- 氢氧化铝的化学性质
- 共1387题
明矾石的主要成分为K2SO4·Al2(SO4)3·2Al2O3·6H2O，此外还含有少量Fe2O3杂质。某校研究小组利用明矾石制备氢氧化铝的流程如下：
(1)“焙烧”过程中反应的化学方程式为
(2)分离溶液和废渣的操作是________，“溶解”时反应的离子方程式为_________________________________。
(3)“调节pH”后过滤、洗涤Al(OH)3沉淀，证明沉淀已洗涤干净的实验操作和现象是________。
(4)“母液”中可回收的物质是________。
(5)若“焙烧”过程中恰好消耗48 g硫黄，则理论上最终可得到________ g氢氧化铝。
正确答案
(1)2 3 2 9 SO2 (2)过滤 Al2O3＋2OH－===2AlO2—＋H2O (3)取最后一次洗涤的滤液于试管中，滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则证明已洗涤干净 (4)K2SO4、Na2SO4 (5)468
(1)分析已知的反应物和生成物可知，只有硫元素化合价发生变化，故最终只可能生成SO2。(2)结合流程可知，分离溶液和废渣可用过滤操作；溶解时，Al2O3与碱反应。(3)Al(OH)3沉淀表面吸附有SO42—，故可取最后一次洗涤的滤液于试管中，滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成则证明已洗涤干净。(4)“母液”中可回收的物质是易溶的K2SO4和Na2SO4。(5)根据反应的化学方程式可知，2Al2(SO4)3～3S，n(S)＝1.5 mol，n[Al2(SO4)3]＝1 mol，n(Al2O3)＝1 mol，明矾石中n(Al2O3)＝2 mol，依据铝元素守恒可知，n(Al)＝n[Al(OH)3]＝6 mol，则氢氧化铝质量为468 g。
向20 mL AlCl3溶液中滴入2 mol·L-1 NaOH溶液时，得到Al（OH）3沉淀质量与所滴加NaOH溶液体积（mL）关系如图所示：
（1）图中A点表示的意义是___________________________________________________。
（2）图中B点表示的意义是___________________________________________________。
（3）上述两步用总的离子方程式可表示为________________________。
（4）假若溶液中有Al（OH）3沉淀0.39 g，则此时用去NaOH溶液体积为______________。
正确答案
（1）表示滴入NaOH溶液产生沉淀量最大点
（2）表示滴入NaOH溶液沉淀恰好完全溶解点
（3）Al3++4OH-====
（4）7.5 mL或17.5mL
把NaOH溶液滴入AlCl3溶液中，先产生Al（OH）3沉淀，其质量最大值（A点），然后全部消失溶解（B点）。其总的反应离子方程式为：
Al3++4OH-====
当有0.39 g Al（OH）3沉淀生成时，①AlCl3过量，加入NaOH使Al3+部分产生沉淀0.39 g，通过Al3++3OH-====Al（OH）3可知用NaOH7.5 mL。②当NaOH过量使Al3+全部参加反应生成Al（OH）3沉淀后又部分溶解，用NaOH 17.5 mL。
某固体粉末含有
根据上述现象推断该固体粉末的可能组成(填写相应的字母)：第一种情况_______；第二种情况_______；第三种情况______________；第四种情况______________。（可不填满，亦可补充）。
正确答案
A、C、DA、D、EA、C、E
能产生气体的反应有：A、C，A、F；能产生沉淀的反应有：A、D和HNO3+C。
准确称取6 g铝土矿样品（含Al2O3、Fe2O3、SiO2）放入盛有100 mL某浓度硫酸溶液的烧杯中，充分反应后过滤，向滤液中加入10 mol·L-1的NaOH溶液，产生的沉淀质量m与加入的NaOH溶液的体积V的关系如图所示：
请填空回答：（1）H2SO4溶液的物质的量浓度为_________________。
（2）若a=2.3，用于沉淀Fe3+消耗NaOH的体积是____________mL，铝土矿中各组成分的质量分数：Al2O3为______________，Fe2O3为______________，SiO2为______________。
（3）a值的范围应是______________，在这个范围内，a值越大______________的质量分数越小。
正确答案
（1）1.75 mol·L-1
（2）2.7 85% 12% 3%
（3）1.625＜a＜5 Fe2O3
（1）从图中可知，当加入35 mL NaOH溶液时沉淀质量达到最大值，此过程可表示为：
由图示关系知，当最后溶液中溶质中有Na2SO4时，沉淀的质量最大，此时n（NaOH）="10" mol·L-1×0.035 L="0.35" mol，由此建立加入H2SO4和NaOH的物质的量的关系：
