- 铝的化学性质和冶炼
- 共2786题
在隔绝空气的条件下，某同学将一块部分被氧化的钠块用一张已除氧化膜，并用针刺一些小孔的铝箔包好，然后放人盛水且倒置于水槽中的容器内。待钠块反应完全后，在容器中仅收集到1.12 L氢气（标准状况），此时测得铝箔质量比反应前减少了0.27g，水槽和容器内溶液的总体积为2.0 L，溶液中NaOH的浓度为0.050mol/L（忽略溶解的氢气的量等影响）。
(1)写出该实验中发生反应的化学方程式。
(2)试通过计算确定该钠块中钠元素的质量分数。
正确答案
(1)Na2O+H2O = 2NaOH；2Na+2H2O = 2NaOH+H2↑；2Al+2NaOH+2H2O = 2NaAlO2+3H2↑
(2)89%
常见金属单质A、B和非金属单质C、D以及它们化合物之间的转化关系如下。F、J既能溶于强酸M又能溶于强碱N，Z的摩尔质量为198 g·mol－1，且其中各元素的质量比为：钾:金属B:氧＝39:28:32。
请回答下列问题：
（1）C的化学式为 ，Z的化学式为 。
（2）写出检验X中阳离子的方法 。
（3）写出E和A在高温下反应的化学方程式为 。
（4）写出A和N反应的离子方程式 。
正确答案
（1）Cl2 （2分）， K2FeO4（2分）
取试样少许，滴加3～4滴KSCN溶液，呈血红色（2分）
8 Al＋3Fe3O4
2Al＋2OH—＋2H2O＝2AlO2-＋3H2↑（2分）
试题分析：A和B是金属单质，且二者在高温下发生置换反应，则该反应为铝热反应，所以A是Al，E是金属氧化物，F既能溶于强酸M又能溶于强碱N，F是Al2O3，B是常见金属，系列转化生成红褐色沉淀Y为Fe（OH）3，所以B是Fe，E是金属氧化物，所以D是O2，E是Fe3O4，铁和非金属单质反应生成X，X能和强碱N反应生成红褐色沉淀Fe（OH）3，氢氧化铁和碱、C反应生成Z，所以Z中含有铁元素，Z的摩尔质量为198g•mol-1，且其中各元素的质量比为：钾：铁：氧=39：28：32，钾、铁、氧的物质的量之比="39" 39 ：28 56 ：32 16 =2：1：4，所以其化学式为K2FeO4，根据元素守恒知，强碱N为KOH，氢氧化铁能被C单质氧化，且C是气体，B和C反应生成铁盐，则C是Cl2，X是FeCl3，H为KAlO2，H和M反应生成J，J能溶于强酸和强碱，则J为Al（OH）3，
（1）通过以上分析知，C是氯气，Z是高铁酸钾，其化学式分别为：Cl2、K2FeO4，
（2）X是氯化铁，铁离子和硫氰根离子反应生成血红色溶液，所以可以用硫氰化钾溶液检验铁离子，其操作方法是：取试样少许，滴加3～4滴KSCN溶液，呈血红色，
（3）高温下，四氧化三铁和铝发生置换反应生成氧化铝和铁，反应方程式为：8 Al+3Fe3O4
（4）A是铝，N是氢氧化钾，铝和氢氧化钾溶液反应生成偏铝酸钾和氢气，离子反应方程式为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，
现有下列8种物质：①Na2CO3②NaHCO3③SO3④NH4HCO3⑤C2H5OH⑥Al⑦食盐水 ⑧CH3COOH。
（1）上述物质中属于强电解质的是___________（填序号）；既能跟盐酸反应又能跟NaOH溶液反应的是
__________（填序号）。
（2）上述②的水溶液中离子浓度从大到小的顺序为______________________。
（3）④跟足量的NaOH溶液在加热条件下反应的离子方程式是______________________
正确答案
（1）①②④；②④⑥
（2）c(Na+)＞c(HCO3-)＞c(OH-)＞c(H+)＞c(CO32-)
（3）NH4++HCO3-+2OH-
（14分）以明矾石[主要成分为K2SO4·Al2（SO4）3·2A12O3·6H2O]为原料生产硫酸铝晶体[Al2（SO4）3·18H2O]和明矾[KAl（SO4）2·12H2O]的实验流程如下：
两种不同形态的氧化铝的部分性质如下表：
Al2（SO4）3、明矾在不同温度下的溶解度如下表：
（1） “焙烧’’温度过高，会导致硫酸铝晶体产量降低，其原因是 。
（2）从“母液”制备硫酸铝晶体的实验步骤为：① ；② ；③过滤、洗涤、干燥。
