhì)為AlCl3,方

案二中Y溶液的溶質(zhì)為NaAlO2、NaOH,錯誤;B項,X溶液中加入NaOH溶液,立

即產(chǎn)生Al(OH)3沉淀,而b曲線開始時無沉淀,錯誤;C項,O點時溶液的溶質(zhì)為

NaCl,且均為0.3mol,故溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度相同,正確;D項,a、b曲線

表示的反應(yīng)沒有元素化合價的改變,不屬于氧化還原反應(yīng),錯誤。知識拓展(1)Al(OH)3具有兩性,能溶于強酸溶液(如鹽酸)、強堿溶液(如NaOH溶

液),但不溶于弱酸溶液(如碳酸溶液)、弱堿溶液(如氨水)。(2)既能與鹽酸反應(yīng)又能與NaOH溶液反應(yīng)的物質(zhì)除Al、Al2O3、Al(OH)3外,

還有多元弱酸的酸式鹽(如NaHCO3、KHS、KHSO3、NaH2PO4等)及弱堿弱

酸鹽(如CH3COONH4等)。4.Al(OH)3是治療胃酸過多的藥物胃舒平的主要成分。某課外興趣小組用

鋁、稀硫酸、燒堿為原料,制備一定量的Al(OH)3。他們分別設(shè)計了兩種實

驗方案:方案一:Al

Al2(SO4)3

Al(OH)3方案二:Al

NaAlO2

Al(OH)3(1)從節(jié)約藥品的角度思考,你認為哪一種方案較好?

方案二

。方案一和

方案二共同存在的問題是

第二步操作很難控制試劑用量

。(2)請用相同的原料設(shè)計一個更為節(jié)約藥品的方案,寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程

式:2Al+3H2SO4

Al2(SO4)3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O

2NaAlO2+3H2↑、Al2(SO4)3+6NaAlO2+12H2O

8Al(OH)3↓+3Na2SO4

。歸納總結(jié)制備Al(OH)3的注意事項制取Al(OH)3一般不用強酸或強堿,因為強酸、強堿都能溶解生成的Al(OH)3,

而不易控制酸、堿的用量。一般用氨水或CO2制取,也可用Al3+、Al

的相互促進的水解反應(yīng)制取?？键c三從鋁土礦中提取金屬鋁及數(shù)形結(jié)合理解“鋁三角”

工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3,假設(shè)只含F(xiàn)e2O3雜質(zhì))為原料冶煉鋁的工藝

流程如圖所示:

下列敘述正確的是

()DA.試劑X可以是NaOH溶液,也可以是鹽酸B.反應(yīng)①過濾后所得固體為Fe(OH)3C.圖中涉及的所有反應(yīng)都不是氧化還原反應(yīng)D.反應(yīng)②的化學(xué)方程式為NaAlO2+CO2+2H2O

Al(OH)3↓+NaHCO3

解析

從工藝流程圖中可知,加入的試劑X能將鋁土礦中的Al2O3溶解,再

向過濾后所得溶液中通入過量Y,可得到Al(OH)3沉淀和NaHCO3溶液,故X為

NaOH溶液,Y為CO2。反應(yīng)①為Al2O3+2NaOH

2NaAlO2+H2O,反應(yīng)①過濾后得到的固體為Fe2O3,A、B錯誤;由Al2O3冶煉鋁的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng),C

錯誤。

方案一:堿溶法

討論回答下列問題:(1)寫出①③兩步驟中可能發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式。(2)步驟③中不用鹽酸(或H2SO4)酸化的理由是

Al

與酸反應(yīng)生成的Al(OH)

3具有兩性,可溶于強酸,不易控制酸的量;CO2廉價而且生成的副產(chǎn)物NaHCO3

用途廣泛,經(jīng)濟效益好

。(3)步驟④中得到較純的Al2O3,可能含有SiO2

雜質(zhì),在電解時它不會影響

鋁的純度的原因:由于SiO2的熔點很高,在加熱到1000℃左右時不會熔化,

因而不影響鋁的純度

。答案①Al2O3+2OH-

2Al

+H2O,SiO2+2OH-

Si

+H2O③Al

+CO2+2H2O

Al(OH)3↓+HC

,Si

+2CO2+2H2O

H2SiO3↓+2HC

方案二:酸溶法

討論回答下列問題:(1)寫出①②兩步驟中可能發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式。答案①Al2O3+6H+

