《第2讲 从铝土矿到铝合金》训练.doc

第2讲 从铝土矿到铝合金训练时间：45分钟满分：100分一、选择题（本题共12题，每小题4分，共48分，每小题有一个或两个选项符合题目要求）美国普度大学的研究人员开发出一种利用铝镓合金加水制造氢气的新工艺。这项技术具有广泛的能源潜在用途，包括为汽车、潜水艇提供燃料等。该技术通过向铝镓合金注水，铝生成氧化铝，同时生成氧气。合金中镓（Ga、A）是关键成分，可阻止铝形成致密的氧化膜。下列关于铝、镓的说法正确的是（）A铝的金属性比镓强B铝的熔点比镓低CGa(OH)3与Al(OH)3性质相似，一定能与NaOH溶液反应D铝镓合含金与水反应后的物质可以回收利用冶炼铝【答案】D【解析】铝与镓为同一主族元素，铝在镓的上方，因此铝的金属性比镓弱， 铝金 属 键 比 镓 强，熔点比镓单质的熔点高，所以A和B均不正确；同一主族元素性质既有一定的相似性也有一定的递变性。Ga(OH)3虽与Al(OH)3性质相似，但不一定能与NaOH反应，所以C不正确；D选项中Al与水反应生成A12O3，可以电解冶炼铝，所以D正确。常温下，把铝粉加入下列物质中，能产生氢气的是（）A浓硫酸B稀硝酸C氯化铵溶液D硫酸氢钠溶液【答案】CD【解析】浓硫酸、 浓硝酸、稀硝酸是氧化性酸，不产生氢气；氯化铵溶液水解显酸性，硫酸氢钠电离显酸性NaHSO4=Na+H+SO42，能与铝产生氢气。近年来，科学家正在探索利用铝粉作为新能源的可能性，以期铝能成为一种石油的取代物。假如铝作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法，你认为哪项是错误的（）A铝质轻，便于运输、贮存，且安全B铝燃烧时放出的热量大，且燃烧后新产物对环境的污染容易得到有效的控制C在地球上，铝矿资源比较丰富D现代电冶铝的工业技术已为铝作为新能源奠定了重要基础【答案】D【解析】 电冶炼铝要消耗大量电能，必须寻找新的途径冶炼铝。用一张已除去表面氧化膜的铝箔紧紧包裹在试管外壁（如右图），将试管浸入硝酸汞溶液中，片刻取出，然后置于空气中，不久铝箔表面生出“白毛”，红墨水柱右端上升。根据实验现象判断，下列说法错误的是（）A实验中发生的反应都是氧化还原反应B铝是一种较活泼的金属C铝与氧气反应放出大量的热量D铝片上生成的白毛是氧化铝和氧化汞的混合物【答案】D【解析】本题中涉及的反应有：2A1+3Hg(NO3)2=2Al(NO3)3+3Hg，4Al+3O2=2A12O3，两个反应均为氧化还原反应；由题中所述现象“红墨水柱右端上升”，可推知试管中气体体积受热膨胀，意昧着铝与氧气反应是放热反应，铝片上生成的“白毛”是氧化铝。实验室将9 g铝粉跟一定最的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。发生铝热反应之后，所得固体中含金属单质18 g，则该氧化物粉末可能是（）AFe2O3和MnO2BMnO2和V2O5CCr2O3和V2O5DMnO2和Cr2O3【答案】D【解析】9 g铝粉可以提供1 mol电子，则氧化物中的金属元素每得到1 mol电子对应的质量就应该是18 g 。三价Fe得到1 mol电子对应的质量为18.7 g ，四价Mn得到1 mol电子对应的质量为13.8 g ，故A项正确；五价V得到1 mol电子对应的质量为10.2 g，三价Cr得到1 mol电子对应的质量为17.3 g ，B、C、D三项即使9 g铝粉全部反应，所得金属单质的质量也不到18 g，故都错误。在前一种分散系中慢慢滴加后一种试剂，能观察到先生成沉淀后变澄清的是（）氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液；偏铝酸钠溶液中加盐酸；氧氧化钠溶液中滴加氯化铝溶液；蛋白质溶液中滴入硫酸铜溶液；氯化铝溶液中滴加氨水；硝酸银溶液中滴加氨水；氢氧化铁胶体中滴加硫酸ABCD【答案】A【解析】各项发生变化分别是AlCl3+3NaOHAl(OH)3+3NaCl；Al(OH)3+NaOHNaAlO2+2H2O；NaAlO2+HCl+H2O= Al(OH)3+NaCl；Al(OH)3+3HClAlCl3+3H2O；4NaOH +AlCl3NaAlO2+3NaCl+2H2O；3NaAlO2+AlCl3+6H2O= 4Al(OH)3+3NaCl；蛋白质溶液中滴入硫酸铜溶液，蛋白质变性生成沉淀；AlCl3+3NH3H2OAl(OH)3+3NH4Cl；氨水是弱碱，不能使Al(OH)3溶解;AgNO3+ NH3H2OAgOH+NH4NO3；AgOH+2NH3H2OAg(NH3)2OH+2H2O；氢氧化铁胶体中滴加硫酸，先是胶体发生聚沉，2Fe(OH)3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+6H2O符合条件的有。