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全国通用版2022版高考化学一轮复习第3章金属及其化合物2镁铝及其重要化合物课时作业含解析
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这是一份全国通用版2022版高考化学一轮复习第3章金属及其化合物2镁铝及其重要化合物课时作业含解析，共10页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题(本题包括8小题,每题6分,共48分)
1.易拉罐的主要成分以铝铁合金和铝镁合金最为常见。现取几小块易拉罐碎片进行下列实验,其中实验方案与现象、结论正确的是
( )
【解析】选D。铝、铁、镁都可与盐酸反应产生无色气体,不能得出含铝、铁、镁三种金属的结论,A错误;铝、铁、镁三种金属中只有铝能与NaOH溶液反应产生无色气体,B错误;氢氧化镁与氢氧化铝均为白色沉淀,C错误;用盐酸溶解后生成的亚铁离子在空气中易被氧化成Fe3+,加入KSCN溶液呈红色,D正确。
2.把NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量水后有1.16 g白色沉淀,在所得的浊液中逐滴加入1 ml·L-1 HCl溶液,加入HCl溶液的体积与生成沉淀的质量关系如图所示,下列叙述正确的是( )
A.A点的沉淀物的化学式为Al(OH)3
B.AB段发生的反应是Al3++3OH-Al(OH)3↓
C.原混合物中MgCl2的质量是1.90 g
D.AlCl3的质量是1.335 g
【解析】选C。在浊液中加入HCl溶液至10 mL,沉淀质量一直为1.16 g,说明浊液显碱性,A点的沉淀物是Mg(OH)2,A错误;在AB段Al,转变为Al(OH)3沉淀,B错误;原混合物中:m(MgCl2)=×95 g·ml-1=1.90 g,C正确;根据AlCl3～Al～HCl,n(AlCl3)=1 ml·L-1×(30-10)×10-3 L=0.02 ml,m(AlCl3)=
0.02 ml×133.5 g·ml-1=2.67 g,D错误。
【加固训练】
室温下,在0.2 ml·L-1 Al2(SO4)3溶液中,逐滴加入1.0 ml·L-1 NaOH溶液,实验测得溶液pH随NaOH溶液体积变化曲线如图,下列说法正确的是( )
A.a点,离子方程式为Al3++3OH-Al(OH)3↓
B.a～b段,溶液pH增大,促进了氢氧化铝的碱式电离
C.b～c段,加入的OH-主要用于生成Al(OH)3沉淀
D.d点时,Al(OH)3沉淀开始溶解
【解析】选C。硫酸铝水溶液呈酸性,a点发生Al3++3H2OAl(OH)3+3H+,A错误;a～b段pH增大,c(OH-)增大,促进了Al(OH)3的酸式电离,抑制碱式电离,B错误;b～c段发生Al3++3OH-Al(OH)3↓,C正确;c点后pH发生突变,是由于氢氧化钠过量,Al(OH)3沉淀开始溶解,而d点pH大于10,氢氧化钠远远过量,溶液为偏铝酸钠和NaOH的混合溶液,D错误。
3.新型镁铝合金(Mg17Al12)有储氢性能,它在一定条件下完全吸氢的反应为Mg17Al12+17H217MgH2+12Al,得到的混合物Y(17MgH2+12Al)能与酸反应释放出大量氢气。下列说法正确的是( )
A.该合金应在氮气保护下,用一定比例的Mg、Al单质熔炼而成
B.该合金中含有离子键,铝元素呈正价
C.1 ml Mg17Al12完全吸氢后得到的Y与盐酸完全反应放出H2在标准状况下的体积为1 164.8 L
D.合金的熔点高于金属镁、金属铝的熔点
【解析】选C。镁和氮气反应,A错误;合金是金属的混合物,不存在离子键,B错误;1 ml Mg17Al12相当于17 ml镁和12 ml铝,吸收了17 ml的氢气,1 ml Mg17Al12和盐酸反应生成的氢气为17 ml+18 ml=35 ml,总共产生的氢气为
35 ml+17 ml=52 ml,其标准状况下的体积为52 ml×22.4 L·ml-1=
1 164.8 L,C正确;合金的熔点低于各成分金属的熔点,D错误。
