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配餐作業(yè)(七)　鋁、鎂及其化合物 1．科學(xué)家發(fā)明的透明堅(jiān)硬鎂鋁氧化物新型材料，可以用作顯示器和手機(jī)屏幕。下列有關(guān)鎂和鋁的說法正確的是(　　) A．鎂的金屬性比鋁弱 B．鎂和鋁的氧化物都可以與鹽酸反應(yīng) C．鎂和鋁原子的最外層電子數(shù)都為3 D．鎂和鋁的氧化物都可以與氫氧化鈉溶液反應(yīng) 解析　鎂的金屬性比鋁強(qiáng)，A項(xiàng)錯誤；鎂和鋁的氧化物都可以與鹽酸反應(yīng)，B項(xiàng)正確；鎂和鋁原子的最外層電子數(shù)分別是2和3，C項(xiàng)錯誤；氧化鋁是兩性氧化物，可以與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，氧化鎂是堿性氧化物，與氫氧化鈉溶液不反應(yīng)，D項(xiàng)錯誤。 答案　B 2．用含有少量Mg的Al片制取純凈的Al(OH)3，下列操作中最恰當(dāng)?shù)慕M合是(　　) ①加鹽酸溶解?、诩覰aOH溶液?、圻^濾?、芡ㄈ脒^量CO2生成Al(OH)3　⑤加鹽酸生成Al(OH)3 ⑥加過量氨水生成Al(OH)3 A．①⑥③ B．①③⑥③ C．②③④③ D．②③⑤③ 解析　2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑，Mg和NaOH溶液不反應(yīng)，過濾后向NaAlO2溶液中通入過量CO2生成Al(OH)3沉淀，再過濾即得到Al(OH)3。 答案　C 3．鋁箔在酒精燈上加熱至熔化的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與下列性質(zhì)的敘述無關(guān)的是(　　) A．鋁表面可形成一層氧化物保護(hù)膜 B．鋁的熔點(diǎn)較低 C．Al2O3熔點(diǎn)高，酒精燈不能將其熔化 D．鋁能與酸或強(qiáng)堿溶液反應(yīng) 解析　鋁箔在酒精燈上加熱至熔化看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是鋁熔化但不滴落，原因是鋁在加熱條件下與空氣中的氧氣反應(yīng)生成致密的熔點(diǎn)較高的Al2O3薄膜，內(nèi)部低熔點(diǎn)的鋁雖熔化但不能滴落，可見該現(xiàn)象與D項(xiàng)敘述無關(guān)。 答案　D 4．欲將含有Mg2＋、Al3＋的混合溶液中的Mg2＋沉淀下來，下列措施可行的是(　　) A．向混合溶液中加入過量的鋁粉 B．向混合溶液中加入過量的鹽酸 C．向混合溶液中加入過量的氨水 D．向混合溶液中加入過量的氫氧化鈉溶液 解析　向混合溶液中加入過量的鋁粉，不發(fā)生反應(yīng)，不能將Mg2＋沉淀下來，A項(xiàng)錯誤；向混合溶液中加入過量的鹽酸，不發(fā)生反應(yīng)，不能將Mg2＋沉淀下來，B項(xiàng)錯誤；向混合溶液中加入過量的氨水，兩種離子均轉(zhuǎn)化為沉淀，C項(xiàng)錯誤；向混合溶液中加入過量的氫氧化鈉溶液，生成的氫氧化鋁能溶解在強(qiáng)堿中，而氫氧化鎂不能溶解，從而可將Mg2＋沉淀出來，D項(xiàng)正確。 答案　D 5．(2018洛陽統(tǒng)考)鎵(Ga)與鋁同主族，曾被稱為“類鋁”，其氧化物和氫氧化物均為兩性化合物。工業(yè)制備鎵的流程如下圖所示，下列判斷不合理的是(　　) A．Al、Ga均處于ⅢA族 B．Ga2O3可與鹽酸反應(yīng)生成GaCl3 C．Ga(OH)3可與NaOH反應(yīng)生成NaGaO2 D．酸性：Al(OH)3>Ga(OH)3 解析　鎵(Ga)與鋁同主族，均處于ⅢA族，故A項(xiàng)正確；Ga2O3與Al2O3的性質(zhì)具有相似性，可與鹽酸反應(yīng)生成GaCl3，故B項(xiàng)正確；Ga(OH)3屬于兩性氫氧化物，與Al(OH)3的性質(zhì)相似，能與NaOH溶液生成NaGaO2，故C項(xiàng)正確；化學(xué)反應(yīng)遵循強(qiáng)酸制弱酸的原理，在NaAlO2和NaGaO2的混合液中通入CO2，只有Al(OH)3沉淀，而沒有Ga(OH)3沉淀，是由于鎵酸酸性強(qiáng)于碳酸，酸性Al(OH)3＜Ga(OH)3，故D項(xiàng)錯誤。 答案　D 6．(2018滄州質(zhì)量監(jiān)測)向偏鋁酸鈉溶液中逐滴加入鹽酸，溶液的pH值隨著加入鹽酸體積的變化曲線如圖所示，則下列說法正確的是(　　) A．a(chǎn)～b段的主要離子方程式為AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O B．