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2019-2020年高考化學一輪復習 課時18 鋁及其化合物檢測與評估 一、 單項選擇題 1. 下列除去雜質的方法不正確的是 (　　) A. 鎂粉中混有少量鋁粉:加入過量燒堿溶液充分反應，過濾、洗滌、干燥 B. 用過量氨水除去Fe3+溶液中的少量Al3+ C. Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2:加入足量燒堿溶液，充分反應，過濾，向濾液中通入過量CO2后過濾 D. MgO中混有少量Al2O3:加入足量燒堿溶液，充分反應，過濾、洗滌、干燥得到MgO 2. 下列離子方程式不正確的是 (　　) A. 鋁片堿洗時常有氣泡:2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑ B. Al2O3溶于氨水:Al2O3+2OH-2Al+H2O C. AlCl3溶液中加入過量NaOH溶液:Al3++4OH-Al+2H2O D. 實驗室用鋁鹽制Al(OH)3:Al3++3NH3H2OAl(OH)3↓+3N 3. 鋁是一種很重要的金屬，可以發(fā)生一系列反應制備物質。下列說法錯誤的是 (　　) A. 反應①又稱鋁熱反應，曾用于野外焊接鐵軌 B. 利用②③反應都能產生氫氣，產生等量氫氣消耗Al的質量也相等且轉移電子數(shù)也相等 C. 常用反應⑥制備Al(OH)3，方法是向Al2(SO4)3溶液中滴加NaOH溶液至恰好完全沉淀 D. 工業(yè)上常用反應⑦制備金屬鋁，制備過程中常加入冰晶石以降低Al2O3的熔點 4. 向MgCl2和AlCl3的混合溶液中加入氫氧化鈉溶液，所得沉淀的物質的量(n)與加入氫氧化鈉溶液的體積(V)關系如右圖所示。則下列說法正確的是 (　　) A. a、c兩點沉淀物成分相同，d、e兩點沉淀物成分相同 B. 在反應過程中，各狀態(tài)點溶液的pH大小順序:e>d>c>a>b C. b~c段與c~d段溶液中陰離子的物質的量相等 D. 在d點，向溶液中加入鹽酸，沉淀量將減少 5. 元素及其化合物豐富了物質世界，下列說法不正確的是 (　　) A. Al2O3熔點很高，可用作耐火材料 B. NaOH溶液和AlCl3溶液相互滴加的現(xiàn)象不同 C. 金屬比非金屬易失電子，所以金屬可以置換非金屬，而非金屬不能置換金屬 D. 等量的鋁分別與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應，生成的氫氣是一樣多的 6. 下列化學實驗操作，正確的是 (　　) A. 將一塊帶有氧化膜的鋁片浸入到濃燒堿溶液中，當恰好全部反應完畢時，再將生成的溶液加熱蒸干，便得到了純凈的NaAlO2 B. 向NaAlO2溶液中加入適量的AlCl3溶液，將所得沉淀過濾、洗滌、加熱灼燒，便得到純凈的化合物Al(OH)3 C. 將鋁塊放入過量鹽酸中，待反應結束加熱溶液至無液體，其剩余固體為AlCl3 D. 向AlCl3溶液中加入足量氨水進行反應，將所得沉淀過濾、洗滌、灼燒去掉水分，不能得到純凈的Al2O3 7. 等質量的鋁分別與足量的NaOH、鹽酸反應，兩者生成的H2體積比為 (　　) A. 1∶1　 B. 2∶1　 C. 1∶2　 D. 2∶3 8. 把一塊鎂鋁合金投入到1 molL-1鹽酸里，待合金完全溶解后，再往溶液里加入1 molL-1 NaOH溶液，生成沉淀的物質的量隨加入NaOH溶液體積變化的關系如下圖所示。下列說法中錯誤的是 (　　) A. 無法確定鹽酸的體積 B. a的取值范圍為0≤a<50 C. 當a值為30時，b值為0.02 D. 當a值為10時，b值為0.03 二、 非選擇題 9. (xx大綱全國卷)鋁是一種應用廣泛的金屬，工業(yè)上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融電解制得。 ①鋁土礦的主要成分是Al2O3和SiO2等。