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第三课时　从铝土矿中提取铝
基础巩固
1.工业制取铝的过程中,涉及多步反应,其中属于分解反应的有(　　)
A.1步 B.2步
C.3步 D.4步
解析:在铝土矿制备金属铝的4步主要操作①溶解、②酸化、③灼烧、④电解中,灼烧和电解属于分解反应。
答案:B
2.电解法炼铝时,冰晶石的作用是(　　)
A.助熔剂
B.催化剂
C.还原剂
D.氧化剂
解析:冰晶石的作用是降低氧化铝的熔点,使氧化铝在较低温度下熔化。
答案:A
3.下列关于铝的提取说法不正确的是(　　)
A.铝元素在地壳中的含量高,储量丰富
B.工业上也可用焦炭在高温下还原氧化铝反应来制取金属铝
C.铝属于活泼金属,工业上通常用电解法来制取
D.铝的冶炼技术基本成熟,可以大量生产、使用
解析:工业上通常用电解法来制取铝。
答案:B
4.从铝土矿制备铝所涉及的下列有关反应中,属于氧化还原反应的是(　　)
A.铝土矿溶于NaOH溶液中
B.偏铝酸钠溶液的酸化
C.灼烧氢氧化铝固体
D.电解熔融的氧化铝
解析:电解熔融的氧化铝发生的反应是2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑,属于氧化还原反应。
答案:D
5.下列化学方程式书写错误的是(　　)
A.Al2O3粉末溶于NaOH溶液中:Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O
B.NaAlO2溶液中通入足量的CO2:2NaAlO2+CO2+3H2O2Al(OH)3↓+Na2CO3
C.灼烧氢氧化铝固体:2Al(OH)3Al2O3+3H2O
D.电解熔融的氧化铝:2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑
解析:NaAlO2溶液中通入足量的CO2:NaAlO2+CO2+2H2OAl(OH)3↓+NaHCO3。
答案:B
6.下列有关铝土矿中提炼铝的说法不正确的是(　　)
A.铝土矿中的铝元素是以化合态存在的,需用化学方法把铝元素变成游离态
B.提炼过程中,先将铝土矿净化提取氧化铝,再进行冶炼
C.可用常见的还原剂把氧化铝中的铝还原出来
D.冶炼铝的方法同工业冶炼钠、镁相似,可用电解法
解析:铝的金属性很强,用常见的还原剂不能把氧化铝中的铝还原出来,应用电解法。
答案:C
7.在MgO中混有少量的Al2O3杂质,欲将杂质除去可选用的试剂是(　　)
A.稀硫酸
B.浓氨水
C.稀盐酸
D.氢氧化钠溶液
解析:欲除去Al2O3杂质则应选择能溶解Al2O3而与MgO不反应的试剂,只有氢氧化钠溶液符合要求。
答案:D
8.下列操作可得到纯净Al2O3的是(　　)
A.向NaAlO2溶液中加入适量稀硫酸蒸干并灼烧
B.向NaAlO2溶液中通入过量CO2后蒸干并灼烧
C.向AlCl3溶液中加入过量氨水后蒸干并灼烧
D.向AlCl3溶液中加入适量NaAlO2溶液,蒸干并灼烧
解析:A中含有Na2SO4,B中反应生成NaHCO3,蒸干并灼烧后转化为Na2CO3,D中含有NaCl。
答案:C
9.下图所示是工业上冶炼铝的工艺流程图:
写出有关的化学方程式:
①　;
②　;
③　;
④　。
解析:①是铝土矿中的Al2O3与NaOH溶液反应,②是偏铝酸钠溶液与CO2反应,③是氢氧化铝固体受热分解,④是电解熔融的氧化铝。
答案:①Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O
②NaAlO2+2H2O+CO2NaHCO3+Al(OH)3↓
③2Al(OH)3Al2O3+3H2O
④2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑
10.某校化学兴趣小组用如图所示过程除去AlCl3中含有的Mg2+、K+杂质离子并尽可能减少AlCl3的损失。
请回答下列问题:
(1)写出混合物中加入足量氢氧化钠溶液时,溶液中发生反应的离子方程式:　、
　、
　。
(2)氢氧化钠溶液能否用氨水代替,为什么
(3)溶液a中存在的离子有　　　　　　　　　　　;在溶液a中加入盐酸时需控制盐酸的量,为什么　;
为此,改进方法是　。
答案:(1)Mg2++2OH-Mg(OH)2↓
Al3++3OH-Al(OH)3↓
Al(OH)3+OH-Al+2H2O
(2)不能,因为在Al3+与氨水反应生成Al(OH)3后,Al(OH)3不能与氨水继续反应,从而不能将Al(OH)3与Mg(OH)2分开
(3)Cl-、K+、Al、H+、OH-、Na+　因为氢氧化铝能与强酸反应,所以在加入盐酸沉淀Al时,需要控制盐酸的量,以防止部分铝转化成Al3+　通入过量二氧化碳气体
11.工业上用铝土矿(主要成分Al2O3、Fe2O3)提取氧化铝作冶炼铝的原料,提取的操作过程如下图所示。
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(1)写出步骤①中发生反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)写出滤液(甲)中一种溶质与过量NaOH溶液反应进入滤液(乙)所发生反应的离子方程式:
