專題14 有關鋁化合物反應的圖象
1．某溶液中含有H+、Mg2+、Al3+三種陽離子，逐滴加入0.1mol/L NaOH溶液，消耗NaOH溶液體積和生成沉澱關係如圖，則下列說法正確的是( )
A．橫坐標為0-50mL時，所有反應為：Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓ Al3++3OH-=Al(OH)3↓
B．B點生成沉澱的總物質的量0.02mol
C．若往C點的溶液中加入足量鹽酸，沉澱將全部溶解
D．H+、Mg2+、Al3+三種陽離子物質的量濃度之比為：2:2:1
2．NH4Al(SO4)2·12H2O(銨明礬)可用作泡沫滅火器的內留劑、石油脫色劑等。某興趣小組同學用氧化鐵、鋁粉、鎂條和氯酸鉀等物質做鋁熱反應後的鋁灰及硫酸銨等為原料製備銨明礬的實驗，步驟如下：
(1)下列有關說法中正確的是_________。
A．「濾液1」中含有K+、Mg2+、Cl-
B．「濾渣1」和「濾渣2」中含有相同的物質
C．「過濾1」可用傾析法，以縮減實驗時間
D．將「濾液3」蒸乾並灼燒，可得純鹼
(2)用NaOH溶解「濾渣1」時，可以採用_________的方式提高浸出率(寫出3條)。
(3)向「濾液2」中通入足量的CO2，寫出相應的離子反應方程式__________________。
(4)由「濾渣3」製備銨明礬，經過如下步驟：a→g→_________→h(依次填入正確的序號)
a．加硫酸溶解 b．抽濾
c．加入蒸發皿中
d．降溫結晶
e．蒸發至表面出現晶膜
f．配製飽和硫酸銨溶液
g．將硫酸鋁溶液轉移至蒸發皿
h．洗滌、乾燥
(5)①根據各物質的溶解度曲線(見下圖)，在80℃時，用一定濃度的硫酸溶解「濾渣3」時，最適宜的硫酸濃度為_________。
A．3mol/L(1.20g/mL)
B．6mol/L(1.34g/mL)
C．9mol/L(1.49g/mL)
D．18mol/L(1.84g/mL)
②所需硫酸用量的簡便確定方法是__________________。
3．已知Ba(AlO2)2可溶於水。圖表示的是向A12(SO4)3溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液時，生成沉澱的物質的量y與加人Ba(OH)2的物質的量x的關係。下列有關敘述正確的是 ( )
A．a—b時沉澱的物質的量：A1(OH)3比BaSO4多
B．c—d時溶液中離子的物質的量：AlO2–比Ba2+多
C．a—d時沉澱的物質的量：BaSO4可能小於A1(OH)3
D．d—e時溶液中離子的物質的量：Ba2+不能等於OH–
4．我國自主研製的C919大型客機的機身大量採用第三代鋁鋰合金減重並提高剛度。某鋁鋰合金成分(質量百分比)如下(Bal指剩餘的百分含量)：
為了使合金具有高耐腐性能，通常先用酸腐蝕除去鋁鋰合金表面的氧化層，再進行氧化處理，並進行適當封閉，以提高合金表面耐腐蝕性能。仔細閱讀上述信息，回答下列問題：
(1)鋁鋰合金可用於製造飛機，鋁鋰合金材料的主要特點是_________________________。
(2)鋁元素原子核外有_____種不同運動狀態的電子，最外層電子排布式為___________。
(3)鹼腐蝕工藝採用40～60g/L的NaOH溶液，在40～55℃下處理0.5～2min時間。寫出鹼腐蝕主要反應的化學方程式_____________________________(寫一個即可)。
(4) 鎂與鋁也是構成輕合金的兩種常見金屬，請從原子結構角度分析比較它們金屬性的強弱_____________
(5) 向鎂鋁合金滴入鹽酸至恰好全部溶解，再逐漸滴入氫氧化鈉溶液至過量，在滴氫氧化鈉過程中觀察到的現象有：______________________________________；寫出其現象中的一個離子方程式_________________。
