- 铝的化学性质和冶炼
- 共2786题
物质A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K有下图转化关系，其中气体D、E为单质，试回答：
（1）写出下列物质的化学式：气体B是_____________，H是_______________，
（2）写出A与NaOH溶液反应的离子方程式：______________________________________;
（3）写出反应“I→J”的离子方程式：_____________________________________________;
（4）写出反应“F→G”的离子方程式：____________________________________________;
（5）在溶液I中滴入NaOH溶液，可观察到的现象是：_______________________________;
其反应的原理是（化学方程式）_________________________________________________.
（6）检验溶液J中的金属阳离子，用______________________试剂（填化学式），其现象是
_________________________________.
正确答案
（1）HCl ， Fe
（2）2Al＋2OH-＋2H2O=2 AlO2-＋3H2↑
（3）2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
（4）Al(OH)3＋OH－=AlO2－+2H2O
（5） 先出现白色沉淀，随即变成灰绿色，最后变成红褐色。
（6） KSCN， 溶液变为血红色，
试题分析：K为红褐色沉淀，则应为Fe（OH）3，则溶液J中含有Fe3+，气体E是黄绿色气体判断为Cl2，D应为H2，E应为氧化性气体Cl2，B应为HCl，H为Fe，则I为FeCl2，J为FeCl3，白色沉淀F能溶于过量NaOH溶液，则F为Al（OH）3，G为NaAlO2，A为Al，C为AlCl3，
（1）由以上分析可知B应为HCl H为Fe
（2）A与NaOH溶液反应的离子方程式：2Al＋2OH-＋2H2O=2 AlO2-＋3H2↑
（3）反应“I→J”是FeCl2和Cl2发生反应生成氯化亚铁，反应离子方程式为2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-，
（4）“F→G”的离子方程式：Al(OH)3＋OH－=AlO2－+2H2O
（5）在溶液I中滴入NaOH溶液，可观察到的现象是：先出现白色沉淀，随即变成灰绿色，最后变成红褐色。4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3
（6）检验溶液J中的金属阳离子即Fe3+，可取溶液加入KSCN溶液，溶液变为血红色，证明有Fe3+。
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。铝土矿的主要成分是Al2O3，含有杂质SiO2、Fe2O3、MgO。工业上从铝土矿中提炼Al2O3并制取铝的流程如下：
请回答下列问题：
（1）铝与NaOH溶液反应的离子方程式为 。
（2）图中涉及分离溶液与沉淀的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、_________。
（3）反应1涉及的化学方程式有 、 。滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是_ (填化学式)。
（4）向滤液Ⅱ中通入气体A为 ，生成沉淀B的离子方程式为 。
正确答案
（1）2Al+2H2O+2OH－=2AlO2－+3H2↑ （2）漏斗
（3）Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O CaSiO3
（4）CO2 AlO2—+2H2O+CO2=Al(OH)3↓+HCO3—