（3）测定硫酸铝晶体样品中Al2（SO4）3·18H2O质量分数的实验步骤为（EDTA分别能与Al3＋或Pb2＋以物质的量之比1：1进行反应）：
步骤1：准确称取硫酸铝晶体样品mg，溶于25 mL水中。
步骤2：加入c1 mo1·L－1EDTA溶液V1mL（过量），煮沸、冷却，稀释至100 mL。
步骤3：取25. 00mL上述稀释液，滴加指示剂，用c2 mol·L－1Pb（NO3）2标准溶液滴定过量的EDTA溶液，达到终点时消耗v2mL Pb（NO3）2标准溶液。
①步骤2中“稀释至100 mL”时，需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、量筒、 。
②根据上述数据计算，该样品中Al2（SO4）3·18H2O的质量分数为 。（用含字母的代数式表示）。
（4）铝的阳极氧化法是把铝作为阳极，置于硫酸等电解液中，施加阳极电压进行电解，在铝的表面形成一层致密的氧化膜。
①电解过程中阳极的电极反应为 。
②取少量废电解液，加入NaHCO，溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是 。(用离子方程式表示)
正确答案
（1）γ－A12O3转化为难溶于硫酸的α－Al2O3（2分）
（2）①蒸发浓缩（2分） ②冷却结晶（2分）
（3）①100 mL容量瓶、胶头滴管（2分）
②
（4）①2Al+3H2O===Al2O3+6H+ +6e-(2分）
②Al3＋ +3HCO－ =Al(OH)3↓ + 3CO2↑(2分）
试题分析：（1）γ－A12O3转化为难溶于硫酸的α－Al2O3，导致硫酸铝晶体产量降低,（2）过滤之前的步骤为①蒸发浓缩②冷却结晶（3）①稀释时还需要的仪器是100 mL容量瓶和胶头滴管，②根据方程式进行计算Al2（SO4）3·18H2O的物质的量=C1V1+4C2V2，所以质量分数为物质的量乘以摩尔质量，再除以样品的总质量，最后质量分数求得
点评：本题的信息量比较大，分为三个部分，第一部分是实验，第二部分属于滴定实验，第三部分属于电解内容，此类题目要注意大题小做，每一个知识点分开来看，逐一击破。
某科研小组以难溶性钾长石（K2O•Al2O3•6SiO2）为原料，提取Al2O3、K2CO3等物质，工艺流程如下：
（1）煅烧过程中钾长石中的钾元素和铝元素在Na2CO3作用下转化为可溶性的NaAlO2和KAlO2，写出Al2O3转化为NaAlO2的化学方程式是： 。
（2）已知NaAlO2和KAlO2易发生如下水解反应：AlO2—+ 2H2O 
（3）“转化”时加入NaOH的主要作用是 （用离子方程式表示）。
（4）上述工艺中可以循环利用的主要物质是 、 和水。
（5）以Al2O3为原料，以石墨为电极，通过电解法可制得金属铝。电解池中接电源负极的一极的电极反应式是 。长时间电解后，需要更换新的石墨电极的是 极（填“阴”或“阳”）。
正确答案
（14分）（1）Na2CO3+Al2O3
（3）HCO3－ + OH－＝H2O + CO32－ (2分)
（4）Na2CO3、CO2(不分先后，每个2分) （5）Al3++ 3e－＝Al (2分) 阳 (2分)
试题分析：（1）根据原子守恒可知，氧化铝和碳酸钠在高温下反应生成偏铝酸钠的同时，一定还有二氧化碳产生，所以反应化学方程式为Na2CO3+Al2O3
（2）偏铝酸根离子水解呈碱性，所以要抑制其水解，“浸取”时应在碱性条件下进行。
（3）由工艺流程可知，滤液中主要含有碳酸氢钾、碳酸氢钠，“转化”时加入NaOH，将碳酸氢钾、碳酸氢钠转化为碳酸钾、碳酸钠，反应离子反应方程式为HCO3－ + OH－＝H2O + CO32－。
（4）煅烧时需要碳酸钠，在流程图提取碳酸钾之前可得到碳酸钠，所以碳酸钠是可以参与可循环利用的物质。在浸出液中需通二氧化碳，而碳酸钙与二氧化硅、氧化铝和碳酸钠在高温下反应都有二氧化碳生成，所以二氧化碳也是可以参与循环使用的物质。
（5）电解池中连接电源负极的电极为阴极，阴极得到电子，发生还原反应。所以铝离子在阴极放电生成Al，电极反应式为Al3++ 3e－＝Al。电极过程中阳极生成氧气，生成的氧气会和碳反应生成二氧化碳，阳极石墨被消耗，因此需要更换新的石墨电极的是阳极。
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