2019届一轮复习苏教版专题3第2单元从铝土矿到铝合金学案

2019届一轮复习苏教版专题3第2单元从铝土矿到铝合金学案

第二单元　从铝土矿到铝合金 考纲定位 全国卷5年考情 ‎1.掌握铝的主要性质及其应用。‎ ‎2.掌握铝的重要化合物的主要性质及其应用。‎ ‎3.了解铝及其重要化合物的制备方法。‎ ‎2017年：Ⅱ卷T8(B)、T9(C)、T26(3)‎ ‎2016年：Ⅰ卷T11(D)、T12；Ⅲ卷T7(A)、T28(3)‎ ‎2015年：Ⅰ卷T10(C)、T27(3)；Ⅱ卷T13(B、C)‎ ‎2014年：Ⅱ卷T9(C)、T27‎ ‎2013年：Ⅰ卷T27(2)‎ 考点1| 铝及其氧化物的性质和应用 ‎(对应学生用书第40页)‎ ‎ [考纲知识整合]‎ ‎1．铝的结构和存在 ‎ 铝位于元素周期表第3周期ⅢA族，原子结构示意图为。铝元素在地壳中含量丰富，仅次于氧、硅。自然界中的铝全部以化合态存在。‎ ‎2．铝的主要性质(写出有关方程式)‎ ‎ 铝是银白色固体，有金属光泽，易导电导热，有延展性。‎ ‎ (1)与O2的反应 ‎ ‎ ‎ (3)与强碱溶液反应(写离子方程式)‎ ‎ 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。‎ ‎ (4)铝热反应——铝热剂为Al和Fe2O3，反应的化学方程式为2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，此反应体现了铝的较强还原性。‎ ‎ 提醒：①铝热反应的实验装置及试剂作用 ‎ ②铝热反应的原理应用 ‎ a．制取熔点较高、活泼性弱于Al的金属铬、锰、钨等；‎ ‎ b．金属焊接，如野外焊接钢轨等。‎ ‎3．铝的氧化物(Al2O3)——两性氧化物 ‎ (1)物理性质：白色固体，难溶于水，熔、沸点很高，可用作耐火材料。‎ ‎ (2)化学性质(写离子方程式)‎ ‎ ‎ ‎ ②Al2O3制备Al：2Al2O34Al＋3O2↑。‎ ‎ (3)用途：耐火材料，工业冶炼铝。‎ ‎[应用体验]‎ ‎1．(1)浓H2SO4和浓HNO3能用铝制容器盛装的理由是什么？‎ ‎ (2)能与Al反应生成H2的溶液一定是酸性溶液吗？为什么？‎ ‎ (3)用砂纸除净氧化膜的铝箔加热有什么现象？为什么？‎ ‎ (4)铝在空气中易钝化形成氧化膜，能否用稀H2SO4或NaOH溶液洗去钝化膜？为什么？‎ ‎ 【提示】　(1)常温下，铝遇到浓H2SO4和浓HNO3时表面迅速形成一层致密的氧化膜保护层即“钝化”。‎ ‎ (2)不一定，Al与H＋或OH－均反应生成H2。‎ ‎ (3)加热熔化的铝箔并不滴落，好像一层膜兜着。即使打磨过的铝箔，在空气中又很快生成新的氧化膜，且Al2O3熔点比铝的高。‎ ‎ (4)可以，Al2O3为两性氧化物，与强酸强碱均可反应。‎ ‎2．足量下列物质与相同质量的镁铝合金反应，不放出H2的为________；放出氢气且消耗溶质物质的量由多到少的顺序为________。‎ ‎ ①氢氧化钠溶液　②稀硫酸　③盐酸　④稀硝酸 ‎ 【提示】　④　③>②>①‎ ‎[高考命题点突破]‎ 命题点1　铝及其氧化物的性质和应用 ‎1．(2018·福州质检)科技工作者提出用铝粉处理含亚硝酸盐废水的思路：调节亚硝酸盐废水的酸碱性，使其pH>12，然后加入适量的铝粉搅拌，从而达到预期目的。下列判断错误的是 (　　) 【导学号：91720112】‎ ‎ A．处理废水时铝单质转化为Al3＋‎ ‎ B．处理废水时亚硝酸盐被还原 ‎ C．处理过程中，OH－参与了反应 ‎ D．铝粉颗粒大小影响废水处理的速率 ‎ A　[pH>12，溶液显碱性，则处理废水时，铝单质转化为AlO，A错误；铝是金属，具有还原性，因此处理废水时，亚硝酸盐被还原，B正确；处理废水时铝单质转化为AlO，这说明OH－参与了反应，C正确；固体反应物的表面积越大，反应速率越快，因此铝粉颗粒的大小影响废水处理的速率，D正确。]‎ ‎2．下列关于镁铝的说法正确的是(　　)‎ ‎ A．镁铝制品在空气中能稳定存在是因为铝不活泼 ‎ B．浓HNO3、浓H2SO4能用铝制器皿盛装是因为铝与浓HNO3、浓H2SO4‎ ‎ 不反应 ‎ C．镁、铝均与NaOH溶液反应 ‎ D．铝与Fe2O3发生铝热反应是利用了Al的还原性比Fe强 ‎ D　[A项，镁铝制品在空气中稳定存在的原因是形成了一层致密氧化膜保护内部金属；B项，浓HNO3、浓H2SO4用铝制器皿盛装是因为常温下铝遇浓HNO3、浓H2SO4钝化，不是不反应；C项，镁与NaOH溶液不反应。]‎ ‎3．(2018·福州质检)科学家发明的透明坚硬镁铝氧化物新型材料，可以用作显示器和手机屏幕。下列有关镁和铝的说法正确的是(　　) 【导学号：91720113】‎ ‎ A．镁的金属性比铝弱 ‎ B．镁和铝的氧化物都可以与盐酸反应 ‎ C．镁和铝原子的最外层电子数都为3‎ ‎ D．镁和铝的氧化物都可以与氢氧化钠溶液反应 ‎ B　[A项，镁的金属性比铝强，错误；B项，镁和铝的氧化物都可以与盐酸反应，正确；C项，镁和铝原子的最外层电子数分别是2和3，错误；D项，氧化铝是两性氧化物，可以与氢氧化钠溶液反应，氧化镁是碱性氧化物，与氢氧化钠溶液不反应，错误。]