江蘇省2020版高考化學(xué)新增分大一輪復(fù)習(xí) 專題3 常見的金屬及其化合物 第9講 從鋁土礦到鋁合金講義(含解析)蘇教版.docx
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第9講 從鋁土礦到鋁合金 考綱要求 了解鋁及其重要化合物的主要性質(zhì)和重要應(yīng)用。 考點(diǎn)一 鋁的性質(zhì)及應(yīng)用 1.鋁的結(jié)構(gòu)和存在 鋁位于元素周期表第3周期ⅢA族,原子結(jié)構(gòu)示意圖為。鋁是地殼中含量最多的金屬元素。自然界中的鋁全部以化合態(tài)的形式存在。 2.金屬鋁的物理性質(zhì) 銀白色有金屬光澤的固體,有良好的延展性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等,密度較小,質(zhì)地柔軟。 3.金屬鋁的化學(xué)性質(zhì) 寫出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式: ①________________________________________________________________________。 ②________________________________________________________________________。 ③________________________________________________________________________。 ④________________________________________________________________________。 答案?、?Al+3O22Al2O3 ②2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 ③2Al+6H+===2Al3++3H2↑ ④2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑ 4.鋁的用途 純鋁用作導(dǎo)線,鋁合金用于制造汽車、飛機(jī)、生活用品等。 (1)鋁在自然界中有游離態(tài)和化合態(tài)兩種形式( ) (2)冶煉鋁時(shí)常用焦炭作還原劑( ) (3)鋁與少量NaOH溶液反應(yīng)得到鋁鹽,與足量NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鹽( ) 答案 (1) (2) (3) 依據(jù)Al單質(zhì)的性質(zhì),思考回答下列問題: (1)鋁的化學(xué)性質(zhì)活潑,為什么日常生活中廣泛使用的鋁制品通常具有較強(qiáng)的抗腐蝕性能? (2)Al既能溶于強(qiáng)酸,又能溶于強(qiáng)堿,有人說“Al既有金屬性,又有非金屬性”,你認(rèn)為這種說法是否恰當(dāng)?為什么? (3)鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)時(shí),反應(yīng)機(jī)理是怎樣的?請(qǐng)用雙線橋法標(biāo)出該反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移的方向與數(shù)目。 答案 (1)鋁在常溫下迅速被氧氣氧化,形成一層致密的氧化膜,保護(hù)鋁不再被氧化,因而鋁制品通常具有較強(qiáng)的抗腐蝕性能。 (2)不恰當(dāng)。金屬性是指元素原子的失電子能力,非金屬性是指元素原子的得電子能力。鋁無論是溶于強(qiáng)酸,還是強(qiáng)堿溶液,都是Al失去3e-,化合價(jià)升高(為+3價(jià)),均作還原劑,因而鋁具有較強(qiáng)的金屬性。 (3)鋁先與強(qiáng)堿溶液中的水反應(yīng)生成H2和Al(OH)3,Al(OH)3可溶于NaOH生成NaAlO2和H2O,反應(yīng)中Al為還原劑,水為氧化劑。 題組一 鋁單質(zhì)的性質(zhì)及應(yīng)用 1.下列關(guān)于鋁單質(zhì)的敘述中,正確的是( ) A.不能用鋁制的器皿來盛放酸梅湯或堿水是因?yàn)殇X會(huì)和酸或堿反應(yīng) B.鋁制品在空氣中有很強(qiáng)的抗腐蝕性是因?yàn)殇X的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定 C.鋁和NaOH溶液反應(yīng):Al+2OH-===AlO+2H2↑ D.用坩堝鉗夾住一小塊用砂紙仔細(xì)打磨過的鋁箔在酒精燈上加熱,熔化后的液態(tài)鋁會(huì)滴落下來,是因?yàn)榻饘黉X的熔點(diǎn)較低 答案 A 解析 A項(xiàng),無論是鋁還是其氧化物都能與酸或堿反應(yīng),正確;B項(xiàng),鋁表面形成致密的氧化膜,錯(cuò)誤;C項(xiàng),電荷、電子均不守恒,正確的離子方程式為2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑,錯(cuò)誤;D項(xiàng),打磨后的鋁箔在酒精燈上灼燒表面生成Al2O3,高熔點(diǎn)的Al2O3兜住了熔融的液態(tài)鋁,不會(huì)滴落,錯(cuò)誤。 2.下列說法錯(cuò)誤的是( ) A.鋁與Fe2O3發(fā)生鋁熱反應(yīng)后固體物質(zhì)增重 B.鋁箔在Cl2中燃燒可制備無水AlCl3 C.工業(yè)上電解熔融狀態(tài)的Al2O3制備Al D.鋁制容器可盛裝濃H2SO4 答案 A 解析 鋁與Fe2O3發(fā)生鋁熱反應(yīng):2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe,反應(yīng)前后固體物質(zhì)的質(zhì)量不變。 題組二 鋁與酸、堿反應(yīng)的定量分析 3.Mg、Al組成的混合物與足量鹽酸反應(yīng),產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣4.48L,下列推斷中不正確的是( ) A.參加反應(yīng)的Mg、Al共0.2mol B.參加反應(yīng)的HCl為0.4mol C.Mg、Al在反應(yīng)中共提供0.4mol電子 D.若與足量的稀硫酸反應(yīng)能產(chǎn)生0.2molH2 答案 A 解析 反應(yīng)的實(shí)質(zhì)為Mg+2H+===Mg2++H2↑,2Al+6H+===2Al3++3H2↑,n(H2)==0.2 mol,則參加反應(yīng)的n(HCl)=n(H+)=0.4 mol。因?yàn)辂}酸過量,故產(chǎn)生H2的量取決于金屬的量,所以若換成過量的稀H2SO4,同樣產(chǎn)生0.2 mol H2。依據(jù)得失電子守恒,由2H+→H2得電子總數(shù)為0.4 mol。0.2 mol Mg在反應(yīng)中提供0.4 mol電子,0.2 mol Al在反應(yīng)中提供0.6 mol電子,0.2 mol Mg、Al混合物提供的電子應(yīng)大于0.4 mol而小于0.6 mol,A項(xiàng)不正確。 4.