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课后作业21从铝土矿到铝合金(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题包括12小题,每小题5分,共60分,每小题只有一个选项符合题目要求)1.下列有关说法中不正确的是()A.Al(OH)3在用于治疗胃酸过多类疾病时表现出弱碱性B.明矾溶于水后可得到有强吸附性的Al(OH)3胶体,故明矾可作净水剂C.Al(OH)3可用于中和馒头制作过程(如发酵阶段)中产生的酸D.Al2O3可用于制作耐火材料答案C解析治疗胃酸过多时要消耗胃中的酸,因此Al(OH)3表现出碱性,A项正确;Al(OH)3胶体有强吸附性,能吸附水中悬浮的杂质并最终转化为沉淀而使水变澄清,B项正确;馒头制作过程中加小苏打是用于发泡和中和酸的,不用Al(OH)3,因其不能与弱酸反应且铝元素对人体健康有不良影响,C项错误;耐火材料本身应对热稳定且熔点很高,Al2O3符合要求,D项正确。2.(2018安徽马鞍山中学测试)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Al(OH)3不溶于氨水,故向含少量Al3+的Fe3+溶液中加入过量氨水时,Fe3+、Al3+均转化为氢氧化物沉淀,达不到除杂的目的。3.用等质量的钠进行下列实验,其中生成氢气最多的是()A.将钠投入到足量水中B.将钠用铝箔包好并刺一些小孔,再放入足量的水中C.将钠放入足量稀硫酸中D.将钠放入足量稀盐酸中答案B解析将等质量的钠投入到水、稀硫酸或稀盐酸中,放出的氢气的量相等;将钠用铝箔包好并刺一些小孔,再放入足量的水中,首先是钠与水反应生成NaOH和氢气,然后是铝与NaOH溶液反应生成氢气,故B项生成氢气最多。4.下列反应中的离子方程式书写正确的是()A.向氯化铝溶液中滴加过量氨水:4NH3H2O+Al3+AlO2-+4NH4+2H2OB.NH4Al(SO4)2溶液中滴加少量NaOH溶液:NH4+OH-NH3H2OC.向明矾溶液中加入过量的Ba(OH)2溶液:Al3+2SO42-+2Ba2+4OH-2BaSO4+AlO2-+2H2OD.向NaAlO2溶液中通入足量CO2:2AlO2-+CO2+3H2O2Al(OH)3+CO32-答案C解析A项,氨水不能溶解Al(OH)3;B项,NH4+、Al3+同时存在时,Al3+与OH-先反应;D项,通足量CO2时,应生成HCO3-。5.将一定量的钠铝合金置于水中,合金全部溶解,得到20 mL pH=14的溶液,然后用1 molL-1的盐酸滴定,至沉淀质量最大时,消耗盐酸40 mL,原合金中钠的质量为()A.0.46 gB.0.69 gC.0.92 gD.0.23 g答案C解析合金中Na的转化过程为:NaNaOH、NaAlO2NaCl,即最后所得溶液为NaCl溶液,可知Na的物质的量与盐酸中HCl的物质的量相等,为0.04mol,质量为0.92g,C项正确。6.(2018浙江省考前学考快练五)下列是某化学研究性学习小组对某无色水样成分的检验过程,已知该水样中只可能含有K+、Fe3+、Cu2+、Ag+、Ca2+、CO32-、SO42-、Cl-中的若干种离子,该小组同学取100 mL水样进行实验:向样品中先滴加氯化钡溶液,再滴加1 molL-1盐酸,实验过程中沉淀质量的变化如图所示。下列说法正确的是()A.水样中一定不存在Fe3+、Cu2+,可能存在Ag+B.水样中一定存在CO32-、SO42-、Cl-C.BC段曲线所表示的离子方程式为CO32-+2H+H2O+CO2D.水样中一定存在K+,且c(K+)0.6 molL-1答案D解析该水样为无色溶液,水样中一定不存在Fe3+、Cu2+;依据图像分析加入氯化钡溶液生成沉淀,加入稀盐酸,沉淀部分溶解证明水样中一定含有SO42-、CO32-,又因为CO32-与Ag+、Ca2+不能大量共存,所以Ag+、Ca2+不存在;n(SO42-)=2.33g233gmol-1=0.01mol,n(CO32-)=n(BaCO3)=6.27g-2.33g197gmol-1=0.02mol;原溶液中可能含有Cl-,依据电解质溶液中电荷守恒,阳离子K+一定存在;根据电荷守恒得到:0.01mol2+0.02mol2+n(Cl-)=n(K+)推知n(K+)0.06mol。根据以上分析可知,水样中一定不存在Fe3+、Cu2+、Ag+,A错误;溶液是电中性的,则水样中一定存在CO32-、SO42-、K+,可能含有Cl-,B错误;BC段曲线是溶解碳酸钡沉淀,离子方程式应为BaCO3+2H+Ba2+H2O+CO2,C错误;水样中一定存在K+,且c(K+)0.06mol0.1L=0.6molL-1,D正确。7.某校化学兴趣小组用如图所示过程除去AlCl3溶液中含有的Mg2+、K+并尽可能减少AlCl3的损失。下列说法正确的是()A.NaOH溶液可以用氨水来代替B.溶液a中含有Al3+、K+、Cl-、Na+、OH-C.溶液b中只含有NaClD.向溶液a中滴加盐酸需控制溶液的pH答案D解析A项,氨水只会将Al3+沉淀,不能使Al(OH)3溶解,故不能用其代替NaOH溶液;B项,溶液a中含AlO2-,不含Al3+;C项,溶液b中也含有KCl。8.甲、乙两烧杯中分别装有相同体积、相同pH的氨水和NaOH溶液,各加入10 mL 0.1 molL-1 AlCl3溶液,两烧杯中都有沉淀生成。下列判断正确的是()A.甲中沉淀一定比乙中的多B.甲中沉淀可能比乙中的多C.甲中沉淀一定比乙中的少D.甲中和乙中的沉淀不可能一样多答案B解析此题考查了元素化合物知识。根据氢氧化铝的性质,其能溶于氢氧化钠溶液但不溶于氨水,故两烧杯中生成的都是氢氧化铝沉淀;相同体积相同pH的两溶液,氨水的浓度远大于氢氧化钠的浓度,当AlCl3溶液足量时,氨水与AlCl3溶液反应生成的沉淀多;氨水过量,氢氧化钠不足量时,氨水与AlCl3溶液反应生成的沉淀多;氨水过量,氢氧化钠恰好完全转化为Al(OH)3时,生成的沉淀一样多;氨水和氢氧化钠都过量时,氨水与AlCl3溶液反应生成的沉淀多;B项正确。9.下列曲线图(纵坐标为沉淀的量,横坐标为加入溶液的体积)与对应的选项相符合的是()A.向1 L浓度均为0.1 molL-1的Ba(OH)2、NaAlO2混合溶液中加入0.1 molL-1的稀硫酸B.向1 L浓度分别为0.1 molL-1和0.3 molL-1的AlCl3、NH4Cl的混合溶液中加入0.1 molL-1的稀NaOH溶液C.向烧碱溶液中滴加明矾溶液D.向AlCl3溶液中滴加过量氨水答案A解析Ba(OH)2和NaAlO2混合溶液中加入稀硫酸,发生的反应依次为Ba2+2OH-+2H+SO42-BaSO4+2H2O、AlO2-+H+H2OAl(OH)3、Al(OH)3+3H+Al3+3H2O,所以加1LH2SO4时,Ba(OH)2反应完全,再加0.5L稀硫酸时AlO2-完全反应生成Al(OH)3沉淀,再加1.5LH2SO4时,Al(OH)3全部溶解,A正确;向1L浓度分别为0.1molL-1和0.3molL-1的AlCl3、NH4Cl的混合溶液中加入0.1molL-1的NaOH溶液,发生的反应依次是Al3+3OH-Al(OH)3、OH-+NH4+NH3H2O、Al(OH)3+OH-AlO2-+2H2O,沉淀Al3+和溶解Al(OH)3所用NaOH溶液的体积之比为31,而图像上是11,B错误;向烧碱溶液中滴加明矾溶液,发生的反应依次是Al3+4OH-AlO2-+2H2O、Al3+3AlO2-+6H2O4Al(OH)3,生成AlO2-消耗的明矾溶液与AlO2-完全转化为Al(OH)3消耗的明矾溶液体积之比为31,C错误;AlCl3溶液中滴加过量氨水,沉淀不会溶解,D错误。10.室温下,在0.2 molL-1 Al2(SO4)3溶液中,逐滴加入1.0 molL-1NaOH溶液,实验测得溶液pH随NaOH溶液体积的变化曲线如图所示,有关说法正确的是()A.a点时,溶液呈酸性的原因是Al3+水解,离子方程式为Al3+3OH-Al(OH)3B.ab段,溶液pH增大,Al3+浓度不变C.bc段,加入的OH-主要用于生成Al(OH)3沉淀D.d点时,Al(OH)3沉淀开始溶解答案C解析Al3+水解的离子方程式为Al3+3H2OAl(OH)3+3H+,A项错误;ab段,Al3+与OH-作用生成Al(OH)3沉淀,Al3+浓度不断减小,B项错误;c点溶液pH7,说明溶液中还没有NaAlO2生成,因此bc段,加入的OH-主要用于生成Al(OH)3沉淀,C项正确;在cd段,溶液pH逐渐增大,说明沉淀逐渐溶解,到达d点,Al(OH)3沉淀已完全溶解,D项错误。11.向含有1 mol KAl(SO4)2的溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液,充分反应。下列说法不正确的是()A.当Al3+恰好完全沉淀时,消耗氢氧化钡1.5 molB.当SO42-恰好完全沉淀时,Al3+全部转化为AlO2-C.当向溶液中加入1.5 mol氢氧化钡时,反应可用下列离子方程式表示:2Al3+3SO42-+3Ba2+6OH-2Al(OH)3+3BaSO4D.随加入的氢氧化钡的物质的量不断增大,沉淀的物质的量不断增大答案D解析含1molKAl(SO4)2的溶液中含Al3+1mol、SO42-2mol,逐滴加入氢氧化钡溶液,开始有Al(OH)3和BaSO4沉淀,当加入1.5mol氢氧化钡时,Al3+沉淀完全,SO42-有剩余,继续滴加氢氧化钡溶液,Al(OH)3转化为AlO2-,剩余的SO42-继续沉淀,至SO42-沉淀完全,Al3+全部转化为AlO2-。12.向等物质的量浓度的HCl、AlCl3、NH4Cl、MgCl2的混合溶液中逐滴加入1 molL-1的NaOH溶液,生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示。下列有关说法正确的是()A.在Oa段加入的NaOH溶液与NH4Cl反应B.在bc段加入NaOH溶液发生反应的离子方程式为Al3+3OH-Al(OH)3C.在de段加入NaOH溶液发生反应的离子方程式为Al3+4OH-AlO2-+2H2OD.在滴加NaOH溶液全过程中主要粒子参与反应的先后顺序是H+、Al3+、Mg2+、NH4+、Al(OH)3答案D解析A项错误,加入的NaOH溶液应先与H+反应;B项错误,由图像中耗用NaOH溶液的体积可知,在bc段加入NaOH溶液发生反应的离子方程式为Mg2+2OH-Mg(OH)2;C项错误,在de段加入NaOH溶液发生反应的离子方程式为Al(OH)3+OH-AlO2-+2H2O。二、非选择题(本题包括3小题,共40分)13.(12分)用含有Al2O3、SiO2和少量FeOxFe2O3的铝灰制备Al2(SO4)318H2O,工艺流程如下(部分操作和条件略):.向铝灰中加入过量稀硫酸,过滤;.向滤液中加入过量KMnO4溶液,调节溶液的pH约为3;.加热,产生大量棕色沉淀,静置,上层溶液呈紫红色;.加入MnSO4至紫红色消失,过滤;.浓缩、结晶、分离,得到产品。(1)H2SO4溶解Al2O3的离子方程式是。(2)将MnO4-氧化Fe2+的离子方程式补充完整:1MnO4-+Fe2+1Mn2+Fe3+(3)已知:生成氢氧化物沉淀的pHAl(OH)3Fe(OH)2Fe(OH)3开始沉淀时3.46.31.5完全沉淀时4.78.32.8注:金属离子的起始浓度为0.1 molL-1根据表中数据解释步骤的目的。(4)已知:一定条件下,MnO4-可与Mn2+反应生成MnO2。向的沉淀中加入浓盐酸并加热,能说明沉淀中存在MnO2的现象是。中加入MnSO4的目的是。答案(1)Al2O3+6H+2Al3+3H2O(2)58H+54H2O(3)pH约为3时,Fe2+和Al3+不能形成沉淀,将Fe2+氧化为Fe3+,可使铁元素完全沉淀(4)生成黄绿色气体除去过量的MnO4-解析(1)稀硫酸溶解Al2O3的离子方程式为Al2O3+6H+2Al3+3H2O,在操作中,FeOxFe2O3也同时被溶解,滤液中含有Al3+、Fe2+、Fe3+等。(2)步骤所得溶液中会有过量H2SO4,故反应在酸性条件下进行,由氧化还原反应中得失电子守恒可知MnO4-和Fe2+的化学计量数之比为15,然后观察配平得:MnO4-+5Fe2+8H+Mn2+5Fe3+4H2O。(3)步骤中,加入过量KMnO4溶液目的是把Fe2+氧化成易除去的Fe3+。调节pH约为3,由表中数据分析,可知该条件下Fe3+完全沉淀而Al3+不被沉淀,从而达到分离Fe3+和Al3+的目的。(4)联想Cl2的实验室制法,很容易分析实验设计的意图,即通过是否产生Cl2来判断沉淀中有无MnO2。操作中加入MnSO4,紫红色消失,说明过量的MnO4-因加入MnSO4而被转化成MnO2沉淀,然后过滤除去,保证产品的纯度。14.(16分)无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。(1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体,其反应的离子方程式为。(2)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含有Fe2O3、SiO2等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下:物质SiCl4AlCl3FeCl3FeCl2沸点/57.6180(升华)300(升华)1 023步骤中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多,其作用是(只要求写出一种)。步骤中若不通入氯气和氧气,则反应生成相对原子质量比硅大的单质是。已知:Al2O3(s)+3C(s)2Al(s)+3CO(g)H1=+1 344.1 kJmol-12AlCl3(g)2Al(s)+3Cl2(g)H2=+1 169.2 kJmol-1由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为。步骤的尾气经冷却至室温后,气体用足量的NaOH冷溶液吸收,生成的盐主要有3种,其化学式分别为。结合流程及相关数据分析,步骤中加入铝粉的目的是。答案(1)Al3+3H2OAl(OH)3+3H+(2)防止后续步骤生成的AlCl3水解或增大反应物的接触面积,加快反应速率铁或FeAl2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)2AlCl3(g)+3CO(g)H=+174.9 kJmol-1NaCl、NaClO、Na2CO3除去FeCl3,提高AlCl3纯度解析本题主要考查盐类水解原理、盖斯定律应用、Cl2的性质、铝及其化合物的性质。(1)Al3+水解生成Al(OH)3和H+。(2)水分减少可防止Al3+的水解;气孔数目增多,增大了接触面积可以加快反应速率;焦炭能还原矿石中的氧化铁生成铁;根据盖斯定律,将第一个反应减去第二个反应可得该热化学方程式;尾气中存在Cl2和CO2,故与足量的NaOH冷溶液反应生成NaCl、NaClO、Na2CO3;根据流程图可知液态混合物中含有FeCl3杂质,加入Al粉可与FeCl3反应,除去FeCl3,提高AlCl3的纯度。15.(12分)某学习小组用如图所示装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。(1)A中试剂为。(2)实验前,先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻,其目的是。(3)检查气密性,将药品和水装入各仪器中,连接好装置后,需进行的操作还有:记录C的液面位置;将B中剩余固体过滤、洗涤、干燥、称重;待B中不再有气体产生并恢复至室温后,记录C的液面位置;由A向B中滴加足量试剂。上述操作的顺序是(填序号);记录C的液面位置时,除平视外,还应。(4)B中发生反应的化学方程式为。(5)若实验用铝镁合金的质量为a g,测得氢气体积为b mL(已换算为标准状况),B中剩余固体的质量为c g,则铝的相对原子质量为。(6)实验过程中,若未洗涤过滤所得的不溶物,则测得铝的质量分数将(填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。答案(1)NaOH溶液(2)除去铝镁合金表面的氧化膜(3)使D和C的液面相平(4)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2(5)33600(a-c)b(6)偏小解析(1)只与合金中的一种金属反应产生氢气的溶液,选NaOH溶液。(2)铝镁合金表面存在致密的氧化膜,需要把氧化膜除去。(3)注意液柱差产生的压强对氢气体积的影响。(5)2Al3H22Ar322.4La-cb11000L解之得Ar=33600(a-c)b。(6)固体未洗涤会残留可溶性杂质(NaAlO2、NaOH),烘干后测得镁的质量偏大,则铝的质量分数偏小。
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