131从铝土矿到铝合金.docx

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131从铝土矿到铝合金

1-3-1从铝土矿到铝合金

（时间：

45分钟　分值：

100分）

基础巩固

一、选择题

1．镁、铝单质的化学性质以相似性为主，但也存在某些重大差异性，下列物质能用于证明二者存在较大差异性的是（　　）

①CO2　②盐酸　③NaOH溶液　④水

A．①④　　　　　　　　B．②③

C．①③D．②③④

[解析]镁能与CO2反应而铝不能，铝能与NaOH溶液反应而镁不能。

[答案]C

2．下列图象表示Al3＋与AlO

物质的量变化的曲线，实线表示Al3＋，虚线表示AlO

，其中正确的是（　　）

[解析]由反应：

Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓

Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O

可知，1molAl3＋完全转化成Al（OH）3消耗OH－的物质的量与1molAl（OH）3完全转化成AlO

消耗OH－的物质的量之比为31，A错，B正确。

同理由反应：

AlO

＋＋H＋＋H2O===Al（OH）3↓，Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，判断选项C、D均错误。

[答案]B

3．将等体积、等pH的NaOH溶液和氨水，分别全部加入到甲、乙烧杯中。

下列说法正确的是（　　）

A．甲中沉淀一定比乙多

B．乙中沉淀一定比甲多

C．甲中沉淀可能比乙多

D．甲和乙中沉淀可能一样多

[解析]NaOH可以溶解Al（OH）3，而NH3·H2O不能溶解Al（OH）3。

等体积、等pH的NaOH溶液和氨水，显然n（NH3·H2O）>n（NaOH），当n（NaOH）＝3n（Al3＋）时，甲和乙中沉淀一样多；当n（NaOH）>3n（Al3＋）时，甲中沉淀比乙少；不可能出现甲中沉淀比乙多的情况。

[答案]D

4．将下列各组物质分别按等物质的量混合后加水溶解，有沉淀生成的是（　　）

A．Na2CO3、NaAlO2、NaOH

B．AlCl3、K2SO4、HCl

C．CaCl2、Na2CO3、HCl

D．AlCl3、Ba（OH）3、HNO3

[答案]D

5．取少量MgO、Al2O3、Fe2O3、SiO2四种氧化物组成的混合粉末，加入过量盐酸，充分反应后过滤，得到沉淀X和滤液Y。

下列叙述正确的是（　　）

A．上述四种氧化物对应的水化物中，Al（OH）3的酸性最强

B．向沉淀X中加入氢氟酸，沉淀X不溶解

C．滤液Y中的阳离子主要有Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、H＋

D．滤液Y中加入过量氨水，所得沉淀为Fe（OH）3和Mg（OH）2

[解析]四种氧化物对应的水化物中，硅酸酸性最强；SiO2不与盐酸反应，反应得到的沉淀是SiO2，SiO2能溶于氢氟酸；滤液Y中加入过量氨水，所得沉淀为Fe（OH）3、Mg（OH）2和Al（OH）3。

[答案]C

6．铝及铝合金经过阳极氧化，铝表面能生成几十微米厚的氧化铝膜。

某研究性学习小组模拟工业法对铝片表面进行氧化处理。

分别以铅片、铝片为电极，以硫酸为电解液，按照如图所示装置连接电解池装置，电解40min后取出铝片，用水冲洗，放在水蒸气中封闭处理20～30min，即可得到更加致密的氧化膜。

下列有关说法正确的是（　　）

A．铝因为在空气中能形成致密氧化膜而具有抗腐蚀性

B．经过阳极氧化实验处理过的铝不怕酸或碱的腐蚀

C．电解过程阳极周围溶液的pH升高

D．电解的总反应为2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑

[解析]阳极氧化后铝表面的氧化铝能与酸或碱反应，B项错误；铝氧化后要生成氧化膜必须有H2O参加，故阳极电极反应式为2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋，阳极周围溶液的pH下降；电解后Al变为Al2O3，D项错误。