4.某烧杯中盛有含0.2 ml NH4Al(SO4)2的溶液,向其中缓缓加入4 ml·L-1的
NaOH溶液200 mL,使其充分反应,此时烧杯中铝元素的主要存在形式为
( )
A.Al3+和Al(OH)3B.Al
C.Al和Al(OH)3D.Al(OH)3
【解析】选D。n(Al3+)=0.2 ml,n(N)=0.2 ml,n(OH-)=0.8 ml,完全反应后,恰好生成0.2 ml Al(OH)3和0.2 ml NH3·H2O。
5.下列有关铝及其化合物的叙述正确的是( )
A.铝粉与氧化镁共热可制取金属镁
B.污水中的重金属离子,常用加入明矾除去
C.向氯化铵溶液中投入一铝片,铝片上产生大量气泡,该气体是氨气
D.铝箔在氯气中燃烧可制备无水三氯化铝
【解析】选D。镁比铝活泼,不能用铝粉制取镁,A错误;明矾只能使污水中的悬浮物沉降,不能除去重金属离子,B错误;氯化铵溶液显酸性,与铝反应产生氢气,C错误;铝在氯气中燃烧生成AlCl3,D正确。
6.某化合物由两种单质直接反应生成,将其加入NaHCO3溶液中同时有气体和沉淀产生。下列化合物中符合上述条件的是( )
A.AlCl3 B.Al2O3
C.Al(OH)3D.NaAlO2
【解析】选A。AlCl3可由单质Al与Cl2反应制得,AlCl3与NaHCO3反应生成CO2和Al(OH)3沉淀,同时有气体和沉淀产生,A正确;Al2O3与NaHCO3溶液不反应,B错误;Al(OH)3、NaAlO2不能由两种单质直接反应生成,C、D错误。
7.实验室模拟工业上以铝土矿(含Al2O3、Fe2O3、SiO2)为原料制铵明矾NH4Al(SO4)2晶体的工艺流程如图所示,下列说法错误的是
( )
A.固体a的化学式为SiO2
B.固体b的化学式为Fe(OH)3
C.Ⅲ中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为2Al+CO2+3H2OC+
2Al(OH)3↓
D.由Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ都要用到的分离方法是过滤
【解析】选C。SiO2不溶盐酸,A正确;红褐色固体是Fe(OH)3,B正确;Ⅲ中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为Al+CO2+2H2OHC+Al(OH)3↓,C错误;Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ都要用到的分离方法是过滤,D正确。
8.(能力挑战题)向甲溶液中缓慢滴加乙溶液,反应生成沉淀的质量如图所示,其中符合图象的一组是 ( )
【解析】选C。向甲溶液中缓慢滴加NaOH溶液时,图象中间一段沉淀质量不变的反应不存在,A错误;向甲溶液中缓慢滴加Ba(OH)2溶液时,不存在沉淀部分溶解的反应,B错误;在甲溶液中加入NaOH溶液时,NaOH先与盐酸反应,没有沉淀生成,随后Al3+、Fe3+开始沉淀,当两种离子沉淀完全后,OH-和N反应,此时沉淀质量不变,最后OH-与Al(OH)3反应,沉淀部分溶解与图象变化相符,C正确;向甲溶液中加硫酸时,最终沉淀会全部溶解,D错误。
【加固训练】
某实验小组对一含有Al3+的未知溶液进行了如下分析:
(1)滴入少量氢氧化钠,无明显变化;
(2)继续滴加NaOH溶液,有白色沉淀;
(3)滴入过量的氢氧化钠,白色沉淀明显减少。
实验小组经定量分析,得出如图所示沉淀与滴入氢氧化钠体积的关系。下列说法错误的是( )
A.该未知溶液中至少含有3种阳离子
B.滴加的NaOH溶液的物质的量浓度为5 ml·L-1
C.若另一种离子为二价阳离子,则a=10
D.若将最终沉淀过滤、洗涤、灼烧,其质量一定为6 g
【解析】选D。实验过程分析滴入氢氧化钠无沉淀,说明含有H+,继续滴入氢氧化钠溶液生成白色沉淀说明一定生成氢氧化铝沉淀,加入过量的氢氧化钠溶液沉淀减少,图象分析说明溶液中除了铝离子,应还有另一种金属阳离子,该未知溶液中至少含有3种阳离子,A正确;依据图象分析溶解的氢氧化铝物质的量为0.20 ml-0.15 ml=0.05 ml,消耗氢氧化钠溶液体积=110 mL-100 mL=10 mL,氢氧化钠的浓度是=5 ml·L-1,B正确;若另一种阳离子为二价金属阳离子,生成氢氧化铝最大沉淀量0.05 ml,二价金属物质的量为0.15 ml,开始消耗氢氧化钠体积为a mL,消耗氢氧化钠物质的量为0.05 ml×3+0.15 ml×2+a×
