专题三基础课时22讲解.docx

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专题三基础课时22讲解

基础课时2　从铝土矿到铝合金

一、单项选择题

1．铝是一种低毒金属元素，它并非人体需要的微量元素，食用后不会导致急性中毒，但食品中铝的含量超过国家标准就会对人体造成危害。

下列关于铝元素的说法正确的是（　　）

A．铝在空气中不易氧化是因为其性质不活泼

B．氢氧化铝可与胃酸反应，常用作中和胃酸的药物

C．明矾可用于饮用水的杀菌消毒

D．硫酸铝铵常用作面粉膨化剂，该物质不溶于水

解析　A项中铝在空气中会与O2反应生成致密的氧化物薄膜；C项中明矾溶于水生成氢氧化铝胶体，具有吸附色素和杂质的性质，通常用作净水剂，但不能用于杀菌消毒；D项中铵盐都溶于水。

答案　B

2．镁、铝单质的化学性质以相似为主，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．①④B．②③C．①③D．②③④

解析　Al能与NaOH溶液反应而Mg不能；Mg能在CO2中燃烧，而Al不能。

答案　C

3．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D．氢氧化钠

解析　钝化的实质是Fe、Al在浓H2SO4或浓HNO3作用下其表面被氧化成一层致密的氧化物保护膜。

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三项皆不符合题意，只有C选项中的Cu（NO3）2不与Al2O3反应，故不可能与钝化的铝条发生反应。

答案　C

4．下列物质既能跟盐酸反应，又能跟NaOH溶液反应的是（　　）

①SiO2　②Al　③Al2O3　④Al（OH）3　⑤Na2CO3溶液

⑥Ca（HCO3）2溶液　⑦NH4HCO3溶液　⑧KHSO4溶液

A．④⑥⑦⑧B．②③④⑥⑦C．①②③④⑦D．②③④⑤⑧

解析　SiO2与盐酸不反应；Al与盐酸、NaOH溶液反应均生成氢气；Al2O3为两性氧化物，Al（OH）3为两性氢氧化物，两者均能与盐酸、NaOH溶液反应；碳酸钠溶液与盐酸反应，与NaOH溶液不反应；Ca（HCO3）2溶液与盐酸、NaOH溶液均能反应；NH4HCO3溶液与盐酸、NaOH溶液均能反应；KHSO4溶液与盐酸不反应，因此B.②③④⑥⑦属于合理选项。

答案　B

5．某烧杯中盛有含0.2molNH4Al（SO4）2的溶液，向其中缓缓加入4mol·L－1的NaOH溶液200mL，使其充分反应，此时烧杯中铝元素的存在形式为（　　）

A．Al3＋和Al（OH）3B．AlO

C．AlO

和Al（OH）3D．Al（OH）3

解析　n（Al3＋）＝0.2mol，n（NH

）＝0.2mol，n（OH－）＝0.8mol，根据反应顺序，反应后，恰好生成0.2mol的Al（OH）3和0.2mol的NH3·H2O。

答案　D

6．下列图像均为实验过程中产生沉淀的物质的量（Y）与加入试剂的量（X）之间的关系图，则其中正确的是（　　）

A．向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量且边滴边振荡

B．向NaAlO2溶液中逐滴滴加稀盐酸至过量且边滴边振荡

C．向NH4Al（SO4）2溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液直至过量

D．向NaOH、Ba（OH）2、NaAlO2的混合溶液中逐渐通入二氧化碳至过量

解析　A项，生成沉淀与溶解沉淀消耗NaOH的量之比应为3∶1；B项，滴入HCl即可产生沉淀，且最终沉淀全部溶解，生成沉淀与溶解沉淀消耗盐酸的量之比为1∶3；C项，滴加NaOH溶液，依次与溶液中Al3＋、NH

、Al（OH）3反应，沉淀生成、溶解以及NH

完全反应时消耗NaOH的量之比为3∶1∶1；D项，依次发生的反应：

与Ba（OH）2反应生成BaCO3、与NaOH反应无沉淀生成、与NaAlO2反应生成Al（OH）3沉淀，最后与BaCO3反应沉淀溶解，即最终溶液中沉淀只有Al（OH）3。