5．現有MgCl2和Al2(SO4)3的混合溶液，向其中逐滴加入NaOH溶液，得到沉澱的物質的量與加入NaOH的物質的量關係如圖所示，則原溶液中Cl－與SO42－的物質的量之比為( ）
A．1：3 B．1：6 C．2：3 D．3：2
6．某混合物漿液含有Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4,。考慮到膠體的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小組利用設計的電解分離裝置，使漿液分離成固體混合物和含鉻元素溶液，並回收利用。回答Ⅰ和Ⅱ中的問題。
Ⅰ．固體混合物的分離和利用(流程圖中的部分分離操作和反應條件未標明)
(1)反應①所加試劑NaOH的電子式為_________。B→C的反應條件為__________，C→Al的製備方法稱為______________。
(2)該小組探究反應②發生的條件。D與濃鹽酸混合，不加熱，無變化，加熱有Cl2生成，當反應停止後，固體有剩餘，此時滴加硫酸，又產生Cl2。由此判斷影響該反應有效進行的因素有(填序號)___________。
a．溫度 b．Cl的濃度 c．溶液的酸度
Ⅱ．含鉻元素溶液的分離和利用
(3)用惰性電極電解時，能從漿液中分離出來的原因是__________；陰極室生成的物質為___________(寫化學式)。
7．向體積為2 L、物質的量濃度均為1mol/L的NH3·H2O、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中緩緩地通入CO2至過量，則下列說法正確的是( ）
A．整個過程中通入的CO2(x軸)與生成沉澱(y軸)的關係如圖所示
B．當沉澱達到最大值時，至少通入標準狀況下的CO2的體積為89.6L
C．緩緩通入CO2與KAlO2反應時的離子方程式為：AlO2-＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO3-
D．沉澱剛達到最大值時，溶液中離子濃度的關係為：c(K＋)>c(CO32-)>c(OH－)>c(NH4+)>c(H＋)
8．目前鈷酸鋰(LiCoO2)鋰離子電池應用十分廣泛，從廢舊鈷酸鋰理離子電池中回收鋁、鐵、鈷、鋰等元素成了重要的研究課題，某小組模擬工業流程從廢舊電池中對上述元素進行提取。
已知：①濾液1中陽離子有H+、CO3+、Fe3+、Al3+、Li+等；
②幾種物質不同溫度下的溶解度如下表所示：
(1）鈷酸鋰(LiCoO2）中鈷元素的化合價是_______________。
(2）上述流程中將CoO2-轉化為Co3+的離子方程式為_________________。
(3）濾液1中加入Na2SO3的主要目的是_____________________；加入NaClO3的主要目的是____________。
(4）為了使Fe3+、Al3+沉澱完全(通常認為金屬離子濃度小於或等於10-5mol·L-1時表示已沉澱完全）加入氨水調節pH的最小值是____________(保留一位小數）。{已知：Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39，Ksp[Al(OH)3]=2.7×10-34，lg3=0.52}
(5）濾液3中加入飽和Na2CO3溶液，過濾後，需要用「熱水洗滌」的原因是_________。
(6）為得到高純度的Li2CO3，需將粗產品Li2CO3與鹽酸反應製得的LiCl進行電解。其原理如圖所示：
①電解時陽極的電解反應式為_____________________。
②電解後向產品LiOH溶液中加入過濾NH4HCO3溶液生成Li2CO3，反應的化學方程式為__________。
