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1、第 7 7 讲 铝及其化合物 A A 组 基础题组 1.(2016 甘肃白银月考)下列物质中既能跟稀硫酸反应,又能跟氢氧化钠溶液反应的是( ) NaHCO3 (NH4)2SO3 Al2O3 Al(OH)3 Al A.全部 B.只有 C.只有 D.只有 2.下列说法中错误的是( ) A.在水溶液中能大量共存:Na+、Al3+、Cl-、CO 2 - 3 B.硫酸铝溶液中加入过量的氨水:Al3+3NH3H2O Al(OH)3+3NH + 4 C.偏铝酸钠与过量 CO2反应:AlO - +CO 2+2H2O Al(OH)3+HC - 2 O 3 D.Al(OH)3溶于盐酸中:Al(OH)3+3H+ A
2、l3+3H2O 3.(2016 福建厦门模拟)镁、铝性质相似,下表中对两者的对比不正确的是( ) 选项 反应 铝 镁 A 与非金属反应 能被 Cl2、O2氧化 能与 N2、O2反应 B 与水反应 能与沸水反应 反应很困难 C 与碱反应 能溶于强碱溶液 不反应 D 与某些氧化物反应 能与 Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应 能在 CO2中燃烧 4.将 NaOH溶液逐滴加入用盐酸酸化过的 AlCl3溶液中,若用 y 轴表示 Al(OH)3沉淀的量,x 轴表 示 NaOH溶液的体积,下列图像正确的是( ) 5.将 5.4 g Al投入 200.0 mL 2.0 molL-1的某
3、溶液中有氢气产生,充分反应后有金属剩余,该 溶液可能为( ) A.HNO3溶液 B.Ba(OH)2溶液 C.H2SO4溶液 D.HCl 溶液 6.(2016 吉林长春模拟)在某无色溶液中缓慢地滴入 NaOH溶液直至过量,产生沉淀的质量与加 入的 NaOH溶液体积的关系如图所示,由此确定,原溶液中含有的阳离子是( ) 1 A.Mg2+、Al3+、Fe2+ B.H+、Mg2+、Al3+ C.H+、Ba2+、Al3+ D.只有 Mg2+、Al3+ 7.甲、乙、丙三种不同物质有如图所示转化关系,则甲不可能是( ) 甲 乙 丙 甲 A.Al2O3 B.SiO2 C.NH4Cl D.CO2 8.向明矾溶液
4、里滴加 Ba(OH)2溶液,当 SO 2 - 恰好沉淀完全时,铝元素的存在形式是( ) 4 A.一部分为 Al(OH)3沉淀,一部分以 Al3+形式存在于溶液中 B.一部分为 Al(OH)3沉淀,一部分以 AlO - 形式存在于溶液中 2 C.全部为 Al(OH)3沉淀 D.几乎全部以 AlO - 形式存在于溶液中 2 9.(2016 安徽淮北期中)将 4mol 金属 Al全部转化为 Al(OH)3,消耗 HCl a mol、NaOH b mol,则 a+b 的最小值为( ) A.4 B.6 C.8 D.16 10.(2016 河南安阳月考)铝土矿的主要成分中含有氧化铝、氧化铁和二氧化硅等,工
5、业上经过 下列工艺可以冶炼金属铝。下列说法中错误的是( ) 铝土矿 a b c d Al A.、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. 中需要通入过量的氨气 D. 进行的操作是加热,而且 d 一定是氧化铝 11.(2016 河南安阳月考)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。两种情况下生成的气体 的质量比是( ) A.11 B.23 C.32 D.289 12.(2016 海南单科,14)KAl(SO4)212H2O(明矾)是一种复盐,在造纸等方面应用广泛。实验室 中,采用
6、废易拉罐(主要成分为 Al,含有少量的 Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。 2 易拉罐 滤液 A 沉淀 B 产物 回答下列问题: (1)为尽量少引入杂质,试剂应选用 (填标号)。 a.HCl 溶液 b.H2SO4溶液 c.氨水 d.NaOH 溶液 (2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式 为 。 (3)沉淀 B 的化学式为 ;将少量明矾溶于水,溶液呈弱酸性,其原因 是 。 (4)已知:KW=1.010-14,Al(OH)3 AlO - +H+H 2O K=2.010 -13。Al(OH) 3溶于 NaOH溶液反应 2 的平衡常数等于 。 B B 组 提升题组 13.(2016 河北衡
