第一单元 第一课时 从铝土矿中提取铝
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一、选择题
1．若1.8 g某金属跟足量盐酸反应，放出2.24 L H2(标准状况)，则该金属是( )
A．Al B．Mg
C．Fe D．Zn
【解析】 本题解决的难点在于该金属的价态不明确，若知道该金属的价态，由H2的物质的量便可得该金属的物质的量，从而得摩尔质量，最终得该金属的相对原子质量，便可解决问题。由此我们假设金属为R，化合价分别为＋1、＋2、＋3，当化合价为＋1时，M(R)＝9 g·mol－1；当化合价为＋2时，M(R)＝18 g·mol－1；当化合价为＋3时，M(R)＝27 g·mol－1，综合考查，正确的只有当化合价为＋3时，R为Al时合适，故选A。
【答案】 A
2． 已知铍(Be)原子与镁原子最外层电子数都为2，而铍元素与铝元素的单质及其化合物的性质相似。下列关于铍的化合物的推断中正确的是( )
A．氯化铍的化学式为BeCl3
B．氯化铍的化学式为BeCl2
C．氧化铍只能与强酸反应，不能与强碱反应
D．氧化铍既能与强酸反应，又能与强碱反应
【解析】 铍最外层2个电子，与Mg具有相同化合价，氯化铍应为BeCl2。又因其性质与铝类似，具有一定两性，故既能与酸反应，又能与强碱反应。
【答案】 BD
3．下列关于氧化铝的说法中，不正确的是( )
A．氧化铝熔点高、硬度大，是一种耐火材料
B．氧化铝是铝元素在自然界的唯一存在形式
C．红宝石、蓝宝石的主要成分都是氧化铝
D．氧化铝为两性氧化物，能溶于盐酸和氢氧化钠溶液
【答案】 B
4.
日常生活中常用铝制炊具，它质轻且坚固耐用，其中的原因是( )
A．铝很不活泼，不易与其他物质反应
B．铝虽然很活泼，但是只有在高温下才能与其他物质反应
C．铝制品表面有一层致密的氧化物薄膜，起保护作用
D．铝制品表面镀有一层铜，可以保护铝制品
【解析】 铝很活泼，常温下能与氧气反应生成一层致密坚硬的氧化物薄膜，能阻止铝继续被氧化，故铝有一定的抗腐蚀能力。
【答案】 C
5．下列说法正确的是( )
A．所有不锈钢都只含有金属元素
B．我国流通的硬币材质是金属单质
C．广东打捞的明代沉船上存在大量铝制餐具
D．镁合金的硬度和强度均高于纯镁
【解析】 不锈钢是在普通钢的基础上，加入铬、镍等多种元素炼成的钢材，其中还含有碳、硅等非金属元素，故A项错误；我国流通的硬币材质是合金的，故B项错误；广东正在打捞的明代沉船上存在大量陶瓷餐具，故C项错误；合金的性能(如硬度和强度)优于其成分金属，故D项正确。
【答案】 D
6．下列反应的离子方程式书写正确的是( )
A．Na与水反应：Na＋2H2O===Na＋＋H2↑＋2OH－
B．电解饱和食盐水：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
C．NaAlO2溶液中通入足量的CO2：
2AlO2－＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO32－
D．Al2O3粉末溶于NaOH溶液：Al2O3＋2OH－===2AlO2－＋H2O
【解析】 A项中电荷不守恒，错误；C项中通入过量CO2后会生成HCO3－，故错误；B、D项中离子方程式书写正确。
【答案】 BD
7． 由Al3＋→Al(OH)3→AlO2－→→Al3＋系列变化中，中应填写的是( )
A．Al(OH)3 B．AlCl3 C．HCl D．NaOH
【解析】 由Al3＋转变为Al(OH)3，再转变为AlO2－，是通过加入OH－实现的，故由AlO－再转变为Al3＋，应加入H＋，AlO2－首先转化为Al(OH)3，然后转化为Al3＋，A项符合题意。
【答案】 A
8． 要除去Fe2O3中混有的Al2O3，最好的方法是( )
A．用盐酸洗涤过滤 B．加热用H2还原
C．加热用CO还原 D．用NaOH洗涤、过滤
【解析】 Fe2O3、Al2O3都能与酸反应，故要除去Al2O3选用NaOH溶液为好，利用Al2O3两性的特点。
【答案】 D
二 非选择题
9． (1)选择填空：将铝的用途与性质搭配起来(每个选项只选用一次)。
A．质轻 B．延展性好 C．易传热 D．易导电 E．氧化时放热
①太阳能热水器：________；②飞机：________；③焊接铁轨：________；④电缆：________；⑤铝箔________。
(2)佛山是有色金属之乡，其中铝合金材料的产量约占全国的一半。
