高考一轮复习第二部分加试特训1铝“家族”及金属元素综合.docx

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加试特训1铝“家族”及金属元素综合
1．(2015·浙江省普通高校招生9月测试卷)氮化铝(AlN)是一种人工合成的非氧化物陶瓷材料，可在温度高于1 500 ℃时，通过碳热还原法制得。

实验研究认为，该碳热还原反应分两步进行：①Al2O3在碳的还原作用下生成铝的气态低价氧化物X(X中Al与O的质量比为6.75∶2)；
②在碳的存在下，X与N2反应生成AlN。

请回答下列问题：
(1)X的化学式为________。

(2)碳热还原制备氮化铝的总反应化学方程式为Al2O3(s)＋3C(s)＋N2(g)2AlN(s)＋3CO(g)。

①在温度、容积恒定的反应体系中，CO浓度随时间的变化关系如图曲线甲所示。

下列说法不正确的是________(填字母)。

A．从a、b两点坐标可求得从a到b时间间隔内该化学反应的平均速率
B．c点切线的斜率表示该化学反应在t时刻的瞬时速率
C．在不同时刻都存在关系：v( N2)＝3v( CO)
D．维持温度、容积不变，若减少N2的物质的量进行反应，曲线甲将转变为曲线乙
②该反应在高温下才能自发进行，则随着温度升高，反应物Al2O3的平衡转化率将
________(填“增大”、“不变”或“减小”)，理由是________________________________ ________________________________________________________________________。

③一定温度下，在压强为p的反应体系中，平衡时N2的转化率为α，CO的物质的量浓度为c；若温度不变，反应体系的压强减小为0.5p，则N2的平衡转化率将________ (填“＜”、“＝”或“＞”)α，平衡时CO的物质的量浓度________(填字母)。

A．小于0.5c B．大于0.5c，小于c
C．等于c D．大于c
(3)在氮化铝中加入氢氧化钠溶液，加热，吸收产生的氨气，进一步通过酸碱滴定法可以测定氮化铝产品中氮的含量。

写出上述过程中氮化铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

2．(2016·宁波北仑中学高二下学期期中)铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融电解制得。

①铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2。

从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下：
②以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下：
回答下列问题：
(1)写出反应1的化学方程式：________________________________________________
________________________________________________________________________。

(2)滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是________，反应2的离子方程式为________________________________________________________________________。

(3)E可作为建筑材料，化合物C是________，写出由D制备冰晶石的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

(4)电解制铝的化学方程式是______________________________，以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是________________________________。

3．(2016·四川绵阳三诊)NO能否与Na2O2反应？如果能反应，产物是什么？某兴趣小组对此进行探究。

查阅资料：①NO不与碱反应；②亚硝酸盐除浅黄色的AgNO2难溶于水外，其余易溶于水；③2NaNO3△,2NaNO2＋O2↑，NaNO2热稳定性很高。

【实验探究Ⅰ】兴趣小组的同学经讨论设计了如下图所示实验：
(1)仪器a的名称是________；干燥管D的作用是__________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)从分液漏斗中加稀硝酸之前，先加入少量稀硫酸让A中锌粉完全溶解，其目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

(3)若无B装置，后果是____________________________________________________。

(4)实验观察到C中固体颜色变白，E中气体先变红棕色，最终又变无色。

E中总反应的化学方程式是________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

【实验探究Ⅱ】该兴趣小组进一步探究C中生成的白色固体的成分。

(5)提出假设：假设1: 白色固体只有NaNO2；
假设2：白色固体只有____________________________。

4．(2016·山东烟台3月一模)某化学小组在实验室制取Na2O2。

查阅资料可知：钠与空气在453～473 K之间可生成Na2O，迅速提高温度到573～673 K之间可生成Na2O2，若温度提高到733～873 K之间Na2O2可分解。

除Li外其他碱金属不与N2反应。

(1)甲组设计制取Na2O2装置如下图。

①使用该装置制取的Na 2O 2中可能含有的杂质为______(填字母)。

A ．Na 3N
B ．Na 2CO 3
C ．Na 2O
D ．NaOH
E ．NaHCO 3
②该小组为测定制得的Na 2O 2样品的纯度，设计装置如下：
烧瓶中发生的主要反应的化学方程式是__________________________________________ ________________________________________________________________________。

分液漏斗和烧瓶用导管连接可使稀硫酸顺利流下，也可防止产生实验误差，若没有该导管将导致测定结果________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。

测定装置的接口从左至右正确的连接顺序是__________________。

(2)乙组从反应过程上分析该测定反应存在中间产物，从而导致测定结果_________(填“偏大”或“偏小”)。

为证明其分析的正确性，设计实验方案如下：
实验方案
产生的现象
Ⅰ.取烧瓶中的反应液加入少量MnO 2粉末
有大量气泡逸出
Ⅱ.向NaOH 稀溶液中加入2～3滴酚酞溶液，
然后加入少量的反应液
溶液先变红后褪色
Ⅲ.向反应液中加入2～3滴酚酞溶液，充分振
荡，然后逐滴加入过量的NaOH 稀溶液 开始无明显现象，加NaOH 溶液先变红后褪色 在上述实验中，能够证明乙组分析正确的最佳方案是_____________(填序号)。

