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2014届高考化学一轮复习方案 第8讲 从铝土矿到铝合金课件


专题3

从矿物到基础材料

第八单元 第九单元 第十单元 专题提升三

从铝土矿到铝合金 铁、铜的获取及应用 含硅矿物与信息材料 化学工艺流程题类型及其解题策略

高考纵览
2010年 2011年 2012年 福建8(选择);安 徽13(选择);重 庆11(选择);江 苏20(解答);山

东30(解答);重 庆27(解答)

福建7(选择)、25(实 验);广东10(选择)、 上海21(选择)、 镁、铝及 32(解答);海南14(选 23(解答);重庆 择);安徽8、11(选 其 8(选择);四川 择);北京9(选择); 化合物 26(解答) 江苏4、6(选择);天 津5(选择)

浙江25(选择); 浙江8、13(选择); 安徽12(选择)、 重庆7、10(选择); 课标全国12(选择); 铁及其化 28(实验);山东 广东7、12(选择); 重庆7(选择);江苏4、 30(实验);福建 课标全国26(解 合物 6(选择) 25(实验);上海 答);海南14(解 22(选择) 答);

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高考纵览
2010年 2011年 2012年

铜及其 福建9(选择) 化合物

浙江26(解答); 江苏(解答);课 标全国36(解答); 山东28(解答); 课标全国26(解答); 海南化学 江苏3(选择) 19Ⅱ(解答);广 东9(选择);江苏 13(选择)、19、 21(解答)
课标全国8(选择); 广东8、12(选择); 江苏13(选择); 福建30(解答)
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全国11(选择);山 浙江13(选择);福 碳、硅 东10(选择);海南 建9(选择);山东 9(选择);江苏3(选 及其 13(选择);上海 化合物 13(选择)、23(解答) 择);广东8(选择); 安徽25(解答)

使用建议
【教学建议】 本专题由3个单元组成,分别为“从铝土矿到铝合 金”、“铁、铜的获取及应用”和“含硅矿物和信息材 料”。 本专题学习时要注意: (1)在学习过程中充分发挥理论知识对元素及其化合 物知识学习的指导作用,同时也进一步巩固和加深对理论 知识的掌握和理解。 (2)密切联系实际,本章以元素化合物知识为主线, 涉及很多物质和化学原理均在工农业生产中、科学实践中、 日常生活中有广泛的用途,与人类的生存和发展有密切关 系。
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使用建议
(3)按照结构决定性质,性质决定用途、制法和检验 方法的逻辑进行学习,使所学的知识系统化、规律化、网 络化,提高知识的综合运用能力。 (4)重视实验,化学是一门以实验为基础的科学,从 实践探索得到的知识易接受、易掌握,同时提高实验观察 能力、实验操作能力和探索精神。 【课时安排】 本专题建议8课时完成,4课时用于在课堂上完成第八、 九、十单元,2课时用于作业及讲评,另有2课时进行测试 及讲评。

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考 向 互 动 探 究 典 型 易 错 必 纠

第八单元 从铝土矿到铝合金

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考试说明
了解铝及其重要化合物的主要性质及其应用。

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网络导图

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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

?

探究考向一

铝的性质 —— 知 识 梳 理 ——

铝的重要性质 1.物理性质 较低 银白 铝是________色的轻金属, 熔点________, 硬度 较小 _______, 有良好的导电、导热性。 2.化学性质 ? ?常温:生成致密的 氧化膜 ?O ? ? ? 2?加热: ? ? Al? HCl: ? ? NaOH: ? Fe2O3: ?

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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

问题导思 ①既能与酸反应又能与碱反应的物质有哪 些?②如何除去镁粉中混用的少量铝粉?