铝合金材料属于________(填“纯净物”“混合物”或“单质”)。
【解析】 (1)铝在太阳能热水器上的应用是由于它的导热性好。铝合金硬度大质轻，是制造飞机的良好材料，铝被氧化时放热可作铝热剂，因而可用来焊接铁轨。铝用做电缆和铝箔则分别是由于其导电性和延展性。
(2)合金是由一种金属跟其他一种或几种金属(或非金属)一起熔合而成的具有金属特性的物质，因此肯定是混合物。
【答案】 (1)①C ②A ③E ④D ⑤B (2)混合物
10．(2010年郑州高一期末测试)阅读材料，回答下列问题。
材料 近年来，科技人员研究得到一种新型材料——泡沫铝。它是把发泡剂加到熔融或固体粉末的铝合金中而制成的，其优点是硬度高，密度小(约为0.16～0.5克/厘米3)，比木材还轻，可浮于水面，又有很大刚性，且隔音、保温，是一种良好的建筑材料和轻质材料，可大批量投放市场。
(1)铝制成铝箔作食品包装，是利用它的哪一性质( )
A．金属光泽 B．延展性 C．导电性 D．导热性
(2)铝在空气中会被氧化生成一层致密的氧化膜(氧化物)而对铝起保护作用，但这层氧化膜(氧化物)遇到强酸或强碱都会溶解，请写出：
其与盐酸反应的离子方程式：_________________________________________________。
与氢氧化钠溶液反应的化学方程式____________________________________________。
【答案】 (1)B (2)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
11．(2009年济南高一期末测试)在含有Ag＋、Al3＋、Ca2＋、Mg2＋四种离子的溶液中，逐一加入有关物质，填写下列空白：
(1)往混合溶液中加入盐酸，生成________沉淀，反应的离子方程式是：_______________________________________。
(2)把(1)中所得的物质过滤，往滤液中加入氨水，使溶液呈碱性，又出现________色沉淀，是__________________(写名称)，反应的离子方程式是：_________________________________________________。
(3)把(2)中所得的物质过滤，往滤液中加入碳酸钠溶液，又出现________色沉淀，反应的离子方程式是：__________________________________________。
(4)向(2)中所得的沉淀中加入过量的NaOH溶液，所观察到的现象是______________，反应的离子方程式是：________________________，不溶的物质是________。
【解析】 弄清楚Mg2＋、Al3＋共存的环境与条件是解题的关键。正确的思路是Mg2＋、Al3＋都不能在碱性条件下共存，且Al(OH)3只溶于强碱和强酸，Mg(OH)2只溶于酸。
【答案】 (1)AgCl Ag＋＋Cl－===AgCl↓ (2)白 氢氧化镁、氢氧化铝 Mg2＋＋2NH3·H2O===Mg(OH)2↓＋2NH4＋，Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4＋
(3)白 Ca2＋＋CO32－===CaCO3↓
(4)部分沉淀溶解 Al(OH)3＋OH－===AlO2－＋2H2O Mg(OH)2
12 (能力提高)某校化学兴趣小组用下图所示过程除去AlCl3中含有的Mg2＋、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_______________________________________________________________。
【答案】 (1)Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
Al(OH)3＋OH－===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－、H＋、OH－、Na＋ 因为氢氧化铝能与强酸反应，所以在加入盐酸沉淀AlO2－时，需要控制盐酸的量，以防止部分铝转化成Al3＋ 通入过量二氧化碳气体
课件28张PPT。第一单元 从铝土矿到铝合金第一课时 从铝土矿中提取铝1．掌握从铝土矿中提取铝的方法原理。
2．掌握氧化铝的重要性质及应用。
3．体会铝的化合物的特殊性质，注重化学原理在工业生产中的应用。一、从铝土矿中提取铝
