2020版高考化学大一轮复习第3讲元素化学考点12铝的性质和工业制法学案.docx

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a2.从铝土矿中获得铝的方法b3.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A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：4Al3O22Al2O32铝粉和硫粉反应：2Al3SAl2S33铝与稀硫酸反应：2Al6H=2Al33H24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：2Al2OH2H2O=2AlO3H26铝与Fe2O3反应(铝热反应)：2AlFe2O3Al2O32Fe三、从铝土矿中获得铝的方法请写出的化学反应方程式。Al2O32NaOH=2NaAlO2H2ONaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO32Al(OH)3Al2O33H2O2Al2O34Al3O2四、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3.9g镁铝合金，投入到500mL2mol/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()A125mLB200mLC250mLD560mL【解析】根据反应方程式：2Al6H=2Al33H2，Al33OH=2Al(OH)3，Mg2H=Mg2H2，Mg22OH=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)(0.5L2molL1)/4molL10.25L，即250mL。【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”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”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”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1000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，过滤得到Al(OH)3，灼烧生成氧化铝，电解为电解氧化铝生成Al和氧气，电解为电解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Al2O32OH=2AlOH2O；(2)向“过滤”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OHAlOCO，可知溶液的pH减小；(3)“电解”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4CO2H2O4e=4HCOO2，阴极上氢离子得到电子生成H2；(5)铝粉在1000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)Al2O32OH=2AlOH2O(2)减小(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化(4)4CO2H2O4e=4HCOO2H2(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)nCl6nm(n6，m10)。已知：PAC与酸混合，可发生解聚，最终生成正盐。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：有利于盐酸的滴加；_；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：Al3Y4=AlY；Zn2Y4=ZnY2。测定小组获得如下数据，则该PAC样品中铝元素含量为_g/100mL。PAC试样稀释5.00mLPAC样品，加适量盐酸充分解聚，并定容至250.00mL滴定取样取稀释后样品溶液25.00mL于锥形瓶c(EDTA)0.0240molL1锥形瓶中加入50.00mLEDTAc(Zn2)0.0200molL1指示剂恰好变色时，消耗试液35.00mL【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，50mL的EDTA主要分为两部分反应：与A13和Zn2。Al3EDTA11X (0.0240500.0235)103molX5104mol由于实验的25mL试液是从样品的5mL定容成250mL中取得，所以每100mL样品中的铝元素含量为(5104mol27gmol110100)/52.70 g/100mL。【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。