高考化学总复习 专题3 常见金属及其化合物 3.2 从铝土矿到铝合金（选考部分B版）苏教版

第2单元 从铝土矿到铝合金(时间：45分钟) 基础过关题1化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法中错误的是 ()AMgO、Al2O3的熔点很高，可制作耐高温材料，工业上也用其电解冶炼对应的金属B明矾水解形成的胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化C燃放烟花是利用了某些金属元素的焰色反应D铝比铁活泼，但铝制品比铁制品在空气中耐腐蚀解析MgO的熔点很高，通常电解熔点较低的MgCl2制备Mg，A错误； Al3水解生成的Al(OH)3胶体具有吸附性，能吸附水中的悬浮物，因而可用于水的净化，B正确；Al的表面形成致密的氧化膜，可以保护Al不被进一步腐蚀，D正确。答案A2相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应，至体系中均无固体物质，消耗碱量最多的是 ()AAl BAl(OH)3 CAlCl3 DAl2O3解析假设上述四种物质均为1 g，则物质的量分别为 mol， mol， mol， mol，完全溶解转化为NaAlO2时，所需NaOH的物质的量分别为 mol、 mol，4 molmol，2 mol mol，所以选A。答案A3将等物质的量的镁和铝均匀混合，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盐酸B4 molL1 HNO3溶液C5 molL1 NaOH溶液D18.4 molL1 H2SO4溶液解析B项中硝酸和D项中浓硫酸与金属反应不产生氢气；C项中NaOH溶液只与铝反应而不与镁反应，而A项中盐酸与镁和铝均能反应，A项正确。答案A4有一块镁铝合金，其中镁与铝的质量比是89。加入足量稀H2SO4使其完全溶解后，再加入NaOH溶液，生成沉淀的质量随NaOH溶液体积变化的曲线如下图，其中正确的是 ()解析镁与铝的质量比是89，则其物质的量之比是11，NaOH溶液过量后Al(OH)3完全溶解，只有Mg(OH)2，B错；等物质的量的Mg(OH)2与Al(OH)3的质量之比是5878，即剩余的Mg(OH)2的质量小于沉淀最大质量的1/2，排除C、D，故选A。答案A5某同学用同一种MgAl合金进行甲、乙、丙三组实验，测得如下数据(盐酸的物质的量浓度相等)，下列分析推理不正确的是 ()实验序号甲乙丙合金质量/mg255385459盐酸体积/mL303030生成气体体积(标况)/mL280336336A. 甲组实验中盐酸过量B乙组实验中盐酸不足C合金中Mg、Al的物质的量之比为11D盐酸的物质的量浓度为3.0 molL1解析对比甲、乙两组的实验数据，可以看出，乙组所用的合金比甲组多，产生的H2也多，说明甲组中的盐酸未反应完，盐酸是过量的。从甲组的实验可知，每毫克合金与盐酸反应产生H2的体积为mL，若乙组的合金耗尽，应生成H2的体积为385 mL423 mL，实际上只生成336 mL，说明乙组中盐酸不足。根据甲组的实验可求出合金中Mg、Al的物质的量，设分别为 x mol、y mol。有24x27y0.255，x1.5y，联立两式，解得xy0.005，xy11。根据乙组的实验可求出盐酸的物质的量浓度：2c(HCl)0.03 L，c(HCl)1.0 molL1。综上所述，A、B、C项推理正确，D项推理不正确。答案D6向含有a mol AlCl3的溶液中加入含b mol KOH的溶液，生成沉淀的物质的量不可能是 ()Aa mol Bb molC. mol D(4ab)mol解析解答本题首先要明确铝盐与碱反应的原理及二者量与产物的关系。a mol AlCl3完全转化为Al(OH)3时所需的KOH的物质的量为3a mol，且沉淀最大值为a mol。故A有可能出现。