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課時作業(yè)7　鋁及其化合物 一、選擇題 1．現(xiàn)有Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3、NaOH(aq)六種物質，它們之間有如圖所示轉化關系，圖中每條線兩端的物質之間都可以發(fā)生反應，下列推斷中不合理的是(　　) A．N一定是HCl(aq) B．X可能為Al或Cl2 C．Y一定為NaOH(aq) D．Q、Z中的一種必定為Al2O3 解析：在Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3、NaOH(aq)中，只有NaOH(aq)能與Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3五種物質反應，對照圖示轉化關系，可知Y為NaOH(aq)。只有HCl(aq)能與Al、Al2O3、Al(OH)3、NaOH(aq)四種物質反應，對照圖示轉化關系可知N為HCl(aq)，故選項A、C正確；選項B，若X為Al，Al能與Cl2、HCl(aq)、NaOH(aq)三種物質反應，而圖示給出的是與兩種物質反應，所以X不可能是Al，但可能是Cl2；選項D，Al2O3既能與HCl(aq)反應，也能與NaOH(aq)反應，故Q、Z中的一種必定為Al2O3。 答案：B 2．足量下列物質與相同質量的鋁反應，放出氫氣且消耗溶質物質的量最少的是(　　) A．氫氧化鈉溶液 B．稀硫酸 C．鹽酸 D．稀硝酸 解析：根據(jù)關系式2Al～2NaOH,2Al～3H2SO4,2Al～6HCl，A項正確，B、C項錯誤；Al與稀硝酸反應不產生氫氣，D項錯誤。 答案：A 3．下列敘述中錯誤的是(　　) A．常溫下鋁與濃硝酸反應制得大量的NO2 B．Al、Al2O3、Al(OH)3都可溶于NaOH溶液和鹽酸中 C．向AlCl3溶液中滴加氨水，產生白色沉淀；再加過量NaHSO4溶液，沉淀消失 D．能用同一個離子方程式表示氨水滴入Al2(SO4)3溶液和Al2(SO4)3溶液滴入濃氨水的反應 解析：常溫下鋁與濃HNO3發(fā)生“鈍化”，A錯誤。 答案：A 4．對溶液中的反應，如下圖圖象中m表示生成沉淀的物質的量，n表示參加反應的某一種反應物的物質的量，則下列敘述中錯誤的是(　　) A．符合甲圖象的兩種反應物可以是AlCl3和NaOH B．符合乙圖象的兩種反應物可以是Ca(OH)2和CO2 C．符合丙圖象的反應可以是在Ca(OH)2和KOH的混合溶液中通入CO2 D．符合丙圖象的反應可以是在NH4Al(SO4)2溶液中加入NaOH 解析：AlCl3溶液中加入NaOH溶液，先沉淀后溶解，前后量為3∶1，A符合；Ca(OH)2中通入CO2，先生成碳酸鈣，再轉化為碳酸氫鈣，前后量為1∶1，B符合；在Ca(OH)2和KOH的混合溶液中通入CO2，CO2先與Ca(OH)2反應，再與KOH反應，最后使碳酸鈣溶解，C符合；NH4Al(SO4)2溶液中加入NaOH，由于NH與Al3＋是1∶1關系，所以沉淀Al3＋用的NaOH與和NH反應用的NaOH是3∶1關系，D不符合。 答案：D 5．下列操作能達到目的的是(　　) A．將一塊帶有氧化膜的鋁片與過量的濃NaOH溶液完全反應后，取澄清溶液將其蒸干，得純凈的NaAlO2固體 B．向NaAlO2溶液中加入過量的AlCl3溶液，將所得沉淀過濾洗滌，加熱灼燒去掉水分，可得純凈的Al(OH)3固體 C．鋁塊與適量的稀鹽酸完全反應，將所得溶液蒸干，可得AlCl3固體 D．AlCl3溶液與足量氨水反應，將沉淀過濾、洗滌、灼燒去掉水分可得Al2O3固體 解析：A項，混有NaOH固體；B項，灼燒得到的是Al2O3；C項，得到的是Al2O3。 答案：D 6．某校化學興趣小組用如圖所示過程除去AlCl3溶液中含有的Mg2＋、K＋雜質離子并盡可能減少AlCl3的損失。 下列說法正確的是(　　) A．NaOH溶液可以用氨水來代替 B．溶液a中含有Al3＋、K＋、Cl－、Na＋、OH－ C．溶液b中只含有NaCl D．向溶液a中滴加鹽酸需控制溶液的pH 解析：A項用氨水將會使Al3＋、Mg2＋均沉淀下來，達不到分離的目的；B項溶液a中，Al3＋已轉化為AlO；C項b中含有KCl、NaCl、HCl等物質；D項若不控制pH，HCl過量，沉淀a[Al(OH)3]將不能生成。 