2Al3++3H2O,Fe2O3+6H+

2Fe3++3H2O②Al3++4OH-

Al

+2H2O,Fe3++3OH-

Fe(OH)3↓(2)步驟②中不用氨水沉淀Fe3+的原因:Al(OH)3只能溶于強堿,不能溶于氨

水,用氨水不能將Fe(OH)3和Al(OH)3分離

。Al(OH)3沉淀生成的圖像分析和相關(guān)計算1.圖像分析(1)四個基本圖像實驗離子方程式圖像向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH

溶液Al3++3OH-

Al(OH)3↓Al(OH)3+OH-

Al

+2H2O

向NaOH溶液中逐滴加入AlCl3

溶液4OH-+Al3+

Al

+2H2OAl3++3Al

+6H2O

4Al(OH)3↓

向NaAlO2溶液中逐滴加入鹽酸Al

+H++H2O

Al(OH)3↓Al(OH)3+3H+

Al3++3H2O

向鹽酸中逐滴加入NaAlO2溶液4H++Al

Al3++2H2O3Al

+Al3++6H2O

4Al(OH)3↓

(2)若干變式圖像①向AlCl3溶液中逐滴加入氨水或NaAlO2溶液至過量,圖像如圖1所示。

②向NaAlO2溶液中逐滴加入AlCl3溶液或通入CO2至過量,圖像如圖2所示。③向MgCl2、AlCl3和鹽酸的混合溶液(將Mg、Al溶于過量鹽酸所得的溶液)中逐滴滴入NaOH溶液至過量,圖像如圖3所示。

④向MgCl2、AlCl3混合溶液中先加入NaOH溶液,后加入鹽酸(NaOH與HCl的

物質(zhì)的量濃度相等),沉淀圖像如圖4所示。2.Al(OH)3沉淀的計算(1)向AlCl3溶液中加入NaOH溶液時,根據(jù)AlCl3與NaOH的量計算生成Al(OH)3

的量,設(shè)n(Al3+)=a,n(OH-)=b。

(2)向AlCl3溶液中加入NaOH溶液時,根據(jù)AlCl3和Al(OH)3的量計算需要加入的NaOH的量。當(dāng)NaOH不足時n(NaOH)=3n[Al(OH)3]當(dāng)NaOH過量時n(NaOH)=3n(Al3+)+{n(Al3+)-n[Al(OH)3]}=4n(Al3+)

-n[Al(OH)3](3)向NaAlO2溶液中加入鹽酸時,根據(jù)NaAlO2與HCl的量計算生成Al(OH)3的量,設(shè)n(Al

)=a,n(H+)=b。

(4)向NaAlO2溶液中加入鹽酸時,根據(jù)Al(OH)3和NaAlO2的量計算需要加入的

HCl的量。當(dāng)HCl不足時n(HCl)=n[Al(OH)3]當(dāng)HCl過量時n(HCl)=n(Al

)+3{n(Al

)-n[Al(OH)3]}=4n(Al

)-3n[Al(OH)3]題組一從鋁土礦中提取金屬鋁1.(2021浙江寧波效實中學(xué)月考)鋁土礦的主要成分中含有氧化鋁、氧化鐵和

二氧化硅等,工業(yè)上經(jīng)過下列工藝可以冶煉金屬鋁。下列說法錯誤的是

(

)鋁土礦

a

b

c

d

AlA.①、②中除加試劑外還需要進行過濾操作,①中濾渣為二氧化硅B.a、b中鋁元素的存在形式不同C.③中需要通入過量的氨氣D.④進行的操作是加熱,d是氧化鋁C解析

鋁土礦加鹽酸生成Al3+和Fe3+,二氧化硅不溶于鹽酸,所以要過濾、

分離出二氧化硅;濾液中加過量NaOH,Al3+轉(zhuǎn)化為Al

、Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀,過濾除去Fe(OH)3沉淀;向濾液中通入過量的二氧化碳,生成Al(OH)3沉