[答案]①a.金属单质:Al 等;b.两性氧化物:Al2O3 等 ; c. 两性 氢 氧 化物 : Al(OH)3 等 ; d.弱 酸 的 铵盐 : (NH4)2CO3、(NH4)2SO3 、CH3COONH4 、(NH4)2S 等;e. 弱酸的酸式盐:NaHCO3 等;f.一些双官能团的有机物: 氨基酸、蛋白质等。 ②向金属混合物中加入过量的 NaOH 溶液,过滤并 洗涤不溶物即得纯净的镁粉。

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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

【触摸高考】 高考选项正误判断
1.[2012· 广东卷] 工业上电解熔融状态 Al2O3 制备 Al 不涉及氧化还原反应( )

[答案] ×

2.[2010· 海南卷] 金属铝溶于稀硫酸中:Al+2H + ===Al3 +H2↑( )
[解析] × 电荷不守恒。



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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

3.[2010· 重庆卷] 铝制容器可盛装热的浓 H2SO4(

)

[解析] × 铝遇到冷的浓硫酸会发生钝化,但在加热 时,钝化状态破坏,继续发生反应。

4.[2009· 广东理基卷] 日用铝制品表面覆盖着氧化膜, 对内部金属起保护作用( )

[答案] √

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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

—— 核心突破 ——
1.金属与酸反应的计算 (1)金属与酸反应失去电子的物质的量等于产生氢原子 的物质的量:n(e-)=n(H)=2n(H2)。 (2)相同物质的量的金属与足量的酸反应产生 H2 的物质 的量之比等于反应后金属离子的化合价之比。 m(金属混合物) (3) 平 均 摩 尔 电 子 质 量 法 。 利 用 = - n(e ) m(金属混合物) ,即可确定金属混合物转移 1 mol 电子所 2n(H2) 需混合物金属的质量;组分金属的摩尔电子质量(即若为一 价金属的相对原子质量)范围;确定可能的金属组成。
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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

2.铝与强酸、强碱反应有关量的问题 分析依据:2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑,2Al+2NaOH +2H2O===2NaAlO2+3H2↑ (1)等量铝分别与足量盐酸和足量 NaOH 溶液反应,产生 VHCl(H2) 1 H2 的体积比为 = 。 VNaOH(H2) 1 (2)足量铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠反应,产 VHCl(H2) 1 生 H2 的体积比为 = 。 VNaOH(H2) 3 (3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和 NaOH 溶液反应, 1 VHCl(H2) 1 若产生 H2 的体积比为3< < ,则必定是:铝与 VNaOH(H2) 1 HCl 反应时,铝过量而 HCl 不足;铝与 NaOH 溶液反应时, 铝不足而 NaOH 溶液过量。
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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

(4)当生成 H2 相等时,消耗 Al 单质一定相等,消耗 HCl 与 NaOH 的物质的量之比为 3∶1。

提醒 Al 是中学阶段学习的常见的一种既能与酸(非氧 化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出 H2 的金属。该点常常 作为推断题的“题眼”。

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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

—— 典例精析 ——
例 1 将 5.4 g Al 投入 200.0 mL 2.0 mol· -1 某溶液中有 L 氢气产生, 充分反应后有金属剩余。该溶液可能为( ) A.HNO3 溶液 B.Ba(OH)2 溶液 C.H2SO4 溶液 D.HCl 溶液

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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

D [解析] 由于硝酸为强氧化性酸,与金属反应不产 生氢气,可以不予考虑。根据铝与强酸、强碱溶液反应的 离子方程式:2Al+6H+ ===2Al3 + +3H2 ↑、2Al+2OH - + - + 2H2O===2AlO2 +3H2↑, g Al 能够与 0.6 mol H 、 mol 5.4 0.2 OH-恰好反应。金属有剩余,说明酸或碱不足。B 选项中 n(OH-)=0.8 mol,C 选项中 n(H+)=0.8 mol,D 选项中 n(H + )=0.4 mol。

点评 规律总结:等量铝与酸、碱反应时 (1)铝对酸、碱都不足时,产生 H2 的体积比为 1∶1。 (2) 铝对酸、碱都过量时,产生 H2 的体积比为 1∶3。

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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

变式题 某化学兴趣小组用回收的镁铝合金制取氢气。 现有 10.8 g 镁铝合金,下列说法正确的是( ) A.常温下与足量 18 mol· -1 H2SO4 溶液反应,最多可 L 放出 0.6 mol H2 B.常温下与足量 2 mol· -1 HNO3 溶液反应,最少可放 L 出 0.45 mol H2 C.常温下与足量 2 mol· -1 H2SO4 溶液反应,放出 H2 L 的物质的量在 0.45 mol~0.6 mol 之间 - D.常温下与足量 2 mol· 1 NaOH 溶液反应,放出 H2 L 的物质的量在 0.45 mol~0.6 mol 之间

