苏教版高考化学一轮复习专题练3金属及其化合物第9讲从铝土矿到铝合金含答案

第9讲 从铝土矿到铝合金

1．在铝热反应中，铝粉的作用是(　　)

A．催化剂　　　　　　　　   B．氧化剂

C．还原剂           D．熔剂

解析：铝热反应为Al与金属氧化物的反应，如2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，反应中Al元素的化合价升高，则铝热反应中Al为还原剂，金属氧化物为氧化剂，与催化剂无关，故选C。

答案：C

2.用除去表面氧化膜的细铝条紧紧缠绕在温度计上(如图)，将少许硝酸汞溶液滴到铝条表面，置于空气中，很快铝条表面产生“白毛”，且温度明显上升。下列分析错误的是(　　)

A．Al和O2化合放出热量

B．硝酸汞是催化剂

C．涉及反应：2Al＋3Hg2＋===2Al3＋＋3Hg

D．“白毛”是氧化铝

解析：白毛为氧化铝，发生反应为4Al＋3O2===2Al2O3，温度明显上升，说明铝与氧气的反应为放热反应，故A正确；硝酸汞与Al发生置换反应，硝酸汞为氧化剂，不是催化剂，故B错误；发生反应有4Al＋3O2===2Al2O3、2Al＋3Hg2＋===2Al3＋＋3Hg，故C正确；白毛只能是铝与氧气反应生成的氧化铝，故D正确。

答案：B

3．用铝热反应还原下列物质，制得金属各1 mol时，消耗铝最少的是(　　)

A．MnO2　　　　　　　　    B．Cr2O3

C．V2O5            D．Fe3O4

解析：制得1 mol金属需要电子最少的消耗铝最少。A～D项制得1 mol金属需要电子的物质的量依次为4 mol、3 mol、5 mol、 mol。

答案：D

4．(2021·福建省福州月考)等体积、等物质的量浓度的稀硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为5∶6，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能分别是(　　)

A．甲、乙中都是铝过量

B．甲中铝过量，乙中碱过量

C．甲中酸过量，乙中铝过量

D．甲中酸过量，乙中碱过量

解析：根据铝和稀硫酸、氢氧化钠反应的化学方程式：2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑可知：相同物质的量的铝，消耗的氢氧化钠少于消耗的硫酸，所以根据生成的氢气是5∶6可知，铝在与稀硫酸反应时，铝是过量的，硫酸是不足的，而与氢氧化钠反应时，铝是不足的，氢氧化钠是过量的，所以正确的答案选B。

答案：B

5．下列说法正确的是(　　)

A．只滴加氨水可以鉴别NaCl、AlCl3、MgCl2、Na2SO4四种溶液

B．氢氧化铝可作胃酸的中和剂

C．氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝

D．明矾溶于水产生Al(OH)3胶体的离子方程式Al3＋＋3H2O===3H＋＋Al(OH)3↓

解析：滴加氨水，NaCl与Na2SO4溶液均无现象，AlCl3与MgCl2溶液均有白色沉淀产生，无法鉴别，A项错误；氯化铝是共价化合物，属于分子晶体，熔融状态下不导电，不能用于电解法制铝，C项错误；Al(OH)3胶体不是沉淀，离子方程式中不能用沉淀符号标注，且反应符号应用⇌，D项错误。

答案：B

6．如图是铝在氧气中燃烧的实验，铝条点燃后，为维持燃烧继续，正确的操作是(　　)

A.铝条应始终置于集气瓶瓶口位置

B．迅速将铝条插入集气瓶接近瓶底位置

C．将铝条从瓶口位置慢慢伸向瓶底位置

D．铝条应不断上下移动

答案：C

7．(2021·福建省福州月考)镓(Ga)与铝同主族，曾被称为“类铝”，其氧化物和氢氧化物均为两性化合物。工业制备镓的流程如图所示：

下列判断不合理的是(　　)