鋁是中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)階段的唯一一種既能與酸(非氧化性酸)反應(yīng)又能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)放出H2的金屬,就鋁的這一特殊性質(zhì)回答下列問題: (1)等質(zhì)量的兩份鋁分別與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng),所得H2的體積之比是________。 (2)足量的兩份鋁分別投入到等體積、等物質(zhì)的量濃度的鹽酸和氫氧化鈉溶液中,產(chǎn)生H2的體積之比是___________________________________________________________________。 (3)足量的兩份鋁分別投入到等體積、一定物質(zhì)的量濃度的HCl、NaOH溶液中,二者產(chǎn)生的H2相等,則HCl和NaOH的物質(zhì)的量濃度之比是________。 (4)甲、乙兩燒杯中各盛有100mL3molL-1的鹽酸和NaOH溶液,向兩燒杯中分別加入等質(zhì)量的鋁粉,反應(yīng)結(jié)束后,測得生成的氣體體積比為V(甲)∶V(乙)=1∶2,則加入鋁粉的質(zhì)量為________(填字母)。 A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.1.8g 答案 (1)1∶1 (2)1∶3 (3)3∶1 (4)A 解析 (1)根據(jù)化學(xué)方程式:2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑,得Al與H2的關(guān)系式均為2Al~3H2,故只要參加反應(yīng)的Al的量相等,所得H2的量必相等。 (2)因?yàn)樵诜磻?yīng)中Al過量,產(chǎn)生的H2由HCl和NaOH的量決定。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中的關(guān)系式:6HCl~3H2、2NaOH~3H2,故當(dāng)HCl、NaOH物質(zhì)的量相等時(shí),二者產(chǎn)生H2的體積比為1∶3。 (3)因?yàn)殇X足量且產(chǎn)生H2的量相等,根據(jù)關(guān)系式n(HCl)∶n(NaOH)=3∶1,又因?yàn)閮扇芤后w積相等,故物質(zhì)的量濃度c(HCl)∶c(NaOH)=n(HCl)∶n(NaOH)=3∶1。 (4)其反應(yīng)原理分別為2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑,2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑。可見當(dāng)參加反應(yīng)的HCl和NaOH的物質(zhì)的量一樣多時(shí),產(chǎn)生H2的體積比是1∶3,而題設(shè)條件體積比為1∶2,說明此題投入的鋁粉對(duì)鹽酸來說是過量的,而對(duì)于NaOH來說是不足的。 2Al+6HCl=== 2AlCl3?。?H2↑ 6mol3mol 3molL-10.1L0.15mol 則Al與NaOH反應(yīng)生成的H2為0.15mol2=0.3mol。 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ 227g 3mol 5.4g 0.3mol 即投入的鋁粉為5.4g。 鋁與酸或堿反應(yīng)生成H2的量的關(guān)系 2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑ 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ (1)等質(zhì)量的鋁與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液分別反應(yīng): ①產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量相等。 ②消耗H+、OH-的物質(zhì)的量之比為n(H+)∶n(OH-)=3∶1。 (2)足量的鋁分別與等物質(zhì)的量的HCl和NaOH反應(yīng): ①消耗Al的物質(zhì)的量之比為1∶3。 ②生成H2的物質(zhì)的量之比為1∶3。 (3)一定量的鋁分別與一定量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng): 若產(chǎn)生氫氣的體積比為<<1,則必定 ①鋁與鹽酸反應(yīng)時(shí),鋁過量而HCl不足。 ②鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)時(shí),鋁不足而NaOH過量。 考點(diǎn)二 鋁熱反應(yīng) 1.本質(zhì) 利用鋁的還原性,將難熔金屬從其氧化物中置換出來: 2mAl+3MnOmmAl2O3+3nM。 2.反應(yīng)特點(diǎn) 在高溫下進(jìn)行,反應(yīng)迅速,放出大量的熱。新生成的金屬單質(zhì)呈液態(tài)且易與Al2O3分離。 3.裝置 4.現(xiàn)象 (1)鎂帶劇烈燃燒,放出大量的熱,并發(fā)出耀眼的白光,氧化鐵與鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)。 (2)紙漏斗的下部被燒穿,有熔融物落入沙中。 5.應(yīng)用 (1)在生產(chǎn)上,可用于焊接鋼軌等。 (2)在冶金工業(yè)上用于冶煉難熔金屬。 6.鋁熱劑 (1)在鋁熱反應(yīng)中,反應(yīng)混合物(鋁粉、金屬氧化物)稱為鋁熱劑。 (2)能與Al組成鋁熱劑的金屬氧化物常見的有Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、MnO2、V2O5等。 鋁熱反應(yīng)的本質(zhì)是利用鋁的還原性,將難熔金屬從其氧化物中置換出來,關(guān)于鋁熱反應(yīng)思考下列問題: (1)是否所有的金屬氧化物都能和鋁發(fā)生鋁熱反應(yīng)? 答案 否,判斷鋁熱反應(yīng)能否發(fā)生,應(yīng)看金屬的活動(dòng)性。例如MgO和Al不能發(fā)生鋁熱反應(yīng)。 (2)在鋁熱反應(yīng)中,鎂條、KClO3的作用是_______________________________________。 答案 引燃、助燃作用 (3)做鋁熱反應(yīng)時(shí),應(yīng)注意哪些事項(xiàng)? 答案?、僖WC紙漏斗重疊時(shí)四周均為四層,且內(nèi)層紙漏斗一定要用水潤濕,以防止高溫物質(zhì)從四周濺出,同時(shí)損壞紙漏斗。 ②蒸發(fā)皿中的細(xì)沙要適量,既要防止蒸發(fā)皿炸裂,又要防止熔融的液體濺出傷人。 ③實(shí)驗(yàn)裝置不要距人群太近,應(yīng)遠(yuǎn)離易燃物。 1.鋁熱反應(yīng)的本質(zhì)是利用鋁的還原性,將難熔金屬從其氧化物中置換出來,關(guān)于鋁熱反應(yīng)解答下列問題: (1)用鋁粉和Fe2O3做鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn),需要的試劑還有________。 A.KClB.KClO3C.MnO2D.Mg (2)用等物質(zhì)的量的MgO和Fe2O3組成的混合物在一定條件下與Al粉進(jìn)行鋁熱反應(yīng)。 ①引發(fā)鋁熱反應(yīng)的操作是____________________________________________________。 ②產(chǎn)物中單質(zhì)是________(寫名稱)。 (3)取少量(1)中鋁熱反應(yīng)所得的固體混合物,將其溶于足量稀H2SO4,滴加KSCN溶液無明顯現(xiàn)象,________(填“能”或“不能”)說明固體混合物中無Fe2O3,理由是 ________________________________________________________________________ ___________________________________________________________(用離子方程式說明)。 答案 (1)BD (2)①加少量KClO3,插上鎂條并將其點(diǎn)燃?、阼F (3)不能 Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+===3Fe2+ 解析 (1)做鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí),需要KClO3作助燃劑,且用鎂條引燃。(2)在混合物上加少量KClO3固體并插上Mg條,點(diǎn)燃Mg條后放出熱量,使KClO3固體分解放出O2,進(jìn)一步加劇Mg的燃燒,可在短時(shí)間內(nèi)使混合物溫度迅速升高,引發(fā)反應(yīng)。MgO不能與鋁發(fā)生鋁熱反應(yīng),所以產(chǎn)物中單質(zhì)為Fe。(3)反應(yīng)后固體混合物中若有Fe2O3,因發(fā)生反應(yīng):Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+===3Fe2+,F(xiàn)e3+轉(zhuǎn)化為Fe2+,KSCN溶液不會(huì)變血紅色。 2.粉末狀試樣A是由等物質(zhì)的量的MgO和Fe2O3組成的混合物?,F(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn): ①取適量A進(jìn)行鋁熱反應(yīng),產(chǎn)物中有單質(zhì)B生成; ②另取20gA全部溶于0.15L6.0molL-1鹽酸中,得溶液C; ③將①中得到的單質(zhì)B和溶液C反應(yīng),放出1.12L(標(biāo)況)氣體,同時(shí)生成溶液D,還殘留有固體物質(zhì)B; ④用KSCN溶液檢驗(yàn)時(shí),溶液D不變血紅色。 請(qǐng)回答下列問題: (1)①中引發(fā)鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作是____________________________,產(chǎn)物中的單質(zhì)B是________。 (2)②中所發(fā)生的各反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________________________。 (3)③中所發(fā)生的各反應(yīng)的離子方程式是________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)若溶液D的體積仍視為0.15L,則該溶液中c(Mg2+)為__________,c(Fe2+)為__________。 答案 (1)加少量KClO3,插上鎂條并將其點(diǎn)燃 Fe (2)Fe2O3+6HCl===2FeCl3+3H2O、 MgO+2HCl===MgCl2+H2O (3)Fe+2H+===Fe2++H2↑、Fe+2Fe3+===3Fe2+ (4)0.67molL-1 2.3molL-1 解析 (1)鋁熱反應(yīng)是指單質(zhì)Al和某些金屬氧化物發(fā)生的反應(yīng),反應(yīng)過程中放出大量熱,但該反應(yīng)需要在較高的溫度才能引發(fā)。在混合物上加少量KClO3固體并插上Mg條,點(diǎn)燃Mg條后放出熱量,使KClO3固體分解放出O2,進(jìn)一步加劇Mg的燃燒,可在短時(shí)間內(nèi)使混合物溫度迅速升高,引發(fā)反應(yīng)。發(fā)生的反應(yīng)為Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe,所以產(chǎn)物中單質(zhì)B為Fe。 (2)Fe2O3和MgO都是堿性氧化物,能和酸反應(yīng)生成鹽和水:Fe2O3+6HCl===2FeCl3+3H2O、MgO+2HCl===MgCl2+H2O。 (3)混合物中只有Fe2O3能和Al發(fā)生鋁熱反應(yīng),生成Fe單質(zhì)。C溶液中有反應(yīng)生成的FeCl3,還有未反應(yīng)的HCl。發(fā)生的離子反應(yīng)為Fe+2H+===Fe2++H2↑、Fe+2Fe3+===3Fe2+。 (4)假設(shè)步驟②用去的20g固體中,MgO的物質(zhì)的量為x,則Fe2O3的物質(zhì)的量也為x,則40gmol-1x+160gmol-1x=20g,解得:x=0.1mol。 根據(jù)MgO~MgCl2的關(guān)系,則溶液中MgCl2的濃度為 0.1mol0.15L≈0.67molL-1。 步驟④說明溶液中沒有Fe3+,也就是溶質(zhì)為FeCl2和MgCl2。根據(jù)Cl-不變的關(guān)系,可知MgCl2和FeCl2的總的物質(zhì)的量等于=0.45mol,所以,F(xiàn)eCl2的濃度為≈2.3molL-1。 考點(diǎn)三 鋁的重要化合物 1.氧化鋁 (1)物理性質(zhì):白色固體,難溶于水,熔點(diǎn)很高。 (2)化學(xué)性質(zhì) 2.氫氧化鋁 (1)物理性質(zhì):白色膠狀不溶于水的固體,有較強(qiáng)的吸附性。 (2)化學(xué)性質(zhì) Al(OH)3的電離方程式為 寫出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式: ①Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O。 ②Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O。 ③2Al(OH)3Al2O3+3H2O。 (3)制備 ①向鋁鹽中加入氨水,離子方程式為Al3++3NH3H2O===Al(OH)3↓+3NH。 ②NaAlO2溶液中通入足量CO2,離子方程式為AlO+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO。 ③NaAlO2溶液與AlCl3溶液混合:3AlO+Al3++6H2O===4Al(OH)3↓。 3.常見的鋁鹽 (1)硫酸鋁鉀是由兩種不同的金屬離子和一種酸根離子組成的復(fù)鹽。 (2)明礬的化學(xué)式為KAl(SO4)212H2O,它是無色晶體,可溶于水,水溶液pH<(填“<”“>”或“=”)7。明礬可以凈水,其凈水的原理是Al3++3H2OAl(OH)3(膠體)+3H+,Al(OH)3膠體吸附水中的雜質(zhì)形成沉淀而凈水。 (1)Al2O3的熔點(diǎn)高,可作耐高溫材料,實(shí)驗(yàn)室可用氧化鋁坩堝熔化NaOH、Na2CO3固體等( ) (2)明礬可作凈水劑,起到殺菌消毒的作用( ) (3)AlO、HCO在水溶液中因發(fā)生雙水解反應(yīng)而不能大量共存( ) (4)AlO與NH在水溶液中因發(fā)生雙水解反應(yīng)不能大量共存( ) 答案 (1) (2) (3) (4)√ 1.按要求完成下列問題 明礬溶液與Ba(OH)2溶液反應(yīng): (1)Al3+恰好完全沉淀 其離子方程式為____________________________________________________________, 反應(yīng)后溶液的pH________(填“>”“=”或“<”)7。 (2)SO恰好完全沉淀 其離子方程式為_____________________________________________________________, 反應(yīng)后溶液的pH________(填“>”“=”或“<”)7。 答案 (1)2Al3++3SO+3Ba2++6OH-===2Al(OH)3↓+3BaSO4↓ = (2)Al3++2SO+2Ba2++4OH-===AlO+2BaSO4↓+2H2O > 2.中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)階段接觸到許多既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)的物質(zhì),除了Al及其重要化合物外,你還知道哪些? 答案?、偃跛岬匿@鹽,如:NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等;②弱酸的酸式鹽,如:NaHCO3、KHS、NaHSO3等;③氨基酸。 兩性物質(zhì)是指既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的化合物,上述物質(zhì)中只有Al2O3、Al(OH)3、氨基酸是兩性物質(zhì)。 題組一 Al2O3和Al(OH)3的兩性 1.(2018閔行區(qū)二模)探究氫氧化鋁的兩性,最適宜的試劑是( ) A.Al、NaOH溶液、稀鹽酸 B.Al2O3、氨水、稀鹽酸 C.Al2(SO4)3溶液、NaOH溶液、稀鹽酸 D.AlCl3溶液、氨水、稀鹽酸 答案 C 解析 可溶性的鋁鹽Al2(SO4)3溶液與少量NaOH溶液反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀,繼續(xù)加過量的氫氧化鈉,氫氧化鋁沉淀會(huì)溶解,氫氧化鋁沉淀中加鹽酸也會(huì)溶解。 2.下列除去雜質(zhì)的方法不正確的是( ) A.鎂粉中混有少量鋁粉:加入過量燒堿溶液充分反應(yīng),過濾、洗滌、干燥 B.用過量氨水除去Fe3+溶液中的少量Al3+ C.Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2:加入足量燒堿溶液,充分反應(yīng),過濾,向?yàn)V液中通入過量CO2后過濾 D.MgO中混有少量Al2O3:加入足量燒堿溶液,充分反應(yīng),過濾、洗滌、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+溶液中加入過量氨水時(shí),F(xiàn)e3+、Al3+均轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀,達(dá)不到除雜的目的。 含鋁雜質(zhì)的提純方法歸類 利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于強(qiáng)堿的特性,可除去許多物質(zhì)中的含鋁雜質(zhì),如: (1)Mg(Al):加足量NaOH溶液。 (2)Fe2O3(Al2O3):加足量NaOH溶液。 (3)Mg(OH)2[Al(OH)3]:加足量NaOH溶液。 (4)Mg2+(Al3+):加過量NaOH溶液,過濾,再加酸充分溶解。 題組二 制備Al(OH)3的最佳途徑 3.用含少量鎂粉的鋁粉制取純凈的氫氧化鋁,下列操作步驟中最恰當(dāng)?shù)慕M合是( ) ①加鹽酸溶解?、诩訜龎A溶液溶解 ③過濾?、芡ㄈ脒^量CO2生成Al(OH)3沉淀?、菁尤臌}酸生成Al(OH)3沉淀 ⑥加入過量燒堿溶液 A.①⑥⑤③ B.②③④③ C.②③⑤③ D.①③⑤③ 答案 B 解析 若先加鹽酸,Mg、Al均溶解,制取Al(OH)3的步驟較多;從NaAlO2制備Al(OH)3,加鹽酸不容易控制量的多少,故B項(xiàng)操作步驟為最佳順序。 4.若甲、乙、丙三位同學(xué)用規(guī)定的藥品制備Al(OH)3。規(guī)定必用的藥品如下:350g70%H2SO4溶液,NaOH固體240g,足量鋁屑、水(不能用其他藥品)。 甲、乙、丙用各自設(shè)計(jì)的方案制得Al(OH)3的質(zhì)量分別是W1、W2、W3。三種實(shí)驗(yàn)方案如下: 甲:鋁→加NaOH溶液→加H2SO4溶液→W1gAl(OH)3 乙:鋁→加H2SO4溶液→加NaOH溶液→W2gAl(OH)3 丙:→W3gAl(OH)3 試回答: (1)從充分利用原料、降低成本和提高產(chǎn)率等因素分析,實(shí)驗(yàn)方案最合理的是____________。 (2)三位學(xué)生制得的Al(OH)3,W1、W2、W3其質(zhì)量由大到小的順序是___________________。 (3)制得Al(OH)3的最大質(zhì)量是________。 答案 (1)丙 (2)W3>W1>W2 (3)520g Al(OH)3的三種制備方法 方法一:可溶性鋁鹽溶液與過量氨水反應(yīng) 反應(yīng)原理:Al3++3NH3H2O===Al(OH)3↓+3NH 方法二:向可溶性偏鋁酸鹽溶液中通入過量CO2 反應(yīng)原理:AlO+2H2O+CO2===Al(OH)3↓+HCO 方法三:相互促進(jìn)水解法 考點(diǎn)四 用數(shù)形結(jié)合思想理解“鋁三角” 1.Al3+、Al(OH)3、AlO之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系 寫出實(shí)現(xiàn)上述各步轉(zhuǎn)化的離子方程式。 答案 (1)①Al3++3NH3H2O===Al(OH)3↓+3NH ②Al3++3AlO+6H2O===4Al(OH)3↓ ③Al3++3OH-===Al(OH)3↓ (2)Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O (3)Al3++4OH-===AlO+2H2O (4)AlO+4H+===Al3++2H2O (5)①AlO+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO ②AlO+H++H2O===Al(OH)3↓ (6)Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O 2.與Al(OH)3沉淀生成有關(guān)的圖像分析 (1)可溶性鋁鹽溶液與NaOH溶液反應(yīng)的圖像(從上述轉(zhuǎn)化關(guān)系中選擇符合圖像變化的離子方 程式,下同) 操作 可溶性鋁鹽溶液中逐滴加入NaOH溶液至過量 NaOH溶液中逐滴加入可溶性鋁鹽溶液至過量 現(xiàn)象 立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失 無沉淀(有但即溶)→出現(xiàn)沉淀→漸多→最多→沉淀不消失 圖像 方程式序號(hào) AB:(1)③BD:(6) AB:(3)BC:(1)② (2)偏鋁酸鹽溶液與鹽酸反應(yīng)的圖像 操作 偏鋁酸鹽溶液中逐滴加入稀鹽酸至過量 稀鹽酸中逐滴加入偏鋁酸鹽溶液至過量 現(xiàn)象 立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失 無沉淀→出現(xiàn)沉淀→漸多→最多→沉淀不消失 圖像 方程式序號(hào) AB:(5)②BC:(2) AB:(4)BC:(1)② 1.下列各組物質(zhì)的無色溶液,不用其他試劑即可鑒別的是________(填序號(hào))。 ①NaOH、AlCl3?、贜aHCO3、H2SO4?、跱aAlO2、NaHSO4?、躈a2CO3、HCl?、軳a2CO3、NaHCO3、Ca(OH)2 答案?、佗邰? 解析 都使用互滴法,兩次操作應(yīng)產(chǎn)生不同的現(xiàn)象。 ①向含Al3+的溶液中滴加NaOH溶液:先生成白色沉淀,后沉淀又逐漸溶解;向NaOH溶液中滴加含Al3+的溶液:開始無沉淀產(chǎn)生,后產(chǎn)生白色沉淀,且沉淀不溶解。兩次現(xiàn)象不同,可以鑒別。 ②不論是NaHCO3溶液滴入H2SO4溶液中還是H2SO4溶液滴入NaHCO3溶液中都會(huì)立即產(chǎn)生氣泡,現(xiàn)象相同,無法鑒別。 ③NaHSO4===Na++H++SO,溶液顯強(qiáng)酸性。向NaAlO2溶液中滴加NaHSO4:開始出現(xiàn)白色沉淀,后沉淀逐漸溶解;向NaHSO4溶液中滴加NaAlO2溶液:開始無現(xiàn)象,后出現(xiàn)白色沉淀。現(xiàn)象不同,可以鑒別。 ④向Na2CO3溶液中滴加鹽酸:開始無現(xiàn)象,后產(chǎn)生氣泡;向鹽酸中滴加Na2CO3溶液:立即產(chǎn)生氣泡。現(xiàn)象不同,可以鑒別。 ⑤無論是NaHCO3溶液還是Na2CO3溶液,加入到Ca(OH)2溶液中都會(huì)產(chǎn)生白色沉淀,無法鑒別。 2.[H+、Al3+、Al(OH)3、NH競爭OH-能力順序]向HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl溶液中(假設(shè)各1mol),逐滴加入NaOH溶液,沉淀的物質(zhì)的量隨NaOH溶液體積變化的圖像如下。(假設(shè)Mg2+、Al3+結(jié)合OH-能力相同) 分析圖像的變化情況,回答下列問題: (1)H+、Al3+、Al(OH)3、NH四種微粒與OH-反應(yīng)的先后順序依次為_______________。 (2)依次寫出各階段的離子方程式: ①OA:________________________________________________________________________。 ②AB:________________________________________________________________________。 ③BC:________________________________________________________________________。 ④CD:________________________________________________________________________。 答案 (1)H+、Al3+、NH、Al(OH)3 (2)①H++OH-===H2O ②Al3++3OH-===Al(OH)3↓, Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓ ③NH+OH-===NH3H2O ④Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O 3.[OH-、CO、AlO、Al(OH)3競爭H+的順序]向NaOH、Na2CO3、NaAlO2溶液中(假設(shè)各1mol),逐滴加入HCl溶液,產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量隨HCl溶液體積變化的圖像如下: 分析圖像的變化情況,回答下列問題: (1)OH-、CO、HCO、AlO、Al(OH)3這五種微粒與H+反應(yīng)的先后順序依次為________________________________________________________________________。 (2)依次寫出各階段的離子方程式: ①OA:________________________________________________________________________。 ②AB:________________________________________________________________________。 ③BC:________________________________________________________________________。 ④CD:________________________________________________________________________。 答案 (1)OH-、AlO、CO、HCO、Al(OH)3 (2)①OH-+H+===H2O ②AlO+H++H2O===Al(OH)3↓ ③CO+H+===HCO,HCO+H+===CO2↑+H2O ④Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O 題組一 涉及Al(OH)3沉淀的圖像原理分析 1.[Al3+、AlO形成Al(OH)3圖像的綜合分析]如圖表示AlCl3溶液與NaOH溶液相互滴加過程中微粒的量的關(guān)系曲線。下列判斷錯(cuò)誤的是( ) A.①線表示Al3+的物質(zhì)的量的變化 B.x表示AlCl3的物質(zhì)的量 C.③線表示Al(OH)3的物質(zhì)的量的變化 D.④線表示AlO的物質(zhì)的量的變化 答案 B 解析 AlCl3溶液與NaOH溶液混合有兩種方式:向AlCl3溶液中緩慢滴加NaOH溶液,開始有沉淀生成,后沉淀溶解,且生成沉淀與沉淀溶解消耗的NaOH的物質(zhì)的量之比為3∶1,則x表示NaOH的物質(zhì)的量,B項(xiàng)錯(cuò)誤;另一種方式是向NaOH溶液中緩慢滴加AlCl3溶液,開始沒有沉淀,后有沉淀生成,與本題圖示情況不符。 2.(2018重慶高三檢測)室溫下,在0.2molL-1Al2(SO4)3溶液中,逐滴加入1.0molL-1NaOH溶液,實(shí)驗(yàn)測得溶液pH隨NaOH溶液體積變化曲線如下圖,下列有關(guān)說法正確的是( ) A.a(chǎn)點(diǎn)時(shí),溶液呈酸性的原因是Al3+水解,離子方程式為Al3++3OH-Al(OH)3 B.a(chǎn)~b段,溶液pH增大,Al3+濃度不變 C.b~c段,加入的OH-主要用于生成Al(OH)3沉淀 D.d點(diǎn)時(shí),Al(OH)3沉淀開始溶解 答案 C 解析 A項(xiàng),Al2(SO4)3為強(qiáng)酸弱堿鹽,Al3+水解使溶液顯酸性,離子方程式應(yīng)為Al3++3H2OAl(OH)3+3H+,錯(cuò)誤;B項(xiàng),a~b段,加入NaOH消耗H+,使Al3++3H2OAl(OH)3+3H+反應(yīng)正向進(jìn)行,Al3+的濃度減小,錯(cuò)誤;C項(xiàng),b~c段,pH變化不明顯,說明OH-主要用于生成Al(OH)3沉淀,正確;D項(xiàng),c~d過程中,pH變化較大,當(dāng)pH>10以后有比較平的階段,說明發(fā)生了反應(yīng):Al(OH)3+NaOH===NaAlO2+2H2O,所以d點(diǎn)以后Al(OH)3溶解完全,之后pH再變大較快,錯(cuò)誤。 