　。
(3)写出步骤③中生成Al(OH)3沉淀的化学方程式:
　。
答案:(1)Al2O3+6HCl2AlCl3+3H2O、
Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O
(2)Al3++3OH-Al(OH)3↓、
Al(OH)3+OH-Al+2H2O
(3)NaAlO2+CO2+2H2OAl(OH)3↓+NaHCO3
12.电解熔融的氧化铝制取金属铝,若有0.2 mol电子发生转移,则理论上能得到金属铝多少克 需氧化铝多少克
解析:n(Al)=0.2mol÷3=mol,m(Al)=mol×27g·mol-1=1.8g;
n(Al2O3)=n(Al)=mol=mol,m(Al2O3)=mol×102g·mol-1=3.4g。
答案:1.8 g　3.4 g
能力提升
1.工业上用铝土矿(主要成分为Al2O ( http: / / www.21cnjy.com )3,还有少量杂质Fe2O3、SiO2等,已知SiO2不与盐酸反应)提取纯Al2O3作冶炼铝的原料,提取时操作过程如下图所示,图中操作错误的是(　　)
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A.④⑤ B.③④
C.②⑤ D.①②
解析:④用过量盐酸会溶解生成的Al(OH)3 ( http: / / www.21cnjy.com )沉淀,可以通足量的CO2使溶液中的NaAlO2完全形成Al(OH)3沉淀;⑤Al(OH)3沉淀灼烧生成Al2O3。
答案:A
2.在NaAlO2溶液中,通入 ( http: / / www.21cnjy.com )a mol HCl气体,生成b mol沉淀后,又通入c mol HCl气体时,沉淀恰好溶解,则原NaAlO2溶液中含NaAlO2的物质的量是(　　)
A. mol
B. mol
C. mol
D.c mol或 mol
解析:由方程式:NaAlO2+4HClNaCl+AlCl3+2H2O可知,NaAlO2的物质的量是HCl的。
答案:B
3.欲将MgCl2、AlCl3的混合溶液分离开,某同学设计了如下方案:
(1)试剂①应选用　　　　(填“NaOH溶液”或“氨水”)。该试剂的用量是　　　　(填“过量”或“少量”)。
(2)过滤后所得沉淀①需进行洗涤,洗涤的方法是
　。
(3)写出生成溶液①的离子方程式:
　。
(4)以上实验设计明显存在缺陷,请将其指出
　。
解析:欲分离Mg2+、Al3+必须利用Al(OH)3既溶于强酸又溶于强碱而Mg(OH)2只能溶于强酸的性质差异。
答案:(1)NaOH溶液　过量
(2)在过滤器中加蒸馏水至浸没沉淀,然后使水自然流下,重复2~3次即可
(3)Al3++4OH-Al+2H2O(或分步写:Al3++3OH-Al(OH)3↓,Al(OH)3+OH-Al+2H2O)
(4)所得AlCl3溶液中混有NaCl
4.铝土矿中常含有少量的SiO2和Fe2O3,写出实验室由铝土矿制取纯净Al2O3时需加入的试剂和反应的化学方程式。
(1)加过量的　　　,过滤除去　　　沉淀,化学方程式为　　　　　　　　　　　,　　　　　　　　　　　。
(2)加过量的　　　　,过滤除去　　　　,化学方程式为　　　　　　　　　　　,　　　　　　　　　　　。
(3)通入过量的　　　,过滤得到　　　　,化学方程式为　　　　　　　　　　　　。
(4)灼烧　　　　　可以得到纯净的Al2O3,化学方程式为　　　　　　　　　　　　。
解析:(1)先加过量的盐酸,溶解A ( http: / / www.21cnjy.com )l2O3和Fe2O3,过滤除去SiO2;(2)再加过量的NaOH溶液,使AlCl3转化为NaAlO2,FeCl3转化为Fe(OH)3沉淀,过滤除去Fe(OH)3;(3)通入过量的CO2,使NaAlO2转化为Al(OH)3沉淀,过滤得到Al(OH)3;(4)灼烧Al(OH)3可以得到纯净的Al2O3。
答案:(1)盐酸　SiO2　Al2O3+6HCl2AlCl3+3H2O
Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O
(2)NaOH溶液　Fe(OH)3　FeCl3+3NaOHFe(OH)3↓+3NaCl　AlCl3+4NaOHNaAlO2+3NaCl+2H2O
(3)CO2　Al(OH)3　NaAlO2+CO2+2H2OAl(OH)3↓+NaHCO3
(4)Al(OH)3　2Al(OH)3Al2O3+3H2O
5.分别画出金属镁、铝工业提取的流程图,比较它们提取原理上的共同之处。
答案:金属镁的提取流程图:
海水Mg(OH)2MgCl2溶液MgCl2·6H2OMgCl2Mg
金属铝的提取流程图:
铝土矿滤液沉淀氧化铝(熔融)铝
它们的工艺流程都是:(1)都有金属元素的富集过程;(2)电解其熔融的化合物。第一单元　从铝土矿到铝合金
第一课时　铝及铝合金
基础巩固
1.下列有关铝及铝合金说法错误的是(　　)