试题分析：（1）铝与NaOH溶液反应的离子方程式为2Al+2H2O+2OH－=2AlO2－+3H2↑;（2）图中涉及分离溶液与沉淀的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗；（3）二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠与水，反应方程式为：2NaOH+SiO2═Na2SiO3+H2O，氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水，反应方程式为：2NaOH+Al2O3═2NaAlO2+H2O；滤液Ⅰ中含有硅酸钠、偏铝酸钠，加入CaO，生成氢氧化钙；（4）由工艺流程可知，B为氢氧化铝，故气体A为二氧化碳，滤液Ⅱ主要是偏铝酸钠，偏铝酸钠溶液通入二氧化碳，生成氢氧化铝与碳酸氢钠，故离子反应方程式为：AlO2—+2H2O+CO2=Al(OH)3↓+HCO3—；
含 Mg2＋、Al3＋溶液10mL，向其中滴加a mLC1mol·L—1NaOH之后，改成滴加C2mol·L—1HCl，所得沉淀Y（mol）与加入的试剂总体积V（mL）间的关系如右图所示。据此，回答下列问题：
（1）C～D过程中的离子方程式 ；
（2）n(Mg2＋)/ n(Al3＋) = ；
（3）C1/C2= ；
（4）所加入NaOH溶液的体积a= mL。
正确答案
（1）H＋＋AlO2－＋H2O＝Al(OH)3↓
（2）1︰1
（3）2︰1
（4）7
试题分析： O
A
B
C
D
从以上分析可以看出：O
明矾石的主要成分是K2SO4·Al2(SO4)3·2Al2O3·6H2O，还含有少量Fe2O3杂质。利用明矾石制备氢氧化铝的流程如下：
(1)焙烧炉中发生反应的化学方程式为2Al2(SO4)3+3S
(2)熟料溶解时，反应的离子方程式为___________________________________________。
(3)母液中溶质主要成分的化学式为_____________________________________________。
(4)将标准状况下1.12L炉气通入100mL 0．5mol·L-1NaOH溶液中，得到一种酸性溶液，则该溶液中各种离子浓度由大到小的排列顺序为____________________________。
(5)检验废渣中主要成分的方法是_____________________________________________________(写出操作步骤、现象及结论)。
正确答案
（14分）（1）Al2(SO4)3（2分）；3.612×1024（2分） （2）Al2O3＋3H2O＋2OH-＝2[Al(OH)4]－（2分）
（3）K2SO4、Na2SO4（2分，每式1分，有错误不得分）
（4）c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(H+)＞c(SO32-)＞c(OH－)（3分，有错不得分）
（5）取少量废渣，加入适量稀H2SO4，溶解后滴加KSCN溶液，溶液变红色，说明废渣中含有Fe2O3（3分，步骤、现象和结论各1分）
试题分析：（1）根据方程式可知，反应中硫元素化合价由Al2(SO4)3中＋6价降低为SO2中＋4价，得到2个电子，发生还原反应，所以Al2(SO4)3是氧化剂。反应中硫元素化合价由0价升高为SO2中＋4价，硫单质为还原剂，生成1molAl2O3需要硫的物质的量为1mol×
（2）氧化铝是两性氧化物，能溶于氢氧化钠溶液中，所以由工艺流程可知，熟料溶解为氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，反应离子方程式为Al2O3＋3H2O＋2OH-＝2[Al(OH)4]－。
（3）由工艺流程可知，熟料溶解所得的溶液中含有K+、Na+、SO42-、[Al(OH)4]－、OH-等，加硫酸调pH值，[Al(OH)4]－转化为Al(OH)3沉淀而析出，母液中离子主要有K+、Na+、SO42-，因此含有溶质为K2SO4、Na2SO4。
（4）标准状况下1.12L二氧化硫的物质的量为1.12L÷22.4L/mol＝0.05mol，n(NaOH)＝0.1L×0.5mol/L＝0.05mol，即n(SO2): n(NaOH)＝0.05mol:0.05mol=1:1，故反应后溶液中溶质为NaHSO3。溶液呈酸性，说明HSO3-的电离程度大于其水解程度，同时水电离生成氢离子，所以溶液中c(H+)＞c(SO32-)。HSO3-电离程度不大，故c(HSO3-)＞c(H+)，溶液c(OH－)等于水电离生成，浓度很小，因此溶液中离子浓度由大到小的排列顺序为c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(H+)＞c(SO32-)＞c(OH－)。