[答案]A

7．amolNa、bmolMg、cmolAl分别与mmol/L的VL盐酸充分反应，生成等量的nmolH2，下列有关比较肯定正确的是（　　）

A．a>b>cB．a＝2n＝b

C．mV＝2nD．a≤3c

[解析]当盐酸不足时，镁、铝置换出的氢气量一定相等，此时a、b、c、n之间的关系无法确定，A、B错；若反应中盐酸过量，则mV≠2n，C错；因三种金属置换出的H2的量一样多，故它们在反应中失去的电子数一样多，因钠一定可以反应完而铝可能有剩余，故有a≤3c。

[答案]D

8．铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时，反应中消耗的HCl和NaOH的物质的量之比为（　　）

A．1:

1B．2:

1

C．3:

1D．1:

3

[解析]铝分别与盐酸和氢氧化钠反应的化学方程式为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，易知消耗HCl和氢氧化钠的物质的量之比为31，故答案为C。

[答案]C

9．通过观察化学实验现象，分析归纳出正确的结论，是学习化学科学最基本的技能之一。

下列由实验现象得出正确结论的是（　　）

选项

实验现象

结论

A

把相同大小的一块铝和镁分别投入相同浓度的NaOH溶液中：

铝溶解有气泡放出，而镁没有任何变化

由此得出：

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脱落

由此得出：

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

由此得出：

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

由此得出：

氢氧化铝能溶于强碱溶液

[解析]铝及其化合物能与强酸性溶液或强碱性溶液反应，在分析实验现象时，要分析产生现象的真正原因，挖出本质，从而得出正确的结论。

[答案]D

10．（2012·江西联考，14）将一定质量的Mg和Al的混合物投入500mL稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体。

待反应完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如上图所示，则下列说法正确的是（　　）

A．Mg和Al的总质量为8g

B．硫酸的物质的量浓度为5mol·L－1

C．NaOH溶液的物质的量浓度为5mol·L－1

D．生成的H2在标准状况下的体积为11.2L

[解析]根据图像分析，生成沉淀的最大量是0.35mol，沉淀包括Mg（OH）2和Al（OH）3，继续加NaOH溶液至沉淀不再溶解时，剩余的0.15mol沉淀是Mg（OH）2，则Al（OH）3的物质的量是0.20mol，故Mg、Al总质量为：

0.15mol×24g·mol－1＋0.20mol×27g·mol－1＝9g；Mg2＋、Al3＋完全沉淀时消耗NaOH的物质的量为：

0.15mol×2＋0.20mol×3＝0.9mol，其体积为180mL，则c（NaOH）＝0.9mol/0.8L＝5mol·L－1；沉淀量最大时，溶液中只有Na2SO4，则n（H2SO4）＝n（Na2SO4）＝

n（NaOH）＝

×5mol·L－1×0.2L＝0.5mol，c（H2SO4）＝0.5mol/0.5L＝1mol·L－1；生成H2的物质的量为0.45mol，在标准状况下的体积为10.08L。

综上所述选C。

[答案]C

二、非选择题

11．（2011·重庆理综，26）用于金属焊接的某种焊条，其药皮由大理石、水泥、硅铁等配制而成。

（1）Al的原子结构示意图为________；Al与NaOH溶液反应的离子方程式为________．

（2）30Si的原子的中子数为________；SiO2的晶体类型为________

（3）Al3＋与Yn－的电子数相同，Y所在族的各元素的氮化物的氢化物的水溶液均显酸性，则该族氢化物中沸点最低的是________。

（4）焊接过程中，药皮在高温下产生了熔渣和使金属不被氧化的气体，该气体是________。

（5）经处理后的熔渣36.0g（仅含Fe2O3、Al2O3、SiO2），加入足量稀盐酸，分离得到11.0g固体；滤液中加入过量NaOH溶液，分离得到21.4g固体；则此熔渣中Al2O3的质量分数为________________。