A.氧化铝是一种高硬度、高熔沸点的化合物
B.铝是活泼的金属,其抗腐蚀能力差
C.铝合金具有密度小、高强度及较好的可塑性
D.铝合金可用于制飞机骨架等
解析:铝能与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化物薄膜,该氧化膜能阻碍反应的进一步进行,所以有抗腐蚀能力。
答案:B
2.下列有关金属铝的叙述正确的是(　　)
A.铝在常温下不能与氧气反应
B.铝不能与氯气反应
C.铝既能与酸反应,又能与碱反应
D.铝表面的氧化膜只能与酸反应,不能与碱反应
解析:铝是一种比较活泼的金属,能与氧气、氯气等非金属反应,铝既能溶于酸,又能溶于碱。
答案:C
3.下列说法不正确的是(　　)
A.大量使用的不是纯金属而是它们的合金
B.目前已制得的纯金属只有90多种,但制得的合金已达几千种
C.目前世界上使用量最大的合金是铝合金
D.废弃铝制包装既浪费金属材料又造成环境污染
解析:目前世界上使用量最大的合金是钢。
答案:C
4.除去镁粉中混有的少量铝粉,可选用的溶液是(　　)
A.盐酸 B.硝酸
C.氨水 D.氢氧化钠溶液
解析:镁、铝均溶于盐酸、硝酸,均不溶于氨水,而镁不溶于NaOH溶液,铝溶于NaOH溶液。
答案:D
5.在常温下,下列溶液可以用铝制容器盛放的是(　　)
A.浓硝酸 B.氢氧化钠溶液
C.硫酸铜溶液 D.稀盐酸
解析:常温下铝在浓硝酸、浓硫酸中钝化,而与NaOH、CuSO4、HCl溶液反应而被腐蚀。
答案:A
6.在工业上铝常用于冶炼难熔金属,这一用途主要是由于铝 (　　)
A.具有强还原性,反应中放出大量的热
B.高温时在空气中能燃烧
C.具有良好导热性
D.反应后生成熔点更高的氧化铝
解析:铝常用于冶炼难熔金属,主要是由于铝具有强还原性,反应中放出大量的热。
答案:A
7.在铝与NaOH溶液的反应中,作为氧化剂的是(　　)
A.水 B.铝
C.氢氧化钠 D.氢氧化钠和水
解析:Al与NaOH溶液反应,首先是Al与水电离出的H+发生氧化还原反应:
生成的Al(OH)3随即与NaOH发生反应:Al(OH)3+NaOHNaAlO2+2H2O
以上反应合并起来可表示为:
答案:A
8.日常生活中常用铝制炊具,它质轻且坚固耐用,其中的原因是(　　)
A.铝制品表面涂有一层油,可以保护铝不受腐蚀
B.铝很不活泼,不易与其他物质反应
C.铝制品表面有一层致密的氧化物薄膜,起保护作用
D.铝虽然很活泼,但只有在高温下才能反应
解析:铝的化学性质很活泼,易与空气中的氧气反应形成一层致密的氧化物薄膜,而阻止内部的铝继续反应,从而使铝制炊具坚固耐用。
答案:C
9.将一块铝箔用砂纸打磨表面后,在酒精灯上加热至熔化,下列说法中正确的是(　　)
A.熔化的是铝
B.熔化的是Al2O3
C.熔化物滴落
D.熔化物迅速燃烧
解析:打磨掉氧化膜的铝又迅速被O2氧化为 ( http: / / www.21cnjy.com )Al2O3,包裹在Al的表面,保护内层的Al不被继续氧化;由于Al2O3的熔点比Al高,当加热至铝熔化时,Al2O3薄膜依然完好存在,里面熔化的铝不与O2接触不能迅速燃烧,也不会滴落。
答案:A
10.下列关于铝的叙述中不正确的是(　　)
A.铝是地壳中含量最多的金属元素
B.铝容易失去电子,表现还原性
C.铝在空气中用酒精灯点不着
D.在常温下,铝不能与氧气反应
解析:铝是地壳中含量最多的金属元素,其最外 ( http: / / www.21cnjy.com )层电子数为3,易失去电子,表现还原性,活泼性较强,A、B正确;常温下在空气中加热铝时,铝表面形成的Al2O3可以阻碍O2与内部的铝继续反应,所以用酒精灯点不着,C正确。
答案:D
11.把铝箔放在盐酸中除去表面的氧化膜,所 ( http: / / www.21cnjy.com )发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　,把除去氧化膜的铝箔迅速放到酒精灯火焰上加热,看到的现象是　　　　　　　　　　　　　　,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,所发生的反应是　　　　　　　　　　　　　。
解析:铝箔表面的氧化膜为A ( http: / / www.21cnjy.com )l2O3,它可以和酸反应生成盐和水;把除去氧化膜的铝箔迅速放到酒精灯火焰上加热时,其表面已生成致密的氧化膜,它阻碍了氧气和铝的进一步反应,并且它的熔点很高,难以熔化。
答案:Al2O3+6HCl2AlCl3+3H2O
铝箔形成液滴却不滴落
生成的Al2O3薄膜的熔点高于Al的熔点,它阻止了Al和O2的进一步反应,且使内层熔化的Al无法滴落
4Al+3O22Al2O3
12.向一个铝制易拉罐中充满CO2,然 ( http: / / www.21cnjy.com )后往罐中注入足量的NaOH溶液,立即用胶布严封罐口,不多会儿听到罐内“咔咔”作响,发现易拉罐变瘪,再过一会儿易拉罐又鼓起来。
(1)易拉罐变瘪的原因是　　　　　　　　　　　　　,反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　。
