1、第二节铝及其重要化合物一、选择题(每小题6分,共54分)1.下列有关铝及其化合物的叙述正确的是(C)A.铝粉与氧化镁共热可制取金属镁B.足量铝分别与含1 mol HCl、1 mol NaOH的溶液反应,产生相同量的氢气C.工业上用电解Al2O3的方法冶炼铝D.在浓硝酸中加入等体积的浓硫酸后,立即加入铝片,铝片表面发生钝化【解析】镁比铝活泼,铝不能置换出镁,A项错误;由化学方程式知,足量铝分别与含1 mol HCl、1 mol NaOH的溶液反应,后者产生的氢气多,B项错误;D项,两种浓酸混合后变稀且温度不是常温,铝片不能被钝化,错误。2.(2015漳州月考)下列关于金属铝的叙述中不正确的是(A
2、)A.铝箔在空气中受热可以熔化,且发生剧烈燃烧B.Al是比较活泼的金属,在化学反应中容易失去电子,表现还原性C.Al是地壳中含量最多的金属元素,但铝是使用较晚的金属D.铝箔在空气中受热可以熔化,由于氧化膜的存在,熔化的Al并不滴落【解析】铝与氧气反应生成的氧化铝为致密的氧化物,阻止反应的进一步发生,不会剧烈燃烧,A项错误。3.化学在工农业生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法中不正确的是(D)A.明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物,可用于水的净化B.日用铝制品表面覆盖着氧化膜,对内部金属起保护作用C.用Al(OH)3治疗胃酸过多D.电解AlCl3饱和溶液,可制得金属铝【解析】D
3、项,由于H+的放电能力强于Al3+,故电解饱和AlCl3溶液,得到的是Al(OH)3、H2和Cl2,无法得到金属铝,错误。4.美、德两国成功合成具有化学特性的氢铝化合物(AlH3)n,关于氢铝化合物的推测不正确的是(C)A.氢铝化合物与水反应生成氢氧化铝和氢气B.氢铝化合物中铝显+3价,氢显-1价C.铝与水蒸气在高温下反应可生成氢铝化合物D.氢铝化合物具有强还原性【解析】由化合物中元素正负化合价代数和为零,并结合H、Al原子结构特点可知氢铝化合物中Al为+3价、H为-1价;该化合物中H元素处于最低价态,具有强还原性,可与水发生氧化还原反应生成氢气,同时生成氢氧化铝,A、B、D项正确;铝与水蒸气
4、在高温下反应可生成Al2O3和H2,不生成AlH3,C项错误。5.(2015成都安仁中学月考)在200 mL含Mg2+、Al3+、N、H+、Cl-的溶液中,逐滴加入4 mol/L的氢氧化钠溶液,所加氢氧化钠溶液的体积(mL)与产生沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示。下列叙述正确的是(D)A.原溶液中n(Mg2+)n(Al3+)=101B.原溶液中c(H+)=0.8 mol/LC.x与y的差值为0.08D.原溶液中c(Cl-)=0.66 mol/L【解析】由题图可知,加入4 mL NaOH溶液时没有沉淀生成,说明溶液中含有c(H+)=0.08 mol/L,B项错误;继续滴加NaOH溶液,沉淀
5、的量逐渐增大,加入30 mL NaOH溶液后,继续滴加NaOH溶液,沉淀的物质的量不变,则溶液中含有N,则c(N)=0.06 mol/L,继续滴加NaOH溶液,沉淀溶解,加入35 mL NaOH溶液后,沉淀不溶解,说明溶液中含有Mg2+、Al3+,根据Al3+3OH-Al(OH)3、Al(OH)3+OH-Al+2H2O知,生成氢氧化铝沉淀和生成偏铝酸根离子所需要的氢氧化钠溶液体积之比为31,则生成氢氧化铝沉淀需要NaOH溶液体积=(35-33) mL3=6 mL,则生成氢氧化镁需要NaOH溶液体积=30 mL-4 mL-6 mL=20 mL,则c(Mg2+)=0.2 mol/L,c(Al3+)
6、=0.04 mol/L,则n(Mg2+)n(Al3+)=0.2 mol/L0.04 mol/L=51,A项错误;x为Al(OH)3、Mg(OH)2的物质的量,y为Mg(OH)2的物质的量,二者的差为Al(OH)3的物质的量,即0.04 mol/L0.2 L=0.008 mol,C项错误;根据溶液的电中性:c(Cl-)=3c(Al3+)+2c(Mg2+)+c(N)+c(H+)=(30.04+20.2+0.06+0.08)mol/L=0.66 mol/L,D项正确。6.工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下:下列叙述正确的是(D)A.试剂X可以是氢氧化钠
7、溶液,也可以是盐酸B.反应过滤后所得沉淀为氢氧化铁C.图中所示转化反应都不是氧化还原反应D.反应的化学方程式为NaAlO2+CO2+2H2OAl(OH)3+NaHCO3【解析】由反应得到NaHCO3逆推可知试剂X只能是氢氧化钠溶液,不能是盐酸;反应过滤后所得沉淀为Fe2O3;电解氧化铝制铝的反应是氧化还原反应,故D项符合题意。7.(2015南通调研)下列各组物质中,能一步实现下图所示转化关系的是(A)XYZWAFe3O4FeFeCl2FeCl3BAlAl2O3NaAlO2Al(OH)3CH2SO4SO2SSO3DCH3CH2BrCH2CH2C2H5OHCH2BrCH2Br【解析】Al2O3不能
