2019-2020学年高中化学 专题3 从矿物到基础材料 第1单元 第2课时 铝的氧化物和氢氧化物

专题三从矿物到基础材料第一单元从铝土矿到铝合金第2课时铝的氧化物和氢氧化物从铝土矿中提取铝1．了解两性氧化物和两性氢氧化物的概念。2．掌握Al2O3和Al(OH)3的性质(重点)。3．了解铝元素在自然界中的主要存在形式。4．了解从铝土矿中冶炼金属铝的过程(重点)。01课前自主梳理02课堂合作探究03演练效果检测课时作业知识点一铝的氧化物与氢氧化物1．氧化铝(1)物理性质：___色___溶于水的固体粉末，熔点___，硬度___。(2)化学性质：――→H2SO4化学方程式：Al2O3＋3H2SO4===Al2（SO4）3＋3H2O离子方程式：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O――→NaOH化学方程式：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O离子方程式：Al2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2O两性氧化物：既可以与___反应又可以与___反应生成_________的氧化物。白难高大酸碱盐和水2．氢氧化铝(1)物理性质：___色___状___溶于水的物质(2)化学性质――→HCl沉淀溶解，离子方程式为Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O――→NaOH沉淀溶解，离子方程式为Al（OH）3＋OH－===AlO－2＋2H2O两性氢氧化物：既能与___反应，又能与___反应，生成盐和水的氢氧化物。(3)Al(OH)3的实验室制法：实验室常用向铝盐中加入稍过量的氨水来制取Al(OH)3，其反应的离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4。白胶难酸碱3．明矾的净水作用(1)复盐：由两种或两种以上的_________与一种_________组成的盐，如明矾，其化学式为KAl(SO4)2·12H2O，是一种常见的净水剂。(2)净水原理：明矾电离―→KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO2－4；生成胶体―→Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋；吸附杂质―→Al(OH)3胶体能凝聚水中的悬浮物，从而达到净水的目的。阳离子阴离子4．NaAlO2与Al(OH)3的转化(1)通入少量CO2：2AlO－2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO2－3；通入过量CO2：AlO－2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3。(2)加入少量盐酸：AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓；加入过量盐酸：AlO－2＋4H＋===Al3＋＋2H2O。[自我诊断]1．下列各组反应中能得到Al(OH)3的是()A．Al2O3加到热水中B．向NaAlO2溶液中加入过量盐酸C．将Na投入到NaAlO2溶液中D．在AlCl3溶液中滴几滴NaOH溶液解析：Al2O3不溶于水，A项错误；NaAlO2中加入过量盐酸会得到AlCl3溶液，不能得到Al(OH)3，B错误；Na投入到NaAlO2溶液中发生的反应只有Na与H2O的反应，不会生成Al(OH)3，C项错误；只有D正确，当加入几滴NaOH溶液时发生反应Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓。答案：D知识点二从铝土矿中提取铝1．铝的存在(1)含量：铝元素是地壳中含量______的金属元素。(2)存在：地壳中铝以______态存在于铝土矿中，铝土矿的主要成分是______。2．工艺流程铝土矿――――→①NaOH溶液过滤滤液――→②CO2过滤沉淀――→③灼烧氧化铝(熔融)――→④电解冰晶石铝最多化合Al2O3上述过程中的化学反应方程式为①Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O；②CO2＋NaAlO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3；③2Al(OH)3=====△Al2O3＋3H2O；④2Al2O3(熔融)=====通电冰晶石4Al＋3O2↑。[自我诊断]2．铝土矿的主要成分是Al2O3，还含有少量杂质，要得到高纯度的Al2O3，下列操作顺序正确的是()①加NaOH溶液溶解②通入过量的CO2③过滤④加盐酸酸化⑤灼烧A．①②③⑤B．①③②③⑤C．①③④③⑤D．①④③⑤解析：用NaOH溶液溶解后再酸化，目的是防止残渣中物质溶于酸而引入其他阳离子。用CO2酸化是因为Al(OH)3溶于强酸，且加入盐酸的量难以控制，所以不用盐酸酸化，故选B。答案：B要点一“铝三角”及其之间的相互转化[典例1]已知A为金属单质，在如图所示流程中的各步反应的最后生成物E是白色沉淀。(1)请写出其化学式：A.________、C.________。(2)写出下列各步反应的离子方程式。②____________________________________________________________________；④____________________________________________________________________；⑤____________________________________________________________________。[解析]通常能与NaOH溶液反应的金属单质是Al，从而确定A为Al、B为AlCl3、C为NaAlO2、D为Al2(SO4)3、E为Al(OH)3。[答案](1)AlNaAlO2(2)②2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑④Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4⑤AlO－2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－31．Al3＋―→Al(OH)3(1)可溶性铝盐与少量NaOH溶液反应：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓；(2)可溶性铝盐与氨水反应：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4。2．Al(OH)3―→Al3＋Al(OH)3溶于强酸溶液：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。3．Al3＋―→AlO－2可溶性铝盐与过量的强碱溶液反应：Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2O。4．