(通用版)2022年高考化学一轮复习 第三章 金属及其重要化合物 第2节 镁、铝及其重要化合物学案 新人教版

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(通用版)2022年高考化学一轮复习 第三章 金属及其重要化合物 第2节 镁、铝及其重要化合物学案 新人教版【考纲要求】 了解镁、铝的制备方法,掌握其主要性质及其应用。 了解镁、铝的重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。考点一镁、铝的性质及应用1镁、铝的结构和存在名称镁铝周期表中位置第三周期A族第三周期A族原子结构示意图自然界存在形态化合态化合态2.金属铝的物理性质银白色、有金属光泽的固体,有良好的延展性、导电性和导热性等,密度较小,质地柔软。3金属铝的化学性质写出图中有关反应的化学方程式:2Al3Cl22AlCl32Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22AlFe2O3Al2O32Fe(铝热反应)4铝的用途纯铝用作导线,铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。5对比记忆镁的化学性质铝镁与非金属反应能被Cl2、O2氧化2MgO22MgO3MgN2Mg3N2与水反应反应很困难能与沸水反应:Mg2H2OMg(OH)2H2与碱反应能溶于强碱溶液不反应与某些氧化物反应能与Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应能在CO2中燃烧:2MgCO22MgOC1铝制品在空气中能稳定存在是因为铝不活泼()2MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂()3常温下,能用铝制容器盛放和运输浓H2SO4、浓HNO3()4Al、盐酸、NaOH溶液三者之间两两均能发生反应()5铝与少量NaOH溶液反应得到铝盐,与足量NaOH溶液反应生成偏铝酸盐()6铝与氢氧化钠溶液反应中,NaOH是氧化剂()答案:1.2.3.4.5.6.题组一考查镁、铝的性质及应用1镁、铝单质的化学性质以相似性为主,但也存在某些较大差异性,下列物质能用于证明二者存在较大差异性的是()CO2盐酸NaOH溶液 水AB C D解析:选C。镁能与CO2反应而铝不能;铝能与NaOH溶液反应而镁不能。2日常生活中常用铝制炊具,它质轻且坚固耐用,其中的原因是()A铝很不活泼,不易与其他物质反应B铝虽然很活泼,但是只能在高温下才能反应C铝制品表面有一层致密的氧化物薄膜,起保护作用D铝制品表面镀有一层铜,可以保护铝解析:选C。铝尽管很活泼,但由于表面能形成致密的氧化物薄膜,故可用作铝制炊具。题组二考查铝与酸、碱反应的定量计算3(2018衡水中学高三模拟)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()A3 molL1 HClB4 molL1 HNO3C8 molL1 NaOHD18 molL1 H2SO4答案:A4铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属,就铝的这一特殊性质回答下列问题:(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应,所得H2的体积之比是_。(2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中,产生H2的体积之比是_。(3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中,二者产生的H2相等,则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是_。(4)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 molL1的盐酸和NaOH溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后,测得生成的气体体积比为V(甲)V(乙)12,则加入铝粉的质量为_(填字母)。