2020版高考化学大一轮复习课时规范练《14铝及其重要化合物》鲁科版(含解析)

考点规范练14　铝及其重要化合物

一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分。每小题只有一个选项符合题目要求)

1.易拉罐的主要成分为铝合金,其中以铝铁合金和镁铝合金最为常见。现取几小块易拉罐碎片进行下列实验,其中实验方案与现象、结论正确的是(　　)

2.下列叙述正确的是(　　)

A.向氯化铝溶液中加入过量氨水反应的实质是Al3++3NH3·3H2OAl(OH)3↓+3N

B.存在于污水中的重金属离子,常用加入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+3MgO3Mg+Al2O3

3.(2019河南新乡调研测试)将等物质的量的镁和铝混合,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.3 mol·L-1 HCl B.4 mol·L-1 HNO3

C.8 mol·L-1 NaOH D.18 mol·L-1 H2SO4

4.(2019河北衡水中学周测)某校化学兴趣小组用如图所示过程除去AlCl3溶液中含有的Mg2+、K+杂质离子并尽可能减少AlCl3的损失。

下列说法正确的是(　　)

A.NaOH溶液可以用氨水来代替

B.溶液a中含有Al3+、K+、Cl-、Na+、OH-

C.溶液b中只含有NaCl

D.向溶液a中滴加盐酸需控制溶液的pH

5.下列由实验现象得出正确结论的是(　　)

6.(2019湖北华师一附中月考)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均处于第ⅢA族

B.Ga2O3可与盐酸反应生成GaCl3

C.Ga(OH)3可与NaOH溶液反应生成NaGaO2

D.由流程图可知酸性:Al(OH)3>Ga(OH)3

7.(2019湖南衡阳质检)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流程可以冶炼金属铝:

铝土矿abcdAl

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

8.下列实验操作对应的图像不正确的是(　　)

9.氧化亚铁粉末和铝粉配成铝热剂,分成两等份。一份在高温下恰好完全反应后,再与盐酸反应;另一份直接放入足量的烧碱溶液中充分反应,前后两种情况下生成的气体的质量比是(　　)

A.1∶1 B.2∶3 C.3∶2 D.28∶9

10.(2019广东汕头质检)a g镁铝合金投入x mL 2 mol·L-1的盐酸中,金属完全溶解,再加入y mL 1 mol·L-1 NaOH溶液,沉淀达到最大值,质量为(a+1.7) g,则下列说法不正确的是(　　)

A.镁铝合金与盐酸反应转移电子数为0.1NA

B.沉淀为Mg(OH)2和Al(OH)3的混合物

C.x=2y

D.a的取值范围为0.9<a<1.2

二、非选择题(本题共3小题,共40分)

11.(2019吉林长春月考)(12分)铝(熔点660 ℃)是一种应用广泛的金属,工业上用Al2O3(熔点2 054 ℃)和冰晶石(Na3AlF6,六氟合铝酸钠)混合熔融后电解制得铝。回答下列问题:

(1)冶金工业上常用金属铝作还原剂冶炼钒、铬、锰,铝与V2O5在高温下反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)将打磨过的铝片在酒精灯火焰上加热,可观察到铝熔化而不滴落,原因是　　　　　　　;铝是活泼金属,但打磨过的铝片投入沸水中不易观察到有气泡产生。若将铝片用饱和Hg(NO3)2溶液浸泡数分钟,取出后迅速洗净,可制得俗称“铝汞齐”的铝汞合金。铝汞齐露置在空气中,表面会快速生长出蓬松的白毛(Al2O3)。若将新制的铝汞齐放入水中,可迅速反应产生气泡,该反应的化学方程式为　　　　　;铝汞齐的化学性质变得“活泼”的原因可能是　　　　　　　　。 

(3)饮用水中的N对人体健康会产生危害。为了降低饮用水中N的浓度,有研究人员建议在碱性条件下用铝粉将N还原为N2,该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)将0.1 mol·L-1 AlCl3溶液和10%NH4F溶液等体积混合,充分反应后滴加氨水,无沉淀析出。则AlCl3与NH4F反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　 　　　。 

