高中化学 金属元素及其化合物 专题 铝及其化合物夯实演练 新人教版必修1Word文档下载推荐.docx
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（14）向AlCl3溶液中加入过量NaOH溶液：
Al3＋＋4OH－===AlO
（15）将AlCl3溶液与NaHCO3溶液混合：
Al3＋＋3HCO
===Al（OH）3↓＋3CO2↑
（16）将AlCl3溶液与Na2CO3溶液混合：
2Al3＋＋3CO
＋3H2O===2Al（OH）3↓＋3CO2↑
（17）将AlCl3溶液与Na2S溶液混合：
2Al3＋＋3S2－＋6H2O===2Al（OH）3↓＋3H2S↑
（18）工业上冶炼铝：
4Al＋3O2↑
【考点导引】
考点一铝的性质及应用
例题1、下列由实验现象得出正确结论的是（ ）
选项
实验现象
结论
A
把相同大小的铝片和镁片分别投入相同浓度的NaOH溶液中：
铝溶解有气泡产生，而镁没有任何变化
铝的金属性比镁强
B
取一块铝箔，用酒精灯点燃；
铝箔只熔化成液体而没有滴落
铝不易燃烧
C
向氯化铵溶液中投入一铝片：
铝片上产生大量气泡
该气体是氨气
D
向氯化铝溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量：
先产生白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，最后沉淀完全消失
氢氧化铝能溶于强碱溶液
解析：
金属性的强弱可根据金属与酸反应时金属失电子的能力强弱判断，而不是与碱反应，故A错误；
没有滴落表明氧化铝的熔点高，故B错误；
氯化铵溶液显酸性，与铝反应时放出氢气，故C错误；
氯化铝和氢氧化钠溶液反应先生成氢氧化铝白色沉淀，氢氧化铝再和氢氧化钠溶液反应生成可溶性的偏铝酸钠，故D正确。
答案：
考点二铝的重要化合物的性质、用途及转化
例题2、工业上用某种氧化铝矿石（含Fe2O3杂质）为原料冶炼铝的工艺流程如下：
对上述流程的判断正确的是（ ）
A．试剂X可以为氨水，沉淀中含有铁的化合物
B．CO2可以用H2SO4溶液或稀盐酸代替
C．反应Ⅱ中的离子方程式为CO2＋AlO
＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO
D．工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al，成本更低
A项，试剂X应为强碱溶液，使Al2O3溶解，A错误；
B项，若用强酸代替CO2，强酸过量时，Al（OH）3会溶解，不能保证得到Al（OH）3沉淀，B错误；
D项，因Al比Fe活泼，不能用Fe置换Al，D错误。
例题3、某冶金厂的矿渣含有较多的Al2O3、Fe2O3、MgO、SiO2，现欲进行综合利用以提取氧化铝、氧化镁、氧化铁作为工业原料，其设计的工艺流程如下：
已知：
氧化镁与水反应生成氢氧化镁；
硅酸的酸性比氢氧化铝强。
饱和氯化铵溶液的pH约为5，氢氧化镁开始沉淀至沉淀完全的pH范围：
9.0～12.0。
氢氧化铁开始沉淀至沉淀完全的pH范围：
2.7～4.0。
（1）写出过程Ⅱ中氧化铝发生反应的化学方程式：
_____________________。
（2）过程Ⅲ的名称是________________________，产品乙的俗名是________。
（3）过程Ⅴ中所用适量的B是一种气体，B是________（填化学式），过程Ⅴ中所发生的反应的离子方程式为________________________________________。
矿渣粉碎后与纯碱混合熔融，Al2O3、SiO2分别生成偏铝酸钠、硅酸钠。
产品乙是红棕色固体，应是Fe2O3。