‎ 命题点2　铝与酸、碱反应的有关计算 ‎4．(2018·保定联考)足量下列物质与等质量的铝反应放出氢气，且消耗溶质物质的量最少的是 (　　)‎ ‎ A．氢氧化钠溶液　　　　 B．稀硫酸 ‎ C．盐酸 D．稀硝酸 ‎ A　[设Al为1 mol,1 mol铝与氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2和H2，消耗1 mol NaOH；1 mol铝与稀硫酸反应生成Al2(SO4)3和H2，消耗1.5 mol H2SO4；1 mol铝与盐酸反应生成AlCl3和H2，消耗3 mol HCl；硝酸与金属铝反应不生成氢气，综合以上分析可知反应放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是氢氧化钠溶液，故选A。]‎ ‎5．铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题：‎ ‎ 【导学号：91720114】‎ ‎ (1)等质量的两份铝分别与足量的HCl、NaOH溶液反应，所得H2的体积之比是________。‎ ‎ (2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，产生H2的体积之比是________。‎ ‎ (3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H2相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是________。‎ ‎ (4)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L－1的盐酸和NaOH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V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则甲烧杯中剩余的反应物是________。‎ ‎ 【解析】　(1)根据化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，得Al与H2的关系式均为2Al～3H2‎ ‎，故只要参加反应的Al的量相等，所得H2的量必相等。(2)因为在反应中Al过量，产生的H2由HCl和NaOH的量决定。根据化学反应中的关系式：6HCl～3H2、‎ ‎ 2NaOH～3H2，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积比为1∶3。(3)因为铝足量且产生H2相等，根据关系式n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1，又因为两溶液体积相等，故物质的量浓度c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。(4)其反应原理分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时，产生H2的体积比是1∶3，而题设条件体积比为1∶2，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的。‎ ‎ 【答案】　(1)1∶1　(2)1∶3　(3)3∶1　(4)Al ‎(1)无论与酸还是与碱反应，Al与H2的关系都是2Al～3H2。　‎ ‎(2)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液分别反应：‎ ‎①产生H2的物质的量相等。‎ ‎②消耗H＋、OH－的物质的量之比为n(H＋)∶n(OH－)＝3∶1。‎ ‎(3)足量的铝分别与等物质的量的HCl和NaOH反应：‎ ‎①消耗Al的物质的量之比为1∶3。‎ ‎②生成H2的物质的量之比为1∶3。‎ ‎(4)一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比<<，则必定是铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。‎ ‎ ‎ ‎　 将一定量的镁铝合金样品分成两等份，一份加入足量NaOH溶液中，充分反应后，收集到标准状况下气体6.72 L；另一份加入到足量稀盐酸中，充分反应后，收集到标准状况下气体11.2 L。则原合金样品中镁的质量为(　　)‎ ‎ A．‎4.8 g　　 B．‎‎6 g ‎ C．‎9.6 g D．‎‎12 g ‎ A　[由题意知Mg与盐酸反应生成的H2为‎11.2 L－‎6.72 L＝‎4.48 L，为0.2 mol；由Mg＋2H＋===H2↑＋Mg2＋，知n(Mg)＝0.2 mol，则m(Mg)＝0.2‎ ‎ mol×‎24 g/mol＝‎4.8 g。]