1、专题3 从矿物到基础材料第一单元从铝土矿到铝合金课时训练 练知能、提成绩 限时测评 (时间:40分钟)测控导航表考点易中铝与酸、碱反应及计算211“铝三角”转化关系与应用1,4,5,9有关Al(OH)3的计算与图象3,8综合6,7,1012,13,14基础过关1.(2014湖北武汉调研)下列有关铝或其化合物的说法中不正确的是(B)A.制备AlCl3不能采用将溶液直接蒸干的方法B.工业上采用电解AlCl3的方法冶炼金属铝C.实验室常用氨水和硫酸铝溶液制备Al(OH)3D.存在于污水中的胶体物质,常用投加明矾等电解质的方法进行处理解析:工业上常用电解熔融Al2O3的方法来冶炼金属铝,故选B。2.(
2、2013上海六校联考)加入铝粉能放出H2的溶液中肯定不能大量共存的离子组是(C)Fe3+、N、Cl-、NBa2+、Mg2+、HC、Cl-S、Cl-、K+、NS、K+、Al、Na+A.B.C.D.解析:加铝粉能放出H2的溶液呈酸性或强碱性,若呈强碱性,则Fe3+、N不能存在;因存在N,故溶液不可能呈酸性,因为Al与HNO3反应不可能生成H2;HC无论在酸性或碱性条件下均不可能存在;在酸性条件下可存在;在碱性条件下可共存。3.已知反应:Al+2H2O+NNH3H2O+Al(OH)3,现向浓度均为0.1 molL-1的HCl、NH4Cl和AlCl3混合溶液中,逐滴加入NaOH溶液。下列示意图表示生成
3、Al(OH)3的物质的量与加入NaOH溶液的体积的关系,合理的是(D)解析:溶液中与OH-反应的阳离子有三种:H+、Al3+、N,另外在反应过程中生成的Al(OH)3也可以与OH-反应,反应的先后顺序为:OH-其中和的反应顺序难以确定。由题中所给方程式可知:Al(OH)3和氨水不反应,可以采用假设法确定和的反应顺序,假设先进行,即先发生N+OH-NH3H2O,则Al3+会与生成的NH3H2O反应,即发生反应Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3N,这样相当于N没反应,所以该假设不成立,所以应先与反应,再与反应。综合分析,对应图象为D。4.(2013福建三明质检)甲、乙、丙有如图转化关系:甲乙
4、丙甲,甲不可能是(C)A.Al2O3B.SiO2C.NH4ClD.CO2解析:Al2O3NaAlO2Al(OH)3Al2O3,甲可能是Al2O3;SiO2Na2SiO3H2SiO3SiO2,甲可能是SiO2;CO2Na2CO3NaHCO3CO2,甲可能是CO2。5.(2014湖北黄冈模拟)下列各项操作中,不发生“先产生沉淀,然后沉淀又溶解”现象的是(C)向饱和碳酸钠溶液中通入过量的CO2;向NaAlO2溶液中逐滴加入过量的稀盐酸;向AlCl3溶液中逐滴加入过量稀氢氧化钠溶液;向硅酸钠溶液中逐滴加入过量的盐酸A. B.C.D.解析:由于NaHCO3比Na2CO3的溶解度小;中会生成NaHCO3沉
5、淀不溶于过量CO2;中生成H2SiO3沉淀不溶于过量的盐酸。6.(2013福建福州一中模拟)科学家合成了一系列独特的氢铝化合物。最简单的氢铝化合物化学式为Al2H6,它的熔点为 150 ,燃烧热极高。Al2H6球棍模型如图。下列有关说法不正确的是(A)A.Al2H6中Al为-3价, H为+1价B.Al2H6在空气中完全燃烧,产物为氧化铝和水C.Al2H6是共价化合物D.氢铝化合物可能成为未来的储氢材料和火箭燃料解析:由Al2H6的熔点为150 推知Al2H6为共价化合物,其中Al为金属元素显+3价,H为非金属元素显-1价,故A不正确。7.(2014浙江嘉兴模拟)已知X、Y、Z、W均为中学化学中
6、常见物质,它们之间的转化关系如图所示(部分产物已略)。下列说法不正确的是(C)A.X、Y、Z中至少有一种相同的元素,该元素可以是金属元素也可以是非金属元素B.物质W可能是化合物,也可能是单质C.上述转化关系中不可能出现置换反应D.若X、Y、Z中均含有一种常见金属元素,则W可能是强酸也可能是强碱解析:根据题示可知符合上述转化关系的可以是Al3+Al(OH)3Al,Al3+与Al可生成Al(OH)3;CCOCO2,C与CO2可生成CO;AlAl(OH)3Al3+;H2SSSO2,H2S与SO2可生成S。由可知A、B项正确;由可知D项正确;由可知C项错误。8. (2013河南平顶山质检)如图表示Al