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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

C [解析] 镁与浓硫酸反应生成 SO2, 铝与浓硫酸发生 钝化,A 项错误;镁铝与稀硝酸反应生成 NO,B 项错误; 当 10.8 g 合金完全是镁时,产生氢气 0.45 mol,当 10.8 g 合 金完全是铝时,产生氢气 0.6 mol,C 项正确;当 10.8 g 合 金完全是镁时,不产生氢气,当 10.8 g 合金完全是铝时, 产生氢气 0.6 mol,D 项错误。

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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

?

探究考向二

铝的重要化合物 —— 知 识 梳 理 ——

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 两 性 氧 化 物 ?与HCl反应 Al2O3+6HCl===2AlCl3+3H2O ? ――→ —? ――→ ?与NaOH反应 Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2O

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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

(3)用途 耐火材料 熔点很高,是一种比较好的____________;也可制作 电解熔融的氧化铝 各种宝石;工业上利用____________________________ 的方法冶炼铝。 2.氢氧化铝 (1)物理性质 白 吸附 ________色胶状不溶于水的固体, 有较强的________ 性。 (2)化学性质(用化学方程式表示) 两性 ?与HCl反应 Al(OH)3+3HCl===AlCl3+3H2O ? ――→ ① 氢氧 —? Al(OH)3+NaOH===NaAlO2+2H2O ――→ ?与NaOH反应 化物 △ 2Al(OH)3=====Al2O3+3H ②受热分解:________________________ 2O
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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

(3)制备 向 铝 盐 中 加 入 NH3 · H2O , 离 子 方 程 式 为 Al3++3NH3· 2O===Al(OH)3↓+3NH+ H _____________________________。 4 3.明矾净水原理 KAl(SO4)2·12H2O 明矾的化学式为__________________,其净水原理涉 Al3++3H2O===Al(OH)3(胶体)+3H+ 及的离子方程式为________________________________。

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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

【触摸高考】 高考选项正误判断
1 . [2012·江 苏 卷 ] 在 给 定 条 件 下 能 实 现 CO2 Al2O3NaOH(aq)NaAlO2(aq)――→Al(OH)3( ――→ ) △ [答案] √

2.[2012· 北京卷] 复方氢氧化铝片可用做抗酸药(

)

[解析] √复方氢氧化铝片的有效成分为 Al(OH)3,利用 其弱碱性可用做抗酸药。

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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

3. [2012· 全国卷] 硫酸铝溶液中加入过量氨水的离子方 程式 Al3++3OH-===Al(OH)3↓( )

[解析] × 写化学式。

忽视了氨水为弱电解质, 在离子方程式中应

4.[2011· 江苏卷] 向 NaAlO2 溶液中通入过量 CO2,离 - - 子 方 程 式 为 2AlO 2 + CO2 + 3H2O===2Al(OH)3 ↓ + CO 2 3 ( ) - [解析] × 通入过量 CO2 应生成 HCO3 。

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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

—— 核心突破 ——
1. “铝三角”的转化关系及应用 (1)“铝三角”的转化关系

图 3-8-1

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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

(2)“铝三角”的应用 ①鉴别(利用滴加顺序不同,现象不同) 向 AlCl3 溶液中滴入 NaOH 溶液,现象为:先生成 白色沉淀,后沉淀又溶解。 向 NaOH 溶液中滴入 AlCl3 溶液,现象为:开始无 明显现象,后产生白色沉淀,不溶解。 ②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 能与强碱反应,分离 Al2O3 与其他金属 氧化物。 利用 Al(OH)3 的两性,分离 Al3+与其他金属离子。
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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

提醒 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,最后再溶 解 Al(OH)3 沉淀。 2.铝盐与强碱溶液作用生成 Al(OH)3 沉淀的量的 关系 主要反应关系有: Al3++3OH-===Al(OH)3↓ Al(OH)3+OH-===AlO-+2H2O 2 Al3++4OH-===AlO-+2H2O 2

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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