7、水模拟)有钠、镁、铝各 n mol,分别与等体积、含 x mol HCl 的盐酸反应,下列 说法中不正确的是( ) A.xn 时,钠生成的氢气最多 B.x=n 时,钠、镁、铝生成的氢气一样多 C.nx2n 时,生成的氢气:钠镁=铝 D.x2n 时,生成的氢气:钠镁铝 14.(2016 河北衡水一调)将 Na2O2逐渐加入含有 H+、Mg2+、Al3+、NH + 的混合液中并微热,产生 4 沉淀和气体的物质的量(mol)与加入的 Na2O2的物质的量(mol)的关系如图所示,则原溶液中的 Mg2+、Al3+、NH + 的物质的量分别为( ) 4 A.2 mol、3 mol、6 mol B.3 m
8、ol、2 mol、6 mol C.2 mol、3 mol、4 mol D.3 mol、2 mol、2 mol 15.(2016 湖南邵阳模拟)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。 3 (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 16.25
9、 g 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 0.32 g。 写出上述除杂过程中涉及反应的离子方程 式: 、 。 AlCl3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 AlCl36H2O 脱水制备 无水 AlCl3,实现这一步的方法是 。 16.一位同学在复习时遇到这样一道习题:某无色溶液中可能含有 H+、OH-、Na+、NO - ,加入铝 3 粉后,只产生 H2,问该无色溶液中能大量存在哪几种离子。 (1)加入铝粉产生 H2,说明铝具有 (“”“”填 氧化性 或 还原性 )。
10、 (2)该同学分析:若 H+大量存在,则 NO - 就不能大量存在。 3 设计实验证实如下: 装置 现象 .实验初始,未见明显现象 .过一会儿,出现气泡,液面上方呈浅红棕色 .试管变热,溶液沸腾 盐酸溶解 Al2O3薄膜的离子方程式是 。 根据现象 ,推测溶液中产生了 NO,为进一步确认,进行如下实验: 实验 内容 现象 实验 1 将湿润 KI-淀粉试纸置于空气中 未变蓝 实验 2 用湿润 KI-淀粉试纸检验浅红棕色气体 试纸变蓝 a.浅红棕色气体是 。 4 b.实验 1 的目的是 。 c.实验 1、2 说明反应生成了 NO,将生成 NO 的离子方程式补充完整: Al+ NO - + Al3+
11、 NO+ 3 (3)再假设:若 OH-大量存在,NO - 也可能不能大量存在。 3 重新设计实验证实如下: 装置 现象 .实验初始,未见明显现象 .过一会儿,出现气泡,有刺激性气味 为确认刺激性气味气体,进行如下实验:用湿润 KI-淀粉试纸检验,未变蓝;用湿润红色石蕊试纸 检验,试纸变蓝。 刺激性气味的气体是 。 产生该气体的离子方程式是 。 (4)在 NaOH 溶液中加入铝粉,结果只检验出有 H2生成,其化学方程式 是 。 (5)实验结果证实:NO - 在酸、碱性环境中都有一定的氧化性,能氧化铝单质,产生含氮化合物。 3 习题中的无色溶液中一定能大量存在的是 Na+和 OH-。 5 答案全解
12、全析 A A 组 基础题组 1.A 弱酸的酸式盐、弱酸弱碱盐、Al、Al2O3、Al(OH)3等物质既可与强酸反应又可与强碱反应, 故选 A。 2.A A 项中 Al3+与 CO 2 - 发生双水解,因此不能大量共存,错误;B项中氢氧化铝不溶于过量的 3 氨水,正确;C项中偏铝酸钠与二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀,因为二氧化碳过量,因此生成碳 酸氢根离子,正确;D项中氢氧化铝能溶于强酸中,正确。 3.B 镁的金属性强于铝,铝与水反应很困难,镁能与沸水反应。 4.D 当溶液中有 H+、Al3+时,加入的 OH-先与 H+反应,后与 Al3+反应:H+OH- H2O、Al3+3OH- Al(OH)3
13、,故开始加入 NaOH时,无沉淀产生;随着 NaOH 的量增加,沉淀的量逐渐增加,当 NaOH 加入一定量时,沉淀量达到最大值;再加入 NaOH,沉淀开始溶解:NaOH+Al(OH)3 NaAlO2+2H2O,形成沉淀与溶解沉淀所需 NaOH溶液的体积比为 31。综上所述,D 项的图像符合 题意。 5.D 5.4 g Al即 0.2 mol,200.0 mL 2.0 molL-1的溶液中所含的溶质为 0.4 mol。A 选项中 硝酸与 Al反应没有 H2生成。B 选项中 Al和 Ba(OH)2反应的化学方程式为 2Al+Ba(OH)2+2H2O Ba(AlO2)2+3H2,可以看出金属无剩余,
14、Ba(OH)2过量。C 选项中根据得失电子守恒原理,0.2 mol 铝可提供 0.6 mol 电子,而 0.4 mol H2SO4可提供 0.8 mol H+,无 Al剩余。D 选项中 0.4 mol HCl 提供 0.4 mol H+,而 0.2 mol Al 需 0.6 mol H+,Al 有剩余。 6.B 开始滴加 NaOH 溶液时没有沉淀产生,说明溶液中含有 H+;继续滴加 NaOH溶液时先有沉淀 产生,后有部分沉淀溶解,说明溶液中可能含有 Mg2+、Al3+。 7.C A 项,氧化铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠,偏铝酸钠和盐酸反应生成氯化钠和氢氧 化铝,加热氢氧化铝生成氧化铝,所以
15、符合转化关系;B 项,二氧化硅和氢氧化钠反应生成硅酸钠, 硅酸钠和盐酸反应生成硅酸,加热硅酸生成二氧化硅,所以符合转化关系;C 项,氯化铵和氢氧化 钠溶液反应生成一水合氨,一水合氨和盐酸反应生成氯化铵,加热时氯化铵分解生成氨气和氯 化氢,故不符合转化关系;D项,二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠或碳酸氢钠,碳酸钠或碳酸 氢钠与盐酸反应生成碳酸,碳酸加热分解生成二氧化碳,所以符合转化关系。 8.D 向明矾溶液里滴加 Ba(OH)2溶液,当 SO 2 - 恰好沉淀完全时,KAl(SO 4)2与 Ba(OH)2按物质 4 的量之比 12 反应,此时铝离子与氢氧根离子物质的量之比为 14,铝元素几乎全部
16、以 AlO - 2 形式存在于溶液中。故选 D。9.B 方案:2Al+6H+ 2Al3+3H2、Al3+3OH- Al(OH)3, 6 即消耗 4 mol Al时,消耗 12 mol H+、12 mol OH-,则 a+b=24;方案:2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2、AlO - +H 2O+H+ Al(OH)3,即消耗 4 mol Al 时,消耗 4 mol H+、4 mol OH -, 2 则 a+b=8;方案:2Al+6H+ 2Al3+3H2、2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2、Al3+3AlO - 2 +6H2O 4Al(OH)3, 即消耗 4 m
17、ol Al 时,消耗 3 mol H+、3 mol OH-,则 a+b=6。显然方案 药品用量最少。 10.C 铝土矿中加入盐酸生成 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 2 中通过量的二氧化碳,会生成 Al(OH)3沉淀,Al(OH)3分解生成 Al2O3,最后电解熔融的 Al2O3生成 Al。A 项,由以上分析可知、中除加试剂外,还需要进行过滤操作,故 A 项正确;B 项,Al3+、Al O - - 2 中铝元素的化合价均为+3
18、 价,故 B 项正确;C项,中需要把 AlO 转化为 Al(OH)3沉淀,要 2 通入过量的二氧化碳,AlO - +CO 2+2H2O Al(OH)3+HC ,故 C 项错误;D 项,根据上述分析可 - 2 O 3 知操作是 Al(OH)3受热分解生成 Al2O3,故 D 项正确。 11.A 一份在高温下恰好完全反应,则有 2n(Fe)=3n(Al),然后将生成物与足量的稀盐酸反应, 3 铁与盐酸反应生成氯化亚铁与氢气,即 n(H2)=n(Fe),所以 n(H2)= n(Al);另一份直接放入足量 2 3 的 NaOH溶液中充分反应,铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,n(H2)= n(A
19、l)。两种情 2 3 3 况下生成气体的物质的量之比 n(H2)n(H2)= n(Al) n(Al)=11,故 A 正确。 2 2 12. 答案 (1)d (2)2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2 (3)Al(OH)3 Al3+水解,使溶液中 H+浓度增大 (4)20 解析 (1)Al、Fe、Mg 都是比较活泼的金属,都可以与酸反应,而 Al可以与强碱溶液反应转化 为 NaAlO2进入溶液,结合 Fe、Mg 不与强碱溶液反应,故试剂为 NaOH 溶液。(2)Al 与 NaOH 溶 液反应的化学方程式为:2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2。(3)AlO - 与
20、 N + 、HC - 反应均 2 H 4 O 3 生成 Al(OH)3,所以沉淀 B 的化学式为 Al(OH)3;明矾溶液呈酸性的原因是 Al3+水解,使溶液中的 (AlO - (AlO - + ) 2 ) 2 )(H 2.0 10 -13 c(H+)增大。(4)Al(OH)3+OH- AlO - +2H 2O 的 K= = = =20。 2 (OH - ) (OH - )(H + ) 1.0 10 -14 B B 组 提升题组 7 13.D xn 时,盐酸不足,又钠与水反应生成氢气,所以钠生成的氢气最多,故 A 正确。x=n时,钠 刚好与盐酸反应,镁、铝与盐酸反应都是盐酸不足,所以生成的氢气
21、一样多,故 B 正确。nx2n 时,钠与盐酸反应,盐酸过量,镁、铝与盐酸反应都是盐酸不足,所以生成的氢气:钠镁=铝,故 C 正确。x=2n 时,镁与盐酸刚好反应,铝与盐酸反应,盐酸少量,生成的氢气:镁=铝,故 D 错误。 14.D 由图可知,nMg(OH)2+nAl(OH)3=5 mol,nMg(OH)2=3 mol,则 nAl(OH)3=2 mol,根据 原子守恒可知,n(Al3+)=nAl(OH)3=2 mol,n(Mg2+)=nMg(OH)2=3 mol;当加入 8 mol Na2O2时,N H + + 4 完全反应,此时产生氧气为 4 mol,则氨气为 6 mol-4 mol=2 mo
22、l,故 NH 的物质的量为 2 mol。 4 15. 答案 (1)Al2O3+3Cl2+3C 2AlCl3+3CO (2)SO 2 - +Cl 2+H2O S +2Cl -+2H+ 2 - 3 O 4 (3)除去 FeCl3 (4)Fe3+3OH- Fe(OH)3 Al3+4OH- AlO - +2H 2O 2 96% (5)在 HCl 气流中加热脱去结晶水 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
23、式为 SO 2 - +Cl 2+H2O S 2 - +2Cl-+2H+。 3 O 4 (4) 除杂过程中涉及反应的离子方程式为Fe3+3OH- Fe(OH)3、Al3+4OH- AlO - +2H 2O。 2 沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重,得到的 0.32 g 固体物质是氧化铁,其物质的量为 0.002 mol,则氯化铁的物质的量为 0.004 mol,其质量为 0.65 g,得出 AlCl3的质量为 16.25 g-0.65 15.6 g g=15.6 g,AlCl3的纯度为 100%=96%。 16.25 g (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
24、大量的氢 氧化铝,故为了抑制其水解,必须在氯化氢气流中加热脱去结晶水。 16. 答案 (1)还原性 (2)6H+Al2O3 2Al3+3H2O a.NO2 b.对比实验,排除氧气使湿润的 KI-淀粉试纸变蓝的可能 c.1 1 4H+ 1 1 2H2O (3)NH3 8Al+3NO - +5OH-+2H 2O 3NH3+8Al - 3 O 2 (4)2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2 8 解析 (1)加入铝粉产生 H2,Al失去电子,则 Al 为还原剂,具有还原性。(2)盐酸与氧化铝反 应生成氯化铝和水,离子方程式为 6H+Al2O3 2Al3+3H2O。液面上方呈浅红棕色,一
25、定不是 氢气,为氮的氧化物,由将湿润 KI-淀粉试纸置于空气中未变蓝,说明 KI 在空气中不能被氧化, 而用湿润 KI-淀粉试纸检验浅红棕色气体试纸变蓝,则 KI 被氧化,即二氧化氮与水反应生成硝 酸,再氧化碘离子生成碘单质。a.由上述分析可知,浅红棕色气体是 NO2;b.实验 1 的目的是对比 实验;c.Al 与 H+、NO - 发生氧化还原反应生成硝酸铝、NO 和水,离子方程式为 Al+N +4H+ - 3 O 3 Al3+NO+2H2O。(3) 用湿润 KI-淀粉试纸检验,未变蓝;用湿润红色石蕊试纸检验,试纸变蓝, 则气体为 NH3。由上述分析可知,碱性条件下 Al 与 NO - 发生氧化还原反应生成氨气,离子方 3 程式为 8Al+3NO - +5OH-+2H 2O 3NH3+8Al - 。(4)NaOH 溶液中加入铝粉,结果只检验出有 3 O 2 H2生成,即反应生成偏铝酸钠和氢气,化学方程式为 2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2。 9