2020版高考化学苏教版大一轮复习精练：专题3 第2课时《从铝土矿到铝合金 Word版含解析

课时2　从铝土矿到铝合金

一、选择题

1．(基础题)下列说法正确的是(　　)

A．铝罐可久盛食醋

B．焰火的五彩缤纷是某些金属元素化学性质的展现

C．氧化铝熔点很高，可作耐火材料

D．明矾作净水剂，可以除去废水中的铜离子

解析　铝罐的主要成分铝可与醋酸反应，故铝罐不能久盛食醋，A项错误；焰火的五彩缤纷是因为某些金属元素的焰色反应，焰色反应是金属元素的物理性质，B项错误；氧化铝熔点很高，可用于制耐火砖、耐火坩埚、耐火管、耐高温实验仪器，C项正确；明矾净水利用的是Al(OH)3胶体的吸附性，其可吸附水中不溶于水的杂质形成沉淀，从而起到净水的作用，D项错误。

答案　C

2．(2017·厦门模拟)镁铝性质相似，下表中对两者的对比不正确的是(　　)

答案　B

3．多年前，世界卫生组织把铝确定为食品的污染源之一而加以控制使用。铝在下列应用中应加以控制的是(　　)

①制铝合金　②制电线　③制炊具　④制银色漆颜料　⑤用明矾净水　⑥用明矾与苏打作食品膨松剂　⑦制易拉罐　⑧用氢氧化铝凝胶制胃舒平药品　⑨包装糖果和食品

A．③⑤⑧⑨  B．②⑥⑧⑨

C．③④⑤⑨  D．③⑤⑥⑦⑧⑨

解析　解答本题时，要抓住题中的“把铝确定为食品的污染源之一”与“控制使用”。D项符合题意。

答案　D

4．易拉罐的主要成分为铝合金，其中以铝铁合金和铝镁合金最为常见。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(　　)

解析　铝、铁、镁都可与盐酸反应产生无色气体，不能得出含铝、铁、镁三种金属的结论，A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错误；氢氧化镁与氢氧化铝均为白色沉淀，C错误；用盐酸溶解后生成的亚铁离子在空气中易被氧化成Fe3＋，加入KSCN溶液呈红色，D正确。

答案　D

5．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＋＋3NH3·3H2O=== Al(OH)3↓＋3NH

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＋3MgO高温,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

6．下列由实验现象得出正确结论的是(　　)

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；没有脱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　D

7．(2017·北京海淀区期末)铝自然形成的氧化膜易脱落。以硫酸为电解液，分别以石墨和铝材作阴、阳极材料，经过电解处理形成氧化铝膜，抗蚀能力强。其制备的简要流程如图所示。下列用来解释流程中反应的方程式不正确的是(　　)

A．碱洗目的是除去铝材表面的自然氧化膜：2OH－＋Al2O3===2AlO＋H2O

B．碱洗时铝材表面会出现气泡：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑

C．获得耐蚀铝材的电极反应：4Al－12e－＋3O2===2Al2O3

D．用稀氨水洗去耐蚀铝材表面的酸：NH3·H2O＋H＋===NH＋H2O

解析　A．氧化铝能够溶于氢氧化钠，离子方程式为2OH－＋Al2O3===2AlO＋H2O，正确；B.铝能够与氢氧化钠反应放出氢气，离子方程式为：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑，正确；C.电极反应方程式也要满足电荷守恒，4Al－12e－＋3O2===2Al2O3，电荷不守恒，错误；D.氨水是弱电解质，用化学式表示，离子方程式为NH3·H2O＋H＋===NH＋H2O，D正确；故选C。

答案　C

8．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

解析　A项，氨水也沉淀Al3＋，不能代替NaOH溶液；B项，a中不含Al3＋；C项，b也含有KCl。

答案　D

9．现有Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3、NaOH(aq)六种物质，它们之间有如图所示转化关系，图中每条线两端的物质之间都可以发生反应，下列推断中不合理的是(　　)

