- 铝的化学性质和冶炼
- 共2786题
铝是一种应用广泛的金属，工业上用
①铝土矿的主要成分是
②以萤石（
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
（3）E常用作制作豆腐的添加剂，化合物C是____，写出由D制备冰晶石的化学方程式_______________；
正确答案
（1）2NaOH＋SiO2＝Na2SiO3＋H2O 2NaOH＋Al2O3＝2NaAlO2＋H2O
（2）CaSiO3（2分） 2AlO2－＋CO2＋3H2O＝2Al(OH)3↓＋CO32－（2分）
（3）浓H2SO4（1分） 12HF＋3Na2CO3＋2Al(OH)3＝2Na3AlF6＋3CO2＋9H2O（2分）
试题分析：由铝土矿的成分及流程图分析知，第一步发生的反应为氧化铝、二氧化硅和氢氧化钠溶液反应，2NaOH＋Al2O3＝2NaAlO2＋H2O；2NaOH＋SiO2＝Na2SiO3＋H2O，滤渣成分为二氧化硅，滤液I的主要成分是NaAlO2和Na2SiO3，加入生石灰发生的反应：CaO+H2O=Ca(OH)2和Ca(OH)2 ＋Na2SiO3＝CaSiO3+ 2NaOH，即沉淀为CaSiO3。滤液II的主要成分是NaAlO2，通入的气体A是CO2，发生反应的方程式为2NaAlO2＋CO2＋3H2O＝2A l ( O H )3↓＋Na2CO3；物质B为氢氧化铝，煅烧的氧化铝。由上述分析知，（1）反应1的化学方程式为2NaOH＋SiO2＝Na2SiO3＋H2O，2NaOH＋Al2O3＝2NaAlO2＋H2O；（2）滤液I的主要成分是NaAlO2和Na2SiO3，加入生石灰发生的反应：CaO+H2O=Ca(OH)2和Ca(OH)2 ＋Na2SiO3＝CaSiO3+ 2NaOH，即沉淀为CaSiO3。滤液II的主要成分是NaAlO2，通入的气体A是CO2，发生反应的方程式为2NaAlO2＋CO2＋3H2O＝2A l ( O H )3↓＋Na2CO3；（3）根据E常用作制作豆腐的添加剂，为硫酸钙，加入C能和CaF2 发生反应生成硫酸钙，可知C是浓硫酸，反应的方程式为CaF2+H2SO4（浓）
铝土矿（主要成分为Al2O3，还含有SiO2、Fe2O3）是工业上制备氧化铝的主要原料。工业上提取氧化铝的工艺流程如下图所示，请回答有关问题：
（1）流程乙加入烧碱后发生反应的离子方程式： .
（2）溶液D到沉淀E发生的离子方程式： 。
（3）验证滤液B含Fe3+，可取少量滤液并加入 。
（4）滤液K中溶质的主要成份是 （填化学式）。
正确答案
（1）Al2O3+2OH-+3H2O＝2[Al(OH)4]-；SiO2+2OH-＝SiO32-+H2O
（2）[Al(OH)4]-+CO2＝HCO3-+ Al(OH)3↓（3）KSCN （4）NaHCO3
试题分析：（1）氧化铁和氢氧化钠溶液不反应，氧化铝和二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，所以有关反应的离子方程式是Al2O3+2OH-+3H2O＝2[Al(OH)4]-、SiO2+2OH-＝SiO32-+H2O。
（2）溶液B中含有铝离子，和过量的氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，然后再通入CO2则又生成氢氧化铝白色沉淀，反应的离子方程式是[Al(OH)4]-+CO2＝HCO3-+ Al(OH)3↓。
（3）检验溶液中铁离子的试剂是KSCN溶液。
（4）由于滤液Y生成滤液K的试剂是过量的CO2气体，所以滤液K中溶质的主要成份是碳酸氢钠。
点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题综合性强，难易适中，侧重对学生基础知识的巩固与训练，同时也注重对学生答题能力的培养和方法指导。该题不仅可以考查学生对化学知识的熟悉理解程度，更重要的是培养学生的综合分析能力和思维方法。
把10.2g镁铝合金的粉末放入过量的烧碱中，得到6.72L标准状况下的H2．
试计算：
（1）该合金中铝的质量分数．
（2）该合金中镁与铝的物质的量之比．
（3）该合金溶于足量的盐酸溶液中，产生H2的体积（标准状况下）．
正确答案
（1）把镁铝合金的粉末放入过量的烧碱中，镁不反应，只有Al能与NaOH反应，
设Al的物质的量为 n （Al），则：
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
2mol3×22.4L
n （Al）6.72L
解得：n（Al）=2mol×6.72L÷（3×22.4L）=0.2mol
m（Al）=0.2mol×27g/mol=5.4g
铝的质量分数为5.4g÷10.2g=52.9% （53%）
答：铝的质量分数为52.9%（53%）
（2）m（Mg）=10.2g-5.4g=4.8g
n （Mg）=4.8g÷24g•mol-1=0.2mol
答：n （Mg）：n （Al）=1：1
（3）设由铝生成的氢气为 V（H2）1，由镁生成的氢气为 V（H2）2，由镁和铝与盐酸的反应可知；