題組二 涉及Al(OH)3圖像的計(jì)算 3.(2018寶雞質(zhì)檢)向30mL1molL-1的AlCl3溶液中逐漸加入濃度為4molL-1的NaOH溶液,若產(chǎn)生0.78g白色沉淀,則加入的NaOH溶液的體積可能為( ) A.3mLB.7.5mLC.15mLD.17.5mL 答案 B 解析 解法一:把該題的信息轉(zhuǎn)化為圖像,用圖像法求解,如圖所示: 當(dāng)生成沉淀0.01mol時(shí)需NaOH0.03mol或0.11mol,顯然B項(xiàng)符合題意。 解法二:已知n(AlCl3)=0.03mol,n[Al(OH)3]=0.01mol,由沉淀的物質(zhì)的量小于氯化鋁的物質(zhì)的量可推知此題可能有兩個(gè)答案:一是氫氧化鈉不足,二是氫氧化鈉比生成沉淀量最大時(shí)稍過量。 當(dāng)堿的量不足時(shí),則V(NaOH)=L=0.0075L=7.5mL;當(dāng)堿稍過量時(shí),則V(NaOH)=L=0.0275L=27.5mL。 4.現(xiàn)有AlCl3和MgSO4混合溶液,向其中不斷加入NaOH溶液,得到沉淀的量與加入NaOH溶液的體積如下圖所示。原溶液中Cl-與SO的物質(zhì)的量之比為( ) A.1∶3B.2∶3C.6∶1D.3∶1 答案 C 解析 OA上升的直線表示生成Al(OH)3和Mg(OH)2沉淀,AB下降的直線表示Al(OH)3沉淀溶解,B點(diǎn)表示Al(OH)3完全溶解。AB段完全溶解Al(OH)3消耗NaOH溶液0.1 L,則Al3+生成Al(OH)3消耗NaOH溶液0.3L,沉淀Mg2+消耗NaOH溶液0.1L,因而n(AlCl3)∶n(MgSO4)=2∶1,所以n(Cl-)∶n(SO)=6∶1。 5.某溶液中可能含有H+、NH、Mg2+、Al3+、Fe3+、CO、SO、NO中的幾種。①若加入鋅粒,產(chǎn)生無色無味的氣體;②若加入NaOH溶液,產(chǎn)生白色沉淀,且產(chǎn)生的沉淀量與加入NaOH的物質(zhì)的量之間的關(guān)系如圖所示。則下列說法正確的是( ) A.溶液中的陽離子只有H+、Mg2+、Al3+ B.溶液中n(NH)=0.2mol C.溶液中一定不含CO,可能含有SO和NO D.n(H+)∶n(Al3+)∶n(Mg2+)=1∶1∶1 答案 B 解析 由①知溶液中一定含有H+,一定沒有CO、NO,由②及圖像知溶液中一定含有Mg2+、Al3+和NH,且n(NH)=0.7mol-0.5mol=0.2mol,n(H+)=0.1mol,n(Al3+)=0.8mol-0.7mol=0.1mol,沉淀Al3+、Mg2+共消耗0.4molOH-,其中沉淀Al3+消耗0.3molOH-,沉淀Mg2+消耗0.1molOH-,根據(jù)Mg2+~2OH-,可得n(Mg2+)=0.05mol,故只有選項(xiàng)B正確。 可溶性鋁鹽與強(qiáng)堿反應(yīng)的計(jì)算規(guī)律 (1)求產(chǎn)物Al(OH)3的量 ①當(dāng)n(OH-)≤3n(Al3+)時(shí),n[Al(OH)3]=n(OH-); ②當(dāng)3n(Al3+)<n(OH-)<4n(Al3+)時(shí), n[Al(OH)3]=4n(Al3+)-n(OH-); ③當(dāng)n(OH-)≥4n(Al3+)時(shí),n[Al(OH)3]=0,無沉淀。 (2)求反應(yīng)物堿的量 ①若堿不足(Al3+未完全沉淀): n(OH-)=3n[Al(OH)3]; ②若堿使生成的Al(OH)3部分溶解: n(OH-)=4n(Al3+)-n[Al(OH)3]。 1.正誤判斷,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“” (1)KAl(SO4)212H2O溶于水可形成Al(OH)3膠體(√)(2018江蘇,6B) (2)Al2O3是兩性氧化物,所以可用作耐高溫材料()(2018江蘇,3C) (3)Al2O3熔點(diǎn)高,所以可用作耐高溫材料(√)(2016江蘇,3D) (4)甲(Al)、乙(HCl)、丙(NaOH)不滿足任意兩種物質(zhì)在一定條件下均能發(fā)生反應(yīng)() (2014江蘇,8A) (5)在給定條件下,能實(shí)現(xiàn)Al2O3NaAlO2(aq)Al(OH)3(√)(2012江蘇,7①) 2.(2018江蘇,16)以高硫鋁土礦(主要成分為Al2O3、Fe2O3、SiO2,少量FeS2和金屬硫酸鹽)為原料,生產(chǎn)氧化鋁并獲得Fe3O4的部分工藝流程如下: (1)焙燒過程均會(huì)產(chǎn)生SO2,用NaOH溶液吸收過量SO2的離子方程式為______________。 (2)添加1%CaO和不添加CaO的礦粉焙燒,其硫去除率隨溫度變化曲線如下圖所示。 已知:多數(shù)金屬硫酸鹽的分解溫度都高于600℃ 硫去除率=(1-)100% ①不添加CaO的礦粉在低于500℃焙燒時(shí),去除的硫元素主要來源于________。 ②700℃焙燒時(shí),添加1%CaO的礦粉硫去除率比不添加CaO的礦粉硫去除率低,其主要原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)向“過濾”得到的濾液中通入過量CO2,鋁元素存在的形式由________(填化學(xué)式)轉(zhuǎn)化為________(填化學(xué)式)。 (4)“過濾”得到的濾渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2,理論上完全反應(yīng)消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)=________。 答案 (1)SO2+OH-===HSO (2)①FeS2 ②硫元素轉(zhuǎn)化為CaSO4而留在礦粉中 (3)NaAlO2 Al(OH)3 (4)1∶16 解析 (2)①由已知多數(shù)金屬硫酸鹽的分解溫度都高于600℃,不添加CaO的礦粉在低于500℃焙燒時(shí),去除的硫元素主要來源于雜質(zhì)FeS2。②700℃焙燒時(shí),F(xiàn)eS2中的硫元素生成SO2,添加CaO后,SO2會(huì)與CaO、O2反應(yīng)生成CaSO4而留在礦粉中。(3)用NaOH溶液堿浸后,Al2O3、SiO2溶解,轉(zhuǎn)化為NaAlO2和Na2SiO3,通入過量CO2后,NaAlO2與CO2反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Al(OH)3。(4)Fe2O3與FeS2在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為16Fe2O3+FeS211Fe3O4+2SO2↑,可得關(guān)系式FeS2~16Fe2O3,則理論上完全反應(yīng)消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)=1∶16。 一、單項(xiàng)選擇題 1.(2019無錫月考)下列各組物質(zhì)能相互反應(yīng)得到Al(OH)3的是( ) A.