化学必修 第一册第二单元 物质的化学计量第2课时课时训练

这是一份化学必修 第一册第二单元 物质的化学计量第2课时课时训练，共11页。试卷主要包含了地壳中铝的含量及存在形式，偏铝酸盐与稀盐酸互滴情况分析，8 g　8 ml·L－1，72 L,22，4 g　5等内容，欢迎下载使用。

第2课时 铝的氧化物与氢氧化物 从铝土矿中提取铝


目标与素养：1.地壳中铝的含量及存在形式。(宏观辨识与微观探析)2.从铝土矿中获得铝的方法。(宏观辨识与微观探析)3.两性氧化物、两性氢氧化物的概念，Al2O3、Al(OH)3的重要性质，铝及其重要化合物之间的转化关系。(宏观辨识与微观探析)4.明矾的组成及净水原理。(宏观辨识与微观探析)








一、氧化铝


1．物理性质：白色固体、难溶于水，熔点很高，硬度很大，纯净的Al2O3俗称刚玉。


2．化学性质


(1)两性氧化物：既可以与酸反应，又可以与碱反应，生成盐和水的氧化物。


(2)Al2O3体现两性氧化物性质的离子反应方程式





二、氢氧化铝


1．物理性质：难溶于水的白色固体，氢氧化铝胶体在水中能够凝聚悬浮物，常作净水剂。


2．化学性质


(1)属于两性氢氧化物。


(2)氢氧化铝的两性(写出下列反应的离子方程式)。





(3)氢氧化铝的不稳定性。


氢氧化铝加热分解的化学方程式：2Al(OH)3eq \(=====,\s\up8(△))Al2O3＋3H2O。


微点拨


Al2O3、Al(OH)3不能与NH3·H2O等弱碱反应，也不能与H2CO3等很弱的酸反应。


3．Al(OH)3的一般实验室制备


(1)试剂：AlCl3溶液或Al2(SO4)3溶液和氨水。


(2)反应离子方程式Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq \\al(＋,4)。


4．明矾的净水作用


(1)复盐：由两种或两种以上阳离子和一种阴离子组成的盐，如明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O，常温下是一种晶体，复盐是纯净物。


(2)明矾的净水原理。





三、从铝土矿中提取铝


1．铝的存在


(1)含量：铝元素是地壳中含量最高的金属元素。


(2)存在：地壳中铝以化合态存在于铝土矿中，铝土矿的主要成分是Al2O3。


2．从铝土矿中提取铝的工艺流程及相关反应原理





微点拨


(1)Al2O3是一种高熔点的化合物，为了降低能耗，工业上常加入冰晶石(Na3AlF6)，使Al2O3在1 000 ℃时熔融，以降低铝的冶炼成本。


(2)电解法制铝是采用高熔点的Al2O3，而不用熔点低很多的AlCl3，是因为AlCl3在熔融状态时不电离、不导电。


(3)酸化时用过量CO2，使NaAlO2完全转化为Al(OH)3沉淀，不能用强酸酸化，因为过量的强酸能使Al(OH)3溶解。





1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)


(1)铝在自然界中有游离态和化合态两种形式(×)


(2)除去铝片表面的氧化膜可以用砂纸打磨，也可以用盐酸或氢氧化钠溶液清洗(√)


(3)Al2O3和Al(OH)3可以和所有的酸或碱反应生成盐和水(×)


(4)强酸性溶液中铝元素以Al3＋形式存在，强碱性溶液中铝元素以AlOeq \\al(－,2)形式存在(√)


2．下列变化不可能通过一步实验直接完成的是( )


A．Al(OH)3→Al2O3 B．Al2O3→Al(OH)3


C．Al→AlOeq \\al(－,2) D．Al3＋→Al(OH)3


B [Al(OH)3加热分解可直接得Al2O3，Al与强碱溶液反应可得AlOeq \\al(－,2)，Al3＋遇碱可直接得Al(OH)3，Al2O3难溶于水，不能通过一步反应得Al(OH)3，应将Al2O3与酸或碱反应得Al3＋或AlOeq \\al(－,2)，再与碱或酸反应，才能得Al(OH)3。]


