第2節(jié) 鎂、鋁及其重要化合物一、選擇題1氧化還原反應(yīng)在生產(chǎn)、生活中具有廣泛的用途。下列做法中涉及到鋁元素的還原性的是()A明礬凈化水B用氫氧化鋁治療胃酸過(guò)多C用鋁制容器存放濃硫酸D電解熔融氧化鋁制單質(zhì)鋁解析：選C。A項(xiàng)是Al33H2OAl(OH)3(膠體)3H，Al(OH)3膠體吸附懸浮雜質(zhì)而起到凈化水的作用；B項(xiàng)是Al(OH)33HCl=AlCl33H2O；D項(xiàng)是電解時(shí)鋁從化合物中被還原得到鋁單質(zhì)，表現(xiàn)出氧化性；而C項(xiàng)鋁被濃硫酸氧化，表現(xiàn)出還原性，故選C項(xiàng)。2化學(xué)在生產(chǎn)和日常生活中有著重要的應(yīng)用。下列說(shuō)法中不正確的是()A鋁比鐵活潑，但鋁制品比鐵制品在空氣中耐腐蝕B鋁熱反應(yīng)不僅被用于焊接鋼軌，而且還常被用于冶煉熔點(diǎn)較高的金屬C電解AlCl3飽和溶液，可制得金屬鋁DAl2O3、MgO的熔點(diǎn)很高，可用于制作耐高溫材料解析：選C。A鋁比鐵活潑，但鋁制品表面容易形成致密的氧化物薄膜，比鐵制品在空氣中耐腐蝕，故A正確；B鋁屬于活潑的金屬元素，具有較強(qiáng)的還原性，鋁熱反應(yīng)不僅被用于焊接鋼軌，而且還常被用于冶煉熔點(diǎn)較高的金屬，故B正確；C冶煉鋁，一般通過(guò)電解熔融狀態(tài)的氧化鋁，鋁屬于活潑的金屬元素，電解AlCl3飽和溶液，得不到鋁，故C錯(cuò)誤；DAl2O3、MgO的熔點(diǎn)很高，可用于制作耐高溫材料，故D正確。3下列反應(yīng)的離子方程式書寫正確的是()ACO2通入NaAlO2溶液中：AlOCO2H2O=Al(OH)3COBAl2O3與過(guò)量氨水：Al2O36NH3H2O=2Al36NHC向AlCl3溶液中加入過(guò)量NaOH溶液：Al33OH=Al(OH)3D向AlCl3溶液中滴入過(guò)量的氨水：Al33NH3H2O=Al(OH)33NH解析：選D。 A項(xiàng)電荷不守恒，質(zhì)量不守恒；B項(xiàng)Al2O3不溶于氨水；C項(xiàng)AlCl3與過(guò)量NaOH溶液反應(yīng)生成的是NaAlO2而不是Al(OH)3沉淀。4下列各組物質(zhì)，不能按(“”表示反應(yīng)一步完成)關(guān)系轉(zhuǎn)化的是()選項(xiàng)abcAAl2O3NaAlO2Al(OH)3BAlCl3Al(OH)3NaAlO2CAlAl(OH)3Al2O3DMgCl2Mg(OH)2MgO解析：選C。A、B、D三項(xiàng)中的轉(zhuǎn)化關(guān)系分別為，C項(xiàng)中Al不能經(jīng)一步反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Al(OH)3。5將等物質(zhì)的量的金屬Na、Mg、Al分別與100 mL 2 molL1的鹽酸反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得生成氣體的體積V(已折合為標(biāo)準(zhǔn)狀況)與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示，則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()Ax2.24B鈉的物質(zhì)的量為0.2 molC反應(yīng)時(shí)，Na、Mg、Al均過(guò)量D曲線b為Mg與鹽酸反應(yīng)的圖像解析：選C。由圖像可以看出，生成氣體的體積相等，則鹽酸完全反應(yīng)，x2.24，A正確。根據(jù)生成的H2為2.24 L，可知Na失去0.2 mol電子，則鈉的物質(zhì)的量為0.2 mol，B正確。反應(yīng)時(shí)如果鈉過(guò)量，則鈉會(huì)與水反應(yīng)，生成的氣體必多于2.24 L，C錯(cuò)誤。根據(jù)反應(yīng)速率可知曲線a、b、c依次是Na、Mg、Al與鹽酸反應(yīng)的圖像，D正確。