(2)易拉罐又鼓起来的原因是　　　　　　　　　　　,反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　。
解析:开始CO2溶于NaOH溶液, ( http: / / www.21cnjy.com )罐内气压减小,小于外界气压,易拉罐被压瘪。之后铝制的易拉罐与NaOH溶液反应,产生H2,罐内压强又增大,易拉罐又鼓起。
答案:(1)NaOH溶液吸收CO2,罐内压强减小,外界气压将易拉罐压瘪　CO2+2OH-C+H2O
(2)Al与NaOH溶液反应产生H2　2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑
13.向500 mL NaOH溶液中投入10.8 g Al,二者恰好完全反应,试计算:
(1)Al的物质的量;
(2)参加反应的NaOH的物质的量和溶液中NaOH的物质的量浓度;
(3)在标准状况下生成H2的体积。
解析:(1)Al的摩尔质量是27g·mol-1,
n(Al)==0.4mol。
(2)设参加反应的NaOH物质的量是n。
2Al　+　2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
2 2
0.4mol n
,n=0.4mol
c(NaOH)==0.8mol·L-1
(3)设在标准状况下生成H2的体积是V。
2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
2mol 3×22.4L
0.4mol V
V==13.44L
答案:(1)0.4 mol
(2)参加反应的NaOH的物质的量是0.4 mol,NaOH溶液物质的量浓度是0.8 mol·L-1
(3)13.44 L
能力提升
1.现代建筑的门窗框架,常加工成古铜色的硬铝制品。硬铝是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.Al-Si合金
B.Al-Cu-Mg-Mn-Si合金
C.Al-Mg合金
D.表面有氧化铝膜的纯铝
解析:由题干可知,硬铝呈“古铜色”,则该合金中肯定含有红色的物质,四个备选项中呈现红色的只有金属铜,因而B项正确。
答案:B
2.等体积的盐酸和苛性钠溶液分别与两份足量的铝粉反应,在相同条件下产生同体积氢气,则盐酸和苛性钠溶液中溶质的物质的量浓度之比是(　　)
A.1∶1 B.1∶2
C.3∶1 D.2∶3
解析:由反应方程式2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑,2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑可知,生成等体积的氢气,需要HCl、NaOH的物质的量之比为3∶1。因两溶液等体积,故物质的量浓度之比也为3∶1。
答案:C
3.某无色溶液能与铝粉作用生成氢气,则溶液中可能大量共存的离子组是(　　)
A.H+、Mg2+、Cl-、Cu2+
B.Fe2+、K+、Na+、H+
C.Cl-、Ba2+、N、OH-
D.OH-、Cl-、HC、Mg2+
解析:能与铝粉反应生成氢气的可以是酸液也可以是碱液。
答案:C
4.将表面已完全钝化成氧化铝的铝条,插入下列溶液中,不会发生反应的是(　　)
A.稀硝酸 B.稀盐酸
C.硝酸钠 D.氢氧化钠
解析:由于铝的氧化物Al2O3是一 ( http: / / www.21cnjy.com )种两性氧化物,既可与强酸反应,又可与强碱反应,所以A、B、D三项皆不符合题意,只有C选项中的NaNO3不与Al2O3反应,故不可能与钝化的铝条发生反应。
答案:C
5.对于铝和烧碱溶液的反应,下列说法不正确的是(　　)
A.铝是还原剂
B.该反应是氧化还原反应
C.该反应说明所有金属都能与碱反应
D.H2为还原产物
解析:铝与烧碱溶液反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑,分析元素化合价变化可知反应为氧化还原反应,铝是还原剂,H2为还原产物,A、B、D正确。铝能与烧碱溶液反应,并不能说明所有金属都能与碱反应,如镁、铁、铜等均不与碱溶液反应。
答案:C
6.等量镁铝合金粉末分别与下列4种过量物质充分反应,放出氢气最多的是(　　)
A.NaOH溶液 B.稀硫酸
C.蔗糖溶液 D.NaCl溶液
解析:Mg与NaOH溶液不反应,A中只有Al ( http: / / www.21cnjy.com )与NaOH溶液反应放出H2,而B中二者均可与稀硫酸反应,Al在足量NaOH和H2SO4中产生的H2是相等的,故B比A中生成的H2多,C、D项中物质均不与Mg、Al反应生成H2。
答案:B
7.在天平的两个托盘上放有 ( http: / / www.21cnjy.com )两个烧杯,两个烧杯中分别盛有盐酸和氢氧化钠溶液,天平处于平衡状态,当分别向两烧杯中加入等质量的铝(酸和碱都是足量的)充分反应后 (　　)
A.天平保持平衡 B.左高右低
C.左低右高 D.无法确定
