2021版高考化学一轮复习专题3金属及其化合物2从铝土矿到铝合金课件苏教版

第二单元从铝土矿到铝合金考点1:铝及其化合物的性质和应用1.铝的性质(a、b)(1)铝的存在、结构和物理性质(2)铝的化学性质写出图中标号反应的化学方程式或离子方程式:①_________________②__________________③___________________________④____________________⑤_____________________________⑥_____________________△====△====3O2O高温====4Al+3O22Al2O32Al+3Cl22AlCl3Al+N+4H+===Al3++NO↑+2H2O2Al+6H+===2Al3++3H2↑2Al+2OH-+2H2O====2Al+3H2↑2Al+Fe2O32Fe+Al2O3(3)以铝土矿制备铝的工艺流程2.铝的重要化合物(b、c)(1)铝的氧化物(2)氢氧化铝①物理性质:___色胶状不溶于水的固体,有较强的_____性。②化学性质白吸附写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式:a._______________________;b._________________________;c._____________________。2O△====Al(OH)3+3H+====Al3++3H2OAl(OH)3+OH-====Al+2H2O2Al(OH)3Al2O3+3H2O③制备a.向铝盐中加入NH3·H2O,离子方程式为________________________________;b.向偏铝酸盐中通入足量CO2,离子方程式为_________________________________。2O3O4H＋Al3++3NH3·H2O====Al(OH)3↓+3NAl+CO2+2H2O====Al(OH)3↓+HC(3)明矾:明矾的化学式为________________,用离子方程式表示明矾净水的原理是_____________________________。KAl(SO4)2·12H2OAl3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+【典例精析】【典例1】扶持环保产业,促进循环经济的发展是建设“节约型社会”的重要措施。Ⅰ.(2016·上海高考)已知NaOH+Al(OH)3→Na[Al(OH)4]。向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液,立即封闭罐口,易拉罐渐渐凹瘪;再过一段时间,罐壁又重新凸起。上述实验过程中没有发生的离子反应是()A.CO2+2OH-→C+H2OB.Al2O3+2OH-+3H2O→2[Al(OH)4]-C.2Al+2OH-+6H2O→2[Al(OH)4]-+3H2↑D.Al3++4OH-→[Al(OH)4]-23OⅡ.(2016·海南高考节选)KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐,在造纸等方面应用广泛。实验室中,采用废易拉罐(主要成分为Al,含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题:(1)为尽量少引入杂质,试剂①应选用________(填标号)。a.HCl溶液b.H2SO4溶液c.氨水d.NaOH溶液(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为______________。(3)沉淀B的化学式为________;将少量明矾溶于水,溶液呈弱酸性,其原因是_____________________。【解题思路】(1)铝制易拉罐表面有一层氧化膜,加入NaOH后,首先是CO2与之反应,然后氧化铝、铝与NaOH溶液反应。(2)根据所给流程,易拉罐中只有铝可与NaOH反应,反应得到的产物Al可与N相互促进水解而生成Al(OH)3沉淀。4H＋2O【解析】Ⅰ.向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量氢氧化钠,首先CO2与氢氧化钠反应,表现为铝制易拉罐变凹瘪,接着过量的氢氧化钠再与铝制易拉罐反应,因铝制易拉罐表面有氧化膜Al2O3,故可发生A、B、C的反应,整个过程没有发生反应:Al3++4OH-→[Al(OH)4]-,故选D。Ⅱ.(1)废易拉罐中含有Al、Fe、Mg,只有Al可以与强碱反应,所以用NaOH溶液溶解。(2)Al与NaOH溶液反应方程式为2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑。(3)滤液A中的溶质主要是NaAlO2,加入NH4HCO3溶液,N、Al发生水解相互促进反应,生成沉淀B是Al(OH)3。4H＋2O答案:Ⅰ.DⅡ.(1)d(2)2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑(3)Al(OH)3Al3+水解使溶液中H+浓度增大【典例2】某混合物A,含有KAl(SO4)2、Al2O3和Fe2O3,在一定条件下可实现如图所示的物质之间的变化:据此判断:(1)固体B所含物质的化学式为________。(2)固体E所含物质的化学式为________。(3)反应①的离子方程式为____________。【解析】明矾是易溶于水的,而氧化铝和氧化铁不能溶于水。所以沉淀是氧化铝和氧化铁的混合物,而溶液则是明矾溶液。明矾和过量的氨水反应生成氢氧化铝白色沉淀和硫酸铵、硫酸钾,即溶液是硫酸铵、硫酸钾及过量的氨水,蒸发、结晶后所得固体E为(NH4)2SO4和K2SO4晶体。氢氧化铝受热分解生成氧化铝,所以B是氧化铝。氧化铁和氢氧化钠溶液不反应,所以另一沉淀是氧化铁。所得溶液是偏铝酸钠和过量的氢氧化钠。然后通入足量的二氧化碳,反应生成氢氧化铝白色沉淀。故(1)固体B所含物质的化学式为Al2O3;(2)固体E所含物质的化学式为(NH4)2SO4、K2SO4;(3)反应①是偏铝酸钠与二氧化碳及水反应生成氢氧化铝和碳酸氢钠,其离子方程式为Al+CO2+2H2O====Al(OH)3↓+HC。答案:(1)Al2O3(2)(NH4)2SO4、K2SO4(3)Al+CO2+2H2O====Al(OH)3↓+HC2O3O2O3O【强化训练】1.工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3·xH2O、Fe2O3、SiO2等)提取纯Al2O3作冶炼铝的原料,提取时操作过程如图所示,图中操作错误的是()A.④⑤B.③④C.②⑤D.①②【解析】选A。由流程图可知,反应③得到的滤液为NaAlO2溶液,加入过量盐酸后得到AlCl3而不是Al(OH)3沉淀,应通入过量CO2,操作④错误;Al(OH)3在常温干燥条件下并不发生分解,故操作⑤需要加热,⑤错误。2.A、B、C、D、E五种化合物均含有某种短周期常见元素,它们的转化关系如图所示,其中A的溶液为澄清溶液,C为难溶的白色固体,E易溶于水,取A的溶液灼烧,焰色反应为浅紫色(透过蓝色钴玻璃)。(1)写出化学式:A________,B________,C________,D________,E________。(2)写出下列反应的离子方程式:A→B:____________________________________;A→D:____________________________________。【解析】本题的突破口在B、C两种物质上。在短周期元素形成的化合物中,既能与盐酸反应,又能与NaOH溶液反应的物质必为两性物质,又因为B受热时转化为C,故可知C为Al2O3,B为Al(OH)3,由此推出D是AlCl3,E为NaAlO2;A与过量CO2反应生成Al(OH)3,且A的溶液的焰色反应为浅紫色,则A为KAlO2。答案:(1)KAlO2Al(OH)3Al2O3AlCl3NaAlO2(2)Al+2H2O+CO2====Al(OH)3↓+HCAl+4H+====Al3++2H2O2O3O2O【加固训练】从铝土矿(主要成分是Al2O3,含SiO2、Fe2O3等杂质)中提取Al2O3的两种方法如下:流程甲:(1)往铝土矿中加入过量盐酸,得到固体A和滤液B;(2)过滤后往滤液B中加入过量烧碱,得到沉淀C和滤液D;(3)过滤后往滤液D中通入过量CO2,得到滤液E和沉淀F;(4)过滤得到沉淀F,再灼烧沉淀得到氧化铝,最后电解熔融氧化铝。流程乙:(1)往铝土矿中加入过量烧碱,得到固体X和滤液Y;(2)过滤后往滤液Y中加入过量盐酸,得到硅酸沉淀和滤液K;(3)过滤后往滤液K中加入过量氨水得到沉淀M和滤液N,再灼烧沉淀M得到氧化铝,最后电解熔融氧化铝。请回答下列问题:(1)流程甲中,固体A的化学式是________。(2)流程甲中,滤液B加入过量烧碱后的离子方程式为________________、________________。(3)流程乙中,滤液N的溶质的主要成分是________(填化学式),写出它的一种用途______________。(4)流程甲中,往滤液D中通入过量的CO2时反应的离子方程式为_____________________。【解析】流程甲:铝土矿(主要成分是Al2O3,含SiO2、Fe2O3等杂质)中的Al2O3和Fe2O3溶于盐酸,得到二氧化硅固体A和氯化铝以及氯化铁的混合溶液B;在混合溶液B中加入过量烧碱,得到偏铝酸钠和氢氧化铁沉淀;偏铝酸钠溶液中通入过量CO2,得到氢氧化铝沉淀,灼烧得氧化铝,电解熔融氧化铝得到铝;流程乙:往铝土矿中加入过量烧碱,铝土矿中的Al2O3和SiO2溶于氢氧化钠,得到氧化铁固体X和滤液Y,Y为偏铝酸钠和硅酸钠的混合溶液,Y中加入过量盐酸,得到硅酸沉淀和氯化铝溶液,氯化铝溶液中加入过量氨水得到氢氧化铝沉淀和氯化铵溶液,灼烧氢氧化铝得氧化铝,电解熔融氧化铝得到铝。(1)根据上述分析,流程甲中,固体A为二氧化硅;(2)流程甲中,滤液B加入过量烧碱,涉及的反应有:Fe3++3OH-====Fe(OH)3↓、Al3++4OH-====Al+2H2O;(3)根据上述分析,流程乙中,滤液N的主要成分为NH4Cl,是一种常见的化肥;2O(4)流程甲中滤液D的主要成分为偏铝酸钠,通入过量CO2的化学方程式为NaAlO2+CO2+2H2O====Al(OH)3↓+NaHCO3,离子方程式为Al+2H2O+CO2====HC+Al(OH)3↓。2O3O答案:(1)SiO2(2)Fe3++3OH-====Fe(OH)3↓Al3++4OH-====Al+2H2O(3)NH4Cl生产化肥(4)Al+2H2O+CO2====HC+Al(OH)3↓2O3O2O【归纳总结】1.Al3+、Al、Al(OH)3的转化关系2O2.可溶性铝盐与强碱(如NaOH溶液)反应,铝元素的存在形式3.应用(1)制取Al(OH)3。Al3++3NH3·H2O====Al(OH)3↓+3N;Al+CO2+2H2O====Al(OH)3↓+HC。(2)判断离子共存问题:Al3+与OH-及Al、C、S2-等弱酸根阴离子或Al与H+、HC以及弱碱阳离子Al3+、Fe3+等因生成沉淀或发生水解相互促进反应而不能大量共存。2O3O4H＋2O23O3O2O(3)鉴别(利用滴加顺序不同,现象不同)。①向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液,先产生白色沉淀,后沉淀溶解。②向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液,开始无明显现象,后产生白色沉淀,沉淀不溶解。(4)分离提纯。①利用Al能溶于强碱溶液,分离Al与其他金属的混合物。②利用Al2O3能与强碱溶液反应,分离Al2O3与其他金属氧化物。考点2:铝及其化合物间的转化和图象1.Al3+、Al(OH)3、Al之间的转化关系(c)2O写出上述转化的离子方程式。(1)①________________________________②_____________________________③_____________________(2)_______________________(3)______________________2O2O4H＋Al3++3NH3·H2O====Al(OH)3↓+3NAl3++3Al+6H2O====4Al(OH)3↓Al3++3OH-====Al(OH)3↓Al(OH)3+3H+====Al3+