- 氢氧化铝的化学性质
- 共1387题
某化学兴趣小组用铝土矿(主要成分为A12 O3,还含有SiO2及铁的氧化物)提取氧化铝作冶炼铝的原料,提取的操作过程如下:
(1)在过滤操作中,除烧杯、玻璃棒外,还需用到的玻璃仪器有 ;洗涤沉淀的操作是 。
(2)实验室制备氢氧化铝的方案有多种。现提供铝屑、氢氧化钠溶液、稀硫酸三种药品,若制备等量的氢氧化铝,请你从药品用量最少的角度出发,设计出最佳实验方案(方案不必给出),写出此方案中发生反应的离子方程式: ,此方案中所用药品的物质的量之比是:n(Al)∶n(H2SO4)∶n(NaOH) = 。
(3)兴趣小组欲对铝土矿中铁元素的价态进行探究:取少量固体,加入过量稀硝酸,加热溶解;取少许溶液滴加KSCN溶液后出现红色。由此得出铁元素的价态为+3的结论。请指出该结论是否合理并说明理由 。
正确答案
(1)普通漏斗 向漏斗里加入蒸馏水,使水面浸没沉淀,等水自然流完后,重复2～3次
(2)2Al+6H+=2Al3++3H2↑、2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ 、Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓ 8∶3∶6
(3)不合理,稀硝酸具有强氧化性,若铁的价态为+2价,可被氧化为+3价,同样与KSCN反应溶液显红色
(1)过滤装置中还缺少普通漏斗。洗涤时,向过滤器中加蒸馏水浸没沉淀,等水自然流下后,重复2～3次,可洗涤其表面吸附的离子。(2)制备氢氧化铝有三种途径:铝与硫酸反应生成硫酸铝,硫酸铝与氢氧化钠反应得氢氧化铝沉淀;铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠,偏铝酸钠再与硫酸反应得氢氧化铝;将铝按物质的量之比1∶3转化为Al3+、AlO2-,利用Al3+和AlO2-的相互促进水解制取氢氧化铝。写出方程式观察第三种方法最节约原料。(3)从实验现象来看,只能说明铝土矿中含有铁元素,但是铁的价态不一定是+3价,因为硝酸具有强的氧化性。
甲、乙、丙三种物质之间有如下转化关系：
（1）若甲是不溶于水的白色固体物质，既能溶于盐酸又能溶于氢氧化钠溶液，则甲是_______ 。写出乙
（2）若乙溶液中加入KSCN溶液 ,有血红色出现,则甲物质是__________，乙物质的水溶液显 性（“酸”或“碱”），原因是 （用离子方程式表示）。
正确答案
（1）Al2O3 Al3++3NH3·H2O ＝Al(OH)3↓+3NH4+
（2）Fe2O3 Fe3++3H2O
试题分析：（1）若甲是不溶于水的白色固体物质，既能溶于盐酸又能溶于氢氧化钠溶液，且丙加热生成甲，则甲是氧化铝，丙是氢氧化铝，乙是硫酸铝，则乙
（2）若乙溶液中加入KSCN溶液 ,有血红色出现，这说明乙中含有铁离子，所以丙是氢氧化铁，则甲是氧化铁，因此乙是硫酸铁。在溶液中铁离子水解，溶液显酸性，反应的离子方程式是Fe3++3H2O
点评：化学推断题是一类综合性较强的试题，如元素及化合物性质和社会生活，环境保护，化学计算等知识，还可引入学科间综合。它不仅可考察学生对化学知识的理解程度，更重要的是培养学生的综合分析能力和思维方法。解框图题的方法：最关键的是寻找“突破口”，“突破口”就是抓“特”字，例如特殊颜色、特殊状态、特殊气味、特殊反应、特殊现象、特殊制法、特殊用途等。
某课外兴趣小组为探究某种铝合金（合金元素为Mg Al）是否符合国家质量标准（国家规定其中铝含量不能低于78％），设计右图装置进行实验。
（1）如何检验该装置的气密性 。
（2）合金样品固体M与氢氧化钠溶液反应的离子方程式 。
（3）倾斜左边装置使氢氧化钠溶液(足量)与ag合金粉末(固体M)充分反应，待反应停止后，进入量气管气体的体积为VmL(已折算成标准状况)。若量气管最大量程为50mL，则固体M中铝的质量(m)范围为 。
（4）若将装置中的氢氧化钠溶液替换为足量的盐酸，则反应停止后量气管内气体体积 (填“＞”“＜”“＝”)VmL。
（5）若a＝38mg，V＝44.8mL(标准状况)，请通过计算说明该合金是否符合国家标准(不写计算过程) (填“符合”或“不符合”)。
正确答案
（1）安装好装置并在量气管内加人水，向下移动水准管，静置片刻。若水准管中液面与量气管液面维持一定的高度差，说明装量密封(合理即给分)
（2）2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2－＋3H2↑ （3）0＜m＜0.04g(或m＜0.04g （4）＞ （5）符合
试题分析：（1）装置气密性的检验，原理通常是想办法造成装置不同部位气体有压强差，并产生某种明显的现象。所以根据该装置的特点可知，检验方法是安装好装置并在量气管内加人水，向下移动水准管，静置片刻。若水准管中液面与量气管液面维持一定的高度差，说明装量密封。
（2）镁与氢氧化钠溶液不反应，铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2－＋3H2↑。
（3）由于量气管最大量程为50mL，这说明反应中最多只能产生50ml氢气，标准状况下的物质的量＝
