32 从铝土矿到铝合金.docx
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32从铝土矿到铝合金
第2单元 从铝土矿到铝合金
(时间:
45分钟)
[基础过关题]
1.化学在生产和日常生活中有着重要的应用。
下列说法中错误的是( )
A.MgO、Al2O3的熔点很高,可制作耐高温材料,工业上也用其电解冶炼对
应的金属
B.明矾水解形成的胶体能吸附水中悬浮物,可用于水的净化
C.燃放烟花是利用了某些金属元素的焰色反应
D.铝比铁活泼,但铝制品比铁制品在空气中耐腐蚀
解析 MgO的熔点很高,通常电解熔点较低的MgCl2制备Mg,A错误;Al3+水解生成的Al(OH)3胶体具有吸附性,能吸附水中的悬浮物,因而可用于水的净化,B正确;Al的表面形成致密的氧化膜,可以保护Al不被进一步腐蚀,D正确。
答案 A
2.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.AlB.Al(OH)3 C.AlCl3D.Al2O3
解析 假设上述四种物质均为1g,则物质的量分别为
mol,
mol,
mol,
mol,完全溶解转化为NaAlO2时,所需NaOH的物质的量分别为
mol、
mol,
×4mol=
mol,
×2mol=
mol,所以选A。
答案 A
3.将等物质的量的镁和铝均匀混合,取等质量该混合物四份,分别加到足量的下列溶液中,充分反应后,放出氢气最多的是( )
A.3mol·L-1盐酸
B.4mol·L-1HNO3溶液
C.5mol·L-1NaOH溶液
D.18.4mol·L-1H2SO4溶液
解析 B项中硝酸和D项中浓硫酸与金属反应不产生氢气;C项中NaOH溶液只与铝反应而不与镁反应,而A项中盐酸与镁和铝均能反应,A项正确。
答案 A
4.有一块镁铝合金,其中镁与铝的质量比是8∶9。
加入足量稀H2SO4使其完全溶解后,再加入NaOH溶液,生成沉淀的质量随NaOH溶液体积变化的曲线如下图,其中正确的是( )
解析 镁与铝的质量比是8∶9,则其物质的量之比是1∶1,NaOH溶液过量后Al(OH)3完全溶解,只有Mg(OH)2,B错;等物质的量的Mg(OH)2与Al(OH)3的质量之比是58∶78,即剩余的Mg(OH)2的质量小于沉淀最大质量的1/2,排除C、D,故选A。
答案 A
5.某同学用同一种MgAl合金进行甲、乙、丙三组实验,测得如下数据(盐酸的物质的量浓度相等),下列分析推理不正确的是( )
实验序号
甲
乙
丙
合金质量/mg
255
385
459
盐酸体积/mL
30
30
30
生成气体体积(标况)/mL
280
336
336
A.甲组实验中盐酸过量
B.乙组实验中盐酸不足
C.合金中Mg、Al的物质的量之比为1∶1
D.盐酸的物质的量浓度为3.0mol·L-1
解析 对比甲、乙两组的实验数据,可以看出,乙组所用的合金比甲组多,产生的H2也多,说明甲组中的盐酸未反应完,盐酸是过量的。
从甲组的实验可知,每毫克合金与盐酸反应产生H2的体积为
mL,若乙组的合金耗尽,应生成H2的体积为
×385mL=423mL,实际上只生成336mL,说明乙组中盐酸不足。
根据甲组的实验可求出合金中Mg、Al的物质的量,设分别为xmol、ymol。
有24x+27y=0.255,x+1.5y=
,联立两式,解得x=y=0.005,x∶y=1∶1。
根据乙组的实验可求出盐酸的物质的量浓度:
×2=c(HCl)×0.03L,c(HCl)=1.0mol·L-1。
综上所述,A、B、C项推理正确,D项推理不正确。
答案 D
6.向含有amolAlCl3的溶液中加入含bmolKOH的溶液,生成沉淀的物质的量不可能是( )
A.amolB.bmol
C.
molD.(4a-b)mol
解析 解答本题首先要明确铝盐与碱反应的原理及二者量与产物的关系。
amolAlCl3完全转化为Al(OH)3时所需的KOH的物质的量为3amol,且沉淀最大值为amol。
故A有可能出现。
当b<3a时,KOH不足,此时
n[Al(OH)3]=
n(KOH)=
mol,
故C可能,B不可能;
当3a
Al3++3OH-===Al(OH)3↓
amol 3amol amol
Al(OH)3 + OH-===AlO
+2H2O
(b-3a)mol (b-3a)mol
剩余沉淀为:
amol-(b-3a)mol=(4a-b)mol,
故D可能。
答案 B
7.