A5.4 gB3.6 gC2.7 gD1.8 g解析:(1)根据化学方程式:2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2,得Al与H2的关系式均为2Al3H2,故只要参加反应的Al的量相等,所得H2的量必相等。(2)因为在反应中Al过量,产生的H2由HCl和NaOH的量决定。根据化学反应中的关系式:6HCl3H2、2NaOH3H2,故当HCl、NaOH物质的量相等时,二者产生H2的体积之比为13。(3)因为铝足量且产生H2的量相等,根据关系式可得n(HCl)n(NaOH)31,又因为两溶液体积相等,故物质的量浓度c(HCl)c(NaOH)n(HCl)n(NaOH)31。(4)其反应原理分别为2Al6HCl=2AlCl33H2,2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量相同时,产生H2的体积比是13,而题设条件体积比为12,说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的,而对于NaOH来说是不足的。2Al6HCl=2AlCl33H26 mol 3 mol3 molL10.1 L 0.15 mol则Al与NaOH反应生成的H2为0.15 mol20.3 mol。2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2227 g3 mol54 g0.3 mol即投入的铝粉为5.4 g。答案:(1)11(2)13(3)31(4)A铝与酸、碱反应的定量关系铝分别与盐酸、NaOH溶液反应的原理:2Al6HCl=2AlCl33H2,2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。(1)等量的铝与足量盐酸和足量氢氧化钠溶液反应,产生H2的体积比为11。(2)足量铝分别与等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生H2的体积比为13。(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和NaOH溶液反应,若产生H2的体积比为,则铝与盐酸反应时,铝过量而盐酸不足;铝与NaOH溶液反应时,铝不足而NaOH溶液过量。 考点二铝的重要化合物1氧化铝(1)物理性质:白色固体,难溶于水,有很高的熔点。(2)化学性质:属于两性氧化物。写出下列反应的离子方程式:(3)用途熔点很高,是一种较好的耐火材料;天然刚玉的主要成分是Al2O3,可制作各种宝石。2氢氧化铝(1)物理性质:白色胶状不溶于水的固体,有较强的吸附性。(2)化学性质 反应的化学方程式或离子方程式分别为Al(OH)33H=Al33H2O;Al(OH)3OH=AlO2H2O;2Al(OH)3Al2O33H2O。(3)制备向铝盐溶液中加入氨水,离子方程式为Al33NH3H2O=Al(OH)33NH;向偏铝酸盐溶液中通入足量CO2,离子方程式为AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO。3明矾净水原理明矾的化学式为KAl(SO4)212H2O,其净水原理涉及的离子方程式为Al33H2OAl(OH)3(胶体)3H。4明矾溶液与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式(1)Al3恰好完全沉淀:2Al33SO3Ba26OH=2Al(OH)33BaSO4;(2)SO恰好完全沉淀:Al32SO2Ba24OH=AlO2BaSO42H2O。1向NaAlO2溶液中通入过量CO2制Al(OH)3的离子方程式:CO2AlO2H2O= Al(OH)3HCO()2Al(OH)3既能与稀硫酸反应又能与NaOH溶液反应()3明矾溶于水产生Al(OH)3胶体的离子方程式:Al33H2O=Al(OH)33H()答案:1.2.3.题组一考查Al2O3、Al(OH)3的两性1将表面已完全钝化的铝条,插入下列溶液中,不会发生反应的是()A稀硝酸B稀盐酸C硝酸铜溶液D氢氧化钠溶液解析:选C。铝钝化后表面形成致密的Al2O3层,与Cu(NO3)2溶液不反应。2既能跟稀盐酸反应,又能跟氢氧化钠溶液反应的化合物是()NaHCO3 Al2O3Al(OH)3 AlABCD解析:选A。