1、第二单元 从铝土矿到铝合金一、选择题1下列关于金属铝的叙述中，不正确的是( )AAl 是地壳中含量最多的金属元素，但铝是使用较晚的金属BAl 是比较活泼的金属，在化学反应中容易失去电子，表现还原性CAl 箔在空气中受热可以熔化，且发生剧烈燃烧DAl 箔在空气中受热可以熔化，由于氧化膜的存在，熔化的 Al 并不滴落解析 Al 箔在空气中受热熔化，Al 箔呈红热状态，不会剧烈燃烧。答案 C2利用下述操作步骤：加盐酸溶解 加烧碱溶液溶解 过滤 通入过量 CO2 生成 Al(OH)3 沉淀 加盐酸生成 Al(OH)3 沉淀，由含少量铁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝，最恰当的组合是( )。A B C D解析
2、 向含少量铁粉的铝粉中加入过量氢氧化钠 溶液，由于铁与氢氧化钠不反应，可以除去铁粉；铝与足量氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，通入过量CO2 可使偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀。答案 A3如图所示是向 MgCl2 和 AlCl3 的混合溶液中加入一定量 NaOH 溶液，紧接着再加入一定量稀盐酸，生成沉淀的物质的量 y 与加入溶液的体积 x 的关系图。根据图示判断，下列结论中不正确的是( )。AN 点时溶液中的溶质只有 NaClB M 点之前加入的是 NaOH 溶液，M 点之后加入的是盐酸C c(NaOH)c(HCl)D原混合溶液中 c(MgCl2)c (AlCl3)11解析 在 MgCl2 和 AlC
3、l3 的混合溶液中加入 NaOH 溶液，首先发生反应：Mg2 2OH =Mg(OH)2、Al 3 3OH =Al(OH)3，至 N 点时Mg2 、Al3 恰好完全沉淀，溶液中的溶质只有 NaCl；接着 Al(OH)3 开始溶解：Al(OH)3OH =AlO 2H 2O，至 x6 时(M 点 )Al(OH)3 恰好完全溶解， x 2在 68 之间时沉淀量不变，说明 M 点时仍在加入 NaOH 溶液；x8 时(P 点)，又产生沉淀：AlO H H 2O=Al(OH)3，说明加入的盐酸与 NaOH 反 2应后有剩余，至 x9 时(F 点)，AlO 恰好完全转化为 Al(OH)3 沉淀，用去 盐 2酸
4、 1 mL，又知在 NM 段，溶解 Al(OH)3 需要 1 mL NaOH 溶液，故 c(NaOH)c(HCl)；那么沉淀 Al3 需要消耗 3 mL NaOH 溶液，则沉淀 Mg2 所消耗的NaOH 溶液为 2 mL，因此 c(MgCl2)c (AlCl3)11。答案 B4双羟基铝碳酸钠是医疗上常用的一种抑酸剂，其化学式是 NaAl(OH)2CO3。关于该物质的说法正确的是 ( )。A该物质属于两性氢氧化物B该物质是 Al(OH)3 和 Na2CO3 的混合物C 1 mol NaAl(OH)2CO3 最多可消耗 3 mol HD该药剂不适合于胃溃疡患者服用解析 双羟基铝碳酸钠属于盐类，A
5、错误；它是一种化合物，B 错误。1 mol NaAl(OH)2CO3 最多可消耗 4 mol H 。由于能与胃酸反应放出 CO2 气体，不适用于胃溃疡患者。答案 D5下列离子方程式表达正确的是( )A氯化铝溶液中加入过量氨水：Al3 4NH 3H2O=AlO 4NH 2H 2O 2 4B. “84 消毒液”(有效成分 NaClO 溶液) 和“洁厕灵”(浓盐酸)混合放出氯气：ClO Cl H =Cl2OH C硫酸亚铁溶液被空气中氧气氧化：4Fe 2 O 2 2H2O=4Fe3 4OH D. AlCl3 溶液与 NaAlO2 溶液混合：Al 3 3AlO 6H 2O4Al(OH) 3 2解析 Al
6、(OH)3 不能溶于过量的氨水， A 项错误；B 项中 Cl2 能和 OH 反应，二者不可能同时作为一个反应的生成物，B 错误；C 项忽视了 Fe3 和 OH 能结合生成沉淀，二者不可能同时作为一个反应的生成物，C 错误。答案 D6工业上用铝土矿(主要成分为 Al2O3，含 Fe2O3 杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：下列叙述正确的是 ( )。A试剂 X 可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸B反应 、过滤后所得沉淀为氢氧化铁C图中所示转化反应都不是氧化还原反应D反应的化学方程式为 NaAlO2CO 22H 2O=Al(OH)3NaHCO 3解析 由后续流程可知，反 应中试剂 X 的作用是将铝元素