10-3 L×5 ml·L-1=0.1 L×5 ml·L-1,a=10, C正确;最后得到的沉淀不能确定其成分,所以不能计算灼烧后得到的氧化物的质量,D错误。
二、非选择题(本题包括3小题,共52分)
9.(18分)无水AlCl3可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等。工业上可由铝土矿(主要成分是Al2O3和Fe2O3)和焦炭制备,流程如下:
已知:AlCl3、FeCl3分别在183 ℃、315 ℃时升华
(1)铝离子的结构示意图为________,实验室配制氯化铝溶液时加入盐酸的目的是__________________________。
(2)氯化炉中Al2O3、Cl2和焦炭在高温下发生反应的化学方程式为_________
_____________; 炉气中残余的少量Cl2,可用NaOH溶液吸收,其离子方程式为______________________。
(3)700 ℃时,升华器中物质经充分反应后需降温实现FeCl3和AlCl3的分离。请选择合适的温度范围________________。
a.低于183 ℃
b.介于183 ℃和315 ℃之间
c.高于315 ℃
(4)样品(含少量FeCl3)中AlCl3含量可通过下列操作测得(部分物质略去)。
m克样品NaAlO2溶液Al(OH)3n克Al2O3
计算该样品中AlCl3的质量分数________(结果用m、n表示,不必化简)。
【解析】(1)铝离子的结构示意图为,实验室配制氯化铝溶液时加入盐酸的目的是防止氯化铝水解。
(2)氯化炉中Al2O3、Cl2和焦炭在高温下发生反应的化学方程式为Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO;炉气中残余的少量Cl2,可用NaOH溶液吸收,其离子方程式为Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O。
(3)AlCl3、FeCl3分别在183 ℃、315 ℃时升华,为实现FeCl3和AlCl3的分离,让温度介于183～315 ℃,使氯化铝升华。
(4)n克Al2O3中n(Al)=×2 ml, 样品中AlCl3的物质的量为×2 ml,质量为×2 ml×133.5 g·ml-1, 该样品中AlCl3的质量分数为×100%。
答案:(1) 防止氯化铝水解
(2)Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO
Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O
(3)b
(4)×100%或×100%
10.(16分)实验室采用MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl2O4的主要流程如下:
(1)制备MgAl2O4过程中,高温焙烧时发生反应的化学方程式为_____________
__________________________。
(2)判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是____________。
(3)在25 ℃下,向浓度均为0.01 ml·L-1的MgCl2和AlCl3混合溶液中逐滴加入氨水,先生成________沉淀(填化学式),生成该沉淀的离子方程式:_________
________________________________。
【已知25 ℃时Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11, Ksp[Al(OH)3]=3×10-34】