9．在AlCl3和MgCl2的混合液中滴加NaOH溶液，生成沉澱的量與滴入NaOH溶液的體積關係如圖所示，則原溶液中AlCl3和MgCl2的物質的量之比為( ）
A．1:2 B．1:1 C．2:1 D．3:1
10．明礬石是製取鉀肥和氫氧化鋁的重要原料，明礬石的組成和明礬相似，此外還含有氧化鋁和少量氧化鐵雜質。具體實驗步驟如下圖所示(明礬石焙燒後成分不變):
完成下列填空:
(1）「浸出」反應的離子方程式為_______。「浸出」所用稀氨水濃度為39.20g/L，配製500mL 該氨水需251.28g/L 的濃氨水________mL。
(2）「過濾」所需的玻璃儀器有______________。
(3）寫出「溶解」過程中發生反應的化學方程式_________、________。
(4）檢驗濾液中是否含有SO42- 的實驗方法__________。
(5）為測定鉀氨複合肥K2SO4、(NH4)2SO4中SO42-的質量分數，設計實驗步驟如下:
①_____________________。
②溶於水，加入足量BaCl2溶液，待白色沉澱不再產生為止。
③過濾、______、________ (依次填寫實驗操作名稱) 。
④冷卻、稱量所得沉澱的質量。
(6）若所取試樣和所得沉澱的質量分別為mg、ng,試用含有m、n的代數式表示該鉀氮複合肥中SO42-的質量分數為________。
11．在某無色溶液中緩慢地滴入NaOH溶液直至過量，產生沉澱的質量與加入的NaOH溶液體積的關係如圖所示，由此確定
(1）原溶液中含有的陽離子是(_____）
A．Mg2+、Al3+、Fe2+ B．H+、Mg2+、Al3+
C．H+、Ba2+、Al3+ D．只有Mg2+、Al3+
(2）若原溶液的體積為100mL，生成沉澱的最大質量為10.7g，最終生成沉澱的質量為2.9g，則原溶液中Al3+的物質的量濃度為____。
12．鉻合金有重要的用途，從其廢料中製取鉻的流程如下:
已知: ① Cr+H2SO4=CrSO4+H2↑，
②流程中鉻元素浸出之後至生成Cr(OH)3之間均以自由移動離子狀態存在於溶液中。
請回答下列問題:
(1）稀硫酸酸浸過程中，提高「浸出率」的措施有：________________________ (寫一條即可) 。
(2）用純鹼調節濾液pH，得到某弱鹼沉澱，若純鹼過量，則可能導致的後果是_：_____________。
(3）流程中的「副產物」中，可用作可溶性鋇鹽中毒解毒劑的物質的化學式是__________；可用作化肥的物質的化學式是_____________。
(4）加入草酸實現沉澱轉化反應化學方程式為：_______________。
(5）流程中利用鋁熱反應冶煉鉻的化學方程式為： ____________________。
(6）流程中由濾液生成Cr(OH)3的化學方程式為：____________________。
(7）除已知反應①之外，整個流程中涉及的主要氧化還原反應有_____個，分解反應有____個。
13．在100mL MgCl2和AlCl3的混和溶液中，逐滴加入NaOH溶液直至過量，經測定，加入NaOH物質的量和所得沉澱的物質的量的關係如圖所示。回答下列問題。
(1)圖中CD段反應的化學方程式為___________；C點存在的固體物質為________。
(2)A點的數據為_______；混合液中，MgCl2的濃度為_______。
14．MgO、Al2O3都是常用的耐火材料，某研究小組取100 kg含60%Al的報廢汽車的鎂鋁合金材料來製備MgO、Al2O3，其工藝流程如圖所示。
請回答下列問題：
(1)下列對合金材料的說法正確的是________(填字母)。
A．利用生鐵製造運—20飛機發動機
B．用鎂鋁合金製造運—20飛機座椅
C．用不鏽鋼製造運—20飛機電器線路的導線
D．用普通鋼製造運—20飛機滅火器的外殼
(2)物質甲是________，產品A是________。
