1、第二课时 从铝土矿中提取铝 课标要求1了解铝元素在自然界中的主要存在形式。2了解从铝土矿中得到金属铝的过程。1铝元素是地壳中含量最多的金属元素，铝土矿(主要成分是Al2O3)是铝元素在地壳中的主要存在形式之一。2从铝土矿(Al2O3、Fe2O3、SiO2)提取Al2O3的两个流程：(1)铝土矿NaAlO2AlCl3Al(OH)3Al2O3。(2)铝土矿AlCl3NaAlO2Al (OH)3Al2O3。3铝元素在溶液中存在的形式(1)在酸性溶液中存在形式Al3。(2)在碱性溶液中存在形式AlO。 1铝的存在(1)含量：铝元素是地壳中含量最多的金属元素。(2)存在：地壳中铝以化合态存在于铝土矿中，
2、铝土矿的主要成分是Al2O3。2从铝土矿制备铝的工艺流程(1)流程图 (2)反应原理碱溶：化学方程式：Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O；离子方程式：Al2O32OH=2AlOH2O；酸化：化学方程式：CO2(过量)NaAlO22H2O=Al(OH)3NaHCO3；离子方程式：AlOCO2(过量)2H2O=Al(OH)3HCO；灼烧：2Al(OH)3,Al2O33H2O；电解：2Al2O3通电,4Al3O2。(3)电解氧化铝时冰晶石的作用由于氧化铝的熔点很高，直接加热使其熔化需要消耗很大的能量。在实际生产中，向氧化铝中添加冰晶石(Na3AlF6)，使氧化铝熔融温度降低，从而减少了冶炼过
3、程中的能量消耗。1从铝土矿制备铝所涉及的下列有关反应中，属于氧化还原反应的是()A铝土矿溶于NaOH溶液中BNaAlO2溶液的酸化C灼烧氢氧化铝固体D电解熔融的氧化铝解析：选D从铝土矿制备铝所涉及的反应中，只有电解熔融的氧化铝涉及元素化合价的改变，2Al2O3(熔融)通电,4Al3O2，属于氧化还原反应。2铝土矿的主要成分是Al2O3，还含有少量杂质，已知下列操作：加NaOH溶液溶解；通入过量的CO2；过滤；加盐酸酸化；灼烧。要得到高纯度的Al2O3，上述操作的正确顺序是()ABC D解析：选B将铝土矿用NaOH溶液溶解后过滤，目的是除去不与NaOH溶液反应的矿渣，并使Al2O3变成AlO。用
4、CO2酸化是因为Al(OH)3溶于强酸，若加入盐酸，则盐酸的量难以控制，故选B。方法技巧从铝土矿(主要成分Al2O3，含Fe2O3、SiO2杂质)中提取Al2O3两个流程： 1图像类型(1)向含1 mol AlCl3的溶液中加入氨水至过量实验现象：立即产生白色沉淀，且沉淀不溶于过量氨水。反应原理：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH数量关系：3时，生成沉淀的量最多。(2)向含1 mol AlCl3的溶液中加入氢氧化钠溶液至过量实验现象：立即产生白色沉淀且沉淀量逐渐增多，达最大量后，随着NaOH溶液的加入沉淀量又逐渐减少，直至消失。反应原理：OA段：Al33OH=Al(OH)3AB段：Al
5、(OH)3OH=AlO2H2O数量关系：OA段消耗的NaOH与AB段消耗的NaOH的物质的量之比为31。(3)向含1 mol NaAlO2的溶液中通入CO2至过量实验现象：立即产生白色沉淀，且沉淀不溶解。反应原理：OA段：AlO3H2OCO2=2Al(OH)3COAB段：COH2OCO2=2HCO数量关系：时，生成沉淀的量最多(4)向含1 mol NaAlO2的溶液中加入盐酸至过量实验现象：立即产生白色沉淀且沉淀量逐渐增多，达最大量后，随着盐酸的加入沉淀量又逐渐减少，直至消失。反应原理：OA段：AlOHH2O=Al(OH)3AB段：Al(OH)33H=Al33H2O数量关系：OA段消耗的HCl
6、与AB段消耗HCl的物质的量之比为13。(5)向含MgCl2、AlCl3各1 mol的混合溶液中加入氢氧化钠溶液至过量。实验现象：立即产生白色沉淀，且沉淀量逐渐增多，达最大量后，随着NaOH溶液的加入沉淀量部分溶解，但不完全消失。反应原理：OA段：Al33OH=Al(OH)3，Mg22OH=Mg(OH)2；AB段：Al(OH)3OH=AlO2H2O数量关系：AB段消耗的NaOH的物质的量即为混合液中Al3的物质的量。2反应过程中铝元素存在的形式分析(1)向1 L 1 molL1的AlCl3溶液中滴加NaOH溶液(2)向1 L 1 molL1的NaAlO2溶液中滴加稀盐酸1将NaOH溶液逐滴加入
