1、课后作业8从铝土矿到铝合金(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分,每小题只有一个选项符合题目要求)1.(2015余杭期中联考)下列物质转化在给定条件下能实现的是()Al2O3NaAlO2(aq)Al(OH)3SSO3H2SO4饱和NaCl(aq)NaHCO3Na2CO3Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3MgCl2(aq)Mg(OH)2MgOA.B.C.D.2.下列各组中的两种物质相互反应时,无论哪种过量,都可以用同一个离子方程式表示的是()碳酸钠溶液与盐酸偏铝酸钠溶液与盐酸硝酸银溶液和氨水氯化铝溶液和氨水碳酸氢钠溶液与澄清石灰水A.B.C.D
2、.3.将一定量的钠铝合金置于水中,合金全部溶解,得到20 mL pH=14的溶液,然后用1 molL-1的盐酸滴定,至沉淀质量最大时,消耗盐酸40 mL,原合金中钠的质量为()A.0.46 gB.0.69 gC.0.92 gD.0.23 g4.向含Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中逐滴加入150 mL 1 molL-1 HCl溶液,测得溶液中某几种离子物质的量的变化如图所示,则下列说法不正确的是()A.a曲线表示的离子方程式为AlO2-+H+H2OAl(OH)3B.b和c曲线表示的离子反应是相同的C.M点时,沉淀的质量为3.9 gD.原混合溶液中CO32-与AlO2-的物质的量之比为125
3、.各取n mol的Na、Mg、Al分别与含有1 mol HCl的盐酸反应,若Mg和Al产生氢气的物质的量相等且大于Na产生氢气的物质的量,则n的取值范围应满足()A.n1B.n=1C.0.5n1D.n0.56.室温下,在0.2 molL-1 Al2(SO4)3溶液中,逐滴加入1.0 molL-1NaOH溶液,实验测得溶液pH随NaOH溶液体积的变化曲线如图所示,下列有关说法正确的是()A.a点时,溶液呈酸性的原因是Al3+水解,离子方程式为Al3+3OH-Al(OH)3B.ab段,溶液pH增大,Al3+浓度不变C.bc段,加入的OH-主要用于生成Al(OH)3沉淀D.d点时,Al(OH)3沉淀
4、开始溶解7.甲、乙两烧杯中分别装有相同体积、相同pH的氨水和NaOH溶液,各加入10 mL 0.1 molL-1 AlCl3溶液,两烧杯中都有沉淀生成。下列判断正确的是()A.甲中沉淀一定比乙中的多B.甲中沉淀可能比乙中的多C.甲中沉淀一定比乙中的少D.甲中和乙中的沉淀不可能一样多8.某实验小组对一含有Al3+的未知溶液进行了如下分析:(1)滴入少量氢氧化钠溶液,无明显变化;(2)继续滴加NaOH溶液,有白色沉淀;(3)滴入过量的氢氧化钠溶液,白色沉淀明显减少。实验小组经定量分析,得出如图所示沉淀与滴入氢氧化钠溶液体积的关系。下列说法错误的是()A.该未知溶液中至少含有3种阳离子B.滴加的Na
5、OH溶液的物质的量浓度为5 molL-1C.若另一种离子为二价阳离子,则a=10D.若将最终沉淀过滤、洗涤、灼烧,其质量一定为6 g9.现有Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3、NaOH(aq)六种物质,它们之间有如图所示转化关系,图中每条线两端的物质之间都可以发生反应,下列推断不合理的是()A.N一定是HCl(aq)B.X可能为Al或Cl2C.Y一定为NaOH(aq)D.Q、Z中的一种必定为Al2O310.向含有1 mol KAl(SO4)2的溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液,充分反应。下列说法不正确的是()A.当Al3+恰好完全沉淀时,消耗氢氧化钡1.5 molB.当SO42
6、-恰好完全沉淀时,Al3+全部转化为AlO2-C.当向溶液中加入1.5 mol氢氧化钡时,反应可用下列离子方程式表示:2Al3+3SO42-+3Ba2+6OH-2Al(OH)3+3BaSO4D.随加入的氢氧化钡的物质的量不断增大,沉淀的物质的量不断增大二、非选择题(本题包括4小题,共50分)11.(10分)某混合溶液中可能含有HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl、Na2CO3、KCl中的一种或几种物质,往该溶液中逐滴加入NaOH溶液,产生沉淀的物质的量(n)与加入的NaOH溶液体积(V)的关系如图所示。回答下列问题:(1)溶液中一定含有的溶质是,一定不含有的溶质是。(填化学式)(2)溶液
7、中可能含有的溶质是(填名称),判断该物质是否存在的实验方法是,现象是。(3)分别写出AB段、BC段发生反应的离子方程式:AB段为;BC段为。12.(2015福建卷)(16分)无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。(1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体,其反应的离子方程式为。(2)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含有Fe2O3、SiO2等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下:物质SiCl4AlCl3FeCl3FeCl2沸点/57.6180(升华)300(升华)1 023步骤中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多,其作用是(只要求写出一种)。步骤中若不通入氯气和氧气,则反应生成相对原
8、子质量比硅大的单质是。已知:Al2O3(s)+3C(s)2Al(s)+3CO(g)H1=+1 344.1 kJmol-12AlCl3(g)2Al(s)+3Cl2(g)H2=+1 169.2 kJmol-1由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为。步骤的尾气经冷却至室温后,气体用足量的NaOH冷溶液吸收,生成的盐主要有3种,其化学式分别为。结合流程及相关数据分析,步骤中加入铝粉的目的是。13.(12分)聚合氯化铝晶体的化学式为Al2(OH)nCl6-nxH2Om,它是一种高效无机水处理剂,它的制备原理是调节增大AlCl3溶液的pH,通过促进其水解而结晶析出。其制备原料主要是铝加
9、工行业的废渣铝灰,它主要含有Al2O3、Al,还含有SiO2等杂质。聚合氯化铝生产的工艺流程如下:(1)搅拌加热操作过程中发生反应的离子方程式:、。(2)生产过程中操作B和D的名称均为(B和D为简单操作)。(3)反应中副产品a是(用化学式表示)。(4)生产过程中可循环使用的物质是(用化学式表示)。(5)调节pH至4.04.5的目的是。(6)实验室要测定水处理剂产品中n和x的值。为使测定结果更准确,需得到的晶体较纯净。生产过程中C物质可选用(填写字母序号)。A.NaOHB.AlC.氨水D.Al2O3E.NaAlO214.(12分)某学习小组用如图所示装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质
10、量。(1)A中试剂为。(2)实验前,先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻,其目的是。(3)检查气密性,将药品和水装入各仪器中,连接好装置后,需进行的操作还有:记录C的液面位置;将B中剩余固体过滤,洗涤,干燥,称重;待B中不再有气体产生并恢复至室温后,记录C的液面位置;由A向B中滴加足量试剂。上述操作的顺序是(填序号);记录C的液面位置时,除平视外,还应。(4)B中发生反应的化学方程式为。(5)若实验用铝镁合金的质量为a g,测得氢气体积为b mL(已换算为标准状况),B中剩余固体的质量为c g,则铝的相对原子质量为。(6)实验过程中,若未洗涤过滤所得的不溶物,则测得铝的质量分数将(填“偏大”“偏小”或
11、“不受影响”)。参考答案1.B解析:氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠,向偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳,发生反应生成氢氧化铝,故正确;硫燃烧生成二氧化硫,不能生成三氧化硫,故错误;在饱和食盐水中通入氨气,形成饱和氨盐水,再向其中通入二氧化碳,在溶液中会析出NaHCO3,NaHCO3加热分解生成碳酸钠,故正确;氧化铁与盐酸反应生成氯化铁,Fe3+能发生水解,加热蒸发FeCl3溶液,得不到无水FeCl3,故错误;氯化镁与石灰乳反应转化为更难溶的氢氧化镁,氢氧化镁不稳定,加热分解生成氧化镁,故正确;故选B。2.A3.C解析:合金中Na的转化过程为:NaNaOH、NaAlO2NaCl,即最后所得溶液为
12、NaCl溶液,可知Na的物质的量与盐酸中HCl的物质的量相等,为0.04 mol,质量为0.92 g,C项正确。4.D解析:Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中逐滴加入盐酸,发生的反应依次为:NaAlO2与盐酸反应生成氯化钠与氢氧化铝,即a曲线;碳酸钠与盐酸反应生成氯化钠与碳酸氢钠,即b和c曲线;碳酸氢钠与盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水,即d曲线;氢氧化铝与盐酸反应生成氯化铝和水。由图像可知原混合溶液中含有的AlO2-为0.05 mol,在加入盐酸50 mL时,溶液中生成0.05 mol Al(OH)3沉淀,M点时对应盐酸的体积为125 mL,此时Al(OH)3为0.05 mol,即3.9
13、 g,C项正确;由曲线a和曲线b可知原混合溶液中CO32-与AlO2-的物质的量之比为11,D项错误。5.C解析:Mg和Al的物质的量相等,且产生氢气的物质的量相等,则金属过量或Mg恰好反应完全而Al过量,即n0.5;要保证金属Na产生的气体最少,则金属钠的物质的量应小于1 mol,综上分析则0.5n1,C项正确。6.C解析:Al3+水解的离子方程式为Al3+3H2OAl(OH)3+3H+,A项错误;ab段,Al3+与OH-作用生成Al(OH)3沉淀,Al3+浓度不断减小,B项错误;c点溶液pH7,说明溶液中还没有NaAlO2生成,因此bc段,加入的OH-主要用于生成Al(OH)3沉淀,C项正
14、确;在cd段,溶液pH逐渐增大,说明沉淀逐渐溶解,到达d点,Al(OH)3沉淀已完全溶解,D项错误。7.B解析:此题考查了元素化合物知识。根据氢氧化铝的性质,其能溶于氢氧化钠溶液但不溶于氨水,故两烧杯中生成的都是氢氧化铝沉淀;相同体积相同pH的两溶液中氨水的浓度远大于氢氧化钠的浓度,当两者均不足量时,生成的沉淀氨水多;氨水过量,氢氧化钠不足量时,生成的沉淀氨水多;氨水过量,氢氧化钠恰好反应完全时,生成的沉淀一样多;氨水和氢氧化钠都过量时,生成的沉淀氨水多;可知B项正确。8.D解析:从图像可以看出,开始无沉淀,证明溶液中有较多H+,产生的沉淀部分溶解,证明至少有两种能与OH-作用的金属离子,故A
15、正确;由沉淀的减少量可以计算Al(OH)3溶解所需的氢氧化钠的量,进一步计算NaOH浓度,B正确;M(OH)x和Al(OH)3的物质的量分别为0.15 mol和0.05 mol,根据OH-守恒可以计算沉淀完全消耗的NaOH的量,C对;因为不能确定其他阳离子的种类,故无法计算其质量,D错。9.B解析:在Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3、NaOH(aq)中,只有NaOH(aq)能与Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3五种物质反应,对照转化关系,可知Y为NaOH(aq)。只有HCl(aq)能与Al、Al2O3、Al(OH)3、NaOH(aq)四种物质反应,