解析:在与盐酸的反应中, ( http: / / www.21cnjy.com )每有27gAl参加反应,同时生成氢气3g,而将铝投入到氢氧化钠溶液中,同样是每有27gAl参加反应,同时生成氢气3g。所以只要是投入相同质量的铝,且酸和碱都足量时,溶液的质量变化值相等,所以天平仍然保持平衡。
答案:A
8.用一张已除去表面氧化膜的铝箔紧紧包 ( http: / / www.21cnjy.com )裹在试管外壁(见图),将试管浸入硝酸汞溶液中,片刻取出,然后置于空气中,不久铝箔表面生出“白毛”,红墨水柱右端上升。根据实验现象判断下列说法错误的是(　　)
A.实验中发生的反应都是氧化还原反应
B.铝是一种较活泼的金属
C.铝与氧气反应放出大量的热量
D.铝片上生成的白毛是氧化铝和氧化汞的混合物
解析:红墨水柱右端上升说明反应放热,C ( http: / / www.21cnjy.com )正确;铝是一种较活泼的金属,容易被空气中的氧气氧化而变成氧化铝。通常的铝制品之所以能免遭氧化,是由于铝制品表面有一层致密的氧化铝外衣保护着。在铝箔的表面涂上硝酸汞溶液以后,硝酸汞与铝发生置换反应,生成了液态金属——汞。汞能与铝结合成合金,俗称“铝汞齐”,在“铝汞齐”表面的铝没有氧化铝保护膜的保护,很快被空气中的氧气氧化变成了白色固体氧化铝。当“铝汞齐”表面的铝因氧化而减少时,铝箔上的铝会不断溶解进入“铝汞齐”,并继续在表面被氧化,生成白色的氧化铝——白毛。故D错。
答案:D
9.已知A为金属单质,在如下图所示各步反应的最后生成物是白色沉淀。
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)试确定A、B、C、D、E的化学式。
(2)写出各步反应的化学方程式,是离子反应的写离子方程式。
①　。
②　。
③　。
④　。
⑤　。
解析:金属单质A既能与H2SO4反应,又能与NaOH反应,可推出A为Al。
答案:(1)A:Al　B:AlCl3　C:NaAlO2　D:Al2(SO4)3　E:Al(OH)3
(2)①2Al+3Cl22AlCl3
②2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑
③2Al+6H+2Al3++3H2↑
④Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3N
⑤Al+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HC
10.某研究性学习小组对铝热反应实 ( http: / / www.21cnjy.com )验展开研究,关于“铝热反应”的现象有“反应放出大量的热,并发出耀眼的光芒”“纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中”。查阅《化学手册》可知,Al、Fe2O3、Al2O3、Fe的熔、沸点数据如下:
物质 Al Fe2O3 Al2O3 Fe
熔点/℃ 660 1 462 2 054 1 535
沸点/℃ 2 467 — 2 980 2 750
(1)某同学推测,铝热反应所得到的熔融物 ( http: / / www.21cnjy.com )应是铁铝合金。理由是:该反应放热,能使铁熔化,而铝的熔点比铁低,此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释　　　　　　(填“合理”或“不合理”)。
(2)设计一个简单的实验方案,证明上述所得的冷却后块状熔融物中含有金属铝。填写下列表格:
所用试剂
实验操作及现象
有关反应的化学方程式
(3)实验室欲溶解此熔融物,最好选用下列试剂中的　　　　(填字母)。
A.浓硫酸
B.稀硫酸
C.稀硝酸
D.NaOH溶液
解析:(1)合理,两组成材料的熔点相差不大,且一物质的沸点不低于另一物质的熔点,理论上都能形成合金。
(2)铝的化学性质之一是铝能与NaOH溶液反应产生氢气,因此用氢氧化钠溶解,是一行之有效的方法。
答案:(1)合理
(2)
所用试剂 氢氧化钠溶液
实验操作及现象 取适量冷却后的块状熔融物置于试管中,加入氢氧化钠溶液,有气体产生
有关反应的化学方程式 2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
(3)B第二课时　铝的氧化物与氢氧化物
基础巩固
1.对氧化铝的分类正确的是(　　)
A.酸性氧化物
B.碱性氧化物
C.两性氧化物
D.过氧化物
解析:氧化铝属于两性氧化物,C正确。
答案:C
2.下列关于Al(OH)3的性质叙述错误的是(　　)
A.Al(OH)3是难溶于水的白色沉淀
B.明矾溶于水形成的Al(OH)3能吸附水中的悬浮物
C.Al(OH)3能溶于氨水
D.Al(OH)3属于两性氢氧化物
解析:Al(OH)3是两性氢氧化物,能被强酸强碱溶解。
答案:C
3.下列离子方程式书写错误的是(　　)
A.氯化铝溶液与少量NaOH溶液反应:Al3++3OH-Al(OH)3↓
B.Al(OH)3溶于NaOH溶液中:Al(OH)3+OH-Al+2H2O
