从铝土矿中提取铝 铝的氧化物与氢氧化物

从铝土矿中提取铝铝的氧化物与氢氧化物(时间：45分钟满分：100分)一、选择题(本题包括7个小题，每小题7分，共49分)1．常用作耐火材料的是() A．二氧化硅和氧化钙B．氧化镁和氧化铝C．氧化铁和氧化铜D．氯化铝和氯化镁2．下列物质不能跟氢氧化钠溶液发生反应的是() A．Mg(OH)2B．Al(OH)3C．Al2O3D．SO23．[双选题](2010·南京高一检测)不用其他试剂，下列各组中的两种试剂都能鉴别出来的是() A．MgCl2、NaOH B．Na2CO3、盐酸C．AlCl3、NaOH D．AlCl3、氨水4．向明矾溶液中加入Ba(OH)2溶液，待SO2－4沉淀完全时，铝元素的存在形式是() A．一部分为Al(OH)3沉淀，一部分以Al3＋形式存在于溶液里B．一部分为Al(OH)3沉淀，一部分以AlO－2形式存在于溶液里C．全部为Al(OH)3沉淀D．全部以AlO－2形式存在于溶液中5．(2010·湖南师大附中高一检测)将过量的CO2通入下列溶液中，不会出现浑浊的是() A．CaCl2溶液B．NaAlO2溶液C．饱和Na2CO3溶液D．Ca(ClO)2溶液6．[双选题]向30 mL 1 mol·L－1的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4 mol·L－1的NaOH溶液，若产生0.78 g白色沉淀，则加入的NaOH溶液的体积可能为() A．3 mL B．7.5 mLC．15 mL D．27.5 mL7．某混合溶液中含有MgCl2的浓度为2 mol·L－1，含AlCl3的浓度为3 mol·L－1，将此溶液200 mL中的Mg2＋转化为沉淀分离出来，至少需要4 mol·L－1的NaOH溶液的体积是() A．0.2 L B．0.5 LC．0.65 L D．0.8 L二、非选择题(本题包括4小题，共51分)8．(8分)向明矾水溶液中滴加适量氨水，现象是______________，反应的离子方程式是____________________，再向其中加入过量NaOH溶液，反应现象是________________，反应的离子方程式为_________________________________．9．(16分)在50 mL b mol·L －1 的AlCl 3溶液中加入50 mL a mol·L －1 NaOH 溶液．(1)当a ≤3b 时，生成Al(OH)3沉淀的物质的量为____________． (2)当a 、b 满足__________条件时，无沉淀产生．(3)当a 、b 满足__________条件时，先有沉淀生成，后又有部分沉淀溶解，此时Al(OH)3的质量为___________g.10．(12分)把由NaOH 、AlCl 3、MgCl 2三种固体组成的混合物溶于足量的水中，有0.58 g 白色沉淀析出，向所得的浑浊液中，逐滴加入0.50 mol·L －1的盐酸，加入盐酸的体积和生成沉淀的质量如图所示．(1)混合物中NaOH 的质量是______g ，AlCl 3的质量是______g ，MgCl 2的质量是______g. (2)P 点加入盐酸的体积为______mL.11．(15分)某校化学兴趣小组用下图所示过程除去AlCl 3中含有的Mg 2＋、K ＋杂质离子并尽可能减少AlCl 3的损失．请回答下列问题：⎦⎥⎥⎤Al 3＋Mg2＋K＋Cl－――→足量NaOH 溶液⎣⎢⎡Mg (OH )2沉淀溶液a ――→盐酸⎣⎢⎡沉淀c ――→盐酸AlCl 3溶液溶液b(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) ________________________________________________________________________、________________________________________________________________________、 ________________________________________________________________________； (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________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.详解答案：1．选B在给定选项的8种物质中，MgO、Al2O3的熔点高，化学性质稳定，常用作耐火材料．2．选A Al(OH)3、Al2O3为两性化合物，既能与HCl溶液反应，又能与NaOH溶液反应．SO2能与NaOH溶液反应，故排除B、C、D.Mg(OH)2为中强碱，只能与酸反应，不能与碱反应．3．选BC A、D相互滴加现象相同，都只产生白色沉淀，不能鉴别；B、C相互滴加现象不同，可以鉴别．4．选D假设明矾溶液中有1 mol KAl(SO4)2，则Al3＋、SO2－4的物质的量分别为1 mol、2 mol.2 mol SO2－4需用2 mol Ba(OH)2才能完全沉淀，同时引入4 mol OH－，恰好与Al3＋完全反应生成AlO－2.5．选A CaCl2溶液与CO2不反应，无沉淀产生；NaAlO2溶液与过量CO2反应：CO2＋NaAlO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3；饱和Na2CO3溶液与CO2反应：Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3，因NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，故有NaHCO3固体析出，溶液变浑浊；Ca(ClO)2与CO2反应生成CaCO3沉淀．