课时规范练10 从铝土矿到铝合金
(时间:45分钟 满分:100分)
课时规范练第20页 一、选择题(本题共9小题,每小题5分,共45分,每小题只有一个选项符合题目要求)
1.将等物质的量的镁和铝混合,取等质量该混合物四份,分别加到足量的下列溶液中,充分反应后,放出氢气最多的是( )。 A.3 mol·L-1 HCl溶液 B.4 mol·L-1 HNO3溶液 C.8 mol·L-1 NaOH溶液 D.18 mol·L-1 H2SO4溶液 答案:A 解析:HNO3和18 mol·L-1 H2SO4为强氧化性酸,与Mg、Al不能生成H2,B、D项错误;NaOH溶液只能与Al反应,HCl溶液与Al、Mg都反应,A项正确。 2.下列叙述中,正确的是( )。
+
A.氯化铝溶液中加入过量氨水反应实质是Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4
+2-+-B.在加入铝粉能放出氢气的溶液中:K、NH4、CO3、Cl一定能够大量共存
C.镁铝合金既可完全溶于过量盐酸又可完全溶于过量NaOH溶液
D.依据铝热反应原理,能发生反应:2Al+3MgO3Mg+Al2O3 答案:A 解析:A项,氢氧化铝不溶于氨水等弱碱溶液;B项,铝粉既能与强酸反应又能与强碱反应放出氢气,在
+-强酸溶液中CO23不能大量存在,在强碱溶液中NH4不能大量存在;C项,镁只能溶于盐酸,而不能溶于
过量NaOH溶液;D项,镁的还原性强于铝,铝不能置换出镁单质。
3.下列五种化合物:①Mg(HCO3)2、②Al(OH)3、③NaAlO2、④(NH4)2CO3、⑤Al2O3。既能与盐酸反应,又能与NaOH溶液反应的是( )。 A.② B.②③ C.①②④⑤ D.①②③④⑤ 答案:C 解析:Mg(HCO3)2属于弱酸的酸式盐,Al(OH)3属于两性氢氧化物,(NH4)2CO3属于弱酸的铵盐,Al2O3属于两性氧化物,它们都既能与盐酸反应,也能与NaOH溶液反应。NaAlO2只能与盐酸反应,不能与NaOH溶液反应。
4.某同学通过系列实验探究Al及其化合物的性质,操作正确且能达到目的的是( )。 A.将水加入浓硫酸中得到稀硫酸,将铝条置于其中探究Al的活泼性
B.将NaOH溶液缓慢滴入Al2(SO4)3溶液中至过量,最终观察到有沉淀生成 C.将Al(OH)3浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤,洗涤并收集沉淀
D.将Al(OH)3沉淀转入蒸发皿中,加足量稀硫酸,加热蒸干得无水Al2(SO4)3固体 答案:D 解析:A项,稀释浓硫酸时应将浓硫酸加入水中并不断搅拌;B项,将过量的NaOH溶液滴入Al2(SO4)3溶液中,最终生成NaAlO2溶液;C项,过滤时应将溶液用玻璃棒引流到漏斗中。 5.下列除去杂质的方法不正确的是( )。
A.镁粉中混有少量铝粉:加入过量烧碱溶液充分反应,过滤、洗涤、干燥 B.用过量氨水除去Fe3+溶液中的少量Al3+
C.Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2:加入足量烧碱溶液,充分反应,过滤,向滤液中通入过量CO2后过滤 D.MgO中混有少量Al2O3:加入足量烧碱溶液,充分反应,过滤、洗涤、干燥得到MgO 答案:B 解析:氨水与Fe3+和Al3+均能反应生成氢氧化物沉淀,不符合除杂的要求。
6.两份铝屑,第一份与过量的盐酸反应,第二份与过量的NaOH溶液反应,产生氢气的体积比为1∶2,则第一份铝屑与第二份铝屑的质量比为( )。 A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶4 答案:B
解析:设铝与盐酸、NaOH溶液反应生成的氢气的物质的量分别为1 mol、2 mol,则: 则2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑ 2 3 2
