- 氢氧化铝的化学性质
- 共1387题
某地有丰富的铝土矿和石灰石资源，拟用铝土矿（主要成分是Al2O3,还有少量的Fe2O3、SiO2）为原料冶炼铝，工艺流程如下图所示：
（1）原料A的名称是 ，可循环使用的物质的化学式式为 。
（2）如果省去步骤①，即溶解铝土矿从直接加入B溶液开始，则最终会对氧化铝的生产产生的影响是 。
（3）写步骤③的离子方程式 。
（4）步骤⑤是在铝电解槽中进行，电解槽的两极材料均用石墨，写出阴极的电极反应方程式 。
（5）工业常用阳极氧化法使铝的表面生成致密的氧化膜。如右图是铝阳极氧化实验装置图：a端是电源的 极。铝片表面形成氧化铝的原理是（用电极方程式表示） ， （填“能”或“不能”）用较浓NaCl溶液代替20%H2SO4作电解液进行铝的阳极氧化，若不能，请说明理由 。
正确答案
（1）盐酸（或硫酸）（1分） CaCO3和NaOH（2分）
（2）生成的氧化铝中含有二氧化硅杂质（2分）
（3）2AlO2－＋CO2＋3H2O
（4）Al3＋＋3e－
（5）正（1分） 2Al－6e－＋3H2O
试题分析：（1）SiO2和盐酸不反应，Fe2O3和氢氧化钠不反应而氧化铝能反应，向偏铝酸钠中通入过量的二氧化碳可以生成氢氧化铝沉淀。由工艺流程可知步骤③通入的为二氧化碳，生成的沉淀为氢氧化铝，所以滤液②含有AlO2－．步骤②应加入氢氧化钠除去铁离子，将铝离子转化为AlO2－，所以滤液①中含有Al3＋，步骤①应为加入盐酸，除去SiO2。
滤液①中含有Al3＋、Fe3＋、Cl－、H＋等，加入氢氧化钠，除去铁离子、氢离子，将铝离子转化为AlO2－，滤液2含有AlO2－，Cl－、Na＋、，通入二氧化碳将偏铝酸根离子转化为氢氧化铝，所以滤液3中的离子主要有Na＋、OH－、Cl－、HCO3－，步骤③通入二氧化碳与AlO2－反应生成的沉淀为氢氧化铝，反应化学方程式为NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3，CaCO3
（2）如果省去步骤①，即溶解铝土矿是从加入原料B开始，用NaOH溶液溶解铝土矿，则有部分SiO2溶解在NaOH溶液中生成硅酸钠，通入二氧化碳会生成硅酸沉淀，最后使加热制得的Al2O3混有SiO2杂质。
（3）步骤③通入二氧化碳与AlO2－反应生成的沉淀为氢氧化铝，二氧化碳少量时离子方程式为2AlO2－＋CO2＋3H2O
（4）三氧化铝熔融时电离出O2－和Al3＋，阳离子在阴极放电，所以阴极的电极反应方程式Al3＋＋3e－
（5）电解池的阳极材料是铝时，则该电极反应是铝本身失电子的过程，即2Al－6e－＋3H2O
某无色溶液，由Na＋、Ag＋、Ba2＋、Al3＋、AlO、MnO、CO、SO中的若干种组成，取该溶液进行如下实验：
①取适量试液，加入过量盐酸，有气体生成，并得到溶液；
②在①所得溶液中再加入过量碳酸氢铵溶液，有气体生成，同时析出白色沉淀甲；
③在②所得溶液中加入过量Ba(OH)2溶液，也有气体生成，并有白色沉淀乙析出。
根据上述实
(1)溶液中一定不存在的离子是______________________。
(2)一定存在的离子是______________________。
(3)判断沉淀乙成分的方法是________________________。
(4)写出有关离子方程式
实验①_________________________________。
实验②________________________________。
(5)实验③生成的气体是_________________________。
正确答案
(3)加入过量盐酸，观察沉淀是否完全溶解，若完全溶解，为BaCO3；若部分溶解，为BaCO3和BaSO4的混合物
(4)实验①：CO＋2H＋===CO2↑＋H2O、AlO＋4H＋===
(5)NH3
略
某已知A、B均是由两种短周期元素组成的化合物，A中某元素的质量分数为25%，B的焰色反应呈黄色，C、J、X是同周期的元素的简单氢化物，X为无色液体，C、J为气体，D是一种不溶于水的白色固体。反应生成的水均已略去。它们有如下图所示的关系。
（1）写出化学式：A ,E ,L ；
（2）在反应①②③④⑤中属于氧化还原反应的是 ；
（3）反应③化学方程式为： ；
（4）写出下列离子方程式：反应② ；
G溶液与M溶液的反应 。
正确答案
（1）Al4C3；NaOH；NO2 (各2分，共6分）（2）①③④（3分）
