1、1课时规范练 7 从铝土矿到铝合金一、选择题(本题共 9小题,每小题 6分,共 54分。每小题只有一个选项符合题目要求)1.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+3NH33H2O Al(OH)3+3N +4B.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+3MgO 3Mg+Al2O32.(2019河南新乡调研测试)将等物质的量的镁和铝混合,取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-1
2、HCl B.4 molL-1 HNO3C.8 molL-1 NaOH D.18 molL-1 H2SO43.(2019河北衡水中学周测)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 +杂质离子并尽可能减少 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 NaClD.向溶液 a中滴加盐酸需控制溶液的 pH4.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,而镁没有任何变化铝的
3、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 向氯化铵溶液中投入一铝片;铝片上产生大量气泡 该气体是氨气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5.(2019湖北华师一附中月考)镓(Ga)与铝同主族,曾被称为“类铝”,其氧化物和氢氧化物均为两性化合物。工业制备镓的流程如图所示。下列判断不合理的是( )2A.Al、Ga 均处于第A 族B.Ga2O3可与盐酸反应生成 GaCl3C.Ga(OH)3可与 NaOH溶液反应生成 NaGaO2D.由流程图可知酸性:Al(OH) 3Ga(OH)3
4、6.(2019湖南衡阳质检)铝土矿的主要成分为氧化铝、氧化铁和二氧化硅,工业上经过下列工艺流程可以冶炼金属铝:铝土矿 a b c d Al下列说法中错误的是( )A.中除加试剂外,还需要进行过滤操作B.a、b 中铝元素的化合价相同C.中需要通入过量的氨气D.进行的操作是加热,而且 d一定是氧化铝7.下列实验操作对应的图像不正确的是( )选项 A B C D向 MgCl2、AlCl 3溶液中(各 1 mol),逐滴加入 NaOH溶液向含HCl、MgCl 2、AlCl 3、NH 4Cl(各 1 mol)的溶液中逐滴加入 NaOH溶液向含 NaOH、NaAlO 2(各1 mol)的溶液中,逐滴加入
5、HCl溶液向含 NaOH、Na 2CO3(各1 mol)的混合溶液中滴加稀盐酸8.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.11 B.23 C.32 D.2899.(2019广东汕头质检) 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-1 NaOH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 0.1NAB.沉淀为 Mg(OH)2和 Al(OH)3的混
6、合物C.x=2yD.a的取值范围为 0.9a1.23二、非选择题(本题共 3小题,共 46分)10.(2019吉林长春月考)(14 分)铝(熔点 660 )是一种应用广泛的金属,工业上用 Al2O3(熔点 2 054 )和冰晶石(Na 3AlF6,六氟合铝酸钠)混合熔融后电解制得铝。回答下列问题:(1)冶金工业上常用金属铝作还原剂冶炼钒、铬、锰,铝与 V2O5在高温下反应的化学方程式为 。 (2)将打磨过的铝片在酒精灯火焰上加热,可观察到铝熔化而不滴落,原因是 ;铝是活泼金属,但打磨过的铝片投入沸水中不易观察到有气泡产生。若将铝片用饱和 Hg(NO3)2溶液浸泡数分钟,取出后迅速洗净,可制得俗
7、称“铝汞齐”的铝汞合金。铝汞齐露置在空气中,表面会快速生长出蓬松的白毛(Al 2O3)。若将新制的铝汞齐放入水中,可迅速反应产生气泡,该反应的化学方程式为 ;铝汞齐的化学性质变得“活泼”的原因可能是 。 (3)饮用水中的 N 对人体健康会产生危害。为了降低饮用水中 N 的浓度,有研究人员建议在-3 -3碱性条件下用铝粉将 N 还原为 N2,该反应的离子方程式为 。 -3(4)将 0.1 molL-1 AlCl3溶液和 10%NH4F溶液等体积混合,充分反应后滴加氨水,无沉淀析出。则AlCl3与 NH4F反应的化学方程式为 。 11.(2019四川双流中学月考)(16 分)氯离子插层镁铝水滑石M
8、g 2Al(OH)6ClxH2O是一种新型离子交换材料,其在高温下完全分解为 MgO、Al 2O3、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=
9、 。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Mg 2Al(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 。 12.(16分)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。4(1)若将铝溶解,下列试剂中最好选用 (填选项字母)。 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、Fe 2O3等)为原料,采用拜
10、耳法生产 Al2O3的流程如下图所示:Al 2O3可用于电解制 Al,电解时需加入冰晶石(Na 3AlF6)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=10.2,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(B
11、e)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+2NaOH Na2BeO2+2H2O,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: 5课时规范练 7 从铝土矿到铝合金1.A B 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。2.A 在镁、铝混合物中加入 HNO3和浓硫酸
12、都不产生 H2;加入 NaOH溶液,只有 Al与之反应生成 H2,而镁不反应;加入盐酸,镁、铝都与盐酸反应生成 H2,所以放出 H2的量最多。3.D A 项,氨水不能使 Al3+转化为 Al ,也就不能与 Mg(OH)2分离,因此不能用氨水代替 NaOH溶液;B-2项,溶液 a中不含 Al3+;C项,溶液 b还含有 KCl。4.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,而不是根据与碱反应的强弱判断,故 A项错误;没有脱落表明氧化铝的熔点高,故 B项错误;氯化铵溶液显酸性,与铝反应时放出氢气,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