向一定量的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液,生成沉淀Al(OH)3的量随AlCl3加入量的变化关系如图所示。
则下列离子组在对应的溶液中一定能大量共存的是( )
A.a点对应的溶液中:
Na+、Fe3+、SO
、HCO
B.b点对应的溶液中:
Na+、S2-、SO
、Cl-
C.c点对应的溶液中:
Ag+、Ca2+、NO
、F-
D.d点对应的溶液中:
K+、NH
、I-、CO
解析 向NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液时,发生反应Al3++4OH-===AlO
+2H2O,3AlO
+Al3++6H2O===4Al(OH)3↓。
a点时溶液中有大量的OH-,A项中的Fe3+、HCO
不能大量存在。
b点时溶质为NaCl和NaAlO2,B项中的所有离子可以大量共存。
c点时溶质为NaCl,C项中的Ag+不能大量存在,且F-和Ca2+因能生成难溶的CaF2也不能大量共存。
d点时溶质为NaCl和AlCl3,Al3+与D项中的CO
因发生相互促进的水解反应而不能大量共存。
答案 B
[应试提升题]
8.某溶液中可能含有大量的Mg2+、Al3+、H+、Cl-和少量OH-,向该溶液中逐滴加入0.5mol·L-1NaOH溶液,生成沉淀的质量和加入NaOH溶液的体积之间的关系如下图所示,则可判断原溶液中( )
A.有Mg2+,没有Al3+B.有Al3+,没有Mg2+
C.有Mg2+和Al3+D.有大量的H+、Mg2+和Al3+
解析 由图可以看出,当加入NaOH溶液时,马上就有沉淀产生(由原点开始),可确定原溶液中无大量H+;产生的沉淀有部分可以溶解,可证明原溶液中一定有Mg2+和Al3+。
答案 C
9.室温下,在0.2mol·L-1Al2(SO4)3溶液中,逐滴加入1.0mol·L-1NaOH溶液,实验测得溶液pH随NaOH溶液体积变化曲线如下图,下列有关说法正确的是( )
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)3
B.a~b段,溶液pH增大,Al3+浓度不变
C.b~c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
解析 A项,a点时,即为Al2(SO4)3溶液,由于Al3+水解:
Al3++3H2OAl(OH)3+3H+,溶液呈酸性,错误;B项,a~b段,主要是滴入的NaOH溶液中和了水解生成的H+,c(H+)减小,溶液pH增大,另外,一方面,c(H+)减小一定程度上促进了Al3+的水解,另一方面溶液体积增大,故c(Al3+)减小,错误;C项,b~c段,pH变化缓慢,主要发生反应:
Al3++3OH-===Al(OH)3↓,正确;D项,c点后pH变化较快的一段,为Al3+沉淀完全,Al(OH)3未溶解而c(OH-)增大的过程,d点前pH变化较缓慢的一段反应为:
Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O,故d点时,Al(OH)3已完全溶解,错误。
答案 C
10.铝土矿的主要成分为氧化铝、氧化铁和二氧化硅,工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝:
下列说法中错误的是( )
A.①②中除加试剂外,还需要进行过滤操作
B.a、b中铝元素的化合价相同
C.③中需要通入过量的氨气
D.④进行的操作是加热,而且d一定是氧化铝
解析 反应①后的体系中含有固体二氧化硅,需要过滤除去,反应②后的体系中有氢氧化铁沉淀,需要过滤除去,A正确;a、b中Al元素分别以AlCl3和NaAlO2形式存在,其中铝元素的化合价都是+3价,B正确;由NaAlO2制备氢氧化铝需要通入过量二氧化碳,C错误;由氢氧化铝制备氧化铝,加热即可,D正确。
答案 C
11.(义乌模拟)某混合物A,含有KAl(SO4)2、Al2O3和Fe2O3,在一定条件下可实现下列物质之间的变化:
据此回答下列问题:
(1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四步中分离溶液和沉淀采用的相同的操作是_______________________________________________________________。
(2)写出下列B、C、D、E所含物质的化学式:
固体B________;沉淀C________;沉淀D________;溶液E________。
(3)写出①、②、③、④四个反应的化学方程式或离子方程式。
①_____________________________________________________________;
②_____________________________________________________________;
③_______________________________________________________________;
④_______________________________________________________________。
解析 由混合物A的成分可知制取固体B的流程为
其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四步中共同的操作为过滤。