H2SO4—Na2SO4—2NaOH
1 2
0.175 mol0.35 mol
故c（H2SO4）="0.175" mol/0.1 L="1.75" mol·L-1。
（2）为了方便解答问题（3），在计算有关成分的质量分数时，保留a至最后。由图可知，溶解Al（OH）3消耗NaOH为10 mol·L-1×（45-35）×10-3 L="0.1" mol。
0.05 mol 0.1 mol 0.1 mol 0.1 mol
Al2O3的质量分数为
沉淀Al3+耗NaOH 0.3 mol，沉淀Al3+和Fe3+共耗NaOH 10 mol·L-1×（35-a）×10-3 L，故沉淀Fe3+耗NaOH:10 mol·L-1×（35-a）×10-3 L-0.3 mol=（0.05-0.01a）mol
Fe2O3的质量分数为
SiO2的质量分数为1-85%-
最后把a=2.3代入上述有关代数式，得沉淀Fe3+消耗NaOH的体积：
V（NaOH）=（0.05-0.01a）mol/10 mol·L-1=（0.05-0.01×2.3）mol/10 mol·L-1=2.7×10-3L="2.7" mL。故Fe2O3的质量分数为12%；SiO2的质量分数为3%。
（3）因为Al2O3的质量分数与a值无关，即为85%，则Fe2O3质量分数必然满足下列不等式：0＜
某研究性学习小组设计实验探究铝等金属的性质：将铝片（不除氧化膜）投入浓氯化铜溶液中，铝表面很快出现一层海绵状暗红色物质，接下来铝片上产生大量气泡．触摸容器知溶液温度迅速上升，收集气体，检验其具有可燃性．若用同样的铝片投入同浓度的硫酸铜溶液中，在短时间内铝片无明显变化．
（1）铝与氯化铜溶液能迅速反应，而与同浓度的硫酸铜溶液在短时间内不反应的原因可能是______．
A．氯化铜溶液酸性比同浓度的硫酸铜溶液酸性强
B．硫酸铜水解生成硫酸使铝钝化
C．氯离子能破坏氧化铝表面薄膜，而硫酸根离子不能
D．生成氯化铝溶于水，而生成硫酸铝不溶于水
请设计一个简单实验验证你的选择：______．
（2）铝片表面出现的暗红色物质的过程中发生的离子反应方程式是______． 用离子方程式解释产生气泡的原因：______．
（3）放出的气体是______，请从有关物质的浓度、能量、是否有电化学作用等分析开始阶段产生气体的速率不断加快的原因是______．（写出一点即可）
（4）某同学通过一定的实验操作，也能使铝片与硫酸铜溶液反应加快，他采取的措施可能是______．
A．用砂纸擦去铝片表面的氧化膜后投入硫酸铜溶液中
B．把铝片投入热氢氧化钠溶液中一段时间后，取出洗涤，再投入硫酸铜溶液中
C．向硫酸铜溶液中滴加氢氧化钠溶液，再投入铝片
D．在铝片上捆上几枚铜钉后投入同浓度的硫酸铜溶液中
（5）除去氧化铝的铝片与铜片为电极，在X电解质溶液中构成原电池，列表如下：
其中正确的是______，由此推知，金属作电极不仅与本身性质相关，而且与______有关．
正确答案
（1）金属铝的表面有一层致密的氧化物薄膜，氯化铝和硫酸铝阴离子的不同，氯离子能破坏氧化铝表面薄膜，而硫酸根离子不能，
故答案为：C；在硫酸铜溶液中加入铝片，无明显现象，再加入氯化钠（注意：不能加入盐酸），若反应明显加快了，说明上述推断正确；
（2）金属铜呈暗红色，金属铝能置换铜盐中的金属铜，即2Al+3Cu2+=3Cu+2Al3+；氯化铜和硫酸铜均是强酸弱碱盐，水解显酸性，金属铝能和酸反应产生氢气，故答案为：Al3++3H2O
Al（OH）3+3H+，Cu2++2H2O
Cu（OH）2+2H+，2Al+6H+=2Al3++3H2↑，
（3）金属铝能和酸反应产生氢气，温度、浓度、原电池原理均能使化学反应速率加快，开始阶段产生气体的速率不断加快的原因是其中某一个或多个因素的结果，
故答案为：氢气；随着反应进行生成铝离子浓度增大（或水解程度增大，产生大量H+或该反应放热，升高温度反应加快或铜与铝构成原电池，加快铝失电子）；
（4）A、用砂纸擦去铝片表面的氧化膜，再投入硫酸铜溶液中，形成铝铜原电池，能加速金属的腐蚀，故A正确；
B、氧化铝能和强碱反应，然后把铝片投入投入硫酸铜溶液中，形成铝铜原电池，能加速金属的腐蚀，故B正确；
C、硫酸铜和氢氧化钠发生复分解反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，再投入铝片不反应，故C错误；
D、在铝片上捆上几枚铜钉后投入同浓度的硫酸铜溶液中，会形成铜、铝、硫酸铜原电池，金属铝做负极，加快反应速率，故D正确．
故答案为：ABD；
（5）铝片与铜片为电极，电解质溶液为盐酸时，金属铝做负极，当氢氧化钠作电解质时，仍是金属铝做负极，当电解质是浓硝酸时，金属铝和它钝化，所以铜做负极了，得看自发的氧化还原反应中失电子的单质原子是谁，故答案为：B；电解质的性质．
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