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专题3金属及其化合物第二单元从铝土矿到铝合金专题3金属及其化合物[考点分布]知识内容考试要求2016年2017年2018年4月10月4月11月4月11月(1)地壳中铝的含量及存在形式，铝合金a(2)从铝土矿中获得铝的方法b专题3金属及其化合物知识内容考试要求2016年2017年2018年4月10月4月11月4月11月(3)铝的重要性质(跟酸、碱反应，铝热反应，钝化现象)bT31专题3金属及其化合物知识内容考试要求2016年2017年2018年4月10月4月11月4月11月(4)两性氧化物、两性氢氧化物的概念，Al2O3、Al(OH)3的重要性质，铝及其重要化合物之间的转化关系cT31T30T31专题3金属及其化合物知识内容考试要求2016年2017年2018年4月10月4月11月4月11月(5)明矾的组成及净水原理b第3周期ⅢA族铝的性质和工业制法一、铝的存在与性质1．结构和存在铝位于元素周期表_______________________，原子结构示意图为。铝是地壳中含量最多的金属元素。自然界中的铝全部以化合态的形式存在。2．物理性质银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和传热性等，密度较小，质地柔软。3．化学性质写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑2Al＋Fe2O3=====高温Al2O3＋2Fe④___________________________________________⑤___________________________________________(铝热反应)钝化Al2O34．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。(2)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。焊接钢轨冶炼难熔金属铝热剂Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、MnO2、V2O5(3)应用①在生产上，可用于_______________等。②在冶金工业上用于_______________________。(4)铝热剂①在铝热反应中，反应混合物(铝粉、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。5．用途纯铝用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。二、工业炼铝的流程铝是地壳中含量最多的金属元素，在自然界主要以化合态形式存在于氧化铝中。铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，冶炼金属铝很重要的一个过程是Al2O3的提纯。由于Al2O3是两性氧化物，而杂质SiO2是酸性氧化物，Fe2O3是碱性氧化物，因而可设计出两种提纯氧化铝的方案。Al2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2O，SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2OAlO－2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3，SiO2－3＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO－3方案一：碱溶法(1)写出①、③两步骤中可能发生反应的离子方程式：①____________________________________________________；③___________________________________________________________________________________________________________。AlO－2与酸反应SiO2由于SiO2的熔点很高，在(2)步骤③中不用盐酸(或H2SO4)酸化的理由是___________________________________________________________________________________________________________________________。(3)步骤④中得到较纯的Al2O3，可能含有___________杂质，在电解时它不会影响铝的纯度的原因：______________________________________________________________________________。生成的Al(OH)3具有两性，可溶于强酸，不易控制酸的量；CO2廉价而且生成的副产物NaHCO3用途广泛，经济效益好加热到1000℃左右时不会熔化，因而不影响铝的纯度Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2OAl3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2O，Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓Al(OH)3只能溶于强碱，方案二：酸溶法(1)写出①、②中可能发生反应的离子方程式：①____________________________________________________；②____________________________________________________。(2)步骤②中不用氨水沉淀Fe3＋的原因：__________________________________________________________________________。不能溶于氨水，用氨水不能将Fe(OH)3和Al(OH)3分离题组一铝的性质及应用1．下列关于铝单质的叙述中正确的是()A．由于铝在空气中不会锈蚀，所以铝制品的使用寿命都很长B．由于铝具有强还原性，所以常用铝来冶炼某些高熔点金属C．常温下，铝被浓硫酸钝化，所以可用浓硫酸除去铝表面的铜镀层D．由于铝的导电性能比铜强，所以常用铝制造电线、电缆解析：选B。铜在加热的条件下才能与浓硫酸反应，加热时浓硫酸能与氧化铝反应；铜的导电性能比铝强。2．(2019·金华选考模拟)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(标准状况)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。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)③中所发生的各反应的离子方程式是___________________。(3)若溶液D的体积仍视为0.15L，则该溶液中c(Mg2＋)为________，c(Fe2＋)为________。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。(2)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＋。(3)假设步骤②用去的20g固体中，MgO的物质的量为x，则Fe2O3的物质的量也为x，则40g·mol－1×x＋160g·mol－1×x＝20g，解得：x＝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－守恒，可知MgCl2和FeCl2的总物质的量等于0.15L×6.0mol·L－12＝0.45mol，所以，FeCl2的浓度为0.45mol－0.1mol0.15L＝2.3mol·L－1。答案：(1)加少量KClO3，插上镁条并将其点燃Fe(2)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋(3)0.67mol·L－12.3mol·L－1题组二铝与酸或碱反应的定量分析3．足量下列物质与等质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是()A．氢氧化钠溶液B．稀硫酸C．盐酸D．稀硝酸解析：选A。硝酸与金属铝反应不生成氢气，故D错误；根据化学方程式：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑、2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，等量的铝消耗溶质的量分别为2∶3∶6，可知答案选A。4．将等物质的量的镁和铝混合，取等质量该混合物四份，分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是()A．3mol·L－1HClB．4mol·L－1HNO3C．8mol·L－1NaOHD．18mol·L－1H2SO4解析：选A。在镁、铝混合物中加入HNO3和浓H2SO4都不产生H2；加入NaOH溶液，只有Al与之反应生成H2，而镁不反应；加入盐酸，镁、铝都与盐酸反应生成H2，所以放出H2的量最多。(1)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）＝11。②足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比VHCl（H2）VNaOH（H2）＝13。③一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比13VHCl（H2）VNaOH（H2）11，则必定是a.铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；b.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。(2)铝的这种既能与酸(非氧化性酸)又能与强碱反应产生H2的性质常作为推断题的“题眼”。题组三从铝土矿中获得铝5．(2019·温岭选考模拟)铝土矿的主要成分为氧化铝、氧化铁和二氧化硅，工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝：铝土矿―――→盐酸①a―――→过量NaOH②b―→③c―→④d―――→电解Al下列说法中错误的是()A．①②中除加试剂外，还需要进行过滤操作B．a、b中铝元素的化合价相同C．③中需要通入过量的氨气D．④进行的操作是灼烧，而且d一定是氧化铝解析：选C。反应①后的体系中含有固体二氧化硅，需要过滤除去，反应②后的体系中含有氢氧化铁沉淀，需要过滤除去，A正确；a、b中Al元素分别以AlCl3和NaAlO2形式存在，其中铝的化合价都是＋3价，B正确；由NaAlO2制备氢氧化铝需要通入过量二氧化碳，C错误；由氢氧化铝制备氧化铝，需在高温下灼烧，D正确。6．(2019·浙江十校联盟选考)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中的反应为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：选C。A项试剂X应为强碱溶液，使Al2O3溶解；B项若用强酸代替CO2，强酸过量时，Al(OH)3会溶解，不易控制酸的用量；D项因Al比Fe活泼，不能用Fe置换Al。铝的重要化合物1．氧化铝(1)物理性质：白色固体，难溶于水，有很高的熔点。(2)化学性质吸附2．氢氧化铝(1)物理性质白色胶状