元素的性质包含金属性和非金属性，其强弱可以通过该元素对应的某些化学性质体现出来。某同学认为铝元素是金属元素，但是有一定的非金属性。下列化学反应中，你认为能证明铝有非金属性的是（）A铝片与盐酸反应生成氢气B氢氧化铝溶于强碱溶液C氢氧化铝溶于强酸溶液D铝热反应【答案】B【解析】Al(OH)3溶解于强碱，说明Al具有一定非金属性（非金属的最高价氧化物对应水化物能与碱反应）；典型金属元素对应的碱只可能溶于酸而不溶于碱。甲、乙两烧杯中分别装有相同体积、相同pH的氨水和NaOH溶液，各加入10 mL 0.1 molL1 AlCl3溶液，两烧杯中都有沉淀生成。下列判断正确的是（）A甲中沉淀一定比乙中的多B甲中和乙中的沉淀一定一样多C甲中沉淀一定比乙中的少D甲中和乙中的沉淀可能一样多【答案】D【解析】根据氢氧化铝的性质，其能溶于氢氧化钠但不溶于氨水，故此加入时，两烧杯中生成的都是氢氧化铝沉淀；相同体积相同pH的两溶液中的溶质氨水大于氢氧化钠，当两者均不足量时，氨水量大，生成的沉淀多，氨水过量氧氧化钠不足量时生成的沉淀氨水多；氨水过量氢氧化钠恰好时，生成的沉淀一样多，氨水和氡氧化钠都过量时，生成的沉淀氨水多，可知D正确。将A1C13溶液和NaOH溶液等体积混合，所得沉淀物中铝元素的质量是所得溶液中铝元素的质量的2倍。则原A1Cl3溶液和NaOH溶液物质的量浓度之比可能是（）2 : 31 : 23 : 102 : 7ABCD【答案】B【解析】AlCl3溶液和NaOH溶液等体积混合，所得沉淀物中铝元素以Al(OH)3的形式存在，所得溶液中铝元素以Al3+或A1O2的形式存在，可能有两种情况Al(OH)3和Al3+或A1(OH)3和AlO2，所以原AlCl3溶液和NaOH溶液物质的量浓度之比分别为1:2或3 : 10 。10硫酸铝、硫酸钾、明矾三种物质组成的混合物中，当SO42的浓度为0.20 molL1时，加入等体积的0.20 molL1的KOH溶液（混合溶液体积变化忽略不计），使生成的白色沉淀恰好溶解，那么反应后溶液中K+的浓度为（）A0.2 molL1B0.25 molL1C0.225 molL1D0.45 molL1【答案】C【解析】Al2(SO4)3、K2SO4、KAl(SO4)212H2O的电离方程式分别为：Al2(SO4)3 = 2Al3+3SO42K2SO4= 2K+SO42KAl(SO4)212H2O= K+Al3+2SO42+12H2O设溶液体积为1L，则n(SO42)= 0.20 molL11L=0.2 mol，n(KOH) = n(OH) =n(K+)= 0.20 molL11L =0.2 mol，Al3+ + 4 OH=AlO2+2H2O0.05mol 0.2mol反应前混合液中电荷守恒：2n(SO42)= 1n(K+)+3 n(Al3+)代入n(SO42)= 0.2mol，n(Al3+)=0.05mol，得n(K+)=0.25 mol反应后溶液中K+的浓度c(K+)=（0.25 mol+0.2 mol）/2L=0.225 mol/L11某无色溶液中，已知含有H+、Mg2+、Al3+等阳离子，逐滴加入NaOH溶液，则消耗NaOH溶液体积（x轴）和生成沉淀量（y轴）之间的函数关系，可用下图表示，则下列图中正确的是（）【答案】B【解析】反应顺序为：H+OH=H2OMg2+2OH=Mg(OH)2，Al3+3OH=Al(OH)3Al(OH)3+NaOHNaAlO2+2H2O故B正确。12等物质的量的Na和A1两种金属加入足量的水中，生成26.88 L（标准状况下）的气体，则下列描述不正确的是（）A金属Al有剩余Bc(Na+)=c(AlO2)C所得溶液呈碱性DNa的物质的量是0.6 mol【答案】AB【解析】n(H2)=1.2 mol2Na+2H2O2NaOH+H2；+)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H22Na + 2Al +4H2O2NaAlO2 + 4H20.6 mol 0.6 mol 0.6 mol 1.2 mol0.6 mol Na和0.6 mol Al正好完全反应生成1.2 mol H2和NaAlO2溶液，AlO2-水解显碱性。c(Na+)c(AlO2-)。二、非选择题（本题共4个小题，共52分）13（12分）向已知含有Zn2+的溶液中滴加氨水，有白色沉淀Zn(OH)2生成，继续滴加氨水使其过量，沉淀溶解，生成了Zn(NH3)4(OH)2（强电解质）。此外Zn(OH)2既可溶于盐酸，又可溶于NaOH溶液。生成ZnO22，所以Zn(OH)2是一种两性氢氧化物。现有四种离子，每组有两种金属离子。请各选一种试剂，将下列离子组分开。可供选择的试剂有；A硫酸B盐酸C硝酸D氢氧化钠溶液E氨水根据上述内容填写下表；离子组选用试剂代号沉淀物化学式保留在溶液中的离子Zn2+和Al3+Zn2+和Mg2+Zn2+和Ba2+Mg2+和Al3+【答案】EAl(OH)3Zn(NH3)42+DMg(OH)2ZnO22ABaSO4Zn2+DMg(OH)2AlO2【解析】本题给出的知识性信息是Zn(OH)2的两性和可生成溶于水的Zn(NH3)4(OH)2。运用它们的性质，选择适当的试剂加以分离。Zn2+和Al3+的分离：由于A1(OH)3和Zn(OH)2均为两性氢氧化物，不能用酸碱加以分离，但是Zn2+可与过量的氨水反应。生成Zn(NH3)42+，Al3+无此性质，可选用氨水（E）为试剂，生成沉淀Al(OH)3，留在溶液中的为Zn(NH3)42+。Zn2+和Mg2+的分离；因Zn(OH)2为两性氢氧化物。Mg(OH)2无两性且为难溶于水的沉淀，可选用NaOH（D）为试剂。沉淀为Mg(OH)2，留在溶液中的离子为ZnO22。（或选E，与相同)Zn2+和Ba2+的分离：由于BaSO4难溶予水且不溶于酸，而ZnSO4能溶于水，可选用H2SO4（A）为试剂。沉淀为BaSO4，保留在溶液中的离子为Zn2+。Mg2+和A1O2的分离：A(OH)3有两性，能溶于过量的NaOH溶液中，Mg(OH)2无两性且为难溶于水的沉淀，可选用NaOH（D）为试剂。沉淀为Mg(OH)2，留在溶液中的离子为AlO2。14（12分）某矿样的主要成分为A12O3和SiO2。现以该矿样为原料制备氧化铝和高纯硅的流程如下：请回答下列问题：（1）试剂a的最佳选择为（填代号）。a稀盐酸b氨水c纯碱溶液d醋酸（2）由沉淀获得A12O3，用到的实验仪器除了酒精灯、泥三角、玻璃棒和三脚架外，还需要、（填写仪器名称），该过程中玻璃棒的主要作用是。（3）滤液A中通入NH3发生反应的离子方程式为。（4）NH4Cl是一种常用化肥的主要成分。现有一包肥料可能是NH4C1或(NH4)2SO4中的一种，请设计实验进行鉴别（简述操作过程）。【答案】（1）a（2）坩埚坩埚钳焙烧固体时搅拌使固体均匀受热，防止发生迸溅；转移固体（3）A13+3NH3+3H2O=Al(OH)3+3NH4+（4）取适量样品于试管中配成溶液，滴加适量BaCl2溶液，再滴加稀硝酸，若产生白色沉淀，则证明是(NH4)2SO4，否则为NH4Cl。15（16分）日常生活中使用的铝合金中的铝来自于电解氧化铝。工业上电解氧化铝要求其纯度不得低于98.2。而天然铝土矿的氧化铝含量为5070，杂质主要为SiO2、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O等。工业生产铝锭的工艺流程示意图如下：一些氢氧化物沉淀的pH如下表：沉 淀 物Al(OH)3Fe(OH)3Mg(OH)2开 始 沉 淀pH（ 离 子 初 始 浓 度0.01 molL142.310.4完 全沉 淀pH（ 离 子 初 始 浓 度0.01 molL15.24.112.4 请回答下列问题：（1）加入盐酸时，氧化铝发生反应的离子方程式为。（2）实验室进行步骤的操作名称为。（3）固体A的化学式为，物质C的化学式为；溶液中的Na+、Ca2+、Mg2+是在步骤中分离出去的。（4）步骤调节pH的数值范围为。（5）步骤反应的化学方程式为。【答案】（1）Al2O3+6H+=2AlO2+3H2O（2）过滤（3）SiO2NaOH或Ca(OH)22（4）5.2pH10.4（或6pH10）（5）2A12O3(熔融) 通电 4Al+3O2【解析】的操作均是分离固体和液体，该操作应是过滤，SiO2不与盐酸发生反应，固体A为SiO2，加入C调节pH，中和盐酸，并控制氢氧化物沉淀的pH，保证Fe3+沉淀完全，分析表格数据步骤应控制在5.2pH10.4（或6pH10）之间；控制范围决定了Na+、Ca2+、Mg2+是在步骤中被分离除去的，步骤为工业上电解氧化铝。16（12分）现有A、B、C三种均含同一种金属元素的无机化合物，它们之间的转化关系如图所示（部分产物已略去）：（1）请