1、第2课时铝的氧化物与氢氧化物从铝土矿中提取铝学习目标核心素养建构1.能说出氧化铝、氢氧化铝的性质以及两性氧化物、两性氢氧化物的含义。2.会解决有关氢氧化铝的图像、计算问题。3.能了解从铝土矿中提取铝的工艺流程。知 识 梳 理一、氧化铝1.物理性质色、态溶解性熔点硬度白色固体难溶于水很高很大2.化学性质(1)两性氧化物指既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物。(2)Al2O3两性氧化物的表现(写出下列离子方程式)Al2O3与盐酸：Al2O36H=2Al33H2O。Al2O3与NaOH溶液：Al2O32OH=2AlOH2O。3.应用：冶炼铝的原料，耐火材料。【自主思考】1.铝制餐具
2、不宜用来蒸煮或长时间存放显酸性、碱性的食物，你知道为什么呢？写出有关反应方程式。提示酸碱能侵蚀铝的保护膜，铝能与酸或碱反应，Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，如果用铝锅长期存放酸性或碱性食物，会造成铝锅腐蚀，更不利于健康。二、氢氧化铝与硫酸铝钾1.氢氧化铝Al(OH)3(1)物理性质色态：白色固体；溶解性：难溶于水。(2)制备实验室常用可溶性铝盐Al2(SO4)3与氨水反应制取Al(OH)3：化学反应方程式为：Al2(SO4)36NH3H2O=2Al(OH)33(NH4)2SO4。现象：生成白色胶状沉淀。(3)化学性质Al(OH)3是两
3、性氢氧化物，与强酸或强碱溶液都能反应生成盐和水，写出有关离子方程式或化学方程式(4)用途能凝聚水中的悬浮物并能吸附色素，可用来净水。利用其弱碱性，可用作胃酸中和剂。2.硫酸铝钾KAl(SO4)2(1)电离方程式：KAl(SO4)2=KAl32SO(2)十二水合硫酸铝钾化学式：KAl(SO4)212H2O，俗名：明矾。性质：无色晶体，可溶于水，在天然水中生成胶状Al(OH)3，可用作净水剂。【自主思考】2.明矾做净水剂的原理是什么？提示明矾用作净水剂的原理是：明矾溶于水时会与水反应生成Al(OH)3胶体，Al(OH)3胶体可以和水中悬浮的泥沙形成絮状不溶物沉降下来，使水澄清，所以明矾可作净水剂。
4、3.Al(OH)3有什么用途？提示Al(OH)3胶体能够凝聚水中悬浮物，又能吸附色素，可用于水的净化。医用胃酸中和剂，是胃舒平的主要成分。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多 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反应：(1)工艺流程(2)有关反应碱溶： Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O ；酸化： NaAlO2CO2(过量)2H2O=Al(OH)3NaHCO3；灼烧：2Al(OH)3Al2O33H2O；电解：2Al2O34Al3O2。【自主思考】4.工业上电解熔融氯化镁来制
5、取金属镁，为什么不用电解熔融氯化铝的方法来制取铝？提示氯化铝是共价化合物，其熔融状态不导电，且氯化铝易升华，无法熔融电解。5.在实际生产中，向氧化铝中添加冰晶石(Na3AlF6)的作用是什么？提示使Al2O3熔融时的温度降低，从而减少冶炼过程中的能耗。简称助熔剂。效 果 自 测1.判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)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。()(2)所有的金属、金属氧化物及氢氧化物都不可能与碱发生反应。()(3) 铝制品在生活中非常普遍，是因为铝不活泼。()(4)明矾净水的原理是Al3与H2O反应生成了胶体Al(OH)3而吸附悬浮物。()(5
6、) 向NaAlO2溶液中通入过量CO2制Al(OH)3的离子方程式为：CO2AlO2H2O=Al(OH)3HCO。()(6)氧化铝可以制造耐火坩埚的原因是利用Al2O3的高熔点。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2.(1)Al2O3溶于盐酸的离子方程式为 ，所得溶液中逐渐加入NaOH溶液至过量，发生的离子方程式为 。(2)AlCl3溶液中加入足量氨水，发生的离子方程式为 。答案(1)Al2O36H=2Al33H2OAl33OH=Al(OH)3，Al(OH)3OH=AlO2H2O(2)Al33NH3H2O=Al(OH)33NH探究一、铝的重要化合物的主要性质及其转化【探究讨论】1.Al
