2019-2020学年高中化学 专题3 从矿物到基础材料 第1单元 第2课时 铝的氧化物和氢氧化物从

铝的氧化物和氢氧化物从铝土矿中提取铝一、选择题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：钝化的实质是浓硫酸或浓硝酸与Fe、Al反应在其表面形成致密的氧化膜。由于铝的氧化物Al2O3是一种两性氧化物，既可与强酸反应，又可与强碱反应，故A、B、D项不符合题意。答案：C2．欲从氯化镁固体中除去少量氯化铝，应进行下列哪些操作()①加入过量氨水②加入过量氢氧化钠溶液③加入过量盐酸④加入过量硫酸⑤溶解⑥过滤⑦蒸发结晶A．⑤①⑥③⑦B．⑤②⑥③⑦C．⑤②⑥④⑦D．⑤①⑥④⑦解析：除杂的原则是不增、不减、易分和复原；用NaOH将Mg2＋和Al3＋转化为Mg(OH)2沉淀和溶液中的AlO－2；用盐酸将Mg(OH)2转化为MgCl2溶液。答案：B3．将钠、镁、铝各0.3mol分别投入100mL1mol/L的盐酸中，同温同压下产生的气体体积之比是()A．1∶2∶3B．6∶3∶2C．3∶1∶1D．1∶1∶1解析：解法一将三种金属分别投入盐酸中发生的反应为2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑、2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑。n(HCl)＝0.1mol，金属的物质的量均为0.3mol。所以Na完全反应，产生氢气的物质的量为0.15mol。Mg、Al过量，二者与盐酸反应产生氢气的量取决于HCl的量，产生氢气的物质的量均为0.05mol。解法二n(HCl)＝0.1mol，由H＋―――→得到电子12H2知，0.1molHCl最多能得到0.1mol电子，0.3molNa、Mg、Al分别最多能提供的电子的物质的量为0.3mol、0.6mol、0.9mol，说明HCl的量不足，金属过量。但要注意过量的Na会继续和H2O反应，所以Na不会剩余，能提供0.3mol电子，产生H2的体积与转移的电子数成正比，即产生H2的体积之比为3∶1∶1。答案：C4．下列有关铝的化合物的说法正确的是()A．氧化铝的熔点很高，所以不可以用来冶炼铝B．氢氧化铝是一种胶状沉淀，有较大比表面积，有吸附性，可作净水剂C．实验室可以用氢氧化钠与氯化铝来制备氢氧化铝D．氢氧化铝因为既可与强酸反应又可与强碱反应，所以既是酸性氧化物又是碱性氧化物解析：工业上主要采用的就是用电解氧化铝的方法冶炼铝，故A错；氢氧化铝是一种胶状沉淀，有较大比表面积，有吸附性，故可作净水剂，故B正确；不可以用氢氧化钠与氯化铝来制备氢氧化铝，因为氢氧化钠过量时，氢氧化铝又会溶解，C错；氢氧化铝是两性氢氧化物，D错。答案：B5．下列物质中既能跟稀硫酸反应，又能跟氢氧化钠溶液反应的是()①NaHCO3②Na2CO3③Al2O3④Al(OH)3⑤AlA．①④B．③⑤C．①③④⑤D．①②③④⑤解析：学习过程中应注意不断归纳总结，到目前为止，归纳出既能与强酸反应，又能与强碱反应的物质一般有：①金属Al；②两性氧化物Al2O3；③两性氢氧化物AI(OH)3；④弱酸的酸式盐，如NaHCO3、NaHS、NaHSO3、Na2HPO4、NaH2PO4等。答案：C6．下列各组溶液混合时，相互滴加的次序不同，现象也不同的是()A．NaOH溶液与AlCl3溶液B．NaOH溶液与盐酸C．NaHCO3溶液与盐酸D．NaOH溶液与FeCl3溶液解析：选项A把NaOH溶液滴加到AlCl3溶液中时，由于Al3＋过量，故现象为先生成沉淀，后随NaOH量的增加，沉淀增加到最大值后沉淀再溶解至完全消失；若把AlCl3溶液滴加到NaOH溶液中，由于溶液中含有大量的OH－，故开始时无沉淀生成，当OH－完全反应后，再滴加Al3＋，则出现沉淀；选项B、C、D中滴加顺序不同，现象相同。答案：A7．向明矾溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液，当硫酸根离子恰好沉淀完全时，铝元素主要存在的形式是()A．Al3＋和Al(OH)3B．Al(OH)3C．Al(OH)3和AlO2D．AlO－2解析：明矾是KAl(SO4)2·12H2O，若1mol明矾和氢氧化钡反应，当硫酸根离子恰好沉淀完全时，需要2mol氢氧化钡，此时OH－的物质的量是4mol，铝离子的物质的量是1mol，所以恰好生成AlO－2，答案选D。答案：D8．实验室中，要使AlCl3溶液中的Al3＋离子全部沉淀出来，适宜用的试剂是()A．NaOH溶液B．Ba(OH)2溶液C．盐酸D．氨水解析：因为Al(OH)3溶于强酸、强碱，而不溶于弱碱，所以选D。答案：D9．某混合溶液中MgCl2的浓度为2mol/L，AlCl3的浓度为3mol/L，将此溶液200mL中的Mg2＋转化为沉淀分离出来，至少需要4mol/L的NaOH溶液的体积为()A．0.2L．0.2LB．0.5LC．0.65LD．0.8L解析：由题意可知，该混合溶液中含有Mg2＋0.4mol，含有Al3＋0.6mol，向其中加4mol/L的NaOH溶液，与之反应，要想使Mg2＋分离出来，必须加NaOH使Mg2＋转化为Mg(OH)2，Al3＋转化为AlO－2，则至少加入NaOH3.2mol，则NaOH溶液体积为3.2mol÷4mol/L＝0.8L，所以答案选D。答案：D10．在某无色溶液中缓慢滴加NaOH溶液直至过量，产生沉淀的质量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示，由此确定，原溶液中含有的阳离子是()A．Mg2＋、Al3＋、Fe2＋B．H＋、Mg2＋、Al3＋C．H＋、Ba2＋、Al3＋D．只有Mg2＋、Al3＋解析：由题意和图像可知，加入NaOH溶液后，并不是立即产生沉淀，说明溶液中存在有与OH－反应且不产生沉淀的微粒，应为H＋，生成沉淀又有部分溶解，说明原溶液中有Al3＋，加入过量的NaOH溶液后沉淀仍有部分不溶解，说明有其他的沉淀，则可得答案为B。