2020届浙江学考一轮复习考点精讲通用版考点12铝的性质和工业制法学案

2020届浙江学考一轮复习考点精讲通用版考点12铝的性质和工业制法学案

考点12　铝的性质和工业制法 知识条目 必考要求 加试要求 ‎1.地壳中铝的含量及存在形式，铝合金 a ‎2.从铝土矿中获得铝的方法 b ‎3.铝的重要性质(跟酸、碱反应，铝热反应，钝化现象)‎ b 一、地壳中铝的含量及存在形式 铝位于元素周期表第三周期ⅢA族，原子结构示意图为。铝元素在地壳中含量丰富，仅次于硅。自然界中的铝全部以氧化铝形式存在。‎ 铝是一种银白色轻金属，密度小，熔沸点低，质软，有良好的导电、导热性。‎ 二、铝的重要性质(写出下列化学反应方程式或离子方程式)‎ ‎1．铝箔在空气中燃烧：4Al＋3O22Al2O3‎ ‎2．铝粉和硫粉反应：2Al＋3SAl2S3‎ ‎3．铝与稀硫酸反应：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑‎ ‎4．常温下铝遇浓硫酸或浓硝酸发生钝化 ‎5．铝与氢氧化钠溶液反应：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑‎ ‎6．铝与Fe2O3反应(铝热反应)：2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe 三、从铝土矿中获得铝的方法 请写出①～④的化学反应方程式。‎ ‎①Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O ‎②NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3‎ ‎③2Al(OH)3Al2O3＋3H2O ‎④2Al2O34Al＋3O2↑‎ 四、铝合金 ‎1．概念：合金就是把两种或两种以上的金属(或金属与非金属)经一定方法合成的具有金属特性的物质。‎ ‎2．合金的主要特点：合金的熔点一般比其成分金属都要低，而不是介于两种成分金属的熔点之间；比各成分金属具有更大的硬度、强度和机械加工性。‎ ‎3．铝及其合金的用途 以下列出了铝或铝合金的多种用途，请在后面的横线上写出所应用到的性质：‎ ‎(1)制造飞机或汽车外壳：密度小；‎ ‎(2)作为储存浓硫酸的容器：铝钝化；‎ ‎(3)制造各种日用炊具：延展性好；‎ ‎(4)铝热法冶炼金属：还原性强；‎ ‎(5)制造电线电缆：导电性；‎ ‎(6)制造包装用的铝箔：延展性。‎ ‎【例1】　下列有关铝的相关说法不正确的是(　　)‎ A．铝是地壳中含量最多的金属元素 B．铝是活泼的金属，其合金抗腐蚀性能力差 C．铝可用于制造电线、炊具、易拉罐等制品 D．电解熔融的氧化铝制备金属铝通常会加入冰晶石 ‎【解析】　A项考查的是铝在地壳中的含量排布，正确；B项考查的是铝的化学性质，铝单质活泼，但是铝被氧化后能形成致密的氧化膜，阻止铝进一步被腐蚀，抗腐蚀性增强，合金的抗腐蚀性尤为突出，故B错误；C项考查的是铝的物理性质，分别利用了铝的导电性、导热性、延展性，故C正确；D项冰晶石可降低氧化铝熔融所需要的温度，节约能源，故D正确。‎ ‎【答案】　B ‎【提炼】　这是一道考查铝的存在、用途、性质的相关题目。识记书本中的知识点，根据结构决定性质，性质决定用途进行判断。‎ ‎【例2】　‎ 将3.9 g镁铝合金，投入到500 mL 2 mol/L的盐酸中，金属完全溶解，再加入4 mol/L的NaOH溶液，若要生成的沉淀最多，加入的这种NaOH溶液的体积是(　　)‎ A．125 mL B．200 mL C．250 mL D．560 mL ‎【解析】　根据反应方程式：‎ ‎2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，Al3＋＋3OH－===2Al(OH)3，‎ Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2，‎ 可知溶解镁铝合金所用的H＋的量和使镁铝元素恰好完全沉淀所用的OH－的量是相同的，不管酸是否过量，当沉淀量最大时，n(OH－)＝n(H＋)＝(0.5 L×2 mol·L－1)/4 mol·L－1＝0.25 L，即250 mL。‎ ‎【答案】　C ‎【提炼】　此类题目一般可看成混合物的计算，但是混合物计算过程比较烦琐。根据方程式中的系数找关系，相对比较简便。‎ ‎【例3】　铝是应用广泛的金属，以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：‎ 注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。‎ ‎(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为________________________________________________________________________。‎ ‎(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH________(填“增大”“不变”或“减小”)。‎ ‎(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是________________________________________________________________________。‎ ‎(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示：‎ 阳极的电极反应式为________________________________________________________________________，‎ 阴极产生的物质A的化学式为____________。‎ ‎(5)铝粉在1 000 ℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎【解析】　以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝，由流程可知，加NaOH溶解时Fe2O3不反应，由信息可知SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀，过滤得到的滤渣为Fe2O3、铝硅酸钠，碳酸氢钠与偏铝酸钠反应生成Al(OH)3，过滤Ⅱ得到Al(OH)3，灼烧生成氧化铝，电解Ⅰ为电解氧化铝生成Al和氧气，电解Ⅱ为电解Na2CO3溶液，结合图可知，阳极上碳酸根离子失去电子生成碳酸氢根离子和氧气，阴极上氢离子得到电子生成氢气。