【解析】(1)MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应产生的沉淀是Mg(OH)2、Al(OH)3,高温焙烧时发生反应的化学方程式为2Al(OH)3+Mg(OH)2
MgAl2O4+4H2O。
(2)沉淀中附着Cl-、N,判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是AgNO3溶液。
(3)Ksp[Al(OH)3]小,Al(OH)3先沉淀。
答案:(1)2Al(OH)3+Mg(OH)2MgAl2O4+4H2O
(2)AgNO3溶液
(3)Al(OH)3 Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3N
11.(18分)(能力挑战题)某无色溶液中可能含有H+、OH-、Na+、N,加入铝粉后,只产生H2,问该无色溶液中能大量存在哪几种离子。
(1)加入铝粉产生H2,说明铝具有__________(填“氧化性”或“还原性”)。
(2)若H+大量存在,则N就不能大量存在。设计实验证实如下:
①盐酸溶解Al2O3薄膜的离子方程式是 __。
②根据现象Ⅱ,推测溶液中产生了NO,为进一步确认,进行如下实验:
a.浅棕色气体是_____________________。
b.实验1的目的是___________________。
c.实验1、2说明反应生成了NO,将生成NO的离子方程式补充完整:
____Al+____N+__ ____Al3++____NO↑+____
(3)再假设:若OH-大量存在,N也可能不大量存在。
重新设计实验证实如下:
为确认:“刺激性气味”气体,进行如下实验:用湿润KI-淀粉试纸检验,未变蓝;用湿润红色石蕊试纸检验,试纸变蓝。
①刺激性气味的气体是________。
②产生该气体的离子方程式是_____________________。
(4)在NaOH溶液中加入铝粉,结果只检验出有H2生成,其化学方程式是_______
_________________。
【解析】(1)加入铝粉产生H2, Al为还原剂,具有还原性。
(2)①盐酸与氧化铝反应的离子反应方程式为6H++Al2O32Al3++3H2O。
②液面上方呈浅棕色,一定不是氢气,为氮的氧化物,将湿润KI-淀粉试纸置于空气中未变蓝,说明KI在空气中不能被氧化,而用湿润KI-淀粉试纸检验浅棕色气体试纸变蓝,则KI被氧化,即二氧化氮与水反应生成硝酸,再氧化碘离子生成碘单质。
a.由上述分析可知,浅棕色气体是NO2;
b.实验1的目的是对比实验;
c.Al与H+、N发生反应的离子方程式为Al+N+4H+Al3++NO↑+2H2O。
(3)①用湿润KI-淀粉试纸检验,未变蓝;用湿润红色石蕊试纸检验,试纸变蓝,则气体为NH3。
②由上述分析可知,碱性条件下Al与N发生反应的离子方程式为8Al+3N+5OH-+2H2O3NH3↑+8Al。
(4)NaOH溶液中加入铝粉,反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O
2NaAlO2+3H2↑。
答案:(1)还原性
(2)①6H++Al2O32Al3++3H2O
②a.NO2
b.对比实验,排除氧气使湿润的KI-淀粉试纸变蓝的可能
c.1 1 4H+ 1 1 2H2O
(3)①NH3
②8Al+3N+5OH-+2H2O3NH3↑+8Al
(4)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑选项
实验方案
现象、结论
A
加入盐酸
产生无色气体;含铝、铁、镁三种金属
B
加入NaOH溶液
有无色气体产生;含有镁、铝两种金属
C
加入盐酸后,所得溶液中再加入少量NaOH溶液
产生白色沉淀;含有金属镁
D
用盐酸溶解并放置一会儿后,加入KSCN溶液
溶液呈红色;含有铁元素
甲
乙
A
AlCl3、Mg(NO3)2、HNO3
NaOH
B
Na2CO3、NH4HCO3、Na2SO4
Ba(OH)2
C
NH4NO3、Al(NO3)3、Fe(NO3)3、HCl
NaOH
D
NaAlO2、氨水、NaOH
H2SO4
装置
现象
Ⅰ.实验初始,未见明显现象
Ⅱ.过一会儿,出现气泡,液面上方呈浅棕色
Ⅲ.试管变热,溶液沸腾