1．铝的存在
(1)地壳中金属元素的含量
地壳中含量较多的四种金属顺序(由高到低)为： 。
(2)铝元素在地壳中的存在形式
铝元素占地壳总量的 ，是地壳中含量 的金属元素。铝土矿(主要成分为 ，还有少量的杂质)是铝元素在地壳中的主要存在形式之一。Al、Fe、Ca、Na7.73%Al2O3最高2．铝的冶炼
以铝土矿为原料，冶炼铝包括两个过程：由铝土矿 氧化铝和由氧化铝 制取金属铝。提纯电解(1)Al2O3的提取
①铝土矿与NaOH溶液反应，生成 和水，化学方程式为
。
②在NaAlO2溶液中通入过量CO2，生成 沉淀和NaHCO3，化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3。
③灼烧Al(OH)3得到Al2O3，化学方程式为 。
(2)Al2O3的电解
工业上采用电解熔融氧化铝制得金属铝，化学方程式为
。NaAlO2Al(OH)3Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O2Al(OH)3 Al2O3＋3H2O 2Al2O3 4Al＋3O2↑ 实际生产中采用什么措施降低氧化铝的熔点？【提示】 通常在工业生产中向氧化铝中添加冰晶石(Na3AlF6)，使氧化铝熔融温度降低，从而减少能量消耗。3．铝的用途
(1)铝合金主要用于建筑业、交通运输业以及电子行业。
(2)铝由其优良的物理性质所决定的重要用途，主要有：
①延展性——制作铝线、铝箔、多种容器。
②导电性——电的良导体。铝的导电性仅次于铜，是优良的导体之一。
③导热性——热的良导体。
④不透明——作忌光物(如胶卷)的包装材料。
⑤银白色、有金属光泽——作涂料(俗称银粉、银漆)。(3)铝易与许多金属或非金属元素形成多种性能优良的合金。
①Al与Mg、Cu、Si、Zn、Li等金属能形成各种性能优良的铝合金。
②铝合金的特点：密度小，强度高，塑性好，易成型，制造工艺简单，成本低廉等。二、Al2O3的性质及应用
1．两性氧化物： 。
2．请写出Al2O3分别与H2SO4、烧碱反应的化学方程式，并改写为离子方程式：
(1)
(2
3．Al2O3的物理性质
硬度高，熔点高， (填溶解性)的白色固体、常用于制造
。
4．存在：铝土矿、 、 、 。既能与酸反应，又能与碱反应生成盐和水的氧化物Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2OAl2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2OAl2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2OAl2O3＋2OH－===2AlO2－＋H2O不溶于水耐火材料刚玉红宝石蓝宝石一、从铝土矿中提取铝 工业上为什么不采用还原法冶炼铝，而是利用电解法？
[师生互动]
【提示】 Al是十分活泼的金属，利用一般的还原剂很难与Al2O3反应，所用工业上用电解的方法来制铝。 氧化铝电解过程中的电极材料是否被消耗？
[学生互动]
【提示】 电解Al2O3除生成Al外，连接电源正极的电极上释放氧气，高温下会消耗电极材料，另一电极上不会消耗。 从铝土矿中提取得到铝采用什么工艺流程？
[学生交流]
【提示】 工艺流程图：
工业上从铝土矿(含Al2O3、Fe2O3等)制取铝可采用如下流程： 经分析：生产原料(铝土矿)和提取Al2O3后的残渣(赤泥)的部分成分如下 表所示(以氧化物表示)，且已知铝土矿中的Fe2O3全部转入赤泥。(1)生产中每消耗1 t铝土矿将产生________吨赤泥。
(2)试计算每炼出1 t铝，理论上需要多少吨铝土矿？应补充多少吨NaOH？(结果保留2位小数)【解析】 (1)由题意知：(2)设每炼出1 t铝耗铝土矿y t，同时产生 y t的赤泥，则铝土矿中Al2O3质量＝赤泥中Al2O3质量＋用于冶炼铝的Al2O3质量。
即y×55%＝y× ×15%＋ ×1，y＝3.78。
由Na2O～2NaOH可知：补充NaOH质量＝赤泥中NaOH质量。
即补充NaOH质量为3.78× ×8% × ＝0.13 t。
【答案】 (1)0.33 (2)3.78 t 0.13 t 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 B．NaAlO2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】 氧化还原反应的特征是元素化合价的变化。熟悉从铝土矿石中提取铝所涉及的反应，然后分析反应中是否有元素化合价的变化。只有D选项中元素的化合价在反应前后发生了变化。
