高中化学从铝土矿到铝合金 例题解析 苏教版 必修1

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1、从铝土矿到铝合金例题解析例1．铝热反应不仅被用于焊接钢轨，而且还常被应用于冶炼熔点较高的金属如钒、铬、锰等。（1）试从铝粉跟氧化铁的反应出发，思考铝热反应为什么可以应用冶炼这些金属？（2）请配平下列用铝热反应原理冶炼金属钒和钴的反应的化学方程式，指出哪些物质是还原剂、哪些物质是氧化剂，并计算生成1mol各种金属分别需要纯铝的质量。V2O5+Al——Al2O3+VCo3O4+Al——Al2O3+Co【分析】铝粉跟氧化铁的反应为：2Al+Fe2O32Fe+Al2O3，该反应称为铝热反应，在反应过程中放出大

2、量的热，放出的热量足以使高熔点金属熔融成液态，这样就可以分离出熔融态的金属，达到冶炼这些金属的目的。根据原子守恒配平方程式，判断两个反应均为氧化还原反应，根据“所含元素化合价升高的物质是还原剂，所含元素化合价降低的物质是氧化剂”进行判断：3V2O5+10Al5Al2O3+6V氧化剂还原剂3Co3O4+8Al4Al2O3+9Co氧化剂还原剂根据化学方程式找到纯铝与生成金属之间的物质的量的关系：10Al~6V270g6molx1mol列出比例式，解得x=45g。8Al~9Co216g9moly1mol列出

3、比例式，解得y=24g。【答案】（1）铝热反应过程中放出大量的热，放出的热量足以使高熔点金属熔融成液态，这样就可以分离出熔融态的金属，达到冶炼这些金属的目的。（2）3V2O5+10Al5Al2O3+6V；3Co3O4+8Al4Al2O3+9Co；每生成1molV需消耗纯铝45g；每生成1molCo需消耗纯铝24g。例2．下列曲线图(纵坐标为沉淀的量，横坐标为加入物的量)不正确的是()A．向1L浓度均为0.1mol/L的Ba(OH)2、Na[Al(OH)4]混合液加入0.1mol/L稀H2SO4溶液B．

4、向含有0.1mol/LAlCl3和0.3mol/LNH4Cl的混合液1L中加入0.1mol/LNaOH溶液C．向烧碱溶液滴加明矾[KAl(SO4)2]溶液D．向AlCl3溶液滴加过量氨水【分析】①在Ba(OH)2、Na[Al(OH)4]混合液中滴入稀H2SO4，首先与Ba(OH)2发生中和反应之后才与Na[Al(OH)4]反应，因为在强碱液中不能形成Al(OH)3。当加入1L0.1mol/L稀H2SO4溶液时，产生0.1molBaSO4沉淀，而图中不符合此结果，A选项错。②向AlCl3和NH4Cl混合

5、液中加入NaOH液有如下反应关系：Al3++3OH-==Al(OH)3↓OH-+Al(OH)3==Al(OH)4-0.10.30.10.30.10.1NH4++OH-==NH3·H2O0.30.3B选项正确。③C选项正确。④Al(OH)3在氨水中不溶解。【答案】AD例3．准确称取6g铝土矿(含Al2O3，Fe2O3，SiO2)样品，放入盛有100mLH2SO4溶液的烧杯中，充分反应后过滤，向滤液中加入10mol/L的NaOH溶液，产生沉淀的量与所加NaOH溶液的体积的关系如下图所示，试求：①硫酸溶液的

6、物质的量浓度。②若b=2.3，则铝土矿中各成分的质量分数分别是多少？③a值的范围在_______之间，在这个范围内，a值越大，_______的含量越少。④b的取值范围在________之间。【分析】铝土矿与H2SO4反应的离子方程式为：Al2O3+6H+==2Al3++3H2O；Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O滤液中加NaOH溶液的反应方程式为：Al3++3OH-==Al(OH)3↓；Fe3++3OH-==Fe(OH)3↓；Al(OH)3+OH-=Al[(OH)4]-；H++OH-=H2O①

7、由以上离子方程式可知，产生沉淀最多时，消耗的OH-的物质的量等于原来H2SO4溶液中H+的物质的量，设原c(H2SO4)为xmol/L，则：②分析图可知原H2SO4过量，bmLNaOH溶液是中和过量H2SO4所用。沉淀量最大值ag为Al(OH)3和Fe(OH)3混合物，此时共用NaOH溶液35mL。沉淀量最少时为Fe(OH)3，所以Al(OH)3溶解时消耗的NaOH溶液的体积为45-35=10mL，由此可知沉淀Al3+需NaOH溶液30mL。关系式　Al2O3→2Al3+→2Al(OH)3→2OH-1

8、02　　　　　　　　　　2解得x=85%(Al2O3质量分数)沉淀Fe3+用NaOH溶液体积为35-30-2.3=2.7(mL)，2.7×10×10-3=2.7×10-2(mol)含Fe2O3的质量：4.5×10-3×160=0.72(g)，含SiO2∶6-5.1-0.72=0.18(g)，③a的取值范围：(i)当无SiO2时，Fe2O3含量最多，为6-5.1=0.9(g)则Fe(OH)3为故a最大值为：7.8+1.2=9(ii)当无Fe2O3时，SiO