[解析]本题主要考查了原子结构、物质沸点的高低比较方法、氧化物与酸碱之间的反应，考查了学生的计算能力。

（1）Al的原子序数是13，因此其原子结构示意图为：

，与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，方程式为：

2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑

（2）Si的原子序数是14，故30Si的种子数为30－14＝16，SiO2是原子晶体。

（3）根据条件可知Y为第七主族，由于HF分子之间存在氢键，其沸点在该族中的氢化物中最高，其余的氢化物都是分子晶体，分子量越大，沸点越高，因此HCl的沸点最低。

（4）大理石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙高温受热分解产生CO2气体。

（5）SiO2与盐酸不反应，故SiO2有11.0g，氢氧化铁21.4g即0.2mol，则Fe2O3的物质的量为0.1mol，质量为16.0g，所以固体中Al2O3质量为：

36.0－11.0－16.0＝9g，其质量分数为：

9/16＝25%。

[答案]

（1）

　2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑

（2）16　原子晶体　（3）HCl　（4）CO2　（5）25%

12．某工厂有废合金（含有铝、铁、铜）粉末，甲同学探索工业废料的利用，用该废合金粉末制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体（FeSO4·7H2O）和胆矾晶体（CuSO4·5H2O），其实验方案如下：

试回答下列问题：

（1）所加试剂①、②分别是____________、____________。

（2）操作①的名称为________，所用的仪器除铁架台、铁圈和烧杯，还需要的器材有__________________。

（3）由滤液A制AlCl3溶液有途径Ⅰ和途径Ⅱ两种，你认为合理的是________，理由是____________________；写出A→D反应的离子方程式：

____________________。

（4）操作③的名称是____________。

（5）丙同学提出可将方案中最初溶解合金的试剂①改为盐酸，重新设计方案，也能得到三种物质，你认为后者的方案比原方案是否更合理________，理由是____________________________。

[解析]由实验方案可知，加试剂①后滤液中有Al元素，滤渣B中有Fe、Cu，则试剂①是NaOH溶液，操作①是过滤。

滤液A是NaAlO2溶液，由NaAlO2制取AlCl3时，途径Ⅱ更合理，因为途径Ⅰ制得的AlCl3溶液中有大量的NaCl杂质，而途径Ⅱ可制得较纯净z的AlCl3溶液。

滤渣B是Fe、Cu，试剂②是稀硫酸，滤液E是FeSO4溶液，滤渣F是Cu；由FeSO4溶液得到绿矾需要蒸发结晶，即蒸发浓缩、冷却结晶。

[答案]

（1）NaOH溶液或烧碱溶液　稀硫酸

（2）过滤　漏斗、玻璃棒、滤纸

（3）途径Ⅱ　途径Ⅰ制得的AlCl3溶液中含有大量的NaCl，而途径Ⅱ能制得较纯净的AlCl3溶液　AlO

＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

（4）蒸发结晶

（5）否　后者操作步骤多，消耗试剂量大（写出其中一条即可）

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；

（2）溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠反应，能生成硅铝酸盐沉淀，反应方程式为2Na2SiO3＋2NaAlO2＋4H2O===Na2Al2SiO2O8↓＋2H2O＋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________（填编号）。

A．浓硫酸　　　　B．稀硫酸　　　　C．稀硝酸

[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、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，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

＋H2O、SiO2＋2OH－===SiO

＋H2O

（2）Fe2O3、Na2Al2Si2O8　炼铁的原料（其他合理答案也可）　引流

（3）经过足量氢氧化钠溶液的溶解，大部分铝元素以NaAlO2的形式存在于滤液中，加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；稀硝酸能溶解铝且会产生NO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