（3）2Na2O2+2H2O＝4NaOH+O2↑ （2分）（4）2AlO2－＋CO2＋3H2O＝2Al(OH)3↓＋CO32－（2分）
（或AlO2－＋CO2＋2H2O＝2Al(OH)3↓＋HCO3－）； Al3＋＋3AlO2－＋6H2O = 4Al(OH)3↓（2分）
试题分析：X为无色液体，推断X为H2O；B的焰色反应为黄色，则B中含有钠元素。由于B与水反应生成两种物质，则B应该是过氧化钠，E和F为氢氧化钠和氧气。C、J、X是同周期的元素的简单氢化物，C、J为气体，且F与J反应，因此F是氧气，则E是氢氧化钠。D是一种不溶于水的白色固体能与氢氧化钠反应，因此D是氧化铝或氢氧化铝。D与E反应生成G，而G与H反应又生成D，所以D应该是氢氧化铝，G是偏铝酸钠。C与氧气的反应物H能与偏铝酸钠反应生成氢氧化铝，因此H可能是CO2，所以C是甲烷，A为碳与铝的化合物，结合给出的质量分数，A为Al4C3，它与水发生水解反应Al4C3+12H2O＝4Al（OH）3+3CH4↑；C、J、X是同周期的元素的简单氢化物，C、J为气体，且J与氧气也反应，所以J是氨气，与氧气反应生成NO和水，则K是NO，NO与氧气反应生成NO2，所以L是NO2，二氧化氮溶于水生成NO和硝酸，因此I是硝酸。硝酸与氢氧化铝反应生成硝酸铝和水，即M是硝酸铝，硝酸铝与偏铝酸钠反应又产生氢氧化铝沉淀。
（1）根据以上分析可知A、E、L的化学式分别为Al4C3；NaOH；NO2 ；
（2）有元素化合价升降的反应是氧化还原反应，因此在反应①②③④⑤中属于氧化还原反应的是①③④；
（3）反应③化学方程式为2Na2O2+2H2O＝4NaOH+O2↑；
（4）反应②的离子方程式为2AlO2－＋CO2＋3H2O＝2Al(OH)3↓＋CO32－（或AlO2－＋CO2＋2H2O＝2Al(OH)3↓＋HCO3－）；G溶液与M溶液的反应的离子方程式为Al3＋＋3AlO2－＋6H2O＝4Al(OH)3↓。
某学习小组用图示装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。
（1）A中试剂为 。
（2）实验前，先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是 。
（3）检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，需进行的操作还有：①记录C的液面位置；②将B中剩余固体过滤，洗涤，干燥，称重；③待B中不再有气体产生并恢复至室温后，记录C的液面位置；④由A向B滴加足量试剂；⑤检查气密性。上述操作的顺序是 （填序号）；记录C的液面位置时，除视线平视外，还应 。
（4）B中发生反应的化学方程式为
（5）若实验用铝镁合金的质量为a g，测得氢气体积为b mL(已换算为标准状况)，B中剩余固体的质量为c g，则铝的相对原子质量为 。
（6）实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得铝的质量分数将 （填“偏大”“偏小”或“不受影响”）。
正确答案
（1）NaOH溶液 （2）除去铝镁合金表面的氧化膜
（3）⑤①④③②；使D和C的液面相平
（4）2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑ （5）
试题分析：（1）镁和铝都是活泼的金属，都能和酸反应生成氢气。但铝能和氢氧化钠溶液反应生成氢气，所以A中试剂为氢氧化钠溶液。
（2）由于镁和铝都是活泼的金属，在其表面含有氧化膜，所以实验前，先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是除去铝镁合金表面的氧化膜。
（3）装置连接好以后，首先检验装置的气密性。实验前要记录C的液面位置，然后由A向B滴加足量氢氧化钠溶液，待B中不再有气体产生并恢复至室温后，记录C的液面位置，最后将B中剩余固体过滤，洗涤，干燥，称重，即正确的操作顺序是⑤①④③②；读数是必须使内外压强相等，所以记录C的液面位置时，除视线平视外，还应使D和C的液面相平。
（4）镁和氢氧化钠溶液不反应，所以B中发生反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑。
（5）剩余固体是镁。质量是cg，则铝的质量是（a－c）g。反应中生成的氢气是
