高中化学,铝及铝的氧化物
一、铝在自然界中的存在
铝元素在地壳中含量丰富,仅次于氧和硅。自然界中的铝全部以化合态存在;铝土矿的主要成分是氧化铝。
二、铝单质
(一)物理性质
银白色有金属光泽的固体,有良好的导电性、导热性和延展性,是质地较软的轻金属。
(二)化学性质
1、与非金属单质反应
(1)与O2反应:常温下,铝表面可形成致密的氧化膜保护层,故金属铝有一定的抗腐蚀性。点燃或加热时与O2反应的化学方程式为:4Al +3O2 2Al2O3。
(2)在点燃或加热的条件下与Cl2、S 反应,化学反应方程式分别为:2Al +3Cl2 2AlCl3,2Al +3S Al2S3。
2、与酸反应
(1)常温下铝遇浓HNO3、浓H2SO4能够发生钝化。
(2)与盐酸反应的化学方程式为:2Al +6HCl =2AlCl3+3H2↑。
3、与强碱(如NaOH )溶液反应的化学方程式为:2Al +2NaOH +2H2O =2NaAlO2+3H2↑。
4、与某些盐(如CuCl2)溶液反应的化学方程式为:2Al +3CuCl2=2AlCl3+3Cu 。
5、与金属氧化物(如Fe2O3)反应(铝热反应)的化学方程式为:2Al +Fe2O3 Al2O3+2Fe 。
三、从铝土矿中提铝
(一)工艺流程
铝土矿(主要成分Al2O3) NaAlO2溶液 Al(OH)3沉淀 Al2O3 Al。
(二)各步反应的化学方程式:
①2NaOH +Al2O3=2NaAlO2+H2O ; ②NaAlO2+CO2+2H2O =NaHCO3+Al(OH)3↓; ③2Al(OH)3 Al2O3+3H2O ; ④2Al2O3 4Al+3O2↑。
【思考感悟】
仍以铝土矿为原料,设计另一套可行的提取铝的方案。
可按以下流程提取铝:铝土矿 AlCl3溶液 Al(OH)3 Al2O3 Al。
【基础训练】
1、铝在一种重要的金属。
(1)铝在元素周期表中的位置是第3周期,ⅢA 族。
(2)生产中曾用铝热反应焊接钢轨,铝与氧化铁发生反应的化学方程式为
2Al +Fe2O3 Al2O3+2Fe 。
(3)铝与NaOH 溶液反应的离子方程式为2Al +2OH -+2H2O =2AlO2-+3H2↑;同温同压下,在体积和浓度均为100mL2mol ·L -1的盐酸及NaOH 溶液中各加入等质量的Al ,产生气体的体积之比为5︰6,则所加Al 的质量为2.16g 。
(4)以AlCl3溶液为原料制取无水AlCl3,先制得AlCl3·6H2O 晶体,主要操作包括①加热浓缩,②冷却结晶,③过滤。在①步操作中应注意的事项是:用玻璃棒不断搅拌溶液,当有晶体析出时停止加热。在干燥的HCl 气流中加热AlCl3·6H2O 晶体,能进一步制取无水AlCl3,其原因是(结合化学方程式简要说明)因存在AlCl3+3H2O Al(OH)3+3HCl ,在干燥的HCl 气流中,能抑制AlCl3的水解,且带走AlCl3·6H2O 晶体受热产生的水蒸气,可得到纯净的AlCl3。
2、若在加入铝粉能放出氢气的溶液中,分别加入下列各组离子,可能大量共存的是
( C )
A 、NH4+、NO3-、CO32-、K + B 、Na +、K +、Cl -、HCO3-
C 、NO3-、AlO2-、K +、Na + D 、NO3-、Cl -、Na +、Fe2+
3、将0.1mol 的镁、铝混合物溶于100mL2mol ·L -1的H2SO4溶液中,然后再滴加1mol ·L -1的NaOH 溶液。请回答:
(1)若在滴加NaOH 溶液的过程中沉淀质量m 随加入NaOH 溶液的体积V 变化如图所示。当V1=160mL 时,则金属粉末中n(Mg)=0.06mol ,V2=440mL 。
(2)若在滴加NaOH 溶液过程中,欲使Mg2+、Al3+刚好沉淀完全,则滴入NaOH 溶液的体积V(NaOH)=400mL 。
(3)若混合物仍为0.1mol ,其中镁粉的物质的量为a ,用100mL2mol ·L -1的H2SO4溶解此混合物后,再加入450mL1mol ·L -1的NaOH 溶液,所得沉淀中无Al(OH)3。满足此条件的a 的取值范围是0.05mol ≤a <0.1mol 。
【高考模拟】
4、(2008广东理基30)下列反应的离子方程式正确的是( C )
A 、钠与水反应:Na +H2O =Na ++OH -+H2↑
B 、氯气与水反应:Cl2+H2O =2H ++Cl -+ClO -
C 、氢氧化铝中的胃酸:Al(OH)3+3H +=Al3++3H2O
D 、用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板:Fe3++Cu =Fe2++Cu2+
5、(2007济南模拟)某教科书对" 铝热反应" 实验的现象有这样的描述:" 反应放出大量的热,并发出耀眼的光芒" ," 纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中" 。已知:Al 、Fe 的熔点、沸点数据如下:
物质 Al Fe 熔点(℃) 660 1 535 沸点(℃) 2 467 2 750 (1)某同学推测,铝热反应所得到的熔融物是铁铝合金。理由是:该反应放热能使铁熔化,而铝的熔点比铁低,所以铁和铝能形成合金。你认为他的解释是否合理?合理(填" 合理" 或" 不合理" )。
(2)根据已有知识找出一种验证产物中有Fe 的最简单方法:用磁铁吸引,若能吸附,说明有铁生成。
(3)设计一个简单的实验方案,证明上述所得的熔融物中含有金属铝,请填写下列表格:
所用试剂 NaOH 溶液 实验操作及现象 取少量样品放入试管中,加入NaOH 溶液,若有无色气泡产生,
说明该熔融物中有铝 有关反应的化学方程式 2Al +2NaOH +2H2O =3H2↑+2NaAlO2