根据已知信息MgO与水反应生成Mg（OH）2，即残渣甲是Fe2O3和Mg（OH）2的混合物。
用饱和氯化铵溶液溶解，Mg（OH）2转化为氯化镁，过滤后与氢氧化钠反应生成Mg（OH）2沉淀，灼烧得到MgO，产品甲是MgO。
溶液丙中含有硅酸钠和偏铝酸钠，通入适量CO2，因为硅酸的酸性比Al（OH）3强，则优先生成Al（OH）3沉淀，灼烧得到氧化铝。
（1）Al2O3＋Na2CO3
2NaAlO2＋CO2↑
（2）溶解、过滤 铁红（3）CO2 CO2＋3H2O＋2AlO
===2Al（OH）3↓＋CO
考点三镁及其重要化合物的性质及用途
例题4、从海水中提取镁的工艺流程可表示如下：
下列说法不正确的是（ ）
A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富
B．步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气
C．步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水
D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应
电解MgCl2时阳极产生氯气，阴极产生Mg。
例题5、
（1）海水提镁的一段工艺流程如下图：
浓海水的主要成分如下：
离子
Na＋
Mg2＋
Cl－
SO
浓度/（g·
L－1）
63.7
28.8
144.6
46.4
该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为_______________，产品2的化学式为____，1L浓海水最多可得到产品2的质量为________g。
（2）采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为__________；
电解时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出有关反应的化学方程式__________。
（1）由题给海水的主要成分，脱硫就是除掉硫酸根离子，发生反应：
Ca2＋＋SO
===CaSO4↓；
由框图信息知，产品2为Mg（OH）2；
1L浓海水中含有Mg2＋28.8g，物质的量为1.2mol，则最多生成Mg（OH）21.2mol，质量为1.2mol×
58g·
mol－1＝69.6g。
（2）电解熔融氯化镁生成氯气和单质镁，若有水存在，则高温下镁与水反应。
（1）Ca2＋＋SO
===CaSO4↓ Mg（OH）2 69.6
（2）MgCl2
Mg＋Cl2↑Mg＋2H2O
Mg（OH）2＋H2↑
【考点练习】
1．已知甲、乙、丙都为二元化合物,常温下,甲为无色气体,乙为淡黄色固体,丙呈液态,乙、丁、己在熔融状态下能导电,戊是助燃剂。
298K时,0.01mol·
L-1己溶液的AG=lg
=-10。
它们之间的转化关系如图所示,下列说法错误的是
A.丁的化学式为Na2CO3
B.己在水中完全电离
C.1mol乙与甲完全反应转移电子2mol
D.这六种物质属于电解质的有4种
【答案】C
【解析】本题考查物质推断,意在考查考生对元素化合物的掌握程度。
常温下,乙为淡黄色固体,丙呈液态,且乙和丙能发生反应,则乙为过氧化钠,丙为水,0.01mol·
=-10,则c（OH-）=0.01mol·
L-1,可推出己为氢氧化钠,戊为氧气。
又常温下,甲为无色气体,能与过氧化钠反应生成氧气,则甲为二氧化碳,丁为碳酸钠。
由上述分析可知,甲为二氧化碳,乙为过氧化钠,丙为水,丁为碳酸钠,戊为氧气,己为氢氧化钠。
丁的化学式为Na2CO3,A项正确;
己为NaOH,为强电解质,在水中完全电离,B项正确;
1molNa2O2与CO2完全反应转移电子1mol,C项错误;