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
2mol3×22.4L 1mol 22.4L
0.2molV（H2）10.2mol V（H2）2
解得：V（H2）1=6.72L解得：V（H2）2=4.48L
V（H2）总=V（H2）1 +V（H2）2=6.72L+4.48L=11.2L
答：与盐酸反应产生标况下的氢气体积为11.2L．
某工厂的废金属屑的主要成分为Cu、Fe和Al，此外还含有少量Al2O3和Fe2O3，该厂用上述废金属屑制取新型高效水处理剂Na2FeO4(高铁酸钠)等产品，过程如下：
Ⅰ.向废金属屑中加入过量的NaOH溶液，充分反应后过滤；
Ⅱ.向Ⅰ所得固体中加入过量稀H2SO4，充分反应后过滤；
Ⅲ.向Ⅱ所得固体中继续加入热的稀H2SO4，同时不断鼓入空气，固体溶解得CuSO4溶液；
Ⅳ.……
(1)步骤Ⅰ中发生反应的化学方程式为___________、______________。
(2)步骤Ⅱ所得的滤液中加入KSCN溶液无明显现象，表明滤液中不存在Fe3＋，用离子方程式解释其可能的原因：__________。
(3)步骤Ⅲ获得CuSO4溶液的离子方程式为____________。
(4)步骤Ⅱ所得滤液经进一步处理可制得Na2FeO4，流程如下：
ⅰ.H2O2ⅱ.调pHNaClO/NaOH混合溶液
①测得滤液中c(Fe2＋)为a mol·L－1，若要处理1 m3滤液，理论上需要消耗25%的H2O2溶液________kg(用含a的代数式表示)。
②写出由Fe(OH)3制取Na2FeO4的化学方程式：_____________。
正确答案
(1)2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑ Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
(2)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋(或2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋或Fe＋Fe2O3＋6H＋===3Fe2＋＋3H2O等)
(3)2Cu＋O2＋4H＋2Cu2＋＋2H2O
(4)①68a ②2Fe(OH)3＋3NaClO＋4NaOH===2Na2FeO4＋3NaCl＋5H2O
本题考查了Cu、Fe、Al及其化合物的性质以及氧化还原反应、化学计算等，意在考查考生运用所学知识综合分析问题的能力。(1) Al和Al2O3均与NaOH溶液发生反应。(2)Ⅰ所得固体混合物中含有的单质铁和铜均可将Fe3＋还原为Fe2＋。(4)①H2O2在酸性条件下可将Fe2＋氧化为Fe3＋，反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2H2O＋2Fe3＋，n(H2O2)＝
据新华社报道，发展改革委员会于2007年4月发出“遏制铝冶炼投资反弹”的紧急通知。原因是铝冶炼属高耗能产业，而且某些铝冶炼企业以污染环境为代价，得不偿失。
如图是传统的工业生产金属铝的基本流程图，阅读上述新闻信息，结合铝生产的流程图解答下列问题：
请回答：
（1）工业冶炼金属铝用的是铝土矿，铝土矿的主要成分是________(填化学式)。石油炼制和煤的干馏产品____________(填物质名称)作电解铝的阴极和阳极材料。
（2）氧化铝熔点高达2050 ℃，工业上为了降低能量消耗，在金属铝的冶炼中采取的措施是__________________________。
（3）在冶炼过程中，阳极材料需要定期地进行更换，原因是该极材料不断被消耗，产生这种现象的原因是：__________________________________________(用化学方程式表示)。
（4）工业上制取金属镁时是电解MgCl2，电解反应方程式为_________________，镁和铝都是活泼金属，为什么在电解冶炼过程中，一个用氯化物，一个用氧化物？原因是：
________________________________________________________________。
正确答案
（1）Al2O3（2分）； 石墨(或碳)（2分）
（2）加入冰晶石(Na3AlF6)和少量CaF2（2分）
（3）2C＋O2
（4）MgCl2（熔融）
熔点太高，MgCl2熔点低，熔化时能发生电离而导电；AlCl3是共价化合物，熔化时不能发生电离（3分）
试题分析：（1）工业冶炼金属铝用的是铝土矿，铝土矿的主要成分是Al2O3；石油炼制和煤的干馏产品中石墨（或碳）可以导电，作电解铝的阴极和阳极材料；（2）氧化铝熔点高达2050 ℃，工业上为了降低能量消耗，由流程图知，在金属铝的冶炼中采取的措施是加入冰晶石(Na3AlF6)和少量CaF2；（3）在冶炼过程中，阳极材料需要定期地进行更换，原因是该极材料不断被消耗，产生这种现象的原因是：2C＋O2
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