（6）实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则c偏大，所以测得铝的质量分数将偏小。
点评：该题是高考中的常见题型，试题综合性强，对学生的实验能力要求高，有助于激发学生的学习兴趣，和学习积极性。该题的关键是明确实验原理，然后结合题意灵活运用即可。该类试题主要是以常见仪器的选用、实验基本操作为中心，通过是什么、为什么和怎样做重点考查实验基本操作的规范性和准确及灵活运用知识解决实际问题的能力。
（14分）镁、铝是两种重要的金属，它们的单质及化合物有着各自的性质。
Ⅰ．海水中含有氯化镁，是镁的重要来源之一。从海水中制取镁，某同学设计了如下
流程步骤：
主要的步骤总结如下：①把贝壳制成石灰乳 ②往母液中加石灰乳，沉降、过滤，得到Mg(OH)2沉淀 ③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤，将制得的晶体脱水得无水MgCl2
④将得到的产物熔融后电解。
（1）下列说法不正确的是__________________（填代号）
（2）步骤②不够合理，理由是
Ⅱ．（1）铝、空气、海水可组成一种电池，广泛用于制造航标灯。此电池正极的电极反应为 。
（2）铝热还原法是冶炼熔点较高的金属的一种重要方法，焊接钢轨即用到此法。将干燥的氧化铁粉末和铝粉均匀混合后放入纸漏斗中（漏斗已事先处理好），并架在铁架台上，
下面放置一个盛有沙子的蒸发皿。请写出引发铝热反应的操作及该反应的化学方程式：
操作
化学方程式 。
（3）为确定某铝热剂（氧化铁粉末和铝粉）的组成，分别进行下列实验。
若取10.7g样品，向其中加入足量的NaOH溶液，测得生成的气体（标准状况）体积为3.36L，反应的化学方程式为 ，样品中铝的质量是 g。
若取10.7g样品将其点燃，恰好完全反应，待反应产物冷却后，加入足量盐酸，测得生成的气体体积为aL，该气体与上小题中所得气体的体积比等于 ∶ 。
正确答案
（14分）Ⅰ．（1）D （1分）
（2）石灰乳中的Ca(OH)2为微溶物，制得的Mg(OH)2不纯净。（1分）
Ⅱ．（1）（1）O2 + 4e－+2H2O4OH－（2分）
（2）在混合物上面加入少量氯酸钾固体，中间插入一根用砂纸打磨过的镁条并点燃镁条。（2分） 2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe （2分）
（3）2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑ （2分） 2.7 （2分） 2:3 （2分
试题分析：Ⅰ．（1）把贝壳制成石灰乳涉及两步反应，首先贝壳高温分解制成氧化钙，然后氧化钙与水结合制成石灰乳；在引入的海水中加石灰乳后，石灰乳的主要成分氢氧化钙与海水中的镁离子结合生成氢氧化镁沉淀；氢氧化镁与盐酸反应生成氯化镁；电解熔融的氯化镁得到金属镁。分析上述转化过程，可知反应中没有涉及置换反应，D不正确，其余选项都是正确的，答案选D。
（2）由于石灰乳中的Ca(OH)2为微溶物，所以制得的Mg(OH)2不纯净，因此步骤②不够合理。
Ⅱ．（1）铝是活泼的金属，作负极，空气在正极通入，所以正极电极反应式是O2 + 4e－+2H2O4OH－。
（2）铝热反应的正确操作是：在混合物上面加入少量氯酸钾固体，中间插入一根用砂纸打磨过的镁条并点燃镁条，反应的化学方程式是2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe。
（3）铝热剂中和氢氧化钠溶液反应的是单质Al，所以反应的化学方程式是
2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑。氢气的物质的量是3.36L÷22.4L/mol＝0.15mol，因此根据方程式可知，Al的物质的量是0.1mol，质量是2.7g。发生铝热反应后生成单质铁的物质的量是0.1mol，因此铁再和酸反应生成的氢气是0.1mol，所以所得气体的体积比等于2︰3。
点评：在铝热反应的有关计算中，应该利用电子的得失守恒进行有关计算，但在该题中，由于铁和稀硫酸反应失去2个电子，而不是3个电子，所以如果直接利用电子得失守恒则很容易得出1︰1的错误结论。因此在具体的计算中，还需要具体问题具体分析，灵活运用。
扫码查看完整答案与解析