这六种物质中属于电解质的有乙、丙、丁、己4种,D项正确。
2．海水资源开发利用的部分过程如图所示，下列说法不正确的是
A.海水淡化的常用方法有蒸馏法、电渗析法和离子交换法
B.可通过分液的方法分离溴单质和苯的混合物
C.“提纯”时，所加试剂可依次为BaCl2、NaOH、Na2CO3、盐酸
D.精盐、NH3和CO2是侯德榜制碱工业的主要原料
【答案】B
3．为探究Na2O2与H2O的反应，进行了如下实验：
有关说法不正确的是
A.实验ⅰ中发生反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2
B.实验ⅲ中MnO2做H2O2分解反应的催化剂
C.综合实验ⅰ和ⅲ可以说明Na2O2与H2O反应有H2O2生成
D.综合实验ⅱ和ⅲ可以说明使酚酞褪色的是O2
【答案】D
【解析】本题考查化学实验方案的设计与评价。
A.实验ⅰ中固体溶解有大量使带火星木条复燃的气体生成，说明过氧化钠与水发生反应生成氢氧化钠放出氧气，反应的化学方程式为：
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，正确；
B.实验ⅲ迅速产生大量使带火星木条复燃的气体，说明MnO2做H2O2分解反应的催化剂，使反应速率加快，正确；
C.对比实验ⅰ和ⅲ，说明Na2O2与H2O反应除与水发生反应生成氢氧化钠放出氧气外，还有H2O2生成，正确；
D.对比实验ⅱ和ⅲ，说明使酚酞试液褪色是溶液中存在H2O2的缘故，错误。
故选D。
5．药剂中常含有化学物质，下图是两种常见胃药的标签。
下列说法正确的是
A.碳酸氢钠俗称小苏打
B.两种药品主要成分均有强吸水性，故需干燥保存
C.烧碱也适用于缓解胃酸过多引起的不适症状
D.相同剂量的两种药片消耗胃酸的量相同
【答案】A
【解析】本题考查元素化合物的性质。
A.碳酸氢钠俗称小苏打，正确；
B.碳酸氢钠没有强吸水性，不需干燥保存，错误；
C.烧碱有强腐蚀性，不适用于缓解胃酸过多引起的不适症状，错误；
D.碳酸氢钠和氢氧化铝与盐酸反应的化学方程式分别为：
NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑，Al（OH）3+3HCl=AlCl3+3H2O，有化学方程式可知，相同剂量的两种药片消耗胃酸的量不相同，错误。
故选A。
6．下列说法中不正确的有
①铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性的食物
②Al2O3熔点高,可用于制作耐高温仪器
③SiO2有导电性,可用于制备光导纤维
④二氧化硅既能与氢氟酸反应,又能与烧碱反应,所以它是两性氧化物
⑤金属活动性不同,冶炼方法也有所不同
⑥明矾常作为饮用水的消毒剂
⑦镁铝合金的强度和硬度都比纯铝和纯镁大
⑧除去铜器表面铜绿而不损伤器物,可用稀硝酸
A.①③⑤⑥
B.②⑥⑦⑧
C.④⑤⑦⑧
D.③④⑥⑧
【解析】本题考查元素及其化合物知识,意在考查考生运用知识解决问题的能力。
酸性、碱性的食物都会腐蚀铝,所以铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性的食物,①正确;
Al2O3熔点高,可用于制作耐高温仪器,②正确;
SiO2没有导电性,③不正确;
二氧化硅与氢氟酸反应是一种特殊的反应,所以它不是两性氧化物,④不正确;
金属活动性不同,冶炼方法也有所不同,⑤正确;
明矾的水解产物可以吸附水中的悬浮物,可以作净水剂,不能作消毒剂,⑥不正确;
镁铝合金的强度和硬度都比纯铝和纯镁大,⑦正确;
稀硝酸能与铜发生反应,用稀硝酸除去铜器表面铜绿会损伤器物,⑧不正确。
7．某小组用打磨过的铝片进行如下实验，下列分析不合理的是
A.①中铝片发生了钝化