（5）由工艺流程可知，废渣的主要成分为Fe2O3，可以通过检验铁离子来检验氧化铁。即取少量废渣，加入适量盐酸溶解，再滴加KSCN溶液，若溶液被红色，说明废渣中含有Fe2O3。
（16分）某校高三同学高考前重做以下两个课本实验，请你回答实验过程中的相关问题：
（1）铝热反应实验：取磁性氧化铁粉按课本中的实验装置（如图）进行铝热反应，将反应
后所得“铁块”溶于盐酸，向反应后的溶液中滴加KSCN溶液，发现溶液变血红色。
①出现这种现象的原因，除了因“铁块”中可能混有没反应完的
磁性氧化铁外，还有一种可能原因是 。
② 若要证明反应所得“铁块”中含有金属铝，可用 （填化学式）溶液，所发生反应的离子方程式为 。
（2）化学反应速率影响因素的探究实验：
KI在经酸化的溶液中被空气氧化的反应式为：4H+ + 4I-+ O2 = 2I2 + 2H2O。该反应的速率受温度、酸度、溶剂、试剂浓度等影响，可用淀粉与碘的显色反应来观测该反应的速率。已知，淀粉与碘的显色反应在温度升高时灵敏度会降低，高于75℃则不能显色；淀粉浓度越高显色越灵敏、颜色也越深。
实验小组拟用0.8 mol·L-1 KI溶液、0.1 mol·L-1H2SO4溶液、淀粉溶液等来探究温度、酸度对上述反应速率的影响，他们做了A—C三组实验，部分实验数据如下表：
①为确保A组实验在39℃下进行，应采用的控温操作方法是 。
②A—C三组实验时，都加入了5mL水，其目的是 。
③B组实验中“没出现蓝色”，原因是 。
④请你为小组设计D组实验方案（在表格空白处填入你设计的5个数据），以帮助小组完成探究目标。
⑤按你设计的实验数据，请你预测一个t值，并写出与你预测相对应的探究实验结
论 。
正确答案
（16分，每空2分）
（1）①生成的铁又有一部分被空气氧化
②NaOH（回答其它强碱也得分），2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlO
（2）①将量出的各种溶液分别装在试管中，再将试管全部放在同一水浴中加热，用温度计测量试管中溶液的温度
②为了在后续研究酸度因素对反应速率影响时保持KI和淀粉浓度不变（凡表达出“控制变量”、“对比实验”意思的各种合理答案都得分）
③温度（TB）高于75℃，淀粉与碘不显色。
④
（温度必须为39℃或5℃，KI溶液体积必须为5ml，淀粉溶液为1ml，水和硫酸溶液总体积为20ml的各种组合答案均得分）。
⑤设计酸体积＜10mL时，t预测值要大于同温对比值；设计酸体积＞10mL时，t预测值要小于同温对比值（合理范围内的数值都给1分）。结论为：酸度越大反应速率越快（1分）（若得出结论为：酸度越大反应速率越慢，不给分）。
试题分析：（1）①使KSCN溶液变红色说明溶液中存在铁离子，除铁块中含有未反应的磁性氧化铁外，另一原因是：因为该反应是在高温下进行的，生成的单质铁又与空气中的氧气发生氧化还原反应生成了氧化铁，与盐酸反应，溶液中有了铁离子而使KSCN溶液变红；
②证明铁块中含有铝，需选择强碱溶液如NaOH溶液，因为铁不与氢氧化钠溶液反应，而铝与氢氧化钠溶液反应产生气体；反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlO
（2）①控制温度恒温的最好操作是水浴加热，具体操作是：将量出的各种溶液分别装在试管中，再将试管全部放在同一水浴中加热，用温度计测量试管中溶液的温度
②本实验的目的是探究温度、酸度对上述反应速率的影响，所以A—C三组实验时，都加入了5mL水，目的是为了在后续研究酸度因素对反应速率影响时保持KI和淀粉浓度不变；
③根据已知：淀粉与碘的显色反应在温度升高时灵敏度会降低，高于75℃则不能显色；所以B组实验中“没出现蓝色”，原因是温度高于75℃，淀粉与碘不显色。
④前三组实验的数据表明是在酸度相同时，探究温度对反应速率的影响，所以D组应是当温度相同时，探究酸度对反应速率的影响，乙组实验现象不正确，应舍弃，所以D组的温度与甲或丙是相同的，为保证淀粉的浓度是相同的，所以硫酸和水的总体积是15mL，再去改变硫酸溶液和水的体积来改变溶液的酸度，判断出现蓝色的时间，具体数据如下：
⑤依据酸的体积确定溶液的酸度，由4H+ + 4I-+ O2 = 2I2 + 2H2O可知，溶液酸度越大，生成碘的速率越快，与同温度的实验相比，看到蓝色的时间越短。
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