（4）由于合金中镁能和盐酸反应放出氢气，所以若将装置中的氢氧化钠溶液替换为足量的盐酸，则反应停止后量气管内气体体积＞VmL。
（5）V＝44.8mL(标准状况)，则氢气的物质的量＝
（14分）铝土矿的主要成分是
请回答下列问题：（1）图中涉及分离溶液与沉淀的实验方法是_________（填操作名称）。
（2）沉淀B的成分是____________（填化学式，下同），沉淀C的成分是____________；溶液D中所含的酸根离子是 。
（3）沉淀F转化为物质M的化学方程式为________________________；
溶液D中通入过量
（4）能否将向溶液D中通入过量
其理由是 （2分）
正确答案
(14分)（1）过滤 （2）
（3）2Al(OH)3
(4)不能 因为产生Al(OH)3 和过量盐酸反应
试题分析：二氧化硅和盐酸不反应，所以沉淀B是二氧化硅，溶液A中含有H＋、Al3＋、Fe3＋、Mg2＋。加入过量的烧碱则生成氢氧化镁和氢氧化铁沉淀，而溶液D是偏铝酸钠和氢氧化钠的混合液。向D中通入过量的CO2，则生成碳酸氢钠和氢氧化铝白色沉淀。氢氧化铝不稳定，加热分解生成氧化铝和水。电解熔融的氧化铝则生成单质铝。
点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。该题基础性强，主要是考查学生灵活运用基础知识解决问题的能力。该题的关键是熟练掌握常见物质的性质，特别是化学性质，然后结合题干信息，灵活运用、分析、判断即可。本题难度不大，学生不难得分。
（14分）实验室采用MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl2O4，主要流程如下：
（1）制备MgAl2O4过程中，高温焙烧时发生反应的化学方程式 。
（2）如图所示，过滤操作中的一处错误是 。判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是 。高温焙烧时，用于盛放固体的仪器名称是 。
（3）在25℃下，向浓度均为0.01 mol·L-1的MgCl2和AlCl3混合溶液中逐滴 加入氨水，先生成 沉淀（填化学式），生成该沉淀的离子方程式 （已知25℃时Ksp［Mg（OH）2］＝1.8×10-11，Ksp［Al（OH）3］＝3×10-34。）
（4）无水AlCl3(183℃升华)遇潮湿空气即产生大量白雾，实验室可用下列装置制备。
装置B中盛放饱和NaCl溶液，该装置的主要作用是 ；F中试剂的作用是 ；用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用，所装填的试剂为 。
（5）将Mg、Cu组成的1.96g混合物投入过量稀硝酸中，充分反应后，固体完全溶解时收集到还原产物NO气体0.896L（标准状况），向反应后的溶液中加入2 mol/L的NaOH溶液80 mL时金属离子恰好完全沉淀。则形成沉淀的质量为 g。
正确答案
（14分）（1）2Al（OH）3 + Mg（OH）2 
（2）漏斗下端尖嘴未紧贴烧杯内壁（1分）AgNO3溶液（1分）坩埚（1分）
（3）Al(OH)3（1分） Al3++3NH3·H2O＝Al（OH）3↓+3NH4+ （2分）
（4）除去HCl（1分）；吸收水蒸气（1分） 碱石灰（2分）
（5）4.00（2分）
试题分析：（1）MgCl2、AlCl3的混合溶液与氨水反应生成氢氧化镁和氢氧化铝沉淀，经过滤、洗涤、干燥后高温焙烧生成MgAl2O4，所以该反应的反应物是氢氧化镁和氢氧化铝，产物是MgAl2O4和水，化学方程式为2Al（OH）3 + Mg（OH）2
（2）过滤存在中符合“一贴二低三靠”过滤操作中的一处错误是漏斗下端尖嘴未紧贴烧杯内壁；氯化镁与氯化铝在与氨水反应生成沉淀时，沉淀上易附着有氯离子，检验氯离子所用的试剂是硝酸银溶液；高温焙烧时，用于盛放固体的仪器是坩埚；
（3）已知25℃时Ksp［Mg（OH）2］＝1.8×10-11>Ksp［Al（OH）3］＝3×10-34。所以先生成溶解度小的沉淀Al(OH)3;生成Al(OH)3沉淀的离子方程式为Al3++3NH3·H2O＝Al（OH）3↓+3NH4+
（4）因为无水AlCl3遇潮湿空气即产生大量白雾，所以制备氯化铝时要求氯气是干燥的，而且浓盐酸易挥发，挥发的HCl也与Al反应，所以需除去HCl，装置B中盛放饱和NaCl溶液，目的就是除去氯气中的HCl；装置C中盛放浓硫酸，目的是干燥氯气；F中也盛放浓硫酸，目的是吸收G中的水蒸气，防止水蒸气进入D中；可用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用，该试剂既能吸收水，还能吸收多余的氯气，所以应该是碱石灰；
（5）Mg、Cu都是2价金属，沉淀的质量也即Mg、Cu的质量加上OH-的质量。该过程中生成NO气体0.896L（标准状况）物质的量是0.04mol，则Mg、Cu失去电子的物质的量等于NO3-得电子的物质的量也等于OH-的物质的量，即n(OH-)=0.04mol×3=0.12mol，所以沉淀的质量是1.96g+0.12mol×17g/mol=4g。
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