2020_2021学年高中化学专题3从矿物到基础材料1_2铝的提取及铝的化合物课时作业含解析苏教版必修1 9页

课时作业19　铝的提取及铝的化合物 时间：45分钟　　满分：100分 一、选择题(每小题4分，共48分)‎ ‎1．氢氧化铝[Al(OH)3]受热易分解，产生水并吸收热量，故可用作阻燃剂；它能与盐酸、NaOH溶液反应，是药物“胃舒平”的主要成分之一。实验室制备Al(OH)3的方法为Al2(SO4)3＋6NH3·H2O === 2Al(OH)3↓＋3(NH4)2SO4，通常不选用NaOH溶液。下列判断不正确的是(　A　)‎ A．氢氧化铝的热稳定性好 B．“胃舒平”可用于治疗胃酸过多 C．氢氧化铝可灭火的原因之一是降低了可燃物的温度 D．实验室不用NaOH溶液制备Al(OH)3是因为NaOH会与Al(OH)3反应 解析：氢氧化铝受热易分解，所以氢氧化铝的热稳定性差，A项错误；“胃舒平”中含有氢氧化铝，可用于治疗胃酸过多，B项正确；氢氧化铝受热易分解，产生水并吸收热量，能够降低可燃物的温度，因此可以用于灭火，C项正确；Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O，故实验室不用NaOH溶液制备Al(OH)3，D项正确。‎ ‎2．从铝土矿中提取铝所涉及的下列反应中，属于氧化还原反应的是(　D　)‎ A．铝土矿溶于NaOH溶液中 B．NaAlO2溶液的酸化 C．灼烧氢氧化铝固体 D．电解熔融的氧化铝 解析：铝土矿溶于NaOH溶液中生成NaAlO2和H2O，没有元素化合价发生改变，为非氧化还原反应，A项不符合题意；NaAlO2溶液酸化后生成Al(OH)3和HCO，没有元素化合价发生改变，为非氧化还原反应，B项不符合题意；灼烧氢氧化铝固体生成Al2O3和H2O，没有元素化合价发生改变，为非氧化还原反应，C项不符合题意；电解熔融的氧化铝，反应中铝元素由＋3价变为0价，为氧化还原反应，D项符合题意。‎ ‎3．下列说法正确的是(　D　)‎ A．Al2O3难溶于水，不跟水反应，所以它不是Al(OH)3对应的氧化物 B．因为Al2O3是金属氧化物，所以它是碱性氧化物 C．Al2O3能与所有的酸和碱反应 D．Al2O3能与强酸和强碱反应 9‎ 解析：Al2O3虽然难溶于水，但是2Al(OH)3Al2O3＋3H2O，Al元素在Al2O3和Al(OH)3中的化合价相同，所以Al2O3是Al(OH)3对应的氧化物；金属氧化物与碱性氧化物是两个不同的概念，二者没有必然的联系，Al2O3是两性氧化物；Al2O3不能与H2CO3、氨水反应。‎ ‎4．铝、氧化铝、氢氧化铝和可溶性铝盐分别与过量强碱溶液反应，其生成物有一定的规律。下列说法正确的是(　C　)‎ A．都有H2O生成 　　　　　　　‎ B．都有H2生成 C．都有AlO生成 　　　　　　　‎ D．都有Al3＋生成 解析：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑，Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O，Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，据此可知C项正确。‎ ‎5．下图表示AlCl3溶液与NaOH溶液的相互滴加，则下列说法中错误的是(　B　)‎ A．①线表示Al3＋物质的量的变化 B．x表示AlCl3的物质的量 C．②③线表示Al(OH)3物质的量的变化 D．④线表示AlO物质的量的变化 解析：AlCl3溶液与NaOH溶液混合有两种方式：一种方式为向AlCl3溶液中逐滴滴加NaOH溶液，开始就有沉淀生成后沉淀溶解，且前后消耗NaOH的物质的量之比为31，显然符合本题意，则x表示NaOH的物质的量，B项错误；据此可判断A、C、D正确。另一种方式为向NaOH溶液中逐滴滴加AlCl3溶液，开始没有沉淀，后有沉淀，不符合本题。‎ ‎6．下列离子方程式书写错误的是(　A　)‎ A．NaAlO2溶液中通入过量的CO2：2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO B．Al(OH)3溶于NaOH溶液中：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O C．铝粉投入NaOH溶液中：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑‎ D．Al2O3和过量NaOH溶液反应：Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O 9‎ 解析：NaAlO2溶液中通入过量的CO2时，生成的应该是HCO。