1、课时规范练课时规范练 14铝及其重要化合物铝及其重要化合物 基础巩固基础巩固 1.(2020 江西上饶月考)下列说法中正确的是() A.Al2O3、MgO 可用作耐高温材料,二氧化硅是生产光纤制品的基本原料 B.铝、铁、铜相比较,在自然界中铜元素的含量最低、铁元素含量最高 C.工业上采用电解熔融态 Al2O3、MgO 的方法冶炼 Al、Mg D.用纯碱制玻璃、用铁矿石炼铁、用氨制碳酸铵的反应都会产生温室气体 2.(2020 四川广安月考)在加热固体 NH4Al(SO4)212H2O时,固体质量随温度的变化曲线如图所示。已 知 A 点物质为 NH4Al(SO4)2,B 点物质为 Al2(SO4)
2、3,下列判断正确的是() A.0T 的过程变化是物理变化 B.C 点物质是工业上冶炼铝的原料 C.AB 反应中生成物只有 Al2(SO4)3和 NH3两种 D.Al2(SO4)3能够净水,可用离子方程式表示为 Al3+3OH-Al(OH)3 3.下列叙述正确的是() A.向氯化铝溶液中加入过量氨水反应的实质是 Al3+3NH33H2OAl(OH)3+3NH4 + B.存在于污水中的重金属离子,常用加入明矾等电解质的方法进行处理 C.镁铝合金既可完全溶于过量盐酸又可完全溶于过量 NaOH 溶液 D.依据铝热反应原理,能发生反应 2Al+3MgO3Mg+Al2O3 4.将等物质的量的镁和铝混合,取
3、等质量该混合物四份,分别加到足量的下列溶液中,充分反应后,放出 氢气最多的是() A.3 molL-1HCl 溶液 B.4 molL-1HNO3溶液 C.8 molL-1NaOH溶液 D.18 molL-1H2SO4溶液 5.在 Al2(SO4)3和 MgSO4的混合溶液中,滴加 NaOH 溶液,生成沉淀的量与滴入 NaOH 溶液的体积关 系如图所示,则原混合液中 Al2(SO4)3与 MgSO4的物质的量浓度之比为() A.61B.11C.21D.12 6.下列由实验现象得出正确结论的是() 选 项 实验现象结论 A 把相同大小的铝片和镁片分别投入相同浓度的 NaOH溶液中,铝溶解有气泡产生
4、,而 镁没有任何变化 铝的金属性比镁强 B取一块铝箔,用酒精灯点燃,铝箔只熔化成液体而没有脱落铝不易燃烧 C向稀硝酸中投入一铝片,液面上可看到红棕色气体 铝与稀硝酸反应产生 NO2 D 向氯化铝溶液中逐滴滴加 NaOH溶液至过量,先产生白色沉淀,后沉淀逐渐溶解,最 后沉淀完全消失 氢氧化铝能溶于强碱 溶液 7.铝元素在自然界中主要存在于铝土矿(主要成分为 Al2O3,还含有 Fe2O3、FeO、SiO2)中。工业上用 铝土矿制备铝的某种化合物的工艺流程如下。 (1)在滤液 A 中加入漂白液,所得滤液 B 显酸性。 滤液 A 中加入漂白液的目的是 (用离子方程式表示)。 将滤液 B中的铝元素以沉
5、淀形式析出,可选用的最好试剂为(填代号)。 A.氢氧化钠溶液B.硫酸溶液 C.氨水D.二氧化碳 离子方程式为。 (2)由滤液 B 制备少量无水 AlCl3(AlCl3极易水解)涉及的操作为、冷却 结晶、(填操作名称)、洗涤。 (3)若将铝土矿溶于足量的氢氧化钠溶液,则对应的离子方程式为。 能力提升能力提升 8.(2020 浙江温州调研)把一块镁铝合金投入 20 mL 1 molL-1的盐酸中,待合金完全溶解后,向溶液中 加入 1 molL-1的 NaOH 溶液,生成沉淀的物质的量随加入 NaOH 溶液体积(mL)变化的关系如图所示。 下列说法中正确的是() A.镁铝合金具有很强的抗腐蚀能力,它
