第3讲从铝土矿到铝合金

第3讲第3讲从铝土矿到铝合金[考纲要求]1.了解铝的主要性质及应用。2.认识铝热反应及其应用。3.了解铝的重要化合物的主要性质及应用。本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考基础再现·深度思考考点一铝1．铝的结构和存在铝位于元素周期表，原子结构示意图为。铝元素在地壳中含量丰富，仅次于。自然界中的铝全部以态存在。2．金属铝的物理性质色有金属光泽的固体，有良好的、和传热性等，密度较小，质地柔软。第3周期ⅢA族硅化合银白延展性导电性第3讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考3．金属铝的化学性质根据下列转化关系，完成化学方程式。第3讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考①2Al＋3Cl2=====点燃2AlCl3；②2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑；③2Al＋3S=====△Al2S3；④2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑；⑤4Al＋3O2=====点燃2Al2O3；⑥2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑；⑦2Al＋Fe2O3=====高温Al2O3＋2Fe。第3讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考深度思考1．金属铝是活泼的金属，能与酸反应，为什么能用铝槽储运浓H2SO4或浓HNO3?答案常温下浓H2SO4、浓HNO3能使铝钝化(在表面形成一层致密的氧化膜)，阻止反应的继续进行。2．实验室能否用硫化物与铝盐溶液混合制取Al2S3？用离子方程式说明原因。答案Al3＋和S2－在水溶液中发生双水解反应：2Al3＋＋3S2－＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2S↑。特别提醒Al2S3只能用干法制取：2Al＋3S=====△Al2S3。第3讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考3．金属铝与酸、碱反应的本质及定量计算(1)铝与酸、碱反应的实质是什么？氧化剂是什么？答案铝与酸、碱反应的实质都是：，只不过碱中的H＋来源于水的电离，氧化剂分别为酸和水。(2)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H2的体积之比是多少？为什么？答案1∶1(或相等)根据化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑得Al与H2的关系式均为2Al～3H2，故只要参加反应的Al相等,所得H2必相等。第3讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考(3)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中,产生H2的体积之比是多少？为什么？答案1∶3因为在反应中Al过量，产生的H2由HCl和NaOH的量决定。根据化学反应中的关系式：6HCl～3H2；2NaOH～3H2，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积比为1∶3。(4)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H2相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是多少？为什么？答案3∶1因为铝足量且产生H2相等,根据2中的关系式n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1,又因为两溶液体积相等,故物质的量浓度c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。第3讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考(5)甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol·L－1的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为()A．5.4gB．3.6gC．2.7gD．1.8g第3讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考解析其反应原理分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时，产生H2的体积比是1∶3，而题设条件体积比为1∶2，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于NaOH来说是不足的。2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑6mol3mol3mol·L－1×0.1L0.15mol则Al与NaOH反应生成的H2为0.15mol×2＝0.3mol。2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑2×27g3mol5.4g0.3mol即投入的铝粉为5.4g。答案A第3讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考反思归纳铝与酸、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2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。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Al――→失3e－Al3＋，所以无论与酸还是与碱反应，Al与H2的关系都是2Al～3H2。(1)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VHClH2VNaOHH2＝1∶1。第3讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考(2)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠反应，产生氢气的体积比为VHClH2VNaOHH2＝1∶3。(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠反应，产生氢气的体积比为13≤VHClH2VNaOHH2≤11，则必定是①铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；②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过量关系。第3讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考第3讲考点二铝热反应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：2mAl＋3MnOm=====高温mAl2O3＋3nM。本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考第3讲2．实验(以Al和Fe2O3的反应为例)(1)实验步骤①把两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起使四周都有四层。把内层滤纸取出，在其底部剪一个孔，用水润湿，再套回架在铁圈上的纸漏斗上(如图所示)，下面放置一盛沙子的蒸发皿。②把5g干燥的氧化铁粉末和2g铝粉混合均匀，放在纸漏斗上，上面加少量氯酸钾固体并在混合物中间插一根镁条。③用燃着的小木条点燃镁条，观察发生的现象。本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考第3讲(2)实验现象：当外露部分镁条刚刚燃毕时，纸漏斗内的混合物，发出，产生大量的烟。纸漏斗被烧破，有落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为。(3)实验结论：在高温下，铝与氧化铁反应，放出，化学方程式：。立即剧烈反应耀眼的光芒红热状态的液珠黑色固体大量的热Fe2O3＋2Al=====高温2Fe＋Al2O3本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考第3讲3．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分离。4．应用(1)在生产上，可用于等。(2)在冶金工业上用于。Al2O3焊接钢轨冶炼难熔金属5．铝热剂(1)在铝热反应中，反应混合物(铝、金属氧化物)称为。(2)能与Al组成铝热剂的金属氧化物常见的有、、、、等。铝热剂Fe2O3Fe3O4Cr2O3MnO2V2O5本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考第3讲深度思考4．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：①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；②另取20gA全部溶于0.15L6.0mol·L－1盐酸中，得溶液C；③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12L(标况)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考第3讲请填空：(1)①中引发铝热反应的实验操作是________，产物中的单质B是________。(2)②中所发生的各反应的化学方程式是_____________________________________________________________________。(3)③中所发生的各反应的离子方程式是_____________________________________________________________________。(4)若溶液D的体积仍视为0.15L，则该溶液中c(Mg2＋)为__________，c(Fe2＋)为__________。本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考第3讲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，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Fe2O3＋2Al=====高温Al2O3＋2Fe，所以产物中单质B为Fe。本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考第3讲(2)Fe2O3和MgO都是碱性氧化物，能和酸反应生成盐和水。Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O；MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O。(3)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Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。(4)假设步骤②用去的20g固体中，MgO的物质的量为x，Fe2O3的物质的量为y，则40g·mol－1x＋160g·mol－1y＝20g。发生的反应有MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O；Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O。本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考第3讲因为步骤③中Fe有剩余，说明经此步骤HCl全部消耗了。步骤②剩余HCl的物质的量可根据步骤③中产生的气体确定为0.1mol，所以又有：2x＋6y＋0.1mol＝0.9mol，解得：x＝0.1mol，y＝0.1mol。根据MgO～MgCl2的关系，则溶液中MgCl2的浓度为0．1mol÷0.15L＝0.67mol·L－1。步骤④说明溶液中没有Fe3＋，也就是溶质为FeCl2和MgCl2。根据Cl－不变的关系，可知MgCl2和FeCl2的总的物质的量等于0.15L×6.0mol·L－12＝0.45mol，所以，FeCl2的浓度为0.45mol－0.1mol0.15L＝2.3mol·L－1。本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考第3讲答案(1)加少量KClO3，插上镁条并将其点燃Fe(2)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O；MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O(3)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋(4)0.67mol·L－12.3mol·L－1本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导5．某同学对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并放出耀眼的光芒”、“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。查阅《化学手册》知：Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔点、沸点数据如下：物质