C.NaAlO2溶液中通入过量的CO2:Al+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HC
D.Al2O3粉末溶于NaOH溶液中:Al3++4OH-Al+2H2O
解析:Al2O3在离子方程式中不可拆成离子。
答案:D
4.在强碱性溶液中,下列各组离子能在同一溶液里大量共存的是(　　)
A.Na+、Al3+、Cl-、Al
B.K+、H+、S、Al
C.Na+、Al3+、N、OH-
D.K+、Na+、Al、S
解析:Al3+与Al不能大量共存,H+与Al不能大量共存,Al3+与OH-不能大量共存。
答案:D
5.使溶液中的Al完全转化成Al(OH)3,应选择的最好试剂是(　　)
A.H2SO4 B.HCl
C.CO2 D.NH3·H2O
解析:因为Al(OH)3溶于强酸、强碱,而不溶于弱酸,且Al不与弱碱反应,所以选C。
答案:C
6.实验室需要使AlCl3溶液中的Al3+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:D
7.现有100 mL 3 m ( http: / / www.21cnjy.com )ol·L-1的NaOH溶液和100 mL 1 mol·L-1的氯化铝溶液。(1)将NaOH溶液分多次加到氯化铝溶液中;(2)将氯化铝溶液分多次加到NaOH溶液中。比较两种操作的结果是(　　)
A.现象相同,沉淀量不等
B.现象相同,沉淀量也相等
C.现象不同,沉淀量相等
D.现象不同,沉淀量不等
解析:将NaOH溶液分多次 ( http: / / www.21cnjy.com )加到氯化铝溶液中,立即生成沉淀,而将氯化铝溶液分多次加到NaOH溶液中,开始没有沉淀,后来生成沉淀,所以现象不同;由于NaOH和AlCl3的物质的量之比为3∶1,正好生成沉淀,所以沉淀量相等。
答案:C
8.有氧化镁、氧化铝混合粉末18.2 g, ( http: / / www.21cnjy.com )它恰好溶于500 mL 4 mol·L-1的盐酸里,若要使沉淀质量达到最大值,则需加入2 mol·L-1的氢氧化钠溶液的体积为(　　)
A.1 000 mL
B.500 mL
C.100 mL
D.1 500 mL
解析:当沉淀质量达到最大值时,有MgO~2HCl~MgCl2~2NaOH
Al2O3~6HCl~2AlCl3~6NaOH
故n(NaOH)=n(HCl),则有:
c(HCl)·V(HCl)=c(NaOH)·V(NaOH),
4mol·L-1×500mL=2mol·L-1×V(NaOH),V(NaOH)=1000mL。
答案:A
9.等体积的AlCl3和NaOH两种溶液混合 ( http: / / www.21cnjy.com )后,沉淀物中含铝的质量与溶液中含铝的质量相等,则AlCl3和NaOH两种溶液的物质的量浓度之比是(　　)
①1∶3　②2∶3　③1∶4　④2∶7
A.①② B.③④ C.①③ D.②④
解析:设n(AlCl3)=2mol。
①当只有1molAlCl3转化为Al(OH) ( http: / / www.21cnjy.com )3时:n(NaOH)=3n[Al(OH)3]=3mol,则AlCl3和NaOH两种溶液的物质的量浓度之比是2∶3。
②当2molAlCl3先全部 ( http: / / www.21cnjy.com )转化为Al(OH)3,然后再将1molAl(OH)3溶解时:n(NaOH)=4n(AlCl3)-n[Al(OH)3]=8mol-1mol=7mol,则AlCl3和NaOH两种溶液的物质的量浓度之比是2∶7。
答案:D
10.铝、氧化铝、氢氧化铝和可溶性铝盐与过量强碱溶液的反应,其生成物有一定的规律,下列说法中正确的是(　　)
A.都有H2O生成
B.都有H2生成
C.都有Al生成
D.都有Al3+生成
解析:依据“铝三角”中铝及其化合物的转化关系可知:四种物质均能与过量强碱溶液反应,生成Al(偏铝酸盐)。
答案:C
11.下列关于Al(OH)3性质的叙述中,错误的是(　　)
A.Al(OH)3是两性氢氧化物
B.Al(OH)3是难溶于水的白色胶状物质
C.Al(OH)3能凝聚水中的悬浮物,也能吸附色素
D.Al(OH)3既能溶于NaOH溶液、氨水,又能溶于盐酸
解析:Al(OH)3是两性氢氧化物,既能溶于强酸溶液,又能溶于强碱溶液,与弱酸、弱碱不反应。
答案:D
12.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(　　)
A.Al B.Al(OH)3
C.AlCl3 D.Al2O3
解析:根据题设要求所发生的反应及 ( http: / / www.21cnjy.com )Na原子守恒,有:n(NaOH)=n(Na+),Al→NaAlO2~NaOH,Al(OH)3→NaAlO2~NaOH,AlCl3→(NaAlO2+3NaCl)~4NaOH,Al2O3→2NaAlO2~2NaOH。设4种固体的质量均为m,则消耗碱的物质的量分别为m/27mol,m/78mol,m/33.375mol,m/51mol,可知选项A正确。
答案:A