7、到用盐酸酸化的AlCl3溶液中，若用y轴表示Al(OH)3沉淀的量，x轴表示NaOH溶液的体积，下列图像正确的是()解析：选D当溶液中有H、Al3时，加入的OH先与H反应，后与Al3反应：HOH=H2O，Al33OH=Al(OH)3， 故开始加入NaOH溶液时，无沉淀产生，随着NaOH量的增加，沉淀的量也逐渐增加，当NaOH溶液加入到一定量时，沉淀量达到最大值，再加入NaOH溶液，沉淀开始溶解：Al(OH)3OH=AlO2H2O。形成沉淀与溶解沉淀所需NaOH溶液的体积比为31。综上所述，D项的图像符合题意。2向Al2(SO4)3和MgSO4的混合溶液中滴加NaOH溶液，生成沉淀的量与滴入Na
8、OH溶液的体积关系如图所示，则原混合溶液中Al2(SO4)3与MgSO4的物质的量浓度之比为()A61B31C21D12解析：选D由5060 mL可知10 mL NaOH溶液刚好溶解了Al(OH)3，故产生这些Al(OH)3需30 mL NaOH，则在加入的50 mL NaOH溶液中有20 mL与Mg2反应，所以n(Al3)n(Mg2)11，则Al2(SO4)3和MgSO4的物质的量浓度之比为12。三级训练节节过关1工业上用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝，而不用还原剂还原氧化铝的方法冶炼铝，下列说法正确的是()A氧化铝中的铝元素为3价，只有还原性，没有氧化性B加入冰晶石降低氧化铝的熔点，在熔融状态
9、下易被还原C铝单质的还原性强，较难用还原剂还原氧化铝得到铝D铝离子的氧化性强，较难用还原剂还原氧化铝得到铝解析：选C氧化铝中铝元素为3价，是其最高价，故只有氧化性，无还原性，但Al3氧化性较弱，较难用还原剂还原氧化铝得到铝。2在H2SO4酸化过的Al2(SO4)3溶液中滴加NaOH溶液，生成沉淀W(g)与所加NaOH溶液体积V的关系如图，其中正确的是()解析：选DNaOH溶液先与H2SO4反应，没有沉淀生成，然后NaOH溶液再与Al2(SO4)3溶液反应生成Al(OH)3，生成Al(OH)3沉淀与溶解Al(OH)3沉淀所用NaOH的物质的量之比为31。3.将一定量的镁铝合金放入一定量的盐酸中，
10、合金恰好全部溶解，向所得溶液中滴加一定浓度的NaOH溶液，加入NaOH溶液的体积(V)与沉淀质量(m)的关系如图所示。下列说法正确的是()A点的沉淀是Mg(OH)2、Al(OH)3B点的沉淀是Mg(OH)2、Al(OH)3A点的沉淀是Al(OH)3B点的沉淀是Mg(OH)2ABC D解析：选DA点产生沉淀的质量最大，即A 的沉淀是Mg(OH)2、Al(OH)3。Mg22OH=Mg(OH)2，Al33OH=Al(OH)3，之后再加入NaOH溶液，Al(OH)3溶解，Al(OH)3OH=AlO2H2O，至B点时Al(OH)3溶解完全，只剩下Mg(OH)2。4现根据以下几个实验作出了如图所示的图像，
11、横坐标表示向某溶液中加入另一种物质的物质的量，纵坐标表示沉淀的物质的量。根据实验内容，选择相应图像的字母填空。(1)向NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液至过量_。(2)向AlCl3溶液中逐滴加入氨水至过量_。(3)向用盐酸酸化的AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量_。(4)向NaAlO2溶液中滴加盐酸至过量_。解析：(1)向NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液至过量，开始时无沉淀，后出现沉淀，且沉淀量增加，图D符合题意。(2)向AlCl3溶液中逐滴加入氨水至过量，立即产生沉淀，沉淀量增加，且沉淀不消失，图C符合题意。(3)向用盐酸酸化的AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量，开始无沉淀，后
12、产生沉淀，最终沉淀消失，图A符合题意。(4)向NaAlO2溶液中滴加盐酸至过量，立即产生沉淀，沉淀量先增加后减少，最终沉淀消失，生成沉淀消耗的HCl的物质的量与溶解沉淀消耗的HCl的物质的量之比为13，图B符合题意。答案：(1)D(2)C(3)A(4)B一、单项选择题1下列关于铝及其化合物的叙述正确的是()A常温下，铝不能与氧气反应，加热条件下可以与氧气、氯气反应B铝是地壳中含量最多的金属元素C用于熔化烧碱的坩埚可用Al2O3制成D因为氢氧化铝受热易分解，所以具有两性解析：选B铝在常温下就能与氧气反应形成一层致密的氧化膜，A项错误；Al2O3能与烧碱(NaOH)反应，C项错误；氢氧化铝受热易分