题给4种物质均既能与稀盐酸反应,又能与氢氧化钠溶液反应。但铝是单质,不属于化合物。既能与酸反应,又能与碱反应的物质(1)金属单质,如Al。(2)两性化合物,如Al2O3、Al(OH)3、氨基酸、蛋白质。(3)多元弱酸的酸式盐,如NaHCO3、KHS、KHSO3等。(4)弱碱弱酸盐,如CH3COONH4、(NH4)2CO3等。 题组二考查Al(OH)3制备途径的选择3用含少量镁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝,下述操作步骤中最恰当的组合是()加盐酸溶解加烧碱溶液溶解过滤通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀加入盐酸生成Al(OH)3沉淀 加入过量烧碱溶液ABCD解析:选B。由镁粉和铝粉制取纯净Al(OH)3的过程如图:4用稀H2SO4、NaOH溶液和金属铝为原料制取Al(OH)3。甲、乙、丙三个学生的制备途径分别是甲:AlAl2(SO4)3Al(OH)3乙:AlNaAlO2Al(OH)3丙:若要得到等量的Al(OH)3,则()A三者消耗的原料相同B甲消耗的原料的总物质的量最多C乙消耗的原料的总物质的量最少D丙消耗的原料的总物质的量最多解析:选B。从量的关系看,假定有1 mol铝,则甲消耗1.5 mol H2SO4和3 mol NaOH,乙消耗1 mol NaOH和0.5 mol H2SO4,丙拆成四份,一份与H2SO4反应,消耗H2SO4 0.375 mol,三份与NaOH反应,消耗NaOH 0.75 mol,故甲消耗原料最多,丙消耗原料最少。考点三 镁、铝及其化合物生产的化学工艺流程1从海水中提取镁的工艺流程(1)工艺流程(2)主要化学反应(填化学方程式或离子方程式)制石灰乳:CaCO3CaOCO2、CaOH2O=Ca(OH)2;沉淀Mg2:Mg2Ca(OH)2=Mg(OH)2Ca2;制备MgCl2:Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O;电解MgCl2:MgCl2(熔融)MgCl2。2工业炼铝的工艺流程铝是地壳中含量最多的金属元素,在自然界主要以化合态的形式存在于氧化铝中。铝土矿的主要成分是Al2O3,此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质,冶炼金属铝很重要的一个过程是Al2O3的提纯。由于Al2O3是两性氧化物,而杂质SiO2是酸性氧化物,Fe2O3是碱性氧化物,因而可设计出两种提纯氧化铝的方案。方案一:碱溶法(1)写出、两步骤中可能发生反应的离子方程式。Al2O32OH=2AlOH2O,SiO22OH=SiOH2O。AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO,SiO2CO22H2O=H2SiO32HCO。(2)步骤中不用盐酸(或H2SO4)酸化的理由是AlO与酸反应生成的Al(OH)3具有两性,可溶于强酸,不易控制酸的量;CO2价廉而且生成的副产物NaHCO3用途广泛,经济效益好。(3)步骤中得到较纯的Al2O3,可能含有SiO2杂质,在电解时它不会影响铝的纯度的原因:SiO2的熔点很高,在加热到1 000 左右时不会熔化,因而不影响铝的纯度。方案二:酸溶法(1)写出、两步骤中可能发生反应的离子方程式。Al2O36H=2Al33H2O,Fe2O36H=2Fe33H2O。Al34OH=AlO2H2O,Fe33OH=Fe(OH)3。(2)步骤中不用氨水沉淀Fe3的原因:Al(OH)3只能溶于强碱,不能溶于氨水,用氨水不能将Fe(OH)3和Al(OH)3分离。题组一考查海水提镁过程1被称为“国防金属”的镁,60%来自海洋,从海水中提取镁的正确方法是()物质氧化镁氯化镁熔点/2 852714A海水Mg(OH)2MgB海水MgCl2溶液MgCl2(熔融)MgC海水Mg(OH)2MgOMgD海水Mg(OH)2MgCl2溶液MgCl2(熔融)Mg答案:D2从海水中提取镁的工艺流程如图所示:下列说法错误的是()A用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富B步骤电解MgCl2时阴极产生氯气C步骤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水D上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应解析:选B。