從鋁土礦中提煉Al2O3的流程如下: ②以螢石(CaF2)和純堿為原料制備冰晶石的流程如下: 回答下列問題: (1) 寫出反應1的化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2) 濾液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是　　　　，反應2的離子方程式為　 。 (3) E可作為建筑材料，化合物C是　　　　，寫出由D制備冰晶石的化學方程式:　 。 (4) 電解制鋁的化學方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，以石墨為電極，陽極產生的混合氣體的成分是　　　　　　。 10. 由熔鹽電解法獲得的粗鋁含有一定量的金屬鈉和氫氣，這些雜質可采用吹氣精煉法除去，產生的尾氣經處理后可用于鋼材鍍鋁。工藝流程如下: (注 :NaCl熔點為801 ℃;AlCl3在181 ℃升華) (1) 精煉前，需清除坩堝表面的氧化鐵和石英砂，防止精煉時它們分別與鋁發(fā)生置換反應產生新的雜質，相關的化學方程式為①　　　　　　　　　　　　　　　　　，②　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2) 將Cl2連續(xù)通入坩堝中的粗鋁熔體，雜質隨氣泡上浮除去。氣泡的主要成分除Cl2外還含有　　　　;固態(tài)雜質粘附于氣泡上，在熔體表面形成浮渣，浮渣中肯定存在　　　　。 (3) 在用廢堿液處理A的過程中，所發(fā)生反應的離子方程式為　 。 (4) 鍍鋁電解池中，金屬鋁為　　　　極，熔融鹽電鍍中鋁元素和氯元素主要以AlC和Al2C形式存在，鋁電極的主要電極反應式為　　　　　　　　。 (5) 鋼材鍍鋁后，表面形成的致密氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕，其原因是　 。 11. (xx四川高考改編)明礬石經處理后得到明礬[KAl(SO4)212H2O]。從明礬制備 Al、K2SO4和H2SO4的工藝過程如下所示: 焙燒明礬的化學方程式為4KAl(SO4)212H2O+3S2K2SO4+2Al2O3+9SO2↑+48H2O。 請回答下列問題: (1) 在焙燒明礬的反應中，還原劑是　　 　　。 (2) 從水浸后的濾液中得到K2SO4晶體的方法是　 。 (3) 高純氧化鋁可用于制高壓鈉燈的陶瓷管。實驗室制取高純氧化鋁的流程如下: ①配制硫酸鋁溶液時，需用硫酸酸化，酸化的目的是　 。 ②結晶操作中，母液經蒸發(fā)濃縮至溶液表面剛出現(xiàn)薄層的結晶為止，冷卻結晶，得到銨明礬(含結晶水)。母液不能蒸干的原因是　 。 (4) 以Al和NiO(OH)為電極，NaOH溶液為電解液組成一種新型電池，放電時NiO(OH)轉化為Ni(OH)2，該電池反應的化學方程式是　　　　　　　　　　　　　　。 12. 石墨在材料領域有重要應用。某初級石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等雜質。設計的提純與綜合利用工藝如下: (注:SiCl4的沸點為57.6 ℃，金屬氯化物的沸點均高于150 ℃) (1) 向反應器中通入Cl2前，需通一段時間N2，主要目的是　　　　　　　　　　　。 (2) 高溫反應后，石墨中氧化物雜質均轉變?yōu)橄鄳穆然铩怏wⅠ中的碳氧化物主要為　　　　。由氣體Ⅱ中某物得到水玻璃的化學方程式為　 。 (3) 步驟①為:攪拌、　　　　。所得溶液Ⅳ中的陰離子有　　　　。 (4) 由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ的總反應的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　，100 kg初級石墨最多可能獲得Ⅴ的質量為　　　　kg。 (5) 石墨可用于自然水體中銅件的電化學防腐，完成右圖防腐示意圖，并作相應標注。 