13、解，说明其不稳定，既能与酸反应生成盐和水又能与碱反应生成盐和水是其两性的体现，D项错误。2下列有关铝土矿中提炼铝的说法不正确的是()A铝土矿中的铝元素是以化合态存在的，需用化学方法把铝元素变成游离态B提炼过程中，先将铝土矿净化提取氧化铝，再进行冶炼C可用常见的还原剂把氧化铝中的铝还原出来D冶炼铝的方法同工业冶炼钠、镁相似，可用电解法解析：选C铝是活泼金属，常见的还原剂不能还原Al2O3，只能用电解熔融氧化铝实现。3向10 mL 0.1 molL1 AlCl3溶液中逐滴加入0.1 molL1 NaOH溶液V mL，则下列图像正确的是()解析：选B向10 mL 0.1 molL1 AlCl3溶液中
14、逐滴加入0.1 molL1 NaOH溶液V mL，反应的化学方程式为AlCl33NaOH=3NaClAl(OH)3，Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O。因此沉淀达到最大值时消耗氢氧化钠溶液是30 mL，溶解氢氧化铝时又消耗氢氧化钠溶液10 mL，B项符合。4在MgCl2、AlCl3的混合溶液中加入足量的氨水，下列能正确表示加入氨水的量(x)与生成沉淀的量(y)的关系是()解析：选D在MgCl2、AlCl3的混合溶液中加入足量氨水，生成的Mg(OH)2、Al(OH)3与过量的氨水均不反应，故沉淀的量不再发生变化，D项正确。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
15、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、Fe2BH、Mg2、Al3CH、Ba2、Al3 D只有Mg2、Al3解析：选B观察图像时，要注意图像的起始点、终点及曲线的走势。从图像上看，开始时加入NaOH溶液没有沉淀产生，说明溶液中有H，沉淀量逐渐增加，达到最大值，然后又减少说明溶液中存在Al3，沉淀量减少到一定量后，不再发生变化，说明溶液中还存在Mg2。二、不定项选择题6下列各组物质，不能按 (“”表示反应一步完成)关系转化的是()选项abcAAl2O3NaAlO2Al(OH)3BAlCl3Al(OH)3NaAlO2CAlAl(OH)3Al2O3
16、DMgCl2Mg(OH)2MgO解析：选CA项，Al2O3NaAlO2Al(OH)3Al2O3；B项，AlCl3Al(OH)3NaAlO2AlCl3；D项，MgCl2Mg(OH)2MgOMgCl2；C项中，Al不能一步转化成Al(OH)3。7.将物质X逐滴加入Y溶液中，生成沉淀的物质的量(n2)与所加X的物质的量(n1)的关系如图所示，符合该图所示情况的是下表中的()选项ABCDXNaOHAlCl3HClNaAlO2YAlCl3NaOHNaAlO2HCl解析：选C滴入X立即有沉淀产生，可排除B、D两项，而向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液时，产生沉淀消耗的NaOH溶液与溶解沉淀消耗的NaOH溶
17、液的物质的量之比为31，故排除A项，C正确。8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图对上述流程的判断正确的是()A试剂X可以为NaOH溶液，沉淀中含有铁的化合物BCO2可以用稀硫酸或稀盐酸代替C反应的离子方程式为CO2AlO2H2O=Al(OH)3HCOD工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al，成本更低解析：选AC根据Al(OH)3的制备原理可知，CO2不能用稀硫酸或稀盐酸代替，B项错误；Al比Fe活泼，故不能采用Fe还原Al2O3的方法制Al，D项错误。三、非选择题9以下为从铝土矿(Al2O3、Fe2O3、泥沙)提取铝的流程图(注：整个流程中，不考虑泥沙的
18、溶解及有关反应)：据此，回答下列问题：(1)写出A溶质名称_；D的化学式_，Y的名称_。(2)写出CCa(OH)2的反应方程式：_；FB的反应方程式：_。(3)操作()、()在工业生产中的意义_。解析：由框图可推知：A溶质为NaOH、B为CO2、C为NaHCO3或Na2CO3溶液、D为Al(OH)3、E为Al2O3、F为CaCO3、H为Al、Y为冰晶石。答案：(1)氢氧化钠Al(OH)3冰晶石(2)Na2CO3Ca(OH)2=CaCO32NaOH或NaHCO3Ca(OH)2=CaCO3NaOHH2OCaCO3CaOCO2(3)()、()为工业原料的循环利用，可充分利用资源，减少污染10某混合物