(3)操作①、②所需的玻璃儀器是_________________________________。
(4)足量物質乙與溶液A發生反應的離子方程式為__________________________________。
(5)某同學提出可由溶液B的溶質經過轉化得到物質甲，寫出相應的化學方程式_____________________________________________________________。
15．如圖所示，B、 D是中學化學常見金屬，D在生活中應用最廣泛。
(1)寫出物質A與鹽酸反應的離子方程式_____。
(2)探究A和B反應後固體的性質：將反應後容器中的殘餘固體置於燒杯中，加入100mL稀硝酸，固體完全溶解， (假設固體全部溶解後溶液體積不變)，反應過程中無氣體放出 (活潑金屬可把稀 HNO3還原為NH4NO3)。向反應後的溶液中緩慢滴加4mol·L－1的NaOH溶液，產生沉澱的物質的量與加入NaOH溶液的體積的關係如圖所示：
①寫出DE段發生反應的離子方程式：_____。
②B與A的差值為_____mol。
③求c(HNO3)=_____。
16．鎂、鋁、鈣的某些化合物在生產、生活中有著重要應用。請按要求回答下列問題。
Ⅰ.化合物Mg5Al3(OH)19(H2O)4可作環保型阻燃材料,受熱時有如下分解反應:
(1)除去固體產物中Al2O3的離子方程式為_________________。
(2)常溫，MgO可溶於NH4Cl溶液的化學方程式為_______________。
Ⅱ.過氧化鈣(CaO2)是一種白色、無毒、難溶於水的固體消毒劑。工業生產過程如下:①在NH4Cl溶液中加入Ca(OH)2;②不斷攪拌的同時加入30% H2O2溶液(弱酸性),生成CaO2·8H2O沉澱;③經過陳化、過濾、水洗得到CaO2·8H2O,再脫水乾燥得到CaO2。
(1) 可循環使用的物質是______。工業生產中常選用過量的反應物是Ca(OH)2而不是H2O2,這是因為__________________。
(2) 檢驗CaO2·8H2O是否洗淨的操作是________。
(3) 測定產品中CaO2含量:取mg樣品,與足量稀硫酸反應充分,生成的H2O2用c mol·L-1的KMnO4溶液滴定,消耗標準液的體積為V mL,則該樣品中CaO2質量百分數為(含m、c、V的表達式)__________。
專題14 有關鋁化合物反應的圖象
1
【答案】C
【解析】A. 橫坐標為0-50mL時，所有反應為：0-10mL時，H++OH-= H2O；10-50mL時，Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓、Al3++3OH-=Al(OH)3↓，A項錯誤；B.B點生成沉澱為Mg(OH)2、Al(OH)3的總物質的量為n[Al(OH）3]+ n[Mg(OH）2]=0.001mol+0.0005mol=0.0015mol，B項錯誤；C. 若往C點的溶液中加入足量鹽酸，Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O、NaAlO2+4HCl=NaCl+AlCl3+2H2O，將全部溶解，C項正確；
D. 經計算，溶液中H+、Mg2+、Al3+三種陽離子物質的量濃度之比為：0.001mol:0.0005mol:0.001mol，即2：1：2，D項錯誤。
2
【答案】BD 加熱、提高NaOH濃度、攪拌等AlO2-+CO2+2H2O＝Al(OH)3↓+HCO3-OH-+CO2＝HCO3- f→c→e→d→b A 逐滴加入(3mo1·L-1)硫酸，並不斷攪拌，至沉澱恰好完全溶解
【解析】
(1）A.「濾液1」中主要含有氯酸鉀，故含有K+、ClO3-，故A錯誤；
B.「濾渣1」中含有氧化鐵、鋁粉、鎂條，「濾渣2」中含有氧化鐵、鎂條，含有相同的物質為氧化鐵、鎂條，故B正確；