A．Al、Ga均处于ⅢA族

B．Ga2O3可与盐酸反应生成GaCl3

C．酸性：Al(OH)3>Ga(OH)3

D．Ga(OH)3可与NaOH反应生成NaGaO2

解析：A.Al与Ga同主族，均处于ⅢA族，故A正确；B.Ga2O3与Al2O3性质具有相似性，可与盐酸反应生成GaCl3，故B正确；C.化学反应遵循强酸制弱酸的原理，在NaGaO2和NaAlO2的混合溶液里通入二氧化碳，只有Al(OH)3沉淀，而没有Ga(OH)3沉淀，可能的原因是镓酸酸性强于碳酸，则酸性：Al(OH)3<Ga(OH)3，故C错误；D. Ga(OH)3与Al(OH)3的性质相似，都是两性氢氧化物，Ga(OH)3可与NaOH反应生成NaGaO2，故D正确。

答案：C

8．下列示意图与对应的反应情况正确的是(　　)

A.　

B.

C．

D．

解析：A.首先CO2先与Ca(OH)2反应，产生CaCO3沉淀，此时沉淀量逐渐增大，CO2再和KOH反应，此时无沉淀，之后二氧化碳和K2CO3反应，生成酸式盐，当反应完全之后再和沉淀CaCO3反应，生成碳酸氢钙，从而沉淀出现溶解现象，所以图像应该是“等腰梯形”的形状，A项错误；B.假设溶液中含1 mol KAl(SO4)2，加入1.5 mol的Ba(OH)2时生成1.5 mol BaSO4和1 mol Al(OH)3，沉淀的物质的量最大为2.5 mol，再加入0.5 mol Ba(OH)2，生成0.5 mol BaSO4，溶解1 mol Al(OH)3，故沉淀的总物质的量减少，最后只剩下硫酸钡沉淀，B项错误；C.NaHSO4溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液，只产生硫酸钡沉淀，当把硫酸根反应完全，再加氢氧化钡不产生沉淀，所给图像恰好能表达该反应过程，C项正确；D.NaAlO2溶液中逐滴加入盐酸，现象是先生成沉淀，后沉淀溶解，不会出现第3个阶段随着盐酸的加入沉淀量不改变的情况，D项错误。

答案：C

9．(双选)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错误结论的是(　　)

解析：比较金属性的强弱是利用金属单质与水或酸反应产生H2的快慢程度，A项错误；由于生成了熔点很高的氧化铝，起到隔绝空气的作用，B项正确；产生的气体应为H2和NH3的混合气体，C错误；D正确。

答案：AC

10．(双选)已知A、B、D、E均为中学化学中常见的单质或化合物，它们之间的关系如图所示(部分产物略去)。下列说法错误的是(　　)

A．A、B、D可能是钠的化合物

B．A、B、D可能是镁及其化合物

C．A、B、D可能是铝的化合物

D．A、B、D不可能是非金属及其化合物

解析：A项，A为NaOH、B为NaHCO3、D为Na2CO3、E为CO2时满足框图转化关系，A正确；B项，镁及其化合物不满足此转化关系，B错误；C项，A为AlCl3，E为NaOH，B为NaAlO2，D为Al(OH)3时满足框图转化关系，C正确；D项，A为C、E为O2、B为CO2、D为CO时满足框图转化关系，所以A、B、D可能是非金属及其化合物，D错误。

答案：BD

11．(双选)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：

对上述流程中的判断错误的是(　　)

A．试剂X可以为NaOH溶液，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

解析：试剂X应为强碱溶液，使Al2O3溶解，A正确；B项，若用强酸代替CO2，强酸过量时，Al(OH)3会溶解，不能保证生成Al(OH)3沉淀，B错误；C正确；因Al比Fe活泼，不能用Fe置换Al，D错误。

答案：BD

12．某校化学兴趣小组用如图所示过程除去AlCl3中含有的Mg2＋、K＋杂质并尽可能减少AlCl3的损失。请回答下列问题：

(1)写出向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，原因是__________________________。为此，改进方法是______________________________________________。

答案：(1)Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓、Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O或Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓、Al3＋＋4OH－===AlO＋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＋、AlO、OH－、Na＋　Al(OH)3能与盐酸反应，所以在加入盐酸时，需要控制盐酸的量，以防止部分Al(OH)3转化成Al3＋　向溶液a中通入过量的二氧化碳气体代替盐酸

13．铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融电解制得。

①铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下：

②以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下：

回答下列回题：

(1)写出反应1的化学方程式______________________________________________________________________