mol 1 mol 32Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑ 2 3 4
mol 2 mol 3则第一份铝屑与第二份铝屑的质量比为(3 mol×27 g·mol-1)∶(3 mol×27 g·mol-1)=1∶2。 7.某同学研究铝及其化合物的性质时设计了如下两个实验方案。 方案①:2.7 g Al方案②:2.7 g Al
X溶液
Y溶液
Al(OH)3沉淀 Al(OH)3沉淀
2
4
NaOH溶液和稀盐酸的浓度均是X溶液或Y溶液中分别加入NaOH溶液或稀盐酸时产生沉淀的物质的量与加入盐酸或氢氧化钠溶液体积之间的关系,下列说法正确的是( )。 A.X溶液溶质为AlCl3,Y溶液溶质为NaAlO2 B.b曲线表示的是向X溶液中加入NaOH溶液 C.在O点时两方案中所得溶液浓度相等 D.a、b曲线表示的反应都是氧化还原反应 答案:C 3 mol·L-1,如图是向
解析:n(HCl)=3 mol·L-1×0.1 L=0.3 mol,n(NaOH)=3 mol·L-1×0.1 L=0.3 mol,n(Al)=
2.7 g27 g·mol
-1=0.1
mol,2Al+6H+2Al3++3H2↑,2Al+2OH-+2H2O2AlO-2+3H2↑,根据方程式知,Al与HCl完全反应需
要n(HCl)=3n(Al)=0.3 mol,所以Al与HCl恰好完全反应生成AlCl3;根据方程式知,Al与NaOH完全反应需要n(NaOH)=n(Al)=0.1 mol<0.3 mol,所以NaOH有剩余,根据以上分析,X溶液中溶质是
AlCl3,Y溶液中溶质为NaAlO2、NaOH,故A错误;加入溶液后先没有生成沉淀,则溶液中还发生其他反应,则该溶液应该是Y溶液,先发生酸碱中和反应,所以b曲线表示的是向Y溶液中加入稀盐酸,故B错误;在O点时沉淀的物质的量相等,溶液中的溶质都是NaCl,根据最初的Na原子和Cl原子守恒知,两方案中所得溶液浓度相等,故C正确;a、b曲线表示的反应中没有电子转移,不属于氧化还原反应,故D错误。
8.通过观察化学实验现象,分析归纳出正确的结论,是学习化学科学最基本的技能之一。下列由实验现象得出正确结论的是 ( )。 选项 实验现象 结论 把相同大小的一块铝和镁分别投入相同浓度的NaOH溶液中:铝溶铝的金属性比镁A 解有气泡放出,而镁没有任何变化 强 B 取一块铝箔,用酒精灯点燃:铝箔只熔化成液体而没有滴落 铝不易氧化 C 向氯化铵溶液中投入一铝片:铝片上产生大量气泡 该气体是氨气 向氯化铝溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量:先产生白色沉淀,后沉氢氧化铝能溶于D 淀逐渐溶解,最后沉淀完全消失 强碱溶液 答案:D 解析:金属性的强弱是根据与酸反应的剧烈程度进行判断,A项错误;铝箔加热时表面会产生一层致密的氧化物薄膜,阻碍反应的进行,故B项错误;氯化铵水溶液显酸性,2Al+6H+2Al3++3H2↑,产生的气体为H2,C项错误;向AlCl3溶液中逐滴滴加NaOH溶液先生成白色沉淀:Al3++3OH-Al(OH)3↓,然
后沉淀消失:Al(OH)3+OH-AlO-2+2H2O,说明氢氧化铝能溶于强碱溶液,D项正确。
9.如图表示在某溶液中滴加Ba(OH)2溶液时,沉淀的物质的量随Ba(OH)2的物质的量的变化关系。则该溶液的成分可能是 ( )。
A.MgSO4 B.KAl(SO4)2 C.Al2(SO4)3 D.NaAlO2 答案:C 解析:氢氧化镁不溶于氢氧化钡溶液,沉淀量达最大后,再加氢氧化钡溶液沉淀量不变,故A项错误;由图可知溶解氢氧化铝需要1 mol 氢氧化钡,由Al(OH)3+OH-AlO-2+2H2O可知沉淀中Al(OH)3为2
mol,若KAl(SO4)2为2 mol,加入3 mol氢氧化钡,可以生成3 mol硫酸钡,n(Al3+)∶n(OH-)=2 mol∶6 mol=1∶3,发生反应Al3++3OH-Al(OH)3↓,可以得到2 mol Al(OH)3,沉淀为3 mol+2 mol=5 mol,再