16、对照图示转化关系可知N为HCl(aq),故选项A、C正确。选项B,若X为Al,Al能与Cl2、HCl(aq)、NaOH(aq)三种物质反应,而图示给出的是与两种物质反应,所以X不可能是Al,但可能是Cl2。选项D,Al2O3既能与HCl(aq)反应,也能与NaOH(aq)反应,故Q、Z中的一种必定为Al2O3。10.D解析:含1 mol KAl(SO4)2的溶液中含Al3+ 1 mol、SO42- 2 mol,逐滴加入氢氧化钡溶液,开始有Al(OH)3和BaSO4沉淀,当加入1.5 mol氢氧化钡时,Al3+沉淀完全,SO42-有剩余,继续滴加氢氧化钡溶液,Al(OH)3转化为AlO2-,剩余
17、的SO42-继续沉淀,至SO42-沉淀完全,Al3+全部转化为AlO2-。11.答案:(1)HCl、AlCl3、NH4ClMgCl2、Na2CO3(2)氯化钾焰色反应透过蓝色钴玻璃观察焰色反应为紫色(3)Al3+3OH-Al(OH)3NH4+OH-NH3H2O解析:首先分析图像中的拐点、斜线及水平线所表示的化学意义。OA段是NaOH溶液中和HCl;加入过量NaOH溶液,沉淀全部溶解,说明无MgCl2,所以沉淀只有Al(OH)3;BC段是NaOH溶液与NH4Cl反应,故原溶液中一定含有HCl、AlCl3、NH4Cl,一定无MgCl2;又因为HCl、AlCl3与Na2CO3不能大量共存,所以一定无
18、Na2CO3;可能含有KCl,可用焰色反应进行确定。12.答案:(1)Al3+3H2OAl(OH)3+3H+(2)防止后续步骤生成的AlCl3水解或增大反应物的接触面积,加快反应速率铁或FeAl2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)2AlCl3(g)+3CO(g)H=+174.9 kJmol-1NaCl、NaClO、Na2CO3除去FeCl3,提高AlCl3纯度解析:本题主要考查盐类水解、盖斯定律、Cl2的性质、铝及其化合物的性质。(1)Al3+水解生成Al(OH)3和H+。(2)水分减少可防止Al3+的水解,气孔数目增多,增大了接触面积可以加快反应速率;焦炭能还原矿石中的氧化铁生成铁;根据
19、盖斯定律,将第一个反应减去第二个反应可得该热化学反应方程式;尾气中存在Cl2和CO2,故与足量的NaOH冷溶液反应生成NaCl、NaClO、Na2CO3;根据流程图可知液态混合物中含有FeCl3杂质,因此加入Al粉可与FeCl3反应,除去FeCl3,提高AlCl3的纯度。13.答案:(1)Al2O3+6H+2Al3+3H2O2Al+6H+2Al3+3H2(2)过滤(3)H2(4)HCl(5)促进AlCl3水解,使晶体析出(6)BD解析:由于铝灰中含有Al2O3、Al,还含有SiO2等杂质,加入盐酸搅拌使Al元素进入溶液中,发生的反应有:Al2O3+6H+2Al3+3H2O、2Al+6H+2Al
20、3+3H2,该过程中产生的H2中会混有HCl气体,用水喷淋可除去HCl,得到较为纯净的H2。将AlCl3溶液和SiO2等杂质分离,需要采取过滤的方法。溶液降温熟化调节pH至4.04.5,增大AlCl3溶液的pH,通过促进其水解而结晶析出,得到固体产品需要采取的操作是过滤。AlCl3水解生成的HCl易挥发,挥发出的HCl经水喷淋吸收又可得到盐酸,这个过程中可以循环利用盐酸。(6)为了不引进新的杂质,可以选择B和D。14.答案:(1)NaOH溶液(2)除去铝镁合金表面的氧化膜(3)使D和C的液面相平(4)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2(5)33 600(a-c)b(6)偏小解析:(1)只与合金中的一种金属反应产生氢气的溶液,选NaOH溶液。(2)铝镁合金表面存在致密的氧化膜,需要把氧化膜除去。(3)注意液柱差产生的压强对氢气体积的影响。(5)2Al3H22Ar322.4 La-cb11 000 L解之得Ar=33 600(a-c)b。(6)固体未洗涤会残留可溶性杂质(NaAlO2、NaOH),烘干后测得镁的质量偏大,则铝的质量分数偏小。