2022年专题二第二单元从铝土矿到铝合金 .pdf

第二单元从铝土矿到铝合金一、选择题1下列关于金属铝的叙述中，不正确的是() AAl 是地壳中含量最多的金属元素，但铝是使用较晚的金属BAl 是比较活泼的金属，在化学反应中容易失去电子，表现还原性CAl 箔在空气中受热可以熔化，且发生剧烈燃烧DAl 箔在空气中受热可以熔化，由于氧化膜的存在，熔化的Al 并不滴落解析Al 箔在空气中受热熔化， Al 箔呈红热状态，不会剧烈燃烧。答案C 2利用下述操作步骤：加盐酸溶解加烧碱溶液溶解过滤通入过量 CO2生成 Al(OH)3沉淀加盐酸生成Al(OH)3沉淀，由含少量铁粉的铝粉制取纯净的氢氧化铝，最恰当的组合是()。ABCD解析向含少量铁粉的铝粉中加入过量氢氧化钠溶液，由于铁与氢氧化钠不反应，可以除去铁粉；铝与足量氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，通入过量CO2可使偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀。答案A 3如图所示是向MgCl2和 AlCl3的混合溶液中加入一定量NaOH 溶液，紧接着再加入一定量稀盐酸， 生成沉淀的物质的量y 与加入溶液的体积x 的关系图。根据图示判断，下列结论中不正确的是()。AN 点时溶液中的溶质只有NaCl BM 点之前加入的是 NaOH 溶液， M 点之后加入的是盐酸Cc(NaOH)c(HCl) D原混合溶液中c(MgCl2)c(AlCl3)11 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - 解析在 MgCl2和 AlCl3的混合溶液中加入NaOH 溶液，首先发生反应：Mg22OH=Mg(OH)2、Al33OH=Al(OH)3，至 N 点时 Mg2、Al3恰好完全沉淀，溶液中的溶质只有NaCl； 接着 Al(OH)3开始溶解：Al(OH)3OH=AlO22H2O，至 x6 时(M 点)Al(OH)3恰好完全溶解， x在 68之间时沉淀量不变，说明M 点时仍在加入 NaOH 溶液； x8 时(P 点)，又产生沉淀： AlO2HH2O=Al(OH)3，说明加入的盐酸与NaOH 反应后有剩余， 至x9时(F 点)， AlO2恰好完全转化为 Al(OH)3沉淀， 用去盐酸 1 mL，又知在 NM 段，溶解 Al(OH)3需要 1 mL NaOH 溶液，故 c(NaOH)c(HCl)；那么沉淀 Al3需要消耗 3 mL NaOH 溶液，则沉淀 Mg2所消耗的 NaOH 溶液为 2 mL，因此 c(MgCl2)c(AlCl3)11。答案B 4双羟基铝碳酸钠是医疗上常用的一种抑酸剂，其化学式是 NaAl(OH)2CO3。关于该物质的说法正确的是()。A该物质属于两性氢氧化物B该物质是 Al(OH)3和 Na2CO3的混合物C1 mol NaAl(OH)2CO3最多可消耗 3 mol HD该药剂不适合于胃溃疡患者服用解析双羟基铝碳酸钠属于盐类，A 错误；它是一种化合物， B 错误。 1 mol NaAl(OH)2CO3最多可消耗 4 mol H。由于能与胃酸反应放出CO2气体，不适用于胃溃疡患者。答案D 5下列离子方程式表达正确的是() A氯化铝溶液中加入过量氨水：Al34NH3 H2O=AlO24NH42H2O B. “84 消毒液” (有效成分 NaClO 溶液)和“洁厕灵” (浓盐酸 )混合放出氯气：ClOClH=Cl2OH名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - C硫酸亚铁溶液被空气中氧气氧化：4Fe2O22H2O=4Fe34OHD. AlCl3溶液与 NaAlO2溶液混合： Al33AlO26H2O4Al(OH)3解析Al(OH)3不能溶于过量的氨水， A 项错误；B 项中 Cl2能和 OH反应，二者不可能同时作为一个反应的生成物，B 错误； C 项忽视了 Fe3和 OH能结合生成沉淀，二者不可能同时作为一个反应的生成物，C 错误。答案D 6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解析由后续流程可知，反应 中试剂 X 的作用是将铝元素转移到溶液中，从而与 Fe2O3分离。由于 Al2O3属于两性氧化物，而Fe2O3属于碱性氧化物，所以应选用氢氧化钠溶液溶解Al2O3， A、B 均错误；流程最后一步电解Al2O3制取 Al 时元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，C 项错误；由反应 分析，溶液乙的溶质是NaAlO2；反应的产物是 Al(OH)3和 NaHCO3，说明通入物质 Y 是 CO2，根据元素守恒，反应 的化学方程式为NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3，D 项正确。答案D 7将由 NaOH、BaCl2、Al2(SO4)3三种固体组成的混合物溶于足量的水中，充分溶解，向混合物溶液中滴加1 mol L1的稀硫酸，加入稀硫酸的体积与生成沉名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - 淀的质量关系如图所示。下列有关判断不正确的是()。AAB 段发生反应的离子方程式为Ba22OH2HSO24=BaSO42H2O BBC 段发生反应的离子方程式为HOH=H2O CD 点表示的沉淀的化学式为Al(OH)3、BaSO4DE 点表示的溶液呈中性解析CD 段发生反应的离子方程式为AlO2HH2O=Al(OH)3，E 点时 Al(OH)3恰好完全溶解，此时溶液中有Al3，Al3水解呈酸性。答案D 二、非选择题8如图是某同学在实验室中进行铝热反应(铝过量 )的实验装置，实验中他观察到的现象之一为“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。(1)写出该反应的化学方程式：_ _。(2)探究铝热反应后固体的性质：将反应后容器中的固体残余置于烧杯中，加入一定量的稀硝酸，固体完全溶解，反应过程中无气体放出(活泼金属可把稀 HNO3还原为 NH4NO3)。在反应后的溶液中缓慢滴加4 mol L1的 NaOH 溶液，产生沉淀的物质的量(mol)与加入 NaOH 溶液的体积 (mL)的关系如图所示：名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - 写出 DE 段发生反应的离子方程式：_ 。B 与 A 的差值为 _。答案(1)2AlFe2O3=高温Al2O32Fe (2)NH4OH=NH3 H2O0.008 9某实验小组拟探究在含Mg2、Al3的混合溶液中滴加NaOH 溶液时，生成氢氧化物沉淀的过程。【实验】在 0.10 mol L1 MgSO4、0.05 mol L1 Al2(SO4)3的混合溶液中加 0.05 mol L1NaOH 溶液，借助于氢离子传感器和相应分析软件，测得溶液的pH随 NaOH 溶液加入变化情况如图所示。(1)为精确控制加入NaOH 溶液的体积，可将NaOH 溶液置于 _(填仪器名称 )中滴加。(2)图中有个pH 增加缓慢的阶段，第一阶段(a 点前 )对应的实验现象是_。(3)对第二阶段 (b、c 之间)溶液 pH 变化缓慢的本质，小组同学做出如下推测，请补充推测 2 和 3：推测 1：生成 Mg(OH)2沉淀，消耗 OH推测 2：_ 推测 3：_ 若 推 测1符 合 实 际 情 况 ， 则a点 之 前 反 应 的 离 子 方 程 式 为_ ，请据此描述Mg(OH)2、Al(OH)3两种物质在水名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - 溶液中溶解性的差异： _。(4)请分析 f 点后溶液中较大量存在的含金属元素的离子并设计实验检验(可不填满) 较大量存在的含金属元素的离子检验方法解析(1)注意“精确”联系到酸碱中和滴定，用碱式滴定管。(3)整个过程 3个阶段可以理解成Al3沉淀、Mg2沉淀、 Al(OH)3溶解。若第二阶段为Mg2沉淀，则第一阶段为Al3沉淀。说明 Al3先沉淀，即 Al(OH)3溶解度小。(4)f 点后溶液为 NaOH、NaAlO2的混合溶液， 溶液中含金属元素的离子为Na、AlO2。答案(1)碱式滴定管(2)生成白色沉淀并逐渐增多(3)生成 Al(OH)3沉淀，消耗 OHAl(OH)3沉淀溶解，消耗 OHAl33OH=Al(OH)3Al(OH)3比 Mg(OH)2更难溶 (或其他合理答案 ) (4) 较大量存在的含金属元素的离子检验方法Na用洁净的铂丝蘸取溶液置于酒精灯火焰上灼烧，若火焰呈黄色表明存在NaAlO2取少量溶液于试管中，滴加稀盐酸，出现白色沉淀，随盐酸的加入沉淀又溶解10.明矾石的主要成分是K2SO4 Al2(SO4)3 2Al2O3 6H2O，此外还含有少量Fe2O3杂质。