A．N一定是HCl(aq) B．X可能为Al或Cl2

C．Y一定为NaOH(aq) D．Q、Z中的一种必定为Al2O3

解析　在Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3、NaOH(aq)中，只有NaOH(aq)能与Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3五种物质反应，对照图示转化关系，可知Y为NaOH(aq)。只有HCl(aq)能与Al、Al2O3、Al(OH)3、NaOH(aq)四种物质反应，对照图示转化关系可知N为HCl(aq)，故选项A、C正确；选项B，若X为Al，Al能与Cl2、HCl(aq)、NaOH(aq)三种物质反应，而图示给出的是与两种物质反应，所以X不可能是Al，但可能是Cl2；选项D，Al2O3既能与HCl(aq)反应，也能与NaOH(aq)反应，故Q、Z中的一种必定为Al2O3。

答案　B

10．铝土矿的主要成分中含有氧化铝、氧化铁和二氧化硅等，工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝。下列说法错误的是(　　)

A．①中还需要进行过滤操作，滤渣为二氧化硅

B．a、b中铝元素的存在形式不同

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　铝土矿加盐酸生成Al3＋和Fe3＋，二氧化硅不溶于盐酸，所以要过滤、分离出二氧化硅；滤液中加过量NaOH，Al3＋转化为AlO、Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，过滤除去Fe(OH)3沉淀，向滤液中通入过量的二氧化碳，生成Al(OH)3沉淀，Al(OH)3分解生成Al2O3，最后电解熔融的Al2O3生成Al。由以上分析可知①、②中除加试剂外，还需要进行过滤操作，故A正确；a中为Al3＋，b中为AlO，故B正确；③中需要把AlO转化为Al(OH)3沉淀，要通入过量的二氧化碳，AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO，故C错误；根据上面分析可知④是Al(OH)3受热分解生成Al2O3，故D正确。

答案　C

11．向等物质的量浓度的HCl、AlCl3、NH4Cl、MgCl2混合溶液中逐滴加入1 mol·L－1的NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示。下列有关说法正确的是(　　)

A．在0～a段加入的NaOH溶液与NH4Cl反应

B．在b～c段加入NaOH溶液发生反应的离子方程式为Al3＋＋3OH－=== Al(OH)3↓

C．在d～e段加入NaOH溶液发生反应的离子方程式为Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O

D．在滴加NaOH溶液全过程中主要粒子参与反应的先后顺序是H＋、Al3＋、Mg2＋、NH、Al(OH)3

解析　A项错误，加入的NaOH溶液应先与H＋反应；B项错误，由图像中耗用NaOH溶液的体积可知，在b～c段加入NaOH溶液发生反应的离子方程式为Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；C项错误，在d～e段加入NaOH溶液发生反应的离子方程式为Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O；D项正确。

答案　D

二、填空题

12．利用铝灰(主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等)制备铝鞣剂[主要成分为Al(OH)2Cl]的一种工艺如下：

(1)气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。铝灰在90 ℃水解生成A的化学方程式为_________________________________________。

“水解”采用90 ℃而不在室温下进行的原因是__________________ ____________________________________________________________。

(2)“酸溶”时，Al2O3发生反应的离子方程式为_____________________ _____________________________________________________________。

(3)“氧化”时，发生反应的离子方程式为________________________ ____________________________________________________________。

(4)“废渣”成分为________(填化学式)。

(5)采用喷雾干燥而不用蒸发的原因是____________________ ________________________________________________________________。

答案　(1)AlN＋3H2OAl(OH)3＋NH3↑　加快AlN水解反应速率；降低NH3在水中的溶解度，促使NH3逸出

(2)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O

(3)2Fe2＋＋2H＋＋ClO－===2Fe3＋＋Cl－＋H2O

(4)Fe(OH)3

(5)防止Al(OH)2Cl水解生成Al(OH)3

13．氯化铝融盐电解法是以氯化铝为原料，以碱金属或碱土金属氯化物(含少量MgCl2、KCl、CaCl2)为电解质进行电解制取铝的方法。

(1)氯化铝融盐电解法需要先制纯氧化铝。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含有少量Fe2O3、SiO2等杂质)为原料通过以下途径提纯氧化铝：

