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新编化学精品资料第二课时 从铝土矿中提取铝 课标要求1了解铝元素在自然界中的主要存在形式。2了解从铝土矿中得到金属铝的过程。1铝元素是地壳中含量最多的金属元素,铝土矿(主要成分是Al2O3)是铝元素在地壳中的主要存在形式之一。2从铝土矿(Al2O3、Fe2O3、SiO2)提取Al2O3的两个流程:(1)铝土矿NaAlO2AlCl3Al(OH)3Al2O3。(2)铝土矿AlCl3NaAlO2Al (OH)3Al2O3。3铝元素在溶液中存在的形式(1)在酸性溶液中存在形式Al3。(2)在碱性溶液中存在形式AlO。 1铝的存在(1)含量:铝元素是地壳中含量最多的金属元素。(2)存在:地壳中铝以化合态存在于铝土矿中,铝土矿的主要成分是Al2O3。2从铝土矿制备铝的工艺流程(1)流程图 (2)反应原理碱溶:化学方程式:Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O;离子方程式:Al2O32OH=2AlOH2O;酸化:化学方程式:CO2(过量)NaAlO22H2O=Al(OH)3NaHCO3;离子方程式:AlOCO2(过量)2H2O=Al(OH)3HCO;灼烧:2Al(OH)3,Al2O33H2O;电解:2Al2O3通电,4Al3O2。(3)电解氧化铝时冰晶石的作用由于氧化铝的熔点很高,直接加热使其熔化需要消耗很大的能量。在实际生产中,向氧化铝中添加冰晶石(Na3AlF6),使氧化铝熔融温度降低,从而减少了冶炼过程中的能量消耗。1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BNaAlO2溶液的酸化C灼烧氢氧化铝固体D电解熔融的氧化铝解析:选D从铝土矿制备铝所涉及的反应中,只有电解熔融的氧化铝涉及元素化合价的改变,2Al2O3(熔融)通电,4Al3O2,属于氧化还原反应。2铝土矿的主要成分是Al2O3,还含有少量杂质,已知下列操作:加NaOH溶液溶解;通入过量的CO2;过滤;加盐酸酸化;灼烧。要得到高纯度的Al2O3,上述操作的正确顺序是()ABC D解析:选B将铝土矿用NaOH溶液溶解后过滤,目的是除去不与NaOH溶液反应的矿渣,并使Al2O3变成AlO。用CO2酸化是因为Al(OH)3溶于强酸,若加入盐酸,则盐酸的量难以控制,故选B。方法技巧从铝土矿(主要成分Al2O3,含Fe2O3、SiO2杂质)中提取Al2O3两个流程: 1图像类型(1)向含1 mol AlCl3的溶液中加入氨水至过量实验现象:立即产生白色沉淀,且沉淀不溶于过量氨水。反应原理:Al33NH3H2O=Al(OH)33NH数量关系:3时,生成沉淀的量最多。(2)向含1 mol AlCl3的溶液中加入氢氧化钠溶液至过量实验现象:立即产生白色沉淀且沉淀量逐渐增多,达最大量后,随着NaOH溶液的加入沉淀量又逐渐减少,直至消失。反应原理:OA段:Al33OH=Al(OH)3AB段:Al(OH)3OH=AlO2H2O数量关系:OA段消耗的NaOH与AB段消耗的NaOH的物质的量之比为31。(3)向含1 mol NaAlO2的溶液中通入CO2至过量实验现象:立即产生白色沉淀,且沉淀不溶解。反应原理:OA段:AlO3H2OCO2=2Al(OH)3COAB段:COH2OCO2=2HCO数量关系:时,生成沉淀的量最多(4)向含1 mol NaAlO2的溶液中加入盐酸至过量实验现象:立即产生白色沉淀且沉淀量逐渐增多,达最大量后,随着盐酸的加入沉淀量又逐渐减少,直至消失。反应原理:OA段:AlOHH2O=Al(OH)3AB段:Al(OH)33H=Al33H2O数量关系:OA段消耗的HCl与AB段消耗HCl的物质的量之比为13。(5)向含MgCl2、AlCl3各1 mol的混合溶液中加入氢氧化钠溶液至过量。实验现象:立即产生白色沉淀,且沉淀量逐渐增多,达最大量后,随着NaOH溶液的加入沉淀量部分溶解,但不完全消失。反应原理:OA段:Al33OH=Al(OH)3,Mg22OH=Mg(OH)2;AB段:Al(OH)3OH=AlO2H2O数量关系:AB段消耗的NaOH的物质的量即为混合液中Al3的物质的量。2反应过程中铝元素存在的形式分析(1)向1 L 1 molL1的AlCl3溶液中滴加NaOH溶液(2)向1 L 1 molL1的NaAlO2溶液中滴加稀盐酸1将NaOH溶液逐滴加入到用盐酸酸化的AlCl3溶液中,若用y轴表示Al(OH)3沉淀的量,x轴表示NaOH溶液的体积,下列图像正确的是()解析:选D当溶液中有H、Al3时,加入的OH先与H反应,后与Al3反应:HOH=H2O,Al33OH=Al(OH)3, 故开始加入NaOH溶液时,无沉淀产生,随着NaOH量的增加,沉淀的量也逐渐增加,当NaOH溶液加入到一定量时,沉淀量达到最大值,再加入NaOH溶液,沉淀开始溶解:Al(OH)3OH=AlO2H2O。形成沉淀与溶解沉淀所需NaOH溶液的体积比为31。综上所述,D项的图像符合题意。2向Al2(SO4)3和MgSO4的混合溶液中滴加NaOH溶液,生成沉淀的量与滴入NaOH溶液的体积关系如图所示,则原混合溶液中Al2(SO4)3与MgSO4的物质的量浓度之比为()A61B31C21D12解析:选D由5060 mL可知10 mL NaOH溶液刚好溶解了Al(OH)3,故产生这些Al(OH)3需30 mL NaOH,则在加入的50 mL NaOH溶液中有20 mL与Mg2反应,所以n(Al3)n(Mg2)11,则Al2(SO4)3和MgSO4的物质的量浓度之比为12。三级训练节节过关1工业上用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝,而不用还原剂还原氧化铝的方法冶炼铝,下列说法正确的是()A氧化铝中的铝元素为3价,只有还原性,没有氧化性B加入冰晶石降低氧化铝的熔点,在熔融状态下易被还原C铝单质的还原性强,较难用还原剂还原氧化铝得到铝D铝离子的氧化性强,较难用还原剂还原氧化铝得到铝解析:选C氧化铝中铝元素为3价,是其最高价,故只有氧化性,无还原性,但Al3氧化性较弱,较难用还原剂还原氧化铝得到铝。2在H2SO4酸化过的Al2(SO4)3溶液中滴加NaOH溶液,生成沉淀W(g)与所加NaOH溶液体积V的关系如图,其中正确的是()解析:选DNaOH溶液先与H2SO4反应,没有沉淀生成,然后NaOH溶液再与Al2(SO4)3溶液反应生成Al(OH)3,生成Al(OH)3沉淀与溶解Al(OH)3沉淀所用NaOH的物质的量之比为31。3.将一定量的镁铝合金放入一定量的盐酸中,合金恰好全部溶解,向所得溶液中滴加一定浓度的NaOH溶液,加入NaOH溶液的体积(V)与沉淀质量(m)的关系如图所示。下列说法正确的是()A点的沉淀是Mg(OH)2、Al(OH)3B点的沉淀是Mg(OH)2、Al(OH)3A点的沉淀是Al(OH)3B点的沉淀是Mg(OH)2ABC D解析:选DA点产生沉淀的质量最大,即A 的沉淀是Mg(OH)2、Al(OH)3。Mg22OH=Mg(OH)2,Al33OH=Al(OH)3,之后再加入NaOH溶液,Al(OH)3溶解,Al(OH)3OH=AlO2H2O,至B点时Al(OH)3溶解完全,只剩下Mg(OH)2。4现根据以下几个实验作出了如图所示的图像,横坐标表示向某溶液中加入另一种物质的物质的量,纵坐标表示沉淀的物质的量。根据实验内容,选择相应图像的字母填空。(1)向NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液至过量_。(2)向AlCl3溶液中逐滴加入氨水至过量_。(3)向用盐酸酸化的AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量_。(4)向NaAlO2溶液中滴加盐酸至过量_。解析:(1)向NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液至过量,开始时无沉淀,后出现沉淀,且沉淀量增加,图D符合题意。(2)向AlCl3溶液中逐滴加入氨水至过量,立即产生沉淀,沉淀量增加,且沉淀不消失,图C符合题意。(3)向用盐酸酸化的AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量,开始无沉淀,后产生沉淀,最终沉淀消失,图A符合题意。(4)向NaAlO2溶液中滴加盐酸至过量,立即产生沉淀,沉淀量先增加后减少,最终沉淀消失,生成沉淀消耗的HCl的物质的量与溶解沉淀消耗的HCl的物质的量之比为13,图B符合题意。答案:(1)D(2)C(3)A(4)B1下列关于铝及其化合物的叙述正确的是()A常温下,铝不能与氧气反应,加热条件下可以与氧气、氯气反应B铝是地壳中含量最多的金属元素C用于熔化烧碱的坩埚可用Al2O3制成D因为氢氧化铝受热易分解,所以具有两性解析:选B铝在常温下就能与氧气反应形成一层致密的氧化膜,A项错误;Al2O3能与烧碱(NaOH)反应,C项错误;氢氧化铝受热易分解,说明其不稳定,既能与酸反应生成盐和水又能与碱反应生成盐和水是其两性的体现,D项错误。2下列有关铝土矿中提炼铝的说法不正确的是()A铝土矿中的铝元素是以化合态存在的,需用化学方法把铝元素变成游离态B提炼过程中,先将铝土矿净化提取氧化铝,再进行冶炼C可用常见的还原剂把氧化铝中的铝还原出来D冶炼铝的方法同工业冶炼钠、镁相似,可用电解法解析:选C铝是活泼金属,常见的还原剂不能还原Al2O3,只能用电解熔融氧化铝实现。3.将物质X逐滴加入Y溶液中,生成沉淀的物质的量(n2)与所加X的物质的量(n1)的关系如图所示,符合该图所示情况的是下表中的()选项ABCDXNaOHAlCl3HClNaAlO2YAlCl3NaOHNaAlO2HCl解析:选C滴入X立即有沉淀产生,可排除B、D两项,而向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液时,产生沉淀消耗的NaOH溶液与溶解沉淀消耗的NaOH溶液的物质的量之比为31,故排除A项,C正确。4下列各组物质,不能按 (“”表示反应一步完成)关系转化的是()选项abcAAl2O3NaAlO2Al(OH)3BAlCl3Al(OH)3NaAlO2CAlAl(OH)3Al2O3DMgCl2Mg(OH)2MgO解析:选CA项,Al2O3NaAlO2Al(OH)3Al2O3;B项,AlCl3Al(OH)3NaAl
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