C.傾析法可以將顆粒較大的固體與溶液分離，濾渣1中含有鋁粉，顆粒較小，不能使用傾析法，故C錯誤；
D.「濾液3」中主要含有碳酸氫鈉，碳酸氫鈉蒸乾並灼燒，受熱分解生成純鹼，故D正確。
故答案為：BD。
(2）用NaOH溶解「濾渣1」時，可採用加熱、提高NaOH濃度、攪拌等方式提高浸出率，故答案為：加熱、提高NaOH濃度、攪拌等。
(3）向「濾液2」中通入足量的CO2，偏鋁酸鈉與CO2反應生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉，氫氧化鈉與足量的CO2反應生成碳酸氫鈉，離子方程式為：AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-OH-+CO2=HCO3-，故答案為：AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-OH-+CO2=HCO3-。
(4）由「濾渣3」中主要含有氫氧化鋁，先加硫酸溶解，氫氧化鋁與硫酸反應生成硫酸鋁和水，將硫酸鋁溶液轉移至蒸發皿中，配製飽和硫酸銨溶液，加入蒸發皿中，蒸發至表面出現晶膜，降溫結晶，抽濾，得到銨明礬，洗滌、乾燥。所以製備銨明礬的步驟為：a→g→f→c→e→d→b→h，故答案為：f→c→e→d→b。
(5）①由圖可知，80℃時Al2(SO4)318H2O的溶解度約為70g，則100g水中可溶解70g晶體，則n[Al2(SO4)318H2O]=70g/666g/mol≈0.1mol，n(H2SO4)=n(SO42-)=0.1mol×3=0.3mol，若H2SO4溶解Al2O3後溶液的體積變化忽略不計，則c(H2SO4)=0.3mol/0.1L=3mol/L，故答案為：A。
②用3mol/L的H2SO4溶解Al2O3後，得到的溶液接近Al2(SO4)318H2O的飽和溶液，有利於銨明礬的製備(可減少蒸發水的量），故答案為：逐滴加入(3 mo1·L-1)硫酸，並不斷攪拌，至沉澱恰好完全溶解。
3
【答案】B
【解析】A．在a-b發生反應A12(SO4）3+3Ba(OH）2=2Al(OH）3↓+3BaSO4↓，由方程式可知，沉澱的物質的量：Al(OH）3＜BaSO4，故A錯誤；B．c-d發生反應2Al(OH）3+Ba(OH）2=Ba(AlO2）2+4H2O，1molBa(AlO2）2電離出2molAlO2-、1molBa2+，故AlO2-比Ba2+多，故B正確；C．a-b發生A12(SO4）3+3Ba(OH）2=2Al(OH）3↓+3BaSO4↓，由方程式可知，沉澱的物質的量：Al(OH）3＜BaSO4，b～d中Al(OH）3沉澱逐漸溶解轉化為Ba(AlO2）2，故a-d時沉澱的物質的量：BaSO4大於A1(OH）3，故C錯誤；D．d點時Al(OH）3沉澱恰好完全溶解，此時溶液中只存在Ba(AlO2）2，當加入的Ba(OH）2的物質的量等於Ba(AlO2）2的物質的量時，溶液中Ba2+與OH-的量相等，故D錯誤。
4
【答案】輕、堅固(或硬) 13 3s23p1 2NaOH+Al2O3 = 2NaAlO2+H2O 鎂與鋁元素原子電子層數相同，鎂原子核電荷數少、半徑大、更易失去電子，所以鎂的金屬性強於鋁先產生白色沉澱，後沉澱部分溶解；，或(任寫一個）
【解析】
(1）第三代鋁鋰合金減重並提高剛度，其特點是輕、堅固(或硬)，
故答案為：輕、堅固(或硬)；
(2）Al為13號元素，核外電子數等於質子數，為13，所以有13種不同運動狀態的電子，最外層為M層，有三個電子，其電子排布式為3s23p1，
故答案為：13；3s23p1；
(3）鹼可溶解氧化鋁，其化學方程式為：2NaOH+Al2O3 = 2NaAlO2+H2O，
故答案為：2NaOH+Al2O3 = 2NaAlO2+H2O；
(4）鋁與鎂均處於第三周期，鎂元素鎂原子核電荷數少、半徑大、更易失去電子，所以鎂的金屬性強於鋁，