6．选BD利用图形一目了然地看到碱的量有两个值0．03 mol÷4 mol·L－1＝0.0075 L＝7.5 mL.0．11 mol÷4 mol·L－1＝0.0275 L＝27.5 mL.7．选D Mg2＋和Al3＋都是弱碱阳离子，二者的区别是它们对应的氢氧化物Mg(OH)2不溶于强碱，而Al(OH)3能溶于强碱．故要将Mg2＋转化为淀淀分离出来，需加过量的强碱保证Al(OH)3能完全溶解．Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓1 mol2 mol0．4 mol x1x1＝0.8 mol.Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2O1 mol 4 mol0．6 mol x 2 x 2＝2.4 mol.V (NaOH)＝0.8 mol ＋2.4 mol4 mol·L －1＝0.8 L. 8．解析：在写离子反应方程式时，弱电解质要写成化学式，如NH 3·H 2O.答案：生成白色沉淀 Al 3＋＋3NH 3·H 2O===Al(OH)3↓＋3NH ＋4 白色沉淀溶解，溶液变澄清 Al(OH)3＋OH －===AlO －2＋2H 2O9．解析：(1)依题意知，在AlCl 3溶液中加入NaOH 溶液有如下两反应发生： AlCl 3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl ① AlCl 3＋4NaOH===NaAlO 2＋3NaCl ＋2H 2O②根据以上两反应可以看出：当a ≤3b 时只发生第一个反应，此时NaOH 不定量，产生沉淀的量取决于NaOH ，n [Al(OH)3]＝13n (NaOH)，所以答案为0.05a3mol.(2)如果无沉淀生成，铝元素全部以AlO －2形式存在，n (AlCl 3)∶n (NaOH)≤1∶4，即a ∶b ≥4∶1，所以答案为a ≥4b .(3)此种情况应当是两个反应均发生，铝元素以Al(OH)3和AlO －2两种形式存在，符合关系：14<n （AlCl 3）n （NaOH ）<13，即14<b a <13.整理：3b <a <4b 或a 4<b <a3.求沉淀质量时，设反应①中AlCl 3的物质的量为x ，则Al(OH)3的物质的量为x ，NaOH 的物质的量为3x .设反应②中AlCl 3的物质的量为y ，NaOH 的物质的量为4y ，⎩⎪⎨⎪⎧x ＋y ＝0.05b mol 3x ＋4y ＝0.05a mol 解得x ＝(0.2b －0.05a ) mol ＝0.05(4b －a ) molm [Al(OH)3]＝78 g·mol －1×0.05(4b －a ) mol ＝3.9(4b －a ) g.答案：(1)0.05a 3 mol (2)a ≥4b(3)3b <a <4b 3.9(4b －a )10．解析：(1)由图可知，三种物质混合时生成0.58 g 沉淀，当向此混合物中加入10 mL 盐酸时，沉淀量不变，说明混合物中NaOH 过量，可判断该沉淀是Mg(OH)2，由镁元素守恒可知：n (MgCl 2)＝n [Mg(OH)2]＝0.58 g58 g ·mol －1＝0.01 mol ，故m (MgCl 2)＝0.01 mol ×95 g·mol －1＝0.95 g.根据化学方程式有： AlCl 3～NaAlO 2～HCl 133．5 g 1 mol m (AlCl 3)（30－10）1000L ×0.50 mol ·L －1原混合物中含有AlCl 3的质量为m (AlCl 3)＝（30－10）1000L ×0.50 mol ·L －1×133.5 g ·mol－1＝1.335 g ．N 点是沉淀量的最大点，此时溶液中溶质只有NaCl ，由元素守恒可知：n (NaOH)＝n (HCl)＋2n (MgCl 2)＋3n (AlCl 3)＝301000L ×0.50 mol ·L －1＋2×0.01 mol ＋3× 1.335 g133.5 g ·mol －1＝0.065 mol ， 故m (NaOH)＝0.065 mol ×40 g·mol ·－1＝2.6 g.(2)由图可知，P 点时Al(OH)3、Mg(OH)2恰好全部溶解在盐酸中，溶质为AlCl 3、MgCl 2和NaCl ，相当于所加盐酸恰好把原NaOH 中和生成了NaCl ，故n (HCl)＝n (NaOH)＝0.065 mol ，V (HCl)＝0.065 mol 0.50 mol ·L －1＝0.130 L ＝130 mL.答案：(1)2.6 1.335 0.95 (2)13011．解析：弄清楚Mg(OH)2沉淀不溶于弱碱溶液，也不溶于强碱溶液，而Al(OH)3沉淀不溶于弱碱溶液，但能溶于强碱溶液生成AlO －2，AlO －2与盐酸反应生成Al(OH)3沉淀，若盐酸过量，Al(OH)3沉淀又开始溶解，若使AlO －2中的铝元素沉淀完全，向溶液中通CO 2气体比较好．答案：(1)Mg 2＋＋2OH －===Mg(OH)2↓Al 3＋＋3OH －===Al(OH)3↓Al(OH)3＋OH －===AlO －2＋2H 2O(2)不能，因为Al 3＋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 ＋、AlO －2、H ＋、OH －、Na ＋因为氢氧化铝能与强酸反应，所以在加入盐酸沉淀AlO －2时，需要控制盐酸的量，以防止部分铝转化成Al 3＋通入过量二氧化碳气体．。