6、不能溶解在任何酸、碱或盐中 B.c 值越大,合金中 Al 的含量越高 C.b 值越大,合金中 Mg 的含量越高 D.假设 c=25,整个实验过程中,只发生了 4 个离子反应 9.(2020 河北沧州调研)某校化学兴趣小组用如图所示过程除去 AlCl3溶液中含有的 Mg2+、K+杂质并 尽可能减少 AlCl3的损失。 下列说法正确的是() A.NaOH 溶液可以用氨水来代替 B.溶液 a中含有 Al3+、K+、Cl-、Na+、OH- C.溶液 b 中只含有 NaCl D.向溶液 a 中滴加盐酸需控制溶液的 pH 10.氧化亚铁粉末和铝粉配成铝热剂,分成两等份。一份在高温下恰好完全反应后,再与盐酸
7、反应;另 一份直接放入足量的烧碱溶液中充分反应,前后两种情况下生成的气体的质量比是() A.11B.23C.32D.289 11.a g 镁铝合金投入 x mL 2 molL-1的盐酸中,金属完全溶解,再加入 y mL 1 molL-1NaOH 溶液,沉淀 达到最大值,质量为(a+1.7) g,则下列说法不正确的是() A.镁铝合金与盐酸反应转移电子数为 0.1NA B.沉淀为 Mg(OH)2和 Al(OH)3的混合物 C.x=2y D.a 的取值范围为 0.9a1.2 12.(2020 重庆四校联考)某冶金厂的矿渣含有较多的 Al2O3、Fe2O3、MgO、SiO2,现欲进行综合利用 以提取
8、氧化铝、氧化镁、氧化铁作为工业原料,其设计的工艺流程如下: 已知:氧化镁与水反应生成氢氧化镁;硅酸的酸性比氢氧化铝强。饱和氯化铵溶液的 pH约为 5,氢氧 化镁开始沉淀至沉淀完全的 pH范围是 9.012.0,氢氧化铁开始沉淀至沉淀完全的 pH 范围是 2.73.7。 (1)写出过程中氧化铝发生反应的化学方程 式:。 (2)过程的名称是,产品乙的俗名是。 (3)过程中所用适量的 B 是一种气体,B是(填化学式),过程中所发生反应的离子方程 式为。 (4)残渣甲用饱和氯化铵溶液能部分溶解的原因是(结合平衡表达 式,用化学平衡理论解释)。 (5)取适量溶液丙,加入过量盐酸并过滤除去沉淀,再用惰性电
9、极电解滤液,一段时间后,在阴极区有沉 淀生成,最后沉淀消失。电解时生成沉淀的化学方程式 为。 13.氯离子插层镁铝水滑石Mg2Al(OH)6ClxH2O是一种新型离子交换材料,其在高温下完全分解为 MgO、Al2O3、HCl 和水蒸气。现用如图所示装置进行实验确定其化学式(固定装置略去)。 (1)Mg2Al(OH)6ClxH2O 受热分解的化学方程式 为。 (2)若只通过测定装置 C、D的增重来确定 x,则装置的连接顺序为(按气流方向,用接口字 母表示),其中 C 的作用是。装置连接后,首先要进行的 操作的名称是。 (3)加热前先通 N2排尽装置中的空气,称取 C、D 的初始质量后,待 A中反
10、应完全后再持续通入 N2的 作用是、 等。 (4)完全分解后测得 C 增重 3.65 g,D 增重 9.90 g,则 x=。若取消冷却玻璃管 B 后进行实验, 测定的 x 值将(填“偏高”或“偏低”)。 (5)上述水滑石在空气中放置时易发生反应生成Mg2Al(OH)6Cl1-2y(CO3)yzH2O,该生成物能发生类似 的热分解反应。现以此物质为样品,用(2)中连接的装置和试剂进行实验测定 z,除测定 D 的增重外,至 少还需测定。 拓展深化拓展深化 14.金属在现代社会中发挥着巨大的作用,铝的化合物在工农业生产及人们的日常生活中也具有广泛 的作用。 (1)若将铝溶解,下列试剂中最好选用(填选
