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高中化学三维设计江苏专版必修一:课时跟踪检测(十五) 从铝土矿中提取铝

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               课时跟踪检测(十五)                 从铝土矿中提取铝


    一、单项选择题

    1.下列关于铝及其化合物的叙述正确的是(  )
    A.常温下,铝不能与氧气反应,加热条件下可以与氧气、氯气反应
    B.铝是地壳中含量最多的金属元素

    C.用于熔化烧碱的坩埚可用            Al2O3 制成
    D.因为氢氧化铝受热易分解,所以具有两性

    解析:选    B 铝在常温下就能与氧气反应形成一层致密的氧化膜,A                        项错误;Al2O3    能
与烧碱(NaOH)反应,C       项错误;氢氧化铝受热易分解,说明其不稳定,既能与酸反应生成
盐和水又能与碱反应生成盐和水是其两性的体现,D                      项错误。

    2.下列有关铝土矿中提炼铝的说法不正确的是(  )
    A.铝土矿中的铝元素是以化合态存在的,需用化学方法把铝元素变成游离态
    B.提炼过程中,先将铝土矿净化提取氧化铝,再进行冶炼
    C.可用常见的还原剂把氧化铝中的铝还原出来
    D.冶炼铝的方法同工业冶炼钠、镁相似,可用电解法

    解析:选    C 铝是活泼金属,常见的还原剂不能还原                  Al2O3,只能用电解熔融氧化铝实
现。

                        -1                           -1
    3.向  10 mL 0.1 mol·L   AlCl3 溶液中逐滴加入     0.1 mol·L  NaOH  溶液  V mL,则下
列图像正确的是(  )


                                 -1                            -1
    解析:选    B 向   10 mL 0.1 mol·L  AlCl3 溶液中逐滴加入      0.1 mol·L   NaOH 溶液   V 

mL,反应的化学方程式为           AlCl3+3NaOH===3NaCl+Al(OH)3↓,Al(OH)3+

NaOH===NaAlO2+2H2O。因此沉淀达到最大值时消耗氢氧化钠溶液是                       30 mL,溶解氢氧
化铝时又消耗氢氧化钠溶液            10 mL,B  项符合。

    4.在  MgCl2、AlCl3  的混合溶液中加入足量的氨水,下列能正确表示加入氨水的量
(x)与生成沉淀的量(y)的关系是(  )
                 中国现代教育网      www.30edu.com  全国最大教师交流平台


    解析:选    D 在   MgCl2、AlCl3 的混合溶液中加入足量氨水,生成的               Mg(OH)2、

Al(OH)3 与过量的氨水均不反应,故沉淀的量不再发生变化,D                      项正确。


    5.在某无色溶液中缓慢地滴入             NaOH  溶液直至过量,产生沉淀的质量与加入的
NaOH  溶液体积的关系如图所示,由此确定,原溶液中含有的阳离子是(  )
    A.Mg2+、Al3+、Fe2+                B.H+、Mg2+、Al3+
    C.H+、Ba2+、Al3+                   D.只有    Mg2+、Al3+
    解析:选    B 观察图像时,要注意图像的起始点、终点及曲线的走势。从图像上看,
开始时加入     NaOH  溶液没有沉淀产生,说明溶液中有               H+,沉淀量逐渐增加,达到最大值,
然后又减少说明溶液中存在            Al3+,沉淀量减少到一定量后,不再发生变化,说明溶液中还
存在   Mg2+。
    二、不定项选择题

    6.下列各组物质,不能按                   (“―→”表示反应一步完成)关系转化的是(  )
                   选项        a          b            c

                    A      Al2O3     NaAlO2       Al(OH)3

                    B      AlCl3     Al(OH)3      NaAlO2

                    C       Al       Al(OH)3       Al2O3

                    D     MgCl2     Mg(OH)2         MgO
    解析:选    C A  项,Al   O NaOH NaAlO   CO2 Al(OH)   △   Al O ;B 项,AlCl
                       2 3――→        2――→         3――→    2 3           3
NH3·H2OAl(OH)  NaOH NaAlO   HCl AlCl ;D  项,MgCl    NaOH Mg(OH)    △  MgO
 ――→          3――→        2――→      3             2――→         2――→
 HCl
――→MgCl2;C     项中,Al   不能一步转化成       Al(OH)3。