当b3a时，KOH不足，此时nAl(OH)3n(KOH) mol，故C可能，B不可能；当3ab4a时Al33OH=Al(OH)3a mol3a mola molAl(OH)3OH=AlO2H2O(b3a) mol(b3a)mol剩余沉淀为：a mol(b3a)mol(4ab)mol，故D可能。答案B7. 向一定量的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液，生成沉淀Al(OH)3的量随AlCl3加入量的变化关系如图所示。则下列离子组在对应的溶液中一定能大量共存的是 ()Aa点对应的溶液中：Na、Fe3、SO、HCOBb点对应的溶液中：Na、S2、SO、ClCc点对应的溶液中：Ag、Ca2、NO、FDd点对应的溶液中：K、NH、I、CO解析向NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液时，发生反应Al34OH=AlO2H2O，3AlOAl36H2O=4Al(OH)3。a点时溶液中有大量的OH，A项中的Fe3、HCO不能大量存在。b点时溶质为NaCl和NaAlO2，B项中的所有离子可以大量共存。c点时溶质为NaCl，C项中的Ag不能大量存在，且F和Ca2因能生成难溶的CaF2也不能大量共存。d点时溶质为NaCl和AlCl3，Al3与D项中的CO因发生相互促进的水解反应而不能大量共存。答案B应试提升题8某溶液中可能含有大量的Mg2、Al3、H、Cl和少量OH，向该溶液中逐滴加入0.5 molL1 NaOH溶液，生成沉淀的质量和加入NaOH溶液的体积之间的关系如下图所示，则可判断原溶液中 ()A有Mg2，没有Al3 B有Al3，没有Mg2C有Mg2和Al3 D有大量的H、Mg2和Al3解析由图可以看出，当加入NaOH溶液时，马上就有沉淀产生(由原点开始)，可确定原溶液中无大量H；产生的沉淀有部分可以溶解，可证明原溶液中一定有Mg2和Al3。答案C9室温下，在0.2 molL1 Al2(SO4)3溶液中，逐滴加入1.0 molL1 NaOH溶液，实验测得溶液pH随NaOH溶液体积变化曲线如下图，下列有关说法正确的是()Aa点时，溶液呈酸性的原因是Al3水解，离子方程式为： Al33OHAl(OH)3Bab段，溶液pH增大，Al3浓度不变Cbc段，加入的OH主要用于生成Al(OH)3沉淀Dd点时，Al(OH)3沉淀开始溶解解析A项，a点时，即为Al2(SO4)3溶液，由于Al3水解：Al33H2O Al(OH)33H，溶液呈酸性，错误；B项，ab段，主要是滴入的NaOH溶液中和了水解生成的H，c(H)减小，溶液pH增大，另外，一方面，c(H)减小一定程度上促进了Al3的水解，另一方面溶液体积增大，故c(Al3)减小，错误；C项，bc段，pH变化缓慢，主要发生反应：Al33OH= Al(OH)3，正确；D项，c点后pH变化较快的一段，为Al3沉淀完全，Al(OH)3未溶解而c(OH)增大的过程，d点前pH变化较缓慢的一段反应为：Al(OH)3OH=AlO2H2O，故d点时，Al(OH)3已完全溶解，错误。答案C10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，其中铝元素的化合价都是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。答案C11(义乌模拟)某混合物A，含有KAl(SO4)2、Al2O3和Fe2O3，在一定条件下可实现下列物质之间的变化：据此回答下列问题：(1)、四步中分离溶液和沉淀采用的相同的操作是_ _。(2)写出下列B、C、D、E所含物质的化学式：固体B_；沉淀C_；沉淀D_；溶液E_。(3)写出、四个反应的化学方程式或离子方程式。_；_；_；_。解析由混合物A的成分可知制取固体B的流程为其中、四步中共同的操作为过滤。