19、A，含有KAl(SO4)2、Al2O3和Fe2O3，在一定条件下可实现如下图所示的物质之间的变化(已知Fe2O3不溶于水和强碱溶液)：据此回答下列问题：(1)、四步中对于溶液和沉淀的分离采取的方法是_。(2)根据上述框图反应关系，写出下列B、E所含物质的化学式：固体B_；溶液E_。(3)写出、两个反应的离子方程式或化学方程式_；_。解析：首先利用Al2O3、Fe2O3不溶于水把它们与KAl(SO4)2分离开。再利用Al2O3的两性将Fe2O3与Al2O3分离，最后利用Al3和AlO的性质分别与氨水和盐酸反应转化为Al(OH)3，最终得到Al2O3。答案：(1)过滤(2)Al2O3K2SO4、N
20、H3H2O和(NH4)2SO4(3)Al33NH3H2O=Al(OH)33NH2Al(OH)3Al2O33H2O一、单项选择题1等体积的AlCl3和NaOH溶液混合后，沉淀物中含铝的质量与溶液中含铝的质量相等，则AlCl3和NaOH两种溶液的物质的量浓度之比为()13231427A BC D解析：选DAlCl3和NaOH溶液混合有沉淀生成，可能有两种情况：(1)NaOH不足量；(2)NaOH部分过量。若原溶液中AlCl3为2 mol，如果NaOH不足，应为生成的Al(OH)3沉淀的物质的量与未反应的AlCl3的物质的量相等，则参与反应的AlCl3为1 mol，消耗NaOH 3 mol，正确；如
21、果NaOH部分过量，则生成1 mol Al(OH)3、1 mol AlO，共消耗NaOH 7 mol，正确。2有200 mL氯化镁和氯化铝的混合溶液，其中c(Mg2)为0.2 molL1，c(Cl)为1.3 molL1。要使Mg2全部转化为沉淀分离出来，至少需加4 molL1 NaOH溶液的体积为()A40 mL B72 mLC80 mL D128 mL解析：选C由溶液呈电中性，得2c(Mg2)3c(Al3)c(Cl)1.3 molL1，c(Al3)0.3 molL1，使Mg2全部转化为沉淀分离出来，反应产物为Mg(OH)2、NaAlO2、NaCl，由Al3NaAlO2NaOH和ClNaClN
22、aOH，得：消耗NaOH的物质的量：c(Al3)0.2 Lc(Cl)0.2 L0.32 mol，其溶液的体积为0.08 L80 mL。3.将一小块铝片加入某盐酸中，铝片完全溶解，在所得溶液中继续滴加NaOH溶液。生成Al(OH)3的量与加入NaOH溶液体积的变化关系如图所示，下列说法正确的是()A盐酸与铝片反应后，盐酸还有剩余B图中B点之前发生的离子反应为Al33OH=Al(OH)3CAB段消耗的NaOH溶液的体积与BC段消耗的NaOH溶液的体积比31D溶解铝片的盐酸浓度与滴加的NaOH溶液浓度相等解析：选AA项，从图像可知，刚滴入NaOH溶液时，不生成沉淀，说明盐酸与铝片反应后仍有剩余，正确
23、；B项，B点之前，在O A段，还发生了HOH=H2O的反应，错误；C项，AB段消耗的NaOH溶液的体积与BC段消耗的NaOH溶液的体积比一定等于31，错误；D项，根据题目提供条件，不能判断盐酸与NaOH溶液的浓度关系，错误。4有一块镁铝合金，其中镁与铝的质量比是89，加入足量稀硫酸使其完全溶解后，再加入NaOH溶液，生成沉淀的质量随NaOH溶液体积变化的曲线如下图，其中正确的是()解析：选AMg2H=Mg2H2，2Al6H=2Al33H2，因为硫酸是足量的，所以加入NaOH溶液后发生反应HOH=H2O，Al33OH=Al(OH)3，Mg22OH=Mg(OH)2，Al(OH)3OH=AlO2H2
24、O。镁铝质量比是89，其物质的量比为11，设Mg的质量为24 g，铝的质量为27 g，根据元素守恒，沉淀最大质量为58 g78 g136 g，当氢氧化钠过量，沉淀只有氢氧化镁，其质量为58 g，比136 g的一半少，因此根据上述分析，A符合。二、不定项选择题5如图表示AlCl3溶液与NaOH溶液相互滴加过程中微粒数量的关系曲线。判断下列说法不正确的是()AA线表示Al3的物质的量的变化Bx表示NaOH的物质的量CC线表示Al(OH)3的物质的量的变化DD线表示Al(OH)3的物质的量的变化解析：选DAlCl3溶液与NaOH溶液混合有两种方式：向AlCl3溶液中缓慢滴加NaOH溶液，开始有沉淀生