答案
(1)过滤
(2)Al2O3 Al2O3和Fe2O3 Fe2O3 K2SO4和(NH4)2SO4
(3)①Al2O3+2OH-===2AlO
+H2O
②Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH
③AlO
+H++H2O===Al(OH)3↓
④2Al(OH)3
Al2O3+3H2O
12.实验室采用MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl2O4,主要流程如下:
(1)为使Mg2+、Al3+同时生成沉淀,应先向沉淀反应器中加入________(填“A”或“B”),再滴加另一反应物。
(2)如下图所示,过滤操作中的一处错误是________。
(3)判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是________。
高温焙烧时,用于盛放固体的仪器名称是________。
(4)无水AlCl3(183℃升华)遇潮湿空气即产生大量白雾,实验室可用下列装置制备。
装置B中盛放饱和NaCl溶液,该装置的主要作用是________________________________________________________________________________________。
F中试剂的作用是_________________________________________________,
用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用,所装填的试剂为________。
解析 本题考查化学实验、装置图识别、基本操作等知识。
(1)Mg2+、Al3+同时生成沉淀,则先加入氨水。
(2)过滤时漏斗下端尖嘴没有紧靠烧杯内壁。
(3)检验沉淀是否洗净可向洗涤液中加入AgNO3溶液,观察是否有沉淀产生。
高温焙烧在坩埚中进行。
(4)装置B中饱和NaCl溶液用于除去氯气中HCl,F盛装浓硫酸,防止水蒸气进入E。
用干燥管盛装碱石灰可以起到F和G的作用。
答案
(1)B
(2)漏斗下端尖嘴没有紧靠烧杯内壁
(3)AgNO3溶液(或硝酸酸化的AgNO3溶液) 坩埚 (4)除去氯气中HCl 防止水蒸气进入E 碱石灰(或NaOH与CaO混合物)
13.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:
①取矿样10.0g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。
②将滤液稀释并在250mL容量瓶中定容后,取25.0mL逐滴滴加2.0mol·L-1的NaOH溶液,得到如图所示的变化关系。
请根据有关数据回答下列问题:
(1)写出滴加NaOH溶液24~30mL时发生反应的离子方程式:
_________________________________________________________________。
(2)最后所得不溶于NaOH溶液的沉淀的化学式为________,其物质的量为______________。
(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反应原理可表示为
2Al2O3(熔融)
4Al+3O2↑
用10.0t“铝土矿”样提纯所得的Al2O3(提纯过程的损耗忽略不计)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24~30mL段Al(OH)3逐渐溶解,离子方程式为Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O。
(2)①中加入过量盐酸过滤后得到的滤液中含有AlCl3、FeCl3和HCl,不溶残渣为SiO2,②中滴加NaOH溶液至过量得到的沉淀为Fe(OH)3,溶液中含有NaOH、NaAlO2和NaCl。
根据24~30mL段,n(Al3+)=n[Al(OH)3]=2.0mol·L-1×0.006L=0.012mol,根据Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓、Al3++3OH-===Al(OH)3↓,则3n(Al3+)+3n(Fe3+)=(24-3)×10-3L×2.0mol·L-1=0.042mol,故n(Fe3+)=(0.042mol-0.012mol×3)×
=0.002mol,故Fe(OH)3=0.002mol。
(3)10.0g矿样中n(Al2O3)=0.012mol×
×10=0.06mol,故Al2O3的质量百分含量为
×100%=61.2%。
(4)根据Al2O3~2Al,用10.0t铝土矿样提纯并电解,制得金属铝的质量为10.0t×61.2%×
=3.24t。
电解熔融Al2O3时阳极为O2-放电,电极反应式为2O2--4e-===O2↑。
答案
(1)Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O
(2)Fe(OH)3 2.00×10-3mol
(3)61.2% (4)3.24 2O2--4e-===O2↑
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