1、课时作业19 铝的提取及铝的化合物时间：45 分钟 满分：100 分一、选择题(每小题 4 分，共 48 分)1氢氧化铝Al(OH)3受热易分解，产生水并吸收热量，故可用作阻燃剂；它能与盐酸、NaOH 溶液反应，是药物“胃舒平”的主要成分之一。实验室制备 Al(OH)3 的方法为 Al2(SO4)36NH3H2O=2Al(OH)33(NH4)2SO4，通常不选用 NaOH 溶液。下列判断不正确的是()AA氢氧化铝的热稳定性好B“胃舒平”可用于治疗胃酸过多C氢氧化铝可灭火的原因之一是降低了可燃物的温度D实验室不用 NaOH 溶液制备 Al(OH)3 是因为 NaOH 会与Al(OH)3 反应解析
2、：氢氧化铝受热易分解，所以氢氧化铝的热稳定性差，A 项错误；“胃舒平”中含有氢氧化铝，可用于治疗胃酸过多，B 项正确；氢氧化铝受热易分解，产生水并吸收热量，能够降低可燃物的温度，因此可以用于灭火，C 项正确；Al(OH)3NaOH=NaAlO2 2H2O，故 实 验 室 不 用 NaOH 溶 液 制 备Al(OH)3，D 项正确。2从铝土矿中提取铝所涉及的下列反应中，属于氧化还原反应的是()A铝土矿溶于 NaOH 溶液中BNaAlO2 溶液的酸化C灼烧氢氧化铝固体D电解熔融的氧化铝D解析：铝土矿溶于 NaOH 溶液中生成 NaAlO2 和 H2O，没有元素化合价发生改变，为非氧化还原反应，A
3、项不符合题意；NaAlO2 溶液酸化后生成 Al(OH)3 和 HCO3，没有元素化合价发生改变，为非氧化还原反应，B 项不符合题意；灼烧氢氧化铝固体生成 Al2O3 和 H2O，没有元素化合价发生改变，为非氧化还原反应，C 项不符合题意；电解熔融的氧化铝，反应中铝元素由3 价变为 0 价，为氧化还原反应，D 项符合题意。3下列说法正确的是()AAl2O3 难溶于水，不跟水反应，所以它不是 Al(OH)3 对应的氧化物B因为 Al2O3 是金属氧化物，所以它是碱性氧化物CAl2O3 能与所有的酸和碱反应DAl2O3 能与强酸和强碱反应D解析：Al2O3 虽然难溶于水，但是 2Al(OH)3=A
4、l2O33H2O，Al 元素在 Al2O3 和 Al(OH)3 中的化合价相同，所以 Al2O3是 Al(OH)3 对应的氧化物；金属氧化物与碱性氧化物是两个不同的概念，二者没有必然的联系，Al2O3 是两性氧化物；Al2O3 不能与 H2CO3、氨水反应。4铝、氧化铝、氢氧化铝和可溶性铝盐分别与过量强碱溶液反应，其生成物有一定的规律。下列说法正确的是()A都有 H2O 生成 B都有 H2 生成C都有 AlO2 生成 D都有 Al3生成C解析：2Al2OH2H2O=2AlO2 3H2，Al2O32OH=2AlO2 H2O，Al(OH)3OH=AlO2 2H2O，Al34OH=AlO2 2H2O
5、，据此可知 C 项正确。5下图表示 AlCl3 溶液与 NaOH 溶液的相互滴加，则下列说法中错误的是()A线表示 Al3物质的量的变化Bx 表示 AlCl3 的物质的量C线表示 Al(OH)3 物质的量的变化D线表示 AlO2 物质的量的变化B解析：AlCl3 溶液与 NaOH 溶液混合有两种方式：一种方式为向 AlCl3 溶液中逐滴滴加 NaOH 溶液，开始就有沉淀生成后沉淀溶解，且前后消耗 NaOH 的物质的量之比为 31，显然符合本题意，则 x 表示 NaOH 的物质的量，B 项错误；据此可判断 A、C、D 正确。另一种方式为向 NaOH 溶液中逐滴滴加 AlCl3 溶液，开始没有沉淀
6、，后有沉淀，不符合本题。6下列离子方程式书写错误的是()A NaAlO2 溶 液 中 通 入 过 量 的 CO2：2AlO2 CO2 3H2O=2Al(OH)3CO23BAl(OH)3溶于 NaOH 溶液中：Al(OH)3OH=AlO2 2H2OC铝粉投入 NaOH 溶液中：2Al2OH2H2O=2AlO2 3H2DAl2O3和过量 NaOH 溶液反应：Al2O32OH=2AlO2 H2OA解析：NaAlO2 溶液中通入过量的 CO2 时，生成的应该是HCO3。7有 100 mL MgCl2 和 AlCl3 的混合液，其中 c(Mg2)0.2 mol/L，c(Cl)1.3 mol/L，要使 M
