1、专题3 从矿物到基础材料 第一单元 从铝土矿到铝合金 第2课时 铝的氧化物与氢氧化物 从铝土矿中提取铝 目标与素养：1.地壳中铝的含量及存在形式。(宏观辨识与微观探析)2.从铝土矿中获得铝的方法。(宏观辨识与微观探析)3.两性氧化物、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。(宏观辨识与微观探析)4.明矾的组成及净水原理。(宏观辨识与微观探析)自 主 预 习 探 新 知 一、氧化铝1物理性质：白色固体、难溶于水，熔点 ，硬度 ，纯净的 Al2O3 俗称 。刚玉很高很大2化学性质(1)两性氧化物：既可以与酸反应，又可以与碱反应，生成的氧化物。(2
2、)Al2O3 体现两性氧化物性质的离子反应方程式 盐和水二、氢氧化铝1物理性质：于水的白色固体，氢氧化铝胶体在水中能够凝聚悬浮物，常作 。2化学性质(1)属于两性氢氧化物。(2)氢氧化铝的两性(写出下列反应的离子方程式)。净水剂难溶(3)氢氧化铝的不稳定性。氢氧化铝加热分解的化学方程式：2Al(OH)3=Al2O33H2O。微点拨Al2O3、Al(OH)3 不能与 NH3H2O 等弱碱反应，也不能与 H2CO3等很弱的酸反应。3Al(OH)3 的一般实验室制备(1)试剂：AlCl3 溶液或 Al2(SO4)3 溶液和氨水。(2)反应离子方程式。Al33NH3H2O=Al(OH)33NH44明矾
3、的净水作用(1)复盐：由两种或两种以上 和一种 组成的盐，如明矾的化学式为 KAl(SO4)212H2O，常温下是一种晶体，复盐是纯净物。阴离子阳离子(2)明矾的净水原理。三、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：地壳中铝以化合态存在于铝土矿中，铝土矿的主要成分是。最高Al2O32从铝土矿中提取铝的工艺流程及相关反应原理微点拨(1)Al2O3 是一种高熔点的化合物，为了降低能耗，工业上常加入冰晶石(Na3AlF6)，使 Al2O3 在 1 000 时熔融，以降低铝的冶炼成本。(2)电解法制铝是采用高熔点的 Al2O3，而不用熔点低很多的AlCl3，是因
4、为 AlCl3 在熔融状态时不电离、不导电。(3)酸化时用过量 CO2，使 NaAlO2 完全转化为 Al(OH)3 沉淀，不能用强酸酸化，因为过量的强酸能使 Al(OH)3 溶解。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)铝在自然界中有游离态和化合态两种形式()(2)除去铝片表面的氧化膜可以用砂纸打磨，也可以用盐酸或氢氧化钠溶液清洗()(3)Al2O3 和 Al(OH)3 可以和所有的酸或碱反应生成盐和水()(4)强酸性溶液中铝元素以 Al3形式存在，强碱性溶液中铝元素以 AlO2 形式存在()2下列变化不可能通过一步实验直接完成的是()AAl(OH)3Al2O3 BAl2O3Al(OH
5、)3CAlAlO2DAl3Al(OH)3B Al(OH)3 加热分解可直接得 Al2O3，Al 与强碱溶液反应可得AlO2，Al3遇碱可直接得 Al(OH)3，Al2O3 难溶于水，不能通过一步反应得 Al(OH)3，应将 Al2O3 与酸或碱反应得 Al3或 AlO2，再与碱或酸反应，才能得 Al(OH)3。3写出下列反应的离子方程式。(1)Al2O3 溶于 NaOH 溶液中_。(2)Al(OH)3 溶于 NaOH 溶液中_。(3)AlCl3 溶液中加入足量氨水_。(4)NaAlO2 溶液中通入过量 CO2_。答案(1)Al2O32OH=2AlO2 H2O(2)Al(OH)3OH=AlO2