向c點(diǎn)溶液中滴加氨水，發(fā)生的離子方程式為 Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ C．c～d段的主要離子方程式為Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O D．向c點(diǎn)溶液中加入碳酸鈉，發(fā)生的離子方程式為2Al3＋＋CO＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO2↑ 解析　偏鋁酸鈉溶液中存在水解平衡AlO＋2H2OAl(OH)3＋OH－，所以溶液顯堿性。向溶液中逐滴加入鹽酸，a～b段H＋先與OH－反應(yīng)；b～c段pH發(fā)生突變，主要發(fā)生H＋與AlO的反應(yīng)，生成Al(OH)3和NaCl；c～d段鹽酸過量后Al(OH)3與鹽酸反應(yīng)，生成AlCl3。a～b段的主要離子方程式為H＋＋OH－===H2O，故A項(xiàng)錯誤；c點(diǎn)Al3＋已沉淀完全，故B項(xiàng)錯誤；c～d段鹽酸過量后Al(OH)3與鹽酸反應(yīng)，生成AlCl3，故C項(xiàng)正確；c點(diǎn)Al3＋已沉淀完全，故D項(xiàng)錯誤。 答案　C 7．下列關(guān)于鋁的敘述中正確的是(　　) A．由于鋁在空氣中不會銹蝕，所以鋁制品的使用壽命都很長 B．由于鋁具有強(qiáng)還原性，所以常用鋁來冶煉某些高熔點(diǎn)金屬 C．常溫下，鋁被濃硫酸鈍化，所以可用濃硫酸除去鋁表面的銅鍍層 D．由于鋁的導(dǎo)電性能比銅強(qiáng)，所以常用鋁制造電線、電纜 解析　鋁在空氣中與O2反應(yīng)，生成致密的氧化物薄膜，本身就易于銹蝕，A項(xiàng)錯誤；由于鋁有強(qiáng)還原性，可利用鋁熱反應(yīng)來冶煉難熔金屬，B項(xiàng)正確；銅與濃硫酸常溫下不反應(yīng)，C項(xiàng)錯誤；鋁的導(dǎo)電性比銅差但價(jià)格相對低廉，故常用鋁制造電線，D項(xiàng)錯誤。 答案　B 8．向90 mL 0.1 molL－1的AlCl3溶液中，投入a g金屬鈉，欲使最終無沉淀生成，則a的最小值為(　　) A．0.621 B．1.242 C．0.414 D．0.828 解析　n(AlCl3)＝0.1 molL－10.09 L＝0.009 mol， 加入金屬鈉至最終無沉淀生成的化學(xué)反應(yīng)過程為 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑， AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O， 即消耗Na的物質(zhì)的量最少為0.009 mol4＝0.036 mol， m(Na)＝0.036 mol23 gmol－1＝0.828 g。 答案　D 9．下列各組物質(zhì)，不能按 (“―→”表示反應(yīng)一步完成)關(guān)系轉(zhuǎn)化的是(　　) 選項(xiàng) 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　各選項(xiàng)中物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化為A項(xiàng)，Al2O3NaAlO2Al(OH)3Al2O3；B項(xiàng)，AlCl3Al(OH)3NaAlO2AlCl3；C項(xiàng)中，Al不能一步轉(zhuǎn)化成Al(OH)3；D項(xiàng)，MgCl2Mg(OH)2MgOMgCl2。 答案　C 【知識縱橫】 金屬鋁及其化合物網(wǎng)絡(luò)圖 10．(2018晉豫省際大聯(lián)考)將等物質(zhì)的量的Na2O2和Al同時(shí)放入足量的水中，充分反應(yīng)后收集到混合氣體4.48 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，再向反應(yīng)后的溶液中緩慢滴入1 mol/L鹽酸至沉淀恰好溶解。下列說法錯誤的是(　　) A．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，混合氣體中氫氣與氧氣的體積比為3∶1 B．加入的固體過氧化鈉為7.8 g C．當(dāng)?shù)渭?00 mL鹽酸時(shí)，沉淀的質(zhì)量達(dá)到最大值 D．最終消耗的鹽酸為400 mL 解析　將等物質(zhì)的量的Na2O2和Al同時(shí)放入足量的水中，分別進(jìn)行的反應(yīng)是2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，兩個反應(yīng)中過氧化鈉和單質(zhì)鋁剛好系數(shù)相等，可以認(rèn)為是物質(zhì)的量相等混合，方程式相加得到總反應(yīng)為2Na2O2＋2Al＋4H2O===2NaAlO2＋2NaOH＋O2↑＋3H2↑。