答案：D 7．某無色稀溶液X中，可能含有下表所列離子中的某幾種。 陰離子 CO、SiO、AlO、Cl－ 陽離子 Al3＋、Fe3＋、Mg2＋、NH、Na＋ 現(xiàn)取該溶液適量，向其中加入某試劑Y，產生沉淀的物質的量(n)與加入試劑Y體積(V)的關系如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．若Y是鹽酸，則Oa段轉化為沉淀的離子(上表中，下同)只有AlO B．若Y是鹽酸，則溶液中可能含有的陽離子是Al3＋ C．若Y是NaOH溶液，則bc段反應的離子方程式為 Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O D．若Y是NaOH溶液，則X溶液中只存四種離子是Al3＋、Fe3＋、NH、Cl－ 解析：因溶液是無色的，所以肯定不含F(xiàn)e3＋。加入鹽酸后能形成的沉淀有Al(OH)3、H2SiO3，前者能溶于過量鹽酸而后者不能，由圖象知溶液中肯定含有AlO、SiO，Oa段發(fā)生反應的離子為AlO、SiO，ab段發(fā)生反應的離子為CO，bc段則是Al(OH)3溶解。Al3＋與這三種酸根離子是不共存的，A項、B項均不正確。當向溶液中加入NaOH溶液時，生成的沉淀為Mg(OH)2、Al(OH)3，ab段是NH與OH－發(fā)生反應，bc段是溶解Al(OH)3，因Mg2＋、Al3＋不能與CO、SiO、AlO共存，故此時溶液中的陰離子只有Cl－，則C項正確，D項錯誤。 答案：C 8．取少量MgO、Al2O3、SiO2、Fe2O3的混合粉末，加入過量鹽酸，充分反應后過濾，得到沉淀X和濾液Y。下列敘述正確的是(　　) ＋ A．向沉淀X中加入某種酸，沉淀X一定不溶解 B．濾液Y中的陽離子主要是Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、H＋ C．向濾液Y中通入過量NH3氣體，只能生成Mg(OH)2和Fe(OH)3沉淀 D．若將上述過程中鹽酸改為氫氧化鈉溶液，沉淀X仍為純凈物 解析： A項，沉淀X為SiO2，能溶于氫氟酸，錯誤；B項，鹽酸過量，MgO、Al2O3、Fe2O3溶解生成Mg2＋、Al3＋、Fe3＋，剩余H＋，正確；C項，Al3＋也能生成Al(OH)3沉淀，錯誤；D項，鹽酸改為氫氧化鈉溶液，Al2O3、SiO2溶解，沉淀X為MgO和Fe2O3混合物，錯誤。 答案：B 9．將一小塊鋁片加入某鹽酸溶液中，鋁片完全溶解，在所得溶液中繼續(xù)滴加NaOH溶液，生成Al(OH)3的量與加入NaOH溶液體積的變化關系如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．鹽酸與鋁片反應后，鹽酸還有剩余 B．圖中B點之前發(fā)生的離子反應為Al3＋＋3OH－=== Al(OH)3↓ C．AB段消耗的NaOH體積與BC段消耗的NaOH體積比≥3∶1 D．溶解鋁片的鹽酸濃度與滴加的NaOH溶液濃度相等 解析：從圖象可知，剛滴入NaOH溶液時，不生成沉淀，說明鹽酸與鋁片反應后仍有剩余，A正確；B點之前，在OA段，還發(fā)生了H＋＋OH－===H2O的反應，B錯誤；AB段生成Al(OH)3，BC段溶解Al(OH)3，所以AB段消耗的NaOH體積與BC段消耗的NaOH體積比一定等于3∶1，C錯誤；根據(jù)題目提供條件無法判斷鹽酸與NaOH溶液濃度的關系，D錯誤。 答案：A 10．將一定質量的Mg和Al的混合物投入250 mL 2.0 molL－1的稀硫酸中，固體全部溶解并產生氣體。待反應完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物質的量與加入NaOH溶液體積的關系如圖所示。則下列說法正確的是(　　) A．當加入氫氧化鈉溶液的體積為20 mL時，溶液的pH等于7 B．當加入氫氧化鈉溶液的體積為20 mL時，溶液中的溶質只有硫酸鎂和硫酸鋁 C．NaOH溶液的物質的量濃度為5 molL－1 D．