‎ ‎7．有100 mL MgCl2和AlCl3的混合液，其中c(Mg2＋)＝0.2 mol/L，c(Cl－)＝1.3 mol/L，要使Mg2＋完全转化为Mg(OH)2且与Al3＋恰好分离，至少需要2 mol/L NaOH溶液的体积为(　A　)‎ A．80 mL 　　　　　　　 B．100 mL C．120 mL 　　　　　　　 D．110 mL 解析：溶液中阳离子为Mg2＋、Al3＋，阴离子只有Cl－。根据电荷守恒：2×0.2＋3×c(Al3＋)＝1.3⇒c(Al3＋)＝0.3 mol/L。要使Mg2＋和Al3＋恰好分离，即Mg2＋转化Mg(OH)2，而生成的Al(OH)3又恰好溶解。‎ n(NaOH)＝2n(Mg2＋)＋4n(Al3＋)＝2×0.02＋4×0.03＝0.16 mol V＝＝＝0.08 L。‎ ‎8．下列各组物质，不能按 (“→”表示反应一步完成)所示关系转化的是(　C　)‎ 选项 a b c A Al2O3‎ NaAlO2‎ Al(OH)3‎ B AlCl3‎ Al(OH)3‎ NaAlO2‎ C Al Al(OH)3‎ Al2O3‎ D MgCl2‎ Mg(OH)2‎ MgO 解析：Al2O3和NaOH反应生成NaAlO2，NaAlO2和适量的稀盐酸反应生成Al(OH)3，Al(OH)3受热分解得Al2O3，A符合；AlCl3和氨水反应生成Al(OH)3，Al(OH)3和NaOH反应生成NaAlO2，NaAlO2和过量盐酸反应生成AlCl3，B符合；Al不能一步生成Al(OH)3，C不符合；MgCl2和NaOH反应生成Mg(OH)2，Mg(OH)2受热分解得MgO，MgO和盐酸反应生成MgCl2，D符合。‎ ‎9．铝土矿的主要成分是氧化铝，还含有氧化铁和其他不溶于酸的杂质，工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝。下列说法错误的是(　C　)‎ A．①、②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，且d一定是氧化铝 解析：①铝土矿中加入盐酸生成Al3＋和Fe3＋‎ 9‎ ‎，其他不溶于酸的杂质需要过滤除去，②滤液中加入过量NaOH溶液，Al3＋转化为AlO、Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，需过滤除去Fe(OH)3沉淀，A、B项正确；向滤液中通入过量的二氧化碳，会生成Al(OH)3沉淀，Al(OH)3受热分解生成Al2O3，最后电解熔融的Al2O3得到Al，C项错误，D项正确。‎ ‎10.使一镁铝合金粉末在过量稀H2SO4中溶解，在所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的质量W和加入NaOH溶液的体积V的关系如图所示，则该合金中镁和铝的质量之比为(　D　)‎ A．23 　　　　　　　 B．11‎ C．43 　　　　　　　 D．89‎ ‎11．向1.0 mol·L－1的甲溶液中逐滴加入1.0 mol·L－1的乙溶液至过量，产生Al(OH)3沉淀的质量与所加入乙溶液的体积的关系如图所示。符合图中关系的是下列各组溶液中的(　D　)‎ 选项 A B C D 甲 AlCl3‎ NaOH NaAlO2‎ AlCl3‎ 乙 NaOH AlCl3‎ HCl NH3·H2O 解析：向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液，先产生沉淀，后沉淀溶解，A项不符合图中关系；向NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液，开始无沉淀，B项不符合图中关系；向NaAlO2溶液中逐滴加入盐酸，先产生沉淀，后沉淀溶解，C项不符合图中关系；向AlCl3溶液中逐滴加入氨水，产生沉淀，继续加入氨水沉淀不溶解，D项符合图中关系。‎ ‎12．如图所示，下列说法不正确的是(　A　)‎ 9‎ A．图Ⅰ表示向AlCl3溶液中滴加氨水至过量 B．图Ⅱ表示向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液至过量且边滴边振荡 C．图Ⅲ表示向NaAlO2溶液中滴加稀盐酸至过量且边滴边振荡 D．图Ⅳ表示向NaAlO2溶液中缓慢通入二氧化碳至过量 解析：向AlCl3溶液中滴加氨水，产生Al(OH)3沉淀，氨水过量时，Al(OH)3沉淀不溶解，A项错误。‎ 二、非选择题(共52分)‎ ‎13．(11分)从铝土矿(主要成分为Al2O3，还有少量杂质)中提取铝的工艺流程及步骤如下：‎ 试回答下列问题：‎ ‎(1)试剂X为NaOH溶液。