7、转移到溶液中，从而与 Fe2O3 分离。由于 Al2O3 属于两性氧化物，而 Fe2O3 属于碱性氧化物，所以应选用氢氧化钠溶液溶解 Al2O3，A、B 均错误；流程最后一步电解 Al2O3制取 Al 时元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，C 项错误；由反应分析，溶液乙的溶质是 NaAlO2；反应的产物是 Al(OH)3 和 NaHCO3，说明通入物质 Y 是 CO2，根据元素守恒，反应的化学方程式为NaAlO2CO 22H 2O=Al(OH)3NaHCO 3，D 项正确。答案 D7将由 NaOH、BaCl 2、Al 2(SO4)3 三种固体组成的混合物溶于足量的水中，充分溶解，向混合物溶液
8、中滴加 1 molL1 的稀硫酸，加入稀硫酸的体积与生成沉淀的质量关系如图所示。下列有关判断不正确的是 ( )。AAB 段发生反应的离子方程式为Ba2 2OH 2H SO =BaSO42H 2O24B BC 段发生反应的离子方程式为 H OH =H2OC D 点表示的沉淀的化学式为 Al(OH)3、BaSO 4DE 点表示的溶液呈中性解析 CD 段发生反应的离子方程式为 AlO H H 2O=Al(OH)3，E 点 2时 Al(OH)3 恰好完全溶解，此时溶液中有 Al3 ，Al3 水解呈酸性。答案 D二、非选择题8如图是某同学在实验室中进行铝热反应(铝过量)的实验装置，实验中他观察到的现象之
9、一为“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中” 。(1)写出该反应的化学方程式：_。(2)探究铝热反应后固体的性质：将反应后容器中的固体残余置于烧杯中，加入一定量的稀硝酸，固体完全溶解，反应过程中无气体放出(活泼金属可把稀 HNO3 还原为 NH4NO3)。在反应后的溶液中缓慢滴加 4 molL1 的 NaOH 溶液，产生沉淀的物质的量(mol)与加入 NaOH 溶液的体积 (mL)的关系如图所示：写出 DE 段发生反应的离子方程式：_。B 与 A 的差值为_。答案 (1)2Al Fe 2O3 Al2O32Fe= = = = =高 温 (2)NH OH =NH3H2O 0.008 49某实验小组
10、拟探究在含 Mg2 、Al 3 的混合溶液中滴加 NaOH 溶液时，生成氢氧化物沉淀的过程。【实验】在 0.10 molL1 MgSO4、0.05 molL1 Al2(SO4)3 的混合溶液中加0.05 molL1 NaOH 溶液，借助于氢离子传感器和相应分析软件，测得溶液的 pH 随 NaOH 溶液加入变化情况如图所示。(1)为精确控制加入 NaOH 溶液的体积，可将 NaOH 溶液置于_( 填仪器名称)中滴加。(2)图中有个 pH 增加缓慢的阶段，第一阶段 (a 点前)对应的实验现象是_。(3)对第二阶段 (b、c 之间)溶液 pH 变化缓慢的本质，小组同学做出如下推测，请补充推测 2 和
11、 3：推测 1：生成 Mg(OH)2 沉淀，消耗 OH推测 2：_推测 3：_若推测 1 符合实际情况，则 a 点之前反应的离子方程式为_，请据此描述 Mg(OH)2、Al(OH) 3 两种物质在水溶液中溶解性的差异：_。(4)请分析 f 点后溶液中较大量存在的含金属元素的离子并设计实验检验(可不填满)较大量存在的含金属元素的离子 检验方法解析 (1)注意“精确” 联系到酸碱中和滴定，用碱式滴定管。(3)整个过程 3个阶段可以理解成 Al3 沉淀、Mg 2 沉淀、Al(OH) 3 溶解。若第二阶段为 Mg2沉淀，则第一阶段为 Al3 沉淀。 说明 Al3 先沉淀，即 Al(OH)3 溶解度小。
12、 (4)f点后溶液为 NaOH、NaAlO2 的混合溶液，溶液中含金属元素的离子 为Na 、AlO 。 2答案 (1)碱式滴定管 (2) 生成白色沉淀并逐渐增多(3)生成 Al(OH)3 沉淀，消耗 OH Al(OH) 3 沉淀溶解，消耗 OH Al3 3OH =Al(OH)3Al(OH)3 比 Mg(OH)2 更难溶(或其他合理答案)(4)较大量存在的含金属元素的离子 检验方法Na用洁净的铂丝蘸取溶液置于酒精灯火焰上灼烧，若火焰呈黄色表明存在 NaAlO 2 取少量溶液于试管中，滴加稀盐酸，出现白色沉淀，随盐酸的加入沉淀又溶解10.明矾石的主要成分是 K2SO4Al2(SO4)32Al2O3