海水中含有大量的镁,A项正确;电解MgCl2时,阳极产生Cl2,B项错误;加热脱水过程中Mg2能水解生成Mg(OH)2,为防止Mg2水解,应在HCl气体氛围中脱水,C项正确;、分别为化合反应、复分解反应、分解反应,D项正确。题组二考查铝的提炼过程3铝土矿的主要成分为氧化铝、氧化铁和二氧化硅,工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝:下列说法中错误的是()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,而且d一定是氧化铝解析:选C。反应后的体系中含有固体二氧化硅,需要过滤除去,反应后的体系中含有氢氧化铁沉淀,需要过滤除去,A正确;a、b中Al元素分别以AlCl3和NaAlO2形式存在,其中铝的化合价都是3价,B正确;由NaAlO2制备氢氧化铝需要通入过量二氧化碳,C错误;由氢氧化铝制备氧化铝,加热即可,D正确。4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()A试剂X可以是氢氧化钠溶液,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NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3解析:选D。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。1下列说法错误的是()A(2017高考海南卷)铝箔在氯气中燃烧可制备无水三氯化铝B(2017高考天津卷)用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物C(2017高考海南卷)向硫酸铝溶液中滴加碳酸钠溶液:2Al33CO=Al2(CO3)3D(2017高考北京卷改编)氨气使AlCl3溶液产生白色沉淀,氨气既未被还原也未被氧化解析:选C。向硫酸铝溶液中滴加碳酸钠溶液,Al3和CO相互促进水解,离子方程式应为 2Al33CO3H2O=2Al(OH)33CO2,C不正确。2(2016高考上海卷)已知NaOHAl(OH)3=NaAlO22H2O。向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液,立即封闭罐口,易拉罐渐渐凹瘪;再过一段时间,罐壁又重新凸起。上述实验过程中没有发生的离子反应是()ACO22OH=COH2OBAl2O32OH3H2O=2AlO4H2OC2Al2OH2H2O=2AlO3H2DAl34OH=AlO2H2O解析:选D。向集满CO2的铝罐中加入过量氢氧化钠,首先CO2与氢氧化钠反应,表现为铝罐变瘪,接着过量的氢氧化钠再与铝罐反应,铝罐表面有氧化膜Al2O3,故可发生A、B、C的反应。3下列有关铝及其重要化合物的叙述正确的是()A(2015高考江苏卷)制备Al(OH)3悬浊液:向1 molL1 AlCl3溶液中加过量的6 molL1 NaOH溶液B(2015高考山东卷)向Al2(SO4)3溶液中加入过量NH3H2O:Al34NH3H2O=AlO2H2O4NHC(2015高考全国卷,10C)用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热,现象是熔化后的液态铝滴落下来,结论是金属铝的熔点较低D(2015高考山东卷改编)将AlCl3加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生解析:选D。A项,Al(OH)3是两性氢氧化物,可以和过量氢氧化钠反应生成偏铝酸钠,故不能制备氢氧化铝悬浊液,错误;B项,Al(OH)3只能溶于强碱,不能溶于氨水;C项,铝在空气中加热生成的氧化铝的熔点较高,所以内部熔化的铝不会滴落;D项,Al3与HCO发生水解相互促进的反应,生成Al(OH)3沉淀和CO2气体。