答案(1)过滤(2)Al2O3Al2O3和Fe2O3Fe2O3K2SO4和(NH4)2SO4(3)Al2O32OH=2AlOH2OAl33NH3H2O=Al(OH)33NHAlOHH2O=Al(OH)32Al(OH)3Al2O33H2O12实验室采用MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl2O4，主要流程如下：(1)为使Mg2、Al3同时生成沉淀，应先向沉淀反应器中加入_(填“A”或“B”)，再滴加另一反应物。(2)如下图所示，过滤操作中的一处错误是_。(3)判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是_。高温焙烧时，用于盛放固体的仪器名称是_。(4)无水AlCl3(183 升华)遇潮湿空气即产生大量白雾，实验室可用下列装置制备。装置B中盛放饱和NaCl溶液，该装置的主要作用是_ _。F中试剂的作用是_，用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用，所装填的试剂为_。解析本题考查化学实验、装置图识别、基本操作等知识。(1)Mg2、Al3同时生成沉淀，则先加入氨水。(2)过滤时漏斗下端尖嘴没有紧靠烧杯内壁。 (3)检验沉淀是否洗净可向洗涤液中加入AgNO3溶液，观察是否有沉淀产生。高温焙烧在坩埚中进行。(4)装置B中饱和NaCl溶液用于除去氯气中HCl，F盛装浓硫酸，防止水蒸气进入E。用干燥管盛装碱石灰可以起到F和G的作用。答案(1)B(2)漏斗下端尖嘴没有紧靠烧杯内壁(3)AgNO3溶液(或硝酸酸化的AgNO3溶液)坩埚(4)除去氯气中HCl防止水蒸气进入E碱石灰(或NaOH与CaO混合物)13铝是现今人类生产生活中使用广泛性仅次于铁的重要金属。工业上常以“铝土矿”为原料来冶炼金属铝。已知：铝土的主要成分是Al2O3(其中含有Fe2O3、SiO2等杂质)。为了检测某“铝土矿”样中Al2O3的含量，进行了如下实验过程：取矿样10.0 g加入过量稀盐酸溶解(假定其他未知成分的杂质都不溶于盐酸，也不和盐酸反应)，过滤弃去不溶残渣。将滤液稀释并在250 mL容量瓶中定容后，取25.0 mL逐滴滴加2.0 molL1的NaOH溶液，得到如图所示的变化关系。请根据有关数据回答下列问题：(1)写出滴加NaOH溶液2430 mL时发生反应的离子方程式：_。(2)最后所得不溶于NaOH溶液的沉淀的化学式为_，其物质的量为_。(3)该铝土矿样中Al2O3的质量百分含量为_。(4)工业上制取金属铝的化学反应原理可表示为2Al2O3(熔融)4Al3O2用10.0 t“铝土矿”样提纯所得的Al2O3(提纯过程的损耗忽略不计)进行电解，理论上最多可制得金属铝_ t，假定Al2O3在熔融状态完全电离为Al3和O2，则电解过程的阳极反应式为_。解析(1)滴加NaOH溶液2430 mL段Al(OH)3逐渐溶解，离子方程式为Al(OH)3OH=AlO2H2O。(2)中加入过量盐酸过滤后得到的滤液中含有AlCl3、FeCl3和HCl，不溶残渣为SiO2，中滴加NaOH溶液至过量得到的沉淀为Fe(OH)3，溶液中含有NaOH、NaAlO2和NaCl。根据2430 mL段，n(Al3)nAl(OH)32.0 molL10.006 L0.012 mol，根据Fe33OH=Fe(OH)3、Al33OH=Al(OH)3，则3n(Al3)3n(Fe3)(243)103 L2.0 molL10.042 mol，故n(Fe3)(0.042 mol0.012 mol3)0.002 mol，故Fe(OH)30.002 mol。(3)10.0 g矿样中n(Al2O3)0.012 mol100.06 mol，故Al2O3的质量百分含量为100%61.2%。(4)根据Al2O32Al，用10.0 t铝土矿样提纯并电解，制得金属铝的质量为 10.0 t61.2%3.24 t。电解熔融Al2O3时阳极为O2放电，电极反应式为2O24e=O2。答案(1)Al(OH)3OH=AlO2H2O(2)Fe(OH)32.00103 mol(3)61.2%(4)3.242O24e=O2