生成的H2在標準狀況下的體積為11.2 L 解析：從圖象可以看出加入的NaOH溶液先將過量的H2SO4中和，此時溶液中的溶質為MgSO4、Al2(SO4)3和Na2SO4，但是此時因Al3＋、Mg2＋水解使溶液呈酸性，A、B項錯誤；當加入NaOH溶液的體積為200 mL時，此時溶質只有Na2SO4，根據(jù)元素守恒，可得n(NaOH)＝2n(H2SO4)，c(NaOH)0.2 L＝22.0 molL－10.25 L，則c(NaOH)＝5 molL－1，C項正確；用于生成氫氣的硫酸的物質的量為0.25 L2.0 molL－1－0.02 L5 molL－12＝0.45 mol，即H2的物質的量為0.45 mol，標況下氫氣的體積為0.45 mol22.4 Lmol－1＝10.08 L，D項錯誤。 答案：C 11．已知：2NaAlO2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO3，向含2 mol NaOH、1 mol Ba(OH)2、2 mol NaAlO2的混合溶液中慢慢通入CO2，則通入CO2的量和生成沉淀的量的關系正確的是(　　) 選項 A B C D n(CO2)/mol 2 3 4 5 n(沉淀)/mol 2 2 3 2 解析：反應的順序依次為： Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O 1 mol 1 mol 1 mol 2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O 2 mol 1 mol 1 mol 2NaAlO2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO3 2 mol 1 mol 2 mol 1 mol CO＋CO2＋H2O===2HCO 2 mol 2 mol 4 mol BaCO3＋CO2＋H2O===Ba(HCO3)2 1 mol 1 mol 結合選項，當通入2 mol CO2時，應生成1 mol BaCO3沉淀；當通入3～5 mol CO2時，應生成3 mol沉淀；當通入6 mol CO2時，還剩2 mol Al(OH)3沉淀。 答案：C 12．常溫下，將一定量的鈉鋁合金置于水中，合金全部溶解，得到20 mL pH＝14的溶液，然后用1 molL－1的鹽酸滴定，測得生成沉淀的質量與消耗鹽酸的體積關系如圖所示，則下列說法正確的是(　　) A．原合金質量為0.92 g B．產生氫氣的體積為896 mL(標準狀況下) C．圖中m的值為1.56 D．圖中V2的值為60 解析：由圖象可知，向合金溶解后的溶液中加鹽酸，先發(fā)生反應NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，后發(fā)生反應NaAlO2＋HCl＋H2O===NaCl＋Al(OH)3↓，最后發(fā)生反應Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O，合金溶解后剩余的氫氧化鈉的物質的量為0.02 L1 molL－1＝0.02 mol，由NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，可知V1為0.02 mol/1 molL－1＝0.02 L＝20 mL；生成沉淀時消耗的鹽酸的體積為40 mL－20 mL＝20 mL，其物質的量為0.02 L1 molL－1＝0.02 mol， NaAlO2＋HCl＋H2O===NaCl＋Al(OH)3↓， 0.02 mol 0.02 mol 0.02 mol 由鈉元素及鋁元素守恒可知，合金的質量為0.04 mol23 gmol－1＋0.02 mol27 gmol－1＝1.46 g，故A錯誤； 由Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O可知，溶解沉淀需要0.06 mol HCl，其體積為60 mL，則V2為40 mL＋60 mL＝100 mL，故D錯誤； 由上述計算可知，生成沉淀的物質的量為0.02 mol，其質量為0.02 mol78 gmol－1＝1.56 g，故C正確； 由2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑，生成氫氣的物質的量為0.02 mol＋0.03 mol＝0.05 mol，其標準狀況下的體積為0.05 mol22.4 Lmol－1＝1.12 L＝1 120 mL，故B錯誤。 答案：C 二、非選擇題 13．某混合物甲中含有明礬[KAl(SO4)212H2O]、Al2O3和Fe2O3。