12.(14分)铝元素在自然界中主要存在于铝土矿(主要成分为Al2O3,还含有Fe2O3、FeO、SiO2)中。工业上用铝土矿制备铝的某种化合物的工艺流程如下。

(1)在滤液A中加入漂白液,所得滤液B显酸性。

①滤液A中加入漂白液的目的是 　(用离子方程式表示)。 

②将滤液B中的铝元素以沉淀形式析出,可选用的最好试剂为(填代号)　　　　。 

A.氢氧化钠溶液 B.硫酸溶液

C.氨水 D.二氧化碳

离子方程式为　。 

(2)由滤液B制备少量无水AlCl3(AlCl3极易水解)涉及的操作为　　　　　　　　　　　　　、冷却结晶、　　　　(填操作名称)、洗涤。 

(3)SiO2和NaOH焙烧制备硅酸钠,可采用的装置为(填代号)　　　　　。 

(4)若将铝土矿溶于足量的氢氧化钠溶液,则对应的离子方程式为　。 

13.(14分)金属在现代社会中发挥着巨大的作用,铝的化合物在工农业生产及人们的日常生活中也具有广泛的作用。

(1)若将铝溶解,下列试剂中最好选用　　　　(填选项字母)。 

A.浓硫酸　　B.稀硫酸　　C.稀硝酸

(2)以铝土矿(主要成分是Al2O3,杂质有SiO2、Fe2O3等)为原料,采用拜耳法生产Al2O3的流程如下图所示:

①Al2O3可用于电解制Al,电解时需加入冰晶石(Na3AlF6)作为助熔剂,用NaF和Al2(SO4)3反应制备冰晶石的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　;电解时用石墨作阳极,温度维持在950~970 ℃,阳极需定期更换,其原因为　　　　　　　　　　。 

②赤泥中铝硅酸钠的化学式可表示为3Na2O·3Al2O3·5SiO2·5H2O,则滤液Ⅰ的主要成分是　　　　　　　;铝土矿的品位常用铝硅比(A/S,即矿石中Al2O3与SiO2的质量比)来衡量。某种铝土矿的A/S=10.2,则加入足量NaOH溶液后铝的理论溶出率为　　　　　。 

③该生产过程中,需向沉淀池中加入过量的X,该反应的离子方程式为 　。 

(3)铍(Be)与铝元素相似,其氧化物及氢氧化物具有两性,请写出BeO与盐酸反应的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　,Be(OH)2溶于NaOH溶液的化学方程式为Be(OH)2+2NaOHNa2BeO2+2H2O,往10.0 mL 1.00 mol·L-1的Be(NO3)2溶液中逐滴加入等浓度的NaOH溶液,请在以下坐标图中画出沉淀量随NaOH溶液加入量的变化图: 

课时规范练14　铝及其重要化合物

1.D　铝、铁、镁都可与盐酸反应产生无色气体,不能得出含铝、铁、镁三种元素的结论,A项错误;铝、铁、镁三种金属中只有铝能与NaOH溶液反应产生无色气体,B项错误;氢氧化镁与氢氧化铝均为白色沉淀,C项错误;用盐酸溶解后亚铁离子在空气中易被氧化成Fe3+,加入KSCN溶液呈红色,D项正确。

2.A　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。

3.A　在镁、铝混合物中加入HNO3和浓硫酸都不产生H2;加入NaOH溶液,只有Al与之反应生成H2,而镁不反应;加入盐酸,镁、铝都与盐酸反应生成H2,所以放出H2的量最多。

4.D　A项,氨水不能使Al3+转化为[Al(OH)4]-,也就不能与Mg(OH)2分离,因此不能用氨水代替NaOH溶液;B项,溶液a中不含Al3+;C项,溶液b还含有KCl。

5.D　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,而不是根据与碱反应的强弱判断,故A项错误;没有脱落表明氧化铝的熔点高,故B项错误;氯化铵溶液显酸性,与铝反应时放出氢气,故C项错误;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项正确。

6.D　镓(Ga)与铝同主族,均位于第ⅢA族,A正确;Ga2O3与Al2O3的性质具有相似性,可与盐酸反应生成GaCl3,B正确;Ga(OH)3与Al(OH)3的性质相似,属于两性氢氧化物,能与NaOH溶液反应生成NaGaO2,C正确;化学反应遵循强酸制弱酸原理,在Na[Al(OH)4]和NaGaO2的混合溶液中通入CO2,有Al(OH)3生成,而无Ga(OH)3生成,可能是Ga(OH)3酸性强于碳酸,则酸性:Al(OH)3<Ga(OH)3,D错误。