8、通过一步反应得到Al(OH)3,B项不符合题意;S不能通过一步反应生成SO3,C项不符合题意;通过一步反应不能实现C2H5OH和CH2BrCH2Br的转化,D项不符合题意。8.(2015甘肃天水一中月考)A由Al2O3、Fe3O4、Al、Cu中的某几种粉末混合而成,设计成分分析方案如下,下列分析不正确的是(A)A.当m1m2时,溶液a中阴离子只有1种B.生成蓝色溶液的离子方程式为Cu+2Fe3+Cu2+2Fe2+C.要确定混合物中是否含Al,可取A加入适量稀盐酸D.若步骤中所加盐酸足量,则所得m3 g固体一定为铜【解析】当m1m2时,说明至少有Al2O3、Al中的一种,加入过量NaOH溶液后生
9、成了偏铝酸钠溶液,故阴离子至少有Al和OH-,A项错误;Fe3O4与盐酸反应生成氯化铁和氯化亚铁,Fe3+有强氧化性,发生反应:Cu+2Fe3+Cu2+2Fe2+,B项正确;题给几种物质中,只有Al可与盐酸反应生成气体,C项正确;若步骤中生成的Fe3+不足以与Cu完全反应,则剩余铜,D项正确。9.(2015成都模拟)现有含MgCl2、AlCl3均为n mol的混合溶液,向其中滴加NaOH溶液至过量。加入NaOH的物质的量与生成沉淀的物质的量的关系正确的是(离子形成沉淀或沉淀的溶解与溶液pH的关系如下表)(C)离子Mg2+Al3+物质Al(OH)3开始沉淀时的pH8.933.56开始溶解时的pH
10、8.04完全沉淀时的pH10.924.89完全溶解时的pH12.04【解析】由题给表中数据知,当Al3+沉淀完全时Mg2+还没有开始形成沉淀,当生成的Al(OH)3开始溶解时Mg2+仍没有形成沉淀,当加碱至溶液的pH=8.93时,Al(OH)3部分溶解而Mg(OH)2开始形成沉淀,生成沉淀的速率较前段生成沉淀速率小,当溶液pH=10.92时,Mg(OH)2沉淀完全,Al(OH)3继续溶解,至pH=12.04时,沉淀只有Mg(OH)2,Al(OH)3全部溶解,故C项正确。二、非选择题(共46分)10.(11分)(2016河北衡水中学一调)已知存在如下反应:A+BF+GA+C(溶液)H+GC(溶液
11、)+EL+D(蓝色沉淀)DB+H2OA+E+H2OJ+I(气体单质)J+H+H2OK+L其中A、G为常见金属单质,L是家庭厨房必备的一种盐,主要由海水中获得。请回答:(1)工业上常用L的水溶液制备E,其化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2。(2)写出F的一种工业用途:用作冶炼铝的原料(或用作耐火材料)。(3)反应的离子方程式为2Al+3Cu2+2Al3+3Cu。(4)除反应外,还有多种化学反应可由H生成K。下列物质能与H反应生成K的是bdf(填字母)。a.CO2b.NaHCO3c.NaHSO4d.NaClOe.NH4NO3f.NH3H2O写出你所选任意一种试剂和H反应生成K
12、的离子方程式:Al3+3HC3CO2+Al(OH)3或Al3+3ClO-+3H2O3HClO+Al(OH)3或Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3N。【解析】由题意可知L为NaCl,蓝色沉淀D为Cu(OH)2,则B为CuO,G为Cu;再由可知A为Al、F为Al2O3,由可知C为CuCl2,H为AlCl3,由可知E为NaOH,则J为NaAlO2,I为H2,K为Al(OH)3。(1)电解氯化钠溶液可制取NaOH,在工业中被称为氯碱工业。(2)Al2O3熔点高,可作耐火材料。(3)铝可以置换出CuCl2溶液中的Cu2+。(4)NaHCO3溶液与AlCl3溶液混合时Al3+与HC发生相互促进的水解
13、反应,生成Al(OH)3和CO2;NaClO溶液与AlCl3溶液混合时Al3+与ClO-发生相互促进的水解反应,生成Al(OH)3和HClO;向AlCl3溶液中加入氨水生成Al(OH)3和N。11.(12分)铝是重要的金属材料,铝土矿(主要成分是Al2O3,含少量的SiO2、Fe2O3杂质)是工业上制取铝的原料。实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取Al2(SO4)3和铵明矾晶体NH4Al(SO4)212H2O的工艺流程如图所示:请回答下列问题:(1)固体a的化学式为SiO2,中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为Al+CO2+2H2OHC+Al(OH)3。(2)由制取铵明矾溶液的化学方程式为
