第2单元第6讲 从铝土矿到铝合金(2)

【点拨】铝既能跟酸又能跟碱反应，均生成氢气，一 定量的铝与等量的盐酸、烧碱反应，若酸碱中产生的 气体体积比在1∶1～1∶3之间时，反应情况是：酸中 铝过量而酸不足，碱中铝不足而碱过量。
【迁移训练3】在托盘天平的两个托盘上各放一个 质量相等的烧杯，使天平平衡，在烧杯中分别放入 等 质 量 的 硫 酸 溶 液 和NaOH 溶 液 ( 均 为 足 量) ， 向 H2SO4 溶液中加入镁粉，向NaOH溶液中加入铝粉， 若使天平继续保持平衡，加入镁粉和铝粉的质量之 比为( ) B．3∶2 D．32∶33
一些氢氧化物沉淀的pH如下表：
请回答下列问题： (1)加入盐酸时，氧化铝发生反应的离子方程式为 __________________________。 (2)实验室进行步骤②③④的操作名称为_______。 (3)固体A的化学式为_______，物质C的化学式为 ___________；溶液中的Na ＋ 、Ca2＋ 、Mg2＋ 是在步 骤_____中除去的。 (4)步骤③调节pH的数值范围为_____________，步 骤④调节pH的数值范围为_______________。 (5)步骤⑥反应的化学方程式为_________________。
(2)用石墨作电极，电解上述实验分离出的溶液，两 极产生气泡。持续电解，在阴极附近的溶液中还可 有白色沉淀生成，后沉淀逐渐溶 以观察到的现象是____________________________ 解至消失 _________。解释此现象的离子方程式是：
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、 ____________________________________________
A．2∶38 C．24∶27
【解析】天平题型的解题依据是“天平左右两端净 增加的质量相等”。设加入Mg粉和Al粉的质量分别 为x和y，则： Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑ Δm1 24 22 x 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ Δm2 54 48 y 由于天平仍然平衡：Δm1＝Δm2 【参考答案】D
【参考答案】 请回答下列问题： (1)加入盐酸时，氧化铝发生反应的离子方程式为 Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O __________________________。 过滤 (2)实验室进行步骤②③④的操作名称为_______。 SiO2 (3)固体A的化学式为_______，物质C的化学式为 NaOH溶液[或Ca(OH)2悬浊液] ________________________________；溶液中的Na ＋、Ca2＋、Mg2＋是在步骤_____中除去的。 ④ (4)步骤③调节pH的数值范围为 略大于4.1(损失一点儿Al3＋，保证Fe3＋沉淀完全) _________________________________________，步 5.2<pH<10.4( 或 6<pH<10) 骤④调节pH的数值范围为___________________。 (5)步骤⑥反应的化学方程式为 2Al2O3(熔融) 通电 4Al＋3O2↑ ______________________________________。
(1)按反应类型写出实验中发生反应的化学方程式各 一个(是离子反应的只写离子方程式) 2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑或 置换反应_____________________________ 2Al＋3Cu2＋===2Al3＋＋3Cu _____________________________________； 2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3 化合反应__________________________________。 【解析】(1)CuCl2 溶液中Cu2＋ 的水解使溶液呈酸性， 所以会有2Al＋6H ＋ ===2Al3 ＋ ＋3H2↑，也有2Al＋ 3Cu2＋===2Al3＋＋3Cu；单质铜在潮湿空气中由红色 变为绿色，化学方程式为 2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3。
【典例1】工业上用铝土矿(主要成分是Al2O3 ，还有 少量的Fe2O3、SiO2)提取冶炼铝的原料氧化铝。工艺 流程如下图：
(1)原料A的名称是__________，步骤①反应的离 子方程式是________________________。 (2)滤液1中要加入稍过量原料B，原料B的化学式 是 __________ ， 步 骤 ② 反 应 的 离 子 方 程 式 是 _____________________________________。 (3)步骤③的化学方程式是____________________ ________________________。 (4)如果省去步骤①，即溶解铝土矿是从加入原料 B开始，则会对氧化铝的提取有什么影响 ________________________________________。
【参考答案】AC