鋁跟NaOH溶液 B.Al(NO3)3跟過量的NaOH溶液 C.Al2O3和熱水 D.Al2(SO4)3溶液跟過量的氨水 答案 D 解析 鋁與NaOH反應(yīng)生成NaAlO2和H2,得不到Al(OH)3,故A錯(cuò)誤;Al(NO3)3與過量的NaOH反應(yīng)生成NaAlO2,得不到Al(OH)3,故B錯(cuò)誤;Al2O3不溶于水,與熱水不反應(yīng),得不到Al(OH)3,故C錯(cuò)誤;Al2(SO4)3與氨水反應(yīng)生成Al(OH)3和(NH4)2SO4,故D正確。 2.(2018南通、徐州、揚(yáng)州、泰州、淮安、宿遷六市高三第二次調(diào)研)下列通過制取硫酸鋁、氫氧化鋁,獲得氧化鋁的裝置和原理能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖? ) 答案 C 解析 常溫下濃硫酸能使鋁鈍化得不到硫酸鋁,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;過量氫氧化鈉與硫酸鋁反應(yīng)生成偏鋁酸鈉而得不到氫氧化鋁,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;氫氧化鋁不溶于水,可通過過濾與水分離,且過濾操作正確,選項(xiàng)C正確;灼燒固體用坩堝,不用蒸發(fā)皿,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 3.(2018徐州市高三考前模擬)實(shí)驗(yàn)室將NH3通入AlCl3溶液中制備Al(OH)3,經(jīng)過濾、洗滌、灼燒得Al2O3,下列圖示裝置和原理均能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖? ) A.用裝置甲制取NH3 B.用裝置乙制備Al(OH)3 C.用裝置丙過濾并洗滌Al(OH)3 D.用裝置丁灼燒Al(OH)3得Al2O3 答案 A 4.下列實(shí)驗(yàn)中,所加固體可以完全溶解的是( ) A.在H2O2溶液中加入少量MnO2粉末 B.將一小塊鋁片投入足量NaOH溶液中 C.將少量氫氧化鋁加入足量的濃氨水中 D.常溫下將一小塊鐵片投入足量濃硝酸中 答案 B 解析 二氧化錳作催化劑,固體不會(huì)溶解,A項(xiàng)錯(cuò)誤;Al與足量NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣,固體Al可完全溶解,B項(xiàng)正確;氨水不能溶解氫氧化鋁,固體不會(huì)溶解,C項(xiàng)錯(cuò)誤;常溫下,鐵遇濃硝酸發(fā)生鈍化,生成致密的氧化膜阻止反應(yīng)的進(jìn)一步發(fā)生,則固體不能完全溶解,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 5.在鋁制易拉罐中收集滿CO2,加入過量的NaOH溶液,立即封口并振蕩,可以發(fā)現(xiàn)易拉罐先咔咔作響,變癟,然后再次鼓起來,其過程中沒有涉及的化學(xué)反應(yīng)是( ) A.Al(OH)3分解 B.CO2+OH- C.Al+OH-+H2O D.Al2O3+OH- 答案 A 解析 NaOH溶液先與CO2反應(yīng),氣壓減小,易拉罐變癟,再與鋁表面的Al2O3反應(yīng),最后與Al反應(yīng),生成H2,易拉罐變鼓。綜上所述,應(yīng)選A。 6.(2018濟(jì)南模擬)鎂鋁性質(zhì)相似,下表中對(duì)兩者的對(duì)比不正確的是( ) 選項(xiàng) 反應(yīng) 鋁 鎂 A 與非金屬反應(yīng) 能被Cl2、O2氧化 能與N2、O2反應(yīng) B 與水反應(yīng) 能與沸水反應(yīng) 反應(yīng)很困難 C 與堿反應(yīng) 能溶于強(qiáng)堿溶液 不反應(yīng) D 與某些氧化物反應(yīng) 能與Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金屬氧化物發(fā)生鋁熱反應(yīng) 能在CO2中燃燒 答案 B 解析 鋁能被Cl2、O2氧化,能與某些金屬氧化物發(fā)生鋁熱反應(yīng),與水反應(yīng)很不明顯,但與強(qiáng)堿溶液反應(yīng);Mg能在N2、O2、CO2中燃燒,能與沸水反應(yīng),但不能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)。 二、不定項(xiàng)選擇題 7.通過觀察化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,分析歸納出正確的結(jié)論,是學(xué)習(xí)化學(xué)科學(xué)最基本的技能之一。下列由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出正確結(jié)論的是( ) 選項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 結(jié)論 A 把相同大小的一塊鋁和鎂分別投入相同濃度的NaOH溶液中:鋁溶解有氣泡放出,而鎂沒有任何變化 由此得出:鋁的金屬性比鎂強(qiáng) B 取一塊鋁箔,用酒精燈點(diǎn)燃:鋁箔只熔化成液體而沒有脫落 由此得出:鋁不易燃燒 C 向氯化銨溶液中投入一鋁片:鋁片上產(chǎn)生大量氣泡 由此得出:該氣體是氨氣 D 向氯化鋁溶液中逐滴滴加NaOH溶液至過量:先產(chǎn)生白色沉淀,后沉淀逐漸溶解,最后沉淀完全消失 由此得出:氫氧化鋁能溶于強(qiáng)堿溶液 答案 D 解析 A項(xiàng),比較金屬性的強(qiáng)弱是用金屬單質(zhì)與水或酸反應(yīng)產(chǎn)生H2的快慢程度,錯(cuò)誤;B項(xiàng),由于生成了熔點(diǎn)很高的氧化鋁,起到隔絕空氣的作用,錯(cuò)誤;C項(xiàng),產(chǎn)生的氣體應(yīng)為H2和NH3的混合氣體,錯(cuò)誤。 8.鋁自然形成的氧化膜易脫落。以硫酸為電解液,分別以石墨和鋁材作陰、陽極材料,經(jīng)過電解處理形成氧化鋁膜,抗蝕能力強(qiáng)。其制備的簡要流程如圖所示。下列用來解釋流程中反應(yīng)的方程式不正確的是( ) A.堿洗目的是除去鋁材表面的自然氧化膜:2OH-+Al2O3===2AlO+H2O B.堿洗時(shí)鋁材表面會(huì)出現(xiàn)氣泡:2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑ C.獲得耐蝕鋁材的電極反應(yīng):4Al-12e-+3O2===2Al2O3 D.用稀氨水洗去耐蝕鋁材表面的酸:NH3H2O+H+===NH+H2O 答案 C 解析 A項(xiàng),氧化鋁能夠溶于氫氧化鈉,離子方程式為2OH-+Al2O3===2AlO+H2O,正確;B項(xiàng),鋁能夠與氫氧化鈉反應(yīng)放出氫氣,離子方程式為2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑,正確;C項(xiàng),電極反應(yīng)為:2Al+3H2O-6e-===Al2O3+6H+,錯(cuò)誤;D項(xiàng),氨水是弱電解質(zhì),用化學(xué)式表示,離子方程式為NH3H2O+H+===NH+H2O,正確。 9.