答案　C

7．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

8．科技工作者提出用铝粉处理含亚硝酸盐废水的思路：

调节亚硝酸盐废水的酸碱性，使其pH>12，然后加入适量的铝粉、搅拌，从而达到预期目的。

下列判断错误的是（　　）

A．废水处理时铝单质转化为Al3＋

B．废水处理中，亚硝酸盐被还原

C．处理过程中，OH－参与了反应

D．铝粉颗粒大小影响废水处理的速率

解析　pH>12，溶液显碱性，则废水处理时，铝单质转化为AlO

，A错误；铝是金属，具有还原性，因此废水处理时，亚硝酸盐被还原，B正确；废水处理时铝单质转化为AlO

，这说明处理过程中，OH－参与了反应，C正确；固体反应物的表面积越大，反应速率越快，因此铝粉颗粒大小影响废水处理的速率，D正确。

答案　A

二、不定项选择题

9．下列叙述中正确的是（　　）

A．氯化铝溶液中加入过量氨水反应的实质是Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

B．存在于污水中的重金属离子，常用投加明矾等电解质的方法进行处理

C．镁铝合金既可完全溶于过量盐酸又可完全溶于过量NaOH溶液

D．依据铝热反应原理，能发生反应2Al＋3MgO

3Mg＋Al2O3

解析　B项中明矾只能使污水中的悬浮物沉降，不能除去重金属离子；C项中Mg不能溶于NaOH溶液；D项中Mg的金属性比Al强，故Al与MgO不能发生铝热反应。

答案　A

10．下列说法不正确的是（　　）

A．Al箔插入稀HNO3中，无现象，说明Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜

B．如图所示，①中为AlCl3溶液，②中为浓氨水，①中有白色沉淀生成

C．Al2O3

NaAlO2（aq）

Al（OH）3

D．AlCl3溶液中滴加NaOH溶液后铝的存在形式：

解析　铝能溶于稀HNO3，在浓HNO3中钝化，A错；浓氨水会挥发出NH3，NH3与AlCl3溶液反应生成Al（OH）3沉淀，B正确；Al2O3＋2OH－===2AlO

＋H2O，AlO

＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO

，C正确；根据Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓，Al3＋＋4OH－===AlO

＋2H2O，①

<3时，铝元素存在形式为Al（OH）3、Al3＋；②3<

<4时，铝元素存在形式为Al（OH）3、AlO

；③

>4时，铝元素存在形式为AlO

，D正确。

答案　A

11．将15.6gNa2O2和5.4gAl同时放入一定量的水中，充分反应后得到200mL溶液，再向该溶液中缓慢通入标准状况下的HCl气体6.72L，若反应过程中溶液的体积保持不变，则下列说法正确的是（　　）

A．标准状况下，反应过程中得到6.72L气体

B．最终得到的溶液中c（Na＋）＝c（Cl－）＋c（OH－）

C．最终得到7.8g沉淀

D．最终得到的溶液中c（Na＋）＝2mol·L－1

解析　n（Na2O2）＝0.2mol，n（Al）＝0.2mol，由2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑和2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑可知生成n（O2）＝0.1mol，n（H2）＝0.3mol，n（NaAlO2）＝0.2mol，反应剩余n（NaOH）＝0.4mol－0.2mol＝0.2mol，通入的HCl气体为0.3mol，0.2molHCl与NaOH反应，0.1molHCl与NaAlO2反应生成0.1molAl（OH）3沉淀，反应后溶液中含0.1molNaAlO2。

A项，反应过程中得到8.96L气体；B项，最终得到的溶液中还有0.1molNaAlO2；D项，最终得到的溶液中c（Na＋）＝2mol·L－1。

答案　CD

三、填空题

12．无水AlCl3易升华，可用作有机合成的催化剂等。

工业上以铝土矿（Al2O3、Fe2O3）为原料制备无水AlCl3的工艺流程如下。

（1）氯化炉中Al2O3、Cl2和C反应的化学方程式为_____________________

_______________________________________________________________。

（2）用Na2SO3溶液可除去冷却器排出的尾气中的Cl2，此反应的离子方程式为_______________________________________________________________。