7.C　反应①之后的体系中含有固体SiO2,反应②之后的体系中含有Fe(OH)3沉淀,均需过滤除去,A正确;a、b中Al元素分别以AlCl3和Na[Al(OH)4]形式存在,其中铝的化合价都是+3价,B正确;由Na[Al(OH)4]制备Al(OH)3需要通入过量CO2,C错误;由Al(OH)3制备Al2O3,加热使Al(OH)3分解即可,D正确。

8.D　向含MgCl2、AlCl3(各1 mol)溶液中逐滴加入NaOH溶液,先生成氢氧化铝、氢氧化镁沉淀各1 mol,消耗氢氧化钠5 mol,后氢氧化铝与氢氧化钠反应生成Na[Al(OH)4],沉淀减少1 mol,消耗1 mol氢氧化钠,故A项正确;向HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl(各1 mol)溶液中逐滴加入NaOH溶液,先是HCl与氢氧化钠反应,消耗1 mol氢氧化钠,然后是MgCl2、AlCl3与氢氧化钠反应生成氢氧化铝、氢氧化镁沉淀各1 mol,消耗氢氧化钠5 mol,然后NH4Cl与氢氧化钠反应消耗1 mol氢氧化钠,沉淀量不变,后氢氧化铝与氢氧化钠反应生成Na[Al(OH)4],沉淀减少1 mol,消耗1 mol氢氧化钠,故B项正确;向含NaOH、Na[Al(OH)4](各1 mol)的溶液中,逐滴加入HCl溶液,开始时氢氧化钠与盐酸反应,消耗1 mol HCl,然后Na[Al(OH)4]与盐酸反应生成氢氧化铝沉淀,消耗1 mol HCl,最后氢氧化铝与盐酸反应生成氯化铝,消耗3 mol HCl,故C项正确;向含NaOH、Na2CO3(各1 mol)的混合溶液中滴加稀盐酸,依次发生反应OH-+H+H2O、C+H+HC、HC+H+H2O+CO2↑,故D项错误。

9.A　把FeO和铝粉配成铝热剂,分成两等份,一份在高温下恰好完全反应生成铁与氧化铝,由电子转移守恒可知,2n(Fe)=3n(Al),然后将生成物与足量的稀盐酸反应,铁与盐酸反应生成氯化亚铁与氢气,由电子转移守恒可知n(H2)=n(Fe),所以n(H2)= n(Al);另一份直接加入足量的NaOH溶液使之充分反应,铝与氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠与氢气,由电子转移守恒可知2n(H2)=3n(Al),所以n(H2)= n(Al)。故两种情况下生成气体的物质的量之比为1∶1,质量比等于物质的量之比也是1∶1。

10.C　Mg、Al失去电子变为离子,离子再结合OH-生成沉淀,则镁铝合金与盐酸反应转移电子的物质的量等于其生成沉淀时结合的OH-的物质的量,沉淀量最大时得到Mg(OH)2和Al(OH)3的混合物,则m(OH-)=(a+1.7) g-a g=1.7 g,n(OH-)=0.1 mol,电子转移总数是0.1NA,A、B正确;沉淀量最大时,溶液中n(Na+)=n(Cl-),此时HCl和氢氧化钠的物质的量相等,即2x=y,C错误;电子转移总数是0.1NA,若金属全部是镁,则镁的质量是1.2 g,若金属全部是铝,则铝的质量是0.9 g,因此D正确。

11.答案 (1)10Al+3V2O55Al2O3+6V

(2)铝表面很快形成致密的氧化膜,其熔点高于铝　2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑　其表面不易形成致密的氧化膜(合理即可)