6、2H2O(3)Al33NH3H2O=Al(OH)33NH4(4)AlO2 CO22H2O=Al(OH)3HCO3核 心 突 破 攻 重 难 铝及其重要化合物的相互转化1.“铝三角”及其转化关系(1)Al3与 Al(OH)3 的相互转化Al3转化为 Al(OH)3:Al33NH3H2O=Al(OH)33NH4；Al33OH(少量)=Al(OH)3。Al(OH)3 转化为 Al3：Al(OH)33H=Al33H2O。(2)Al3与 AlO2 的相互转化Al3转化为 AlO2：Al34OH(过量)=AlO2 2H2O。AlO2 转化为 Al3：AlO2 4H(过量)=Al32H2O。(3)AlO2
7、与 Al(OH)3 的相互转化AlO2 转化为 Al(OH)3：AlO2 CO2(过量)2H2O=Al(OH)3HCO3；2AlO2 CO2(少量)3H2O=2Al(OH)3CO23。AlO2 H(少量)H2O=Al(OH)3。Al(OH)3 转化为 AlO2：Al(OH)3OH=AlO2 2H2O。2“铝三角”转化关系的应用(1)制取 Al(OH)3Al33NH3H2O=Al(OH)33NH4；AlO2 CO22H2O=Al(OH)3HCO3。(2)检验与鉴别用过量的 NaOH 溶液检验 Al3的存在。用过量的 NaOH 溶液鉴别 Al3、Mg2。采用互滴法鉴别 Al3与 OH，AlO2 与
8、 H。(3)分离与提纯利用 Al 能溶于强碱溶液，分离 Al 与其他金属的混合物(如 Fe、Al 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(如 Fe2O3、Al2O3 混合物)。利用 Al(OH)3 能与强碱溶液反应，分离 Al3与其他金属阳离子(如 Al3与 Mg2或 Fe3)。A、B、C、D、E 五种物质均含某种常见金属元素，它们的转化关系如图所示，B 为白色难溶固体，E 易溶于水。(1)写出化学式：A_，B_，C_，D_。(2)写出下列反应的化学方程式：BC_；BD_。(3)写出下列反应的离子方程式：AD_；CD_。解析(1)从题图可知，A、B、C
9、 均能与盐酸、NaOH 溶液反应，且均含同种金属元素，A 受热能分解，B 能电解，可知 A、B、C 分别为 Al(OH)3、Al2O3、Al，D、E 分别为 AlCl3、NaAlO2。(2)BC 的化学方程式为 2Al2O3=通电熔融 4Al3O2，BD 的化学方程式为 Al2O36HCl=2AlCl33H2O。(3)AD 的离子方程式为 Al(OH)33H=Al33H2O，CD的离子方程式为 2Al6H=2Al33H2。答案(1)Al(OH)3 Al2O3 Al AlCl3(2)2Al2O3=通电熔融 4Al3O2 Al2O36HCl=2AlCl33H2O(3)Al(OH)33H=Al33H
10、2O 2Al6H=2Al33H21有四种含有铝元素的化合物 A、B、C、D，且能发生下列反应：ANaOHDH2O，B加热 AH2O，CNaOH(适量)BNaCl，在 D 溶液中滴入盐酸后有沉淀生成，盐酸过量沉淀又溶解生成 C，则 A、B、C、D 的化学式分别是A_，B_，C_，D_。解析 含有铝元素的化合物加热能分解的只有 Al(OH)3，根据B 加热,AH2O 推出 B 为 Al(OH)3，A 为 Al2O3，由ANaOHDH2O 推出 D 为 NaAlO2，由CNaOH(适量)BNaCl 推出 C 为 AlCl3。答案 Al2O3 Al(OH)3 AlCl3 NaAlO2有关Al(OH)3
11、沉淀图像的分析1.可溶性铝盐与 NaOH 溶液互滴情况分析可溶性铝盐溶液中滴加 NaOH 溶液至过量NaOH 溶液中逐滴滴加可溶性铝盐溶液至过量 立即产生白色沉淀渐多最多渐少沉淀消失无沉淀(有即溶)出现沉淀渐多最多沉淀不消失 Al33OH=Al(OH)3Al(OH)3OH=AlO2 2H2O4OHAl3=AlO2 2H2O3AlO2Al36H2O=4Al(OH)3 2.偏铝酸盐与稀盐酸互滴情况分析偏铝酸盐溶液中滴加稀盐酸至过量稀盐酸中逐滴滴加偏铝酸盐溶液至过量 立即产生白色沉淀渐多最多渐少沉淀消失无沉淀(有即溶)出现沉淀渐多最多沉淀不消失 AlO2 HH2O=Al(OH)3Al(OH)33H=