7、Cl3溶液与NaOH溶液相互滴加混合,由图中判断错误的是(B)A.表示A物质的量的变化B.x表示AlCl3的物质的量C.表示Al(OH)3物质的量的变化D.表示Al物质的量的变化解析:往AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液可发生如下反应:Al3+3OH-Al(OH)3,Al(OH)3+OH-Al+2H2O,此时图象中x表示NaOH的物质的量,表示Al3+物质的量的变化,表示Al物质的量的变化,、表示Al(OH)3物质的量的变化。向NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液时发生如下反应:Al3+4OH-Al+2H2O,3Al+Al3+6H2O4Al(OH)3,此过程与图象表示的不符合。9.(2014
8、河北保定模拟)某混合物甲中含有明矾KAl(SO4)212H2O、Al2O3和Fe2O3。在一定条件下由甲可实现下图所示的物质之间的转化:请回答下列问题:(1)写出A、B、D的化学式:A、B、D。(2)试剂a最好选用(填字母)。A.NaOH溶液B.稀盐酸C.二氧化碳D.氨水(3)写出反应的离子方程式: 。(4)固体E可以作为复合性的化学肥料,E中所含物质的化学式为 。解析:根据题中的已知信息中甲的成分,可以推知B应为Al2O3,因此反应是通过电解而得到D(O2)和A(Al)。甲加入水得到的溶液为明矾溶液,溶液中含有Al3+、K+和S,得到的沉淀为Al2O3、Fe2O3的混合物,再加入NaOH溶液
9、,则Al2O3溶解,再通入CO2可以得到Al(OH)3 沉淀。试剂a应该为氨水,若加入的试剂a是NaOH溶液,则加入的量不好控制,由此可推知E为K2SO4、(NH4)2SO4的混合物。答案:(1)AlAl2O3O2(2)D(3)Al2O3+2OH-2Al+H2O(4)K2SO4、(NH4)2SO410.(2013河北质检)某学生欲研究铝与盐酸的反应,现有的药品及物品有:天平、铝片、玻璃棒、烧杯、砂纸、滤纸、剪刀、铜制镊子、6 molL-1盐酸、6 molL-1 NaOH溶液、2 molL-1硫酸铜溶液。该同学需要达到的设计目标以及具体方法如下。目标一:定量比较铝片与盐酸、氢氧化钠溶液反应的速率
10、。方法:(1)用剪刀裁剪形状、大小都相同的铝片,称其质量均为2.7 g,量取等体积的盐酸、氢氧化钠溶液,为保证铝片完全消耗,它们的体积至少是mL。(2)本实验中还需要测定的必要物理量是 。(3)该同学用铜制镊子夹持铝片一起浸入反应液中,对本实验有影响吗?。原因是 。目标二:用简单方法确认铝表面有氧化膜。(4)确认铝表面有氧化膜可采用的方法是 。解析:(1)由关系式:Al3HCl1 mol 3 mol0.1 mol V6 molL-1计算得出V=50 mL。(2)由反应速率的计算公式可知,还需要测定从反应开始到结束所需要的时间。(3)用铜制镊子夹持铝片一起浸入反应液中,形成了原电池,加快了铝的反
11、应速率,对本实验有影响。答案:(1)50(2)从反应开始到结束所需的时间(3)有影响形成了铝铜原电池,影响反应速率(4)用剪刀在铝片上划几道痕,并投入硫酸铜溶液中,反应后可观察到划痕处有红色铜析出,这说明原铝片表面有氧化膜(或用镊子夹铝片,将其一半浸入NaOH溶液中,一会儿后拿出并用蒸馏水冲洗、滤纸吸干,再投入CuSO4溶液中,反应后可观察到原浸入NaOH溶液的一半铝片上有红色铜析出,另一半铝片上无此现象,其他合理答案也可)能力提升11.(2014豫南九校联考)a g Mg、Al合金完全溶解在 c1 molL-1、V1L HCl溶液中,产生b g H2。再向反应后的溶液中加入c2 molL-1
12、、V2L NaOH溶液,恰好使沉淀达到最大值,且沉淀质量为d g。下列关系错误的是(C)A.与金属反应后剩余盐酸为(c1V1-b)molB.c1=C.铝失去电子的物质的量为b molD.d=a+17b解析:反应后的溶液中溶质为NaCl,根据Cl原子守恒可得c1V1=c2V2,即c1=,B项正确;根据题意可知消耗的n(HCl)=2 mol=b mol,故剩余的HCl的物质的量为(c1V1-b) mol,A项正确;题中的沉淀为Al(OH)3、Mg(OH)2,故有n(OH-)=n(H+)=2n(H2),沉淀质量为(a+17b) g,D项正确;C项设n(Mg)=x mol,n(Al)=y mol,则求