实验
内容
现象
实验1
将湿润KI-淀粉试纸置于空气中
试纸未变蓝
实验2
用湿润KI-淀粉试纸检验浅棕色气体
试纸变蓝
装置
现象
Ⅰ.实验初始,未见明显现象
Ⅱ.过一会儿,出现气泡,有刺激性气味
一、选择题(本题包括8小题,每题6分,共48分)
1.易拉罐的主要成分以铝铁合金和铝镁合金最为常见。现取几小块易拉罐碎片进行下列实验,其中实验方案与现象、结论正确的是
( )
【解析】选D。铝、铁、镁都可与盐酸反应产生无色气体,不能得出含铝、铁、镁三种金属的结论,A错误;铝、铁、镁三种金属中只有铝能与NaOH溶液反应产生无色气体,B错误;氢氧化镁与氢氧化铝均为白色沉淀,C错误;用盐酸溶解后生成的亚铁离子在空气中易被氧化成Fe3+,加入KSCN溶液呈红色,D正确。
2.把NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量水后有1.16 g白色沉淀,在所得的浊液中逐滴加入1 ml·L-1 HCl溶液,加入HCl溶液的体积与生成沉淀的质量关系如图所示,下列叙述正确的是( )
A.A点的沉淀物的化学式为Al(OH)3
B.AB段发生的反应是Al3++3OH-Al(OH)3↓
C.原混合物中MgCl2的质量是1.90 g
D.AlCl3的质量是1.335 g
【解析】选C。在浊液中加入HCl溶液至10 mL,沉淀质量一直为1.16 g,说明浊液显碱性,A点的沉淀物是Mg(OH)2,A错误;在AB段Al,转变为Al(OH)3沉淀,B错误;原混合物中:m(MgCl2)=×95 g·ml-1=1.90 g,C正确;根据AlCl3～Al～HCl,n(AlCl3)=1 ml·L-1×(30-10)×10-3 L=0.02 ml,m(AlCl3)=
0.02 ml×133.5 g·ml-1=2.67 g,D错误。
【加固训练】
室温下,在0.2 ml·L-1 Al2(SO4)3溶液中,逐滴加入1.0 ml·L-1 NaOH溶液,实验测得溶液pH随NaOH溶液体积变化曲线如图,下列说法正确的是( )
A.a点,离子方程式为Al3++3OH-Al(OH)3↓
B.a～b段,溶液pH增大,促进了氢氧化铝的碱式电离
C.b～c段,加入的OH-主要用于生成Al(OH)3沉淀
D.d点时,Al(OH)3沉淀开始溶解
【解析】选C。硫酸铝水溶液呈酸性,a点发生Al3++3H2OAl(OH)3+3H+,A错误;a～b段pH增大,c(OH-)增大,促进了Al(OH)3的酸式电离,抑制碱式电离,B错误;b～c段发生Al3++3OH-Al(OH)3↓,C正确;c点后pH发生突变,是由于氢氧化钠过量,Al(OH)3沉淀开始溶解,而d点pH大于10,氢氧化钠远远过量,溶液为偏铝酸钠和NaOH的混合溶液,D错误。
3.新型镁铝合金(Mg17Al12)有储氢性能,它在一定条件下完全吸氢的反应为Mg17Al12+17H217MgH2+12Al,得到的混合物Y(17MgH2+12Al)能与酸反应释放出大量氢气。下列说法正确的是( )
A.该合金应在氮气保护下,用一定比例的Mg、Al单质熔炼而成
B.该合金中含有离子键,铝元素呈正价
C.1 ml Mg17Al12完全吸氢后得到的Y与盐酸完全反应放出H2在标准状况下的体积为1 164.8 L
D.合金的熔点高于金属镁、金属铝的熔点
【解析】选C。镁和氮气反应,A错误;合金是金属的混合物,不存在离子键,B错误;1 ml Mg17Al12相当于17 ml镁和12 ml铝,吸收了17 ml的氢气,1 ml Mg17Al12和盐酸反应生成的氢气为17 ml+18 ml=35 ml,总共产生的氢气为
35 ml+17 ml=52 ml,其标准状况下的体积为52 ml×22.4 L·ml-1=
1 164.8 L,C正确;合金的熔点低于各成分金属的熔点,D错误。
4.某烧杯中盛有含0.2 ml NH4Al(SO4)2的溶液,向其中缓缓加入4 ml·L-1的
NaOH溶液200 mL,使其充分反应,此时烧杯中铝元素的主要存在形式为
( )
A.Al3+和Al(OH)3B.Al
C.Al和Al(OH)3D.Al(OH)3
【解析】选D。n(Al3+)=0.2 ml,n(N)=0.2 ml,n(OH-)=0.8 ml,完全反应后,恰好生成0.2 ml Al(OH)3和0.2 ml NH3·H2O。
5.下列有关铝及其化合物的叙述正确的是( )
A.铝粉与氧化镁共热可制取金属镁
B.污水中的重金属离子,常用加入明矾除去
C.向氯化铵溶液中投入一铝片,铝片上产生大量气泡,该气体是氨气
D.铝箔在氯气中燃烧可制备无水三氯化铝
【解析】选D。镁比铝活泼,不能用铝粉制取镁,A错误;明矾只能使污水中的悬浮物沉降,不能除去重金属离子,B错误;氯化铵溶液显酸性,与铝反应产生氢气,C错误;铝在氯气中燃烧生成AlCl3,D正确。
6.某化合物由两种单质直接反应生成,将其加入NaHCO3溶液中同时有气体和沉淀产生。下列化合物中符合上述条件的是( )
A.AlCl3 B.Al2O3
C.Al(OH)3D.NaAlO2
【解析】选A。AlCl3可由单质Al与Cl2反应制得,AlCl3与NaHCO3反应生成CO2和Al(OH)3沉淀,同时有气体和沉淀产生,A正确;Al2O3与NaHCO3溶液不反应,B错误;Al(OH)3、NaAlO2不能由两种单质直接反应生成,C、D错误。
7.实验室模拟工业上以铝土矿(含Al2O3、Fe2O3、SiO2)为原料制铵明矾NH4Al(SO4)2晶体的工艺流程如图所示,下列说法错误的是
( )
A.固体a的化学式为SiO2
B.固体b的化学式为Fe(OH)3
C.Ⅲ中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为2Al+CO2+3H2OC+
2Al(OH)3↓
D.由Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ都要用到的分离方法是过滤
【解析】选C。SiO2不溶盐酸,A正确;红褐色固体是Fe(OH)3,B正确;Ⅲ中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为Al+CO2+2H2OHC+Al(OH)3↓,C错误;Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ都要用到的分离方法是过滤,D正确。
8.(能力挑战题)向甲溶液中缓慢滴加乙溶液,反应生成沉淀的质量如图所示,其中符合图象的一组是 ( )
【解析】选C。向甲溶液中缓慢滴加NaOH溶液时,图象中间一段沉淀质量不变的反应不存在,A错误;向甲溶液中缓慢滴加Ba(OH)2溶液时,不存在沉淀部分溶解的反应,B错误;在甲溶液中加入NaOH溶液时,NaOH先与盐酸反应,没有沉淀生成,随后Al3+、Fe3+开始沉淀,当两种离子沉淀完全后,OH-和N反应,此时沉淀质量不变,最后OH-与Al(OH)3反应,沉淀部分溶解与图象变化相符,C正确;向甲溶液中加硫酸时,最终沉淀会全部溶解,D错误。
【加固训练】
某实验小组对一含有Al3+的未知溶液进行了如下分析:
(1)滴入少量氢氧化钠,无明显变化;
(2)继续滴加NaOH溶液,有白色沉淀;
(3)滴入过量的氢氧化钠,白色沉淀明显减少。
实验小组经定量分析,得出如图所示沉淀与滴入氢氧化钠体积的关系。下列说法错误的是( )
A.该未知溶液中至少含有3种阳离子
B.滴加的NaOH溶液的物质的量浓度为5 ml·L-1
C.若另一种离子为二价阳离子,则a=10
D.若将最终沉淀过滤、洗涤、灼烧,其质量一定为6 g
【解析】选D。实验过程分析滴入氢氧化钠无沉淀,说明含有H+,继续滴入氢氧化钠溶液生成白色沉淀说明一定生成氢氧化铝沉淀,加入过量的氢氧化钠溶液沉淀减少,图象分析说明溶液中除了铝离子,应还有另一种金属阳离子,该未知溶液中至少含有3种阳离子,A正确;依据图象分析溶解的氢氧化铝物质的量为0.20 ml-0.15 ml=0.05 ml,消耗氢氧化钠溶液体积=110 mL-100 mL=10 mL,氢氧化钠的浓度是=5 ml·L-1,B正确;若另一种阳离子为二价金属阳离子,生成氢氧化铝最大沉淀量0.05 ml,二价金属物质的量为0.15 ml,开始消耗氢氧化钠体积为a mL,消耗氢氧化钠物质的量为0.05 ml×3+0.15 ml×2+a×
10-3 L×5 ml·L-1=0.1 L×5 ml·L-1,a=10, C正确;最后得到的沉淀不能确定其成分,所以不能计算灼烧后得到的氧化物的质量,D错误。
二、非选择题(本题包括3小题,共52分)
9.(18分)无水AlCl3可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等。工业上可由铝土矿(主要成分是Al2O3和Fe2O3)和焦炭制备,流程如下:
已知:AlCl3、FeCl3分别在183 ℃、315 ℃时升华
(1)铝离子的结构示意图为________,实验室配制氯化铝溶液时加入盐酸的目的是__________________________。
(2)氯化炉中Al2O3、Cl2和焦炭在高温下发生反应的化学方程式为_________
_____________; 炉气中残余的少量Cl2,可用NaOH溶液吸收,其离子方程式为______________________。
(3)700 ℃时,升华器中物质经充分反应后需降温实现FeCl3和AlCl3的分离。请选择合适的温度范围________________。
a.低于183 ℃
b.介于183 ℃和315 ℃之间
c.高于315 ℃
(4)样品(含少量FeCl3)中AlCl3含量可通过下列操作测得(部分物质略去)。
m克样品NaAlO2溶液Al(OH)3n克Al2O3
计算该样品中AlCl3的质量分数________(结果用m、n表示,不必化简)。
【解析】(1)铝离子的结构示意图为,实验室配制氯化铝溶液时加入盐酸的目的是防止氯化铝水解。
(2)氯化炉中Al2O3、Cl2和焦炭在高温下发生反应的化学方程式为Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO;炉气中残余的少量Cl2,可用NaOH溶液吸收,其离子方程式为Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O。
(3)AlCl3、FeCl3分别在183 ℃、315 ℃时升华,为实现FeCl3和AlCl3的分离,让温度介于183～315 ℃,使氯化铝升华。
(4)n克Al2O3中n(Al)=×2 ml, 样品中AlCl3的物质的量为×2 ml,质量为×2 ml×133.5 g·ml-1, 该样品中AlCl3的质量分数为×100%。
答案:(1) 防止氯化铝水解
(2)Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO
Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O
(3)b
(4)×100%或×100%
10.(16分)实验室采用MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl2O4的主要流程如下:
(1)制备MgAl2O4过程中,高温焙烧时发生反应的化学方程式为_____________
__________________________。
(2)判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是____________。
(3)在25 ℃下,向浓度均为0.01 ml·L-1的MgCl2和AlCl3混合溶液中逐滴加入氨水,先生成________沉淀(填化学式),生成该沉淀的离子方程式:_________
________________________________。
【已知25 ℃时Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11, Ksp[Al(OH)3]=3×10-34】
【解析】(1)MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应产生的沉淀是Mg(OH)2、Al(OH)3,高温焙烧时发生反应的化学方程式为2Al(OH)3+Mg(OH)2
MgAl2O4+4H2O。
(2)沉淀中附着Cl-、N,判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是AgNO3溶液。
(3)Ksp[Al(OH)3]小,Al(OH)3先沉淀。
答案:(1)2Al(OH)3+Mg(OH)2MgAl2O4+4H2O
(2)AgNO3溶液
(3)Al(OH)3 Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3N
11.(18分)(能力挑战题)某无色溶液中可能含有H+、OH-、Na+、N,加入铝粉后,只产生H2,问该无色溶液中能大量存在哪几种离子。
(1)加入铝粉产生H2,说明铝具有__________(填“氧化性”或“还原性”)。
(2)若H+大量存在,则N就不能大量存在。设计实验证实如下:
①盐酸溶解Al2O3薄膜的离子方程式是 __。
②根据现象Ⅱ,推测溶液中产生了NO,为进一步确认,进行如下实验:
a.浅棕色气体是_____________________。
b.实验1的目的是___________________。
c.实验1、2说明反应生成了NO,将生成NO的离子方程式补充完整:
____Al+____N+__ ____Al3++____NO↑+____
(3)再假设:若OH-大量存在,N也可能不大量存在。
重新设计实验证实如下:
为确认:“刺激性气味”气体,进行如下实验:用湿润KI-淀粉试纸检验,未变蓝;用湿润红色石蕊试纸检验,试纸变蓝。
①刺激性气味的气体是________。
②产生该气体的离子方程式是_____________________。
(4)在NaOH溶液中加入铝粉,结果只检验出有H2生成,其化学方程式是_______
_________________。
【解析】(1)加入铝粉产生H2, Al为还原剂,具有还原性。
(2)①盐酸与氧化铝反应的离子反应方程式为6H++Al2O32Al3++3H2O。
②液面上方呈浅棕色,一定不是氢气,为氮的氧化物,将湿润KI-淀粉试纸置于空气中未变蓝,说明KI在空气中不能被氧化,而用湿润KI-淀粉试纸检验浅棕色气体试纸变蓝,则KI被氧化,即二氧化氮与水反应生成硝酸,再氧化碘离子生成碘单质。
a.由上述分析可知,浅棕色气体是NO2;
b.实验1的目的是对比实验;
c.Al与H+、N发生反应的离子方程式为Al+N+4H+Al3++NO↑+2H2O。
(3)①用湿润KI-淀粉试纸检验,未变蓝;用湿润红色石蕊试纸检验,试纸变蓝,则气体为NH3。
②由上述分析可知,碱性条件下Al与N发生反应的离子方程式为8Al+3N+5OH-+2H2O3NH3↑+8Al。
(4)NaOH溶液中加入铝粉,反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O
2NaAlO2+3H2↑。
答案:(1)还原性
(2)①6H++Al2O32Al3++3H2O
②a.NO2
b.对比实验,排除氧气使湿润的KI-淀粉试纸变蓝的可能
c.1 1 4H+ 1 1 2H2O
(3)①NH3
②8Al+3N+5OH-+2H2O3NH3↑+8Al
(4)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑选项
实验方案
现象、结论
A
加入盐酸
产生无色气体;含铝、铁、镁三种金属
B
加入NaOH溶液
有无色气体产生;含有镁、铝两种金属
C
加入盐酸后,所得溶液中再加入少量NaOH溶液
产生白色沉淀;含有金属镁
D
用盐酸溶解并放置一会儿后,加入KSCN溶液
溶液呈红色;含有铁元素
甲
乙
A
AlCl3、Mg(NO3)2、HNO3
NaOH
B
Na2CO3、NH4HCO3、Na2SO4
Ba(OH)2
C
NH4NO3、Al(NO3)3、Fe(NO3)3、HCl
NaOH
D
NaAlO2、氨水、NaOH
H2SO4
装置
现象
Ⅰ.实验初始,未见明显现象
Ⅱ.过一会儿,出现气泡,液面上方呈浅棕色
Ⅲ.试管变热,溶液沸腾
实验
内容
现象
实验1
将湿润KI-淀粉试纸置于空气中
试纸未变蓝
实验2
用湿润KI-淀粉试纸检验浅棕色气体
试纸变蓝
装置
现象
Ⅰ.实验初始,未见明显现象
Ⅱ.过一会儿,出现气泡,有刺激性气味
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