7、g2完全转化为 Mg(OH)2 且与Al3恰好分离，至少需要 2 mol/L NaOH 溶液的体积为()A80 mL B100 mLC120 mL D110 mLA解析：溶液中阳离子为 Mg2、Al3，阴离子只有 Cl。根据电荷守恒：20.23c(Al3)1.3c(Al3)0.3 mol/L。要使Mg2和 Al3恰好分离，即 Mg2转化 Mg(OH)2，而生成的 Al(OH)3又恰好溶解。n(NaOH)2n(Mg2)4n(Al3)20.0240.030.16 molVnc0.16 mol2 mol/L 0.08 L。8下列各组物质，不能按(“”表示反应一步完成)所示关系转化的是()选项abcA
8、Al2O3NaAlO2Al(OH)3BAlCl3Al(OH)3NaAlO2CAlAl(OH)3Al2O3DMgCl2Mg(OH)2MgOC解析：Al2O3 和 NaOH 反应生成 NaAlO2，NaAlO2 和适量的稀盐酸反应生成 Al(OH)3，Al(OH)3 受热分解得 Al2O3，A 符合；AlCl3 和氨水反应生成 Al(OH)3，Al(OH)3 和 NaOH 反应生成NaAlO2，NaAlO2 和过量盐酸反应生成 AlCl3，B 符合；Al 不能一步生成 Al(OH)3，C 不符合；MgCl2 和 NaOH 反应生成Mg(OH)2，Mg(OH)2 受热分解得 MgO，MgO 和盐酸反
9、应生成MgCl2，D 符合。9铝土矿的主要成分是氧化铝，还含有氧化铁和其他不溶于酸的杂质，工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝。下列说法错误的是()铝土矿 盐酸a过量NaOH溶液b c d 电解 AlA、中除加试剂外，还需要进行过滤操作Ba、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，且 d 一定是氧化铝C解析：铝土矿中加入盐酸生成 Al3和 Fe3，其他不溶于酸的杂质需要过滤除去，滤液中加入过量 NaOH 溶液，Al3转化为 AlO2、Fe3转化为 Fe(OH)3 沉淀，需过滤除去 Fe(OH)3 沉淀，A、B 项正确；向滤液中通入过量的二氧化碳，会生成 Al(OH)3沉淀
10、，Al(OH)3 受热分解生成 Al2O3，最后电解熔融的 Al2O3 得到Al，C 项错误，D 项正确。10.使一镁铝合金粉末在过量稀 H2SO4 中溶解，在所得溶液中加入 NaOH 溶液，生成沉淀的质量 W 和加入 NaOH 溶液的体积V 的关系如图所示，则该合金中镁和铝的质量之比为()A23 B11C43 D89D11向 1.0 molL1 的甲溶液中逐滴加入 1.0 molL1 的乙溶液至过量，产生 Al(OH)3 沉淀的质量与所加入乙溶液的体积的关系如图所示。符合图中关系的是下列各组溶液中的()选项ABCD甲AlCl3NaOHNaAlO2AlCl3乙NaOHAlCl3HClNH3H2
11、OD解析：向 AlCl3 溶液中逐滴加入 NaOH 溶液，先产生沉淀，后沉淀溶解，A 项不符合图中关系；向 NaOH 溶液中逐滴加入AlCl3 溶液，开始无沉淀，B 项不符合图中关系；向 NaAlO2 溶液中逐滴加入盐酸，先产生沉淀，后沉淀溶解，C 项不符合图中关系；向 AlCl3 溶液中逐滴加入氨水，产生沉淀，继续加入氨水沉淀不溶解，D 项符合图中关系。12如图所示，下列说法不正确的是()AA图表示向 AlCl3 溶液中滴加氨水至过量B图表示向 NaOH 溶液中滴加 AlCl3 溶液至过量且边滴边振荡C图表示向 NaAlO2 溶液中滴加稀盐酸至过量且边滴边振荡D图表示向 NaAlO2 溶液中
12、缓慢通入二氧化碳至过量解析：向 AlCl3 溶液中滴加氨水，产生 Al(OH)3 沉淀，氨水过量时，Al(OH)3 沉淀不溶解，A 项错误。二、非选择题(共 52 分)13(11 分)从铝土矿(主要成分为 Al2O3，还有少量杂质)中提取铝的工艺流程及步骤如下：试回答下列问题：(1)试剂 X 为。NaOH 溶液(2)操作、操作均为(填操作名称)，在实验室进行该操作时需要的玻璃仪器有。(3)金属铝与氧化铁在高温下会发生剧烈的反应，该反应的化学方程式为，请举一例该反应的用途：。(4)反应的离子方程式为。(5)电解熔融氧化铝制取金属铝，若有 0.6 mol 电子发生转移，理论上能得到金属铝的质量是g
13、。过滤烧杯、漏斗、玻璃棒2AlFe2O3=高温 2FeAl2O3焊接铁轨(答案合理即可)AlO2 CO22H2O=Al(OH)3HCO35.4解析：试剂 X 为 NaOH 溶液，Al2O3 与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，溶液甲为 NaAlO2、NaOH 的混合溶液，过量的二氧化碳和偏铝酸钠溶液反应生成氢氧化铝和碳酸氢钠，离子方程式为 AlO2 CO22H2O=Al(OH)3HCO3，沉淀 2 为Al(OH)3，溶液乙为 NaHCO3 溶液。(3)金属铝与氧化铁在高温下的反应为 2AlFe2O3=高温 2FeAl2O3，铝热反应的应用有焊接铁轨、冶炼金属等。(5)设得到铝的质量为 x。2A
14、l2O3=通电 4Al3O2 转移电子 108 g 12 molx 0.6 mol108 g12 molx0.6 mol，解得 x5.4 g。14(12 分)某校化学兴趣小组用如图所示过程除去 AlCl3 中含有的 Mg2、K杂质离子并尽可能减少 AlCl3 的损失。请回答下列问题：(1)写出混合物中加入足量氢氧化钠溶液时，溶液中发生反应的离子方程式：。(2)氢氧化钠溶液能否用氨水代替，为什么？。Mg22OH=Mg(OH)2，Al33OH=Al(OH)3，Al(OH)3OH=AlO2 2H2O不能，因为在 Al3与氨水反应生成 Al(OH)3 后，Al(OH)3 不能与氨水继续反应，从而不能将
15、 Al(OH)3 与 Mg(OH)2 分开(3)溶液 a 中存在的离子有；在溶液 a 中加入盐酸时需控制盐酸的量，为什么？。为此，改进方法是。Cl、K、AlO2、OH、Na因为氢氧化铝能与强酸反应，所以在加入盐酸沉淀 AlO2 时，需要控制盐酸的量，以防止部分 AlO2 转化成 Al3通入过量二氧化碳气体解析：(1)加入足量氢氧化钠溶液，Mg2可与 OH反应生成Mg(OH)2 沉淀，Al3先与 OH反应生成 Al(OH)3，生成的 Al(OH)3继续与 OH反应生成 NaAlO2 和 H2O。(2)氢氧化钠溶液不能用氨水代替，因为在 Al3与氨水反应生成 Al(OH)3 后，Al(OH)3 不
16、能与氨水继续反应，从而不能将 Al(OH)3 与 Mg(OH)2 分开。(3)加入氢氧化钠溶液后除去了 Mg2，但又引入了 Na，同时 Al3转化成了 AlO2；因为氢氧化铝能与强酸反应，所以在加入盐酸沉淀 AlO2 时，需要控制溶液的 pH，以防止部分 AlO2 转化成 Al3；氢氧化铝只能与强碱或强酸反应，因此，可在溶液 a 中通入过量二氧化碳气体。15(14 分)将一定质量的 Mg-Al 合金投入 100 mL 一定物质的量浓度的盐酸中，充分反应。向反应后的溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的 NaOH 溶液，生成沉淀的质量与所加 NaOH 溶液的体积关系如图所示。回答下列问题：(1)原 M
17、g-Al 合金的质量是，合金中 Mg 与 Al 的物质的量之比是；(2)所加 NaOH 溶液中溶质的物质的量浓度是；(3)盐酸中溶质的物质的量浓度是。5.1g115molL16molL1(4)向含有 0.1 mol NH4Al(SO4)2 的溶液中逐滴加入 5 molL1NaOH 溶液，开始发现溶液中出现白色沉淀并逐渐增多，一段时间后有刺激性气味的气体(NH3)逸出，最后白色沉淀逐渐减少并最终消失。请在下图中画出生成沉淀的物质的量与加入 NaOH 溶液体积的关系示意图。答案：解析：分析题图可知，Mg-Al 合金与盐酸反应时，盐酸过量，图像中 OA 段发生反应 HOH=H2O，AB 段发生反应
18、Mg22OH=Mg(OH)2、Al33OH=Al(OH)3，BC 段发生反应 Al(OH)3OH=AlO2 2H2O。(1)B 点 Mg2、Al3均完全转化为沉淀，Al(OH)3 和 Mg(OH)2 的总质量为 13.6 g，C 点对应的沉淀为 Mg(OH)2，其质量为 5.8 g，所以n(Mg)nMg(OH)2 0.1 mol，金 属 镁 的 质 量 为 2.4 g；n(Al)nAl(OH)3 13.6 g5.8 g78 g/mol0.1 mol，则金属铝的质量为 2.7 g，所以合金中Mg 与 Al 的物质的量之比为 11，合金的质量为 5.1 g。(2)由(1)的分析可知 nAl(OH)
19、30.1 mol，则溶解 Al(OH)3 需要的 NaOH的物质的量 n(NaOH)0.1 mol，BC 段加入氢氧化钠溶液的体积为 20 mL，所以 c(NaOH)0.1 mol0.020 L5 molL1。(3)当加入 NaOH溶液的体积为 120 mL 时，溶液中溶质只有 NaCl，可得 n(HCl)n(NaOH)0.120 L5 molL10.6 mol，所以 c(HCl)0.6 mol0.100 L6 molL1。(4)据题意知，加入 NaOH 溶液时，NaOH先与 Al3反应生成 Al(OH)3，再与 NH4 反应，最后 Al(OH)3 溶解，反应的离子方程式依次为 a.Al33O
20、H=Al(OH)3，b.NH4 OH=NH3H2O，c.Al(OH)3 OH=AlO2 2H2O，由NH4Al(SO4)2 的物质的量为 0.1 mol 和 c(NaOH)5 molL1，可求出反应 a 中生成 nAl(OH)30.1 mol，消耗 V(NaOH 溶液)60 mL，反应 b 消耗 V(NaOH 溶液)20 mL，反应 c 消耗 V(NaOH溶液)20 mL，据此可画出相关图像。16(15 分)把 NaOH、MgCl2、AlCl3 三种固体组成的混合物溶于足量水后，产生 1.16 g 白色沉淀，再向所得悬浊液中逐滴加入 1.00 mol/L HCl 溶液，加入 HCl 溶液的体积
21、与生成沉淀的关系如图所示。试回答：(1)A 点的沉淀物的化学式为，B 点的沉淀物的化学式为。(2)写出 A 点到 B 点发生反应的离子方程式：。(3)原混合物中 MgCl2 的质量是，AlCl3 的质量是，NaOH 的质量是。(4)C 点 HCl 溶液的加入量为 mL。Mg(OH)2Mg(OH)2 和 Al(OH)3AlO2 HH2O=Al(OH)31.90g2.67g5.20g130解析：(1)向所得悬浊液中加入盐酸至 10.0 mL 时，沉淀质量不变，说明所得悬浊液中含 NaOH，悬浊液中铝元素全部以偏铝酸根离子形式存在，A 点的沉淀为 Mg(OH)2；继续滴加盐酸时，盐酸与偏铝酸钠、水反
22、应生成氢氧化铝沉淀，到 B 点时偏铝酸钠完全反应，B 点的沉淀物为 Mg(OH)2 和 Al(OH)3。(2)AB 段为盐酸和偏铝酸钠、水反应生成氢氧化铝沉淀，反应的离子方程式为H2OAlO2 H=Al(OH)3。(3)nMg(OH)2 1.16 g58 g/mol0.02 mol，根据镁原子守恒得 n(MgCl2)nMg(OH)20.02 mol，则氯化镁的质量为 0.02 mol95 g/mol1.90 g；AB 段为盐酸和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀，反应的离子方程式为 H2OAlO2 H=Al(OH)3，根据此段消耗盐酸的体积知，n(AlO2)1.00 mol/L(0.030.01)L
23、0.02 mol，根据铝原子守恒得n(AlCl3)n(AlO2)0.02 mol，则 氯 化 铝 的 质 量 为 0.02 mol133.5 g/mol2.67 g；与 NaOH 反应的 HCl 的物质的量n(HCl)0.01 1.00 mol/L0.01 mol，原混合物中 n(NaOH)2n(MgCl2)4n(AlCl3)n(HCl)0.02 mol20.02 mol40.01 mol0.13 mol，氢氧化钠的质量为 0.13 mol40 g/mol5.20 g。(4)C 点溶液为 MgCl2、AlCl3 和 NaCl 的混合液，反应至C 点时所加盐酸中溶质的物质的量 n(HCl)n(NaOH)0.13 mol，则 C 点加入盐酸的体积为 0.13 mol1.00 mol/L0.13 L130 mL。
