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第二节 铝及其重要化合物
题号 1 2 3 4 5 5－1 5－2 6 6－1 6－2 6－3 7 8
答案
一、单项选择题
1．(2012•上海高考)研究表明26Al可以衰变为26Mg，可以比较这两种元素金属性强弱的方法是( )
A．比较这两种元素的单质的硬度和熔点
B．在氯化铝和氯化镁的溶液中分别滴加过量的氢氧化钠溶液
C．将打磨过的镁带和铝片分别和热水作用，并滴入酚酞溶液
D．将空气中放置已久的这两种元素的单质分别和热水作用
2．Al是重要的金属元素。下列说法正确的是( )
A．Al对应的氧化物为碱性氧化物
B．铝单质放置在空气中容易被腐蚀
C．制备AlCl3不能采用将溶液直接蒸干的方法
D．电解AlCl3时候阴极上产生的是Al单质
3．下列各反应的离子方程式中，错误的是( )
A．硫酸铝溶液中加入过量的氨水：
Al3＋＋3NH3•H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4
B．铁片放入过量的稀硝酸中：
3Fe＋8H＋＋2NO－3===3Fe2＋＋2NO2↑＋4H2O
C．将铝片放入过量NaOH溶液中：
2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑
D．偏铝酸钠与过量盐酸反应：
AlO－2＋4H＋===Al3＋＋2H2O
4．相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应，至体系中均无固体物质，消耗碱量最多的是( )
A．Al B．Al(OH)3 C．AlCl3 D．Al2O3
5．(2011•中山联考)某溶液中含有Cu2＋、Mg2＋、Fe2＋、Al3＋等四种离子，若向其中加入过量的NaOH溶液，微热并搅拌，再加入过量盐酸，溶液中大量减少的阳离子是( )
A．Cu2＋ B．Mg2＋ C．Fe2＋ D．Al3＋
5题变式
5－1.实验室将9 g铝粉跟一定量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为18 g，则该氧化物粉末可能是( )
①Fe2O3和MnO2 ②MnO2和V2O5 ③Cr2O3和V2O5 ④Fe3O4和FeO
A．①② B．②④ C．①④ D．②③
5－2.有一无色溶液，可能含有K＋、Al3＋、Mg2＋、NH＋4、Cl－、SO2－4、HCO－3、MnO－4中的几种。为确定其成分，做如下实验：
①取部分溶液，加入适量Na2O2固体，产生无色无味的气体和白色沉淀，再加入足量的NaOH溶液后白色沉淀部分溶解；②另取部分溶液，加入HNO3酸化的Ba(NO3)2溶液，有白色沉淀产生。
下列推断正确的是( )
A．肯定有Al3＋、Mg2＋、NH＋4、Cl－
B．肯定有Al3＋、Mg2＋、HCO－3
C．肯定有K＋、HCO－3、MnO－4
D．肯定有Al3＋、Mg2＋、SO2－4
6．(2011•南通模拟)将2.7 g Al与100 mL 2 mol/L H2SO4溶液充分反应后，再慢慢滴入25 mL 4 mol/L NaOH溶液，其结果是( )
A．所得溶液的pH＜7
B．溶液中有较多Al(OH)3沉淀
C．取少量所得溶液，加NaHCO3，无明显现象发生
D．另取少量所得溶液，加入几滴浓NaOH溶液，无明显变化
6题变式
6－1.在含有Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、NH＋4的稀溶液中，加入足量的Na2O2固体并微热，充分反应后，再加入过量的稀盐酸，完全反应后，离子数目没有明显变化的是( )
A．Fe3＋ B．Fe2＋ C．NH＋4 D．Al3＋
6－2.(2011•驻马店一模)将3.9 g镁铝合金，投入到500 mL 2 mol•L－1的盐酸中，金属完全溶解，再加入4 mol•L－1的NaOH溶液，若要生成的沉淀最多，加入的这种NaOH溶液的体积是( )
A．125 mL B．200 mL C．250 mL D．560 mL
6－3.向含有a mol氯化铝的溶液中加入含有b mol氢氧化钠的溶液，生成沉淀的量可能是( )
①a mol ②b mol ③a3 mol ④b3 mol ⑤0
⑥(4a－b) mol
A．①②③④⑤⑥ B．①②④⑤⑥
C．①④⑤⑥ D．①③⑤
二、双项选择题
7．关于Al的下列说法正确的是( )
A．铝溶于氢氧化钠溶液中的离子方程式是：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑
B．0.1 L 3 mol•L－1的AlCl3溶液中含有的Al3＋数目为0.3NA
C．1 mol•L－1的NaAlO2溶液和2.5 mol•L－1的盐酸等体积混合的离子方程式是：2AlO－2＋5H＋===Al(OH)3↓＋Al3＋＋H2O
D．工业上电解熔融MgCl2制取金属镁，也用电解熔融AlCl3的方法制取金属铝
8．已知Ba(OH)2可溶于水。右图表示的是