13、6H2O，此外还含有少量 Fe2O3杂质。利用明矾石制备氢氧化铝的流程如下：回答下列问题：(1)焙烧过程中发生的反应为 2Al2(SO4)33S 2Al2O39SO 2，= = = = =高 温 其中氧化剂为_。(2)“溶解 ”时反应的离子方程式为_。(3)调节 pH 后过滤、洗涤 Al(OH)3 沉淀，证明已洗涤干净的实验操作和现象是_。(4)调节 pH 时使用的是质量浓度 (单位体积溶液所含溶质的质量)为 882 gL1 的 H2SO4，配制 1 L 该溶液，需用量筒量取质量分数为 98%的硫酸(密度是 1.8 gcm3 )_mL。(5)“废渣 ”“母液”中可回收的物质分别是_、_。解析
14、(1)根据化合价分析，Al 2(SO4)3 中硫元素由6 价降为4 价，Al 2(SO4)3为氧化剂。(2)“溶解”时与氢氧化钠反应的是氧化铝，反应生成偏铝酸钠和水。(3) 洗涤 Al(OH)3 沉淀时是洗去残留在表面的硫酸钠和硫酸钾溶液，可以取最后的洗涤液用氯化钡或硝酸钡溶液检验是否含有硫酸根的方法进行判断。(4)需要配制的 1 L 溶液中含溶 质硫酸为 882 g，根据质量分数和浓硫酸的密度可以求得浓硫酸的体积。(5)要仔细分析各步转化中的化学反应，明矾石脱水后加硫磺焙烧时，硫酸铝被还原而硫酸钾、氧化铁没变，加 氢氧化钠溶解时，氧化铝反应掉，硫酸钾也溶解在溶液中，氧化 铁就留在废渣中， 氢
15、氧化铝沉淀后，母液中是硫酸钾和硫酸钠，所以 废渣中可以回收的是氧化铁，母液中可以回收的硫酸钾和硫酸钠。答案 (1)Al 2(SO4)3 (2)Al 2O32OH =2AlO H 2O (3) 取最后一次洗涤 2液于试管中，滴加 BaCl2 溶液，若无白色沉淀生成，则已洗涤干净 (4)500.0(5)Fe2O3 K 2SO4、Na 2SO411铝是现今人类生产生活中使用广泛性仅次于铁的重要金属。工业上常以“铝土矿”为原料来冶炼金属铝。已知：铝土矿的主要成分是 Al2O3(其中含有 Fe2O3、SiO 2 等杂质)。为了检测某铝土矿样中 Al2O3 的含量，进行了如下实验过程：取矿样 10.0 g
16、 加入过量稀盐酸溶解 (假定其他未知成分的杂质都不溶于盐酸，也不和盐酸反应)，过滤弃去不溶残渣。将滤液稀释并在 250 mL 容量瓶中定容后，取 25.0 mL 逐滴滴加 2.0 molL 1 的 NaOH 溶液，得到如下图曲线所示的变化关系。请根据有关数据回答下列问题：(1)写出滴加 NaOH 溶液 24 mL 至 30 mL 段发生反应的离子方程式_。(2)最后所得不溶于 NaOH 的沉淀的化学式及其物质的量分别为_。(3)该铝土矿样中 Al2O3 的质量百分含量为 _。(4)工业上制取金属铝的化学原理可表示为：2Al 2O3(熔融)4Al3O 2。用 10.0 t 铝土矿提纯所得的 Al
17、2O3(提纯过程的损= = = = =电 解 耗不计算)进行电解，理论上最多可制得金属铝_ t，假定 Al2O3 在熔融状态完全电离为 Al3 和 O2 则电解过程的阳极反应式为_。解析 (1)滴加 NaOH 溶液 24 mL 至 30 mL 段为 Al(OH)3 的溶解，离子方程式为：Al(OH) 3OH =AlO 2H 2O。(2)中加入过量盐酸过滤后得到的 2滤液为 AlCl3、FeCl3 和 HCl，不溶残渣 为 SiO2，中滴加 NaOH 溶液至过量得到的沉淀为 Fe(OH)3，溶液中含有 NaAlO2 和 NaCl。根据 24 mL30 mL 段，知 n(Al3 )nAl(OH)
18、3 2.0 mol/L0.006 L0.012 mol，根据Fe3 3OH =Fe(OH)3 、Al3 3OH =Al(OH)3，则 3n(Al3 )3n(Fe 3 )(243)10 3 L2.0 mol/L 故n(Fe3 )(0.0420.0123) mol0.002 mol ，故 nFe(OH)30.002 mol。13(3)10.0 g 矿样中 n(Al2O3)0.012 mol 100.06 mol，故 Al2O3 的质量百12分含量为 100%61.2%。(4)根据 Al2O32Al，用 10.0 t 铝土矿0.0610210.0提纯并电解，制得金属铝的 质量为 10.0 t61.2% 3.24 t。电解熔融54102Al2O3时阳极为 O2 放电， 电极反应式为：2O 2 4e =O2。答案 (1)Al(OH)3OH =AlO 2H 2O 2(2)Fe(OH)3、2.0010 3 mol(3)61.2% (4)3.24 2O 2 4e =O2