13.下列用氯化铝制取硝酸铝的方案中,最佳的方案是 (　　)
A.在氯化铝溶液中加硝酸
B.在氯化铝溶液中加硝酸钡溶液
C.用氯化铝溶液与氢氧化钠溶液反应,过滤,在所得沉淀中加硝酸
D.用氯化铝溶液与过量氨水反应,过滤,在所得沉淀中加硝酸
解析:AlCl3与HNO3、Ba(NO3) ( http: / / www.21cnjy.com )2都不反应,故A、B不可选。C项AlCl3与NaOH反应时,NaOH的用量不易控制,NaOH过量会使Al(OH)3溶解。D项生成的Al(OH)3不溶于过量的氨水,过滤后,Al(OH)3溶于硝酸制得硝酸铝。D项比C项易操作。
答案:D
14.氢氧化铝可作为治疗胃酸过多的内服药,这是利用了氢氧化铝的(　　)
A.酸性 B.碱性
C.两性 D.氧化性
解析:氢氧化铝具有弱碱性,可以用于中和胃酸。
答案:B
15.下列物质中既能与稀硫酸反应,又能与氢氧化钠溶液反应的是(　　)
①NaHCO3　②Al2O3　③Al(OH)3　④Al
A.③④ B.②③
C.①③④ D.①②③④
解析:Al2O3、Al(OH)3、Al ( http: / / www.21cnjy.com )都能与稀硫酸反应生成Al2(SO4)3,都能与氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2;NaHCO3与稀硫酸反应生成Na2SO4、CO2和H2O,与氢氧化钠溶液反应生成Na2CO3和H2O。
答案:D
16.胃酸过多是常见的胃病。下面是甲、乙两种常见胃药的说明摘要。
甲:①白色结晶状粉末,可缓缓分解;
②能溶于水,水溶液呈弱碱性;
③遇酸及酸性药物则产生二氧化碳;
④胃酸过多患者服用多见胃胀气,甚至有引起胃溃疡穿孔的危险。
乙:①与胃酸作用是中和反应,作用缓慢而持久,可维持3~4 h。
②凝胶本身覆盖于溃疡面上,具有保护作用。
③可溶于稀酸或氢氧化钠溶液中。
(1)请你推测,甲中含有的主要化学成分是　　　　(填化学式);乙中含有的主要化学成分是　　　　(填化学式)。
(2)试写出甲中含有的主要化学成分引起胃胀气反应的离子方程式:　。
(3)试写出乙中含有的主要化学成分溶于NaOH溶液的离子方程式:　。
解析:根据题目信息对甲、乙性质的描述可知甲为NaHCO3,乙为Al(OH)3,NaHCO3与酸反应的离子方程式为HC+H+CO2↑+H2O,Al(OH)3溶于OH-的反应为Al(OH)3+OH-Al+2H2O。
答案:(1)NaHCO3　Al(OH)3
(2)HC+H+H2O+CO2↑
(3)Al(OH)3+OH-Al+2H2O
17.有4种含有铝元素的化合物A、B、C、D,且能发生下列反应:①A+NaOHD+H2O;②BA+H2O;③C+NaOHB+NaCl;④在①溶液中滴入盐酸后有沉淀生成,盐酸过量沉淀又溶解生成C。则A、B、C、D的化学式分别是A　　　、B　　　　、C　　　　、D　　　　。
解析:含有铝元素的化合物加热能分解的只有Al(OH)3,根据②BA+H2O推出B为Al(OH)3,A为Al2O3,再由①A+NaOHD+H2O推出D为NaAlO2,由③C+NaOHB+NaCl推出C为AlCl3。
答案:Al2O3　Al(OH)3　AlCl3　NaAlO2
18.A、B、C是单质,其中A是金属,B、C是气体,各种物质间的转化关系如图:
( http: / / www.21cnjy.com )
根据图示转化关系回答:
(1)写出下列物质的化学式:
A　　　　,B　　　　,乙　　　　,丁　　　　。
(2)写出下列变化的方程式:
①A与NaOH溶液反应的化学方程式:
　。
②甲与NaOH溶液反应的离子方程式:
　。
解析:常见金属单质中能与NaOH溶液反应产生气体的只有Al,所以A是Al,乙是NaAlO2,C是H2,甲是Al的化合物,可与NaOH溶液反应产生NaAlO2,可能是Al2O3,则丙是H2O,B是O2,所以甲一定是Al2O3;根据NaAlO2+CO2+2H2ONaHCO3+Al(OH)3↓得丁是Al(OH)3。
答案:(1)Al　O2　NaAlO2　Al(OH)3
(2)①2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
②Al2O3+2OH-2Al+H2O
能力提升
1.向30 mL 1 mol·L- ( http: / / www.21cnjy.com )1的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4 mol·L-1的NaOH溶液,若产生0.78 g白色沉淀,则加入的NaOH溶液的体积可能为(　　)
A.7.5 mL或27.5 mL
B.10 mL
C.15 mL
D.30 mL
解析:n(Al3+)=0.03L×1mol·L-1=0.03mol,n[Al(OH)3]==0.01mol。
①当NaOH不足时,n(NaOH)=3n[Al(OH)3]=0.03mol,V==7.5mL。
②当NaOH过量时,n(NaOH)=4n(Al3+)-n[Al(OH)3]=0.12mol-0.01mol=0.11mol,V==27.5mL。
答案:A