根据上述实
验可知，反应溶液中存在的中间产物与酚酞作用的条件是________________________________。

5．(2015·温州选考适应性测试)溴化镁(MgBr 2)可做有机反应催化剂、污水处理剂，医疗上可用作镇定剂、抗痉挛药物质。

实验室用某菱镁矿矿石(主要成分为 MgCO 3，还含有少量 SiO 2、Fe 3＋
等杂质)制备MgBr 2的主要流程如下： 菱镁矿――→氢溴酸物质Ⅰ――→试剂a 调pH 物质Ⅱ――→过滤物质Ⅲ ――→步骤①MgBr 2·6H 2O ――→步骤②MgBr 2
已知：常温下，1 mol·L
－1下列离子在不同 pH 下转化为氢氧化物沉淀情况如下表： 物质名称
开始沉淀pH 完全沉淀pH Mg 2＋ 9.3
10.8 Fe 2＋ 7.6
9.6 Fe 3＋
2.7
3.7 请回答下列问题：
(1)上述使用的氢溴酸(HBr) 的物质的量浓度为 2.00 mol·L －
1，若用质量分数 40.0%(密度为1.38 g·mL －1)的氢溴酸配制 500 mL 的 2.00 mol·L －
1 的氢溴酸，所需的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、 移液管、________、____________________。

(2)试剂 a 可选的试剂是________(填字母)。

A ．MgO
B ．Ca(OH)2
C ．MgCO 3
D ．NaOH
(3)步骤①所含的操作依次是________、________、抽滤。

(4)步骤①抽滤应选装置是______________ (填字母)。

(5)步骤②要得到 MgBr 2 应在______________________条件下进行。

(6)制得的 MgBr 2可以通过如下步骤测定其纯度：①称取 10.00 g 无水溴化镁样品；②溶解；③滴入足量硝酸酸化的 AgNO 3溶液，充分反应后过滤；④洗涤、干燥；⑤称量。

若得到 18.80 g 溴化银，则溴化镁的质量分数为________________________。

参考答案
1．(1)Al 2O (2)①CD ②增大 该反应在高温下自发，且ΔS ＞0，所以ΔH ＞0，即正反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动 ③＞ B (3)AlN ＋NaOH ＋H 2O===NaAlO 2＋NH 3↑
解析 (1)X 中Al 与O 的质量比为6.75∶2，则两者的原子个数之比为6.7527∶216
＝2∶1，故化学式为Al 2O 。

(2)①图像中可以得到单位时间内的浓度变化，反应速率是单位时间内物质的浓度变化计算得到，从a 、b 两点坐标可求得从a 到b 时间间隔内该化学反应的平均速率，A 正确；c 点处的切线的斜率是此时刻物质浓度除以此时刻时间，为一氧化碳的瞬时速率，B 正确；化学反应速率之比等于化学方程式计量数之比，3v (N 2)＝v (CO)，C 错误；维持温度、容积不变，若减少N 2的物质的量进行反应，平衡逆向进行，达到新的平衡状态，平衡状态与原来的平衡状态不同，D 错误。

②该反应为熵增的反应，又知该反应在高温下才能自发进行，则ΔH ＞0，即正反应为吸热反应，温度升高平衡正反应方向移动，反应物Al 2O 3的平衡转化率将增大。

③若温度不变，反应体系的压强减小为0.5p ，平衡向气体体积增大的方向进行，平衡正向进行，N 2的平衡转化率增大，平衡时CO 的物质的量浓度增大，CO 的物质的量浓度大于0.5c ，小于c ，选B 。

(3)AlN 溶于强碱溶液时会生成NH 3，化学方程式为AlN ＋NaOH ＋H 2O===NaAlO 2＋NH 3↑。

2．(1)2NaOH ＋SiO 2===Na 2SiO 3＋H 2O 、2NaOH ＋Al 2O 3===2NaAlO 2＋H 2O
(2)CaSiO 3 2AlO －2＋CO 2＋3H 2O===2Al(OH)3↓＋CO 2－3或AlO －
2＋CO 2＋2H 2O===Al(OH)3↓＋HCO －3
(3)浓H 2SO 4 12HF ＋3Na 2CO 3＋2Al(OH)3===
2Na 3AlF 6＋3CO 2＋9H 2O
(4)2Al 2O 3(熔融)=====通电
冰晶石
4Al ＋3O 2↑ O 2、CO 2(或CO) 解析 (1)铝土矿中能与氢氧化钠溶液反应的是氧化铝和二氧化硅，反应的化学方程式为2NaOH ＋SiO 2===Na 2SiO 3＋H 2O 、2NaOH ＋Al 2O 3===2NaAlO 2＋H 2O 。