6將鐵鋁礬Al2Fe(SO4)4xH2O溶于水中，得到淺綠色溶液，有關(guān)該溶液的敘述正確的是()A鐵鋁礬有凈水作用，其水溶液顯中性B向該溶液中加入Na2S溶液，有淡黃色沉淀C用惰性電極電解該溶液時(shí)，陰極區(qū)有沉淀D在空氣中，蒸干并灼燒該溶液，最后所得的殘留固體為Al2O3、Fe2O3解析：選C。A鐵鋁礬溶于水電離出鋁離子和亞鐵離子，Al3、Fe2水解顯酸性，A項(xiàng)錯(cuò)誤；BS2和Al3水解相互促進(jìn)，生成氫氧化鋁和H2S，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C陰極氫離子放電，所以會(huì)生成氫氧化鋁和氫氧化亞鐵沉淀，C項(xiàng)正確；DFe2易被空氣中的氧氣氧化成Fe3，Al3、Fe3水解生成硫酸，硫酸難揮發(fā)，所以最終得到的是硫酸鋁和硫酸鐵，D項(xiàng)錯(cuò)誤。7某同學(xué)通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)探究Mg及其化合物的性質(zhì)，操作正確且能達(dá)到目的的是()A將水加入濃硫酸中得到稀硫酸，置鎂片于其中探究Mg的活潑性B將NaOH溶液緩慢滴入MgSO4溶液中，觀察Mg(OH)2沉淀的生成C將Mg(OH)2濁液直接倒入已裝好濾紙的漏斗中過(guò)濾，洗滌并收集沉淀D將Mg(OH)2沉淀轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中，加足量稀鹽酸，加熱蒸干得無(wú)水MgCl2固體解析：選B。A濃硫酸的密度大于水，因此稀釋濃硫酸，應(yīng)把濃硫酸加入到水中，邊加邊攪拌，故錯(cuò)誤；BMg22OH=Mg(OH)2，故正確；C過(guò)濾時(shí)，沿著玻璃棒倒入漏斗中，故錯(cuò)誤；D需要先在燒杯中加稀鹽酸溶解沉淀；加熱促進(jìn)Mg2的水解，加熱蒸干不能得到MgCl2固體，故錯(cuò)誤。8已知NHAlO2H2O=Al(OH)3NH3H2O，向含有等物質(zhì)的量的NH、Al3、H的混合溶液中，慢慢滴加NaOH溶液直至過(guò)量，并不斷攪拌，發(fā)生以下離子反應(yīng)：HOH=H2OAl(OH)3OH=AlO2H2OAl33OH=Al(OH)3NHOH=NH3H2O先后順序正確的是()ABCD解析：選C。結(jié)合OH能力強(qiáng)的先反應(yīng)，第一個(gè)反應(yīng)為HOH=H2O；第二個(gè)反應(yīng)為Al33OH=Al(OH)3；AlO與NH能相互促進(jìn)水解而生成Al(OH)3，故第三個(gè)反應(yīng)為NHOH=NH3H2O；最后一個(gè)反應(yīng)為Al(OH)3OH=AlO2H2O。9通過(guò)觀察化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析歸納出正確的結(jié)論，是學(xué)習(xí)化學(xué)科學(xué)最基本的技能之一。下列由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出的結(jié)論正確的是()選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論A把相同大小的一塊鋁和鎂分別投入相同濃度的NaOH溶液中：鋁溶解有氣泡放出，而鎂沒(méi)有任何變化由此得出：鋁的金屬性比鎂強(qiáng)B取一塊鋁箔，用酒精燈點(diǎn)燃：鋁箔只熔化成液體而沒(méi)有脫落由此得出：鋁不易燃燒C向氯化銨溶液中投入一鋁片：鋁片上產(chǎn)生大量氣泡由此得出：該氣體是氨氣D向氯化鋁溶液中逐滴滴加NaOH溶液至過(guò)量：先產(chǎn)生白色沉淀，后沉淀逐漸溶解，最后沉淀完全消失由此得出：氫氧化鋁能溶于強(qiáng)堿溶液解析：選D 。A項(xiàng)，比較金屬性的強(qiáng)弱是用金屬單質(zhì)與水或酸反應(yīng)產(chǎn)生H2的難易程度，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由于生成了熔點(diǎn)很高的氧化鋁，起到隔絕空氣的作用，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，產(chǎn)生的氣體應(yīng)為H2，錯(cuò)誤。