12、Al33H2OAlO2 4H=Al32H2OAl33AlO26H2O=4Al(OH)3 把 NaOH、MgCl2、AlCl3 三种固体组成的混合物溶于足量水后，产生 1.16 g 白色沉淀，再向所得浊液中逐滴加入 1.00 molL1 盐酸，加入盐酸的体积与生成沉淀的关系如图所示。(1)A点 的 沉 淀 物 的 化 学 式 为 _，理 由_。(2)写出 A 点至 B 点发生反应的离子方程式_。(3)原混合物中 MgCl2 的质量是_ g，AlCl3 的质量是_ g，NaOH 的质量是_ g。(4)C 点盐酸的体积为_ mL。解析(1)加入 10.0 mL 盐酸后沉淀才增加，说明加入 10.0
13、mL 盐酸正好把过量的 NaOH 中和掉，故 A 点的沉淀物只有 Mg(OH)2。(2)AB，AlO2 刚好生成 Al(OH)3，反应为 AlO2 HH2O=Al(OH)3。(3)n(MgCl2)nMg(OH)21.16 g58 gmol10.02 mol，m(MgCl2)0.02 mol95 gmol11.90 g。n(AlCl3)n(AlO2)n(HCl)10.030.01.00 molL1(30.010.0)103 L0.02 mol，m(AlCl3)0.02 mol133.5 gmol12.67 g。n(NaOH)2n(MgCl2)4n(AlCl3)1.00 molL10.03 L0.
14、13 mol，m(NaOH)0.13 mol40.0 gmol15.20 g。(4)从 BC，加入的盐酸刚好把 Mg(OH)2、Al(OH)3 溶解掉，则 n(HCl)n(NaOH)0.13 mol。V(盐酸)0.13 mol1.00 molL10.13 L130 mL。答案(1)Mg(OH)2 因为加入 10.0 mL 盐酸恰好中和过量NaOH，再加盐酸沉淀增多，说明 AlO2 转化为 Al(OH)3，故 A 点沉淀为 Mg(OH)2(2)AlO2 H H2O=Al(OH)3 (3)1.90 2.67 5.20(4)130方法技巧(1)解答图像计算题，必须抓住有关化学反应原理和有关物质的性质
15、，结合图像的特点，综合分析逐步计算求解。其关键是抓住图像的四点(原点、交点、转折点、终点)，数形结合，分析计算。(2)在铝盐和强碱溶液及偏铝酸盐和强酸溶液反应的图像中，只要沉淀的量没有达到最大值，则产生的沉淀对应的碱或酸的量都有不足和过量两种情况，计算时要注意讨论。2将一定质量的镁铝合金投入 100 mL 一定浓度的盐酸中，合金完全溶解。向所得溶液中滴加浓度为 5 molL1 的 NaOH 溶液，生成的沉淀跟加入的 NaOH溶液的体积关系如图所示(横坐标体积单位是 mL，纵坐标质量单位是 g)。求：(1)合金中 Mg 的质量为_。(2)所用盐酸的物质的量浓度为_。解 析 (1)mMg(OH)2
16、 11.6 g，n(Mg)nMg(OH)2 11.6 g58 gmol10.2 mol，m(Mg)0.2 mol24 gmol14.8 g。(2)当沉淀达最大值时，溶液中溶质为 NaCl，此时 n(HCl)n(NaOH)，0.100 Lc(HCl)0.160 L5 molL1，c(HCl)8 molL1。答案(1)4.8 g(2)8 molL1当 堂 达 标 提 素 养 1下列说法正确的是()A金属氧化物都能与水反应生成碱B非金属氧化物都能与水反应生成酸C氧化铝既能与盐酸反应又能与氨水反应D氧化铝是冶炼金属铝的原料D 多数金属氧化物和部分非金属氧化物不溶于水，例如 CuO、SiO2 等；Al2