3.1.1 课时作业踩点训练知识点1从铝土矿中提取铝1．下列关于工业采用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝的叙述，不正确的是()A．由于氧化铝较稳定，而铝单质的活泼性又强，因此采用电解的方法B．氧化铝的熔点高，采用电解法冶炼能量消耗很大C．美国化学家霍尔在氧化铝中添加冰晶石，使氧化铝的熔融温度降低，从而减少冶炼过程中的能量消耗D．熔融的氧化铝电离出Al3＋和O2－，通电后，Al3＋得电子被氧化，O2－失电子被还原【解析】Al3＋得电子被还原，O2－失电子被氧化。

【答案】 D2．铝的存在(1)含量：铝元素是地壳中含量________的金属元素。

(2)存在：地壳中铝以________态存在于铝土矿中，铝土矿的主要成分是________。

【答案】(1)最多(2)化合Al2O33．电解熔融的氧化铝制取金属铝，若有0.3 mol 电子发生转移，则理论上能得到金属铝多少克？需要氧化铝多少克？【解析】2Al2O3～4Al～12e－2×102 g 4×27 g 12 molm(Al2O3) m(Al) 0.3 mol2×102 g m(Al2O3)＝4×27 gm(Al)＝12 mol0.3 mol解得：m(Al)＝2.7 g，m(Al2O3)＝5.1 g。

【答案】 2.7 g 5.1 g知识点2铝的氧化物与氢氧化物4．下列变化不可能通过一步实验直接完成的是()A．Al(OH)3―→Al2O3B．Al2O3―→Al(OH)3C．Al―→AlO－2D．Al3＋―→Al(OH)3【解析】Al(OH)3加热分解可直接得Al2O3，Al 与强碱溶液反应可得AlO－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AlO－2，再与碱或酸反应，才能得Al(OH)3。

【答案】 B5．实验室中，要使AlCl3溶液中的Al3＋全部沉淀8．(双选)下列反应的离子方程式书写正确的是( )A ．Na 与水反应：Na ＋2H 2O===Na ＋＋H 2↑＋2OH－B ．电解饱和食盐水：2Cl －＋2H 2O=====通电2OH －＋H 2↑＋Cl 2↑C ．NaAlO 2溶液中通入过量的CO 2：2AlO －2＋CO 2＋3H 2O===2Al(OH)3↓＋CO 2－3D ．Al 2O 3粉末溶于NaOH 溶液：Al 2O 3＋2OH －===2AlO －2＋H 2O【解析】 A 项中电荷不守恒，错误；C 项中通入过量CO 2后会生成HCO －3，故错误；B 、D 项中离子方程式书写正确。

专题3从矿物到基础材料第一单元从铝土矿到铝合金第1课时从铝土矿中提取铝铝的氧化物与氢氧化物1.电解法炼铝时,冰晶石的作用是()A.助熔剂B.催化剂C.还原剂D.氧化剂答案:A2.下列说法正确的是()A.Al2O3难溶于水,不与水反应,所以它不是Al(OH)3对应的氧化物B.因为Al2O3是金属氧化物,所以它是碱性氧化物C.Al2O3能跟所有的酸碱溶液反应D.Al2O3能跟强的酸碱溶液反应解析:Al2O3虽然难溶于水,但是2Al(OH)3Al2O3+3H2O,Al2O3和Al(OH)3中Al的化合价相同,所以Al2O3是Al(OH)3对应的氧化物。