13、得:y=,所以铝失电子的物质的量为(4b-)mol,C错误。12.(2013福建毕业班质检)中学化学常见物质甲、乙、丙、丁之间存在转化关系:甲+乙丙+丁。下列说法正确的是(A)A.若甲为铜,丁为氯化亚铁,则乙一定是氯化铁B.若甲为碳,丁为硅,则丙一定是二氧化碳C.若甲为铝,丁为铁,则乙一定是氧化铁D.若甲为镁,丁为氢气,则乙一定是酸解析:A项,若甲为铜,丁为氯化亚铁,则该反应一定为Cu+2FeCl3CuCl2+2FeCl2;B项,若甲为碳,丁为硅,该反应可以为2C+SiO22CO+Si;C项,若甲为铝,丁为铁,则该反应为铝热反应,乙是铁的氧化物,如FeO、Fe2O3、Fe3O4等;D项,若甲为
14、镁,丁为氢气,则乙可以为酸或H2O。13.(2013福建厦门模拟)某研究性学习小组对铝热反应实验展开研究。教材对“铝热反应”的现象曾有这样的描述:“反应放出大量的热,并发出耀眼的光芒”、“滤纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中”。查阅化学手册知,Al、Al2O3、Fe、Fe2O3熔点、沸点数据如下:物质AlAl2O3FeFe2O3熔点/6602 0541 5351 462沸点/2 4672 9802 750(1)某同学推测,铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是:该反应放出的热量使铁熔化,而铝的熔点比铁低,此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释是否合理(填“合理”或“不合理”)。
15、(2)设计一个简单的实验方案,证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是,反应的离子方程式为 。(3)实验室溶解该熔融物,下列试剂中最好的是(填序号)。A.浓硫酸B.稀硫酸C.稀硝酸D.氢氧化钠溶液(4)从(3)的溶液中将两种盐分离开,可能用到的试剂或操作如下:NaOH溶液通入CO2气体过滤硫酸,实验中正确的顺序是。解析:(1)由表中的已知信息可知铁铝可形成合金,合理。(2)根据Fe、Al性质的不同点,应选用NaOH溶液溶解Al。(3)溶解铁铝合金以及生成的Al2O3应选用稀H2SO4,因冷浓硫酸使Fe、Al钝化,稀HNO3会放出NO。(4)将Fe3+与Al3+分开。流程如下:故正
16、确的顺序为。答案:(1)合理(2)NaOH溶液2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2(3)B(4)14.(2013广东华附、省实、广雅、深中四校联考)铝广泛应用于化学工业和日常生活中。工业上由铝土矿(Al2O33H2O的含量约为85%,其余主要为SiO2、Fe2O3等)冶炼金属铝的流程如下。已知拜耳法生产Al2O33H2O的基本原理为:Al2O33H2O+2NaOH(aq)2NaAlO2(aq)+4H2O,Al2O33H2O也可表示为2Al(OH)3(1)操作的名称为,赤泥中除含有铝硅酸盐外,还含有的主要物质有。(2)为了提高铝土矿的溶出速率可采取的有效措施为 (任写三点)。(3)用化学平衡
17、理论解释稀释溶液有利于Al2O33H2O 结晶的原因: 。(4)为了析出Al2O33H2O,也可向溶液中通入过量CO2气体,写出生成Al2O33H2O的离子方程式: 。(5)为了回收赤泥附着液带走的有用成分,工业上将用热水洗涤后的洗液用作溶液的稀释剂,请指出流程图中另一处类似的做法 。解析:流程原理分析如下:铝土矿(Al2O3、SiO2、Fe2O3)经NaOH溶液处理,Al2O3、SiO2转化为NaAlO2、Na2SiO3,然后过滤,滤出的Fe2O3成为赤泥。对于NaAlO2、Na2SiO3的混合液,经稀释,NaOH浓度降低,使NaAlO2的水解平衡向结晶方向移动(或向左移动),从而得到Al(
18、OH)3(Al2O33H2O),然后煅烧去水得到Al2O3,电解熔融Al2O3得到金属Al。在促使Al(OH)3(Al2O33H2O)析出的过程中也可以用通入CO2气体的方法,通过反应:CO2(过量)+Al+2H2OAl(OH)3+HC得到Al(OH)3。溶液主要是析出Al(OH)3后,残留有NaAlO2、Na2SiO3的NaOH溶液,经蒸发浓缩可以继续溶解铝土矿。答案:(1)过滤Fe2O3(2)将铝土矿粉碎、加热、搅拌、增大NaOH的浓度(任答三点即可)(3)稀释降低了NaOH的浓度,有利于NaAlO2的水解,使平衡向结晶方向移动(或向左移动)(4)CO2(过量)+Al+2H2OAl(OH)3+HC或2CO2(过量)+2Al+4H2OAl2O33H2O+2HC(5)将溶液循环使用溶解铝土矿