11、项字母)。 A.浓硫酸B.稀硫酸C.稀硝酸 (2)以铝土矿(主要成分是 Al2O3,杂质有 SiO2、Fe2O3等)为原料,采用拜耳法生产 Al2O3的流程如下图 所示: Al2O3可用于电解制 Al,电解时需加入冰晶石(Na3AlF6)作为助熔剂,用 NaF 和 Al2(SO4)3反应制备冰 晶石的化学方程式为;电解时用石墨作阳极,温度维持在 950970 ,阳极材料需定期更换,其原因为。 赤泥中铝硅酸钠的化学式可表示为 3Na2O3Al2O35SiO25H2O,则滤液的主要成分 是;铝土矿的品位常用铝硅比(A/S,即矿石中 Al2O3与 SiO2的质量比)来衡量。某种铝 土矿的 A/S=1
12、0.2,则加入足量 NaOH 溶液后铝的理论溶出率为。 该生产过程中,需向沉淀池中加入过量的 X,该反应的离子方程式为 。 (3)铍(Be)与铝元素相似,其氧化物及氢氧化物具有两性,请写出 BeO 与盐酸反应的离子方程 式,Be(OH)2溶于 NaOH 溶液的化学方程式为 Be(OH)2+2NaOHNa2Be(OH)4,往 10.0 mL 1.00 molL-1的 Be(NO3)2溶液中逐滴加入等浓度的 NaOH 溶液,请在以下坐标图中画出沉淀量随 NaOH溶液加入量的变化图: 课时规范练 14铝及其重要化合物 1.A氧化铝和氧化镁的熔点都很高,所以可以作耐高温材料,光纤制品的基本原料是二 氧
13、化硅,故 A正确;自然界中元素的含量高低依次是 O、Si、Al、Fe 等,所以铝、铁、铜 相比较,自然界中含量最低的是 Cu,最高的是 Al 而不是 Fe,故 B错误;MgO 的熔点很高, 电解熔融态 MgO 冶炼 Mg 会增大生产成本,工业上是电解熔融的氯化镁来冶炼镁,故 C 错误;用纯碱制玻璃、用铁矿石炼铁都会产生二氧化碳,用氨制碳酸铵,制备原理为 2NH3+CO2+H2O(NH4)2CO3,不产生二氧化碳,故 D错误。 2.B因为 A点物质为 NH4Al(SO4)2,则 0T 的过程变化是失去结晶水生成 NH4Al(SO4)2,是化学变化,A 错误;B点物质为硫酸铝,升温时又会分解,则在
14、 C 点生成氧化 铝,所以 C 点物质是工业上冶炼铝的原料,B正确;AB 发生的反应为硫酸铝铵分解生成 硫酸铝、氨气和硫酸,所以除生成的硫酸铝和氨气两种物质外,还有硫酸,故 C 错误;硫酸 铝能够净水,其原理是铝离子水解生成氢氧化铝胶体,氢氧化铝胶体具有吸附性,可以吸 附水中悬浮的杂质,故 D错误。 3.AB 项中明矾只能使污水中的悬浮物沉降,不能除去重金属离子;C项中 Mg 不能溶于 NaOH 溶液;D项中 Mg 的金属性比 Al 强,故 Al 与 MgO 不能发生铝热反应。 4.A在镁、铝混合物中加入 HNO3和浓硫酸都不产生 H2;加入 NaOH 溶液,只有 Al 与 NaOH 溶液反应