AlO－2―→Al3＋偏铝酸钠溶液与足量的盐酸反应：AlO－2＋4H＋===Al3＋＋2H2O。5．AlO－2―→Al(OH)3(1)偏铝酸钠溶液中加入少量盐酸：AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓；(2)偏铝酸钠溶液中通入CO2：2AlO－2＋CO2(少量)＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO2－3；AlO－2＋CO2(过量)＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3。6．Al(OH)3―→AlO－2Al(OH)3溶于强碱溶液：Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O。1．有如图所示的转化关系：请回答下列问题：(1)写出下列物质的化学式：A．________，C.________，E.________。(2)写出下列各步反应的离子方程式。①_____________________________________________________________________；②_____________________________________________________________________。解析：根据B到A的条件，可知A是氧化物，且A既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应推知其具有两性，所以A是Al2O3。注意NH3·H2O是弱碱不能拆开，过量的NH3·H2O也不能使Al(OH)3沉淀溶解。答案：(1)Al2O3AlCl3Al(OH)3(2)①2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑②Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4要点二Al3＋、Al(OH)3、AlO－2之间的相互转化的图像分析[典例2]将0.1mol的镁、铝混合物溶于100mL2mol·L－1的H2SO4溶液中，然后再滴加1mol·L－1的NaOH溶液。请回答：(1)若在滴加NaOH溶液的过程中沉淀质量m随加入NaOH溶液的体积V变化如图所示。当V1＝160mL时，则金属粉末中：n(Mg)＝________mol，V2＝________mL。(2)若在滴加NaOH溶液过程中，欲使Mg2＋、Al3＋刚好沉淀完全，则加入NaOH溶液的体积V(NaOH)＝________mL。[解析](1)因加入NaOH溶液V1mL后才开始出现沉淀，故原溶液中H2SO4过量。设Mg的物质的量为x，Al的物质的量为y，结合方程式Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑、2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑、H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O，可得关系式①x＋y＝0.1mol，②x＋32y＝100mL×10－3L·mL－1×2mol·L－1－160mL×10－3L·mL－1×1mol·L－1×12＝0.12mol，联立①②解得x＝0.06mol，y＝0.04mol。从而不难求得n(Mg)、V2。(2)据反应Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑、2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑、H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O、MgSO4＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋Na2SO4、Al2(SO4)3＋6NaOH===2Al(OH)3↓＋3Na2SO4，很明显使Mg2＋、Al3＋刚好沉淀完全，所需NaOH的物质的量恰好是H2SO4物质的量的2倍，即0.4mol，体积为400mL。[答案](1)0.06440(2)400在Al3＋、Al(OH)3、AlO－2之间的相互转化反应中，都有特定的数量关系。可用坐标图的形式把其中的关系概括如下：(1)向AlCl3溶液中逐滴滴加NaOH溶液发生反应：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O加入的NaOH与生成沉淀的关系如图(1)所示。(2)向NaOH溶液中逐滴滴加AlCl3溶液发生的反应：Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2O3AlO－2＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓加入的AlCl3与生成沉淀的关系如图(2)所示。(3)向NaAlO2溶液中逐滴滴加稀盐酸发生的反应是：AlO－2＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O加入的盐酸与生成沉淀的关系如图(3)所示。(4)向稀盐酸中逐滴滴加NaAlO2溶液发生的反应为：AlO－2＋4H＋===Al3＋＋2H2OAl3＋＋3AlO－2＋6H2O===4Al(OH)3↓加入的NaAlO2与生成的沉淀的关系如图(4)所示。2．如图所示，横坐标为某溶液中加入溶质的物质的量，纵坐标为生成沉淀的量：从A～D中选择符合要求的图像填入相应位置。编号溶液加入的物质图像序号①饱和石灰水通入过量二氧化碳②含少量NaOH的NaAlO2溶液通入过量二氧化碳③含少量NaOH的NaAlO2溶液滴入稀盐酸④MgCl2、AlCl3混合溶液逐滴加入NaOH溶液至过量⑤NaOH溶液逐滴加入AlCl3溶液至过量解析：①先出现浑浊，随后沉淀溶解；②CO2先与NaOH反应生成Na2CO3，再与NaAlO2生成Al(OH)3，再与Na2CO3反应生成NaHCO3；③HCl先与NaOH生成NaCl，再与NaAlO2生成Al(OH)3，再与Al(OH)3反应生成AlCl3；④Mg2＋、Al3＋与NaOH反应先生成沉淀，NaOH过量时再溶解Al(OH)3；⑤先生成AlO－2，再与Al3＋反应生成Al(OH)3沉淀。答案：①B②C③D④A⑤C要点三从铝土矿中提取铝[典例3]工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：对上述流程中的判断正确的是()A．试剂X可以为氨水，沉淀中含有铁的化合物B．CO2可以用H2SO4溶液或稀盐酸代替C．反应Ⅱ中的离子方程式为CO2＋AlO－2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3D．工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al，成本更低[解析]根据生产流程可以得出试剂X的作用是溶解Al2O3，并分离出Fe2O3，因此X只能