25、成，后沉淀溶解，且生成沉淀与沉淀溶解消耗的NaOH的物质的量之比为31，对比本题中图像，则x表示NaOH的物质的量，B项正确；另一种方式是向NaOH溶液中缓慢滴加AlCl3溶液，开始没有沉淀，后有沉淀生成，与本题图示情况不符。6将一定质量的镁铝混合物投入100 mL盐酸中，固体全部溶解后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示。若不考虑金属和盐酸反应时HCl的挥发，则下列说法正确的是()A镁和铝的总质量为9 gB盐酸的物质的量浓度为5 molL1CNaOH溶液的物质的量浓度为10 molL1D生成的氢气在标准状况下的体积为10.08 L解析：选AD
26、AB段发生反应HOH=H2O，BC段发生两个反应：Mg22OH=Mg(OH)2、Al33OH=Al(OH)3，CD段发生反应Al(OH)3OH=AlO2H2O。所以D点得到的沉淀全部是Mg(OH)2，n(Mg)nMg(OH)20.15 mol，m(Mg)0.15 mol24 gmol13.6 g，由MgH2可得金属镁与盐酸反应生成的H2的物质的量为0.15 mol；C点得到的沉淀是Al(OH)3和Mg(OH)2的混合物，nAl(OH)3n(Al)0.35 mol0.15 mol0.20 mol，m(Al)0.20 mol27 gmol15.4 g，由2Al3H2可得金属铝与盐酸反应生成的H2的
27、物质的量为0.30 mol。m(Al)m(Mg)9 g，A项正确；标准状况下，V(H2)(0.15 mol0.30 mol)22.4 Lmol110.08 L，D项正确；CD段消耗40 mL NaOH溶液，根据Al(OH)3OH=AlO2H2O，此阶段消耗NaOH的物质的量n(NaOH)nAl(OH)30.20 mol，c(NaOH)5 molL1，C项错误；C点溶液中溶质全部是NaCl，n(HCl)n(Cl)n(Na)n(NaOH)5 molL10.2 L1 mol，所以c(HCl)10 molL1，B项错误。三、非选择题7铝土矿(主要成分为Al2O3，还有少量杂质)是提取铝的原料。提取铝的
28、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)若第步加入的是盐酸，则发生反应的离子方程式为_。解析：铝土矿的主要成分是Al2O3，既可用氢氧化钠溶液溶解，也可用盐酸溶解，发生的离子反应分别为Al2O32OH=2AlOH2O，Al2O36H=2Al33H2O，原方案中为保证把偏铝酸钠溶液中的铝元素完全转化为氢氧化铝沉淀，应通入足量的二氧化碳气体，所以发生的化学反应为NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3。答案：(1)Al2O32OH=2AlOH2O(2)NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO
29、3(3)Al2O36H=2Al33H2O8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 mL 盐酸正好与过量的NaOH完全反应，故A点的沉淀物只有Mg(OH)2。(2)A点至B点，AlO刚好生成A
30、l(OH)3，反应为AlOHH2O=Al(OH)3。(3)n(MgCl2)nMg(OH)20.02 mol，m(MgCl2)0.02 mol95 gmol11.90 g。n(AlCl3)n(AlO)n(HCl)10.030.01.00 molL1(30.0 mL10.0 mL)103LmL10.02 mol，m(AlCl3)0.02 mol133.5 gmol12.67 g。n(NaOH)2n(MgCl2)4n(AlCl3)1.00 molL10.01 L0.13 mol，m(NaOH)0.13 mol40.0 gmol15.20 g。(4)从B点至C点，加入的盐酸刚好把Mg(OH)2、Al(OH)3完全溶解，则n(HCl)n(NaOH)0.13 mol，V(盐酸)0.13 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AlO转化为Al(OH)3，故A点沉淀为Mg(OH)2(2)AlOHH2O=Al(OH)3(3)1.902.675.20(4)130