Al2O3

①依次写出X、Y的成分________，________。

②如右图所示在实验室中进行过滤，操作中的两处错误分别是__________________________；____________________________。

(2)制备无水氯化铝的反应为：2Al2O3＋6Cl24AlCl3＋3O2

③为促进该反应的进行，实际生产中需加入焦炭，其原理是____________________。

④加入焦炭后的化学反应可表示为Al2O3＋C＋Cl2AlCl3＋X↑，为确定气体X是否为混合气体，某同学将X依次通过灼热的氧化铜和澄清的石灰水，再根据现象判断。该操作是否正确？(填正确、不正确或无法判断)________，请说明理由_________________________________________________。

(3)现在工业上通常用电解熔融氧化铝方式制取铝，理论上生产1吨铝消耗的氧化铝的质量________(填“大于”、“小于”或“等于”)氯化铝质量。

解析　(1)①滤液乙能和氨水反应生成氢氧化铝沉淀，这说明滤液乙中含有铝离子，所以Y应该是盐酸。则滤液甲中含有AlO和SiO，因此X是NaOH。氧化铁和氢氧化钠不反应，过滤得到氧化铁。硅酸钠和盐酸反应生成硅酸沉淀，过滤得氯化铝和盐酸的混合液，加入氨气即生成氢氧化铝沉淀。

②根据装置图可知，该装置是过滤装置，因此主要的错误是没有使用玻璃棒引流，其次滤纸边缘高于漏斗边缘。

(2)③因为在加热的条件下，碳与O2反应，生成CO或CO2，降低氧气的浓度，有利于反应正向进行。

④由于在加热的条件下，CO能和氧化铜反应生成CO2，所以将生成气体先通过灼热的CuO粉末，若有CO就会生成CO2，这样就无法确定原来是否有CO2，所以是不正确的。

(3)根据原子守恒可知，1 mol氧化铝可以生成2 mol氯化铝。1 mol氧化铝的质量是102 g,2 mol氯化铝的质量是2  mol×133.5 g/mol＝267 g，所以氧化铝的质量小于氯化铝的质量。

答案　(1)①NaOH溶液　稀盐酸　②没有使用玻璃棒引流　滤纸边缘高于漏斗边缘

(2)③碳与O2反应，有利于反应正向进行

④不正确　将生成气体先通过灼热的CuO粉末，若有CO就会生成CO2，这样就无法确定原来是否有CO2

(3)小于

14．某研究性学习小组为测定某含镁3%～5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计了下列两种不同实验方案进行探究，请根据他们的设计回答有关问题。

[探究一]实验方案：铝镁合金测定剩余固体质量。

问题讨论：

(1)实验中发生反应的化学方程式是___________________。

(2)若实验中称取5.4 g铝镁合金粉末样品，投入V mL 2.0 mol/L NaOH溶液中，充分反应。则NaOH溶液的体积V≥________ mL。

(3)实验中，当铝镁合金充分反应后，在称量剩余固体质量前，还需进行的实验操作按顺序依次为_________________________________________。

[探究二]实验方案：称量x g的铝镁合金粉末，放在如图所示装置的惰性电热板上，通电使其充分灼烧。

问题讨论：

(4)欲计算Mg的质量分数，该实验中还需测定的数据是___________________________________________________________。

(5)假设实验中测出该数据为y g，则原铝镁合金粉末中镁的质量分数为________(用含x、y的代数式表示)。

解析　(1)注意镁与NaOH溶液不反应。(2)5.4 g铝镁合金中铝的最大质量为5.4 g×97%，根据2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，可求出需要NaOH的物质的量的最大值为5.4 g×97%÷27 g/mol＝0.194 mol，体积为0.194 mol÷2.0 mol/L＝0.097 L，即97 mL。(5)设x g铝镁合金中镁、铝的物质的量分别是a mol、b mol，则燃烧生成a mol MgO、b/2 mol Al2O3，则24a＋27b＝x,40a＋51b＝y，解得a＝，镁的质量为 g，镁的质量分数为。

答案　(1)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

(2)97　(3)过滤、洗涤、干燥固体　(4)灼烧后固体的质量　(5)