向Al2(SO4)3溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液时，
生成沉淀的物质的量y与加入Ba(OH)2的物质
的量x的关系。下列有关叙述正确的是( )
A．a～b时沉淀的物质的量：Al(OH)3比BaSO4多
B．c～d时溶液中离子的物质的量：AlO－2比Ba2＋多
C．b～d时沉淀的物质的量：BaSO4可能小于Al(OH)3
D．d～e时溶液中离子的物质的量：Ba2＋可能等于OH－
三、非选择题
9．(2012•广东月考)有一无色溶液，其中可能含有Fe3＋、Al3＋、Fe2＋、Mg2＋、Cu2＋、NH＋4、K＋、CO2－3、SO2－4等离子的几种，为分析其成分，取此溶液分别进行了四个实验，其操作和有关现象如下图所示：
请你根据上图推断：
(1)原溶液中一定存在的离子有(写化学式)：________________________________。原溶液可能呈______性(填“酸”、“碱”或“中”)，如用试纸验证，操作方法是：_________________________________________________。
(2)写出实验④中产生的沉淀有：________________。
写出由A→B过程中所发生反应的离子方程式：____________________________________。
(3)实验③中产生无色无味气体所发生的化学方程式为：__________________________________。
(4)实验②中加入稀盐酸的目的是_____________________。
10．A、B、C、D、E五种物质均含有某种常见金属元素，它们的转化关系如图所示，其中B为白色难溶固体，E则易溶于水。
(1)写出化学式：A______、B______、C______、D______。
(2)写出下列反应的化学方程式：
B→C_______________________________________。
B→D_______________________________________。
(3)写出下列反应的离子方程式：
A→D______________________________________。
C→D______________________________________。
(4)标出C→E反应中电子转移情况：________________________
_____________________________________________________________________________________________________________。
11．(2012•江苏高考)铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质及合金在生产生活中的应用日趋广泛。
(1)真空碳热还原氯化法可实现由铝矿制备金属铝，其相关的热化学方程式如下：
Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s)===3AlCl(g)＋3CO(g)
ΔH＝a kJ•mol－1①
3AlCl(g)===2Al(l)＋AlCl3(g) ΔH＝b kJ•mol－1②
①反应Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(l)＋3CO(g)的ΔH＝____________kJ•mol－1(用含a、b的代数式表示)。
②Al4C3是反应过程的中间产物。Al4C3与盐酸反应(产物之一是含氢量最高的烃)的化学方程式__________________________。
(2)镁铝合金(Mg17Al12)是一种潜在的贮氢材料，可在氩气保护下，将一定化学计量比的Mg、Al单质在一定温度下熔炼获得。该合金在一定条件下完全吸氢的反应方程式为：
Mg17Al12＋17H2===17MgH2＋12Al。得到的混合物Y(17MgH2＋12Al)在一定条件下释放出氢气。
①熔炼制备镁铝合金(Mg17Al12)时通入氩气的目的是______________________________________。
②在6.0 mol•L－1 HCl溶液中，混合物Y能完全释放出H2。1 mol Mg17Al12完全吸氢后得到的混合物Y与上述盐酸完全反应，释放出H2的物质的量为_______________________________________。
③在0.5 mol•L－1 NaOH和1.0 mol•L－1 MgCl2溶液中，
混合物Y均只能部分放出氢气，反应后残留固体物质X射线衍射谱图如下图所示(X射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。在上述NaOH溶液中，混合物Y中产生氢气的主要物质是________(填化学式)。
(3)铝电池性能优越，AlAgO电池可用作水下动力电源，其原理如下图所示。该电池反应的化学方程式为：___________。