    7.将物质   X 逐滴加入    Y 溶液中,生成沉淀的物质的量(n2)与所加

X 的物质的量(n1)的关系如图所示,符合该图所示情况的是下表中的(  )
          选项       A        B        C         D

           X     NaOH     AlCl3     HCl      NaAlO2

           Y      AlCl3   NaOH     NaAlO2     HCl

    解析:选    C 滴入    X 立即有沉淀产生,可排除          B、D   两项,而向     AlCl3 溶液中滴加
NaOH  溶液时,产生沉淀消耗的           NaOH  溶液与溶解沉淀消耗的          NaOH  溶液的物质的量之
比为   3∶1,故排除     A 项,C  正确。
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    8.工业上用某种氧化铝矿石(含            Fe2O3 杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图


    对上述流程的判断正确的是(  )
    A.试剂    X 可以为   NaOH  溶液,沉淀中含有铁的化合物

    B.CO2  可以用稀硫酸或稀盐酸代替
                                    -                          -
    C.反应Ⅱ的离子方程式为           CO2+AlO   2 +2H2O===Al(OH)3↓+HCO    3

    D.工业上还可采用         Fe 还原 Al2O3 的方法制    Al,成本更低

    解析:选    AC 根据    Al(OH)3 的制备原理可知,CO2        不能用稀硫酸或稀盐酸代替,B             项

错误;Al   比  Fe 活泼,故不能采用       Fe 还原  Al2O3 的方法制    Al,D 项错误。
    三、非选择题

    9.以下为从铝土矿(Al2O3、Fe2O3、泥沙)提取铝的流程图(注:整个流程中,不考虑泥
沙的溶解及有关反应):


    据此,回答下列问题:

    (1)写出  A 溶质名称________;D     的化学式__________,Y     的名称__________。

    (2)写出①C+Ca(OH)2    的反应方程式:_____________________________________
    ________________________________________________________________________;

    ②F―→B    的反应方程式:_________________________________________________。
    (3)操作(Ⅰ)、(Ⅱ)在工业生产中的意义________________________________
    ______________________。

    解析:由框图可推知:A          溶质为    NaOH、B   为 CO2、C   为 NaHCO3  或 Na2CO3 溶液、

D 为 Al(OH)3、E  为  Al2O3、F 为 CaCO3、H   为  Al、Y 为冰晶石。

    答案:(1)氢氧化钠 Al(OH)3 冰晶石

    (2)①Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+2NaOH       或
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    NaHCO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+NaOH+H2O
               高温
            = = = = =
    ②CaCO3      CaO+CO2↑
    (3)(Ⅰ)、(Ⅱ)为工业原料的循环利用,可充分利用资源,减少污染

    10.某混合物     A,含有    KAl(SO4)2、Al2O3 和 Fe2O3,在一定条件下可实现如下图所示

的物质之间的变化(已知          Fe2O3 不溶于水和强碱溶液):


    据此回答下列问题:

    (1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四步中对于溶液和沉淀的分离采取的方法是______________。
    (2)根据上述框图反应关系,写出下列              B、E  所含物质的化学式:固体           B__________;
溶液   E__________。
    (3)写出②、④两个反应的离子方程式或化学方程式

    ②________________________________________________________________________
;

    ④________________________________________________________________________
。

    解析:首先利用       Al2O3、Fe2O3 不溶于水把它们与        KAl(SO4)2 分离开。再利用      Al2O3 的

                                   3+      -
两性将   Fe2O3 与 Al2O3 分离,最后利用      Al  和  AlO 2 的性质分别与氨水和盐酸反应转化为

Al(OH)3,最终得到     Al2O3。
    答案:(1)过滤 

    (2)Al2O3 K2SO4、NH3·H2O   和(NH4)2SO4

          3+                             +
    (3)②Al  +3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH     4
                  △
              = = = = =
    ④2Al(OH)3     Al2O3+3H2O


    一、单项选择题

    1.等体积的     AlCl3 和 NaOH 溶液混合后,沉淀物中含铝的质量与溶液中含铝的质量相

等,则   AlCl3 和 NaOH  两种溶液的物质的量浓度之比为(  )

    ①1∶3 ②2∶3 ③1∶4 ④2∶7
    A.①②                             B.②③
    C.①③                             D.②④
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    解析:选    D AlCl3 和  NaOH 溶液混合有沉淀生成,可能有两种情况:(1)NaOH                   不足

量;(2)NaOH   部分过量。若原溶液中          AlCl3 为 2     mol,如果   NaOH  不足,应为生成的

Al(OH)3 沉淀的物质的量与未反应的           AlCl3 的物质的量相等,则参与反应的             AlCl3 为 1 

mol,消耗    NaOH  3 mol,②正确;如果       NaOH  部分过量,则生成        1 mol Al(OH)3、1  mol 
AlO-2 ,共消耗    NaOH 7 mol,④正确。

    2.有  200  mL 氯化镁和氯化铝的混合溶液,其中               c(Mg2+)为 0.2 mol·L-1,c(Cl-)为
1.3 mol·L-1。要使   Mg2+全部转化为沉淀分离出来,至少需加                4 mol·L-1 NaOH  溶液的体
积为(  )
    A.40 mL                          B.72 mL
    C.80 mL                          D.128 mL
    解析:选    C 由溶液呈电中性,得          2×c(Mg2+)+3×c(Al3+)=c(Cl-)=1.3 mol·L-1,

    3+                 -1       2+
c(Al  )=0.3       mol·L  ,使  Mg   全部转化为沉淀分离出来,反应产物为                Mg(OH)2、

                   3+                     -
NaAlO2、NaCl,由    Al  ~NaAlO2~NaOH    和  Cl ~NaCl~NaOH,得:消耗         NaOH  的物
质的量:
c(Al3+)×0.2   L+c(Cl-)×0.2    L=0.32    mol,其溶液的体积为
 0.32 mol
4 mol·L-1=0.08 L=80 mL。
    3.将一小块铝片加入某盐酸中,铝片完全溶解,在所得溶液中继

续滴加   NaOH  溶液。生成      Al(OH)3 的量与加入    NaOH  溶液体积的变
化关系如图所示,下列说法正确的是(  )
    A.盐酸与铝片反应后,盐酸还有剩余

                                     3+      -
    B.图中    B 点之前发生的离子反应为          Al  +3OH   ===Al(OH)3↓
    C.A→B   段消耗的     NaOH  溶液的体积与      B→C  段消耗的    NaOH  溶液的体积比≥3∶1
    D.溶解铝片的盐酸浓度与滴加的              NaOH  溶液浓度相等
    解析:选    A A  项,从图像可知,刚滴入           NaOH  溶液时,不生成沉淀,说明盐酸与铝
片反应后仍有剩余,正确;B            项,B   点之前,在     O          →A  段,还发生了      H++OH-

===H2O 的反应,错误;C        项,A→B    段消耗的    NaOH  溶液的体积与      B→C  段消耗的
NaOH  溶液的体积比一定等于          3∶1,错误;D      项,根据题目提供条件,不能判断盐酸与
NaOH  溶液的浓度关系,错误。

    4.有一块镁铝合金,其中镁与铝的质量比是                  8∶9,加入足量稀硫酸使其完全溶解后,
再加入   NaOH  溶液,生成沉淀的质量随           NaOH  溶液体积变化的曲线如下图,其中正确的
是(  )
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                      +       2+               +      3+
    解析:选    A Mg+2H     ===Mg   +H2↑,2Al+6H     ===2Al  +3H2↑,因为硫酸是足

                                    +     -           3+      -
量的,所以加入       NaOH  溶液后发生反应       H  +OH   ===H2O,Al    +3OH   ===Al(OH)3↓,

   2+      -                           -       -
Mg   +2OH   ===Mg(OH)2↓,Al(OH)3+OH      ===AlO 2 +2H2O。镁铝质量比是        8∶9,其
物质的量比为      1∶1,设    Mg 的质量为    24 g,铝的质量为      27 g,根据元素守恒,沉淀最大质
量为   58 g+78  g=136  g,当氢氧化钠过量,沉淀只有氢氧化镁,其质量为                      58 g,比  136 
g 的一半少,因此根据上述分析,A              符合。
    二、不定项选择题

    5.如图表示     AlCl3 溶液与  NaOH  溶液相互滴加过程中微粒数量的关系曲线。判断下列
说法不正确的是(  )


    A.A  线表示    Al3+的物质的量的变化
    B.x  表示  NaOH  的物质的量

    C.C  线表示    Al(OH)3 的物质的量的变化

    D.D  线表示    Al(OH)3 的物质的量的变化

    解析:选    D AlCl3 溶液与   NaOH  溶液混合有两种方式:向           AlCl3 溶液中缓慢滴加
NaOH  溶液,开始有沉淀生成,后沉淀溶解,且生成沉淀与沉淀溶解消耗的                             NaOH  的物质
的量之比为     3∶1,对比本题中图像,则           x 表示  NaOH  的物质的量,B      项正确;另一种方式

是向   NaOH 溶液中缓慢滴加        AlCl3 溶液,开始没有沉淀,后有沉淀生成,与本题图示情况
不符。

    6.将一定质量的镁铝混合物投入              100 mL 盐酸中,固体全部溶解后,向所得溶液中加
入  NaOH 溶液,生成沉淀的物质的量与加入               NaOH  溶液的体积关系如图所示。若不考虑
金属和盐酸反应时        HCl 的挥发,则下列说法正确的是(  )


    A.镁和铝的总质量为         9 g
    B.盐酸的物质的量浓度为           5 mol·L-1
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    C.NaOH   溶液的物质的量浓度为          10 mol·L-1
    D.生成的氢气在标准状况下的体积为                10.08 L

                               +      -                              2+
    解析:选    AD AB   段发生反应     H  +OH   ===H2O,BC   段发生两个反应:Mg          +

    -                 3+      -                                       -
2OH  ===Mg(OH)2↓、Al     +3OH   ===Al(OH)3↓,CD   段发生反应      Al(OH)3+OH
       -
===AlO 2 +2H2O。所以    D 点得到的沉淀全部是         Mg(OH)2,n(Mg)=n[Mg(OH)2]=0.15 

                               -1
mol,m(Mg)=0.15    mol×24  g·mol  =3.6  g,由  Mg~H2  可得金属镁与盐酸反应生成的

H2 的物质的量为      0.15          mol;C 点得到的沉淀是        Al(OH)3 和 Mg(OH)2 的混合物,

                                                                       -1
n[Al(OH)3]=n(Al)=0.35 mol-0.15  mol=0.20  mol,m(Al)=0.20  mol×27  g·mol  =5.4 

g,由   2Al~3H2 可得金属铝与盐酸反应生成的             H2 的物质的量为     0.30       mol。m(Al)+

                                                                     -1
m(Mg)=9 g,A   项正确;标准状况下,V(H2)=(0.15 mol+0.30 mol)×22.4 L·mol           =10.08 

                                                         -       -
L,D  项正确;CD     段消耗    40 mL NaOH  溶液,根据     Al(OH)3+OH   ===AlO 2 +2H2O,此
                                                                    0.20 mol

阶段消耗    NaOH  的物质的量      n(NaOH)=n[Al(OH)3]=0.20     mol,c(NaOH)=   0.04 L =5 
mol·L-1,C  项错误;C     点溶液中溶质全部是         NaCl,n(HCl)=n(Cl-)=n(Na+)=
                                             1 mol
n(NaOH)=5 mol·L-1×0.2 L=1 mol,所以     c(HCl)=0.1 L=10 mol·L-1,B  项错误。
    三、非选择题

    7.铝土矿(主要成分为         Al2O3,还有少量杂质)是提取铝的原料。提取铝的工艺流程如
下:


    (1)请用离子方程式表示以上工艺流程中第①步反应:________________________。
    (2)写出以上工艺流程中第③步反应的化学方程式:_________________________。
    (3)若第①步加入的是盐酸,则发生反应的离子方程式为
    ________________________________________________________________________。

    解析:铝土矿的主要成分是            Al2O3,既可用氢氧化钠溶液溶解,也可用盐酸溶解,发

                             -        -                 +      3+
生的离子反应分别为         Al2O3+2OH   ===2AlO 2 +H2O,Al2O3+6H    ===2Al  +3H2O,原
方案中为保证把偏铝酸钠溶液中的铝元素完全转化为氢氧化铝沉淀,应通入足量的二氧化

碳气体,所以发生的化学反应为              NaAlO2+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+NaHCO3。

                       -        -
    答案:(1)Al2O3+2OH     ===2AlO 2 +H2O

    (2)NaAlO2+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+NaHCO3

                +      3+
    (3)Al2O3+6H  ===2Al  +3H2O

    8.把  NaOH、MgCl2、AlCl3    三种固体组成的混合物溶于足量水后,产生                  1.16  g 白色
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沉淀,再向所得浊液中逐滴加入              1.00 mol·L-1 盐酸,加入盐酸的体积与生成沉淀的关系如
图所示。


    (1)A 点的沉淀物的化学式为____________________________________________。
    理由_______________________________________________________________
    ________________________________________________________________________。
    (2)写出  A 点至  B 点发生反应的离子方程式__________________________________
    ________________________________________________________________________。

    (3)原混合物中     MgCl2 的质量是________g,AlCl3    的质量是________g,NaOH      的质量
是________g。
    (4)C 点盐酸的体积为____________mL。
    解析:(1)加入     10.0 mL  盐酸后沉淀才增加,说明加入             10.0 mL  盐酸正好与过量的

NaOH  完全反应,故      A 点的沉淀物只有       Mg(OH)2。

                      -                           -     +
    (2)A 点至  B 点,AlO  2 刚好生成    Al(OH)3,反应为    AlO 2 +H  +H2O===Al(OH)3↓。
                               1.16 g
                                   -                                        -
    (3)n(MgCl2)=n[Mg(OH)2]=58 g·mol  1=0.02 mol,m(MgCl2)=0.02 mol×95 g·mol
1=1.90 g。

                  -                            -1                           -
    n(AlCl3)=n(AlO 2 )=n(HCl)10.0~30.0=1.00 mol·L ×(30.0  mL-10.0   mL)×10

3     -1                                      -1
 L·mL   =0.02 mol,m(AlCl3)=0.02 mol×133.5 g·mol =2.67 g。

                                           -1
    n(NaOH)=2n(MgCl2)+4n(AlCl3)+1.00 mol·L   ×0.01 L=0.13 mol,m(NaOH)=0.13 

mol×40.0 g·mol-1=5.20 g。

    (4)从 B 点至  C 点,加入的盐酸刚好把          Mg(OH)2、Al(OH)3  完全溶解,则      n(HCl)=
                              0.13 mol
n(NaOH)=0.13 mol,V(盐酸)=1.00 mol·L-1=0.13 L=130 mL。

    答案:(1)Mg(OH)2 因为加入        10.0 mL 盐酸恰好中和过量        NaOH,再加盐酸沉淀增多,
        -
说明   AlO 2 转化为  Al(OH)3,故  A 点沉淀为     Mg(OH)2
          -    +
    (2)AlO 2 +H +H2O===Al(OH)3↓
    (3)1.90 2.67 5.20 (4)130
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