7、(OH)3能溶于H2CO3、NH3H2O等弱酸或弱碱溶液吗？提示Al(OH)3主要溶于强酸、强碱溶液中，在H2CO3、NH3H2O溶液中不溶解。2.向AlCl3溶液中滴加少量NaOH溶液，产物是什么？NaOH过量呢？提示Al(OH)3NaAlO23.能否用铝盐和强碱溶液反应制取Al(OH)3?提示不能。Al(OH)3溶于强碱溶液，反应的量不易控制。4.向NaAlO2溶液中滴加少量盐酸，产物是什么？盐酸过量呢？提示Al(OH)3AlCl3【点拨提升】1.铝元素的化合态主要以三种形式存在，即Al3、AlO和Al(OH)3，它们之间能相互转化。2.由NaAlO2溶液制备Al(OH)3，应通入CO2气
8、体，而不加入强酸。3.向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液和向NaAlO2溶液中逐滴加入盐酸的比较。NaOH溶液AlCl3溶液盐酸NaAlO2溶液现象立即产生白色沉淀渐多最多渐少消失离子方程式Al33OH=Al(OH)3Al(OH)3OH=AlO2H2OHAlOH2O=Al(OH)3Al(OH)33H=Al33H2O图像结论设xn(OH)/n(Al3) 当0x3时，随着x的增大，沉淀的量逐渐增多当x3时，沉淀的量最多当3x4时，随着x的增大，沉淀的量逐渐减小至0设xn(H)/n(AlO)当0x1时，随着x的增大，沉淀的量逐渐增多当x1时，沉淀的量最多当1x4时，随着x的增大，沉淀的量逐渐减小
9、至0特别提示向AlCl3溶液中加NaOH溶液和向NaAlO2溶液中加盐酸，计算生成Al(OH)3沉淀的量时，有两种情况，即碱(酸)不足和碱(酸)过量，如上图中所示，计算时要注意讨论分析。【典题例证1】使溶液中的AlO完全转化成Al(OH)3，应选择的最好试剂是()A.H2SO4 B.HClC.CO2 D.NH3H2O解析AlO与酸反应可转化为Al(OH)3，而Al(OH)3可溶于强酸，故要制得Al(OH)3，最好选用弱酸。答案C【学以致用1】甲、乙、丙三种物质均含有铝元素，在溶液中的转化关系如图所示。下列说法正确的是()A.若甲是Al，丙是Al(NO3)3，则乙一定是NaAlO2B.若甲是Al
10、2O3，丙是NaAlO2，则乙一定是Al(NO3)3C.若甲是Al(NO3)3，丙是NaAlO2，则乙一定是Al(OH)3D.若甲是Al(OH)3，丙是Al(NO3)3，则乙一定是NaAlO2解析若甲是Al，丙是Al(NO3)3，则乙可能是NaAlO2或KAlO2等，故A错误；若甲是Al2O3，丙是NaAlO2，则乙可能是Al(NO3)3、Al2(SO4)3或AlCl3等，故B错误；若甲是Al(NO3)3，丙是NaAlO2，则乙一定是Al(OH)3，故C正确；若甲是Al(OH)3，丙是Al(NO3)3，则乙可能是NaAlO2、KAlO2等，故D错误。答案C探究二、从铝土矿中提取铝【探究讨论】从
11、铝土矿中提取铝的流程中涉及的反应方程式是不是都是氧化还原反应？提示在电解这步的反应为氧化还原反应，溶解、灼烧和酸化为非氧化还原反应。【点拨提升】1.从铝土矿制备铝的工艺流程如下图所示：2.工业上采用电解熔融Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合物的方法冶炼铝。添加冰晶石可使Al2O3熔融温度降低，从而减少了冶炼过程中的能量消耗。【典题例证2】下列有关铝土矿中提炼铝的说法不正确的是()A.铝土矿中的铝元素是以化合态存在的，需用化学方法把铝元素变成游离态B.提炼过程中，先将铝土矿净化提取氧化铝，再进行冶炼C.可用常见的还原剂把氧化铝中的铝还原出来D.冶炼铝与工业冶炼钠、镁相似，可用电解法解析由于