10工業(yè)上用某種氧化鋁礦石(含F(xiàn)e2O3雜質(zhì))為原料冶煉鋁的工藝流程如下：對(duì)上述流程中的判斷正確的是()A試劑X可以為氨水，沉淀中含有鐵的化合物BCO2可以用H2SO4溶液或稀鹽酸代替C反應(yīng)中的離子方程式為CO2AlO2H2O=Al(OH)3HCOD工業(yè)上還可采用Fe還原Al2O3的方法制Al，成本更低解析：選C。A項(xiàng)，試劑X應(yīng)為強(qiáng)堿溶液，使Al2O3溶解；B項(xiàng)，若用強(qiáng)酸代替CO2，強(qiáng)酸過(guò)量時(shí)，Al(OH)3會(huì)溶解，不能保證生成Al(OH)3沉淀；D項(xiàng)，因Al比Fe活潑，不能用Fe置換Al。二、非選擇題11某混合物甲中含有明礬KAl(SO4)212H2O、Al2O3和Fe2O3。在一定條件下由甲可實(shí)現(xiàn)如圖所示的物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)寫出A、B、D的化學(xué)式：A_、B_、D_。(2)試劑a最好選用_。ANaOH溶液 B稀鹽酸 C二氧化碳D氨水(3)寫出反應(yīng)的離子方程式：_。(4)固體E可以作為復(fù)合性的化學(xué)肥料，E中所含物質(zhì)的化學(xué)式為_(kāi)。解析：根據(jù)已知信息中甲的成分，可推斷B為氧化鋁，因此反應(yīng)是通過(guò)電解Al2O3而得到D(氧氣)和A(單質(zhì)鋁)。甲加入水過(guò)濾得到明礬溶液(溶液中含有Al3、K和SO)和氧化鋁、氧化鐵沉淀，再向沉淀中加入氫氧化鈉溶液，則氧化鋁溶解，再通入過(guò)量二氧化碳可以得到氫氧化鋁沉淀。試劑a應(yīng)該為氨水，如果加入的試劑a是氫氧化鈉溶液，則其加入的量不易控制，由此可推知E為硫酸鉀、硫酸銨的混合物。答案：(1)AlAl2O3O2(2)D (3)AlO2H2OCO2=Al(OH)3HCO(4)K2SO4、(NH4)2SO412鋁是人類生活中繼銅、鐵之后又一個(gè)重要的金屬。工業(yè)上冶煉金屬鋁的原料來(lái)源于自然界中重要的礦物質(zhì)釩土(主要成分Al2O3；還有SiO2、Fe2O3、FeCO3、MgCO3等雜質(zhì))。從釩土中提取得到Al2O3的工藝流程如下圖所示：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)固體A所含物質(zhì)的化學(xué)式是_。(2)寫出溶液A與足量氣體B反應(yīng)的離子方程式：_。(3)工業(yè)冶煉金屬鋁通常用石墨碳?jí)K作電解槽的陽(yáng)極，請(qǐng)你根據(jù)電解原理解釋電解冶煉鋁的過(guò)程中，需要定期補(bǔ)充陽(yáng)極碳?jí)K的原因：_。(4)Al2O3的熔點(diǎn)很高，因而在工業(yè)冶煉時(shí)，需將Al2O3熔于熔化的冰晶石(Na3AlF6)中進(jìn)行電解。請(qǐng)寫出電解過(guò)程中陰極的電極反應(yīng)式：_。工業(yè)上通常將Al(OH)3和Na2CO3一同溶于氫氟酸來(lái)制取冰晶石，反應(yīng)時(shí)放出CO2氣體，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(5)有一位同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn)，AlCl3的熔點(diǎn)很低。他提出：可通過(guò)電解熔融狀態(tài)的AlCl3制取金屬鋁。你認(rèn)為他提出的方案是否可行？為什么？_。(6)某企業(yè)用上述工藝流程進(jìn)行生產(chǎn)，每10.0 t釩土可得到金屬鋁1.35 t。如果不考慮生產(chǎn)過(guò)程的損耗，則釩土中Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)。