‎ ‎(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O；‎ ‎(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，与NaAlO2反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠，碱性为OH－＞AlO＞CO，可知溶液的pH减小；‎ ‎(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，因石墨电极被阳极上产生的O2氧化；‎ ‎(4)分析两极反应物，阳极反应为4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑，阴极上氢离子得到电子生成H2；‎ ‎(5)铝粉在1 000 ℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是NH4Cl受热分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜。‎ ‎【答案】　(1)Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O　(2)减小　(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化 ‎(4)4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑　H2‎ ‎(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜 ‎【提炼】　本题以从铝土矿制备铝为背景，侧重对实验分析能力以及电化学知识的考查。以熟悉的背景，衍生不熟悉的问题，抓住元素化合物的性质以及物质的氧化还原性质进行解题。‎ ‎【例4】　聚合氯化铝(PAC)是一种常用的絮凝剂，通常为浅黄色半透液体，其化学式可表示为：[Al2(OH)nCl6－n]m(n＜6，m＜10)。已知：①PAC与酸混合，可发生解聚，最终生成正盐。‎ ‎②实验室通过增大AlCl3溶液的pH，促进AlCl3水解，制备PAC。某小组的实验流程如下图：‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)AlCl3固体加水后，溶液会有白色浑浊出现。实验室常将AlCl3先溶于________，然后再加水稀释，避免出现浑浊。‎ ‎(2)减压过滤不宜用于过滤颗粒太小的沉淀，所以下列操作有利于后续减压过滤操作的是(　　)‎ A．加入较稀的氨水 B．加入氨水充分反应后，煮沸几分钟 C．使用较稀的AlCl3溶液 D．加入较浓的氨水 ‎(3)在减压过滤前，应先将滤纸放入布氏漏斗，________________________________________________________________________(填实验操作)，使滤纸紧贴在漏斗瓷板上。‎ ‎(4)AlCl3溶液可用废铝渣(含Al与Al2O3)制取，某小组设计了如下装置(夹持和控温装置省略)。实验中，使用滴液漏斗的优点有：①有利于盐酸的滴加；②________________________________________________________________________；‎ 从实验安全的角度分析，该装置有一处不合理，它是________________________________________________________________________。‎ ‎(5)PAC中铝含量可通过EDTA(用Y4－表示)返滴定法测定。其测定原理如下：在样品中加入定量且过量的EDTA标准溶液，使A13＋与EDTA完全反应。再以二甲酚橙为指示剂，用Zn2＋的标准溶液滴定过量的EDTA，当溶液恰好变色时即为终点，相关反应如下：‎ ‎①Al3＋＋Y4－===AlY－；②Zn2＋＋Y4－===ZnY2－。‎ 测定小组获得如下数据，则该PAC样品中铝元素含量为________ g/100 mL。‎ PAC试样稀释 ‎5.00 mL PAC样品，加适量盐酸充分解聚，并定容至250.00 mL 滴定取样 取稀释后样品溶液25.00 mL于锥形瓶 c(EDTA)＝0.024 0 mol·L－1‎ 锥形瓶中加入50.00 mL EDTA c(Zn2＋)＝0.020 0 mol·L－1‎ 指示剂恰好变色时，消耗试液35.00 mL ‎【解析】　(1)AlCl3固体加水后溶液出现白色浑浊是因为铝离子水解，所以先将氯化铝固体溶于盐酸，可避免铝离子水解；‎ ‎(2)氢氧化铝是一种胶状固体，一般增大氨水浓度和加热煮沸可以增大晶体的体积；‎ ‎(3)‎ 抽滤过程中，在加入混合物之前，先要用蒸馏水润湿滤纸，使之与布氏漏斗完全贴合，加快抽滤速度，同时微开水龙头抽气，借助抽气泵使滤纸与布氏漏斗更好贴合；‎ ‎(4)该滴液漏斗是在密闭条件下恒压，与普通漏斗相比，除了液体可以顺利滴下，还可以避免氯化氢的挥发、污染环境；但是该反应产生的气体是氢气，在空气中有可能爆炸，应该要收集起来，而不是直接排入空气中；‎ ‎(5)根据题意可知，50 mL的EDTA主要分为两部分反应：与A13＋和Zn2＋。‎ Al3＋　～　EDTA ‎1 1‎ X (0.0240×50－0.02×35)×10－3 mol X＝5×10－4 mol 由于实验的25 mL试液是从样品的5 mL定容成250 mL中取得，所以每100 mL样品中的铝元素含量为(5×10－4 mol×27 g·mol－1×10×100)/5＝2.70 g/100 mL。‎ ‎【答案】　(1)盐酸　(2)BD ‎(3)用蒸馏水润湿滤纸，微开水龙头抽气 ‎(4)避免氯化氢的挥发、污染环境 ‎(5)缺少H2的尾气处理　(6)2.70‎ ‎【提炼】　这是以铝为背景的实验题，主要考查了实验化学的相关基础知识、含量计算以及铝相关知识。‎