4下列关于铝及其化合物的叙述正确的是()A(2014高考福建卷)铝罐可久盛食醋B(2014高考四川卷)氢氧化铝可作胃酸的中和剂C(2014高考重庆卷)明矾用作净水剂不涉及化学变化D(2014高考全国卷,9C)铝与Fe2O3发生铝热反应,反应后固体物质增重解析:选B。铝罐容易受食醋中的醋酸腐蚀而破裂,无法久盛食醋,A错;明矾用作净水剂是利用Al3水解生成的氢氧化铝胶体的吸附性,涉及化学变化,C错;铝与氧化铁反应,反应前后都是固体,质量不变,D错。5(2016高考海南卷)KAl(SO4)212H2O(明矾)是一种复盐,在造纸等方面应用广泛。实验室中,采用废易拉罐(主要成分为Al,含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题:(1)为尽量少引入杂质,试剂应选用_(填标号)。aHCl溶液bH2SO4溶液c氨水 dNaOH溶液(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为_。(3)沉淀B的化学式为_;将少量明矾溶于水,溶液呈弱酸性,其原因是_。解析:(1)易拉罐的主要成分为Al,含有少量的Fe、Mg杂质,试剂的作用是将Al溶解并除去Fe、Mg杂质,HCl溶液和H2SO4溶液可溶解Al及Fe、Mg杂质,会引入Fe2、Mg2,氨水不溶解Al;NaOH溶液可溶解Al,但不溶解Fe、Mg杂质,故d项符合。(2)选用NaOH溶液溶解易拉罐,主要发生反应2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。(3)滤液A中铝元素以AlO形式存在,与溶液中HCO发生复分解反应:AlOHCOH2O=Al(OH)3CO,故沉淀B为Al(OH)3;明矾溶于水时,KAl(SO4)2=KAl32SO,Al33H2OAl(OH)33H,使溶液呈弱酸性。答案:(1)d (2)2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2(3)Al(OH)3Al3水解,使溶液中H浓度增大一、选择题1氧化还原反应在生产、生活中具有广泛的用途。下列做法中涉及到铝元素的还原性的是()A明矾净化水B用氢氧化铝治疗胃酸过多C用铝制容器存放浓硫酸D电解熔融氧化铝制单质铝解析:选C。A项是Al33H2OAl(OH)3(胶体)3H,Al(OH)3胶体吸附悬浮杂质而起到净化水的作用;B项是Al(OH)33HCl=AlCl33H2O;D项是电解时铝从化合物中被还原得到铝单质,表现出氧化性;而C项铝被浓硫酸氧化,表现出还原性,故选C项。2化学在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()A铝比铁活泼,但铝制品比铁制品在空气中耐腐蚀B铝热反应不仅被用于焊接钢轨,而且还常被用于冶炼熔点较高的金属C电解AlCl3饱和溶液,可制得金属铝DAl2O3、MgO的熔点很高,可用于制作耐高温材料解析:选C。A铝比铁活泼,但铝制品表面容易形成致密的氧化物薄膜,比铁制品在空气中耐腐蚀,故A正确;B铝属于活泼的金属元素,具有较强的还原性,铝热反应不仅被用于焊接钢轨,而且还常被用于冶炼熔点较高的金属,故B正确;C冶炼铝,一般通过电解熔融状态的氧化铝,铝属于活泼的金属元素,电解AlCl3饱和溶液,得不到铝,故C错误;DAl2O3、MgO的熔点很高,可用于制作耐高温材料,故D正确。3下列反应的离子方程式书写正确的是()ACO2通入NaAlO2溶液中:AlOCO2H2O=Al(OH)3COBAl2O3与过量氨水:Al2O36NH3H2O=2Al36NHC向AlCl3溶液中加入过量NaOH溶液:Al33OH=Al(OH)3D向AlCl3溶液中滴入过量的氨水:Al33NH3H2O=Al(OH)33NH解析:选D。 A项电荷不守恒,质量不守恒;B项Al2O3不溶于氨水;C项AlCl3与过量NaOH溶液反应生成的是NaAlO2而不是Al(OH)3沉淀。4下列各组物质,不能按(“”表示反应一步完成)关系转化的是()选项abcAAl2O3NaAlO2Al(OH)3BAlCl3Al(OH)3NaAlO2CAlAl(OH)3Al2O3DMgCl2Mg(OH)2MgO解析:选C。A、B、D三项中的转化关系分别为,C项中Al不能经一步反应转化为Al(OH)3。