(2)氧化钙溶于水生成氢氧化钙，氢氧化钙与硅酸钠反应生成硅酸钙沉淀；B 煅烧得到氧化铝，说明B 是氢氧化铝，能与偏铝酸钠反应生成氢氧化铝的气体是二氧化碳，反应的离子方程式为2AlO －2＋CO 2＋3H 2O===2Al(OH)3↓＋CO 2－3或AlO －2＋CO 2＋2H 2O===Al(OH)3↓＋HCO －3。

(3)氟化钙与浓
硫酸反应生成硫酸钙和HF ，其中硫酸钙可以作为建筑材料。

HF 与碳酸钠、氢氧化铝反应生成冰晶石，根据原子守恒可知还有二氧化碳和水生成，则制备冰晶石的化学方程式为12HF ＋3Na 2CO 3＋2Al(OH)3===2Na 3AlF 6＋3CO 2＋9H 2O 。

(4)电解制铝的化学方程式是2Al 2O 3(熔融)=====通电
冰晶石
4Al ＋3O 2↑；以石墨为电极，阳极产生氧气，产生的氧气能与电极石墨在高温下反应生成CO 或CO 2，所以混合气体的成分是O 2、CO 2(或CO)。

3．(1)锥形瓶 防止E 中的水蒸气进入C 管
(2)产生H 2来排出装置中的空气
(3)A 中挥发出的水蒸气和硝酸蒸汽会进入C 管与Na 2O 2反应，干扰实验
(4)4NO ＋3O 2＋2H 2O===4HNO 3 (5)NaNO 3
解析 (1)据图像a 是锥形瓶；过氧化钠易与水反应，干燥管D 的作用是防止E 中的水蒸气进入C 管。

(2)NO 在空气中不能存在，遇氧气会被氧化成二氧化氮，故先加入稀硫酸产生H 2来排出装置中的空气。

(3)A 中的硝酸易挥发，水蒸气和硝酸会与过氧化钠反应，B 中的碱石灰可以吸收硝酸和水。

(4)C 中固体颜色变白，说明过氧化钠发生了反应，E 中气体先变红棕色，最终又变无色是NO 到二氧化氮又生成NO 的过程，总反应：4NO ＋3O 2＋2H 2O===4HNO 3。

(5)NO 可能被氧化成亚硝酸钠或硝酸钠，故假设2是白色固体，只有NaNO 3。

4．(1)①BCD ②2Na 2O 2＋2H 2SO 4===2Na 2SO 4 ＋ O 2↑＋2H 2O
偏大 aedfgh (2)偏小 Ⅰ 碱性条件
解析 (1)①由于空气中含有少量的二氧化碳和水蒸气，因此钠与空气反应时产物中可能含有Na 2CO 3和NaOH ，当反应温度在453～473 K 之间还有Na 2O 生成。

②过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气，氢氧化钠能够与硫酸反应，烧瓶中发生的主要反应的化学方程式为2Na 2O 2＋2H 2SO 4===2Na 2SO 4＋O 2↑＋2H 2O ；若没有该导管，由于硫酸的流入，会使得收集的气体(含有部分空气)体积偏大，导致测定结果偏大；根据①的分析，需要将生成的二氧化碳除去后再收集氧气，从左至右的连接顺序为aedfgh ，增加澄清石灰水是检验二氧化碳是否除净。

(2)从反应过程上看，过氧化钠与水反应生成过氧化氢，如果过氧化氢没有完全分解，将会导致放出的氧气偏少，测定结果偏小；为了使过氧化氢分解，可以加入少量MnO 2粉末，作为催化剂，使过氧化氢完全分解，故选Ⅰ；根据实验Ⅲ可知，过氧化氢与酚酞作用的条件是碱性条件。

5．(1)胶头滴管 500 mL 容量瓶 (2)AC (3)加热浓缩 冷却结晶 (4)C (5)HBr 气流中
(6)92.0%
解析 (1)用氢溴酸的浓溶液配置稀溶液，所需的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、 移液管、胶头滴管、500 mL 容量瓶。

(2)加入试剂 a 的目的是调节溶液的pH ，使铁元素形成沉淀，并且不引入新的杂质离子，A 、C 符合。

(3)步骤①是从MgBr 2溶液中获得溴化镁晶体，所以操作依次是加热浓缩、冷却结晶、抽滤等。

(4)抽滤时布氏漏斗下端斜面与吸滤瓶的支管口相对，且安全瓶中导管为左短右长，C 正确。

(5)由于溴化镁晶体在加热失水过程中，Mg 2＋会发生
水解，且随着温度升高，Mg2＋水解程度增大，同时生成的HBr会从体系中逸出，促进Mg2＋水解，导致最终得不到溴化镁晶体，因此制备MgBr
2
，应在HBr气流中进行。

(6)根据方程式MgBr2＋2AgNO3===Mg(NO3)2＋2AgBr↓知，m(AgBr)＝18.80 g，则n(AgBr)＝0.1 mol，
根据Br原子守恒，则m(MgBr2)＝9.2 g，故MgBr2质量分数为9.2 g
10.0 g×100%＝92.0%。