根據(jù)方程式，選項(xiàng)A正確；混合氣體中氫氣與氧氣的體積比為3∶1，一共4.48 L(0.2 mol)，所以氫氣為0.15 mol，氧氣為0.05 mol。代入總方程式計(jì)算出Al為0.1 mol、過氧化鈉為0.1 mol，則Na2O2質(zhì)量為7.8 g，選項(xiàng)B正確；沉淀的質(zhì)量達(dá)到最大值時(shí)是Al3＋恰好完全沉淀，所以溶液中只有一種溶質(zhì)NaCl，其中Na元素完全來自于加入的0.1 mol過氧化鈉，所以Na＋為0.2 mol，NaCl就是0.2 mol，由Cl守恒得到：需要的HCl為0.2 mol，所以滴加200 mL鹽酸時(shí)，沉淀的質(zhì)量達(dá)到最大值，選項(xiàng)C正確；最終沉淀恰好完全溶解的時(shí)候，溶液中含有NaCl和AlCl3，因?yàn)槌跏技尤氲倪^氧化鈉和單質(zhì)鋁的物質(zhì)的量都是0.1 mol，所以Na＋為0.2 mol，Al3＋為0.1 mol，所以NaCl和AlCl3的物質(zhì)的量分別為0.2 mol和0.1 mol，其中含有Cl－共0.5 mol，所以加入的HCl為0.5 mol，需要的鹽酸體積為500 mL，選項(xiàng)D錯誤。 答案　D 11. 把NaOH、MgCl2、AlCl3三種固體組成的混合物溶于足量水后有1.16 g白色沉淀，在所得的濁液中逐滴加入1 mol/L HCl溶液，加入HCl溶液的體積與生成沉淀的質(zhì)量關(guān)系如圖所示，請回答： (1)A點(diǎn)的沉淀物的化學(xué)式為__________；B點(diǎn)的沉淀物的化學(xué)式為____________________。 (2)原混合物中MgCl2的質(zhì)量是__________g，AlCl3的質(zhì)量是__________g，NaOH的質(zhì)量是________g。 (3)Q點(diǎn)HCl溶液加入量是__________mL。 解析　(1)因?yàn)樵跐嵋褐屑尤際Cl溶液至10 mL，沉淀質(zhì)量一直為1.16 g，說明濁液顯堿性，Al元素以AlO形式存在，繼續(xù)加入HCl溶液，AlO轉(zhuǎn)變?yōu)锳l(OH)3沉淀，加至30 mL時(shí)， AlO全部轉(zhuǎn)變?yōu)锳l(OH)3，所以在A點(diǎn)的沉淀物為Mg(OH)2，在A點(diǎn)至B點(diǎn)間，沉淀物為Mg(OH)2和Al(OH)3的混合物。當(dāng)加入HCl溶液超過30 mL時(shí)，Mg(OH)2和Al(OH)3同時(shí)溶解。 (2)原混合物中： m(MgCl2)＝95 g/mol＝1.90 g， 又AlCl3～AlO～HCl n(AlCl3)＝1 mol/L(30－10)10－3 L＝0.02 mol， m(AlCl3)＝0.02 mol133.5 g/mol＝2.67 g。 ①濁液中存在的NaOH的物質(zhì)的量為 NaOH　?。　Cl===NaCl＋H2O 0．01 mol　1 molL－10.01 L ②MgCl2消耗的NaOH的物質(zhì)的量為 MgCl2～2NaOH 2＝0.04 mol。 ③AlCl3消耗的NaOH的物質(zhì)的量為 Al3＋～4NaOH～AlO 0．02 mol4＝0.08 mol。 NaOH的總質(zhì)量為 (0.01 mol＋0.04 mol＋0.08 mol)40 g/mol＝5.20 g。 (3)從B點(diǎn)開始，Al(OH)3―→AlCl3消耗的HCl的物質(zhì)的量為0.02 mol3＝0.06 mol， Mg(OH)2―→MgCl2消耗的HCl的物質(zhì)的量為 0．02 mol2＝0.04 mol， 所消耗HCl溶液的體積為 1 000 mL/L＝100 mL， Q點(diǎn)HCl溶液的總體積為30 mL＋100 mL＝130 mL。 答案　(1)Mg(OH)2　Mg(OH)2和 Al(OH)3 (2)1.90　2.67　5.20　(3)130 12．某混合物A，含有KAl(SO4)2、Al2O3和Fe2O3，在一定條件下可實(shí)現(xiàn)下列物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化： 據(jù)此回答下列問題： (1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四步中分離溶液和沉淀采用的相同的操作是__________。 (2)寫出下列B、C、D、E所含物質(zhì)的化學(xué)式：固體B為_________________；沉淀C為__________________；沉淀D為____________；溶液E為______________。 (3)寫出①②③④四個反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式。 ①__________________________________________________； ②__________________________________________________； ③__________________________________________________； ④__________________________________________________。 解析　由混合物A的成分可知制取固體B的流程為 其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四步中共同的操作為過濾。 答案　(1)過濾 (2)Al2O3　Al2O3和Fe2O3　Fe2O3　K2SO4和(NH4)2SO4 (3)①Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O ②Al3＋＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH ③AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓ ④2Al(OH)3Al2O3＋3H2O 13．(2018河南商丘月考)鋁是一種重要的金屬，在生產(chǎn)、生活中具有許多重要的用途，如圖是從鋁土礦中制備鋁的工藝流程： 已知： ①鋁土礦的主要成分是Al2O3，此外還含有少量SiO2、 Fe2O3等雜質(zhì)； ②溶液中的硅酸鈉與偏鋁酸鈉反應(yīng)，能生成硅鋁酸鹽沉淀，化學(xué)反應(yīng)方程式：2Na2SiO3＋2NaAlO2＋2H2O===Na2Al2Si2O8↓＋4NaOH。 回答下列問題： (1)溶解鋁土礦時(shí)，其成分與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式： __________________________________________________ __________________________________________________。 (2)濾渣A的主要成分為___________________； 硅鋁酸鹽沉淀寫成氧化物的形式是____________________。 (3)在工藝流程第三步中，選用二氧化碳作酸化劑而不使用鹽酸的原因是__________________________________________________。 (4)若該工廠用m kg鋁土礦共制得n kg Al(假設(shè)每步反應(yīng)進(jìn)行完全)，則鋁土礦中Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。 (5)若將鋁用酸溶解，下列試劑中最好選用________(填選項(xiàng)字母)。 A．濃硫酸　　　　　　　 B．稀硫酸 C．稀硝酸 D．濃硝酸 解析　(1)Al2O3是兩性氧化物，能與NaOH反應(yīng)，其離子反應(yīng)方程式為Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O，SiO2屬于酸性氧化物，能和NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)：SiO2＋2OH－===SiO＋H2O，F(xiàn)e2O3屬于堿性氧化物，不與NaOH反應(yīng)。(2)根據(jù)上述分析，濾渣A是Fe2O3，根據(jù)信息②濾渣A中還有Na2Al2Si2O8，因此濾渣A的成分是Fe2O3、Na2Al2Si2O8。把硅酸鹽寫成氧化物的形式，要求原子個數(shù)守恒或與硅酸鹽中原子個數(shù)成比例，按照金屬氧化物→SiO2→H2O的形式書寫，如果有多種金屬元素，按照金屬活動性順序書寫，則該硅酸鹽可寫成Na2OAl2O32SiO2。(3)因?yàn)锳lO與酸反應(yīng)生成的Al(OH)3不溶于碳酸，但溶于鹽酸，因此用CO2酸化。(4)根據(jù)鋁元素守恒，氧化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%。(5)Al在濃硫酸、濃硝酸中鈍化，Al和稀硝酸反應(yīng)生成污染性氣體，故最好選用稀硫酸。 