B.②中产生的气泡可能是氮氧化合物
C.③中沉淀溶解的离子方程式是Al（OH）3+OH-＝
+2H2O
D.②中加水稀释过程中，仅发生了氧化还原反应
【解析】本题考查铝及其化合物的性质。
A.①中常温下浓硝酸能使铝片发生钝化，铝片不溶解，正确；
B.②中加水，浓硝酸稀释变为稀硝酸，稀硝酸与铝反应会生成硝酸铝、NO和水，正确；
C.③中硝酸铝溶液中加入氢氧化钠溶液，先生成氢氧化铝沉淀，之后氢氧化铝沉淀又溶解生成偏铝酸钠和水，沉淀溶解的离子方程式是：
Al（OH）3+OH-＝
+2H2O，正确；
D.②中加水稀释过程中，稀释得到的稀硝酸溶解致密的氧化铝薄膜属于非氧化还原反应，与铝片反应属于氧化还原反应，错误。
8.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①过滤后所得沉淀为氢氧化铁
C.反应②的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O=Al（OH）3↓＋NaHCO3
D.图中所示转化反应都不是氧化还原反应
【解析】本题考查有关铝的化合物的性质。
A、Al2O3、Fe2O3都和盐酸反应，要将氧化铝和Fe2O3分离出来，只能选择氢氧化钠，将氧化铝溶解为偏铝酸钠，A错误；
B、反应①过滤后所得沉淀为氧化铁，B错误；
C、Y为CO2，偏铝酸盐中通二氧化碳来获得氢氧化铝沉淀，发生NaAlO2＋CO2＋2H2O=Al（OH）3↓＋NaHCO3，C正确；
D、反应①、②为复分解反应，氢氧化铝转化成氧化铝为分解反应，氧化铝转化成铝是氧化还原反应，D错误；
故答案选C。
9.铝是地壳中含量最多的金属元素,铝从发现到制得纯铝,再到被广泛使用,经过了许多科学家近百年的不懈努力。
目前工业上常用拜耳法提纯铝土矿（主要成分为Al2O3,含有Fe2O3、SiO2、CaCO3、MgCO3等杂质）制取Al2O3后再用霍尔-埃鲁电解法制取Al,其工艺流程图如图所示,请回答下列有关问题:
（
（1）拜耳法适用于SiO2含量较少的铝土矿,在拜耳法的碱溶过程中,SiO2转化成难溶的水合铝硅酸钠（Na2O·
Al2O3·
2SiO2·
2H2O）随赤泥排出,该过程发生反应的化学方程式是 。
（2）“赤泥”从颜色上看应含有 （填化学式）,写出该物质的一种用途 。
洗涤赤泥的目的是 。
（3）晶种分离是在30℃下加入Al（OH）3晶种,并不断搅拌,过饱和的偏铝酸钠溶液就可自发析出Al（OH）3,该过程的离子方程式为 。
（4）Na2CO3·
H2O与石灰乳发生反应的化学方程式为 。
（5）MgCO3在碱溶过程中生成Mg（OH）2进入赤泥,已知常温下MgCO3的Ksp=7.0×
10-6、Mg（OH）2的Ksp=5.0×
10-12,反应MgCO3（s）+2NaOH（aq）
Na2CO3（aq）+Mg（OH）2（s）常温下的平衡常数K= 。
（6）1886年,美国化学家霍尔把Al2O3熔化在熔融的冰晶石（Na3AlF6）中形成共熔物电解制得铝,从而大大降低了铝的价格。
下列现象,与该原理类似的是 （填写编号）。
①合金的熔点比组分金属低 ②高山上水的沸点降低
③冬天路面撒盐防止结冰 ④海水比淡水更难结冰
（7）在电解过程中需不断补充阳极石墨,工业生产中生成1tAl时阳极损失0.6t石墨,则阳极石墨被氧化为 （填分子式）。
【答案】
（1）2SiO2+Al2O3+H2O+2NaOH
Na2O·
2H2O↓
（2）Fe2O3 作颜料（或着色剂、催化剂等） 回收赤泥中的NaOH和NaAlO2,提高原料的利用率
（3）Al+2H2O
Al（OH）3↓+OH-
H2O+Ca（OH）2
2NaOH+CaCO3↓+H2O
（5）1.4×
106
（6）①③④
（7）CO和CO2