15、生成 H2,而镁不反应;加入盐酸,镁、铝都与盐酸反应生成 H2,所以加入盐 酸时放出 H2的量最多。 5.D氢氧化铝是两性氢氧化物,能溶于氢氧化钠溶液中,而氢氧化镁不能溶于氢氧化钠 溶液。发生反应的有关离子方程式为 Mg2+2OH-Mg(OH)2、Al3+3OH-Al(OH)3、 Al(OH)3+OH-Al(OH)4-。根据图像可知溶解氢氧化铝消耗的氢氧化钠溶液是 10 mL, 所以生成氢氧化铝消耗的氢氧化钠溶液就应该是 30 mL,则生成氢氧化镁消耗的氢氧化 钠溶液是 20 mL。根据反应的离子方程式可知,铝离子和镁离子的物质的量之比是 11。 则原混合液中 Al2(SO4)3与 MgSO4
16、的物质的量浓度之比为 12,D项正确。 6.D金属性的强弱可根据金属与酸反应时金属失电子的能力强弱判断,而不是与碱反 应,故 A项错误;没有脱落表明氧化铝的熔点高,故 B 项错误;稀硝酸与铝反应时生成 NO,NO 与空气中的 O2反应生成 NO2,故 C 项错误;氯化铝和氢氧化钠溶液反应先生成氢 氧化铝白色沉淀,氢氧化铝再和氢氧化钠溶液反应生成可溶性的四羟基合铝酸钠,故 D 项正确。 7.答案 (1)2Fe2+ClO-+5H2O2Fe(OH)3+Cl-+4H+C Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH4 + (2)边滴加浓盐酸边蒸发浓缩过滤 (3)SiO2+2OH-SiO3 2-+H2O
17、,Al2O3+2OH-+3H2O 2Al(OH)4- 解析 (1)滤液中含有氯化铁、氯化亚铁、氯化铝,在滤液 A中加入漂白液,次氯酸根离 子具有氧化性氧化亚铁离子生成铁离子在溶液中形成氢氧化铁沉淀除去,次氯酸根离子 被还原为氯离子,反应的离子方程式为 2Fe2+ClO-+5H2O2Fe(OH)3+Cl-+4H+。氢氧 化钠溶液可以沉淀铝离子但过量又会溶解氢氧化铝,故 A项不是最好;硫酸溶液不能沉 淀铝离子,故 B 项不符合;氨水是弱碱溶液不能溶解氢氧化铝,过量的氨水和铝离子形成 氢氧化铝沉淀过滤得到氢氧化铝固体,反应的离子方程式为 Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH4 +,故 C 项
18、符合;二氧化碳和氯化铝不反应不能生成氢氧 化铝沉淀,故 D项不符合。 (2)由滤液 B 制备少量无水 AlCl3,由于 AlCl3极易水解,需要边滴加浓盐酸边蒸发浓 缩、冷却结晶、过滤、洗涤。 (3)氧化铝、二氧化硅与 NaOH 溶液反应均生成盐和水,离子反应分别为 Al2O3+2OH-+3H2O2Al(OH)4-、SiO2+2OH-SiO3 2-+H2O。 8.B镁铝合金表面因形成致密的氧化膜而具有很强的抗腐蚀能力,但 MgO、Al2O3、 Mg、Al 都可与盐酸、硫酸等反应,Al、Al2O3也能溶解在 NaOH 溶液中,A项错误;b点对 应的沉淀为 Al(OH)3和 Mg(OH)2的混合物
19、,溶液中溶质只有氯化钠,故 b为固定值 20,因 而无法根据 b值判断合金中 Mg 的含量,C项错误;根据图示,c 值越大,溶解 Al(OH)3消耗 的 NaOH 越多,说明合金中 Al 的含量越高,B项正确;根据图示,当 c=25 时,整个反应过程 中包含 Mg、Al 分别与盐酸的反应,H+与 OH-的反应,Mg2+、Al3+分别与 OH-的反 应,Al(OH)3与 OH-的反应,有 6个离子反应,D项错误。 9.DA项,氨水不能使 Al3+转化为Al(OH)4-,不能使含铝化合物与 Mg(OH)2分离,则不能 用氨水代替 NaOH 溶液;B项,溶液 a 中不含 Al3+;C 项,溶液 b也