加入氢氧化钡,又生成硫酸钡,且氢氧化铝会逐渐溶解,最终沉淀为4 mol,故B项错误;由图可知溶解氢氧化铝需要1 mol氢氧化钡,由Al(OH)3+OH-AlO-2+2H2O可知沉淀中Al(OH)3为2 mol,若
Al2(SO4)3为1 mol,加入3 mol氢氧化钡,可以生成硫酸钡3 mol,n(Al3+)∶n(OH-)=2 mol∶6 mol=1∶3,发生反应Al3++3OH-Al(OH)3↓,可以得到2 mol Al(OH)3,沉淀为3 mol+2 mol=5 mol,故C项正确;
偏铝酸钠与氢氧化钡不反应,不能产生沉淀,故D项错误。 二、非选择题(本题共4个小题,共55分)
10.(12分)已知C、D、G、I为短周期元素形成的单质,D、G、I常温下为气态,且G为黄绿色;形成D的元素原子的最外层电子数是次外层的3倍;B的焰色反应呈紫色(透过蓝色钴玻璃);K为红棕色粉末。其转化关系如图。
请回答下列问题:
(1)工业上制C用A不用H的原因是 。
(2)写出C与K反应的化学方程式: ,该反应的反应物总能量 (填“大于”或“小于”)生成物总能量。
(3)L是目前应用最广泛的金属,用石墨棒作阳极,L作阴极,接通电源(短时间)电解E水溶液的化学方程式为 。 (4)写出物质E的电子式: 。
(5)J与H反应的离子方程式为 。 (6)写出G与熟石灰反应制取漂白粉的化学方程式: 。 答案:(1)氯化铝是共价化合物,熔融状态下不导电 (2)2Al+Fe2O3(3)2KCl+2H2O
·-(4)K+[··Cl·]
····
Al2O3+2Fe 大于 2KOH+H2↑+Cl2↑
(5)Al3++3AlO-4Al(OH)3↓ 2+6H2O(6)2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
解析:C、D、G、I为短周期元素形成的单质,D、G、I常温下为气态,且G为黄绿色,则G为Cl2;形成D的元素原子的最外层电子数是次外层的3倍,则D为O2;B的焰色反应呈紫色(透过蓝色钴玻璃),说
明含有钾元素;K为红棕色粉末,则为Fe2O3;L是常见金属,结合转化关系:C+K(Fe2O3)→L(Fe)+A;说明C为Al,A为Al2O3,H为AlCl3,B中含有钾元素,B在催化剂、加热条件下可生成D(O2)和E,B为
KClO3,E为KCl。电解氯化钾溶液可得到氯气、氢氧化钾和氢气,G为Cl2,过量的F可与氯化铝反应,故F为KOH;J为KAlO2。
(1)工业上制Al用Al2O3不用AlCl3的根本原因就是AlCl3是共价化合物,在熔融状态下以分子形式存在,不能电离出离子,也就不能导电,也就无法进行电解了。
(2)Al与Fe2O3的反应是铝热反应,反应方程式为2Al+Fe2O32Fe+Al2O3。铝热反应是剧烈的放热反应,所以该反应的反应物总能量大于生成物总能量。
(3)依据判断可知,L为Fe,用石墨棒作阳极,Fe作阴极电解KCl水溶液,其化学方程式为2KCl+2H2O
2KOH+H2↑+Cl2↑。
·-(4)E物质为氯化钾,电子式为K+[··Cl·]。
····
(5)NaAlO2与AlCl3在溶液中发生相互促进的水解反应,反应的离子方程式为Al3++3AlO-2+6H2O4Al(OH)3↓。
(6)氯气与熟石灰反应可生成氯化钙、次氯酸钙和水,化学方程式为2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
-11.(11分)离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系。由有机阳离子、Al2Cl-7和AlCl4组成的离子液体
作电解液时,可在钢制品上电镀铝。
(1)钢制品应接电源的 极,已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极电极反应式为 。若改用AlCl3水溶液作电解液,则阴极产物为 。 (2)为测定镀层厚度,用NaOH溶液溶解钢制品表面的铝镀层,当反应转移6 mol电子时,所得还原产物的物质的量为 mol。
