2021版高考化学一轮复习3.3用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物题组训练过关2(含解析)新人教版

用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物
铝的性质
1.(双选)下列有关说法错误的是( )
A.铝与盐酸反应时，Al是还原剂，HCl是氧化剂
B.铝跟氢氧化钠溶液的反应，Al是还原剂
C.等物质的量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生气体的物质的量之比为1∶3
D.足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为1∶1
【解析】选C、D。

2Al+6HCl 2AlCl3+3H2↑，Al是还原剂，HCl是氧化剂，A正确；铝跟氢氧化钠溶液的反应，Al是还原剂，B正确；根据铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应的方程式可知，产生气体的物质的量之比为1∶1，C错误；足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为1∶3，D错误。

2.将5.4 g Al投入200.0 mL 2.0 mol·L-1的某溶液中有氢气产生，充分反应后有金属剩余。

该溶液可能是( )
A.HNO3溶液
B.Ba(OH)2溶液
C.H2SO4溶液
D.HCl溶液
【解析】选D。

5.4 g Al为0.2 mol，溶液中的溶质为0.4 mol。

A项硝酸与铝反应不生成氢气；B项n(OH-)=0.8 mol，与铝反应剩余OH-；C、D选项中n(H+)分别为0.8 mol、0.4 mol，根据反应2Al+6H+2Al3++3H2↑可知C项中H+有剩余，D项中铝有剩余。

【加固训练】
1.在500 mL NaOH溶液中加入足量铝粉，反应完成后共收集到标准状况下的气体33.6 L，该NaOH溶液的浓度为( )
A.1 mol·L-1
B.2 mol·L-1
C.0.5 mol·L-1
D.1.8 mol·L-1
【解析】选B。

2NaOH ～3H2
2 mol 3×22.4 L
n(NaOH) 33.6 L
n(NaOH)=1 mol
c(NaOH)=1 mol÷0.5 L= 2 mol·L-1。

2.将等物质的量的镁和铝混合，取等质量该混合物四份，分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是( )
A.3 mol·L-1 HCl
B.4 mol·L-1 HNO3
C.8 mol·L-1 NaOH
D.18 mol·L-1 H2SO4
【解析】选A。

在镁、铝混合物中加入HNO3和浓H2SO4都不产生H2，B、D错误；加入NaOH溶液，只有Al发生反应生成H2，而镁不反应，C错误；加入盐酸，镁、铝都与盐酸反应生成H2，所以放出H2的量最多，A正确。

【归纳提升】
铝分别与盐酸、NaOH溶液反应的化学方程式为
2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑
2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
从化学方程式可以看出，Al与酸、碱反应时生成H2的实质是，所以不论是Al
与酸还是与碱反应，Al与产生H2的关系均是2Al～3H2。

(1)等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为=。

(2)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为
=。

(3)一定量的铝分别和一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，若产生氢气的体积比为
<<，则必定是：
①铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；
②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。

含铝化合物的性质
3.(2020·滨海新区模拟)将表面有氧化膜的铝片伸入足量的NaOH溶液中，有关离子方程式正确的是( )
A.Al2O3+OH-Al+H2O
B.2Al3++6OH-2Al(OH)3↓
C.2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑
D.2Al+6H2O2Al3++6OH-+3H2↑
【解析】选C。

首先是氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，当氧化铝反应完毕后，铝再与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，离子方程式分别为Al2O3+2OH-2Al+H2O和
2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑，故C项正确。

4.(2017·江苏高考改编)铝是应用广泛的金属。

以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：
注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。

(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为______________。

(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH__________(填“增大”“不变”或“减小”)，发生反应的化学方程式是______________。

(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是______
____________________，
应该采取的措施是____________________。

(4)电解熔融Al2O3制备铝不用氯化铝的原因是____________________。

(5)铝粉在1 000 ℃时可与N2反应制备AlN。

在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是______________。

【解析】(1)Al2O3为两性氢氧化物，在NaOH溶液中会溶解生成NaAlO2。

(2)加入的NaHCO3与过量的NaOH反应，导致溶液的pH减小。

酸性HC> Al(OH)3，根据强酸制取弱酸的原理得H2O+NaAlO2+NaHCO3Al(OH)3↓+Na2CO3。

(3)电解Al2O3时生成O2，O2会氧化石墨。

应定期补充石墨。

(4)氯化铝是共价化合物，熔融氯化铝以分子的形式存在。

(5) NH4Cl水解显酸性，H+可以去除铝表面的氧化膜，使得Al更易与N2反应。

答案：(1)Al2O3+ 2OH-2Al+H2O
(2)减小H2O+NaAlO2+NaHCO3Al(OH)3↓+Na2CO3
(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化定期补充石墨
(4)氯化铝是共价化合物，熔融氯化铝以分子的形式存在
(5) NH4Cl水解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜
【归纳提升】
含铝杂质的提纯方法归类
利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于强碱的特性，可除去许多物质中的含铝杂质，如：
(1)Mg(Al)：加足量NaOH溶液；
(2)Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液；
(3)Mg(OH)2[Al(OH)3]：加足量NaOH溶液；
(4)Mg2+(Al3+)：加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。

【加固训练】
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
【解析】选A。

假设上述四种物质均为1 g，则物质的量分别为 mol、 mol、 mol、 mol，完全溶解转化为NaAlO2时，所需NaOH的物质的量分别为 mol、 mol、×4
mol= mol，×2 mol= mol，选A。