1、第一单元 从铝土矿到铝合金,三年6考 高考指数:1.了解铝的主要性质及应用。2.了解铝的重要化合物的主要性质及应用。,一、铝的主要性质及应用1.铝的物理性质铝是银白色、具有金属光泽的固体，硬度较小，具有良好的导电性、导热性和延展性。2.铝的化学性质,写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：,4Al+3O2 2Al2O3,_,2Al+3Cl2 2AlCl3,钝化,2Al+6H+=2Al3+3H2,_,2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2,高温,2Al+Fe2O3 =2Fe+Al2O3,3.以铝土矿制备铝的工艺流程,NaOH溶液,二氧化碳,Al(OH)3,Al2O3,4.铝的用途纯铝
2、用作导线，铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。二、铝重要化合物的主要性质及应用1.氧化铝(1)化学性质(用化学方程式表示)。 (2)用途。熔点很高，是一种比较好的耐火材料，还可制作各种宝石。,Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O,Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O,2.氢氧化铝(1)化学性质。写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：_；_；_,Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O,Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,2Al(OH)3 Al2O3+3H2O,(2)制备。向铝盐中加入NH3H2O，离子方程式为：_向偏铝酸盐中通入足量CO2，离子方程式为：_3.
3、明矾净水原理明矾的化学式为_,其净水的原理涉及到的离子方程式表示为：_。,Al3+3NH3H2O=Al(OH)3+3NH4+,AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3+HCO3-,KAl(SO4)212H2O,Al3+3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+,1.对于铝制炊具可用铁刷子刷洗。( )【分析】铝制品的表面有一层致密的氧化膜，对铝起到保护作用，若用铁刷子刷洗会去掉氧化膜，会加速铝的腐蚀。2.常温下，铝与浓硝酸不发生反应。( )【分析】常温下，铝与浓硝酸发生“钝化”反应，形成致密的氧化膜阻止内部的铝继续发生反应。,3.常温下，铝与稀硝酸反应可以制取氢气。( )【分析】由于稀硝酸具有
4、强氧化性，铝与稀硝酸反应不会生成氢气，而生成NO。4.由铝盐制取氢氧化铝最好选用氨水，而不用NaOH溶液。( )【分析】由于氢氧化铝能溶于强碱但不溶于氨水，故由铝盐制取氢氧化铝最好选用氨水。5.冶炼铝时常用焦炭做还原剂。( )【分析】铝是活泼金属，不能被焦炭还原出来，应用电解的方法冶炼铝。,“铝三角”的转化关系及应用1.“铝三角”转化关系,Al(OH)3,OH-或NH3H2O,H+或CO2+H2O,H+,OH-,OH-,H+,AlO2-,Al3+,2.“铝三角”的四大应用(1)制取Al(OH)3Al3+3NH3H2O=Al(OH)3+3NH4+AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3+HC
5、O3-(2)判断离子共存问题Al3+与OH-及AlO2-、CO32-、S2-等弱酸根阴离子或AlO2-与H+、HCO3-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。,(3)鉴别(利用滴加顺序不同，现象不同)AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后沉淀溶解。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)分离提纯利用Al能溶于强碱溶液，分离Al与其他金属的混合物。利用Al2O3能与强碱溶液反应，分离Al2O3与其他金属氧化物。利用Al(OH)3能与强碱溶液反应，分离Al3+与其他金属阳离子。,【拓展延伸】有关氢
6、氧化铝的计算1.求产物氢氧化铝的物质的量：2.求反应物强碱的物质的量：若碱不足：n(OH-)=3n Al(OH)3；若碱过量：n(OH-)=4n(Al3+)-n Al(OH)3。,【高考警示钟】(1)当溶液中有多种离子时，要考虑离子之间的反应顺序，如向含有H+、NH4+、Mg2+、Al3+的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，NaOH先与H+反应，再与Mg2+、Al3+反应生成沉淀，再与NH4+反应，最后才溶解Al(OH)3沉淀。一般是按生成水、沉淀、气体的顺序反应。(2)AlO2-与HCO3-的反应不属于水解相互促进的反应，而是HCO3-电离出的H+与AlO2-发生的反应：AlO2-+HCO3-