12．(2012•广东期末)高岭土化学组成为：Al2O3(25%～34%)、SiO2(40%～50%)、Fe2O3(0.5%～3.0%)以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构，化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱式氯化铝[Al2(OH)nCl6－n]。用高岭土制备碱式氯化铝的工艺流程如下：
高岭土 4 mol•L－1
的盐酸 适量铝粉 适量CaCO3
↓ ↓ ↓ ↓
煅烧→溶解→除杂→过滤→调pH→ →Al2(OH)nCl6－n
↓
滤渣
根据流程图回答下列问题：
(1)“煅烧”的目的是_______________________________。
(2)实验室用36.5%的浓盐酸(密度约为1.2 g/cm3)配制4.00 mol/L 950 mL的盐酸，需要用到的仪器有烧杯、玻璃棒、量筒、酸式滴定管、____________、____________等。
(3)“溶解”过程中反应的离子方程式有________________________、___________________________。
(4)加适量铝粉的主要作用是________________________。
(5)“蒸发浓缩”需保持温度在90～100 ℃，可采用的加热方法是____________________________________。
参考答案
一、单项选择题
1．解析：比较元素金属性强弱的方法是比较其与水(或酸)反应的难易程度，反应越容易，其金属性越强。
答案：C
2．解析：铝对应的氧化物Al2O3属于两性氧化物，A不正确；铝属于活泼金属，其表面易被空气中氧气氧化形成一层致密的氧化膜而使铝不易被腐蚀，因此选项B不正确；AlCl3属于强酸弱碱盐，在溶液中会水解生成相应的氢氧化铝和HCl，溶液在加热时会促进水解，同时生成的HCl挥发，进一步促进水解，当溶液蒸干后最终将得到氢氧化铝，所以选项C正确；铝属于活泼的金属元素，在水溶液中Al3＋不会放电生成铝单质，所以选项D不正确。
答案：C
3．解析：B中Fe应被氧化为Fe3＋，正确的离子方程式为：
Fe＋4H＋＋NO－3===Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
答案：B
4．解析：分别取1 g的选项中所列物质与NaOH反应，消耗NaOH的量依次为Al消耗127 mol，Al(OH)3消耗178 mol，AlCl3消耗 3133.5 mol，Al2O3消耗151 mol。
答案：A
5．解析：四种离子均能与OH－反应生成相应沉淀，Al（OH）3与过量OH－反应生成AlO－2，加热搅拌，使空气中的O2进入溶液中，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，再加过量盐酸生成Fe3＋，Fe2＋大量减少，而其他离子均能再恢复。
答案：C
5题变式
5－1.解析：根据电荷守恒，9 g的铝分别可置换出Fe2O3中的Fe为563 g，MnO2中的Mn为554 g，V2O5中的V为515 g，Cr2O3中的Cr为523 g，Fe3O4中的Fe为21 g和FeO中铁28 g。所以18 g应介于选项中两者之间。
答案：C
5－2.解析：加入Na2O2，Na2O2与水反应生成NaOH，NaOH再与溶液中的离子反应生成了白色沉淀，并且加入过量的NaOH后沉淀部分溶解，说明原溶液中有Mg2＋与Al3＋，产生的无色无味的气体是O2，加入HNO3酸化的Ba(NO3)2溶液，有白色沉淀说明原溶液中有SO2－4，故选D。
答案：D
6．解析：先求出各物质的物质的量，然后按照反应先后写出反应式，根据反应式求解。特别注意反应的先后，NaOH遇到H2SO4和Al2(SO4)3，先发生酸碱中和反应，然后才有沉淀反应。
答案：A
6题变式
6－1.解析：Na2O2有氧化性，在溶于水的时候把Fe2＋氧化为 Fe3＋，故Fe2＋减少而Fe3＋增多，NH＋4与NaOH反应生成挥发性的NH3，故NH＋4减少。
答案：D
6－2.解析：先分析反应过程中的化学反应方程式：Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl,2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl，反应后溶液中只含有NaCl，根据元素守恒：n(Na＋)＝n(NaOH)＝4 mol•L－1×V，n(Cl－)＝n(HCl)＝2 mol•L－1×500 mL，又n(Na＋)＝n(Cl－)，可得4 mol•L－1×V＝2 mol•L－1× 500 mL，V＝250 mL。
答案：C
6－3.解析：若nOH－nAl3＋＜3，n[Al(OH)3]＝n(NaOH)/3，当a=b时，n[Al（OH）]3= ③、④正确；若nOH－nAl3＋＝3，n[Al(OH)3]＝n(NaOH)/3＝n(AlCl3)＝a mol，①正确；若3＜nOH－nAl3＋＜4，n[Al(OH)3]＝a mol－(b mol－3a mol)＝(4a－b) mol，⑥正确；若nOH－nAl3＋≥4，铝只以AlO－2形式存在，无沉淀，⑤正确。