解析：(1)釩土的主要成分是Al2O3，還有SiO2、Fe2O3、FeCO3、MgCO3等雜質(zhì)，除SiO2不反應(yīng)外，與鹽酸反應(yīng)生成的金屬陽(yáng)離子有Al3、Fe3、Fe2、Mg2等，這些金屬陽(yáng)離子再與氫氧化鈉反應(yīng)后生成的可溶物為NaAlO2，不溶物為Fe(OH)2、Fe(OH)3、Mg(OH)2；(2)由(1)知溶液A主要成分為NaAlO2和剩余的氫氧化鈉，通入足量二氧化碳?xì)怏w發(fā)生反應(yīng)：CO2OH=HCO和AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO；(3)電解冶煉鋁的陽(yáng)極產(chǎn)物為O2，在高溫條件下，O2與陽(yáng)極碳發(fā)生反應(yīng)消耗陽(yáng)極碳?jí)K，所以需要定期補(bǔ)充陽(yáng)極碳?jí)K；(4)電解熔融的氧化鋁，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，即鋁離子得電子生成單質(zhì)鋁，陰極的電極反應(yīng)為Al33e=Al；工業(yè)上通常將Al(OH)3和Na2CO3一同溶于氫氟酸來(lái)制取冰晶石，反應(yīng)時(shí)放出CO2氣體，根據(jù)原子守恒配平，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al(OH)33Na2CO312HF=2Na3AlF63CO29H2O。(5)AlCl3是共價(jià)化合物，在熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電，不能用來(lái)電解，而氧化鋁為離子化合物，在熔融狀態(tài)下可導(dǎo)電，可以用來(lái)電解；(6)根據(jù)元素守恒，釩土中每1 mol Al2O3會(huì)生成2 mol Al，則釩土中Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(1.35 t102 gmol1)(27 gmol1210 t)100%25.5%。答案：(1)Fe(OH)2、Fe(OH)3、Mg(OH)2(2)CO2OH= HCO、AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO (3)電解冶煉鋁的陽(yáng)極產(chǎn)物為氧氣，在高溫條件下，氧氣與陽(yáng)極碳發(fā)生反應(yīng)消耗陽(yáng)極碳?jí)K(4)Al33e=Al2Al(OH)33Na2CO312HF=2Na3AlF63CO29H2O(5)不可行；AlCl3是共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)的AlCl3不導(dǎo)電(6)25.5%(或0.255)13聚合氯化鋁晶體是介于AlCl3和Al(OH)3 之間的一種水溶性無(wú)機(jī)高分子聚合物，其制備原料主要是鋁加工行業(yè)的廢渣鋁灰，它主要含Al2O3、Al，還有SiO2等雜質(zhì)。聚合氯化鋁生產(chǎn)的工藝流程如下：(1)反應(yīng)中副產(chǎn)品a是_(用化學(xué)式表示)。(2)升高pH至4.05.0的目的是_。(3)生產(chǎn)過(guò)程中可循環(huán)使用的物質(zhì)是_(用化學(xué)式表示)。(4)為使得到的晶體較純凈，生產(chǎn)過(guò)程中使pH升高的C物質(zhì)可選用_(填編號(hào))。aNaOHbAlc氨水dAl2O3eNaAlO2(5)聚合氯化鋁晶體的化學(xué)式可表示為Al2(OH)nCl6nxH2Om，實(shí)驗(yàn)室測(cè)定n的值：稱取a g晶體，制成粉末，加熱至質(zhì)量不再變化為止，稱量為b g。此過(guò)程可能用到的下列儀器有_。a蒸發(fā)皿b坩堝c研缽d試管另取a g晶體，進(jìn)行如下操作：用A試劑溶解加足量AgNO3溶液C操作烘干稱量為c g。A試劑為_(kāi)(填試劑名稱)，C操作為_(kāi)(填操作名稱)。n_(用含b、c的代數(shù)式表示)。解析：(1)鋁灰用水清洗后，加入鹽酸，Al與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生H2，因此氣體a為H2。