14第14讲金属材料金属矿物的开发和利用【正文】备用习题

第14讲金属材料金属矿物的开发和利用1.[2024·广东部分学校联考]下列生活中Al及其化合物相关反应的离子方程式书写不正确的是 (B)A.胃舒平[主要成分为Al(OH)3]治疗胃酸过多:Al(OH)3+3H+Al3++3H2OB.泡沫灭火器灭火原理:2Al3++3CO32-+3H2O3CO2↑+2Al(OH)C.某主要成分为苛性钠、铝粉的管道疏通剂:2Al+2OH-+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑D.明矾净水原理:Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+[解析]胃酸的主要成分为盐酸,胃舒平治疗胃酸过多的离子方程式为Al(OH)3+3H+Al3++3H2O,A正确;泡沫灭火器中碳酸氢钠与硫酸铝溶液反应的离子方程式为Al3++3HCO3-3CO2↑+Al(OH)3↓,B错误;苛性钠与铝粉反应的离子方程式为2Al+2OH-+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑,C正确;明矾能净水是因为Al3+水解:Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+,产生的氢氧化铝胶体能吸附水中悬浮的杂质,D正确。2.[2024·山西忻州名校联考]某同学通过下列实验探究Al及其化合物的性质,操作正确且能达到目的的是(A)A.实验室中将氨水滴入Al2(SO4)3溶液中,制备Al(OH)3沉淀B.将一块铝箔用砂纸打磨后立即在酒精灯上点燃,观察铝燃烧的火焰C.将Al(OH)3沉淀转入蒸发皿中加足量稀盐酸,加热蒸干得无水AlCl3固体D.将铝置于装有浓硫酸的试管中再加水,探究Al在不同浓度硫酸中的反应[解析]氢氧化铝是两性氢氧化物,溶于强酸、强碱溶液,不溶于弱碱溶液,实验室中将氨水滴入硫酸铝溶液中,制备氢氧化铝,A正确;铝在空气中不能燃烧,铝被氧化生成的氧化铝熔点高,B错误;氯化铝在溶液中水解生成氢氧化铝和氯化氢,蒸发时氯化氢挥发,得到水解产物氢氧化铝,不能得到氯化铝,C错误;常温下,铝在浓硫酸中发生钝化,不再继续反应,且应将浓硫酸加入水中进行稀释,稀硫酸和铝发生反应,题述操作不能探究Al在不同浓度硫酸中的反应,D错误。3.[2024·安徽安庆一模]菱镁矿(主要成分为MgCO3,还含有少量SiO2、Al2O3)制备MgO的流程如图所示。下列说法正确的是 (A)A.步骤Ⅰ得到的滤渣主要成分为SiO2B.步骤Ⅱ发生的反应有2个C.步骤Ⅲ操作可在蒸发皿中进行D.滤液Y中加入足量氨水可得到白色沉淀[解析]菱镁矿中加入盐酸,SiO2不与盐酸反应,则滤渣为SiO2,滤液X中加入过量NaOH溶液,生成氢氧化镁沉淀和四羟基合铝酸钠,氢氧化镁灼烧生成氧化镁。菱镁矿主要成分为MgCO3,还含有少量SiO2、Al2O3,加入足量盐酸,过滤,滤渣是SiO2,A正确;滤液X中含有的阳离子主要有Mg2+、Al3+、H+,加入过量NaOH溶液后,发生的反应至少有3个,B错误;步骤Ⅲ灼烧应在坩埚中进行,C错误;滤液Y主要成分为Na[Al(OH)4],加入足量氨水无法生成白色沉淀,D错误。4.钒具有广泛用途。黏土钒矿中,钒以+3、+4、+5价的化合物形式存在,还包括钾、镁的铝硅酸盐,以及SiO2、Fe3O4。采用如图所示工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。该工艺条件下,溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:金属离子Fe3+Fe2+Al3+Mn2+开始沉淀pH1.97.03.08.1完全沉淀pH3.29.04.710.1回答下列问题:(1)“酸浸氧化”需要加热,其原因是加快酸浸和氧化反应速率(促进氧化完全)。

(2)“酸浸氧化”中,VO+和VO2+被氧化成VO2+,同时还有Fe2+(填离子符号)被氧化。写出VO+转化为VO2+反应的离子方程式:VO++MnO2+2H+VO2++Mn2++H(3)“中和沉淀”中,钒水解并沉淀为V2O5·xH2O,随滤液②可除去金属离子K+、Mg2+、Na+、Mn2+,以及部分的Al3+和Fe3+。

(4)“沉淀转溶”中,V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解,滤渣③的主要成分是Fe(OH)3。

(5)“调pH”中有沉淀生成,生成沉淀反应的化学方程式是Na[Al(OH)4]+HClAl(OH)3↓+NaCl+H2O。

(6)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时,需要加入过量NH4Cl,其原因是利用同离子效应,促进NH4VO3尽可能析出完全。

[解析](1)由于在常温下,酸浸、氧化反应较慢,所以可加热以加快酸浸和氧化反应速率。(2)因Fe3O4中有Fe2+,Fe2+具有较强的还原性,易被MnO2氧化;VO+转化为VO2+反应的离子方程式为MnO2+2H++VO+VO2++Mn2++H2O。(3)Mn2+开始沉淀的pH=8.1,当pH=3.2时,Fe3+完全沉淀,Al3+开始沉淀的pH=3.0,完全沉淀的pH=4.7,故pH=3.0~3.1时,Mn2+未沉淀,Fe3+大部分已经沉淀,Al3+刚开始沉淀,故可除去Mn2+,Fe3+和Al3+能除去一部分。(4)滤饼②中除含有V2O5·xH2O外,还含有Fe(OH)3和Al(OH)3,沉淀转溶时Fe(OH)3沉淀不会溶解,铝元素以[Al(OH)4]-的形式存在,故滤渣③的主要成分为Fe(OH)3。(5)因在强碱环境中沉淀转溶时,铝元素以[Al(OH)4]-的形式存在,用H