故答案為：鎂與鋁元素原子電子層數相同，鎂原子核電荷數少、半徑大、更易失去電子，所以鎂的金屬性強於鋁；
5
6
7
【答案】D
【解析】A項、整個過程中，依據鹼性強弱順序可知，反應順序為Ba(OH）2、KAlO2、NH3·H2O，圖像與實際反應不符，故A錯誤；B項、當沉澱達到最大值時，2mol Ba(OH)2完全轉化為Ba CO3沉澱，消耗2mol二氧化碳；2mol KAlO2完全轉化為Al(OH）3，消耗1mol二氧化碳，故當沉澱達到最大值時通入二氧化碳的物質的量為3mol，標準狀況下的CO2的體積為6.72 L，故B錯誤；C項、緩緩通入CO2與KAlO2反應時，反應生成氫氧化鋁沉澱和碳酸鉀，反應的離子方程式為2AlO2-+3H2O+CO2=2Al(OH）3↓+CO32-，故C錯誤；D項、沉澱剛達到最大值時，溶液中溶質K2CO3和NH3·H2O的物質的量比為1:2，溶液中離子濃度的關係為：c(K＋)＞c(CO32-)＞c(OH－)＞c(NH4+)＞c(H＋)，故D正確。
8
【答案】+3 4H++CoO2===2H2O+Co3+ 將Co3+氧化為Co2+ 將Fe2+氧化為Fe3+ 4.5 Li2CO3溶解度隨溫度升高而減小，熱水洗滌可減少Li2CO3的損失2Cl--e-===Cl2↑ 2LiOH+2NH4HCO3===Li2CO3+ (NH4 )2CO3 + 2H2O
【解析】
(1）鈷酸鋰(LiCoO2）中鋰的化合價為+1、氧為-2價，根據化合物化合價代數和為0可知，鈷元素的化合價是+3價；(2）根據流程可知，廢舊電池燃燒除去碳及有機物後利用硫酸浸泡得到的濾液1中陽離子有H+、CO3+、Fe3+、Al3+、Li+等；故將CoO2-轉化為Co3+的離子方程式為4H++CoO2=== 2H2O+Co3+；(3）濾液1中陽離子有H+、CO3+、Fe3+、Al3+、Li+等；亞硫酸鈉具有還原性，能將Co3+氧化為Co2+；NaClO3具有氧化性，能將浸出液中的Fe2+氧化為Fe3+；(4）依據已知的Ksp[Al(OH)3]=2.7×10-34，Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39，可以求得Al3+和Fe3+完全以氫氧化物沉澱時(即金屬離子濃度小於10-5mol·L-1時）的pH分別為：4.5和3.4；，加入氨水調節pH的最小值是4.5；(5）濾液3中加入飽和Na2CO3溶液，過濾後，需要用「熱水洗滌」的原因是Li2CO3溶解度隨溫度升高而減小，熱水洗滌可減少Li2CO3的損失；(6）①電解LiCl溶液時陽極氯離子失電子產生氯氣，電解反應式為2Cl--e-=Cl2↑；②電解後向產品LiOH溶液中加入過濾NH4HCO3溶液生成Li2CO3，反應的化學方程式為2LiOH+2NH4HCO3===Li2CO3+ (NH4 )2CO3 + 2H2O。
9
10
11
12
13
【解析】
(1)在MgCl2和AlCl3的混和溶液中，逐滴加入NaOH溶液直至過量，開始生成氫氧化鎂和氫氧化鋁沉澱，氫氧化鈉過量後氫氧化鋁溶解生成四羥基合鋁酸鈉，則圖中CD段反應的化學方程式為Al(OH)3+NaOH＝Na[Al(OH)4]；氫氧化鎂不溶於氫氧化鈉溶液中，則C點存在的固體物質為Mg(OH)2。
(2)根據圖象可知氫氧化鎂是0.1mol，則氫氧化鋁是0.2mol－0.1mol＝0.1mol，所以根據方程式Al3＋＋3OH－＝Al(OH)3↓、Mg2＋＋2OH－＝Mg(OH)2↓可知消耗氫氧化鈉是0.2mol+0.3mol＝0.5mol，即A點的數據為0.5mol；根據鎂原子守恆可知混合液中MgCl2的物質的量是0.1mol，濃度為0.1mol÷0.1L＝1mol/L。
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