淀;Al(OH)3分解生成Al2O3,最后電解熔融的Al2O3生成Al。由以上分析可知

①、②中除加試劑外,還需要進行過濾操作,故A正確;a中為Al3+,b中為Al

,故B正確;③中需要把Al

轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀,要通入過量的二氧化碳,Al

+CO2+2H2O

Al(OH)3↓+HC

,故C錯誤;根據(jù)上面分析可知④是Al(OH)3受熱分解生成Al2O3,故D正確。方法技巧根據(jù)物質(zhì)類別分離、提純鋁土礦(部分產(chǎn)物已略去)

2.(1)工業(yè)上利用鋁土礦制備較高純度Al2O3的主要工藝流程是

Al2O3(鋁土

礦)+2NaOH

2NaAlO2+H2O,NaAlO2+CO2+2H2O

Al(OH)3↓+NaHCO3,

2Al(OH)3

Al2O3+3H2O

(用化學(xué)方程式表示)。(2)鋁土礦的主要成分是Al2O3和SiO2等。從鋁土礦中提煉Al2O3的流程如下:

①寫出反應(yīng)1的化學(xué)方程式:

2NaOH+SiO2

Na2SiO3+H2O,2NaOH+Al2O3

2NaAlO2+H2O

。②濾液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是

CaSiO3

。③電解制鋁的化學(xué)方程式是

2Al2O3

4Al+3O2↑

。以石墨為電極,陽極產(chǎn)生的混合氣體的成分可能有

O2、CO2、CO

。解析(1)從鋁土礦(主要成分Al2O3)中提取Al2O3,主要應(yīng)用Al2O3能與強堿溶

液反應(yīng),生成NaAlO2溶液,過濾除去其他不溶性雜質(zhì),向濾液中通入酸性氣體

CO2,生成Al(OH)3沉淀,過濾、洗滌后加熱分解Al(OH)3得到Al2O3。(2)鋁土礦

中含有的Al2O3和SiO2均能與NaOH溶液反應(yīng),所以反應(yīng)1的化學(xué)方程式為2NaOH+SiO2

Na2SiO3+H2O和2NaOH+Al2O3

2NaAlO2+H2O。濾液Ⅰ中加入CaO,Na2SiO3與CaO反應(yīng)生成CaSiO3沉淀。③以石墨為電極,陽極上發(fā)生

的反應(yīng)為2O2--4e-

O2↑,石墨與生成的O2反應(yīng)生成CO2或CO,所以陽極產(chǎn)生的混合氣體的成分可能是O2、CO2、CO。題組二Al(OH)3沉淀生成的圖像分析3.(2021浙江仙居中學(xué)段考)將一定質(zhì)量的鎂鋁混合物投入200mL硫酸溶液

中,固體全部溶解后,向所得溶液中加入5mol·L-1的NaOH溶液,生成沉淀的物

質(zhì)的量n與加入NaOH溶液的體積V的變化如圖所示:則下列說法不正確的是

()A.鎂和鋁的總質(zhì)量為9gB.最初20mLNaOH溶液用于中和過量的硫酸C.硫酸的物質(zhì)的量濃度為2.5mol·L-1D.生成的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2LD解析

由圖像知,n[Mg(OH)2]=0.15mol,n[Al(OH)3]=0.35mol-0.15mol=0.2mol,則m(Mg)=0.15mol×24g·mol-1=3.6g,m(Al)=0.2mol×27g·mol-1=5.4g,m(Mg)+m(Al)=9g。由圖像知,最初20mLNaOH溶液用于中和過量的硫酸。當(dāng)

沉淀達到最大值時,溶液中的溶質(zhì)只有Na2SO4,則有n(Na+)=2n(S

),即n(NaOH)=2n(H2SO4),n(H2SO4)=

n(NaOH),c(H2SO4)=n(H2SO4)/V=

=2.5mol·L-1。標(biāo)準(zhǔn)狀況下0.15mol的Mg生成的氫氣為3.36L,0.2mol的Al生成的氫氣為6.72L,共生成氫氣10.08L。4.向amLBaCl2、AlCl3和FeCl3的混合溶液A中逐滴加入Na2SO4和NaOH的混

合溶液B,產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量與加入溶液B的體積關(guān)系如圖所示。下列敘述

正確的是

()

CA.加入90mL溶液B時,A溶液中金屬離子沉淀完全B.加入90mL溶液B時,沉淀物僅為BaSO4和Fe(OH)3C.溶液B中,硫酸