‎ 考点2| 铝的氢氧化物与盐的性质及应用 ‎(对应学生用书第41页)‎ ‎ [考纲知识整合]‎ ‎1．铝的氢氧化物[Al(OH)3]——两性氢氧化物 ‎ (1)主要性质 ‎ 白色胶状固体，难溶于水，有较强的吸附性 ‎ ‎ ‎ 写出上图标号中有关反应的化学方程式或离子方程式：‎ ‎ ①Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；‎ ‎ ②Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O；‎ ‎ ③2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。‎ ‎ 提醒：(1)Al(OH)3两性的电离 ‎ ‎ ‎ Al(OH)3具有两性，能溶于强酸(如盐酸)、强碱(如NaOH溶液)，但不溶于弱酸(如H2CO3)、弱碱溶液(如氨水)。‎ ‎ (2)既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的物质有：Al、Al2O3、Al(OH)3，多元弱酸的酸式盐(如NaHCO3、NaHSO3、NaH2PO4等)，弱酸的铵盐(如CH3COONH4等)。‎ ‎ (2)制备 ‎ ①向铝盐中加入足量氨水，离子方程式为 ‎ Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH；‎ ‎ ②向偏铝酸盐中通入足量CO2，离子方程式为 ‎ AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO；‎ ‎ ③NaAlO2与AlCl3的溶液混合，离子方程式为 ‎ 3AlO＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓。‎ ‎2．明矾 ‎ (1)化学式为KAl(SO4)2·12H2O。‎ ‎ (2)电离方程式为KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO。‎ ‎ (3)应用：净水；净水原理为明矾电离出的Al3＋在水中水解生成Al(OH)3胶体，吸附水中悬浮物而沉淀，使水净化，其离子方程式为Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋。‎ ‎[应用体验]‎ ‎1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎ (1)(2016·全国Ⅲ卷)泡沫灭火器灭火是利用了Al2(SO4)3和小苏打的反应。‎ ‎(　　)‎ ‎ (2)(2017·全国Ⅱ卷)Al的氧化物的水化物是强碱。(　　)‎ ‎ (3)(2016·江苏高考)向Al2(SO4)3溶液中加入过量氨水的离子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。(　　)‎ ‎ (4)(2015·全国Ⅱ卷)氯化铝溶液滴入浓NaOH溶液中，产生大量白色沉淀。‎ ‎(　　)‎ ‎ (5)明矾净水时起杀菌消毒作用。(　　)‎ ‎ (6)NaAlO2溶液中通入过量CO2，可生成Al(OH)3。(　　)‎ ‎ (7)(2015·江苏高考)制备Al(OH)3的方法是向1 mol·L－1 AlCl3溶液中加入过量的6 mol·L－1 NaOH溶液。(　　)‎ ‎ (8)氢氧化铝可作胃酸的中和剂。(　　)‎ ‎ 【提示】　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√　(7)×　(8)√‎ ‎2．实验探究：(1)Al2(SO4)3溶液中逐滴加入氨水至过量有什么现象？‎ ‎ (2)Al2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量有什么现象？‎ ‎ (3)NaAlO2溶液中逐滴加入盐酸至过量有什么现象？‎ ‎ (4)NaAlO2溶液中通入CO2至过量有什么现象？‎ ‎ 【提示】　(1)生成白色胶状沉淀。‎ ‎ (2)开始生成白色沉淀，后又逐渐溶解完全。‎ ‎ (3)开始生成白色沉淀，后又逐渐溶解完全。‎ ‎ (4)生成白色沉淀。‎ ‎[高考命题点突破]‎ 命题点1　铝的重要化合物的性质制备及其应用 ‎1．下列关于铝的化合物在生产、生活中的应用的说法不正确的是(　　)‎ ‎ 【导学号：91720115】‎ ‎ A．Al(OH)3在用于治疗胃酸过多类疾病时表现出弱碱性 ‎ B．明矾溶于水后可得到少量的有强吸附性的Al(OH)3，故明矾可作净水剂 ‎ C．Al(OH)3可用于中和馒头制作过程(如发酵阶段)中产生的酸 ‎ D．Al2O3可用于制作耐火材料而Al(OH)3不能 ‎ C　[治疗胃酸过多时要消耗胃中的酸，因此Al(OH)3表现出弱碱性，A项正确；Al(OH)3有强吸附性，能吸附水中悬浮的杂质并最终转化为沉淀而使水变澄清，B项正确；馒头制作过程中加小苏打是用于发泡和中和酸的，不用Al(OH)3，因其不能与弱酸反应，C项错误；耐火材料本身具有热稳定性且熔点很高，而Al(OH)3受热易分解，D项正确。]