(2)鋁灰加入鹽酸得到的B為AlCl3溶液，降溫熟化后，升高pH可以促進(jìn)AlCl3水解，從而使晶體析出。(3)生產(chǎn)過(guò)程中HCl可以循環(huán)使用。(4)生產(chǎn)過(guò)程中為使pH升高，可以加入Al、Al2O3，它們與AlCl3水解生成的H反應(yīng)，且不會(huì)引入其他雜質(zhì)。(5)將晶體制成粉末，需要用到研缽，加熱粉末至質(zhì)量不再變化，需要用到坩堝，得到的b g物質(zhì)為Al2O3。將晶體溶解，選擇硝酸，操作C為過(guò)濾、洗滌，得到的c g物質(zhì)為AgCl。根據(jù)關(guān)系式：Al2O3(6n)AgCl，有102(861143.5n)bc，解得n。答案：(1)H2(2)促進(jìn)AlCl3的水解，使晶體析出(3)HCl(4)bd(5)bc硝酸過(guò)濾、洗滌14鋁鎂合金是飛機(jī)制造、化工生產(chǎn)等行業(yè)的重要材料。研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)為測(cè)定某含鎂3%5%的鋁鎂合金(不含其他元素)中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計(jì)了下列兩種不同實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究。方案一：實(shí)驗(yàn)方案將鋁鎂合金與足量NaOH溶液反應(yīng)，測(cè)定剩余固體質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。實(shí)驗(yàn)步驟(1)稱取10.8 g鋁鎂合金粉末樣品，溶于體積為V mL、物質(zhì)的量濃度為 4.0 molL1的NaOH溶液中，充分反應(yīng)。則NaOH溶液的體積V_mL。(2)過(guò)濾、洗滌、干燥、稱量固體。該步驟中若未洗滌固體，測(cè)得鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將_(填“偏高”“偏低”或“無(wú)影響”)。方案二：實(shí)驗(yàn)方案將鋁鎂合金與足量稀硫酸溶液反應(yīng)，測(cè)定生成氣體的體積。實(shí)驗(yàn)步驟(1)同學(xué)們擬選用下列實(shí)驗(yàn)裝置完成實(shí)驗(yàn)：你認(rèn)為最簡(jiǎn)易的裝置連接順序是A接()()接()()接()(填接口字母，可不填滿)。(2)仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn)裝置后，同學(xué)們經(jīng)討論認(rèn)為以下兩點(diǎn)會(huì)引起較大誤差：稀硫酸滴入錐形瓶中，即使不生成H2，也會(huì)將瓶?jī)?nèi)空氣排出，使所測(cè)H2體積偏大；實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，連接廣口瓶和量筒的導(dǎo)管中有少量水存在，使所測(cè)氫氣體積偏小。于是他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置。裝置中導(dǎo)管a的作用是_。實(shí)驗(yàn)前后量氣管(由堿式滴定管改裝)中液面讀數(shù)分別為V1 mL、V2 mL，則產(chǎn)生氫氣的體積為_(kāi)mL。若需確定產(chǎn)生氫氣的量，還需測(cè)定的數(shù)據(jù)是_。答案：方案一：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 (1)97(2)偏高方案二：(1)EDG(2)使分液漏斗內(nèi)氣體壓強(qiáng)與錐形瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)相等，打開(kāi)分液漏斗活塞時(shí)稀硫酸能順利滴下；滴入錐形瓶的稀硫酸的體積等于進(jìn)入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差(V1V2)實(shí)驗(yàn)時(shí)的溫度和壓強(qiáng)