1、课时规范练7从铝土矿到铝合金课时规范练第14页基础巩固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、MgD.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答案A解析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
2、;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.(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)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
3、式表示为Al3+3OH-Al(OH)3答案B解析因为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.(双选)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
4、+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.镁铝合金可完全溶于过量盐酸,但不能完全溶于过量NaOH溶液D.依据铝热反应原理,能发生反应2Al+3MgO3Mg+Al2O3答案AC解析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;D项中Mg的金属性比Al强,故Al与MgO不能发生铝热反应。4.(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-1HCl溶液B.4 molL-1HNO3溶液C.8 molL-1NaOH溶液D.18 molL-1H2SO4溶液答案A解析
5、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.(2020山西晋中平遥第二中学高三月考)下列有关物质的应用与性质相对应的说法正确的有()明矾能用于净水是因为铝离子水解生成的氢氧化铝胶体具有强氧化性氯化铁溶液可用于制作印刷电路板是因为其能氧化单质铜浓硫酸可用作干燥剂是因为其具有脱水性光导纤维可用作通信材料是因为其具有导电性MgO、Al2O3的熔点很高,可制作耐高温材料NaHCO3能与碱反应,因此食品工业上可用作焙制糕点的膨松剂Al具有良好的延展性和抗腐蚀性
6、,可制成铝箔包装物品A.2个B. 3个C. 4个D. 5个答案B解析明矾溶于水电离产生的Al3+水解产生氢氧化铝胶体,胶体的表面积大,有很强的吸附能力,能吸附水中悬浮的物质,从而达到净化水的目的,错误。氯化铁溶液可用于制作印刷电路板是因为发生反应2Fe3+ Cu2Fe2+Cu2+,在该反应中氯化铁作氧化剂,有氧化性,正确;浓硫酸可用作干燥剂是因为其具有强吸水性,错误;光导纤维的主要成分是二氧化硅,光导纤维中传导的不是电信号,而是光信号,错误;MgO、Al2O3的熔点很高,可制作耐高温材料,正确;NaHCO3受热分解生成CO2和水,因此食品工业上用作焙制糕点的膨松剂,错误;Al具有良好的延展性和
7、抗腐蚀性,可制成铝箔包装物品,正确。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,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NO2D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答案D解析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
8、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偏铝酸钠,故D项正确。能力提升7.(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个离子反应答案B解
9、析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,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。8.(2020
10、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NaClD.向溶液a中滴加盐酸需控制溶液的pH答案D解析A项,氨水不能使Al3+转化为AlO2-,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也含有KCl。9. (2020山东肥城泰西中学高三月考)向一定量的Mg2+、NH4+、Al3+混合溶液中加入Na2O2的量与生成沉淀和气体的量(纵坐标)
11、的关系如图所示,则溶液中Mg2+、NH4+、Al3+三种离子的物质的量之比为()A.112B. 221C.122D. 924答案C解析由图知,沉淀中含0.1 mol Mg(OH)2和0.2 mol Al(OH)3,即原溶液中含0.1 mol Mg2+,含Al3+0.2 mol,根据离子反应Mg2+2OH-Mg(OH)2、Al3+3OH-Al(OH)3可知,沉淀2种金属阳离子共需NaOH的物质的量为0.1 mol2+0.2 mol3=0.8 mol。由图中横坐标知与3种阳离子恰好完全反应生成沉淀或气体时需0.5 mol Na2O2,而0.5 mol Na2O2与水反应生成1 mol NaOH和0
12、.25 mol O2,由NH4+OH-NH3+H2O可知,由NH4+消耗NaOH的量为1 mol-0.8 mol=0.2 mol,则原溶液中含0.2 mol NH4+,所以Mg2+、NH4+、Al3+物质的量之比=0.1 mol0.2 mol0.2 mol=122。10.(双选)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0.2NAB.沉淀为Mg(OH)2和Al(OH)3的混合物C.x=2yD.a的取值范围为0.9a1.2答
13、案AC解析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错误,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。11.(2020重庆四校联考)某冶金厂的矿渣含有较多
14、的Al2O3、Fe2O3、MgO、SiO2,现欲进行综合利用以提取氧化铝、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
15、酸并过滤除去沉淀,再用惰性电极电解滤液,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。答案(1)Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2(2)溶解、过滤铁红(3)CO2CO2+3H2O+2AlO2-2Al(OH)3+CO32-(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分别生成偏铝酸钠、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
16、,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,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偏铝酸钠,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。(1)根据以上分析可知过程中氧化铝发生的反应类似SiO2与Na2CO3的反应。(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
17、)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。12.(2020山西大学附属中学高三模块诊断)明矾KAl(SO4)212H2O在生产、生活中有广泛用途:饮用水的净化、造纸工业上作施胶剂、食品工业的发酵剂等。利用炼铝厂的废料铝灰(含Al、Al2O3及少量SiO2和FeOx
18、Fe2O3)可制备明矾。工艺流程如下,回答下列问题:(1)明矾净水的原理是(用离子方程式表示)。(2)操作是,操作是蒸发浓缩、过滤、洗涤、干燥。(3)检验滤液A中是否存在Fe2+的试剂是(只用一种试剂)。(4)将铝灰投入氢氧化钠溶液中生成气体的化学方程式是,在滤液A中加入高锰酸钾发生反应的离子方程式为(该条件下MnO4-转化为Mn2+):。(5)已知:在pH=3并加热的条件下,MnO4-可与Mn2+反应生成MnO2。加入MnSO4发生反应的离子方程式为,滤渣2中含有的物质是。答案(1)Al3+3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+(2)过滤冷却结晶(3)酸性高锰酸钾溶液(或铁氰化钾溶液)(4)
19、2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H25Fe2+MnO4-+8H+5Fe3+Mn2+4H2O(5)3Mn2+2MnO4-+2H2O5MnO2+4H+MnO2、Fe(OH)3解析(1)明矾是强酸弱碱盐,Al3+水解产生氢氧化铝胶体,能够吸附水中悬浮的物质形成沉淀而除去,从而达到净水的目的。其反应原理用方程式表示为Al3+3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+。(2)操作是将难溶性固体与溶液分离的操作,该操作为过滤。操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,从而可得到明矾。(3)检验滤液A中是否存在Fe2+的方法是加入铁氰化钾溶液,如果有蓝色沉淀,证明含有Fe2+;也可加入酸性KMn
20、O4溶液,若紫色褪去,可证明含有Fe2+。(4)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2,Al2O3+2OH-2AlO2-+H2O,在滤液A中加入高锰酸钾的目的是使Fe2+转化为Fe3+,发生反应的离子方程式为5Fe2+MnO4-+8H+5Fe3+Mn2+4H2O。(5)当溶液的pH=3时Fe3+可以形成沉淀Fe(OH)3,根据题意可得反应的离子方程式为3Mn2+2MnO4-+2H2O5MnO2+4H+,由于溶液的pH=3,所以滤渣的成分含有MnO2、Fe(OH)3。拓展深化13.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
21、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、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
22、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+2NaOHNa2BeO2+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:答案(1)B(2)12NaF+Al2(SO4)32Na3AlF6+3Na2SO4阳极产生的O2与石墨反应NaAlO2(多写NaOH也可)90%AlO2-+CO2+
23、2H2OAl(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。由铝土矿的AS=10.2,可计算出n(Al2O3)n(SiO2)=10.2102160=61=305,由矿渣的化学式3Na2O3Al2O35SiO25H2O知,其中的n(Al2O3)n(SiO2)=35,则相当
24、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AlO2-+CO2+2H2OAl(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+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。