17、O3 是两性氧化物，能与酸和强碱溶液反应；工业上用电解 Al2O3 的方法制备铝。2下列关于 Al(OH)3 的性质叙述错误的是()AAl(OH)3 受热易分解生成 Al2O3 和 H2OBAl(OH)3 是难溶于水的白色胶状物质CAl(OH)3 能凝聚水中的悬浮物，也能吸附色素DAl(OH)3 既能溶于 NaOH 溶液、氨水，又能溶于盐酸D Al(OH)3 是两性氢氧化物，能溶于酸，也能溶于 NaOH、KOH 等强碱，但 Al(OH)3 不能溶于氨水等弱碱。3下列物质Al、NaHCO3、Al2O3、Mg(OH)2、Al(OH)3中，既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应的化合物是()ABCDC
18、 Al 既能与盐酸反应，又能与 NaOH 溶液反应，但不是化合物；Mg(OH)2 只能与盐酸反应；NaHCO3、Al2O3、Al(OH)3 三种物质既能与盐酸反应，又能与 NaOH 溶液反应。4将一定质量的 Al、Fe 混合物加入足量的盐酸中，充分反应后得到标准状况下的氢气 8.96 L；如果将等质量的该混合物加入足量的 NaOH 溶液中，充分反应后得到标准状况下的氢气 6.72 L。(1)写出与碱反应涉及的化学方程式：_。(2)混合物中 Al 和 Fe 的质量分别为_和_。解析(1)2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。(2)加入足量的 NaOH 溶液中，产生的氢气 n(H2)VV
19、m6.72 L22.4 L/mol0.3 mol 加入足量的盐酸中，产生的氢气 n(H2)VVm8.96 L22.4 L/mol0.4 mol 根据电子转移可知 2 Al3 H2 0.2 mol 0.3 mol 则 m(Al)0.2 mol27 g/mol5.4 g 则铁与盐酸反应生成 0.4 mol0.3 mol0.1 mol Fe2HCl=FeCl2H2 0.1 mol 0.1 mol 则 m(Fe)nM0.1 mol56 g/mol5.6 g 答案(1)2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2(2)5.4 g 5.6 g5某校化学兴趣小组用如图所示过程除去 AlCl3 中含有的 M
20、g2、K杂质离子并尽可能减少 AlCl3 的损失。请回答下列问题：(1)写出混合物中加入足量氢氧化钠溶液时，溶液中发生反应的离子方程式：_。(2)氢氧化钠溶液能否用氨水代替，为什么？_。(3)溶液 a 中存在的离子有_；在溶液 a 中加入盐酸时需控制盐酸的量，为什么？_。为此，改进方法是_。解析(1)加入足量氢氧化钠溶液，Mg2可与 OH反应生成Mg(OH)2 沉淀，Al3先与 OH反应生成 Al(OH)3，生成的 Al(OH)3继续与 OH反应生成 AlO2 和 H2O。(2)氢氧化钠溶液不能用氨水代替，因为在 Al3与氨水反应生成Al(OH)3 后，Al(OH)3 不能与氨水继续反应，从而
21、不能将 Al(OH)3 与Mg(OH)2 分开。(3)加入氢氧化钠溶液后除去了 Mg2，但又引入了 Na，同时Al3转化成了 AlO2；因为氢氧化铝能与强酸反应，所以在加入盐酸沉淀 AlO2 时，需要控制溶液的 pH，以防止部分 AlO2 转化成 Al3；氢氧化铝只能与强碱或强酸反应，因此，可在溶液 a 中通入过量二氧化碳气体，而 Al(OH)3 不会溶解。答 案 (1)Mg2 2OH=Mg(OH)2，Al3 3OH=Al(OH)3，Al(OH)3OH=AlO2 2H2O(2)不能，因为在 Al3与氨水反应生成 Al(OH)3 后，Al(OH)3 不能与氨水继续反应，从而不能将 Al(OH)3 与 Mg(OH)2 分开(3)Cl、K、AlO2、OH、Na 因为 Al(OH)3 能与强酸反应，所以在加入盐酸时，需要控制盐酸的量，以防止部分 Al(OH)3 转化成Al3 通入过量二氧化碳气体点击右图进入 课 时 分 层 作 业 Thank you for watching!