【解析】本题通过金属铝的冶炼,不仅考查了考生的科学探究能力,还考查了考生对化学反应原理、物质的用途、化学计算等知识的综合应用能力。
（1）根据流程图和题干信息,可以得出SiO2转化成难溶的水合铝硅酸钠（Na2O·
2H2O）的反应为2SiO2+Al2O3+H2O+2NaOH=Na2O·
2H2O↓。
（2）赤泥除含有水合铝硅酸钠,还含有Fe2O3、CaCO3、Mg（OH）2等,从颜色上可以判断出含有氧化铁。
（3）加入Al（OH）3晶种促进NaAlO2水解形成Al（OH）3晶体与母液分离,所以涉及的反应为Al+2H2O=Al（OH）3↓+OH-。
（4）母液中含有NaOH和Na2CO3,对母液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到Na2CO3·
H2O,其与石灰乳中Ca（OH）2发生复分解反应得到NaOH:
Na2CO3·
H2O+Ca（OH）2=2NaOH+CaCO3↓+H2O（5）K=Ksp（MgCO3）/Ksp[Mg（OH）2]
=7/5×
106=1.4×
106。
（6）共熔或共溶使得熔点降低,所以①③④符合题意。
（7）生成1tAl时,转移电子的物质的量为1×
106×
3/27mol=1×
106/9mol;
0.6t石墨若全部转化为CO2,则转移电子的物质的量为0.6×
4/12mol=0.2×
106mol>
1×
106/9mol,0.6t石墨若全部转化为CO,则转移电子的物质的量为0.6×
2/12mol=0.1×
106mol<
106/9mol,所以阳极石墨被氧化为CO和CO2。
10．无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。
（1）氯化铝在水中的电离方程式为 。
（2）工业上用ag铝土矿粉（主要成分为Al2O3,含有Fe2O3、SiO2等杂质）制取无水氯化铝的一种工艺流程如图所示:
已知:
物质
SiCl4
AlCl3
FeCl3
FeCl2
沸点/℃
57.6
180（升华）
300（升华）
1023
①步骤Ⅰ中焙烧时除了生成三种固体单质外,还可以使固体水分挥发、气孔数目增多,其作用是 （要求写出两种）,步骤Ⅰ中生成非金属单质的反应的化学方程式为 。
②步骤Ⅲ的尾气经冷却至室温后,用足量的NaOH冷溶液吸收,写出吸收过程中发生反应的离子方程式 。
③结合流程图及相关数据分析,步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是 。
④已知步骤Ⅴ中加入的铝粉的质量为cg,若得到成品AlCl3的质量为bg,则铝土矿粉中Al2O3的质量分数为 。
（1）AlCl3
Al3++3Cl-
（2）①防止后续步骤生成的AlCl3水解;
增大步骤Ⅱ中反应物的接触面积,加快反应速率 SiO2+2C
Si+2CO↑
②Cl2+2OH-
Cl+ClO-+H2O、CO2+2OH-
C+H2O ③除去FeCl3,提高AlCl3的纯度 ④（
-
）×
100%
【解析】本题考查工业上用铝土矿粉制取AlCl3的工艺流程分析。
解答工艺流程题时首先要明确流程图中各步骤的目的,本题步骤Ⅰ中铝土矿粉和焦炭在300℃焙烧,Al2O3、Fe2O3、SiO2分别被还原为Al、Fe、Si,同时生成CO;
步骤Ⅱ中Al、Fe、Si和Cl2反应分别生成AlCl3、FeCl3、SiCl4,过量的焦炭和O2反应生成CO2;
步骤Ⅲ将得到的气态混合物冷却到100℃后,得到的尾气中含有CO2、Cl2、O2、SiCl4气体,AlCl3、FeCl3变为固体,形成AlCl3粗品;
步骤Ⅳ中加入NaCl,可以降低固体的熔点,使AlCl3粗品能在较低温度下熔化,减少能耗;
步骤Ⅴ中加入适量铝粉,可以使AlCl3粗品中的FeCl3转化为FeCl2（减少铝粉用量,节省成本）,然后在300℃升华即可得到成品AlCl3。