‎ ‎(2)操作Ⅰ、操作Ⅱ均为过滤(填操作名称)，在实验室进行该操作时需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒。‎ ‎(3)金属铝与氧化铁在高温下会发生剧烈的反应，该反应的化学方程式为2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，请举一例该反应的用途：焊接铁轨(答案合理即可)。‎ ‎(4)反应Ⅱ的离子方程式为AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。‎ 9‎ ‎(5)电解熔融氧化铝制取金属铝，若有0.6 mol电子发生转移，理论上能得到金属铝的质量是5.4 g。‎ 解析：试剂X为NaOH溶液，Al2O3与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，溶液甲为NaAlO2、NaOH的混合溶液，过量的二氧化碳和偏铝酸钠溶液反应生成氢氧化铝和碳酸氢钠，离子方程式为AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO，沉淀2为Al(OH)3，溶液乙为NaHCO3溶液。(3)金属铝与氧化铁在高温下的反应为2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，铝热反应的应用有焊接铁轨、冶炼金属等。(5)设得到铝的质量为x。‎ ‎2Al2O34Al＋3O2↑　转移电子 ‎ 108 g 12 mol ‎ x 0.6 mol ‎108 g12 mol＝x0.6 mol，解得x＝5.4 g。‎ ‎14．(12分)某校化学兴趣小组用如图所示过程除去AlCl3中含有的Mg2＋、K＋杂质离子并尽可能减少AlCl3的损失。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)写出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：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。‎ ‎(2)氢氧化钠溶液能否用氨水代替，为什么？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)溶液a中存在的离子有Cl－、K＋、AlO、OH－、Na＋；在溶液a中加入盐酸时需控制盐酸的量，为什么？因为氢氧化铝能与强酸反应，所以在加入盐酸沉淀AlO时，需要控制盐酸的量，以防止部分AlO转化成Al3＋。‎ 为此，改进方法是通入过量二氧化碳气体。‎ 解析：(1)加入足量氢氧化钠溶液，Mg2＋可与OH－反应生成Mg(OH)2沉淀，Al3＋先与OH－反应生成Al(OH)3，生成的Al(OH)3继续与OH－反应生成NaAlO2和H2O。(2)氢氧化钠溶液不能用氨水代替，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)加入氢氧化钠溶液后除去了Mg2＋，但又引入了Na＋‎ 9‎ ‎，同时Al3＋转化成了AlO；因为氢氧化铝能与强酸反应，所以在加入盐酸沉淀AlO时，需要控制溶液的pH，以防止部分AlO转化成Al3＋；氢氧化铝只能与强碱或强酸反应，因此，可在溶液a中通入过量二氧化碳气体。‎ ‎15．(14分)将一定质量的MgAl合金投入100 mL一定物质的量浓度的盐酸中，充分反应。向反应后的溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的NaOH溶液，生成沉淀的质量与所加NaOH溶液的体积关系如图所示。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)原MgAl合金的质量是5.1_g，合金中Mg与Al的物质的量之比是11；‎ ‎(2)所加NaOH溶液中溶质的物质的量浓度是5_mol·L－1；‎ ‎(3)盐酸中溶质的物质的量浓度是6_mol·L－1。‎ ‎(4)向含有0.1 mol NH4Al(SO4)2的溶液中逐滴加入5 mol·L－1 NaOH溶液，开始发现溶液中出现白色沉淀并逐渐增多，一段时间后有刺激性气味的气体(NH3)逸出，最后白色沉淀逐渐减少并最终消失。请在下图中画出生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积的关系示意图。