(1)定量分析 可溶性铝盐与强碱(如 NaOH 溶液)反应,Al 元素 的存在形式

(2)计算关系 分析以上三个反应关系式, 所得 Al(OH)3 沉淀的物 n(OH-) 质的量与 n(Al3+)、n(OH-)的关系为:当 ≤3 + n(Al3 ) 1 时,所得沉淀的物质的量:n[Al(OH)3]=3n(OH-);
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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

n(OH-) 当 ≥4 时,所得沉淀的物质的量: n(Al3+) n[Al(OH)3]=0; n(OH-) 当 3< <4 时,所得沉淀的物质的量: n(Al3+) n[Al(OH)3]=4n(Al3+)-n(OH-)。

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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

3.有关 Al(OH)3 沉淀的图像的分析
操作 可溶性铝盐溶液 中逐滴加入 NaOH 溶液至过量 立即产生白色沉 淀→渐多→最多 →渐少→消失 偏铝酸盐溶液中逐滴加 入稀盐酸至过量 立即产生白色沉淀→ 渐多→最多→渐少→消失

现象

图像

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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

可溶性铝盐溶液中 操作 逐滴加入 NaOH 溶 液至过量 + - Al3 + 3OH = 离子方 Al(OH)3↓ - 程式 Al(OH)3+OH = - AlO2 +2H2O NaOH 溶液中逐滴 操作 加入可溶性铝盐溶 液至过量 无沉淀(有但即溶)→ 现象 出现沉淀→渐多→ 最多→沉淀不消失

偏铝酸盐溶液中逐滴 加入稀盐酸至过量 AlO2 +H +H2O= Al(OH)3↓ + Al(OH)3+3H = + Al3 +3H2O 盐酸中逐滴加偏铝酸 盐溶液至过量 无沉淀(有但即溶)→出 现沉淀→渐多→最多 →沉淀不消失
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- +

第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

操 作

可溶性铝盐溶液中 逐滴加入 NaOH 溶 液至过量

偏铝酸盐溶液中逐滴 加入稀盐酸至过量

图 像
+ - - - + +

Al3 +4OH =AlO2 + 离子 2H2O 方程 - + 3AlO 2 + Al3 + 6H2O 式 =4Al(OH)3↓

AlO 2 + 4H = Al3 + 2H2O + - Al3 +3AlO2 +6H2O= 4Al(OH)3↓

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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

—— 典例精析 ——
例 2 某无色溶液中,已知含有 H 、Mg2 、Al3 等阳 离子,逐滴加入 NaOH(溶液),则消耗 NaOH(溶液)体积(x 轴)和生成沉淀量(y 轴)之间的函数关系,可用下图表示,则 下列图中正确的是( )
+ + +

图 3-8-2

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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

B [解析] 与 OH 反应的能力应是 H >Mg2 >Al3 (同浓 度下)。此题解法为化学问题形象数学化(量化)。 [点评] 规律总结:解答有关 Al(OH)3 的图像和计算问题 时,要注意以下两点:①“铝三角”关系图中各物质转化方 程式中的化学计量数关系;②图像分析时,首先要看清横纵 坐标的含义,其次要对图像进行全面分析,尤其需要关注的 是特殊点(起点、折点、顶点和终点)的含义。









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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

互动探究 若混合液无 H+滴加 NaOH 溶液直至过量的应 是哪个图像? [答案] 提示:根据例 2 知,混合液无 H 滴加 NaOH 溶 液直至过量的过程,应为 C 图像。


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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

变式题 将 0.1 mol 的镁、铝混合物溶于 100 mL 2 mol· L -1 - 的 H2SO4 溶液中,然后再滴加 1 mol· 1 的 NaOH 溶液。请 L 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 变化的关系如图 3-8-3 所示。当 V1= 160 mL 时 , 则 金 属 粉 末 中 n(Mg) = ________mol , V2 = ________mL。

图 3-8-3
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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

(2)若在滴加 NaOH 溶液过程中,欲使 Mg2 、Al3 刚好沉 淀完全,则滴入 NaOH 溶液的体积 V(NaOH)=_______mL。 (3)若混合物仍为 0.1 mol,其中 Mg 粉的物质的量分数为 - a, 100 mL 2 mol· 1 的 H2SO4 溶解此混合物后, 用 L 再加入 450 - mL 1 mol· 1 的 NaOH 溶液,所得沉淀中无 Al(OH)3。满足此 L 条件的 a 的取值范围是________。