(3)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验,需要的试剂还有 。 a.KCl b.KClO3 c.MnO2 d.Mg
取少量铝热反应所得的固体混合物,将其溶于足量稀硫酸,滴加KSCN溶液无明显现象, (填
“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3,理由是 (用离子方程式说明)。
-答案:(1)负 4Al2Cl-Al+7AlCl-7+3e4 H2
(2)3 (3)b、d 不能 Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O,Fe+2Fe3+3Fe2+(或只写Fe+2Fe3+3Fe2+)
解析:(1)电镀时,镀件应作阴极,与电源负极相连,在阴极上发生得电子的还原反应生成铝。由电解液
-+
的组成可知阴极电极反应式为4Al2Cl-Al+7AlCl-7+3e4;若用AlCl3水溶液作电解液,在阴极上H得
电子生成H2。
(2)铝与NaOH溶液反应的还原产物是H2,由化学方程式(或电子守恒)可知,每转移6 mol电子,生成3 mol H2。
(3)铝热反应需要Mg条和KClO3引发反应;滴加KSCN溶液无明显现象,说明溶液中无Fe3+,但是,固体溶于足量稀硫酸,由于Fe2O3与H2SO4反应生成Fe2(SO4)3,生成的Fe2(SO4)3能与Fe反应生成FeSO4,所以不能说明固体中无Fe2O3。
12.(14分)氯离子插层镁铝水滑石[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]是一种新型离子交换材料,其在高温下完全分解为MgO、Al2O3、HCl和水蒸气。现用如图所示装置进行实验确定其化学式(固定装置略去)。
(1)Mg2Al(OH)6Cl·xH2O受热分解的化学方程式为 。 (2)若只通过测定装置C、D的增重来确定x,则装置的连接顺序为 (按气流方向,用接口字母表示),其中C的作用是 。装置连接后,首先要进行的操作的名称是 。
(3)加热前先通N2排尽装置中的空气,称取C、D的初始质量后,再持续通入N2的作用
是 、 等。
(4)完全分解后测得C增重3.65 g,D增重9.90 g,则x= 。若取消冷却玻璃管B后进行实验,测定的x值将 (填“偏高”或“偏低”)。
(5)上述水滑石在空气中放置时易发生反应生成[Mg2Al(OH)6Cl1-2y(CO3)y·zH2O],该生成物能发生类似的热分解反应。现以此物质为样品,用(2)中连接的装置和试剂进行实验测定z,除测定D的增重外,至少还需测定 。
答案:(1)2Mg2Al(OH)6Cl·xH2O4MgO+Al2O3+2HCl↑+(5+2x)H2O↑ (2)aedbc 吸收HCl气体 检查装置气密性
(3)将分解产生的气体全部带入装置C、D中完全吸收 防止产生倒吸 (4)3 偏低 (5)样品的质量
解析:(2)根据(1)中反应化学方程式可知,若要测定x的值,需要测定分解产生的HCl及H2O的量,由于吸收HCl采用NaOH溶液,出来的气体带出水蒸气,则分解产生的气体应先通过浓硫酸吸收水蒸气,否则测得的水蒸气数值偏大,影响测定结果,且洗气时应长管进,短管出。(4)根据C、D的增重可知,分解生成n(HCl)=
3.65 g36.5 g·mol
-1=0.1 mol,n(H2O)=
9.90 g
18 g·mol
xH2O]可知,其物-1=0.55 mol,则由[Mg2Al(OH)6Cl·
质的量等于HCl的物质的量,由氢元素守恒可知:0.1 mol×(6+2x)=0.1 mol+0.55 mol×2,解得x=3。若气
体未经冷却会由于气流流速过高而使水蒸气在浓硫酸中的吸收不充分,导致x数值偏低。(5)题中所给物质若发生分解反应,除水滑石分解的几种产物外,还含有CO2气体,则装置C增重为HCl与CO2的质量,通过装置C的增重无法判断HCl及样品的物质的量,由氯元素及碳元素守恒可知,??(CO)=
1-2??