（1）AlCl3在水溶液中能完全电离,属于强电解质,电离方程式为AlCl3
Al3++3Cl-。
（2）①步骤Ⅰ中焙烧时,固体水分挥发,可以防止后续步骤生成的AlCl3水解;
气孔数目增多,可以增大步骤Ⅱ中反应物的接触面积,加快反应速率。
由题意知,铝土矿粉中含有SiO2杂质,SiO2与焦炭在高温下反应生成单质Si,故步骤Ⅰ中生成非金属单质的反应的化学方程式为SiO2+2C
Si+2CO↑。
②步骤Ⅲ的尾气经冷却至室温后,主要有Cl2、O2和CO2,用足量的NaOH冷溶液吸收时,发生反应的离子方程式为Cl2+2OH-
Cl-+ClO-+H2O和CO2+2OH-
C+H2O。
③由题给流程图知,氯化铝粗品中含有FeCl3,结合题表中数据知,FeCl3能在300℃升华,故在步骤Ⅴ中加入铝粉,可以使FeCl3转化为FeCl2,从而提高AlCl3的纯度。
④成品AlCl3的质量为bg,步骤Ⅴ中加入cgAl粉,由Al+3FeCl3
AlCl3+3FeCl2,可得氯化铝粗品中铝元素的物质的量为
mol,再根据Al元素守恒即可进一步求出铝土矿粉中Al2O3的质量分数。
11．以铝土矿（主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3为原料生产铝和氮化铝的一种工艺流程如下【已知SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠（NaAlSiO4·
nH2O）沉淀】：
（1）操作I、Ⅱ的名称为
。
（2）用氧化物的形式表示铝硅酸钠的化学式：
（3）向溶液a中加入NaHCO3溶液后，生成沉淀的离子方程式为
（4）Al2O3比另外一种铝的化合物AlCl3熔点高出很多，原因是
；
有人考虑用熔融态AlCl3电解制备铝，你觉得是否可行？
（选填“可行”或“不可行”），试分析原因：
。
（5）取一定量的样品，用以下装置测定样品中AlN的纯度（夹持装置已略去）。
打开K2，加入NaOH浓溶液，至不再产生NH3。
打开K1，通入N2一段时间。
①实验中需要测定的数据是
②由于装置存在缺陷，导致测定结果偏高，请提出改进方法:
（1）过滤
（2）Na2O·
2nH2O
（3）++H2O=Al（OH）3↓+
（4）Al2O3是离子晶体，AlCl3是分子晶体，离子键强于范德华力，所以的熔点高;
不可行;
AlCl3属于共价化合物，熔融状态下不导电
（5）①AlN样品的质量、装置C在吸收NH3前后的质量
②在C后连接一个装有碱石灰的干燥管（其他改进装置合理也可）
【解析】本题主要考查化学工艺流程。
（1）根据流程图知操作I、Ⅱ为固液分离操作，名称为过滤；
（2）用氧化物的形式表示铝硅酸钠的化学式为Na2O·
2nH2O；
（3）由流程图知溶液a中有氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成的，加入NaHCO3溶液，则碳酸氢根离子电离出氢离子，氢离子与偏铝酸根离子、水生成氢氧化铝，反应的离子方程式为++H2O=Al（OH）3↓+；
（4）因Al2O3是离子晶体，AlCl3是分子晶体，离子键强于范德华力，所以Al2O3比AlCl3的熔点高出很多;
AlCl3属于共价化合物，熔融状态不导电，则不能用熔融态AlCl3电解制备铝。
（5）①由实验装置图可知，样品中AlN纯度的原理是利用AlN与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氨气，用浓硫酸吸收氨气，测定生成氨气的质量，则实验中需要测定的数据是AlN样品的质量以及装置C在吸收NH3前后的质量；
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