④2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
⑤2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe(铝热反应)
4.铝热反应
(1)本质
利用铝的还原性,将难熔金属从其氧化物中置换出来:
2mAl+3MnOm mAl2O3+3nM。
(2)反应特点
在高温下进行,反应迅速,放出大量的热。新生成的金属单质呈液态且易与Al2O3分离。
(3)应用
①在生产上,可用于焊接钢轨等。
②在冶金工业上用于冶炼难熔金属。
(4)铝热剂
①在铝热反应中,反应混合物(铝粉、金属氧化物)称为铝热剂。
②能与Al组成铝热剂的金属氧化物常见的有Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、MnO2、V2O5等。
5.用途
纯铝用作导线,铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。
二、工业炼铝的流程
铝是地壳中含量最多的金属元素,在自然界主要以化合态形式存在于氧化铝中。铝土矿的主要成分是Al2O3,此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质,冶炼金属铝很重要的一个过程是Al2O3的提纯。由于Al2O3是两性氧化物,而杂质SiO2是酸性氧化物,Fe2O3是碱性氧化物,因而可设计出两种提纯氧化铝的方案。
方案一:碱溶法
(1)写出①、③两步骤中可能发生反应的离子方程式:
①Al2O3+2OH-===2AlO+H2O,SiO2+2OH-===SiO+H2O;
③AlO+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO,SiO+2CO2+2H2O===H2SiO3↓+2HCO。
(2)步骤③中不用盐酸(或H2SO4)酸化的理由是AlO与酸反应生成的Al(OH)3具有两性,可溶于强酸,不易控制酸的量;CO2廉价而且生成的副产物NaHCO3用途广泛,经济效益好。
(3)步骤④中得到较纯的Al2O3,可能含有SiO2杂质,在电解时它不会影响铝的纯度的原因:由于SiO2的熔点很高,在加热到1__000__℃左右时不会熔化,因而不影响铝的纯度。
方案二:酸溶法
(1)写出①、②中可能发生反应的离子方程式:
①Al2O3+6H+===2Al3++3H2O,Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O;
②Al3++4OH-===AlO+2H2O,Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓。
(2)步骤②中不用氨水沉淀Fe3+的原因:Al(OH)3只能溶于强碱,不能溶于氨水,用氨水不能将Fe(OH)3和Al(OH)3分离。
题组一铝的性质及应用
1.下列关于铝单质的叙述中正确的是( )
A.由于铝在空气中不会锈蚀,所以铝制品的使用寿命都很长
B.由于铝具有强还原性,所以常用铝来冶炼某些高熔点金属
C.常温下,铝被浓硫酸钝化,所以可用浓硫酸除去铝表面的铜镀层
D.由于铝的导电性能比铜强,所以常用铝制造电线、电缆
解析:选B。铜在加热的条件下才能与浓硫酸反应,加热时浓硫酸能与氧化铝反应;铜的导电性能比铝强。
2.(2020·金华选考模拟)粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。进行如下实验:
①取适量A进行铝热反应,产物中有单质B生成;
②另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 mol·L-1盐酸中,得溶液C;
③将①中得到的单质B和溶液C反应,放出1.12 L(标准状况)气体,同时生成溶液D,还残留有固体物质B;
④用KSCN溶液检验时,溶液D不变色。
请填空: