一、選擇題(本題包括8小題,每題6分,共48分)
1.易拉罐的主要成分以鋁鐵合金和鋁鎂合金最為常見?，F(xiàn)取幾小塊易拉罐碎片進行下列實驗,其中實驗方案與現(xiàn)象、結論正確的是
( )
【解析】選D。鋁、鐵、鎂都可與鹽酸反應產(chǎn)生無色氣體,不能得出含鋁、鐵、鎂三種金屬的結論,A錯誤;鋁、鐵、鎂三種金屬中只有鋁能與NaOH溶液反應產(chǎn)生無色氣體,B錯誤;氫氧化鎂與氫氧化鋁均為白色沉淀,C錯誤;用鹽酸溶解后生成的亞鐵離子在空氣中易被氧化成Fe3+,加入KSCN溶液呈紅色,D正確。
2.把NaOH、MgCl2、AlCl3三種固體組成的混合物溶于足量水后有1.16 g白色沉淀,在所得的濁液中逐滴加入1 ml·L-1 HCl溶液,加入HCl溶液的體積與生成沉淀的質量關系如圖所示,下列敘述正確的是( )
A.A點的沉淀物的化學式為Al(OH)3
B.AB段發(fā)生的反應是Al3++3OH-Al(OH)3↓
C.原混合物中MgCl2的質量是1.90 g
D.AlCl3的質量是1.335 g
【解析】選C。在濁液中加入HCl溶液至10 mL,沉淀質量一直為1.16 g,說明濁液顯堿性,A點的沉淀物是Mg(OH)2,A錯誤;在AB段Al,轉變?yōu)锳l(OH)3沉淀,B錯誤;原混合物中:m(MgCl2)=×95 g·ml-1=1.90 g,C正確;根據(jù)AlCl3～Al～HCl,n(AlCl3)=1 ml·L-1×(30-10)×10-3 L=0.02 ml,m(AlCl3)=
0.02 ml×133.5 g·ml-1=2.67 g,D錯誤。
【加固訓練】
室溫下,在0.2 ml·L-1 Al2(SO4)3溶液中,逐滴加入1.0 ml·L-1 NaOH溶液,實驗測得溶液pH隨NaOH溶液體積變化曲線如圖,下列說法正確的是( )
A.a點,離子方程式為Al3++3OH-Al(OH)3↓
B.a～b段,溶液pH增大,促進了氫氧化鋁的堿式電離
C.b～c段,加入的OH-主要用于生成Al(OH)3沉淀
D.d點時,Al(OH)3沉淀開始溶解
【解析】選C。硫酸鋁水溶液呈酸性,a點發(fā)生Al3++3H2OAl(OH)3+3H+,A錯誤;a～b段pH增大,c(OH-)增大,促進了Al(OH)3的酸式電離,抑制堿式電離,B錯誤;b～c段發(fā)生Al3++3OH-Al(OH)3↓,C正確;c點后pH發(fā)生突變,是由于氫氧化鈉過量,Al(OH)3沉淀開始溶解,而d點pH大于10,氫氧化鈉遠遠過量,溶液為偏鋁酸鈉和NaOH的混合溶液,D錯誤。
3.新型鎂鋁合金(Mg17Al12)有儲氫性能,它在一定條件下完全吸氫的反應為Mg17Al12+17H217MgH2+12Al,得到的混合物Y(17MgH2+12Al)能與酸反應釋放出大量氫氣。下列說法正確的是( )
A.該合金應在氮氣保護下,用一定比例的Mg、Al單質熔煉而成
B.該合金中含有離子鍵,鋁元素呈正價
C.1 ml Mg17Al12完全吸氫后得到的Y與鹽酸完全反應放出H2在標準狀況下的體積為1 164.8 L
D.合金的熔點高于金屬鎂、金屬鋁的熔點
【解析】選C。鎂和氮氣反應,A錯誤;合金是金屬的混合物,不存在離子鍵,B錯誤;1 ml Mg17Al12相當于17 ml鎂和12 ml鋁,吸收了17 ml的氫氣,1 ml Mg17Al12和鹽酸反應生成的氫氣為17 ml+18 ml=35 ml,總共產(chǎn)生的氫氣為
35 ml+17 ml=52 ml,其標準狀況下的體積為52 ml×22.4 L·ml-1=
1 164.8 L,C正確;合金的熔點低于各成分金屬的熔點,D錯誤。
4.某燒杯中盛有含0.2 ml NH4Al(SO4)2的溶液,向其中緩緩加入4 ml·L-1的
NaOH溶液200 mL,使其充分反應,此時燒杯中鋁元素的主要存在形式為
( )
A.Al3+和Al(OH)3B.Al
C.Al和Al(OH)3D.Al(OH)3
【解析】選D。n(Al3+)=0.2 ml,n(N)=0.2 ml,n(OH-)=0.8 ml,完全反應后,恰好生成0.2 ml Al(OH)3和0.2 ml NH3·H2O。
5.下列有關鋁及其化合物的敘述正確的是( )
A.鋁粉與氧化鎂共熱可制取金屬鎂
B.污水中的重金屬離子,常用加入明礬除去
C.向氯化銨溶液中投入一鋁片,鋁片上產(chǎn)生大量氣泡,該氣體是氨氣
D.鋁箔在氯氣中燃燒可制備無水三氯化鋁
【解析】選D。鎂比鋁活潑,不能用鋁粉制取鎂,A錯誤;明礬只能使污水中的懸浮物沉降,不能除去重金屬離子,B錯誤;氯化銨溶液顯酸性,與鋁反應產(chǎn)生氫氣,C錯誤;鋁在氯氣中燃燒生成AlCl3,D正確。
6.某化合物由兩種單質直接反應生成,將其加入NaHCO3溶液中同時有氣體和沉淀產(chǎn)生。下列化合物中符合上述條件的是( )
A.AlCl3 B.Al2O3
C.Al(OH)3D.NaAlO2
【解析】選A。AlCl3可由單質Al與Cl2反應制得,AlCl3與NaHCO3反應生成CO2和Al(OH)3沉淀,同時有氣體和沉淀產(chǎn)生,A正確;Al2O3與NaHCO3溶液不反應,B錯誤;Al(OH)3、NaAlO2不能由兩種單質直接反應生成,C、D錯誤。
7.實驗室模擬工業(yè)上以鋁土礦(含Al2O3、Fe2O3、SiO2)為原料制銨明礬NH4Al(SO4)2晶體的工藝流程如圖所示,下列說法錯誤的是
( )
A.固體a的化學式為SiO2
B.固體b的化學式為Fe(OH)3
C.Ⅲ中通入足量CO2氣體發(fā)生反應的離子方程式為2Al+CO2+3H2OC+
2Al(OH)3↓
D.由Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ都要用到的分離方法是過濾
【解析】選C。SiO2不溶鹽酸,A正確;紅褐色固體是Fe(OH)3,B正確;Ⅲ中通入足量CO2氣體發(fā)生反應的離子方程式為Al+CO2+2H2OHC+Al(OH)3↓,C錯誤;Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ都要用到的分離方法是過濾,D正確。
8.(能力挑戰(zhàn)題)向甲溶液中緩慢滴加乙溶液,反應生成沉淀的質量如圖所示,其中符合圖象的一組是 ( )
【解析】選C。向甲溶液中緩慢滴加NaOH溶液時,圖象中間一段沉淀質量不變的反應不存在,A錯誤;向甲溶液中緩慢滴加Ba(OH)2溶液時,不存在沉淀部分溶解的反應,B錯誤;在甲溶液中加入NaOH溶液時,NaOH先與鹽酸反應,沒有沉淀生成,隨后Al3+、Fe3+開始沉淀,當兩種離子沉淀完全后,OH-和N反應,此時沉淀質量不變,最后OH-與Al(OH)3反應,沉淀部分溶解與圖象變化相符,C正確;向甲溶液中加硫酸時,最終沉淀會全部溶解,D錯誤。
【加固訓練】
某實驗小組對一含有Al3+的未知溶液進行了如下分析:
(1)滴入少量氫氧化鈉,無明顯變化;
(2)繼續(xù)滴加NaOH溶液,有白色沉淀;
(3)滴入過量的氫氧化鈉,白色沉淀明顯減少。
實驗小組經(jīng)定量分析,得出如圖所示沉淀與滴入氫氧化鈉體積的關系。下列說法錯誤的是( )
A.該未知溶液中至少含有3種陽離子
B.滴加的NaOH溶液的物質的量濃度為5 ml·L-1
C.若另一種離子為二價陽離子,則a=10
D.若將最終沉淀過濾、洗滌、灼燒,其質量一定為6 g
【解析】選D。實驗過程分析滴入氫氧化鈉無沉淀,說明含有H+,繼續(xù)滴入氫氧化鈉溶液生成白色沉淀說明一定生成氫氧化鋁沉淀,加入過量的氫氧化鈉溶液沉淀減少,圖象分析說明溶液中除了鋁離子,應還有另一種金屬陽離子,該未知溶液中至少含有3種陽離子,A正確;依據(jù)圖象分析溶解的氫氧化鋁物質的量為0.20 ml-0.15 ml=0.05 ml,消耗氫氧化鈉溶液體積=110 mL-100 mL=10 mL,氫氧化鈉的濃度是=5 ml·L-1,B正確;若另一種陽離子為二價金屬陽離子,生成氫氧化鋁最大沉淀量0.05 ml,二價金屬物質的量為0.15 ml,開始消耗氫氧化鈉體積為a mL,消耗氫氧化鈉物質的量為0.05 ml×3+0.15 ml×2+a×
10-3 L×5 ml·L-1=0.1 L×5 ml·L-1,a=10, C正確;最后得到的沉淀不能確定其成分,所以不能計算灼燒后得到的氧化物的質量,D錯誤。
二、非選擇題(本題包括3小題,共52分)
9.(18分)無水AlCl3可用作有機合成的催化劑、食品膨松劑等。工業(yè)上可由鋁土礦(主要成分是Al2O3和Fe2O3)和焦炭制備,流程如下:
已知:AlCl3、FeCl3分別在183 ℃、315 ℃時升華
(1)鋁離子的結構示意圖為________,實驗室配制氯化鋁溶液時加入鹽酸的目的是__________________________。
(2)氯化爐中Al2O3、Cl2和焦炭在高溫下發(fā)生反應的化學方程式為_________
_____________; 爐氣中殘余的少量Cl2,可用NaOH溶液吸收,其離子方程式為______________________。
(3)700 ℃時,升華器中物質經(jīng)充分反應后需降溫實現(xiàn)FeCl3和AlCl3的分離。請選擇合適的溫度范圍________________。
a.低于183 ℃
b.介于183 ℃和315 ℃之間
c.高于315 ℃
(4)樣品(含少量FeCl3)中AlCl3含量可通過下列操作測得(部分物質略去)。
m克樣品NaAlO2溶液Al(OH)3n克Al2O3
計算該樣品中AlCl3的質量分數(shù)________(結果用m、n表示,不必化簡)。
【解析】(1)鋁離子的結構示意圖為,實驗室配制氯化鋁溶液時加入鹽酸的目的是防止氯化鋁水解。
(2)氯化爐中Al2O3、Cl2和焦炭在高溫下發(fā)生反應的化學方程式為Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO;爐氣中殘余的少量Cl2,可用NaOH溶液吸收,其離子方程式為Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O。
(3)AlCl3、FeCl3分別在183 ℃、315 ℃時升華,為實現(xiàn)FeCl3和AlCl3的分離,讓溫度介于183～315 ℃,使氯化鋁升華。
(4)n克Al2O3中n(Al)=×2 ml, 樣品中AlCl3的物質的量為×2 ml,質量為×2 ml×133.5 g·ml-1, 該樣品中AlCl3的質量分數(shù)為×100%。
答案:(1) 防止氯化鋁水解
(2)Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO
Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O
(3)b
(4)×100%或×100%
10.(16分)實驗室采用MgCl2、AlCl3的混合溶液與過量氨水反應制備MgAl2O4的主要流程如下:
(1)制備MgAl2O4過程中,高溫焙燒時發(fā)生反應的化學方程式為_____________
__________________________。
(2)判斷流程中沉淀是否洗凈所用的試劑是____________。
(3)在25 ℃下,向濃度均為0.01 ml·L-1的MgCl2和AlCl3混合溶液中逐滴加入氨水,先生成________沉淀(填化學式),生成該沉淀的離子方程式:_________
________________________________。
【已知25 ℃時Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11, Ksp[Al(OH)3]=3×10-34】
【解析】(1)MgCl2、AlCl3的混合溶液與過量氨水反應產(chǎn)生的沉淀是Mg(OH)2、Al(OH)3,高溫焙燒時發(fā)生反應的化學方程式為2Al(OH)3+Mg(OH)2
MgAl2O4+4H2O。
(2)沉淀中附著Cl-、N,判斷流程中沉淀是否洗凈所用的試劑是AgNO3溶液。
(3)Ksp[Al(OH)3]小,Al(OH)3先沉淀。
答案:(1)2Al(OH)3+Mg(OH)2MgAl2O4+4H2O
(2)AgNO3溶液
(3)Al(OH)3 Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3N
11.(18分)(能力挑戰(zhàn)題)某無色溶液中可能含有H+、OH-、Na+、N,加入鋁粉后,只產(chǎn)生H2,問該無色溶液中能大量存在哪幾種離子。
(1)加入鋁粉產(chǎn)生H2,說明鋁具有__________(填“氧化性”或“還原性”)。
(2)若H+大量存在,則N就不能大量存在。設計實驗證實如下:
①鹽酸溶解Al2O3薄膜的離子方程式是 __。
②根據(jù)現(xiàn)象Ⅱ,推測溶液中產(chǎn)生了NO,為進一步確認,進行如下實驗:
a.淺棕色氣體是_____________________。
b.實驗1的目的是___________________。
c.實驗1、2說明反應生成了NO,將生成NO的離子方程式補充完整:
____Al+____N+__ ____Al3++____NO↑+____
(3)再假設:若OH-大量存在,N也可能不大量存在。
重新設計實驗證實如下:
為確認:“刺激性氣味”氣體,進行如下實驗:用濕潤KI-淀粉試紙檢驗,未變藍;用濕潤紅色石蕊試紙檢驗,試紙變藍。
①刺激性氣味的氣體是________。
②產(chǎn)生該氣體的離子方程式是_____________________。
(4)在NaOH溶液中加入鋁粉,結果只檢驗出有H2生成,其化學方程式是_______
_________________。
【解析】(1)加入鋁粉產(chǎn)生H2, Al為還原劑,具有還原性。
(2)①鹽酸與氧化鋁反應的離子反應方程式為6H++Al2O32Al3++3H2O。
②液面上方呈淺棕色,一定不是氫氣,為氮的氧化物,將濕潤KI-淀粉試紙置于空氣中未變藍,說明KI在空氣中不能被氧化,而用濕潤KI-淀粉試紙檢驗淺棕色氣體試紙變藍,則KI被氧化,即二氧化氮與水反應生成硝酸,再氧化碘離子生成碘單質。
a.由上述分析可知,淺棕色氣體是NO2;
b.實驗1的目的是對比實驗;
c.Al與H+、N發(fā)生反應的離子方程式為Al+N+4H+Al3++NO↑+2H2O。
(3)①用濕潤KI-淀粉試紙檢驗,未變藍;用濕潤紅色石蕊試紙檢驗,試紙變藍,則氣體為NH3。
②由上述分析可知,堿性條件下Al與N發(fā)生反應的離子方程式為8Al+3N+5OH-+2H2O3NH3↑+8Al。
(4)NaOH溶液中加入鋁粉,反應的化學方程式為2Al+2NaOH+2H2O
2NaAlO2+3H2↑。
答案:(1)還原性
(2)①6H++Al2O32Al3++3H2O
②a.NO2
b.對比實驗,排除氧氣使?jié)駶櫟腒I-淀粉試紙變藍的可能
c.1 1 4H+ 1 1 2H2O
(3)①NH3
②8Al+3N+5OH-+2H2O3NH3↑+8Al
(4)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑選項
實驗方案
現(xiàn)象、結論
A
加入鹽酸
產(chǎn)生無色氣體;含鋁、鐵、鎂三種金屬
B
加入NaOH溶液
有無色氣體產(chǎn)生;含有鎂、鋁兩種金屬
C
加入鹽酸后,所得溶液中再加入少量NaOH溶液
產(chǎn)生白色沉淀;含有金屬鎂
D
用鹽酸溶解并放置一會兒后,加入KSCN溶液
溶液呈紅色;含有鐵元素
甲
乙
A
AlCl3、Mg(NO3)2、HNO3
NaOH
B
Na2CO3、NH4HCO3、Na2SO4
Ba(OH)2
C
NH4NO3、Al(NO3)3、Fe(NO3)3、HCl
NaOH
D
NaAlO2、氨水、NaOH
H2SO4
裝置
現(xiàn)象
Ⅰ.實驗初始,未見明顯現(xiàn)象
Ⅱ.過一會兒,出現(xiàn)氣泡,液面上方呈淺棕色
Ⅲ.試管變熱,溶液沸騰
實驗
內容
現(xiàn)象
實驗1
將濕潤KI-淀粉試紙置于空氣中
試紙未變藍
實驗2
用濕潤KI-淀粉試紙檢驗淺棕色氣體
試紙變藍
裝置
現(xiàn)象
Ⅰ.實驗初始,未見明顯現(xiàn)象
Ⅱ.過一會兒,出現(xiàn)氣泡,有刺激性氣味

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