能力提升

14.下图表示各物质之间的转化关系，其中A、B、C、G为单质。

②为工业生产中常见反应，E是一种具有漂白作用的盐，Y易潮解，M是一种两性化合物，L是一种白色沉淀。

试完成下列有关问题：

（1）M的化学式为____________，Y在实验室中的用途有________

________（列举一例）。

（2）X的熔点为801℃，实际工业冶炼中常常加入一定量的Y共熔，猜想工业上这样做的目的：

_______________________。

工业生产中，还常常利用电解X和F的混合物制取_______________________。

（3）反应②的化学方程是__________________________。

（4）反应④的离子反应方程式是__________________。

[解析]本题以框图的形式考查了铝及化合物的性质。

由②为工业生产中常见反应，E是一种具有漂白作用的盐，Y易潮解，可以联想到漂白粉的制取，A是单质，即A为Cl2，D为Ca（OH）2，B为Ca，F为水；又M是一种两性化合物，能和H与I反应，即可推出H与I为强酸和强碱，G和A生成Ⅰ，可知Ⅰ为盐酸，猜测H可能为氢氧化钠，由此得到C为Na，X，Y是氯化钠和氯化钙的混合物，因L是一种白色沉淀，故M是氧化铝。

[答案]

（1）Al2O3　用作干燥剂

（2）降低X、Y熔化时的温度，节约能源　Cl2、H2和NaOH

（3）2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O

（4）Al3＋＋3AlO

＋6H2O===4Al（OH）3↓

15．（2011·全国理综，27）下图中，A、B、C、D、E是单质，G、H、I、F是B、C、D、E分别和A形成的二元化合物。

已知：

①反应C＋G

B＋H能放出大量的热，该

反应曾应用于铁轨的焊接；

②Ⅰ是一种常见的温室气体，它和E可以发生反应：

2E＋I

2F＋D，F中E元素的质量分数为60%。

回答问题：

（1）①中反应的化学方程式为__________________________；

（2）化合物I的电子式为________，它的空间构型是______；

（3）1.6gG溶于盐酸，得到的溶液与铜粉完全反应，计算至少所需铜粉的质量（写出离子方程式和计算过程）___________________；

（4）C与过量NaOH溶液反应的离子方程式为__________；反应后溶液与过量化合物Ⅰ反应的离子方程式为__________________；

（5）E在I中燃烧观察到的现象是________。

[解析]由①可知，反应C＋G

B＋H应为铝热反应，则C为Al，G为Fe2O3，B为Fe，H为Al2O3，则A为O2；由②可知，Ⅰ应为CO2，则D为碳，反应2E＋Ⅰ

2F＋D为置换反应，可推知E应为Mg，F为MgO。

（1）①中反应的化学方程式为2Al＋Fe2O3

2Fe＋Al2O3。

（2）化合物Ⅰ为CO2，其电子式为

·

·C·

·

，空间构型为直线形。

（3）Fe2O3溶于盐酸的离子方程式为Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，加入铜粉后发生的反应为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。

n（Cu）＝n（Fe2O3）＝

＝0.010mol，所以铜粉的质量＝64g·mol－1×0.010mol＝0.64g。

（4）Al与NaOH溶液反应的离子方程式为：

2Al＋2H2O＋2OH－===2AlO

＋3H2↑。

反应后的溶液中含有AlO

，所以过量的二氧化碳与AlO

反应生成氢氧化铝沉淀和HCO

，离子方程式为CO2＋AlO

＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

。

（5）Mg在CO2中燃烧的现象为：

镁条剧烈燃烧，生成白色粉末，反应器内壁附着有黑色的物质。

[答案]

（1）2Al＋Fe2O3

2Fe＋Al2O3

（2）

　直线形

（3）Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O

2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋

n（Cu）＝n（Fe2O3）＝

＝0.010mol

铜粉的质量＝64g·mol－1×0.010mol＝0.64g

（4）2Al＋2H2O＋2OH－===2AlO

＋3H2↑

CO2＋AlO

＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

（5）镁条剧烈燃烧，生成白色粉末，反应器内壁附着有黑色的物质