向含Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中逐滴加入150mL1molL-1HCl溶液,測得溶液中的某幾種離子物質(zhì)的量的變化如圖所示,則下列說法中不正確的是( ) A.a曲線表示的離子方程式為AlO+H++H2O===Al(OH)3↓ B.b和c曲線表示的離子反應(yīng)不相同 C.M點(diǎn)時(shí),溶液中沉淀的質(zhì)量為3.9g D.原混合溶液中的CO與AlO的物質(zhì)的量之比為1∶2 答案 BD 解析 Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中加入HCl溶液,先發(fā)生反應(yīng):AlO+H++H2O===Al(OH)3↓,a曲線表示AlO減少,AlO反應(yīng)完畢后,發(fā)生反應(yīng):CO+H+===HCO,b曲線表示CO減少,c曲線表示HCO增加,CO反應(yīng)完畢后,發(fā)生反應(yīng):HCO+H+===CO2↑+H2O,d曲線表示HCO減少,此階段Al(OH)3不參與反應(yīng),A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;加入鹽酸50 mL時(shí)NaAlO2中鋁元素全部轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀,加50 mL鹽酸之后CO反應(yīng),氫氧化鋁沉淀不溶解,則M點(diǎn)沉淀的質(zhì)量和加入鹽酸50 mL時(shí)沉淀的質(zhì)量相同,由NaAlO2+HCl+H2O===NaCl+Al(OH)3↓知,n[Al(OH)3]=n(NaAlO2)=n(HCl)=0.05 mol,m[Al(OH)3]=0.05 mol78 gmol-1=3.9 g,C項(xiàng)正確;AlO與CO消耗的鹽酸的體積都是50 mL,所以消耗的氯化氫的物質(zhì)的量相等,依據(jù)反應(yīng)AlO+H++H2O===Al(OH)3↓、CO+H+===HCO可知CO與AlO的物質(zhì)的量之比為1∶1,但AlO與CO都發(fā)生水解,水解程度不同導(dǎo)致無法判斷原混合溶液中CO與AlO的物質(zhì)的量之比,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 10.工業(yè)上用某種氧化鋁礦石(含F(xiàn)e2O3雜質(zhì))為原料冶煉鋁的工藝流程如下: 對(duì)上述流程中的判斷正確的是( ) A.試劑X可以為氨水,沉淀中含有鐵的化合物 B.CO2可以用H2SO4溶液或稀鹽酸代替 C.反應(yīng)Ⅱ中的離子方程式為CO2+AlO+2H2O===Al(OH)3↓+HCO D.工業(yè)上不能采用Fe還原Al2O3的方法制Al 答案 CD 解析 A項(xiàng),試劑X應(yīng)為強(qiáng)堿溶液,使Al2O3溶解;B項(xiàng),若用強(qiáng)酸代替CO2,強(qiáng)酸過量時(shí),Al(OH)3會(huì)溶解,不能生成Al(OH)3沉淀;D項(xiàng),因Al比Fe活潑,不能用Fe置換Al。 三、非選擇題 11.(2019海安高級(jí)中學(xué)高三月考)粉煤灰是燃煤電廠的廢渣,主要成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3和C等。實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)從粉煤灰提取活性Al2O3,其流程如下圖: 已知燒結(jié)過程的產(chǎn)物主要是:NaAlO2、Ca2SiO4、NaFeO2和Na2SiO3等。 (1)寫出燒結(jié)過程中鋁元素轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式______________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)操作a為冷卻、研磨,其中研磨的目的是_______________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)浸出過程中,NaFeO2可完全水解,水解反應(yīng)的離子方程式為___________________。 (4)操作b的名稱是________________,所用的玻璃儀器有________________、________________和燒杯。 (5)“碳化”時(shí)生成沉淀,沉淀的化學(xué)式為_______________________________________。 (6)上述過程中循環(huán)使用的物質(zhì)是________。 答案 (1)Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑ (2)提高燒結(jié)產(chǎn)物浸出率 (3)FeO+2H2O===Fe(OH)3↓+OH- (4)過濾 漏斗 玻璃棒 (5)Al(OH)3 (6)CO2 解析 粉煤灰是燃煤電廠的廢渣,主要成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3和C等,當(dāng)加CaCO3、Na2CO3進(jìn)行燒結(jié),發(fā)生Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑、Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑、2CaCO3+SiO2Ca2SiO4+2CO2↑、Fe2O3+Na2CO32NaFeO2+CO2↑、C+O2CO2,所以氣體X為CO2,操作a為冷卻、研磨,加入碳酸鈉溶液浸出,AlO+2H2OAl(OH)3+OH-,碳酸鈉溶液呈堿性,抑制偏鋁酸根離子的水解,NaFeO2可完全水解,F(xiàn)eO+2H2O===Fe(OH)3↓+OH-,操作b過濾出Fe(OH)3、Ca2SiO4,加入氧化鈣脫硅,氧化鈣和水反應(yīng)生成氫氧化鈣,氫氧化鈣和硅酸根離子反應(yīng)生成硅酸鈣沉淀,操作b過濾出硅酸鈣沉淀,濾液為NaAlO2,通入過量二氧化碳,碳酸酸性強(qiáng)于氫氧化鋁,所以發(fā)生:NaAlO2+CO2+2H2O===NaHCO3+Al(OH)3↓,過濾出沉淀氫氧化鋁,加熱氫氧化鋁生成氧化鋁和水。 12.某鋁土礦中主要含有Al2O3、Al(OH)3、AlO(OH),還含有Fe2O3等雜質(zhì)。利用拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的流程如圖所示: 請(qǐng)回答下列問題: (1)粉碎后的鋁土礦堿浸時(shí)應(yīng)在高溫下進(jìn)行,其目的是____________。 (2)AlO(OH)與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________________。 (3)在稀釋、結(jié)晶過程中,稀釋的目的是________________________________________; 加Al(OH)3晶核的目的是促進(jìn)Al(OH)3的析出。上述“稀釋、結(jié)晶”工藝,也可用通入足量的__________氣體的方法來代替。 (4)濃縮所得的NaOH溶液由于吸收了空氣中的CO2而含有雜質(zhì),該- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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