14、Al2O3+4H2SO4+2NH32NH4Al(SO4)2+3H2O,从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为(填操作名称)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤。(3)以1000 kg含氧化铝36%的铝土矿为原料制取Al2(SO4)3,需消耗质量分数98%的硫酸(密度1.84 gcm-3)575.5L(保留一位小数)。(4)若同时制取铵明矾和硫酸铝,通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为11,则投料时铝土矿中的Al2O3和H2SO4的物质的量之比为310。【解析】(1)铝土矿中的SiO2不溶于盐酸,固体a为SiO2。Al2O3溶于烧碱生成NaAlO2溶液,
15、在其中通入CO2生成Al(OH)3沉淀。(2)Al(OH)3分解生成Al2O3,Al2O3与稀硫酸、氨气反应生成铵明矾溶液。(3)m(Al2O3)=1000 kg36%=360 kg,m(H2SO4)= kg1037.7 kg,需消耗质量分数为98%的硫酸(密度1.84 gcm-3)为575.5103 mL=575.5 L。(4)设制得的Al2(SO4)3和NH4Al(SO4)212H2O的物质的量都是1 mol,则Al3+共3 mol,S共5 mol,根据铝原子和S守恒原理可得加入Al2O3和H2SO4的物质的量之比为5=310。12.(11分)(2015漳州联考)氮化铝(AlN)是一种新型
16、无机非金属材料。某AlN样品仅含有Al2O3杂质,为测定AlN的含量,设计如下三种实验方案。已知:AlN+NaOH+H2ONaAlO2+NH3。【方案1】取一定量的样品,用图1装置测定样品中AlN的纯度(夹持装置已略去)。(1)图1 C装置中球形干燥管的作用是防倒吸。(2)完成以下实验步骤:组装好实验装置,首先检查装置气密性,再加入实验药品,接下来的实验操作是关闭K1,打开K2,打开分液漏斗活塞,加入NaOH浓溶液,至不再产生气体。打开K1,通入氮气一段时间,测定C装置反应前后的质量变化。通入氮气的目的是把装置中残留的氨气全部赶入C装置。(3)由于装置存在缺陷,导致测定结果偏高,请提出改进意见
17、:C装置出口处连接一个干燥装置。【方案2】用图2装置测定m g样品中AlN的纯度(部分夹持装置已略去)。(4)导管a的主要作用是保持气压恒定,使NaOH浓溶液容易流下。(5)为测定生成气体的体积,量气装置中的X液体可以是ad(填选项序号)。a.CCl4b.H2Oc.NH4Cl溶液d.(6)若m g样品完全反应,测得生成气体的体积为V mL(已转换为标准状况),则AlN的质量分数是100%(用含m、V的数学表达式表示)。【方案3】按如图步骤测定样品中AlN的纯度:(7)步骤生成沉淀的离子方程式为Al+CO2+2H2OAl(OH)3+HC。(8)若在步骤中未洗涤,测定结果将偏高(填“偏高”“偏低”
18、或“无影响”)。【解析】方案1的原理为用浓硫酸吸收AlN与NaOH溶液反应生成的NH3,并测其质量,实验时要使生成的NH3全部排出并被吸收,且要防止装置中的水蒸气以及空气中水蒸气的影响。方案2,用测量NH3体积的方法,要注意NH3极易溶于水,不能用排水或排水溶液法,可用排CCl4或苯测其体积。由AlNNH3知m(AlN)= g,AlN的质量分数=100%=100%。方案3,若在步骤中未洗涤沉淀,得到滤渣质量偏大,测定结果会偏高。13.(12分)(2015南通调研)硝酸铝Al(NO3)3是一种常用媒染剂。工业上用铝灰(主要含Al、Al2O3、Fe2O3等)制取硝酸铝晶体Al(NO3)39H2O的
19、流程如下:(1)写出反应的离子方程式:2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2(或Al2O3+2OH-2Al+H2O)(任写一个)。(2)若在实验室中完成反应,为避免铝的损失,需要解决的问题是如何控制反应终点(或硝酸的用量),可采取的措施为将加入稀硝酸改为通入过量CO2。(3)上述流程中采用减压蒸发,并控制反应中加入的稀硝酸稍过量,其目的是防止硝酸铝水解。(4)温度高于200 时,硝酸铝完全分解成氧化铝和两种气体(其体积比为41),该反应的化学方程式是4Al(NO3)32Al2O3+12NO2+3O2。(5)若用如图所示实验装置制取Al(NO3)3,通入水蒸气的作用是升高温度、搅拌,加快反应速率。【解析】(1)铝和氧化铝均溶于NaOH溶液。(2)Al(OH)3溶于强酸,而不溶于弱酸,故向Al(NO3)3溶液中通入足量CO2可减少铝的损失。(3)减压蒸发可降低蒸发温度,与硝酸过量均可抑制Al3+的水解。(4)根据氧化还原反应规律可知生成的两种气体为体积比为41的NO2和O2,再根据电子守恒可将化学方程式配平。
