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(A)A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：氢氧化铝受热易分解，所以氢氧化铝的热
2、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=NaAlO22H2O，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(D)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项不符合题意；NaAlO2溶液酸化后生成Al(OH)3和HCO，没有元素化合价发生改变
3、，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(D)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解析：Al2O3虽然难溶于水，但是2Al(OH)3Al2O33H2O，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
4、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(C)A都有H2O生成 B都有H2生成C都有AlO生成 D都有Al3生成解析：2Al2OH2H2O=2AlO3H2，Al2O32OH=2AlOH2O，Al(OH)3OH=AlO2H2O，Al34OH=AlO2H2O，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(B)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
5、D线表示AlO物质的量的变化解析：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，后有沉淀，不符合本题。6下列离子方程式书写错误的是(A)ANaAlO2溶液中通入过量的CO2：2AlOCO23H2O=2Al(OH)3COBAl(OH)3溶于NaOH溶液中：Al(OH)3OH=AlO2H2OC铝粉投入NaOH溶液中：2Al2OH2H2O=2
6、AlO3H2DAl2O3和过量NaOH溶液反应：Al2O32OH=2AlOH2O解析：NaAlO2溶液中通入过量的CO2时，生成的应该是HCO。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Mg2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(A)A80 mL B100 mLC120 mL D110 mL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)
7、2，而生成的Al(OH)3又恰好溶解。n(NaOH)2n(Mg2)4n(Al3)20.0240.030.16 molV0.08 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(C)选项abcAAl2O3NaAlO2Al(OH)3BAlCl3Al(OH)3NaAlO2CAlAl(OH)3Al2O3DMgCl2Mg(OH)2MgO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
8、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(C)A、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AlO、Fe3转化为Fe(OH)3沉淀，需过滤除去Fe(OH
9、)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，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(D)A23 B11C43 D8911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(D)选项ABCD甲AlCl3NaOHNaAlO2AlCl3
10、乙NaOHAlCl3HClNH3H2O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(A)A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溶液中缓慢通入二氧化碳
11、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、操作均为过滤(填操作名称)，在实验室进行该操作时需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒。(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2AlFe2O32FeAl2O3，请举一例该反应的用途：焊接铁轨(答案合理即可)。(4)反应的离子方程式为AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO。(5)电解熔融氧化
12、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5.4 g。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AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO，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2AlFe2O32FeAl2O3，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。2Al2O34Al3O2转移电子 108 g 12 mol x 0.6 mol108 g12 molx0
13、.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：Mg22OH=Mg(OH)2，Al33OH=Al(OH)3，Al(OH)3OH=AlO2H2O。(2)氢氧化钠溶液能否用氨水代替，为什么？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Al(OH)3与Mg(OH)2分开。(3)溶液a中存在的离子有Cl、K、AlO、OH、Na；在溶液a中加入盐酸时需控制盐酸的量，为什么？
14、因为氢氧化铝能与强酸反应，所以在加入盐酸沉淀AlO时，需要控制盐酸的量，以防止部分AlO转化成Al3。为此，改进方法是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AlO；因为氢氧化铝能与强酸反应，所以在加入盐酸沉淀Al
15、O时，需要控制溶液的pH，以防止部分AlO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MgAl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MgAl合金的质量是5.1_g，合金中Mg与Al的物质的量之比是11；(2)所加NaOH溶液中溶质的物质的量浓度是5_molL1；(3)盐酸中溶质的物质的量浓度是6_molL1。(4)向含有0.1 mol NH4Al(SO4)2的溶液中逐滴加入5 mol
16、L1 NaOH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，MgAl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Mg22OH=Mg(OH)2、Al33OH=Al(OH)3，BC段发生反应Al(OH)3OH=AlO2H2O。(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)
17、20.1 mol，金属镁的质量为2.4 g；n(Al)nAl(OH)30.1 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)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)5 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)6 molL1。(4)据题意知，加入NaOH溶液时，
18、NaOH先与Al3反应生成Al(OH)3，再与NH反应，最后Al(OH)3溶解，反应的离子方程式依次为a.Al33OH=Al(OH)3，b.NHOH=NH3H2O，c.Al(OH)3OH=AlO2H2O，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
19、入1.00 mol/L HCl溶液，加入HCl溶液的体积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Mg(OH)2，B点的沉淀物的化学式为Mg(OH)2和Al(OH)3。(2)写出A点到B点发生反应的离子方程式：AlOHH2O=Al(OH)3。(3)原混合物中MgCl2的质量是1.90_g，AlCl3的质量是2.67_g，NaOH的质量是5.20_g。(4)C点HCl溶液的加入量为130 mL。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
20、酸与偏铝酸钠、水反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H2OAlOH=Al(OH)3。(3)nMg(OH)20.02 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H2OAlOH=Al(OH)3，根据此段消耗盐酸的体积知，n(AlO)1.00 mol/L(0.030.01)L0.02 mol，根据铝原子守恒得n(AlCl3)n(AlO)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)0.011.00 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 L130 mL。