【典例3】(宁波二模)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3mol·L－1的盐酸和氢氧化钠溶液，向两烧杯中分别 加入等质量的铝粉，反应结束后测得生成的气体体 积比为甲∶乙＝1∶2，则加入铝粉的质量为( )
A．5.4 g B．3.6 g
C．2.7 g
D．1.8 g
【解析】若甲、乙两烧杯中Al完全反应，产生H2的
【典例4】2005年度诺贝尔生理学或医学奖被授予巴 里 · 歇 尔 (Barry J ． Marshall) 和 罗 宾 · 伦 (J.Robin 马 沃 Warren)，以表彰他们发现了幽门螺杆菌以及该细菌对 消化性溃疡病的致病机理。治胃病的药物中通常含有 氢氧化铝。某研究性学习小组根据原理设计了如下五 种制备方案： A．铝屑与硫酸反应，然后再加入氢氧化钠溶液沉淀 铝离子 B．铝屑与硫酸反应，然后再加氨水沉淀铝离子 C．铝屑与足量氢氧化钠溶液反应，再加入硫酸生成 氢氧化铝
高温
MnO2＋H2O2＋2H＋===Mn2＋＋O2↑＋2H2O _________________________________________。 【解析】①类似于铝热反应；②根据题意可写出离子 方程式：MnO2 ＋H2O2 ＋2H ＋ ===Mn2＋ ＋O2↑＋2H2O。
【点拨】铝是活泼金属，有较强的还原性，铝的
D．铝屑与足量氢氧化钠溶液反应，再通入二氧化
碳生成氢氧化铝
E．铝屑先分别与硫酸、氢氧化钠溶液反应，然后 再将二者反应后的混合液再混合，生成氢氧化铝 (1)你认为________方案最佳。 (2)在你选择的最佳方案中，如何调整反应物的比例， 从 理 论 上 使 铝 全 部 转 化 成 氢 氧 化 铝 ：
【点拨】工业冶炼金属的原理选择与金属的活泼性有 关，较活泼的金属一般用电解的方法制得，不活泼的 金属可以用热分解法得到，一般的金属可以用热还原 法。金属冶炼方法的选择与金属的活泼性有关。
【迁移训练1】(嘉兴二模)日常生活中使用铝合金中 的铝来自于电解氧化铝。工业上电解氧化铝要求其 纯度不得低于98.2%，而天然铝土矿的氧化铝含量为 50%～70%，杂质主要为SiO2 、Fe2O3 、CaO、MgO、 Na2O等。某工厂铝锭生产的工艺流程图如下：
【解析】2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
0.2mol
0.4mol
0.1mol
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
0.2mol 0.4mol 铝和NaOH反应时，铝不足量，根据铝来计算，消耗 0.2mol NaOH，生成0.2mol NaAlO2和0.3mol H2，反 应中产生气体为0.4mol，在标准状况下为8.96L，所 以 B 选 项 错 误 ； 通 入 6.72L HCl 气 体 ， 先 和 0.2mol NaOH 发 生 反 应 ， 再 和 0.1mol NaAlO2 反 应 ， 生 成 0.1mol Al(OH)3，A选项正确；最终溶液中的溶质为 0.3mol NaCl和0.1mol NaAlO2，所以D选项错误。
【解析】由滤液2和石灰石煅烧产物之一(二氧化 碳)反应生成氢氧化铝可知滤液2中含有AlO2－ ，从 而可推知原料A是酸，原料B是碱。 【参考答案】(1)盐酸(硫酸、硝酸) Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O、 Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
(2)NaOH
H＋＋OH－===H2O、
Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O __________________________________。 【解析】 用石墨作电极，电解AlCl3 溶液，电解的方 程式为2AlCl3 ＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2↑＋3Cl2↑。 持续电解，电解水，阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH －从而使阴极区OH－浓度增大，所以会看到有白色沉 淀生成，后沉淀逐渐溶解至消失。
化学性质中铝都表现较强的还原性。如铝表面有
致密的氧化膜对铝起保护作用，使铝有抗腐蚀性。
铝的性质应用中，有一重要应用即铝热反应，该
反应在无机框图推断中，经常涉及，应特别注意。
【 迁 移 训 练 2】 (2010· 靖 江 中 学 模 拟 ) 将 15.6g Na2O2和5.4g Al同时放入一定量的水中，充分反应 后得到200mL溶液，再向该溶液中缓慢通入HCl气 体6.72L(标准状况)，若忽略反应过程中溶液的体 积变化，则下列判断正确的是( ) A．最终得到7.8g的沉淀 B．反应过程中得到6.72L(标准状况)的气体 C．最终得到的溶液中c(NaCl)＝1.5mol/L D．最终得到的溶液中c(Na＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓、
Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
(3)NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3
(4)若用NaOH溶液溶解铝土矿，则有部分SiO2 溶解
在NaOH 溶液 中 生成 硅 酸钠 ， 最后 使 加热 制 得的 Al2O3混有SiO2杂质