金属氧化物与碱性氧化物是两个不同的概念,二者没有必然的联系。

Al2O3是两性氧化物,能跟强的酸碱溶液反应。

答案:D3.工业制取铝的过程中,涉及多步反应,其中属于分解反应的有()A.1步B.2步C.3步D.4步解析:在铝土矿制备金属铝的4步主要操作①溶解、②酸化、③灼烧、④电解中,灼烧和电解属于分解反应。

答案:B4.既能跟NaOH溶液反应又能跟盐酸反应的氧化物是()A.Fe2O3B.Al2O3C.Al(OH)3D.CO2解析:Al2O3是两性氧化物,既能与酸反应又能与碱反应。

答案:B5.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中的唯一存在形式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:B6.下列各组离子能在同一溶液里大量共存的是()A.Na+、Al3+、Cl-、AlB.K+、H+、S、AlC.Na+、Al3+、N、OH-D.K+、Na+、Al、C解析:A项中Al3+与Al不共存;B项中H+与Al不共存;C项中Al3+与OH-不共存。

答案:D7.氢氧化铝可作为治疗某种胃病的内服药,这是利用了氢氧化铝哪方面的性质()A.酸性B.碱性C.两性D.氧化性答案:B8.铝土矿中常含有少量的SiO2和Fe2O3,写出实验室由铝土矿制取纯净Al2O3时需加入的试剂和反应方程式。

从铝土矿中提取铝铝的氧化物与氢氧化物1.了解铝元素在自然界中的主要存在形式。

2．了解从铝土矿中得到金属铝的过程。

3．了解两性氧化物和两性氢氧化物的概念。

4．掌握Al2O3和Al(OH)3的性质。

(10分钟)1．从铝土矿中提取铝的过程中发生的反应属于氧化还原反应的是( )A．Al2O3与NaOH溶液的反应B．NaAlO2溶液与CO2的反应C．Al(OH)3的分解反应D．Al2O3在通电条件下发生的反应答案：D解析：反应前后没有元素化合价发生变化的反应不属于氧化还原反应，A、B、C项错误；有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应，D项正确。

2．下列关于工业上冶炼铝的叙述正确的是( )A．既可以电解熔融的AlCl3，也可以电解熔融的Al2O3B．既可以电解熔融的Al2O3，也可以用氢气或CO还原Al2O3来冶炼铝C．在氧化铝中添加冰晶石，冰晶石作催化剂，可加快电解反应速率D．熔融的氧化铝电离出Al3＋和O2－，通电后，Al3＋得电子被还原，O2－失电子被氧化答案：D解析：B项，Al的还原性较强，Al2O3不能被氢气或CO还原，B项错误；C项，冰晶石作助熔剂，使氧化铝的熔融温度降低，从而减少冶炼过程中的能量消耗，C项错误；D项，Al3＋→Al得电子，O2－→O2失电子，D项正确。

3．把Fe2O3中混有的少量Al2O3除去，应选用的试剂是( )A．稀硝酸 B．硫酸铜溶液C．烧碱溶液 D．稀盐酸答案：C解析：Al2O3能够与烧碱溶液反应，而Fe2O3不与烧碱溶液反应，因此选择用烧碱溶液除去Fe2O3中混有的少量Al2O3。

4．用含有少量镁的铝片制取纯净的氢氧化铝，有下列操作步骤，最恰当的组合是(按先后顺序排列)( )①加盐酸溶解②加过量烧碱溶液溶解③过滤④通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀⑤加入盐酸生成Al(OH)3沉淀⑥加入过量烧碱溶液生成Al(OH)3沉淀A．①⑤⑥③ B．②③⑥③C．②③④③ D．②③⑤③答案：C解析：利用铝既能与强酸反应，又能与强碱反应的特点，先加入过量烧碱溶液溶解，过滤除去镁，氢氧化铝不与弱酸反应，所以向含AlO－2的溶液中通入过量CO2可以生成Al(OH)3沉淀，过滤即可得到氢氧化铝沉淀。