課時18　鋁及其化合物 1. B　【解析】　A項、C項、D項均是利用Al、Al(OH)3、Al2O3與燒堿反應的原理進行除雜,均正確;B項,Fe3+、Al3+與氨水均生成沉淀,錯誤。 2. B　【解析】　Al2O3是兩性氧化物,能溶于強酸和強堿,但不溶于氨水。 3. C　【解析】　根據(jù)鋁熱反應的作用,A項的說法正確;鋁與酸堿反應都生成+3價的鋁,即轉移的電子數(shù)相同,故生成的氫氣量也相同,B項的說法正確;實驗室常用鋁鹽與弱堿氨水反應,不用強堿NaOH溶液反應,C項的說法錯誤;D項的說法正確。 4. A　【解析】　d、e點的沉淀物都是氫氧化鎂,A項正確;b點時鋁的存在形式為Al(OH)3,鎂的存在形式為Mg(OH)2,其pH大于a點,B項錯誤;由b到d點溶液中c(Al)不斷增大,C項錯誤;d點時,鋁的存在形式為Al,加入鹽酸發(fā)生反應:Al+H++H2OAl(OH)3↓,沉淀量增加,D項錯誤。 5. C　【解析】　非金屬也能置換金屬,如C與氧化銅反應。 6. A　【解析】　B項在灼燒條件下,Al(OH)3分解為Al2O3和H2O,得到的是Al2O3。C項也是對AlCl3溶液加熱、蒸干,會有Al2O3產生。D項可以得到純凈的Al2O3。 7. A　【解析】　從Al與NaOH、鹽酸反應的方程式可得,等量的鋁得到的H2的量相同。 8. A　【解析】　解答本題時應注意以下三點:①當沉淀量達最大值時,溶液中的溶質只有NaCl;②結合曲線的拐點和NaOH的體積求出Al的量;③根據(jù)各物質間的反應關系分析a值。A項,由圖像知,當沉淀達到最大值時,溶液中的溶質只有NaCl,則有n(Na+)=n(Cl-),即n(NaOH)=n(HCl),故鹽酸的體積為80 mL;B項,若鎂鋁合金恰好與鹽酸反應,則a=0,由圖像知,加入的80~90 mL 的NaOH溶液用于溶解Al(OH)3,得n[Al(OH)3]=0.01 mol,若合金中無鎂,則0.01 mol Al3+需消耗NaOH溶液30 mL,所以a<50,綜合分析得:0≤a<50;C項,當a值為30時,則n(Mg2+)=0.01 mol,所以b值為0.02;D項,當a值為10時,則n(Mg2+)=0.02 mol,所以b值為0.03。故選AC項。 9. (1) 2NaOH+SiO2Na2SiO3+H2O、 2NaOH+Al2O32NaAlO2+H2O (2) CaSiO3　2Al+CO2+3H2O2Al(OH)3↓+C[或Al+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HC] (3) 濃硫酸 12HF+3Na2CO3+2Al(OH)32Na3AlF6+3CO2+9H2O (4) 2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑　O2、CO2(或CO) 【解析】　 (1) 反應1為鋁土礦中的Al2O3、SiO2與NaOH反應。(2) 濾液Ⅰ含Si、Al,加入CaO后,與水反應生成Ca(OH)2,Ca2+與Si反應生成CaSiO3;濾液Ⅱ中離子為Al,能與CO2、H2O反應生成Al(OH)3。(3) E為建筑材料硫酸鈣,結合轉化關系可確定C為濃硫酸;氣體D為HF,再結合轉化關系,可完成化學方程式。(4) 電解氧化鋁制備鋁,以石墨為陽極,2O2--4e-O2↑,高溫條件下,石墨可能被O2氧化生成CO2或CO,故混合氣體為O2、CO2或CO。 10. (1) 2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 4Al+3SiO23Si+2Al2O3 (2) HCl、AlCl3　NaCl (3) H++OH-H2O; Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O (4) 陽　Al+4Cl--3e-AlC; 2Al+7Cl--6e-Al2C (5) 鋼鐵表面的致密氧化鋁膜能阻止內部鋼材接觸空氣,從而防止鋼材被腐蝕 【解析】　(1) 鋁能置換氧化鐵中的鐵單質和石英砂中的硅單質,發(fā)生的反應分別為2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,4Al+3SiO23Si+2Al2O3。