‎ ‎2．现有Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3、NaOH(aq)6种物质，它们之间有如图所示转化关系，图中每条线两端的物质之间都可以发生反应，下列推断不合理的是(　　) 【导学号：91720116】‎ ‎ A．N一定是HCl(aq)‎ ‎ B．X可能为Al或Cl2‎ ‎ C．Y一定为NaOH(aq)‎ ‎ D．Q、Z中的一种必定为Al2O3‎ ‎ B　[由题图可知Y为NaOH(aq)，N一定是HCl(aq)，M为Al。]‎ ‎3．(2016·海南高考)KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如图所示。回答下列问题： 【导学号：91720117】‎ ‎ ―→ ‎ (1)为尽量少引入杂质，试剂①应选用_______________________(填标号)。‎ ‎ a．HCl溶液 B．H2SO4溶液 ‎ c．氨水 D．NaOH溶液 ‎ (2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为________________________‎ ‎ _______________________________________________________________。‎ ‎ (3)沉淀B的化学式为________；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是______________________________________________________________‎ ‎ _______________________________________________________________。‎ ‎ 【解析】　根据题意知试剂①溶解Al进而除去Fe、Mg，由此可知A中含有AlO，AlO与NH4HCO3作用生成沉淀B Al(OH)3，Al(OH)3与稀H2SO4、K2SO4形成明矾。‎ ‎ 【答案】　(1)d　(2)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑　(3)Al(OH)3　Al3＋水解，使溶液中H＋浓度增大 命题点2　从铝土矿中提取Al2O3的化工流程分析 ‎4．工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图所示：‎ ‎ ‎ ‎ 下列叙述正确的是 (　　) 【导学号：91720118】‎ ‎ A．试剂X可以是NaOH溶液，也可以是盐酸 ‎ B．反应①过滤后所得沉淀为Fe(OH)3‎ ‎ C．图中所有转化反应都不是氧化还原反应 ‎ D．反应②中一定会发生反应：NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3‎ ‎ D　[由题意知，铝土矿→试剂X的目的是溶解Al2O3不溶解Fe2O3，由此可知试剂X为强碱不能为强酸。溶液乙NaHCO3，可知Y为CO2。]‎ ‎ 命题点3　以铝屑为原料制备Al(OH)3的途径 ‎5．实验室可用铝屑、氨水、氢氧化钠溶液、稀硫酸等来制备氢氧化铝，某同学设计了三种实验方案：‎ 方案①‎ Al→Al3＋→Al(OH)3‎ 方案②‎ Al→AlO→Al(OH)3‎ 方案③‎ →Al(OH)3‎ ‎ (1)用方案①制备Al(OH)3时使用的药品最好是铝屑、稀硫酸和氨水，不用氢氧化钠溶液代替氨水的原因是______________________________________‎ ‎ _______________________________________________________________；‎ ‎ 写出与该方案有关的离子方程式____________________________________‎ ‎ ________________________________________________________________。‎ ‎ (2)用方案②来制备Al(OH)3时，必须注意________的用量，以防止生成的Al(OH)3溶解。‎ ‎ (3)三种方案中，你认为最好的是________(填序号)，原因是______________。‎ ‎ 【解析】　分析本题应从Al(OH)3是两性氢氧化物着手，过量的强酸、强碱均会降低Al(OH)3的产率，而Al3＋与AlO反应制取氢氧化铝，则不存在该问题，故方案③最好。‎ ‎ 【答案】　(1)若用NaOH溶液沉淀Al3＋，终点不易控制，因为Al(OH)3会溶于过量的NaOH溶液，从而影响Al(OH)3的生成量　2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH　(2)稀硫酸 ‎ (3)③ 　药品用量最少，操作最为简单，产率高