5将等物质的量的金属Na、Mg、Al分别与100 mL 2 molL1的盐酸反应,实验测得生成气体的体积V(已折合为标准状况)与时间t的关系如图所示,则下列说法错误的是()Ax2.24B钠的物质的量为0.2 molC反应时,Na、Mg、Al均过量D曲线b为Mg与盐酸反应的图像解析:选C。由图像可以看出,生成气体的体积相等,则盐酸完全反应,x2.24,A正确。根据生成的H2为2.24 L,可知Na失去0.2 mol电子,则钠的物质的量为0.2 mol,B正确。反应时如果钠过量,则钠会与水反应,生成的气体必多于2.24 L,C错误。根据反应速率可知曲线a、b、c依次是Na、Mg、Al与盐酸反应的图像,D正确。6将铁铝矾Al2Fe(SO4)4xH2O溶于水中,得到浅绿色溶液,有关该溶液的叙述正确的是()A铁铝矾有净水作用,其水溶液显中性B向该溶液中加入Na2S溶液,有淡黄色沉淀C用惰性电极电解该溶液时,阴极区有沉淀D在空气中,蒸干并灼烧该溶液,最后所得的残留固体为Al2O3、Fe2O3解析:选C。A铁铝矾溶于水电离出铝离子和亚铁离子,Al3、Fe2水解显酸性,A项错误;BS2和Al3水解相互促进,生成氢氧化铝和H2S,B项错误;C阴极氢离子放电,所以会生成氢氧化铝和氢氧化亚铁沉淀,C项正确;DFe2易被空气中的氧气氧化成Fe3,Al3、Fe3水解生成硫酸,硫酸难挥发,所以最终得到的是硫酸铝和硫酸铁,D项错误。7某同学通过一系列实验探究Mg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,置镁片于其中探究Mg的活泼性B将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中,观察Mg(OH)2沉淀的生成C将Mg(OH)2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Mg(OH)2沉淀转入蒸发皿中,加足量稀盐酸,加热蒸干得无水MgCl2固体解析:选B。A浓硫酸的密度大于水,因此稀释浓硫酸,应把浓硫酸加入到水中,边加边搅拌,故错误;BMg22OH=Mg(OH)2,故正确;C过滤时,沿着玻璃棒倒入漏斗中,故错误;D需要先在烧杯中加稀盐酸溶解沉淀;加热促进Mg2的水解,加热蒸干不能得到MgCl2固体,故错误。8已知NHAlO2H2O=Al(OH)3NH3H2O,向含有等物质的量的NH、Al3、H的混合溶液中,慢慢滴加NaOH溶液直至过量,并不断搅拌,发生以下离子反应:HOH=H2OAl(OH)3OH=AlO2H2OAl33OH=Al(OH)3NHOH=NH3H2O先后顺序正确的是()ABCD解析:选C。结合OH能力强的先反应,第一个反应为HOH=H2O;第二个反应为Al33OH=Al(OH)3;AlO与NH能相互促进水解而生成Al(OH)3,故第三个反应为NHOH=NH3H2O;最后一个反应为Al(OH)3OH=AlO2H2O。9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的结论正确的是()选项实验现象结论A把相同大小的一块铝和镁分别投入相同浓度的NaOH溶液中:铝溶解有气泡放出,而镁没有任何变化由此得出:铝的金属性比镁强B取一块铝箔,用酒精灯点燃:铝箔只熔化成液体而没有脱落由此得出:铝不易燃烧C向氯化铵溶液中投入一铝片:铝片上产生大量气泡由此得出:该气体是氨气D向氯化铝溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量:先产生白色沉淀,后沉淀逐渐溶解,最后沉淀完全消失由此得出:氢氧化铝能溶于强碱溶液解析:选D 。A项,比较金属性的强弱是用金属单质与水或酸反应产生H2的难易程度,错误;B项,由于生成了熔点很高的氧化铝,起到隔绝空气的作用,错误;C项,产生的气体应为H2,错误。10工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下:对上述流程中的判断正确的是()A试剂X可以为氨水,沉淀中含有铁的化合物BCO2可以用H2SO4溶液或稀盐酸代替C反应中的离子方程式为CO2AlO2H2O=Al(OH)3HCOD工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al,成本更低解析:选C。A项,试剂X应为强碱溶液,使Al2O3溶解;B项,若用强酸代替CO2,强酸过量时,Al(OH)3会溶解,不能保证生成Al(OH)3沉淀;D项,因Al比Fe活泼,不能用Fe置换Al。