3．写出下列反应的离子方程式。


(1)Al2O3溶于NaOH溶液中_______________________________________


________________________________________________________________。


(2)Al(OH)3溶于NaOH溶液中______________________________________


________________________________________________________________。


(3)AlCl3溶液中加入足量氨水________________________________________


________________________________________________________________。


(4)NaAlO2溶液中通入过量CO2_____________________________________


________________________________________________________________。


[答案] (1)Al2O3＋2OH－===2AlOeq \\al(－,2)＋H2O


(2)Al(OH)3＋OH－===AlOeq \\al(－,2)＋2H2O


(3)Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq \\al(＋,4)


(4)AlOeq \\al(－,2)＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCOeq \\al(－,3)





1.“铝三角”及其转化关系





(1)Al3＋与Al(OH)3的相互转化


①Al3＋转化为Al(OH)3:


Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq \\al(＋,4)；


Al3＋＋3OH－(少量)===Al(OH)3↓。


②Al(OH)3转化为Al3＋：


Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。


(2)Al3＋与AlOeq \\al(－,2)的相互转化


①Al3＋转化为AlOeq \\al(－,2)：


Al3＋＋4OH－(过量)===AlOeq \\al(－,2)＋2H2O。


②AlOeq \\al(－,2)转化为Al3＋：


AlOeq \\al(－,2)＋4H＋(过量)===Al3＋＋2H2O。


(3)AlOeq \\al(－,2)与Al(OH)3的相互转化


①AlOeq \\al(－,2)转化为Al(OH)3：


AlOeq \\al(－,2)＋CO2(过量)＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCOeq \\al(－,3)；


2AlOeq \\al(－,2)＋CO2(少量)＋3H2O===2Al(OH)3↓＋COeq \\al(2－,3)。


AlOeq \\al(－,2)＋H＋(少量)＋H2O===Al(OH)3↓。


②Al(OH)3转化为AlOeq \\al(－,2)：


Al(OH)3＋OH－===AlOeq \\al(－,2)＋2H2O。


2．“铝三角”转化关系的应用


(1)制取Al(OH)3


Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq \\al(＋,4)；


AlOeq \\al(－,2)＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCOeq \\al(－,3)。


(2)检验与鉴别


①用过量的NaOH溶液检验Al3＋的存在。


②用过量的NaOH溶液鉴别Al3＋、Mg2＋。


③采用互滴法鉴别Al3＋与OH－，AlOeq \\al(－,2)与H＋。


(3)分离与提纯


①利用Al能溶于强碱溶液，分离Al与其他金属的混合物(如Fe、Al混合物)。


②利用Al2O3能与强碱溶液反应，分离Al2O3与其他金属氧化物(如Fe2O3、Al2O3混合物)。


③利用Al(OH)3能与强碱溶液反应，分离Al3＋与其他金属阳离子(如Al3＋与Mg2＋或Fe3＋)。


A、B、C、D、E五种物质均含某种常见金属元素，它们的转化关系如图所示，B为白色难溶固体，E易溶于水。





(1)写出化学式：


A________，B________，C________，D________。


(2)写出下列反应的化学方程式：


B→C_________________________________________________；


B→D________________________________________________。


(3)写出下列反应的离子方程式：


A→D_______________________________________________；


C→D______________________________________________。


[解析] (1)从题图可知，A、B、C均能与盐酸、NaOH溶液反应，且均含同种金属元素，A受热能分解，B能电解，可知A、B、C分别为Al(OH)3、Al2O3、Al，D、E分别为AlCl3、NaAlO2。


(2)B→C的化学方程式为2Al2O3eq \(=====,\s\up8(通电),\s\d10(熔融))4Al＋3O2↑，B→D的化学方程式为Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O。


(3)A→D的离子方程式为Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，C→D的离子方程式为2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑。


[答案] (1)Al(OH)3 Al2O3 Al AlCl3


(2)2Al2O3eq \(=====,\s\up8(通电),\s\d10(熔融))4Al＋3O2↑ Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O (3)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O 2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑





1．有四种含有铝元素的化合物A、B、C、D，且能发生下列反应：①A＋NaOH―→D＋H2O，②Beq \(――→,\s\up8(加热))A＋H2O，③C＋NaOH(适量)―→B＋NaCl，④在D溶液中滴入盐酸后有沉淀生成，盐酸过量沉淀又溶解生成C，则A、B、C、D的化学式分别是


A__________，B__________，C________，D________。


[解析] 含有铝元素的化合物加热能分解的只有Al(OH)3，根据②B加热,A＋H2O推出B为Al(OH)3，A为Al2O3，由①A＋NaOH―→D＋H2O推出D为NaAlO2，由③C＋NaOH(适量)―→B＋NaCl推出C为AlCl3。