20、含有 KCl。 10.A把 FeO和铝粉配成铝热剂,分成两等份,一份在高温下恰好完全反应生成铁与氧 化铝,由电子转移守恒可知,2n(Fe)=3n(Al),然后将生成物与足量的稀盐酸反应,铁与盐酸 反应生成氯化亚铁与氢气,由电子转移守恒可知 n(H2)=n(Fe),所以 n(H2)=3 2n(Al);另一份 直接加入足量的 NaOH 溶液使之充分反应,铝与氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠与氢 气,由电子转移守恒可知 2n(H2)=3n(Al),所以 n(H2)=3 2n(Al)。故两种情况下生成气体的物 质的量之比为 11,质量比等于物质的量之比也是 11。 11.CMg、Al 失去电子变为离子,
21、离子再结合 OH-生成沉淀,则镁铝合金与盐酸反应转 移电子的物质的量等于其生成沉淀时结合的 OH-的物质的量,沉淀量最大时得到 Mg(OH)2和 Al(OH)3的混合物,则 m(OH-)=(a+1.7) g-a g=1.7 g,n(OH-)=0.1 mol,电子转移 总数是 0.1NA,A、B 正确;沉淀量最大时,溶液中 n(Na+)=n(Cl-),此时 HCl 和氢氧化钠的物 质的量相等,即 2x=y,C 错误;电子转移总数是 0.1NA,若金属全部是镁,则镁的质量是 1.2 g, 若金属全部是铝,则铝的质量是 0.9 g,因此 D正确。 12.答案 (1)Al2O3+Na2CO3+4H2O
22、2NaAl(OH)4+CO2 (2)溶解、过滤铁红 (3)CO2CO2+2Al(OH)4-2Al(OH)3+CO3 2-+H2O (4)Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),氯化铵中 NH4 +能与 OH-反应,c(OH-)降低,平衡右移 (5)2AlCl3+6H2O2Al(OH)3+3H2+3Cl2 解析 矿渣粉碎后与纯碱混合熔融,Al2O3、SiO2分别生成四羟基合铝酸钠、硅酸钠。产 品乙是红棕色固体,应是 Fe2O3。根据已知信息 MgO 溶于水转化为 Mg(OH)2,即残渣甲 是 Fe2O3和 Mg(OH)2的混合物。用饱和氯化铵溶液溶解 Mg(OH)2转化为氯化镁,
23、过滤后 与氢氧化钠反应生成 Mg(OH)2沉淀,灼烧得到 MgO,产品甲是 MgO。溶液丙中含有硅酸 钠和四羟基合铝酸钠,通入适量 CO2,根据信息硅酸的酸性比 Al(OH)3强,则优先生成 Al(OH)3沉淀,灼烧得到氧化铝。 (2)Mg(OH)2和 Fe2O3均不溶于水,则过程的名称是溶解、过滤;Fe2O3的俗名是铁 红。 (3)B 是 CO2,加适量 CO2的原因是避免生成 H2SiO3混入 Al(OH)3中。 (4)氢氧化镁存在溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),氯化铵电离出的 NH4 + 能与 OH-结合生成一水合氨,使 c(OH-)降低,则平衡右移,从