(3)10Al+6N+4OH-+18H2O3N2↑+10[Al(OH)4]-

(4)AlCl3+6NH4F(NH4)3AlF6+3NH4Cl

解析 (1)金属铝作还原剂化合价升高生成Al2O3,V2O5作氧化剂化合价降低生成V。(2)Al2O3的熔点高于金属铝,所以铝熔化而不滴落;金属铝与水发生置换反应:2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑;单质铝的化学性质活泼,会与O2迅速反应生成Al2O3致密氧化膜,阻碍Al与H2O发生反应,当制成铝汞齐后,Al与O2反应生成蓬松的Al2O3,此时将其放入水中,Al与H2O接触发生反应生成H2。(3)金属铝作还原剂在碱性条件下生成[Al(OH)4]-,硝酸根离子作氧化剂被还原为N2,再根据氧化还原方程式配平原则配平离子方程式。(4)加入氨水后,无沉淀生成,说明溶液中不存在Al3+,依据元素守恒和冰晶石的化学式,可写出反应的化学方程式。

12.答案 (1)①2Fe2++ClO-+5H2O2Fe(OH)3↓+Cl-+4H+

②C　Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3N

(2)边滴加浓盐酸边蒸发浓缩　过滤　(3)B

(4)SiO2+2OH-Si+H2O,Al2O3+2OH-+3H2O2[Al(OH)4]-

解析 (1)①滤液中含有氯化铁、氯化亚铁、氯化铝,在滤液A中加入漂白液,次氯酸根离子具有氧化性氧化亚铁离子生成铁离子在溶液中形成氢氧化铁沉淀除去,次氯酸根离子被还原为氯离子,反应的离子方程式为2Fe2++ClO-+5H2O2Fe(OH)3↓+Cl-+4H+。②氢氧化钠溶液可以沉淀铝离子但过量又会溶解氢氧化铝,故A项不是最好;硫酸溶液不能沉淀铝离子,故B项不符合;氨水是弱碱溶液不能溶解氢氧化铝,过量的氨水和铝离子形成氢氧化铝沉淀过滤得到氢氧化铝固体,反应的离子方程式为Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3N,故C项符合;二氧化碳和氯化铝不反应不能生成氢氧化铝沉淀,故D项不符合。(2)由滤液B制备少量无水AlCl3,由于AlCl3极易水解,需要边滴加浓盐酸边蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤。(3)蒸发皿中含有的二氧化硅能与氢氧化钠反应,故A不符合;铁坩埚可以熔融二氧化硅和氢氧化钠,故B符合;玻璃中含二氧化硅能与氢氧化钠反应,故C不符合;烧杯不能用于固体高温加热,故D不符合。(4)氧化铝、二氧化硅与NaOH溶液反应均生成盐和水,离子反应分别为Al2O3+2OH-+3H2O2[Al(OH)4]-、SiO2+2OH-Si+H2O。

13.答案 (1)B

(2)①12NaF+Al2(SO4)32Na3AlF6+3Na2SO4　阳极产生的O2与石墨反应

②Na[Al(OH)4](多写NaOH也可)　90%

③[Al(OH)4]-+CO2Al(OH)3↓+HC

(3)BeO+2H+Be2++H2O

解析 (1)浓硫酸、硝酸与Al反应会生成有毒气体,因此从环保和安全角度考虑应选用稀硫酸。

(2)①NaF和Al2(SO4)3反应生成Na3AlF6和Na2SO4。电解时用石墨作阳极,温度维持在950~970 ℃,阳极产生的O2能与石墨反应,因此阳极需要定期更换。②氧化铝可与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠,则溶出液的溶质主要是四羟基合铝酸钠。由铝土矿的=10.2,可计算出n(Al2O3)∶n(SiO2)==6∶1=30∶5,由矿渣的化学式3Na2O·3Al2O3·5SiO2·5H2O知,其中的n(Al2O3)∶n(SiO2)=3∶5,则相当于有30-3=27份的Al2O3被溶解,即铝的理论溶出率为90%。③要形成沉淀,可以向沉淀池中通入过量的二氧化碳,反应的离子方程式为[Al(OH)4]-+CO2Al(OH)3↓+HC。

(3)BeO与盐酸反应生成氯化铍和水,反应的离子方程式为BeO+2H+Be2++H2O;向Be(NO3)2溶液中逐滴加入等浓度的NaOH溶液先后发生反应:Be(NO3)2+2NaOHBe(OH)2↓+2NaNO3,Be(OH)2+2NaOHNa2BeO2+2H2O,现象是先产生沉淀,然后沉淀消失,两次消耗的氢氧化钠的物质的量都为0.02 mol(即20 mL NaOH溶液),产生的Be(OH)2沉淀为0.01 mol,则沉淀量随NaOH溶液加入量的变化图为

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