7、+H2O=Al(OH)3+CO32-。,【典例1】(2012无锡模拟)A、B、C三种不同的物质，都含有同一种元素，它们能发生如下转变：A B C已知：A是一种难熔的金属氧化物，试回答下列问题：(1)AB反应的离子方程式是_。(2)向B溶液中通入CO2时，产生沉淀的物质的量随通入CO2的体积的变化关系是_。,过量NaOH溶液,足量CO2,(3)以A为原料可以制备该金属单质，当产生标准状况下2.24 L气体时，转移电子的数目为_。【解题指南】解答本题要明确以下两点：(1)中学阶段能够和NaOH溶液反应的金属氧化物只有Al2O3。(2)Al(OH)3沉淀不能溶于氨水和碳酸。,【解析】金属氧化物中只有
8、Al2O3能够和NaOH溶液反应，所以A是Al2O3，B是NaAlO2，C是Al(OH)3。向NaAlO2溶液中通入CO2时，先发生：2NaAlO2+3H2O+CO2=2Al(OH)3+Na2CO3，所以先产生白色沉淀，后发生：Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3，由于Al(OH)3不溶于碳酸，所以沉淀量不发生任何变化，图像符合要求。电解熔融氧化铝得到氧气和单质铝，其反应的方程式和转移的电子数如下：2Al2O3 4Al+3O212e-，所以n(e-)=4n(O2)=N(e-)=0.4 mol6.021023 mol-1=2.4081023。,答案：(1)Al2O3+2OH-=2AlO2
9、-+H2O(2)(3)0.4NA或2.4081023,【互动探究】(1)若向B溶液中逐滴加入盐酸时，产生的现象是什么？提示：向NaAlO2溶液中滴加盐酸时，先发生：AlO2-+H2O+H+=Al(OH)3，所以先产生白色沉淀，后发生：Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O，所以沉淀又溶解。(2)若A是气体单质，则B可能是什么？提示：常见的气体单质中，能够和NaOH溶液反应的只有氯气。氯气和NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO和H2O，HClO的酸性比碳酸弱，所以NaClO溶液能够和足量的CO2反应，其方程式为：NaClO+H2O+CO2=NaHCO3+HClO。,铝与酸或碱反应生成H2的
10、量的关系1.原理2Al+6HCl=2AlCl3+3H22Al6HCl3H26e-2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H22Al2NaOH3H26e-,2.规律(1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为(2)足量的铝与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为(3)一定量的铝分别和一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，若产生氢气的体积比为 则必定为：,铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足。铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠溶液过量。【高考警示钟】(1)1 mol Al不论和H+还是和OH-完全反应均生成3 g(1.5 mol)H2。(2)1 mol Al
11、和H+完全反应消耗3 mol H+，而1 mol Al和OH-完全反应消耗1 mol OH-。(3)既能与酸反应又能与碱反应的物质有：Al、Al2O3、Al(OH)3、弱酸酸式盐、弱酸铵盐等物质。,【典例】等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加入等质量的铝粉，生成氢气的体积比为56，则甲乙两烧杯中的反应情况可能分别是( )A甲、乙中都是铝过量B甲中铝过量，乙中碱过量C甲中酸过量，乙中铝过量D甲中酸过量，乙中碱过量【解题指南】解答本题应注意以下两点：(1)明确铝与酸或碱溶液反应时的关系：2Al3H2；(2)能判断出铝与硫酸反应时过量，与NaOH溶液反应时不足。,【
12、解析】选B。铝与硫酸、氢氧化钠溶液反应时，反应原理分别为：2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2。可见当参加反应的H2SO4和NaOH的物质的量相同时，产生氢气的体积比为23，而题设条件生成氢气的体积比为56，说明此题加入的铝粉对硫酸来说是过量的，而对NaOH溶液来说是不足的，故选B项。,【互动探究】(1)若将题干中的“体积比为56”改为“体积比为11”，则正确答案为哪一项？提示：选D。当酸、碱均过量时，铝粉均完全反应，由于两份铝粉的质量相同，所以产生氢气的体积也相同。(2)若将“体积比为56”改为“体积比为23”呢？提示：选A。