[答案] Al2O3 Al(OH)3 AlCl3 NaAlO2


1.可溶性铝盐与NaOH溶液互滴情况分析


2.偏铝酸盐与稀盐酸互滴情况分析


把NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量水后，产生1.16 g白色沉淀，再向所得浊液中逐滴加入1.00 ml·L－1盐酸，加入盐酸的体积与生成沉淀的关系如图所示。





(1)A点的沉淀物的化学式为________________，理由________________________。


(2)写出A点至B点发生反应的离子方程式______________


____________________________________________________。


(3)原混合物中MgCl2的质量是________ g，AlCl3的质量是________ g，NaOH的质量是________ g。


(4)C点盐酸的体积为________ mL。


[解析] (1)加入10.0 mL 盐酸后沉淀才增加，说明加入10.0 mL 盐酸正好把过量的NaOH中和掉，故A点的沉淀物只有Mg(OH)2。


(2)A―→B，AlOeq \\al(－,2)刚好生成Al(OH)3，反应为AlOeq \\al(－,2)＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓。


(3)n(MgCl2)＝n[Mg(OH)2]＝eq \f(1.16 g,58 g·ml－1)＝0.02 ml，


m(MgCl2)＝0.02 ml×95 g·ml－1＝1.90 g。


n(AlCl3)＝n(AlOeq \\al(－,2))＝n(HCl)10.0～30.0＝1.00 ml·L－1×(30.0－10.0)×10－3 L＝0.02 ml，


m(AlCl3)＝0.02 ml×133.5 g·ml－1＝2.67 g。


n(NaOH)＝2n(MgCl2)＋4n(AlCl3)＋1.00 ml·L－1×0.03 L＝0.13 ml，


m(NaOH)＝0.13 ml×40.0 g·ml－1＝5.20 g。


(4)从B―→C，加入的盐酸刚好把Mg(OH)2、Al(OH)3溶解掉，则n(HCl)＝n(NaOH)＝0.13 ml。V(盐酸)＝eq \f(0.13 ml,1.00 ml·L－1)＝0.13 L＝130 mL。


[答案] (1)Mg(OH)2 因为加入10.0 mL 盐酸恰好中和过量NaOH，再加盐酸沉淀增多，说明AlOeq \\al(－,2)转化为Al(OH)3，故A点沉淀为Mg(OH)2


(2)AlOeq \\al(－,2)＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓ (3)1.90 2.67 5.20 (4)130


方法技巧


(1)解答图像计算题，必须抓住有关化学反应原理和有关物质的性质，结合图像的特点，综合分析逐步计算求解。其关键是抓住图像的四点(原点、交点、转折点、终点)，数形结合，分析计算。


(2)在铝盐和强碱溶液及偏铝酸盐和强酸溶液反应的图像中，只要沉淀的量没有达到最大值，则产生的沉淀对应的碱或酸的量都有不足和过量两种情况，计算时要注意讨论。





2．将一定质量的镁铝合金投入100 mL一定浓度的盐酸中，合金完全溶解。向所得溶液中滴加浓度为5 ml·L－1的NaOH溶液，生成的沉淀跟加入的NaOH溶液的体积关系如图所示(横坐标体积单位是mL，纵坐标质量单位是g)。求：





(1)合金中Mg的质量为________。


(2)所用盐酸的物质的量浓度为________。


[解析] (1)m[Mg(OH)2]＝11.6 g，n(Mg)＝n[Mg(OH)2]＝eq \f(11.6 g,58 g·ml－1)＝0.2 ml，m(Mg)＝0.2 ml×24 g·ml－1＝4.8 g。


(2)当沉淀达最大值时，溶液中溶质为NaCl，此时n(HCl)＝n(NaOH)，0.100 L×c(HCl)＝0.160 L×5 ml·L－1，c(HCl)＝8 ml·L－1。


[答案] (1)4.8 g (2)8 ml·L－1





1．下列说法正确的是( )


A．金属氧化物都能与水反应生成碱


B．非金属氧化物都能与水反应生成酸


C．氧化铝既能与盐酸反应又能与氨水反应


D．氧化铝是冶炼金属铝的原料


D [多数金属氧化物和部分非金属氧化物不溶于水，例如CuO、SiO2等；Al2O3是两性氧化物，能与酸和强碱溶液反应；工业上用电解Al2O3的方法制备铝。]


2．下列关于Al(OH)3的性质叙述错误的是( )