二、非选择题11某混合物甲中含有明矾KAl(SO4)212H2O、Al2O3和Fe2O3。在一定条件下由甲可实现如图所示的物质之间的转化。请回答下列问题:(1)写出A、B、D的化学式:A_、B_、D_。(2)试剂a最好选用_。ANaOH溶液 B稀盐酸 C二氧化碳D氨水(3)写出反应的离子方程式:_。(4)固体E可以作为复合性的化学肥料,E中所含物质的化学式为_。解析:根据已知信息中甲的成分,可推断B为氧化铝,因此反应是通过电解Al2O3而得到D(氧气)和A(单质铝)。甲加入水过滤得到明矾溶液(溶液中含有Al3、K和SO)和氧化铝、氧化铁沉淀,再向沉淀中加入氢氧化钠溶液,则氧化铝溶解,再通入过量二氧化碳可以得到氢氧化铝沉淀。试剂a应该为氨水,如果加入的试剂a是氢氧化钠溶液,则其加入的量不易控制,由此可推知E为硫酸钾、硫酸铵的混合物。答案:(1)AlAl2O3O2(2)D (3)AlO2H2OCO2=Al(OH)3HCO(4)K2SO4、(NH4)2SO412铝是人类生活中继铜、铁之后又一个重要的金属。工业上冶炼金属铝的原料来源于自然界中重要的矿物质钒土(主要成分Al2O3;还有SiO2、Fe2O3、FeCO3、MgCO3等杂质)。从钒土中提取得到Al2O3的工艺流程如下图所示:请回答下列问题:(1)固体A所含物质的化学式是_。(2)写出溶液A与足量气体B反应的离子方程式:_。(3)工业冶炼金属铝通常用石墨碳块作电解槽的阳极,请你根据电解原理解释电解冶炼铝的过程中,需要定期补充阳极碳块的原因:_。(4)Al2O3的熔点很高,因而在工业冶炼时,需将Al2O3熔于熔化的冰晶石(Na3AlF6)中进行电解。请写出电解过程中阴极的电极反应式:_。工业上通常将Al(OH)3和Na2CO3一同溶于氢氟酸来制取冰晶石,反应时放出CO2气体,写出该反应的化学方程式:_。(5)有一位同学查阅资料发现,AlCl3的熔点很低。他提出:可通过电解熔融状态的AlCl3制取金属铝。你认为他提出的方案是否可行?为什么?_。(6)某企业用上述工艺流程进行生产,每10.0 t钒土可得到金属铝1.35 t。如果不考虑生产过程的损耗,则钒土中Al2O3的质量分数为_。解析:(1)钒土的主要成分是Al2O3,还有SiO2、Fe2O3、FeCO3、MgCO3等杂质,除SiO2不反应外,与盐酸反应生成的金属阳离子有Al3、Fe3、Fe2、Mg2等,这些金属阳离子再与氢氧化钠反应后生成的可溶物为NaAlO2,不溶物为Fe(OH)2、Fe(OH)3、Mg(OH)2;(2)由(1)知溶液A主要成分为NaAlO2和剩余的氢氧化钠,通入足量二氧化碳气体发生反应:CO2OH=HCO和AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO;(3)电解冶炼铝的阳极产物为O2,在高温条件下,O2与阳极碳发生反应消耗阳极碳块,所以需要定期补充阳极碳块;(4)电解熔融的氧化铝,阴极发生还原反应,即铝离子得电子生成单质铝,阴极的电极反应为Al33e=Al;工业上通常将Al(OH)3和Na2CO3一同溶于氢氟酸来制取冰晶石,反应时放出CO2气体,根据原子守恒配平,则该反应的化学方程式为2Al(OH)33Na2CO312HF=2Na3AlF63CO29H2O。(5)AlCl3是共价化合物,在熔融状态下不导电,不能用来电解,而氧化铝为离子化合物,在熔融状态下可导电,可以用来电解;(6)根据元素守恒,钒土中每1 mol Al2O3会生成2 mol Al,则钒土中Al2O3的质量分数(1.35 t102 gmol1)(27 gmol1210 t)100%25.5%。答案:(1)Fe(OH)2、Fe(OH)3、Mg(OH)2(2)CO2OH= HCO、AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO (3)电解冶炼铝的阳极产物为氧气,在高温条件下,氧气与阳极碳发生反应消耗阳极碳块(4)Al33e=Al2Al(OH)33Na2CO312HF=2Na3AlF63CO29H2O(5)不可行;AlCl3是共价化合物,熔融状态的AlCl3不导电(6)25.5%(或0.255)13聚合氯化铝晶体是介于AlCl3和Al(OH)3 之间的一种水溶性无机高分子聚合物,其制备原料主要是铝加工行业的废渣铝灰,它主要含Al2O3、Al,还有SiO2等杂质。