利用明矾石制备氢氧化铝的流程如下：回答下列问题：名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - (1)焙烧过程中发生的反应为2Al2(SO4)33S=高温2Al2O39SO2， 其中氧化剂为_。(2)“溶解”时反应的离子方程式为_ 。(3)调节 pH 后过滤、洗涤Al(OH)3沉淀，证明已洗涤干净的实验操作和现象是_。(4)调节 pH 时使用的是质量浓度 (单位体积溶液所含溶质的质量)为 882 g L1的 H2SO4， 配制 1 L 该溶液，需用量筒量取质量分数为98%的硫酸 (密度是 1.8 g cm3)_mL。(5)“废渣”“母液”中可回收的物质分别是_、_。解析(1)根据化合价分析， Al2(SO4)3中硫元素由 6 价降为 4 价，Al2(SO4)3为氧化剂。 (2)“溶解”时与氢氧化钠反应的是氧化铝，反应生成偏铝酸钠和水。(3)洗涤 Al(OH)3沉淀时是洗去残留在表面的硫酸钠和硫酸钾溶液，可以取最后的洗涤液用氯化钡或硝酸钡溶液检验是否含有硫酸根的方法进行判断。(4)需要配制的 1 L 溶液中含溶质硫酸为882 g，根据质量分数和浓硫酸的密度可以求得浓硫酸的体积。(5)要仔细分析各步转化中的化学反应，明矾石脱水后加硫磺焙烧时，硫酸铝被还原而硫酸钾、氧化铁没变，加氢氧化钠溶解时，氧化铝反应掉，硫酸钾也溶解在溶液中，氧化铁就留在废渣中，氢氧化铝沉淀后，母液中是硫酸钾和硫酸钠，所以废渣中可以回收的是氧化铁，母液中可以回收的硫酸钾和硫酸钠。答案(1)Al2(SO4)3(2)Al2O32OH=2AlO2H2O(3)取最后一次洗涤液于试管中，滴加 BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则已洗涤干净(4)500.0 (5)Fe2O3K2SO4、Na2SO411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：铝土矿的主要成分是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：名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - 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 mol L1的 NaOH 溶液，得到如下图曲线所示的变化关系。请根据有关数据回答下列问题：(1)写出滴加 NaOH 溶液 24 mL 至 30 mL 段发生反应的离子方程式_。(2)最后所得不溶于NaOH 的沉淀的化学式及其物质的量分别为_。(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原理可表示为：2Al2O3(熔融)=电解4Al3O2。用 10.0 t 铝土矿提纯所得的Al2O3(提纯过程的损耗不计算 )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 24 mL 至 30 mL 段为 Al(OH)3的溶解，离子方程式为：Al(OH)3OH=AlO22H2O。(2)中加入过量盐酸过滤后得到的滤液为 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NaAlO2和 NaCl。根据 24 mL30 mL段，知 n(Al3)nAl(OH)32.0 mol/L0.006 L0.012 mol，根据 Fe33OH=Fe(OH)3、Al33OH名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - =Al(OH)3，则 3n(Al3)3n(Fe3)(243)103L2.0 mol/L 故 n(Fe3)(0.0420.0123)13mol0.002 mol，故 nFe(OH)30.002 mol。(3)10.0 g 矿样中 n(Al2O3)0.012 mol12100.06 mol，故 Al2O3的质量百分含量为0.0610210.0100%61.2%。(4)根据 Al2O32Al，用 10.0 t铝土矿提纯并电解，制得金属铝的质量为10.0 t61.2%541023.24 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=AlO22H2O (2)Fe(OH)3、2.00103 mol (3)61.2%(4)3.242O24e=O2名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - -