2015届高考化学一轮满分训练：4.2 铝及其重要化合物.pdf

第2讲　铝及其重要化合物
(时间:45分钟,满分:100分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分,每小题只有一个正确答案)
1.下列说法不正确的是( )
A.预防H7N9流感病毒的措施之一是高温消毒餐具等生活日用品
B.《添加剂标准》中儿童膨化食品拟禁含铝添加剂,铝对人体有毒害
C.我国京津冀等城市实施SO2、CO2、NO2、N2等大气污染物排放限值
D.明矾、硫酸铁等在水中因水解生成胶体粒子,都可用作净水剂
解析:CO2、N2不属于大气污染物,C项错误。

答案:C
2.下列叙述中正确的是( )
A.氯化铝溶液中加入过量氨水反应实质是:Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3N
B.在加入铝粉能放出氢气的溶液中:K+、N、C、Cl-一定能够大量共存
C.镁铝合金既可完全溶于过量盐酸又可完全溶于过量NaOH溶液
D.依据铝热反应原理,能发生反应2Al+3MgO3Mg+Al2O3
解析:Al(OH)3不能溶于一水合氨、碳酸等弱碱或弱酸的溶液中,A项正确;加入铝粉能够产生氢气的溶液可能是强酸性溶液,则N、C不能大量存在,也可能是强碱性溶液,N不能大量存在,B项错误;镁和铝都属于活泼金属,故都能够与盐酸反应,但是镁不能与碱反应,C项错误;铝热反应的实质是利用铝的还原性将不活泼金属从其氧化物中置换出来,但是活动性铝比镁弱,故不能用铝热法制取镁,D项错误。

答案:A
3.下列物质中既能跟稀硫酸反应,又能跟氢氧化钠溶液反应的是( )
①NaHCO3　②(NH4)2SO3　③Al2O3　④Al(OH)3　⑤Al　⑥NaHSO4　⑦AlCl3　⑧Na2SiO3
A.①②③④⑤⑥⑦⑧
B.①②③④⑤
C.③④⑤⑥⑦
D.②③④⑤⑧
解析:⑥⑦只能与NaOH溶液反应,不能与稀硫酸反应,⑧只能与稀硫酸反应。

答案:B
4.美、德两国成功合成具有化学特性的氢铝化合物(AlH3)n,关于氢铝化合物的推测不正确的是( )
A.氢铝化合物与水反应生成氢氧化铝和氢气
B.与H2O反应生成2.24 L H2(标准状况下),转移的电子为0.2 mol
C.氢铝化合物中氢显-1价
D.氢铝化合物具有强还原性
解析:金属氢化物中氢元素均为-1价,可与水发生氢元素的归中反应生成氢气。

氢铝化合物(AlH3)n与水发生的反应为(AlH3)n+3nH2OnAl (OH)3↓+3nH2↑~3ne-,故生成0.1 mol H2时,转移电子为0.1 mol,B项错误。

答案:B
5.下列有关铝或其化合物的说法中不正确的是( )
A.制备AlCl3不能采用将溶液直接蒸干的方法
B.工业上采用电解AlCl3的方法冶炼金属铝
C.实验室常用氨水和硫酸铝溶液制备Al(OH)3
D.存在于污水中的胶体物质,常用投加明矾等电解质的方法进行处理
解析:AlCl3溶液直接蒸干得到的是Al(OH)3和Al2O3的混合物,A项正确;AlCl3是共价化合物,熔融状态不能电离,因此不导电,工业上电解熔融的Al2O3制取铝,B项错误;Al(OH)3具有两性,但不能溶于氨水,C项正确;污水中的悬浮物,可用明矾处理,利用Al(OH)3胶体粒子表面面积大,吸附悬浮物,而胶状物质有些不被胶体吸附,可用渗析法除去,D项正确。

答案:B
6.Al、Cu都是重要的金属元素。

下列说法正确的是( )
A.两者对应的氧化物均为碱性氧化物
B.两者的单质都能与稀硫酸反应产生氢气
C.常温条件下,两种金属都能溶解于浓硝酸中
D.制备AlCl3、CuCl2,均不能采用将其溶液直接蒸干的方法
解析:Al2O3是两性氧化物,A项错误;铜不能与稀硫酸反应生成氢气,B项错误;常温下,浓硝酸能够使铝表面钝化,使反应无法继续进行,C项错误;直接蒸干AlCl3、CuCl2得到的固体分别为Al(OH)3和Al2O3、Cu(OH)2和CuO(或只有CuO),D项正确。

答案:D
7.相同条件下,相同浓度的盐酸分别与镁、铝、铁3种金属恰
好完全反应,产生相同体积的氢气(相同状况下),则下列说法正确的是( )
A.开始时,产生氢气的速率相同
B.所得溶液的pH相同
C.所得溶液的质量相等
D.参加反应的金属的质量比为12∶9∶28
解析:镁比铝、铁活泼,故其产生氢气的速率最快,A项错误;Mg2+、Al3+、Fe2+水解程度不同,故溶液的pH不同,B项错误;反应方程式分别为:Mg+2HClMgCl2+H2↑、2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑、Fe+2HClFeCl2+H2↑,故产生等体积的氢气,消耗镁、铝、铁的质量之比为12∶9∶28,故C项错误,D项正确。

答案:D
8.Na2O2、HCl、Al2O3三种物质在水中完全反应后,溶液中只含有Na+、H+、Cl-、OH-,且溶液呈中性,则Na2O2、HCl、Al2O3的物质的量之比可能为( )
A.2∶4∶1
B.3∶2∶1
C.2∶3∶1
D.4∶2∶1
解析:根据溶液的电中性n(Na+)+n(H+)=n(Cl-)+n(OH-),溶液呈中性,则n(Na+)=n(Cl-),根据Na与Cl元素的守恒
,Na2O2与HCl的物质的量之比为1∶2,只有A项符合。

答案:A
9.A~E是中学常见的5种化合物,A、B是氧化物,它们之间的转化关系如下图所示:
则下列说法正确的是( )
A.X与A反应的化学方程式是:Al2O3+2FeFe2O3+2Al
B.检验D溶液中的金属阳离子的反应:Fe3++3SCN-Fe(SCN)3↓
C.单质X和单质Y,在一定条件下均能与水发生置换反应
D.由于化合物B和C均既能与酸反应,又能与碱反应,所以均是两性化合物
解析:由A、B是氧化物,则X+AB+Y可能为铝热反应,结合框图可推出X、A、B、Y分别为铝、氧化铁、氧化铝和铁,而C、D、E分别为硫酸铝、硫酸铁和硫酸亚铁。

A项X与A反应的化学方程式应该是:Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe;B项离子方程式中的Fe(SCN)3不应该标沉淀符号;D项中化合物C是硫酸铝,不是两性化合物。

答案:C
10.(2013·安徽联盟第一次联考)下列各项反应对应的图像正确的是( )
A.25 ℃时,向亚硫酸溶液中通入氯气
B.向Na[Al(OH)4]溶液中通入HCl气体
C.向少量氯化铁溶液中加入铁粉
D.向BaSO4饱和溶液中加入硫酸钠
解析:25 ℃时,亚硫酸溶液的pH小于7,A项错误;向Na[Al(OH)4]溶液中加入盐酸时,沉淀达到最大值和沉淀完全溶解时,消耗的盐酸的物质的量之比为1∶3,B项错误;向少量氯化铁溶液中加入铁粉,发生反应2Fe3++Fe3Fe2+,溶液的质量增大,溶液中氯离子的质量分数减小,C项正确;向BaSO4饱和溶液中加入硫酸钠,溶液中S浓度增大,沉淀溶解平衡左移
,BaSO4的溶解度减小,D项错误。

答案:C
二、非选择题(本题包括4个小题,共50分)
11.(12分)某学习小组用如图所示装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。

(1)A中试剂为 。

?
(2)实验前,先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻,其目的是 。

?
(3)检查气密性,将药品和水装入各仪器中,连接好装置后,需进行的操作还有:①记录C的液面位置;②将B中剩余固体过滤,洗涤,干燥,称重;③待B中不再有气体产生并恢复至室温后,记录C的液面位置;④由A向B中滴加足量试剂。

上述操作的顺序是 (填序号);记录C的液面位置时,除平视外,还应 。

?
(4)B中发生反应的化学方程式为 。

?
(5)若实验用铝镁合金的质量为a g,测得氢气体积为b mL(已换算为标准状况),B中剩余固体的质量为c g,则铝的相对原子质量为 。

?
(6)实验过程中,若未洗涤过滤所得的不溶物,则测得铝的质量分数将 (填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。

?
解析:(1)只与合金中的一种金属反应产生氢气的溶液,选NaOH溶液。

(2)铝镁合金表面存在致密的氧化膜,需要把氧化膜除去。

(3)注意液柱差产生的压强对氢气体积的影响。

(5)2Al　~　3H2
2Ar3×22.4 L
a-cb× L
解之得Ar=。

(6)固体未洗涤会残留可溶性杂质(NaAlO2、NaOH),烘干后测得镁的质量偏大,则铝的质量分数偏小。

答案:(1)NaOH溶液
(2)除去铝镁合金表面的氧化膜
(3)①④③②　使D和C的液面相平
(4)2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑
(5)
(6)偏小
12.(12分)(1)某学习小组模拟工业上以铝土矿(主要成分为Al2O3,含有少量Fe2O3、SiO2等杂质)为原料通过以下途径提纯氧化铝:
铝土矿滤液甲滤液乙Al(OH)3Al2O3
①依次写出X、Y的成分 、 。

?
②写出滤液乙中加入过量氨水的离子方程式: 。

?
③如图所示在实验室中进行过滤,操作中的两处错误分别是 ; 。

?
(2)制备无水氯化铝的反应为:2Al2O3+6Cl24AlCl3+3O2　ΔH>0
①为促进该反应的进行,实际生产中需加入焦炭,其原理是 。

?
②加入焦炭后的化学反应可表示为Al2O3+C+Cl2AlCl3+X↑,为确定气体X是否是混合气体,某同学将X依次通过灼热的氧化铜和澄清的石灰水,再根据现象判断。

该操作是否正确? (填“正确”“不正确”或“无法判断”),请说明理由　?
。

?
解析:(1)从Al(OH) 3逆向分析,滤液乙中含Al3+,则Y应为稀盐酸、稀硫酸等强酸,X是NaOH、KOH等强碱(一般用NaOH,价格相对便宜)溶液:铝土矿与NaOH溶液反应,Fe2O3以沉淀形式除去,而SiO2、Al2O3分别转化为Si、Al在滤液甲中;向滤液甲中加入过量的强酸(Y),Si以硅酸形式沉淀,Al形成Al3+进入滤液乙中。

(2)②X的成分可能是CO或CO2或两者均有,具体检验时先检验是否含CO2,再检验CO是否存在,否则CO的氧化产物CO2就会对CO2的检验造成干扰。

答案:(1)①NaOH溶液　稀盐酸(或稀硫酸或稀硝酸)
②Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3N
③没有使用玻璃棒引流　滤纸边缘高于漏斗边缘
(2)①碳与O2反应放出热量,温度升高,且O2浓度减小,有利于反应正向进行
②不正确　将生成气体先通过灼热的CuO粉末,若有CO就会生成CO2,这样就无法确定原来是否有CO2
13.(2013·山东费县三模)(12分)某实验室对煤矸石(主要含Al2O3、SiO2、Fe2O3及少量硫的化合物)制备聚合氯化铝[Al2(OH)nCl6-n]m(1≤n≤5,m≤10)进行研究,聚合氯化铝简称PAC,是一种新型、高效的絮凝剂和净水剂。

其工艺流程如下:
请回答下列问题。

(1)聚合氯化铝作为高效絮凝剂和净水剂的原理是 。

?
(2)用浓盐酸配制一定物质的量浓度的盐酸,所需的玻璃仪器除了烧杯、玻璃棒还有 。

?
(3)在煤矸石煅烧时会产生二氧化硫气体,下列处理方案中合理的是 。

?
a.高空排放
b.用于制备硫酸
c.用纯碱溶液吸收制备硫酸钠
d.用浓硫酸吸收
(4)残渣2的主要成分是 ,设计实验证明你的结论: (填操作、现象)。

?
加入适量的Ca(OH)2调节pH的目的是?
。

?
(5)由澄清的PAC稀溶液获得聚合氯化铝固体的过程中,从不引入杂质的角度来考虑,调节溶液pH的试剂可改为 (填字母)。

?
A.NaOH
B.Al
C.氨水
D.Al2O3
(6)PAC稀溶液的pH影响聚合氯化铝中铝的质量分数,进而影响净水效果,若PAC稀溶液的pH偏大,将导致聚合氯化铝中铝的质量分数 。

?
解析:(3)对二氧化硫最好的处理就是“回收利用,变废为宝”。

(4)分析流程可知:煤矸石煅烧并酸浸后得到含Fe3+、Al3+的溶液,残渣1为SiO2,加入Ca(OH)2调节溶液pH的目的是使Fe3+水解而得到残渣2,在检验结论时,要注意Fe(OH)3为沉淀,需要先用盐酸溶解,再检验Fe3+。

(5)、(6)由澄清的PAC稀溶液获得聚合氯化铝固体的过程,实质上是通过适当升高其pH,促进Al3+水解,故可加入Al或Al2O3来消耗溶液中的H+。

若pH过大,则产品中会含有较多Al(OH)3,而使铝的质量分数偏大。

答案:(1)溶于水形成Al(OH)3胶体,吸附水中悬浮的杂质形成沉降物
(2)量筒、容量瓶
(3)bc
(4)Fe(OH)3　取少量残渣2于小试管中,加入稀盐酸使其完全溶解,再加入KSCN溶液,溶液呈红色　使Fe3+转变为
Fe(OH)3沉淀
(5)BD
(6)偏大
14.(14分)已知某种治疗胃病药品的主要成分是铝碳酸镁片,化学式为AlaMgb(OH)mCO3·nH2O,假设药品中的其他成分受热不分解,不溶于水且不与稀硫酸反应。

某研究性学习小组设计了如下实验探究铝碳酸镁片的组成。

【实验一】取m g该药片,研成粉末放入硬质玻璃管中,加热,充分反应后测得装置C增重2.16 g,装置D增重0.44 g。

(1)装置C和D中盛放的药品是:C ,D 。

?
(2)实验开始前先通入一段时间空气,其目的是 ,其操作方法是 。

当反应结束后一段时间内仍然通入空气的目的是 。

?
【实验二】另取m g该药片,加入100 mL 1 mol·L-1的稀硫酸,充分反应后滤去不溶物,向滤液中逐渐加入1 mol·L-1的NaOH溶液,产生沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积之间的关系如图:
(3)根据以上所给数据求出x=。

?
(4)通过计算确定铝碳酸镁的化学式为 。

?
(5)有医生建议患有严重胃溃疡的患者最好慎用该药,试用你所学的知识解释这样建议的理由是?
。

?
(6)有同学认为,不需要做实验一,只需要在实验二的基础上再得知两个数据就可以求出铝碳酸镁的化学式,你认为这两个数据应该是 、 。

?
解析:(1)先用无水CaCl2或P2O5吸收药片加热分解产生的水,再用碱石灰或NaOH固体吸收CO2。

(2)为减小误差,在加热之前须先通入一段时间空气以赶走装置B中的CO2、H2O,反应结束后一段时间内通入空气使分解产生的CO2、H2O被充分吸收。

(3)沉淀最大时溶液中的溶质仅是Na2SO4,该点时所加入的NaOH的物质的量是H2SO4物质的量的2倍,由于二者的物质的量浓度相同,所以NaOH溶液体积是稀硫酸体积的2倍。

(4)m g该药片分解生成的CO2的物质的量为0.01 mol,又由化学式可知AlaMgb(OH)mCO3·nH2O的物质的量为0.01 mol。

分析图像知0.01 mol AlaMgb(OH)mCO3·nH2O含0.02 mol Al3+和0.06 mol Mg2+,据电荷守恒知含OH-的物质的量为0.16 mol,含结晶水的物质的量为 mol=0.04 mol,故铝碳酸镁的化学式为Al2Mg6(OH)16CO3·4H2O。

(5)铝碳酸镁与胃酸反应放出CO2,易造成胃穿孔。

(6)测出实验二中产生CO2的物质的量就能知道铝碳酸镁的物质的量和碳酸根离子的物质的量,测出Al3+和Mg2+的物质的量,能知道OH-的物质的量,只要再测得药片中有效成分铝碳酸镁的含量,就能计算出结晶水的个数,进而确定化学式。

答案:(1)无水CaCl2或P2O5　碱石灰或NaOH固体
(2)赶走装置B中的CO2、H2O　关闭弹簧夹b,打开弹簧夹a　赶走固体分解产生的CO2、H2O,使其被充分吸收
(3)200
(4)Al2Mg6(OH)16CO3·4H2O
(5)因为胃酸和该药作用产生CO2会刺激胃黏膜,导致胃穿孔
(6)产生CO2的物质的量　药片中主要成分的含量。