13、当两铝粉均过量时，酸、碱均完全反应，由于酸、碱的物质的量相同，所以产生氢气的体积比为23。,有关氢氧化铝沉淀的图像分析,1.向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量,ABAlCl3+3NaOH=Al(OH)3+3NaCl,BCNaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O,Al(OH)3,NaOH,A,B,C,生成Al(OH)3消耗的NaOH和溶解Al(OH)3消耗的NaOH的物质的量之比为3:1。,HCl,A,B,C,2.向NaAlO2溶液中滴加盐酸至过量,ABNaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al(OH)3,BCAl(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O,Al(OH)3,生成
14、Al(OH)3消耗的HCl和溶解Al(OH)3消耗的HCl的物质的量之比为1:3。,NaOH,A,B,C,3.向等物质的量的MgCl2、AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至过量,ABMgCl2+2NaOH=Mg(OH)2+2NaClAlCl3+3NaOH=Al(OH)3+3NaCl,BCAl(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O,沉淀,根据沉淀溶解消耗的NaOH的量可以确定原溶液中Al3+的量，再结合生成沉淀消耗的NaOH的总量可以确定原溶液中Mg2+的量。,【高考警示钟】(1)分析图像或作图时不仅要注意加入的酸或碱的强弱，而且要注意所加入的量和滴加的顺序，因为滴加的顺序不同可能产生的现
15、象不同。(2)若产生的沉淀有多种，则应仔细分析相关量间的关系，要特别关注沉淀是否同步生成，沉淀物是否溶于所加入的过量试剂中，同时要注意横纵坐标的意义。,【典例2】某混合溶液中，溶质X、Y浓度都为0.1 molL-1，向混合溶液中滴加0.1 molL-1某溶液Z，所得沉淀的物质的量如图所示，则X、Y、Z分别是( )A.NaAlO2、Ba(OH)2、H2SO4B.AlCl3、MgCl2、NaOHC.AlCl3、FeCl3、NaOHD.NaAlO2、BaCl2、H2SO4【解题指南】解答本题的关键之处在于：(1)由图像中沉淀达最大值后，沉淀的物质的量减少知沉淀中含有Al(OH)3;(2)注意沉淀生成
16、和溶解时消耗Z的体积之比。,【解析】选A。A项，加入1 L H2SO4溶液时，SO42-、H+都刚好与Ba2+、OH-反应，再加入0.5 L硫酸使AlO2-完全沉淀，再加入0.5 L3=1.5 L硫酸，Al(OH)3刚好溶解，正确；B项，AlCl3、MgCl2生成沉淀所需的NaOH溶液的体积之比为32，不符合图像，错误；C项，AlCl3、FeCl3生成沉淀所需的NaOH溶液的体积之比为11，不符合图像，错误；D项，加入硫酸时，SO42-与Ba2+生成BaSO4沉淀的同时AlO2-与H+反应生成Al(OH)3沉淀，不符合图像，错误。,【技巧点拨】关于Al(OH)3图像问题的分析要点(1)转化过程
17、中要遵循化学方程式中的化学计量数的对应关系。(2)看清纵横坐标的含义，对图像进行全面分析。(3)对于一些复杂问题可先分解后组合，进行图像的叠加工作；只有抓住一些关键点(最高点、最低点、转折点等)和变化趋势，才能顺利地解决图像问题。,【变式训练】下列图像正确的是( ),【解析】选B。由铝元素守恒，并结合“铝三角”的转化关系得：A项，Al3+与H+不发生反应，Al(OH)3与H+反应时，Al(OH)3的量应减少；B项，Al3+与OH-发生反应生成Al(OH)3，且两者的物质的量之比为13,Al(OH)3与OH-发生反应生成AlO2-，且两者的物质的量之比为11；C项，当Al3+与OH-完全反应生成
18、Al(OH)3时，生成的Al(OH)3应是1 mol；D项，AlO2-与H+发生反应生成Al(OH)3，两者的物质的量之比为11,故选B项。,【解题技巧3】数形结合法解决变量的相互关系问题,1.优点数形结合是指将化学问题抽象成数学问题，利用数学工具来解决化学问题的一种解题方法。许多化学问题中常常直接或间接隐含着一些数学原理，解题时依据化学原理建立数学模型或运用数学方法将化学问题数形化，是化学解题中常用,的一种数学工具，它能将复杂和抽象的物质关系与直观形象的数学图形联系起来，以此开阔解题思路，增强解题的灵活性与综合性，并能提高学生分析问题、解决问题的能力。 2.解题关键数形结合法解题的关键是正确
19、运用所掌握的数学知识，通过分析化学变量之间的相互关系，建立一定的数学关系(等式、函数、图像关系、不等式、数列等)；主要包括数轴的应用、函数的思想、讨论的方法、空间想象的能力以及不等式的迁移等方面的知识。,1.向AlCl3溶液中逐滴滴入NaOH溶液，如图中n表示Al(OH)3的物质的量、V表示NaOH溶液的体积能正确表示这个反应过程的是( ),【解析】选C。向AlCl3溶液中逐滴滴入NaOH溶液，首先有白色沉淀产生，反应的离子方程式为Al33OH=Al(OH)3；继续滴加NaOH溶液至过量，沉淀逐渐溶解最后完全消失，反应离子方程式为Al(OH)3OH=AlO22H2O，生成1 mol Al(OH