,若已知样品的质量,分别列出含有两个未知数的两个方程式,可以求得??2
??(HCl)
z的值。
13.(18分)铝元素在自然界中主要存在于铝土矿(主要成分为Al2O3,还含有Fe2O3、FeO、SiO2)中。工业上用铝土矿制备铝的某种化合物的工艺流程如下。
(1)在滤液A中加入漂白液,所得滤液B显酸性。 ①滤液A中加入漂白液的目的是 (用离子方程式表示)。 ②将滤液B中的铝元素以沉淀形式析出,可选用的最好试剂为 。 A.氢氧化钠溶液 B.硫酸溶液 C.氨水 D.二氧化碳 离子方程式为 。
(2)由滤液B制备少量无水AlCl3(AlCl3极易水解)涉及的操作为 、冷却结晶、 (填操作名称)、洗涤。
(3)SiO2和NaOH焙烧制备硅酸钠,可采用的装置为 。
(4)若将铝土矿溶于足量的氢氧化钠溶液,则对应的离子方程式为 答案:(1)①2Fe2++ClO-+5H2O2Fe(OH)3↓+Cl-+4H+ ②C Al3++3NH3·H2O(2)边滴加浓盐酸边蒸发浓缩 过滤 (3)B
--(4)SiO2+2OH-SiO22AlO-3+H2O,Al2O3+2OH2+H2O
。
+
Al(OH)3↓+3NH4
解析:(1)①滤液中含有氯化铁、氯化亚铁、氯化铝,在滤液A中加入漂白液,次氯酸根离子具有氧化性氧化亚铁离子生成铁离子在溶液中形成氢氧化铁沉淀除去,次氯酸根离子被还原为氯离子,反应的离子方程式为2Fe2++ClO-+5H2O2Fe(OH)3↓+Cl-+4H+。
②氢氧化钠溶液可以沉淀铝离子但过量又会溶解氢氧化铝,故A项不是最好;硫酸溶液不能沉淀铝离子,故B项不符合;氨水是弱碱溶液不能溶解氢氧化铝,过量的氨水和铝离子形成氢氧化铝沉淀过滤得
+
到氢氧化铝固体,反应的离子方程式为Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4,故C项符合;二氧化碳和氯化铝不反应不能生成氢氧化铝沉淀,故D项不符合。
(2)由滤液B制备少量无水AlCl3,由于AlCl3极易水解,需要边滴加浓盐酸边蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤。
(3)蒸发皿中含有的二氧化硅能与氢氧化钠反应,故A不符合;铁坩埚可以熔融二氧化硅和氢氧化钠,故B符合;玻璃中含二氧化硅能与氢氧化钠反应,故C不符合;烧杯不能用于固体高温加热,故D不符合。
(4)氧化铝、二氧化硅与NaOH溶液反应均生成盐和水,离子反应分别为Al2O3+2OH---2AlO-SiO22+H2O,SiO2+2OH3+H2O。
2021届广西高考化学课时规范练10 从铝土矿到铝合金