A．Al(OH)3受热易分解生成Al2O3和H2O


B．Al(OH)3是难溶于水的白色胶状物质


C．Al(OH)3能凝聚水中的悬浮物，也能吸附色素


D．Al(OH)3既能溶于NaOH溶液、氨水，又能溶于盐酸


D [Al(OH)3是两性氢氧化物，能溶于酸，也能溶于NaOH、KOH等强碱，但Al(OH)3不能溶于氨水等弱碱。]


3．下列物质①Al、②NaHCO3、③Al2O3、④Mg(OH)2、⑤Al(OH)3中，既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应的化合物是( )


A．①②③⑤B．①④⑤


C．②③⑤ D．①③④


C [Al既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应，但不是化合物；Mg(OH)2只能与盐酸反应；NaHCO3、Al2O3、Al(OH)3三种物质既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应。]


4．将一定质量的Al、Fe混合物加入足量的盐酸中，充分反应后得到标准状况下的氢气8.96 L；如果将等质量的该混合物加入足量的NaOH溶液中，充分反应后得到标准状况下的氢气6.72 L。


(1)写出与碱反应涉及的化学方程式：____________________


____________________________________________________。


(2)混合物中Al和Fe的质量分别为_______和_______。


[解析] (1)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。


(2)加入足量的NaOH溶液中，产生的氢气n(H2)＝eq \f(V,Vm)＝eq \f(6.72 L,22.4 L/ml)＝0.3 ml


加入足量的盐酸中，产生的氢气n(H2)＝eq \f(V,Vm)＝eq \f(8.96 L,22.4 L/ml)＝0.4 ml


根据电子转移可知


2 Al～3 H2


0.2 ml 0.3 ml


则m(Al)＝0.2 ml×27 g/ml＝5.4 g


则铁与盐酸反应生成0.4 ml－0.3 ml＝0.1 ml


Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑


0.1 ml 0.1 ml


则m(Fe)＝nM＝0.1 ml×56 g/ml＝5.6 g


[答案] (1)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ (2)5.4 g 5.6 g


5．某校化学兴趣小组用如图所示过程除去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_________________________________。


[解析] (1)加入足量氢氧化钠溶液，Mg2＋可与OH－反应生成Mg(OH)2沉淀，Al3＋先与OH－反应生成Al(OH)3，生成的Al(OH)3继续与OH－反应生成AlOeq \\al(－,2)和H2O。


(2)氢氧化钠溶液不能用氨水代替，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)加入氢氧化钠溶液后除去了Mg2＋，但又引入了Na＋，同时Al3＋转化成了AlOeq \\al(－,2)；因为氢氧化铝能与强酸反应，所以在加入盐酸沉淀AlOeq \\al(－,2)时，需要控制溶液的pH，以防止部分AlOeq \\al(－,2)转化成Al3＋；氢氧化铝只能与强碱或强酸反应，因此，可在溶液a中通入过量二氧化碳气体，而Al(OH)3不会溶解。


[答案] (1)Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－===AlOeq \\al(－,2)＋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＋、AlOeq \\al(－,2)、OH－、Na＋ 因为Al(OH)3能与强酸反应，所以在加入盐酸时，需要控制盐酸的量，以防止部分Al(OH)3转化成Al3＋ 通入过量二氧化碳气体铝及其重要化合物的相互转化
有关Al(OH)3沉淀图像的分析
可溶性铝盐溶液中滴加NaOH溶液至过量
NaOH溶液中逐滴滴加可溶性铝盐溶液至过量
立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→沉淀消失
无沉淀(有即溶)→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓


Al(OH)3＋OH－=== AlOeq \\al(－,2)＋2H2O
4OH－＋Al3＋=== AlOeq \\al(－,2)＋2H2O


3AlOeq \\al(－,2)＋Al3＋＋6H2O===4Al(OH)3↓
偏铝酸盐溶液中滴加稀盐酸至过量
稀盐酸中逐滴滴加偏铝酸盐溶液至过量
立即产生白色沉淀→渐多→最多→渐少→沉淀消失
无沉淀(有即溶)→出现沉淀→渐多→最多→沉淀不消失
AlOeq \\al(－,2)＋H＋＋H2O=== Al(OH)3↓


Al(OH)3＋3H＋=== Al3＋＋3H2O
AlOeq \\al(－,2)＋4H＋=== Al3＋＋2H2O


Al3＋＋3AlOeq \\al(－,2)＋6H2O===4Al(OH)3↓