2.由Al3+Al(OH)3Al　　　 Al3+系列变化中,　　　　中应填写的是(　　)
A.Al(OH)3 B.AlCl3
C.HCl D.NaOH
解析:由铝及其化合物转化关系可知,在Al中加入过量强酸才能实现转化为Al3+,其中间产物为Al(OH)3。
答案:A
3.下列各组中两瓶无标签的无色溶液,不用其他试剂能鉴别出来的一组是(　　)
A.AlCl3和NaOH
B.NaHCO3和NaOH
C.Na2SO4和BaCl2
D.AgNO3和NaCl
解析:AlCl3逐滴加入NaOH ( http: / / www.21cnjy.com )溶液中,开始阶段无沉淀,之后生成沉淀,而NaOH加入AlCl3中先产生沉淀,后沉淀溶解,两过程现象不一致,可鉴别,A项正确;B项互滴无明显现象;C、D项互滴现象相同。
答案:A
4.镁铝合金溶于适量的盐酸中,再加入过量氢氧化钠溶液,反应后溶液中可能大量存在的离子组是(　　)
A.Na+、Mg2+、Al3+、Cl-
B.Na+、Al、Cl-、OH-
C.Na+、Mg2+、Al、Cl-
D.Na+、Al3+、Al、Cl-
解析:镁铝合金溶于适量的盐酸中,溶液中大量存在的离子有:Mg2+、Al3+、Cl-,加入过量氢氧化钠溶液,则Mg2+反应生成氢氧化镁沉淀,Al3+转化为Al。
答案:B
5.已知X是某金属单质,X、A、B、C含同一种元素,可发生如下转化:
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)写出下列物质的化学式:X　　　　,A　　　　,B　　　　,C　　　　。
(2)写出以下反应的离子方程式:
②　　　　　　　　　　;
④　　　　　　　　　　。
解析:金属单质中既可与酸反应,又可与碱反应的只有Al,X是Al,则A是Al2O3,B是NaAlO2,C是AlCl3。
答案:(1)Al　Al2O3　NaAlO2　AlCl3
(2)2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑
Al2O3+2OH-2Al+H2O
6.A、B、C、D、E 5种化合物,均 ( http: / / www.21cnjy.com )含有某种常见元素,它们的转化关系如图所示,其中A为澄清溶液,C为难溶的白色固体,E则易溶于水,若取A溶液灼烧,焰色反应为浅紫色(透过蓝色钴玻璃)。
( http: / / www.21cnjy.com )
请回答下列问题:
(1)写出化学式:A　　　　,B　　　　,C,D,E　　　　。
(2)写出下列反应的离子方程式:
AB:　;
BD:　;
CE:　。
解析:以物质B作为突破口,B既能与 ( http: / / www.21cnjy.com )NaOH溶液反应,又能与盐酸反应,且能受热分解,B为Al(OH)3,C为Al2O3,则D为AlCl3,E为NaAlO2,A与过量CO2反应生成B,且焰色反应为紫色,A为KAlO2。
答案:(1)KAlO2　Al(OH)3　Al2O3　AlCl3　NaAlO2
(2)Al+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HC
Al(OH)3+3H+Al3++3H2O
Al2O3+2OH-2Al+H2O
7.某混合物A含有KAl(SO4)2、Al2O3和Fe2O3,在一定条件下可实现下图所示的物质之间的变化:
( http: / / www.21cnjy.com )
据此判断:
(1)固体B所含物质的化学式为　　　　　　　　。
(2)固体E所含物质的化学式为　　　　　　　　。
(3)反应①的离子方程式为　。
解析:根据KAl(SO4)2、Al2 ( http: / / www.21cnjy.com )O3和Fe2O3的溶解性,可知溶液为KAl(SO4)2溶液,沉淀为Al2O3和Fe2O3,在Al2O3和Fe2O3中加入NaOH溶液,Al2O3溶于NaOH溶液生成NaAlO2溶液,再通入CO2生成Al(OH)3沉淀,加热分解生成Al2O3。
答案:(1)Al2O3
(2)K2SO4、(NH4)2SO4
(3)2Al+CO2+3H2O2Al(OH)3↓+C或Al+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HC
8.在50 mL b mol·L-1 AlCl3溶液中加入50 mL a mol·L-1的NaOH溶液。
(1)当a≤3b时,生成Al(OH)3沉淀的物质的量为　　　　　　。
(2)当a、b满足　　　　　　条件时,无沉淀生成。
(3)当a、b满足　　　　　　　　　　条件时,a增大,沉淀减少,此时Al(OH)3的质量为　　　　　　g。
解析:Al3+与NaOH生成沉淀规律:
①当n(Al3+)∶n(OH-)≥1∶3时,n[Al(OH)3]=。
②当n(Al3+)∶n(OH-)≤1∶4时,m[Al(OH)3]=0。
③当1∶4答案:(1) mol
(2)a≥4b
(3)4b>a>3b　15.6b-3.9a

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