2022-2022学年高中化学(人教版必修一)第三章第一节《金属的化学性质》第3课时——备课资料.docx

第一节金属的化学性质
第3课时
［课时教案］备选例题
例 将铝、钠混合物投入足量的水中，充分反响后，得到澄清溶液，并收集到4.48 L H2(标准状况)，假设钠的物质的量为0.1 mol，那么铝的物质的量为( )
A.0.2 molB.0.1 molC.0.05 molD.0.025 mol
解析：0.1 mol Na产生H2的物质的量为0.05 mol，生成0.1 mol NaOH，而反响收集到的H2的物质的量为4.48 L/22.4 L·mol-1＝0.2 mol，因此Al与NaOH反响放出0.15 mol H2，设Al的物质的量为x，那么：
2Al ～ 3H2
2 3
x0.15 mol
23＝x0.15 mol
x＝0.1 mol
答案：B
［课时练案］备选习题
1.甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol/L的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别参加等质量的铝粉，反响结束后测得生成的气体体积比为甲∶乙＝1∶2，那么参加铝粉的质量为( )
A．5.4 gB．3.6 gC．2.7 gD．1.6 g
答案：A
解析：解答此题的关键是由题给条件判断出哪种物质完全反响以找出计量关系。等质量的铝粉分别与足量的HCl和NaOH溶液反响时，放出H2的体积关系为甲∶乙＝1∶1。因2Al＋6HCl2AlCl3＋
3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O2NaAlO2＋3H2↑，故等物质的量的HCl和NaOH分别与足量的铝粉反响，放出H2的体积关系为甲∶乙＝1∶3。此题中产生的H2的体积比甲∶乙＝1∶2，说明铝粉的量对盐酸来说是过量的，对NaOH来说是缺乏的。于是根据0.3 mol HCl产生H2为0.15 mol，可知铝与NaOH反响产生的H2为0.3 mol，进而求出放入的铝片应为0.2 mol，即5.4 g。
2.向一个铝制易拉罐中充满CO2，然后往罐内注入足量的浓NaOH溶液，立即用胶布密封罐口，不多会儿听到易拉罐“咔、咔〞作响，发现易拉罐变瘪，再过一会儿易拉罐又鼓起来。
(1)易拉罐变瘪的原因是_____________________________。反响的离子方程式为_____________________________。
(2)易拉罐又鼓起来的原因是_____________________________，反响的离子方程式为_____________________________。
答案：1CO2被吸收而被外界大气压压瘪 2OH－＋CO2CO32-＋H2O (2)由于铝与碱反响生成H2，压强增大而使易拉罐重新鼓起 2Al＋2OH－＋2H2O2AlO2－＋3H2↑
解析：在易拉罐内充入CO2后，再参加NaOH溶液，会发生反响2NaOH＋CO2Na2CO3＋H2O，而使罐内气体压强减小，所以在外界大气压的作用下而使易拉罐变瘪；然后，过量的NaOH会与易拉罐的成分铝发生反响而生成H2，发生的反响是2Al＋2NaOH＋2H2O2NaAlO2＋3H2↑，所以罐内压强会变大，易拉罐又会重新鼓起来。
3.Fe和Al是两种常见的金属，将它们按一定的质量比组成混合物。
(1)取一定质量的该混合物，向其中参加足量的NaOH溶液，生成气体的体积在标准状况下为a L，那么反响的离子方程式为____________________，混合物中Al的物质的量为______________(用含字母的数学式表示)。
(2)另取相同质量的该混合物，向其中参加足量的稀硫酸，固体全部溶解，生成气体的体积在标准状况下为b L，那么反响中转移电子的物质的量为______________；混合物中Fe的质量为______________(用含字母的数学式表示)。