铝的氧化物与氢氧化物 从铝土矿中提取铝1．铝的氧化物和氢氧化物(1)铝的氧化物——氧化铝(Al 2O 3)①简介：氧化铝是一种高硬度的金属氧化物，熔点为2_054_℃，沸点为2_980_℃，俗称刚玉。

红宝石和蓝宝石是两种优质刚玉。

红宝石因含铬元素而显红色，蓝宝石因含少量铁和钛元素而显蓝色。

②两性氧化物：既可以与酸反应，又可以与碱反应，生成盐和水的氧化物。

③Al 2O 3体现两性氧化物性质的化学反应方程式：a ．与硫酸反应：Al 2O 3＋3H 2SO 4===Al 2(SO 4)3＋3H 2O 。

b ．与NaOH 反应：Al 2O 3＋2NaOH===2NaAlO 2＋H 2O 。

(2)氢氧化铝①两性氢氧化物：既可以与酸反应又可以与碱反应生成盐和水的氢氧化物。

②Al(OH)3体现两性的化学反应方程式：a ．与盐酸反应：Al(OH)3＋3HCl===AlCl 3＋3H 2O 。

b ．与NaOH 反应：Al(OH)3＋NaOH===NaAlO 2＋2H 2O 。

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)3=====△Al 2O 3＋3H 2O 。

④Al(OH)3的一般实验室制备a ．试剂：AlCl 3溶液或Al 2(SO 4)3溶液和氨水b ．反应离子方程式Al 3＋＋3NH 3·H 2O===Al(OH)3↓＋3NH ＋4。

2．含铝元素的盐(1)偏铝酸钠①偏铝酸钠与少量酸反应的离子方程式为AlO －2＋H ＋＋H 2O===Al(OH)3↓。

②偏铝酸钠溶液与足量CO 2反应的化学方程式为NaAlO 2＋CO 2＋2H 2O===Al(OH)3↓＋NaHCO 3。

(2)明矾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(SO 4)2·12H 2O ，常温下是一种晶体，复盐是纯净物。

②明矾的净水原理明矾电离：Kal(SO4)2·12H2O===K++Al3++2SO42-+12H2O生成胶体：Al3++3H2O ⇌Al(OH)3()+3H+吸附杂质：Al(OH)3胶体能凝聚水中的悬浮物并使之沉降，从而达到净水的目的。

【课堂新坐标】（教师用书）2013-2014学年高中化学专题3 第1单元第1课时从铝土矿中提取铝铝的氧化物与氢氧化物课后知能检测苏教版必修11．下列有关氧化铝和氢氧化铝的说法正确的是( )A．氧化铝是一种比较好的耐火材料，可用来制造耐火坩埚B．氧化铝是典型的两性氧化物，可与氨水反应生成偏铝酸盐C．因为氢氧化铝受热易分解，所以具有两性D．两性氢氧化物既能与强碱反应又能与弱碱反应【解析】Al2O3不能与弱碱氨水反应；Al(OH)3受热分解说明Al(OH)3受热不稳定，不能说明具有两性；两性氢氧化物与弱碱不反应。

【答案】 A2．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．偏铝酸钠溶液的酸化C．灼烧氢氧化铝固体D．电解熔融的氧化铝【解析】铝土矿溶于NaOH溶液中、偏铝酸钠溶液的酸化反应主要为复分解反应；灼烧氢氧化铝固体为分解反应，没有元素价态的变化；电解熔融的氧化铝为分解反应，同时有单质生成，属于氧化还原反应。

【答案】 D3．有五种化合物：①Mg(HCO3)2，②Al(OH)3，③NaAlO2，④(NH4)2CO3，⑤Al2O3。

跟盐酸和NaOH溶液都反应的是( )A．②④B．①②③C．①②④⑤ D．③④⑤【解析】NaAlO2只与盐酸反应：NaAlO2＋HCl＋H2O===NaCl＋Al(OH)3↓，①②④⑤与盐酸、NaOH均反应。

4．下列离子方程式中正确的是( )A．氯化镁溶液与足量的氢氧化钠溶液反应：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓B．氧化铝和过量的烧碱溶液反应：Al2O3＋3OH－===2AlO－2＋H2OC．氯化铝溶液与过量NaOH溶液反应：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓D．NaAlO2溶液通入过量CO2发生反应：2AlO－2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3＋CO2－3【解析】B项，氢原子不守恒；C项，Al(OH)3溶于过量NaOH溶液；D项，通入过量CO2应生成HCO－3。