聚合氯化铝生产的工艺流程如下:(1)反应中副产品a是_(用化学式表示)。(2)升高pH至4.05.0的目的是_。(3)生产过程中可循环使用的物质是_(用化学式表示)。(4)为使得到的晶体较纯净,生产过程中使pH升高的C物质可选用_(填编号)。aNaOHbAlc氨水dAl2O3eNaAlO2(5)聚合氯化铝晶体的化学式可表示为Al2(OH)nCl6nxH2Om,实验室测定n的值:称取a g晶体,制成粉末,加热至质量不再变化为止,称量为b g。此过程可能用到的下列仪器有_。a蒸发皿b坩埚c研钵d试管另取a g晶体,进行如下操作:用A试剂溶解加足量AgNO3溶液C操作烘干称量为c g。A试剂为_(填试剂名称),C操作为_(填操作名称)。n_(用含b、c的代数式表示)。解析:(1)铝灰用水清洗后,加入盐酸,Al与盐酸反应产生H2,因此气体a为H2。(2)铝灰加入盐酸得到的B为AlCl3溶液,降温熟化后,升高pH可以促进AlCl3水解,从而使晶体析出。(3)生产过程中HCl可以循环使用。(4)生产过程中为使pH升高,可以加入Al、Al2O3,它们与AlCl3水解生成的H反应,且不会引入其他杂质。(5)将晶体制成粉末,需要用到研钵,加热粉末至质量不再变化,需要用到坩埚,得到的b g物质为Al2O3。将晶体溶解,选择硝酸,操作C为过滤、洗涤,得到的c g物质为AgCl。根据关系式:Al2O3(6n)AgCl,有102(861143.5n)bc,解得n。答案:(1)H2(2)促进AlCl3的水解,使晶体析出(3)HCl(4)bd(5)bc硝酸过滤、洗涤14铝镁合金是飞机制造、化工生产等行业的重要材料。研究性学习小组的同学为测定某含镁3%5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数,设计了下列两种不同实验方案进行探究。方案一:实验方案将铝镁合金与足量NaOH溶液反应,测定剩余固体质量。实验中发生反应的化学方程式是_。实验步骤(1)称取10.8 g铝镁合金粉末样品,溶于体积为V mL、物质的量浓度为 4.0 molL1的NaOH溶液中,充分反应。则NaOH溶液的体积V_mL。(2)过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体,测得镁的质量分数将_(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。方案二:实验方案将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应,测定生成气体的体积。实验步骤(1)同学们拟选用下列实验装置完成实验:你认为最简易的装置连接顺序是A接()()接()()接()(填接口字母,可不填满)。(2)仔细分析实验装置后,同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差:稀硫酸滴入锥形瓶中,即使不生成H2,也会将瓶内空气排出,使所测H2体积偏大;实验结束时,连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在,使所测氢气体积偏小。于是他们设计了如图所示的实验装置。装置中导管a的作用是_。实验前后量气管(由碱式滴定管改装)中液面读数分别为V1 mL、V2 mL,则产生氢气的体积为_mL。若需确定产生氢气的量,还需测定的数据是_。答案:方案一:2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 (1)97(2)偏高方案二:(1)EDG(2)使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等,打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下;滴入锥形瓶的稀硫酸的体积等于进入分液漏斗的气体体积,从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差(V1V2)实验时的温度和压强
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