【答案】 D二、Al2O3的性质及应用 为什么说氧化铝是两性氧化物？
[师生互动]
【提示】 因为Al2O3既可以与酸反应又能与碱反应生成盐和水，故可看成是两性氧化物。 氧化铝除了用来提取铝外，还有哪些用途？
[学生交流]
【提示】 Al2O3的其他用途有：
(1)制造耐火材料。
(2)α－氧化铝是刚玉的主要成份。红宝石、蓝宝石是含有少量不同金属氧化物的优质刚玉。 下列物质中，既能与NaOH溶液反应，又能与盐酸反应 的是( )
A．MgO B．Al2O3
C．NaHSO4 D．NaHCO3【解析】 MgO只能与盐酸反应：
MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O
Al2O3与NaOH反应：
Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
Al2O3与盐酸反应：
Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O
NaHSO4只与NaOH反应：
NaHSO4＋NaOH===Na2SO4＋H2O
NaHCO3与NaOH反应：
NaHCO3＋NaOH===Na2CO3＋H2O
NaHCO3与HCl反应：
NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O
【答案】 BD 2.在MgO中混有少量的Al2O3杂质，欲将杂质除去，可选用的试剂是( )
A．稀硫酸 B．浓氨水
C．稀盐酸 D．氢氧化钠溶液
【解析】 除杂问题所选试剂的基本原则是只与杂质发生化学反应而不影响主要存在的物质。此题利用Al2O3的两性为突破口。
【答案】 D金属冶炼的方法1．热分解法
适用于金属活动顺序表中Hg以后的金属(很不活泼的金属)。
例如，2HgO 2Hg＋O2↑，2Ag2O 4Ag＋O2↑。2．热还原法
常见的还原剂有H2、C、CO等。例如，
MgO＋C Mg＋CO↑；
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2；
WO3＋3H2 W＋3H2O；
Cr2O3＋2Al Al2O3＋2Cr(铝热反应)。
3．电解法
适用于金属活动顺序表在Al以前的金属。
2Al2O3 4Al＋3O2↑；
2NaCl 2Na＋Cl2↑。 金属的活动性影响该元素在自然界的存在形式。一般活泼的金属在自然界中以化合态存在，而活动性很差的金属以游离态存在于自然界中。如金以单质形式存在，可采用物理方法富集冶炼。在以化合态存在的金属元素中，因活动性不同，金属冶炼时可采用方法也不同。
①K、Ca、Na、Mg、Al一般采用电解熔融盐或氧化物的方法冶炼。
②Zn、Fe、Sn、Cu一般采用还原剂(如H2、CO等)通过高温还原法冶炼，再进行精炼。
③Hg、Ag一般采用高温分解相应化合物的方法冶炼。1．对氧化铝的分类中正确的是( )
A．酸性氧化物
B．碱性氧化物
C．两性氧化物
D．不成盐氧化物(像CO一样)
【解析】 Al2O3既能与酸反应，又能与碱反应生成盐和水，所以 属于两性氧化物。
【答案】 C2．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，下列有关说法中正确的是( )
A．氧化铝中铝元素的化合价为＋3价，只有还原性，没有氧化性
B．氧化铝的熔点较低，在熔融状态下易被还原
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
【答案】 C3．冶炼铝时发生的主要反应关系如下：在上述①～④步反应中，属于氧化还原反应的是________(填序号，下同)，属于分解反应的是__________，属于复分解反应的是________，提纯氧化铝的步骤有________。第①步反应离子方程式为_________________ ，第②步反应在CO2足量时的离子方程式为_____________________________________________。
【答案】 ④ ③ ①② ①②③
Al2O3＋2OH－===2AlO2－＋H2O
AlO2－＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO3－