13、液反应生成可溶性的偏铝酸钠,故 D项正确。5.D 镓(Ga)与铝同主族,均位于第A 族,A 正确;Ga 2O3与 Al2O3的性质具有相似性,可与盐酸反应生成 GaCl3,B正确;Ga(OH) 3与 Al(OH)3的性质相似,属于两性氢氧化物,能与 NaOH溶液反应生成NaGaO2,C正确;化学反应遵循强酸制弱酸原理,在 NaAlO2和 NaGaO2的混合溶液中通入 CO2,有 Al(OH)3生成,而无 Ga(OH)3生成,可能是 Ga(OH)3酸性强于碳酸,则酸性:Al(OH) 3Ga(OH)3,D错误。6.C 反应之后的体系中含有固体 SiO2,反应之后的体系中含有 Fe(OH)3沉淀,均
14、需过滤除去,A正确;a、b 中 Al元素分别以 AlCl3和 NaAlO2形式存在,其中铝的化合价都是+3 价,B 正确;由NaAlO2制备 Al(OH)3需要通入过量 CO2,C错误;由 Al(OH)3制备 Al2O3,加热使 Al(OH)3分解即可,D 正确。7.D 向含 MgCl2、AlCl 3(各 1 mol)溶液中逐滴加入 NaOH溶液,先生成氢氧化铝、氢氧化镁沉淀各 1 mol,消耗氢氧化钠 5 mol,后氢氧化铝与氢氧化钠反应生成 NaAlO2,沉淀减少 1 mol,消耗 1 mol氢氧化钠,故 A项正确;向 HCl、MgCl 2、AlCl 3、NH 4Cl(各 1 mol)溶液
15、中逐滴加入 NaOH溶液,先是 HCl与氢氧化钠反应,消耗 1 mol氢氧化钠,然后是 MgCl2、AlCl 3与氢氧化钠反应生成氢氧化铝、氢氧化镁沉淀各 1 mol,消耗氢氧化钠 5 mol,然后 NH4Cl与氢氧化钠反应消耗 1 mol氢氧化钠,沉淀量不变,后氢氧化铝与氢氧化钠反应生成 NaAlO2,沉淀减少 1 mol,消耗 1 mol氢氧化钠,故 B项正确;向含 NaOH、NaAlO 2(各 1 mol)的溶液中,逐滴加入 HCl溶液,开始时氢氧化钠与盐酸反应,消耗 1 mol HCl,然后 NaAlO2与盐酸反应生成氢氧化铝沉淀,消耗 1 mol HCl,最后氢氧化铝与盐酸反应生成氯
16、化铝,消耗 3 mol HCl,故 C项正确;向含 NaOH、Na 2CO3(各 1 mol)的混合溶液中滴加稀盐酸,依次发生反应 OH-+H+ H2O、C +H+ HC 、HC +H+ H2O+CO2,故 D项错误。2-3 -3 -38.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,2 n(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)= n(Al);另一份直接加入足量的 NaOH溶液使之6充分反应,铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与氢气,
17、由电子转移守恒可知 2n(H2)=3n(Al),所以 n(H2)= n(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。9.C Mg、Al 失去电子变为离子,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
18、;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。10.答案 (1)10Al+3V 2O5 5Al2O3+6V(2)铝表面很快形成致密的氧化膜,其熔点高于铝 2Al+6H 2O 2Al(OH)3+3H2 其表面不易形成致密的氧化膜(合理即可)(3)10Al+6N +4OH- 3N2+10Al +2H2O-3 -2(4)AlCl3+6NH4F (NH4)3AlF6+3NH4Cl解析 (1)金属铝作还原剂化合价升高生成 Al2O3,V2O5作氧化剂化合价降低生成 V。(2)Al 2O3的熔点高于金属铝,所以铝熔化而不滴落;
19、金属铝与水发生置换反应:2Al+6H 2O 2Al(OH)3+3H2;单质铝的化学性质活泼,会与 O2迅速反应生成 Al2O3致密氧化膜,阻碍 Al与 H2O发生反应,当制成铝汞齐后,Al与 O2反应生成蓬松的 Al2O3,此时将其放入水中,Al 与 H2O接触发生反应生成 H2。(3)金属铝作还原剂在碱性条件下生成 Al ,硝酸根离子作氧化剂被还原为 N2,再根据氧化还原方程式配平原则-2配平离子方程式。(4)加入氨水后,无沉淀生成,说明溶液中不存在 Al3+,依据元素守恒和冰晶石的化学式,可写出反应的化学方程式。11.答案 (1)2Mg 2Al(OH)6ClxH2O 4MgO+Al2O3+
20、2HCl+(5+2 x)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带入装置 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)6ClxH2O 4MgO+Al2O3+2HCl+(5+2 x)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)= =0.1 mol,n(H2O)= =0.55
21、mol,则由3.65 36.5 -19.9 18-1Mg2Al(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+2 x)=0.1 mol+0.55 mol2,解得 x=3。若气体未经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7量,由氯元素及碳元素守恒可知, ,若已知样品的质量,列出含有两个未知数的两个()(2)=1-2方程式,可以求得 z的值。1
22、2.答案 (1)B(2)12NaF+Al 2(SO4)3 2Na3AlF6+3Na2SO4 阳极产生的 O2与石墨反应NaAlO 2(多写 NaOH也可) 90%Al +CO2+2H2O Al(OH)3+HC-2 -3(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,因此阳极需要定期更换。氧化铝可与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠,则溶出液的溶质主要是偏铝酸钠。由铝土矿
23、的 =10.2,可计算出 n(Al2O3) n(SiO2)=61=305,由矿渣的化学式 3Na2O3Al2O35SiO25H2O知,其中的 n(Al2O3) n(SiO2)10.2102160=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%。将偏铝酸钠沉淀,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 +CO2+2H2O Al(OH)3+HC 。-2 -3(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(NO 3)2+2NaOH Be(OH)2+2NaNO 3,Be(OH)2+2NaOHNa2BeO2+2H2O,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。