‎ 答案：‎ 9‎ 解析：分析题图可知，MgAl合金与盐酸反应时，盐酸过量，图像中OA段发生反应H＋＋OH－===H2O，AB段发生反应Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓、Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，BC段发生反应Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。(1)B点Mg2＋、Al3＋均完全转化为沉淀，Al(OH)3和Mg(OH)2的总质量为13.6 g，C点对应的沉淀为Mg(OH)2，其质量为5.8 g，所以n(Mg)＝n[Mg(OH)2]＝0.1 mol，金属镁的质量为2.4 g；n(Al)＝n[Al(OH)3]＝＝0.1 mol，则金属铝的质量为2.7 g，所以合金中Mg与Al的物质的量之比为11，合金的质量为5.1 g。(2)由(1)的分析可知n[Al(OH)3]＝0.1 mol，则溶解Al(OH)3需要的NaOH的物质的量n(NaOH)＝0.1 mol，BC段加入氢氧化钠溶液的体积为20 mL，所以c(NaOH)＝＝5 mol·L－1。(3)当加入NaOH溶液的体积为120 mL时，溶液中溶质只有NaCl，可得n(HCl)＝n(NaOH)＝0.120 L×5 mol·L－1＝0.6 mol，所以c(HCl)＝＝6 mol·L－1。(4)据题意知，加入NaOH溶液时，NaOH先与Al3＋反应生成Al(OH)3，再与NH反应，最后Al(OH)3溶解，反应的离子方程式依次为a.Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，b.NH＋OH－===NH3·H2O，c.Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，由NH4Al(SO4)2的物质的量为0.1 mol和c(NaOH)＝5 mol·L－1，可求出反应a中生成n[Al(OH)3]＝0.1 mol，消耗V(NaOH溶液)＝60 mL，反应b消耗V(NaOH溶液)＝20 mL，反应c消耗V(NaOH溶液)＝20 mL，据此可画出相关图像。‎ ‎16．(15分)把NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量水后，产生1.16 g白色沉淀，再向所得悬浊液中逐滴加入1.00 mol/L HCl溶液，加入HCl溶液的体积与生成沉淀的关系如图所示。试回答：‎ 9‎ ‎(1)A点的沉淀物的化学式为Mg(OH)2，B点的沉淀物的化学式为Mg(OH)2和Al(OH)3。‎ ‎(2)写出A点到B点发生反应的离子方程式：AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓。‎ ‎(3)原混合物中MgCl2的质量是1.90_g，AlCl3的质量是2.67_g，NaOH的质量是5.20_g。‎ ‎(4)C点HCl溶液的加入量为130 mL。‎ 解析：(1)向所得悬浊液中加入盐酸至10.0 mL时，沉淀质量不变，说明所得悬浊液中含NaOH，悬浊液中铝元素全部以偏铝酸根离子形式存在，A点的沉淀为Mg(OH)2；继续滴加盐酸时，盐酸与偏铝酸钠、水反应生成氢氧化铝沉淀，到B点时偏铝酸钠完全反应，B点的沉淀物为Mg(OH)2和Al(OH)3。(2)AB段为盐酸和偏铝酸钠、水反应生成氢氧化铝沉淀，反应的离子方程式为H2O＋AlO＋H＋===Al(OH)3↓。(3)n[Mg(OH)2]＝＝0.02 mol，根据镁原子守恒得n(MgCl2)＝n[Mg(OH)2]＝0.02 mol，则氯化镁的质量为0.02 mol×95 g/mol＝1.90 g；AB段为盐酸和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀，反应的离子方程式为H2O＋AlO＋H＋===Al(OH)3↓，根据此段消耗盐酸的体积知，n(AlO)＝1.00 mol/L×(0.03－0.01)L＝0.02 mol，根据铝原子守恒得n(AlCl3)＝n(AlO)＝0.02 mol，则氯化铝的质量为0.02 mol×133.5 g/mol＝2.67 g；与NaOH反应的HCl的物质的量n(HCl)＝0.01×1.00 mol/L＝0.01 mol，原混合物中n(NaOH)＝2n(MgCl2)＋4n(AlCl3)＋n(HCl)＝0.02 mol×2＋0.02 mol×4＋0.01 mol＝0.13 mol，氢氧化钠的质量为0.13 mol×40 g/mol＝5.20 g。(4)C点溶液为MgCl2、AlCl3和NaCl的混合液，反应至C点时所加盐酸中溶质的物质的量n(HCl)＝n(NaOH)＝0.13 mol，则C点加入盐酸的体积为＝0.13 L＝130 mL。‎ 9‎