答案：B11．在Al2(SO4)3和MgSO4的混合溶液中，滴加NaOH溶液，生成沉淀的量与滴入NaOH溶液的体积关系如图所示，则原混合溶液中Al2(SO4)3与MgSO4的物质的量浓度之比为()A．6∶1B．3∶1C．2∶1D．1∶2解析：由题意和图像可知，沉淀完全所需NaOH溶液的体积为50mL，而溶解至沉淀量不变需要60mLNaOH溶液，也就是说，溶解Al(OH)3所用的NaOH溶液是10mL，则生成Al(OH)3所用的NaOH溶液就应该是30mL，则生成Mg(OH)2所用的NaOH溶液就应该是20mL，根据反应方程式Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O，可推出Mg2＋与Al3＋物质的量之比为1∶1，所以Al2(SO4)3与MgSO4的物质的量浓度之比就应该为1∶2。答案：D二、非选择题12．工业制备铝一般是从铝土矿(主要成分是Al2O3，含有Fe2O3杂质)中得到纯净的Al2O3，然后电解Al2O3得到铝。如图是从铝土矿中提纯Al2O3的简单示意图。其中涉及的一个反应是：NaAlO2＋CO2＋2H2O===NaHCO3＋Al(OH)3↓。(1)图示(1)的实验操作是________；图示中(2)加入的试剂是________。(2)试推断物质：B.________，C.________，H．________，F.________。(填化学式)(3)写出化学方程式：①_____________________________________________________________。②_____________________________________________________________。③_____________________________________________________________。④_____________________________________________________________。解析：溶液B中通入CO2产生沉淀，说明B溶液为NaAlO2溶液，则向铝土矿中加入的试剂①是NaOH溶液，操作(1)是过滤；则溶液D为NaHCO3，反应②为：NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋NaOH＋H2O。答案：(1)过滤Ca(OH)2(2)NaAlO2Fe2O3CaCO3Al2O3(3)①Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O②NaHCO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋NaOH＋H2O③2Al(OH)3=====△Al2O3＋3H2O④2Al2O3=====电解4Al＋3O2↑13．铝是一种重要的金属，在生产、生活中具有许多重要的用途，下图所示是从铝土矿中制备铝的工艺流程：已知：①铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，SiO2为酸性氧化物；②溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠反应，能生成硅铝酸盐沉淀，化学反应方程式为2Na2SiO3＋2NaAlO2＋2H2O===Na2Al2Si2O8↓＋4NaOH。回答下列问题：(1)写出向铝土矿中加入足量氢氧化钠溶液后，该步操作中发生反应的离子方程式：__________________________________________________________________________________________________________________________。(2)滤渣A的主要成分为___________________________________________；滤渣A的用途是__________________________________________________(只写一种)；实验室过滤时使用玻璃棒，其作用是__________。(3)在工艺流程第三步中，选用二氧化碳作酸化剂的原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________。(4)若将铝溶解，下列试剂中最好选用__________(填字母序号)。A．浓硫酸B．稀硫酸C．稀硝酸理由是_________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)Al2O3属于两性氧化物，SiO2属于酸性氧化物，都能与强碱反应。(2)利用题目给出的信息——“硅铝酸盐沉淀”，可以知道滤渣A的主要成分是Fe2O3和Na2Al2Si2O8。对于滤渣A的用途一般很容易想到其可以作为炼铁的原料。(3)因为Al(OH)3是两性氢氧化物，若用强酸酸化滤液时，无法保证将全部铝元素转化为Al(OH)3过滤出来。(4)分析问题时，一般要同时考虑生产效益(原料利用率)和环保问题。答案：(1)Al2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2O、SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2O(2)Fe2O3和Na2Al2Si2O8炼铁的原料(或生产硅酸盐产品的原料)引流(3)经过足量氢氧化钠溶液的溶解，大部分铝元素均以NaAlO2的形式存在于滤液中，通入过量二氧化碳可以将NaAlO2完全转化为Al(OH)3(4)B铝与浓硫酸在常温下发生钝化，加热溶解会产生有毒气体SO2，原料利用率低；稀硝酸能溶解铝但会产生NO气体，污染空气，硝酸利用率低；而铝与稀硫酸反应速率较快，产生的H2对空气无污染