答案　(1)Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O，SiO2＋2OH－===SiO＋H2O (2)Fe2O3、Na2Al2Si2O8　Na2OAl2O32SiO2 (3)Al(OH)3溶于強(qiáng)酸而不溶于弱酸，提高Al2O3的提取率 (4)100%　(5)B 14．氯離子插層鎂鋁水滑石[Mg2Al(OH)6ClxH2O]是一種新型離子交換材料。某課外活動小組同學(xué)利用如圖甲裝置(固定裝置略去)測定[Mg2Al(OH)6ClxH2O]的化學(xué)式，[Mg2Al(OH)6ClxH2O]高溫下分解為MgO、Al2O3、HCl和水蒸氣。 (1)裝置連接后首先進(jìn)行的操作是______________。 (2)將一定質(zhì)量的[Mg2Al(OH)6ClxH2O]放在加熱裝置中充分加熱，冷卻后稱量剩余固體的質(zhì)量是131 g，則其中MgO的質(zhì)量是________g。 (3)若只通過測定裝置C、D的增重來確定x，加熱前先通過N2排盡裝置中的空氣，稱取C、D的初始質(zhì)量后，再持續(xù)通入N2。 ①裝置的連接順序?yàn)閍→__________(用接口處的小寫字母表示)。 ②實(shí)驗(yàn)過程中裝置C吸收HCl氣體，沒有用如圖乙所示防倒吸裝置的理由是___________________________________。 ③完全分解后測得C增重3.65 g，D增重9.90 g，則x＝________。 (4)下列實(shí)驗(yàn)方案也能測定x值的是________，并且對不選方案說明不合理的理由：________________________________ (若兩個方案都選，此問就不作答)。 方案1：測定加熱裝置剩余固體的質(zhì)量和裝置D增重的質(zhì)量 方案2：測定加熱裝置剩余固體的質(zhì)量和裝置C增重的質(zhì)量 (5)上述水滑石在空氣中放置時(shí)易發(fā)生反應(yīng)生成[Mg2Al(OH)6Cl1－2x(CO3)xzH2O]，該生成物能發(fā)生類似的熱分解反應(yīng)。現(xiàn)以此物質(zhì)為樣品，用(3)中連接的裝置和試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測定z，除測定D的增重外，至少還需測定下列數(shù)據(jù)中的________(雙選；填選項(xiàng)字母)。 a．樣品質(zhì)量 b．樣品分解后殘余物質(zhì)量 c．裝置C的增重 解析　(1)裝置連接后首先進(jìn)行的操作是檢查裝置的氣密性。 (2)一定質(zhì)量的[Mg2Al(OH)6ClxH2O]樣品充分加熱，冷卻后得到的固體是Al2O3和MgO，共131 g，設(shè)MgO的物質(zhì)的量是x mol，根據(jù)[Mg2Al(OH)6ClxH2O]可知Al2O3的物質(zhì)的量是0.25x mol，所以x mol40 gmol－1＋0.25x mol102 gmol－1＝131 g，解得x＝2，m(MgO)＝2 mol40 gmol－1＝80 g。 (3)①裝置C的作用是吸收HCl氣體，裝置D的作用是吸收水蒸氣，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)首先吸收水蒸氣再吸收HCl氣體，氣體通過洗氣瓶吸收時(shí)應(yīng)“長進(jìn)短出”，因此裝置連接順序?yàn)閍→e→d→b。②因?yàn)檎麄€實(shí)驗(yàn)過程中持續(xù)通入N2，故不需采用如圖乙所示防倒吸裝置。③根據(jù)題意寫出方程式，則有 2[Mg2Al(OH)6ClxH2O] 4MgO＋Al2O3＋2HCl↑＋(5＋2x)H2O 73 18(5＋2x) 3.65 g 9.90 g ＝，解得x＝3。 (4)根據(jù)上述反應(yīng)方程式可知，測定加熱裝置剩余固體的質(zhì)量和裝置D增重的質(zhì)量即水蒸氣的質(zhì)量可以計(jì)算出x；裝置C增重的質(zhì)量是HCl氣體的質(zhì)量，其質(zhì)量和加熱剩余固體的質(zhì)量可以根據(jù)方程式互相換算而與x無關(guān)，因此不能計(jì)算x的值，故方案2不合理。 (5)因?yàn)閇Mg2Al(OH)6Cl1－2x(CO3)xzH2O]中有x和z兩個未知量，所以至少應(yīng)該知道3個量才能列方程組計(jì)算，故除測定D的增重外還應(yīng)該至少再測量a、b、c中的任意兩個量。 答案　(1)檢查裝置的氣密性　(2)80 (3)①e→d→b　②實(shí)驗(yàn)過程中持續(xù)通入N2，沒有必要用如圖乙所示防倒吸裝置　③3 (4)方案1　由加熱裝置剩余固體的質(zhì)量可計(jì)算裝置C增重的質(zhì)量，與x的大小沒有關(guān)系，因此方案2是不合理的 (5)ab或ac或bc