___________________________________________________________________。

(2)滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是________，反应2的离子方程式为___________________________________________________________________。

(3)E可作为建筑材料，化合物C是________，写出由D制备冰晶石的化学方程式：_____________________________________________________________

___________________________________________________________________。

(4)电解法制铝的化学方程式是________________________________________

___________________________________________________________________，

以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是______。

解析：(1)在加入NaOH溶液时，Al2O3和SiO2都能与NaOH反应，分别生成NaAlO2和Na2SiO3。(2)加入CaO后，SiO与Ca2＋结合生成难溶物CaSiO3；滤液Ⅱ中主要含有AlO，通入CO2后生成沉淀Al(OH)3，煅烧后生成Al2O3。(3)萤石能与浓硫酸反应生成CaSO4和HF气体；HF、Na2CO3、Al(OH)3三者均没有发生氧化还原反应，根据质量守恒定律可写出化学方程式。(4)电解Al2O3制取金属铝，加入的冰晶石为助熔剂；阳极产生的O2能与石墨电极反应生成CO2(可能含有CO)。

答案：(1)2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O、2NaOH＋Al2O3===2NaAlO2＋H2O

(2)CaSiO3　2AlO＋3H2O＋CO2===2Al(OH)3↓＋CO[或AlO＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO]

(3)浓H2SO4　12HF＋3Na2CO3＋2Al(OH)3===2Na3AlF6＋3CO2＋9H2O

(4)2Al2O34Al＋3O2↑　O2、CO2(CO)

14．氯离子插层镁铝水滑石[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]是一种新型离子交换材料，其在高温下完全分解为MgO、Al2O3、HCl和水蒸气。现用如图所示装置进行实验确定其化学式(固定装置略去)

(1)Mg2Al(OH)6Cl·xH2O受热分解的化学方程式为

___________________________________________________________________。

(2)若只通过测定装置C、D的增重来确定x，则装置的连接顺序为______________(按气流方向，用接口字母表示)，其中C的作用是___________________________________________________________________。

装置连接后，首先要进行的操作的名称是_____________________________。

(3)加热前先通N2排尽装置中的空气，称取C、D的初始质量后，再持续通入N2的作用是__________________________________________________________

__________________________________________________________________、

_________________________________________________________________等。

(4)完全分解后测得C增重3.65 g，D增重9.90 g，则x＝________。若取消冷却玻璃管B后进行实验，测定的x值将________(填“偏高”或“偏低”)。

(5)上述水滑石在空气中放置时易发生反应生成[Mg2Al(OH)6Cl1－2y(CO3)y·zH2O]，该生成物能发生类似的热分解反应。现以此物质为样品，用(2)中连接的装置和试剂进行实验测定z，除测定D的增重外，至少还需测定________________。

解析：(2)根据(1)中化学反应方程式可知，若要测定x的值，需要测定分解产生的HCl及H2O的量，由于吸收HCl采用NaOH溶液，出来的气体带出水蒸气，则分解产生的气体应先通过浓硫酸吸收水蒸气，否则测得的水蒸气数值偏大，影响测定结果，且洗气时应长管进，短管出。(4)根据C、D的增重可知，分解生成n(HCl)＝＝0.1 mol，n(H2O)＝＝0.55 mol，则由[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]可知，其物质的量等于HCl的物质的量，由氢元素守恒可知：0.1 mol×(6＋2x)＝0.1 mol＋0.55 mol×2，解得x＝3。若气体未经冷却会由于气流流速过高而使水蒸气在浓硫酸中的吸收不充分，导致x数值偏低。(5)题中所给物质若发生分解反应，除水滑石分解的几种产物外，还含有CO2气体，则装置C增重为HCl与CO2的质量，通过装置C的增重无法判断HCl及样品的物质的量，由氯元素及碳元素守恒可知，n(HCl)/n(CO2)＝(1－2y)/y，若已知样品的质量，分别列出含有两个未知数的两个方程式，可以求得z的值。

答案：(1)2[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]4MgO＋Al2O3＋2HCl↑＋(5＋2x)H2O↑

(2)aedbc　吸收HCl气体　检查装置气密性

(3)将分解产生的气体全部带入装置C、D中完全吸收　防止产生倒吸

(4)3　偏低　(5)样品的质量