在一定條件下由甲可實現(xiàn)下圖所示的物質之間的轉化。 請回答下列問題： (1)寫出A、B、D的化學式：A_________、B_________、 D__________。 (2)試劑a最好選用________。 A．NaOH溶液　　　　　　 B．稀鹽酸 C．二氧化碳 D．氨水 (3)寫出反應②的離子方程式：__________________________ ______________________________________________。 (4)固體E可以作為復合性的化學肥料，E中所含物質的化學式為________________________________________________________________________。 解析：根據(jù)已知信息中甲的成分，可以推斷B為Al2O3，因此反應③是通過電解Al2O3而得到D(O2)和A(單質Al)。甲加入水得到的溶液為明礬溶液，溶液中含有Al3＋、K＋和SO，甲加入水得到的沉淀為Al2O3、Fe2O3的混合物，再加入NaOH溶液，則Al2O3溶解，再通入CO2可以得到Al(OH)3沉淀。試劑a應該為氨水，如果加入的試劑a是NaOH溶液，則其加入的量不易控制，由此可推知E為K2SO4、(NH4)2SO4的混合物。 答案：(1)Al　Al2O3　O2　(2)D (3)AlO＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO (4)K2SO4、(NH4)2SO4 14．一位同學在復習時遇到這樣一道習題：某無色溶液中可能含有H＋、OH－、Na＋、NO，加入鋁粉后，只產生H2，問該無色溶液中能大量存在哪幾種離子。 (1)加入鋁粉產生H2，說明鋁具有________(填“氧化性”或“還原性”)。 (2)該同學分析：若H＋大量存在，則NO就不能大量存在。 設計實驗證實如下： ①鹽酸溶解Al2O3薄膜的離子方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 ②根據(jù)現(xiàn)象ⅱ，推測溶液中產生了NO，為進一步確認，進行如下實驗： 實驗 內容 現(xiàn)象 實驗1 將濕潤KI淀粉試紙置于空氣中 未變藍 實驗2 用濕潤KI淀粉試紙檢驗淺棕色氣體 試紙變藍 a.淺棕色氣體是__________。 b．實驗1的目的是____________________________________ ____________________________________。 c．實驗1、2說明反應生成了NO，將生成NO的離子方程式補充完整： Al＋____NO＋________===____Al3＋＋____NO↑＋________。 (3)再假設：若OH－大量存在，NO也可能不能大量存在。 重新設計實驗證實如下： 裝置 現(xiàn)象 ⅰ.實驗初始，未見明顯現(xiàn)象 ⅱ.過一會兒，出現(xiàn)氣泡，有刺激性氣味 為確認“刺激性氣味”氣體，進行如下實驗：用濕潤KI淀粉試紙檢驗，未變藍；用濕潤紅色石蕊試紙檢驗，試紙變藍。 ①刺激性氣味的氣體是___________________________________ _____________________________________。 ②產生該氣體的離子方程式是_________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________。 (4)在NaOH溶液中加入鋁粉，結果只檢驗出有H2生成，其化學方程式是_________________________________________________ _______________________。 解析：(1)加入鋁粉產生H2，Al失去電子，H得到電子，則Al為還原劑，具有還原性。 (2)①鹽酸與氧化鋁反應生成氯化鋁和水，該離子反應為6H＋＋Al2O3===2Al3＋＋3H2O。②液面上方呈淺棕色，一定不是氫氣，為氮的氧化物，由將濕潤KI淀粉試紙置于空氣中未變藍，說明KI在空氣中不能被氧化，而用濕潤KI淀粉試紙檢驗淺棕色氣體試紙變藍，則KI被氧化，即二氧化氮與水反應生成硝酸，再氧化碘離子生成碘單質。a.由上述分析可知，淺棕色氣體是NO2；b.實驗1的目的是對比實驗；c.Al與H＋、NO發(fā)生氧化還原反應生成硝酸鋁、NO和水，離子反應為Al＋NO＋4H＋===Al3＋＋NO↑＋2H2O。 (3)①用濕潤KI淀粉試紙檢驗，未變藍；用濕潤紅色石蕊試紙檢驗，試紙變藍，則氣體為NH3。②由上述分析可知，堿性條件下Al與NO發(fā)生氧化還原反應生成氨氣，離子反應為8Al＋3NO＋5OH－＋2H2O===3NH3↑＋8AlO。 (4)NaOH溶液中加入鋁粉，結果只檢驗出有H2生成，即反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應為2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。 答案：(1)還原性 (2)①6H＋＋Al2O3===2Al3＋＋3H2O ②a.NO2　b．對比實驗，排除氧氣使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍的可能　c．1　1　4H＋　1　1　2H2O (3)①NH3 ②8Al＋3NO＋5OH－＋2H2O===3NH3↑＋8AlO (4)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 15．氮化鋁(AlN)是一種新型無機非金屬材料。為了分析某AlN樣品(樣品中的雜質不與氫氧化鈉溶液反應)中AlN的含量，某實驗小組設計了如下兩種實驗方案。 已知：AlN＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋NH3↑ 【方案1】取一定量的樣品，用下圖所示裝置測定樣品中AlN的純度(夾持裝置已略去)。 (1)上圖C裝置中球形干燥管的作用是_______________________ ________________________________________________。 (2)完成以下實驗步驟：組裝好實驗裝置，首先________________，再加入實驗藥品。接下來的實驗操作是________________，打開分液漏斗活塞，加入NaOH濃溶液，至不再產生氣體。打開K1，通入氮氣一段時間，測定C裝置反應前后的質量變化。通入氮氣的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)若去掉裝置B，則導致測定結果________(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。由于上述裝置還存在缺陷，導致測定結果偏高，請?zhí)岢龈倪M意見：_________________________________________ _______________________________。 【方案2】按以下步驟測定樣品中AlN的純度： (4)步驟②生成沉淀的離子方程式為________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________。 (5)步驟③的操作是__________。AlN的純度是________(用m1、m2表示)。 解析：(1)由于氨氣極易溶于水，則圖C裝置中球形干燥管的作用是防止倒吸。 (2)完成以下實驗步驟：組裝好實驗裝置，首先檢查裝置的氣密性，再加入實驗藥品。接下來的實驗操作是關閉K1，打開K2，打開分液漏斗活塞，加入濃NaOH溶液，至不再產生氣體。打開K1，通入氮氣一段時間，測定C裝置反應前后的質量變化。由于反應中產生的氨氣會殘留在裝置中，因此通入氮氣的目的是把裝置中殘留的氨氣全部趕入C裝置。 (3)生成的氨氣中含有水蒸氣，若去掉裝置B，則C裝置的質量增加，則導致測定結果偏高。由于空氣中含有水蒸氣，也會進入C裝置，從而產生誤差，所以導致測定結果偏高，因此改進的措施是C裝置出口處連接一個干燥裝置。 (4)濾液中含有偏鋁酸鈉，則步驟②生成沉淀的離子方程式為CO2＋AlO＋2H2O===HCO＋Al(OH)3↓。 (5)從溶液中分離出氫氧化鋁的實驗操作是過濾，即步驟③的操作是過濾、洗滌。m2 g固體是氧化鋁，則根據(jù)鋁原子守恒可知AlN的純度是100%＝100%。 答案：(1)防止倒吸 (2)檢查裝置的氣密性　關閉K1，打開K2　把裝置中殘留的氨氣全部趕入C裝置 (3)偏高　C裝置出口處連接一個干燥裝置 (4)CO2＋AlO＋2H2O===HCO＋Al(OH)3↓ (5)過濾、洗滌　100%