答案：(1)2Al＋2OH-＋2H2O2AlO2-＋3H2↑a33.6 mol (2)b11.2 mol 56b－a22.4 g
解析：(1)标准状况下的a L H2是Al与NaOH溶液反响生成的,设参加反响的Al的物质的量为n(Al)。
由2Al＋2OH－＋2H2O2AlO2-＋3H2↑
23
n(Al)a22.4 mol
可知：n(Al)＝a33.6 mol。
(2)在反响中金属失去的电子与H＋得到的电子是相等的，因n(H2 )＝b22.4 mol，那么反响中转移电子的物质的量为b11.2 mol。
等质量的Al与足量的酸反响生成的H2和与足量的碱反响生成的H2是相等的，即铝与酸反响生成的H2也为a L〔标准状况下〕。Fe与硫酸反响生成标准状况下的H2为b－a22.4 mol，混合物中Fe的质量为56b-a22.4 g。
4.将一定质量的铝分为两等份，一份投入100 mL的盐酸中，恰好完全反响后得到氯化铝溶液和氢气；另一份参加100 mL 2 mol/L的NaOH溶液中恰好完全反响，那么：
(1)两份铝充分反响后，共得到H2的体积是多少(标准状况下)
(2)盐酸的物质的量浓度为多少
答案：(1)13.44 L (2)6 mol/L
解析：因为铝与NaOH溶液恰好完全反响，根据反响方程式2Al＋2NaOH＋2H2O2NaAlO2＋
3H2↑，可得到0.2 mol的NaOH能产生氢气0.3 mol，再根据铝与盐酸反响的化学方程式2Al＋6HCl2AlCl3＋3H2↑，可得只要铝完全反响两溶液中产生的氢气相等，所以共产生氢气0.6 mol，即在标准状况下的体积为13.44 L；根据反响方程式可得，盐酸的物质的量浓度为0.6 mol/0.1 L＝6 mol/L。
铝土矿中铝的浸出〔苏教版教参〕
氧化铝以铝土矿的形式存在，铝土矿是不纯的一水铝石（Al2O3·H2O〕或三水铝石（Al2O3·3H2O〕，含Al2O3 45％~65%，主要杂质是氧化硅和氧化铁，氧化硅含量可达12%，氧化铁含量可达25%。铝土矿中还含有二氧化钛等，其含量约为8%，结晶水含量为14%~36%。
因铝土矿中的杂质铁也能溶于硫酸，故铝土矿不能用硫酸浸出，可根据氢氧化钠与氧化铝反响，用氢氧化钠溶液浸出。
Al2O3＋2NaOH2NaAlO2＋H2O
一水铝石在氢氧化钠溶液中的溶解度比三水铝石在氢氧化钠溶液中的溶解度小，对一水铝石而言，就需要更严格的浸出条件。这两种铝土矿都采用中压浸出，浸出之前，将矿石粉碎，然后磨细，与氢氧化钠和热水一起加到球磨机中细磨。细磨产物以浓度固定的矿浆形式放出，然后送入压煮器。压煮器是用低碳钢制成的，采用蒸汽夹套加热，或直接喷射高压新鲜蒸汽加热。
母液均应脱除赤泥〔不溶残渣〕。首先在浓密机中进行逆流倾析，然后用压滤机过滤，将滤液冷却，使之成为过饱和溶液，最后再从过饱和溶液中沉淀出氢氧化铝。
赤泥中含有三氧化二铁、二氧化钛和铝硅酸钠复盐。赤泥中有铝硅酸钠存在，说明氢氧化钠和氧化铝都有损失。铝硅酸钠的生成量与铝土矿中氧化硅的含量有关，铝土矿每含1 kg氧化硅就要损失约1.1 kg氧化铝和1.2 kg氢氧化钠。这种情况就限制了上述方法只能处理氧化硅含量小于8%的铝土矿。氧化硅含量为8%~15%的铝土矿就得采用其他改良法处理。实际上，一些与黏土伴生的氧化硅含量高达25％的铝土矿也被开采。这种铝土矿能够和低硅矿掺和成含SiO2 12%的混合矿，就可以用改良法较好地进行处理。
用改良法处理含SiO2 12%~15％的高硅铝土矿，也是用氢氧化钠溶液常规浸出，浸出后别离出含铝硅酸钠复盐的赤泥。首先把赤泥在球磨机中磨细，然后在回转窑中加石灰和碳酸钠烧结。回转窑的烧结料，经冷却后放入球磨机中加水再磨，将再磨矿浆送入真空过滤机过滤。用水把可溶性铝酸钠浸取出来，过滤后再返回压煮器。过滤得的固体渣叫褐泥。褐泥中所含的氧化硅以硅酸二钙的形式存在，褐泥被弃去。