20、)3需要3 mol NaOH，溶解1 mol Al(OH)3需要1 mol NaOH，两个阶段消耗的NaOH的物质的量之比为31。,2.(双选)向50 mL 1 molL-1 Al2(SO4)3溶液中加入100 mL KOH溶液，充分反应得到3.9 g沉淀，则KOH溶液的物质的量浓度可能是( )A.1 molL-1 B.3 molL-1C.1.5 molL-1 D.3.5 molL-1【解析】选C、D。可以把该题信息转化成图像，用图像法求解，如图所示，当生成沉淀0.05 mol时，需KOH 0.15 mol；需KOH 0.35 mol。,3.a L标准状况下的H2、Cl2的混合气体经光照，充分
21、反应后，所得气体恰好使溶液中b mol NaOH完全反应转变为盐，则a、b的关系不可能是( )A.b=a/22.4 B.ba/22.4 D.ba/11.2,【解析】选D。假设a L标准状况下气体全为Cl2，根据n(Na+)=n(Cl)则有b=a/11.2。将A、B、C、D四个选项数据范围在数轴表示成：从数轴可以直观地看出，ba/11.2时有交叉部分，即D项不可能。,1.(2012金华模拟)区别镁和铝最好的方法是：取少量试样，然后( )A.投入沸水中 B.投入冷水中C.投入盐酸 D.投入NaOH溶液中【解析】选D。A项，铝与沸水不反应，镁与沸水发生缓慢反应；B项，铝和镁与冷水均不发生反应；C项，
22、铝和镁与盐酸均发生反应产生气泡；D项，铝与NaOH溶液发生反应产生气泡，镁与NaOH溶液不发生反应，故选D项。,2.在MgO中混有少量的Al2O3杂质，欲将杂质除去可选用的试剂是( )A.稀硫酸 B.浓氨水C.稀盐酸 D.氢氧化钠溶液【解析】选D。稀硫酸和稀盐酸既能和MgO反应又能和Al2O3反应，氨水和MgO、Al2O3都不反应，MgO不能和NaOH溶液反应，而Al2O3能和NaOH溶液反应，其反应的离子方程式为：Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O，所以可以用NaOH溶液除去MgO中的Al2O3杂质。,3.常温下把铝粉加入下列物质中，能产生氢气的是( )A.硫酸钠溶液 B.稀硝酸C.
23、浓硫酸 D.氯化铵溶液【解析】选D。A项，由于硫酸钠溶液呈中性，铝与硫酸钠溶液不发生反应；B项，由于稀硝酸具有强氧化性，铝与稀硝酸反应生成NO气体；C项，由于浓硫酸具有强氧化性，常温下能使铝钝化，不能产生氢气；D项，由于氯化铵溶液水解显酸性，铝与NH4+水解产生的H+反应生成氢气，故选D项。,4.在某未知溶液中检验出含有Ba2+、NO3-，且溶液的pH=1。某学生还想鉴定此溶液中是否大量存在Al3+ NH4+ Fe2+ Cl- AlO2- SO42-，其实这些离子中有一部分不必再鉴定就能加以否定，你认为不必再鉴定的离子组是( )A. B. C. D.【解析】选A。由于溶液中含有Ba2+，则溶液
24、中一定不含SO42-；由于溶液的pH=1，则溶液中一定不含AlO2-；由于溶液中含有NO3-和H+，则溶液中一定不含Fe2+；其他离子需要鉴定，故选A项。,5.在某无色溶液中缓慢地滴入NaOH溶液直至过量，产生沉淀的质量与加入的NaOH溶液体积的关系如图所示，由此确定，原溶液中含有的阳离子是( )AMg2+、Al3+、Fe2+ BH+、Mg2+、Al3+CH+、Ba2+、Al3+ D只有Mg2+、Al3+,【解析】选B。开始滴加NaOH溶液时没有沉淀产生，说明溶液中含有H+，继续滴加NaOH溶液时先有沉淀产生，后有部分溶解说明溶液中含有Mg2+、Al3+。,6.铝土矿(主要成分为Al2O3，还
25、有少量杂质)是提取氧化铝的原料。提取氧化铝的工艺流程如下：(1)请用离子方程式表示以上工艺流程中第步反应：_。(2)写出以上工艺流程中第步反应的化学方程式：_。,(3)金属铝与氧化铁混合点燃，会发生剧烈的反应。该反应的化学方程式为：_。请举一例该反应的用途_。(4)电解熔融氧化铝制取金属铝，若有0.6 mol电子发生转移，理论上能得到金属铝的质量是_。【解析】(1)工艺流程中第步反应实质是NaOH溶液与Al2O3的反应，离子方程式为：Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O。(2)工艺流程中第步反应的化学方程式为：NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3或2NaAlO2CO23H2O=2Al(OH)3Na2CO3。,(3)金属铝与氧化铁混合后点燃，会发生剧烈的反应。该反应的化学方程式为：2AlFe2O3 2FeAl2O3，利用该反应可以焊接钢轨。(4)电解熔融氧化铝制取金属铝的化学方程式为2Al2O3 4Al3O2，由方程式可知，若有0.6 mol电子发生转移，理论上能得到金属铝的物质的量为0.2 mol，质量为5.4 g。,答案：(1)Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O(2)NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3或2NaAlO2CO23H2O=2Al(OH)3Na2CO3(3)2AlFe2O3 2FeAl2O3 焊接钢轨(4)5.4 g,