12、铝活泼性太强，不能用一般的还原剂还原，只能用电解Al2O3的方法冶炼铝。答案C【学以致用2】工业上用铝土矿(主要成分Al2O3、Fe2O3、SiO2)提取氧化铝作冶炼铝的原料，有多种不同的操作过程。现有提取的操作过程如下所示：(1)写出步骤中发生反应的化学方程式： 。(2)写出滤液(甲)中一种溶质与过量NaOH溶液反应进入滤液(乙)所发生反应的化学方程式： 。(3)写出步骤中生成Al(OH)3沉淀的化学方程式： 。解析SiO2不跟盐酸反应，也不溶于盐酸，Al2O3、Fe2O3均可与盐酸反应，Fe(OH)3不溶于NaOH而Al(OH)3可与NaOH反应，从而将SiO2、Fe2O3从铝土矿中除去。
13、答案 (1)Al2O36HCl=2AlCl33H2O、Fe2O36HCl=2FeCl33H2O(2)AlCl33NaOH=Al(OH)33NaCl、Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O(3)NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO31.下列物质中，既能跟稀硫酸反应，又能跟NaOH溶液反应的是()Al2O3Mg(OH)2Al(OH)3NaHCO3AlCl3A. B.C.只有 D.只有解析氧化铝和氢氧化铝均为两性物质，既能与稀硫酸反应，又能与NaOH溶液反应；NaHCO3是弱酸酸式盐，既能与稀硫酸反应生成CO2，即强酸制弱酸，又能与NaOH反应进一步生成正盐。答案A2.下列说法
14、正确的是()A.Al2O3难溶于水，不跟水反应，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能跟强酸(或强碱)溶液反应解析A项，Al2O3是Al(OH)3对应的氧化物；B项，金属氧化物不一定就是碱性氧化物，如Mn2O7等，Al2O3是两性氧化物；C项，Al2O3不与弱酸(碱)反应，只与强酸(碱)反应。答案D3.下列反应方程式中，正确的是()A.铝粉投入到NaOH溶液中：2Al2H2O2OH=2AlOH2B.氧化铝和过量的烧碱溶液反应：Al2O33OH=2AlOH2OC.氯化铝溶液与少量NaOH溶液反应
15、：Al33OH=Al(OH)3D.向碳酸钙中滴加醋酸溶液：CaCO32H=Ca2H2OCO2解析A项应为3 mol氢气，所以A项错；B项中电荷不守恒，质量也不守恒，错；C项对；D项中醋酸为弱酸，应写为化学式，不应该写为H，D项错。答案C4.将物质X逐渐加入(或滴入)Y溶液中，其生成沉淀的物质的量与加入X的物质的量关系如下图所示，符合图示情况的是()ABCDXCO2HClNaOHAlCl3YCa(OH)2NaAlO2AlCl3NaOH解析石灰水中通入二氧化碳，先发生反应：Ca(OH)2CO2=CaCO3H2O，生成CaCO3沉淀，当Ca(OH)2溶液反应完后，再继续通入CO2发生反应：CO2Ca
16、CO3H2O=Ca(HCO3)2沉淀消失，所以前后两个过程CO2的物质的量之比为11，故A错误；偏铝酸钠溶液中加入盐酸，先发生反应：AlOHH2O=Al(OH)3，生成Al(OH)3沉淀，当偏铝酸钠溶液反应完后，再继续加入盐酸发生反应：Al(OH)33H=Al33H2O，沉淀消失，所以前后两个过程HCl的物质的量之比为13，故B错误；氯化铝溶液中加入氢氧化钠溶液，先发生反应：Al33OH=Al(OH)3，生成Al(OH)3沉淀，当氯化铝溶液反应完后，再滴入氢氧化钠溶液发生反应：Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O沉淀溶解至最后消失，所以前后两个过程氢氧化钠的物质的量之比为31，故C正确
17、；氢氧化钠溶液中滴入氯化铝溶液，先发生反应：Al34OH=AlO2H2O，不生成沉淀，当氢氧化钠溶液反应完后，再滴入氯化铝溶液后发生3AlOAl36H2O=4Al(OH)3，生成沉淀不溶解，所以前后两个过程氯化铝的物质的量之比为31，故D错误。答案C5.已知X是某金属单质，X、A、B、C含同一种元素，可发生如下转化：(1)写出下列物质的化学式：X： ，A： ，B： ，C： 。(2)写出以下反应的离子方程式： ；： 。解析根据各物质的转化关系，结合能与强碱反应的金属单质只有铝，即X为铝。则B为NaAlO2，A为Al2O3，C为AlCl3。答案(1)AlAl2O3NaAlO2AlCl3(2)2Al2OH2H2O=2AlO3H2Al2O32OH=2AlOH2O