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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

[答案]

(1)0.06

440

(2)400

1 (3)2≤a<1

[解析] (1)由图像可知 V1 mL NaOH 溶液是与过量 H2SO4 1 反应的, 则与 Mg、 反应的 H2SO4 为 0.2 mol-0.16 mol×2 Al =0.12 mol, 设 0.1 mol 的 Mg、Al 混合物中 Mg、Al 的物质的量分 别为 x、y。则有方程组:
?x+y=0.1 mol ? ? ?x+1.5y=0.12 mol ? ?x=0.06 ? 解得? ?y=0.04 ?

mol mol

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第八单元 从铝土矿到铝合金
考 向 互 动 探 究

当加入 V2 mL NaOH 溶液时, 得到 Mg(OH)2 沉淀和 NaAlO2, + - + - 关系式为 Mg2 ~2OH ,Al3 ~4OH 得 V2 =160 mL+ 0.06×2 mol+0.04×4 mol ×103 mL·L-1=440 mL。 -1 1 mol· L (2)当 Mg2 、Al3 刚好沉淀完全时,溶液中只有 Na2SO4,关 100 mL×2 mol·L-1×2 系式 2NaOH~H2SO4 得 V(NaOH)= 1 mol·L-1 =400 mL。 (3)当所得沉淀无 Al(OH)3 时,NaOH 溶液过量,反应后生成 的溶质为 Na2SO4、 NaAlO2, 则根据 Na 元素守恒有 n(NaOH) =0.45 L×1 mol·L-1≥0.1 L×2 mol·L-1×2+0.1×(1- 1 1 a)mol。 解得 a≥2, 则满足此条件的 a 的取值范围是2≤a<1。
+ +

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第八单元 从铝土矿到铝合金

?

易错6

忽视金属与酸反应的实质

典 型 易 错 必 纠

例 等量镁铝合金粉末分别与下列 4 种过量的溶液充 分反应,放出氢气最多的是( ) - A.2 mol·L 1 H2SO4 溶液 B.18 mol·L-1 H2SO4 溶液 C.6 mol·L-1 KOH 溶液 D.3 mol·L-1 HNO3 溶液

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第八单元 从铝土矿到铝合金

典 型 易 错 必 纠

[试答] ________ [警示]本题为典型的易错题。解答该题时容易忽视: ①18 mol·L-1 H2SO4为浓硫酸;②硝酸具有强氧化性,不 能与金属反应产生H2。

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第八单元 从铝土矿到铝合金

A [解析] 因为 18 mol/L 的硫酸常温下遇铝发生钝化。 而硝酸和金属反应不放出氢气。排除 B 和 D。而 C 中,只 有 Al 会反应放出氢气, 中两种都能放出氢气, A 所以选 A。
典 型 易 错 必 纠

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第八单元 从铝土矿到铝合金

典 型 易 错 必 纠

提升 酸的氧化性与氧化性酸的区别 酸的氧化性指的是酸中氢离子得到电子生成氢气。如: 金属与盐酸、稀硫酸作用生成氢气。 而氧化性酸指的是酸分子中心原子得到电子。如浓硫 酸、浓硝酸、稀硝酸。

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第八单元 从铝土矿到铝合金

典 型 易 错 必 纠

变式题 下列金属或氧化物可以完全溶解的是( A.1 mol Zn 与含 1 mol HCl 的稀盐酸共热 B.1 mol Cu 与含 2 mol H2SO4 的浓硫酸共热 C.1 mol Cu 与含 4 mol HNO3 的浓硝酸 D.1 mol MnO2 与含 4 mol HCl 的浓盐酸共热

)

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第八单元 从铝土矿到铝合金

典 型 易 错 必 纠

C [解析] B、D 中浓硫酸和浓盐酸随反应进行,浓度 变稀后停止反应。故酸均不足量,Cu 和 MnO2 均有剩余; A 中 H+明显不足;C 中 Cu 与浓 HNO3 按物质的量比 1∶4 反应, 当因反应消耗及 H2O 的生成造成 HNO3 浓度降低时, 反应按物质的量比 3∶8 进行,故酸过量,Cu 能全部溶解。

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