（3）升华器中主要含有AlCl3和FeCl3，需加入少量Al，其作用是_______________________________________________________________。

（4）为测定制得的无水AlCl3产品（含杂质FeCl3）的纯度，称取16.25g无水AlCl3样品，溶于过量的NaOH溶液中，过滤出沉淀物，沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重，得其质量为0.32g。

①写出上述除杂过程中涉及的离子方程式：

__________________________、__________________________。

②AlCl3产品的纯度为__________。

（5）工业上另一种以铝灰为原料制备无水AlCl3的工艺中，最后一步是由AlCl3·6H2O脱水制备无水AlCl3，实现这一步的方法是___________________。

解析　

（1）由经冷却器出来的气体有CO和Cl2可知，CO是氯化炉中的生成物，且Cl2是过量的，故氯化炉中发生反应的化学方程式为Al2O3＋3Cl2＋3C

2AlCl3＋3CO。

（2）亚硫酸钠是还原剂，氯气是氧化剂，则离子方程式为SO

＋Cl2＋H2O===SO

＋2Cl－＋2H＋。

（4）①除杂过程中涉及的离子方程式为Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓，Al3＋＋4OH－===AlO

＋2H2O。

②沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重，得到的0.32g固体物质是氧化铁，即其物质的量为0.002mol，则氯化铁的物质的量为0.004mol，即其质量为0.65g，得出AlCl3的质量为16.25g－0.65g＝15.6g，AlCl3的纯度为

×100%＝96%。

（5）由于氯化铝易水解，水解后生成的氯化氢气体挥发后，使水解平衡正向移动，生成大量的氢氧化铝，故为了抑制其水解，必须在氯化氢的气流中加热脱去结晶水。

答案　

（1）Al2O3＋3Cl2＋3C

2AlCl3＋3CO

（2）SO

＋Cl2＋H2O===SO

＋2Cl－＋2H＋

（3）除去FeCl3

（4）①Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓　Al3＋＋4OH－===AlO

＋2H2O　②96%

（5）在HCl气流中加热脱去结晶水

13．某铝土矿中主要含有Al2O3、Al（OH）3、AlO（OH），还含有Fe2O3等杂质。

利用拜耳法生产氧化铝的流程如下图所示：

（1）粉碎后的铝土矿碱浸时应在高温下进行，其目的是

______________________________________________________________。

（2）AlO（OH）与NaOH反应的化学方程式为_____________________________

_______________________________________________________________。

（3）在稀释、结晶过程中，稀释的目的是____________________；加Al（OH）3晶核的目的是促进Al（OH）3的析出。

上述“稀释、结晶”工艺，也可用通入足量的________气体的方法来代替。

（4）浓缩所得的NaOH溶液由于吸收了空气中的CO2而含有杂质，该杂质可通过苛化反应除去，写出苛化反应的化学方程式：

___________________

_______________________________________________________________。

（5）该生产流程能实现________（填化学式）的循环利用。

解析　

（1）增大接触面积、温度升高都能加快反应速率。

（2）在碱浸的过程中，Al2O3、Al（OH）3、AlOOH、都能与NaOH反应生成NaAlO2。

（3）稀释时，离子的水解程度增大。

Al（OH）3能溶于强酸和强碱，故从溶液中将AlO

转变为Al（OH）3时，最好通入CO2。

（4）NaOH溶液吸收CO2时生成了Na2CO3，故苛化时，生成了CaCO3和NaOH，反应化学方程式为Na2CO3＋Ca（OH）2===CaCO3↓＋2NaOH。

（5）生产流程中能循环利用的物质是前面流程中加入，而在后面流程中又能产生的物质，故只有NaOH能循环利用。

答案　

（1）加快反应速率

（2）AlO（OH）＋NaOH===NaAlO2＋H2O

（3）促进NaAlO2的水解　CO2

（4）Na2CO3＋Ca（OH）2===CaCO3↓＋2NaOH

（5）NaOH

[选做题]