答案：C
二、双项选择题
7．解析：Al3＋水解所以Al3＋小于0.3NA；AlCl3是共价化合物，在融熔状态下不电离，所以不能通过电解AlCl3的方法制取金属铝。
答案：AC
8．解析：向Al2(SO4)3溶液中滴加Ba(OH)2溶液，开始阶段 Al3＋与OH－、SO2－4与Ba2＋形成沉淀：2Al3＋＋3SO2－4＋3Ba2＋＋6OH－===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓，当Al2(SO4)3与Ba(OH)2的物质的量之比为2 3时，所有离子恰好完全沉淀，沉淀的物质的量和质量均达到最大，此时对应的点为b点。在O～b范围内，BaSO4的物质的量均比Al(OH)3多；在b点后继续加入Ba(OH)2，Al(OH)3沉淀开始溶解：2Al(OH)3＋Ba(OH)2===Ba(AlO2)2＋4H2O，至d点时Al(OH)3完全溶解，那么在b～d范围内BaSO4比Al(OH)3多，AlO－2比Ba2＋多[溶质是Ba(AlO2)2]；d～e时沉淀只有BaSO4，溶质是Ba(AlO2)2和加入的Ba(OH)2，所以n(Ba2＋)可能等于n(OH－)。
答案：BD
三、非选择题
9．解析：显紫色说明有K＋，加BaCl2溶液和稀盐酸产生白色沉淀说明有SO2－4，从逐滴加入过量的NaOH产生白色沉淀图示可以看出，原溶液中既有Al3＋又有Mg2＋。Al3＋水解显酸性，所以原溶液可能呈酸性。检验溶液的酸性可以用蓝色的石蕊试纸。因为原溶液中有Al3＋又有Mg2＋，所以加入NaOH的时候会产生Al(OH)3和Mg(OH)2沉淀，过量时Al(OH)3溶解。实验时所产生的无色无味的气体是Na2O2与水反应时所产生的O2，实验②中加入稀盐酸的目的是为了排除CO2－3的干扰。
答案：(1)K＋、SO2－4、Al3＋、Mg2＋
酸性 取一小块蓝色的石蕊试纸放在表面皿上，用胶头滴管吸取原溶液滴在试纸上，如果试纸变红色，证明原溶液呈酸性
(2)Al(OH)3、Mg(OH)2 Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O
(3)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
(4)确定白色沉淀不是碳酸钡沉淀，而是硫酸钡沉淀
10．解析：
答案：(1)Al(OH)3 Al2O3 Al AlCl3
(2)2Al2O3========熔融电解4Al＋3O2↑
Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O
(3)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
(4)2NaOH＋2Al＋6H6e－2O===2NaAlO2＋3H2↑＋4H2O
11．解析：本题以新能源、新材料为背景涉及元素化合物性质、热化学方程式和电极反应方程式的书写、读图读表计算与分析的综合题，是以常见物质相关的化学知识在生产、生活中具体运用的典型试题。(1)①根据盖斯定律可知方程式①和②相加可得到方程式③。②含氢量最高的烃是甲烷，所以Al4C3与盐酸反应的方程式为Al4C3＋12HCl===4AlCl3＋3CH4↑。(2)①因为Mg和Al都是活泼金属，在高温条件下容易被氧化，所以通入氩气是为了防止Mg17Al12在高温条件下被氧化。②根据Mg17Al12＋17H2===17MgH2＋12Al方程式可知，1 mol的Mg17Al12与氢气反应可以得到17 mol的MgH2和12 mol的铝，他们和盐酸反应分别可以得到34 mol、18 mol的氢气。③X射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射锋的衍射角不同。由图可知，在NaOH溶液中，不存在Al、Mg(OH)2和Mg2(OH)3Cl•4H2O的衍射锋，即不存在Al、Mg2(OH)3Cl•4H2O和Mg(OH)2，据此推知，混合物Y中Al与NaOH溶液反应产生H2，MgH2未发生反应。(3)根据原电池中的电极和电解质可知总反应方程式为2Al＋3Ag2O＋2NaOH===2NaAlO2＋6Ag＋H2O。
答案：(1)①a＋b ②Al4C3＋12HCl===4AlCl3＋3CH4↑
(2)①防止Mg17Al12被空气氧化 ②52 mol ③Al
(3)2Al＋3Ag2O＋2NaOH===2NaAlO2＋6Ag＋H2O
12．解析：高岭土中的氧化铝难溶于酸，所以将高岭土煅烧以改变Al2O3的结构，进而溶解在盐酸中。配置溶液需要容量瓶，定容的时候需要用到胶头滴管。加入铝粉的目的是为了除去溶液中多余的Fe3＋。水浴加热能使温度控制在100 ℃以下。
答案：(1)改变高岭土中氧化铝的结构，使其能溶于酸 (2)1 000 mL容量瓶 胶头滴管 (3)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O (4)除去溶液中的铁离子 (5)水浴加热