24、而使氢氧化镁溶解。 (5)取适量溶液丙,加入过量盐酸,硅酸钠转化为硅酸沉淀,过滤除去沉淀,溶液是氯化 铝溶液,用惰性电极电解氯化铝溶液,阳极氯离子放电,阴极是氢离子放电,所以电解时生 成沉淀的化学方程式为 2AlCl3+6H2O2Al(OH)3+3H2+3Cl2。 13.答案 (1)2Mg2Al(OH)6ClxH2O4MgO+Al2O3+2HCl+(5+2x)H2O (2)aedbc吸收 HCl气体检查装置气密性 (3)将分解产生的气体全部排入装置 C、D中使其完全被吸收防止产生倒吸 (4)3偏低(5)样品的质量 解析 (1)根据题意可写出化学方程式 2Mg2Al(OH)6ClxH2O4MgO
25、+Al2O3+2HCl+(5+2x)H2O。 (2)根据(1)中化学反应方程式可知,若要测定 x的值,需要测定分解产生的 HCl 及 H2O 的量,应先通过浓硫酸吸收水蒸气,再通过 NaOH溶液吸收 HCl,且洗气时应长管进, 短管出。 (4)根据 C、D的增重可知,分解生成 n(HCl)= 3.65 g 36.5 gmol-1=0.1 mol,n(H2O)= 9.9 g 18 gmol-1=0.55 mol,则由Mg2Al(OH)6ClxH2O可知,其物质的量等于 HCl 的 物质的量,由氢元素守恒可知,0.1 mol(6+2x)=0.1 mol+0.55 mol2,解得 x=3。若气体未经
26、 冷却会由于气流流速过高而使水蒸气在浓硫酸中的吸收不充分,导致 x数值偏低。 (5)题中所给物质若发生分解反应,除水滑石分解的几种产物外,还含有 CO2气体,则 装置 C 增重为 HCl与 CO2的质量,通过装置 C 的增重无法判断 HCl 及样品的物质的量, 由氯元素及碳元素守恒可知,?(HCl) ?(CO2) = 1-2? ? ,若已知样品的质量,列出含有两个未知数的两 个方程式,可以求得 z 的值。 14.答案 (1)B (2)12NaF+Al2(SO4)32Na3AlF6+3Na2SO4阳极产生的 O2与石墨反应 NaAl(OH)4(多写 NaOH 也可)90% Al(OH)4-+CO
27、2Al(OH)3+HCO3 - (3)BeO+2H+Be2+H2O 解析 (1)浓硫酸、硝酸与 Al 反应会生成有毒气体,因此从环保和安全角度考虑应选用稀 硫酸。 (2)NaF 和 Al2(SO4)3反应生成 Na3AlF6和 Na2SO4。电解时用石墨作阳极,温度维 持在 950970 ,阳极产生的 O2能与石墨反应,因此阳极材料需要定期更换。氧化铝 可与氢氧化钠溶液反应生成 NaAl(OH)4,则溶出液中的溶质主要是 NaAl(OH)4。由铝 土矿的? ?=10.2,可计算出 n(Al2O3)n(SiO2)= 10.2 102 1 60=61=305,由矿渣的化学式 3Na2O3Al2O3
28、5SiO25H2O知,其中的 n(Al2O3)n(SiO2)=35,则相当于有 30-3=27 份的 Al2O3被溶解,即铝的理论溶出率为 90%。将四羟基合铝酸钠沉淀,可以向沉淀池中通 入过量的二氧化碳,反应的离子方程式为Al(OH)4-+CO2Al(OH)3+HCO3 - 。 (3)BeO 与盐酸反应生成氯化铍和水,反应的离子方程式为 BeO+2H+Be2+H2O;向 Be(NO3)2溶液中逐滴加入等浓度的 NaOH溶液先后发生反 应:Be(NO3)2+2NaOHBe(OH)2+2NaNO3,Be(OH)2+2NaOHNa2Be(OH)4,现象是先 产生沉淀,然后沉淀消失,两次消耗的氢氧化钠的物质的量都为 0.02 mol(即 20 mL NaOH 溶液),产生的 Be(OH)2沉淀为 0.01 mol,则沉淀量随 NaOH 溶液加入量的变化图为 。
