1、1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：4Al3O 2 2Al2O3= = = = =点 燃 2铝粉和硫粉反应：2Al3S Al2S3= = = = = 3铝与稀硫
2、酸反应：2Al6H =2Al3 3H 24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：2Al2OH 2H 2O=2AlO 3H 2 26铝与 Fe2O3反应(铝热反应)：2AlFe 2O3 Al2O32Fe= = = = =高 温 三、从铝土矿中获得铝的方法请写出的化学反应方程式。Al 2O32NaOH= =2NaAlO2H 2ONaAlO 2CO 22H 2O=Al(OH)3NaHCO 32Al(OH) 3 Al2O33H 2O= = = = = 22Al 2O3 4Al3O 2= = = = =通 电 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
3、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
4、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，
5、再加入 4 mol/L3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 =2Al3 3H 2，Al 3 3OH =2Al(OH)3，Mg2H =Mg2 H 2，Mg 2 2OH =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 )(0.5L2molL 1 )/4molL1 0.25L，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
6、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：SiO 2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_。4(5)铝粉在 1000时可与 N2反
7、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
8、铝酸钠的离子方程式为 Al2O32OH =2AlO H 2O； 2(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 OH AlO CO ，可知溶液的 pH 减小； 2 23(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 4CO 2H 2O4e =4HCO O 2，阴极上氢离子23 3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
9、分解产生的 HCl 能够破坏 Al 表面的 Al2O3薄膜。【答案】 (1)Al 2O32OH =2AlO H 2O (2)减小 (3)石墨电极被阳极上产生的 2O2氧化(4)4CO 2H 2O4e =4HCO O 2 H 223 3(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：Al 2(OH)nCl6 nm(n6
10、， 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：5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 A
11、l 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：Al 3 Y 4 =AlY ；Zn 2 Y 4 =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5.0
12、0mLPAC 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)0.0240molL 1 锥形瓶中加入 50.00mLEDTA6c(Zn2 )0.0200molL 1 指示剂恰好变色时，消耗试液 35.00mL【解析】 (1)AlCl 3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
13、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 。Al3 EDTA11X (0.0240500.0235)10 3 molX510 4 mol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(510 4 mol27gmol1 10100)/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。