14．（2015·浙江理综，27）Ⅰ.请回答：

（1）H2O2的电子式________。

（2）镁燃烧不能用CO2灭火，用化学方程式表示其理由

________________________________________________________________。

（3）在AgCl沉淀中加入KBr溶液，白色沉淀转化为淡黄色沉淀，写出反应的离子方程式__________________________________________________________。

（4）完成以下氧化还原反应的离子方程式：

（　　）MnO

＋（　　）C2O

＋________===（　　）Mn2＋＋（　　）CO2↑＋________

Ⅱ.化合物甲和NaAlH4都是重要的还原剂。

一定条件下金属钠和H2反应生成甲。

甲与水反应可产生H2，甲与AlCl3反应可得到NaAlH4。

将4.80g甲加热至完全分解，得到金属钠和2.24L（已折算成标准状况）的H2。

请推测并回答：

（1）甲的化学式________。

（2）甲与AlCl3反应得到NaAlH4的化学方程式__________________________

_________________________________________________________________。

（3）NaAlH4与水发生氧化还原反应的化学方程式_________________________

__________________________________________________________________。

（4）甲在无水条件下可作为某些钢铁制品的脱锈剂（铁锈的成分表示为Fe2O3），脱锈过程发生反应的化学方程式

__________________________________________________________________。

（5）某同学认为：

用惰性气体赶尽反应体系中的空气，将铁和盐酸反应后的气体经浓硫酸干燥，再与金属钠反应，得到的固体物质即为纯净的甲；取该固体物质与水反应，若能产生H2，即可证明得到的甲一定是纯净的。

判断该同学设想的制备和验纯方法的合理性并说明理由

__________________________________________________________________。

解析　Ⅰ.

（1）H2O2的电子式为

；

（2）镁能在CO2中燃烧，其化学方程式为2Mg＋CO2

2MgO＋C；（3）由于AgBr的溶度积比AgCl更小，故在AgCl沉淀中加入KBr溶液，白色沉淀AgCl转化为淡黄色沉淀AgBr，其反应的离子方程式为：

AgCl（s）＋Br－（aq）===AgBr（s）＋Cl－（aq）。

（4）C2O

在酸化的高锰酸钾溶液中被氧化，其离子方程式为2MnO

＋5C2O

＋16H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。

Ⅱ.由4.80g甲加热至完全分解，得到金属钠和2.24L（已折算成标准状况）的H2，可推断金属钠和H2反应生成的甲为NaH，NaH与水反应生成NaOH和H2，NaH与AlCl3反应可得到NaAlH4。

（1）甲的化学式为NaH；

（2）由于反应物为NaH与AlCl3，得到产物有NaAlH4，故推知另一产物为NaCl，其化学方程式为4NaH＋AlCl3===NaAlH4＋3NaCl。

（3）NaAlH4中的氢显－1价，水中的氢显＋1价，NaAlH4与水发生氧化还原反应的过程中生成氢气，另一产物为NaAlO2，其化学方程式为NaAlH4＋2H2O===NaAlO2＋4H2↑。

（4）根据题意NaH在无水条件下能与Fe2O3反应，结合反应物的性质可推知反应产物为Fe和NaOH，从而得出其化学方程式为3NaH＋Fe2O3===2Fe＋3NaOH。

（5）制备过程中，由于盐酸易挥发，产生的氢气中会有氯化氢，易和钠反应生成NaCl；如在制取NaH的反应中钠过量，则产物中混有钠，钠与水反应也会有氢气产生，无法判断钠与H2是否完全反应，同时验纯时也没有考虑到混入的NaCl。

答案　Ⅰ.

（1）

（2）2Mg＋CO2

2MgO＋C

（3）AgCl（s）＋Br－（aq）===AgBr（s）＋Cl－（aq）

（4）2MnO

＋5C2O

＋16H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O

Ⅱ.

（1）NaH　

（2）4NaH＋AlCl3===NaAlH4＋3NaCl

（3）NaAlH4＋2H2O===NaAlO2＋4H2↑

（4）3NaH＋Fe2O3===2Fe＋3NaOH

（5）制备过程不合理，因为盐酸易挥发，H2中混有HCl，导致产物中有NaCl

验纯方法不合理，如果有Na残留，Na与水反应也产生H2；没有考虑混入的NaCl