(2) 因為粗鋁中存在氫氣,高溫下通入氯氣會發(fā)生反應生成氯化氫,同時部分鋁單質與氯氣反應生成AlCl3氣體,所以氣泡中還存在HCl和AlCl3氣體;氯氣與鈉反應生成NaCl,NaCl熔點為801 ℃,精煉溫度只有700 ℃,所以浮渣中肯定存在NaCl。(3) 氣體冷凝以后只剩余氯氣和氯化氫,所以用堿液吸收時發(fā)生反應的離子方程式為H++OH-H2O;Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O。(4) 電鍍時,鍍層金屬為陽極,所以金屬鋁為陽極;其電極反應式為Al+4Cl--3e-AlC;2Al+7Cl--6e-Al2C。(5) 鋼材表面的致密氧化鋁膜能阻止內部鋼材接觸空氣,從而防止鋼材被腐蝕。 11. (1) S(硫) (2) 蒸發(fā)結晶 (3) ①抑制Al3+水解　②減少可溶性雜質析出和防止Al3+水解 (4) Al+3NiO(OH)+NaOH+H2ONaAlO2+3Ni(OH)2 【解析】　 (1) 結合明礬煅燒的化學方程式可知,S的化合價升高,被氧化,作還原劑。(2) 從溶液中得到晶體的方法為蒸發(fā)結晶。(3) ①硫酸鋁是強酸弱堿鹽,水解呈酸性,加入硫酸酸化,可抑制硫酸鋁中Al3+的水解。②母液蒸發(fā)濃縮時,當有大量晶體析出時加熱溫度較高,Al3+易水解,需要冷卻,同時避免可溶性雜質析出。(4) 利用題中放電時信息可知NiO(OH)作正極(放電時發(fā)生還原反應),則Al作負極,因電解質溶液為NaOH,則放電時Al電極發(fā)生氧化反應生成NaAlO2,由此容易寫出電池的總反應方程式。 12. (1) 排除裝置中的空氣 　 (2) CO　 SiCl4+6NaOHNa2SiO3+4NaCl+3H2O (3) 過濾　Al和Cl- (4) Al+CH3COOCH2CH3+2H2OCH3COO-+CH3CH2OH+Al(OH)3↓　7.8 (5) 【解析】　 (1) 通入N2的目的是為了排除裝置中的空氣(特別是氧氣),防止在高溫時石墨與氧氣反應。(2) 高溫反應后,SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO分別轉化為SiCl4、AlCl3、FeCl3、MgCl2。因為石墨是過量的,故高溫條件下,C和SiO2、Fe2O3反應生成的是CO。由于SiCl4的沸點為57.6 ℃,低于80 ℃,故氣體Ⅱ為SiCl4,在NaOH溶液中水解生成Na2SiO3和NaCl: SiCl4+6NaOHNa2SiO3+4NaCl+3H2O。(3) AlCl3、FeCl3、MgCl2的沸點均高于150 ℃,在80 ℃下變?yōu)楣腆wⅢ, AlCl3、FeCl3、MgCl2和過量NaOH反應后生成NaAlO2、Fe(OH)3、Mg(OH)2和NaCl,通過過濾將沉淀Fe(OH)3和Mg(OH)2濾出,得到的溶液Ⅳ主要含NaAlO2和NaCl。(4) NaAlO2發(fā)生水解導致溶液顯堿性:NaAlO2+2H2OAl(OH)3+NaOH,加入乙酸乙酯后,發(fā)生水解:CH3COOCH2CH3+NaOHCH3COONa+CH3CH2OH,促使NaAlO2徹底水解生成Al(OH)3沉淀。溶液Ⅳ轉化為沉淀Ⅴ的反應為NaAlO2+2H2O+CH3COOCH2CH3Al(OH)3↓+CH3COONa+CH3CH2OH。根據(jù)Al原子守恒,可知100 kg初級石墨可得m[Al(OH)3]=278 gmol-1=7.8 kg。(5) 水體中銅件的電化學防腐利用了電解保護法,該方法中石墨作陽極,銅件作陰極,即外加電流的陰極保護法;若將石墨與銅件直接相連,形成原電池,則銅作負極被氧化,所以不可采用。