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专题14有关铝化合物反应的图象
1．某溶液中含有H+、Mg2+、Al3+三种阳离子，逐滴加入0.1mol/LNaOH溶液，消耗NaOH溶液体积和生成沉淀关系如图，则下列说法正确的是()
A．横坐标为0-50mL时，所有反应为：Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓Al3++3OH-=Al(OH)3↓
B．B点生成沉淀的总物质的量0.02mol
C．若往C点的溶液中加入足量盐酸，沉淀将全部溶解
D．H+、Mg2+、Al3+三种阳离子物质的量浓度之比为：2:2:1
2．NH4Al(SO4)2·12H2O(铵明矾)可用作泡沫灭火器的内留剂、石油脱色剂等。某兴趣小组同学用氧化铁、铝粉、镁条和氯酸钾等物质做铝热反应后的铝灰及硫酸铵等为原料制备铵明矾的实验，步骤如下：
(1)下列有关说法中正确的是_________。
A．“滤液1”中含有K+、Mg2+、Cl-
B．“滤渣1”和“滤渣2”中含有相同的物质
C．“过滤1”可用倾析法，以缩减实验时间
D．将“滤液3”蒸干并灼烧，可得纯碱
(2)用NaOH溶解“滤渣1”时，可以采用_________的方式提高浸出率(写出3条)。
(3)向“滤液2”中通入足量的CO2，写出相应的离子反应方程式__________________。
(4)由“滤渣3”制备铵明矾，经过如下步骤：a→g→_________→h(依次填入正确的序号)
a．加硫酸溶解b．抽滤
c．加入蒸发皿中
d．降温结晶
e．蒸发至表面出现晶膜
f．配制饱和硫酸铵溶液
g．将硫酸铝溶液转移至蒸发皿
h．洗涤、干燥
(5)①根据各物质的溶解度曲线(见下图)，在80℃时，用一定浓度的硫酸溶解“滤渣3”时，最适宜的硫酸浓度为_________。
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所需硫酸用量的简便确定方法是__________________。
3．已知Ba(AlO2)2可溶于水。图表示的是向A12(SO4)3溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液时，生成沉淀的物质的量y与加人Ba(OH)2的物质的量x的关系。下列有关叙述正确的是()
A．a—b时沉淀的物质的量：A1(OH)3比BaSO4多
B．c—d时溶液中离子的物质的量：AlO2–比Ba2+多
C．a—d时沉淀的物质的量：BaSO4可能小于A1(OH)3
D．d—e时溶液中离子的物质的量：Ba2+不能等于OH–
4．我国自主研制的C大型客机的机身大量采用第三代铝锂合金减重并提高刚度。某铝锂合金成分(质量百分比)如下(Bal指剩余的百分含量)：
为了使合金具有高耐腐性能，通常先用酸腐蚀除去铝锂合金表面的氧化层，再进行氧化处理，并进行适当封闭，以提高合金表面耐腐蚀性能。仔细阅读上述信息，回答下列问题：
(1)铝锂合金可用于制造飞机，铝锂合金材料的主要特点是_________________________。
(2)铝元素原子核外有_____种不同运动状态的电子，最外层电子排布式为___________。
(3)碱腐蚀工艺采用40～60g/L的NaOH溶液，在40～55℃下处理0.5～2min时间。写出碱腐蚀主要反应的化学方程式_____________________________(写一个即可)。
(4)镁与铝也是构成轻合金的两种常见金属，请从原子结构角度分析比较它们金属性的强弱_____________
(5)向镁铝合金滴入盐酸至恰好全部溶解，再逐渐滴入氢氧化钠溶液至过量，在滴氢氧化钠过程中观察到的现象有：______________________________________；写出其现象中的一个离子方程式_________________。
5．现有MgCl2和Al2(SO4)3的混合溶液，向其中逐滴加入NaOH溶液，得到沉淀的物质的量与加入NaOH的物质的量关系如图所示，则原溶液中Cl－与SO42－的物质的量之比为(）
A．1：3B．1：6C．2：3D．3：2
6．某混合物浆液含有Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4,。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置，使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。回答Ⅰ和Ⅱ中的问题。
Ⅰ．固体混合物的分离和利用(流程图中的部分分离操作和反应条件未标明)
(1)反应①所加试剂NaOH的电子式为_________。B→C的反应条件为__________，C→Al的制备方法称为______________。
(2)该小组探究反应②发生的条件。D与浓盐酸混合，不加热，无变化，加热有Cl2生成，当反应停止后，固体有剩余，此时滴加硫酸，又产生Cl2。由此判断影响该反应有效进行的因素有(填序号)___________。
a．温度b．Cl的浓度c．溶液的酸度
Ⅱ．含铬元素溶液的分离和利用
(3)用惰性电极电解时，能从浆液中分离出来的原因是__________；阴极室生成的物质为___________(写化学式)。
7．向体积为2L、物质的量浓度均为1mol/L的NH3·H2O、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中缓缓地通入CO2至过量，则下列说法正确的是(）
A．整个过程中通入的CO2(x轴)与生成沉淀(y轴)的关系如图所示
B．当沉淀达到最大值时，至少通入标准状况下的CO2的体积为89.6L
C．缓缓通入CO2与KAlO2反应时的离子方程式为：AlO2-＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO3-
D．沉淀刚达到最大值时，溶液中离子浓度的关系为：c(K＋)c(CO32-)c(OH－)c(NH4+)c(H＋)
8．目前钴酸锂(LiCoO2)锂离子电池应用十分广泛，从废旧钴酸锂理离子电池中回收铝、铁、钴、锂等元素成了重要的研究课题，某小组模拟工业流程从废旧电池中对上述元素进行提取。
已知：①滤液1中阳离子有H+、CO3+、Fe3+、Al3+、Li+等；
②几种物质不同温度下的溶解度如下表所示：
(1）钴酸锂(LiCoO2）中钴元素的化合价是_______________。
(2）上述流程中将CoO2-转化为Co3+的离子方程式为_________________。
(3）滤液1中加入Na2SO3的主要目的是_____________________；加入NaClO3的主要目的是____________。
(4）为了使Fe3+、Al3+沉淀完全(通常认为金属离子浓度小于或等于10-5mol·L-1时表示已沉淀完全）加入氨水调节pH的最小值是____________(保留一位小数）。{已知：Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39，Ksp[Al(OH)3]=2.7×10-34，lg3=0.52}
(5）滤液3中加入饱和Na2CO3溶液，过滤后，需要用“热水洗涤”的原因是_________。
(6）为得到高纯度的Li2CO3，需将粗产品Li2CO3与盐酸反应制得的LiCl进行电解。其原理如图所示：
①电解时阳极的电解反应式为_____________________。
②电解后向产品LiOH溶液中加入过滤NH4HCO3溶液生成Li2CO3，反应的化学方程式为__________。
9．在AlCl3和MgCl2的混合液中滴加NaOH溶液，生成沉淀的量与滴入NaOH溶液的体积关系如图所示，则原溶液中AlCl3和MgCl2的物质的量之比为(）
A．1:2B．1:1C．2:1D．3:1
10．明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料，明矾石的组成和明矾相似，此外还含有氧化铝和少量氧化铁杂质。具体实验步骤如下图所示(明矾石焙烧后成分不变):
完成下列填空:
(1）“浸出”反应的离子方程式为_______。“浸出”所用稀氨水浓度为39.20g/L，配制mL该氨水需.28g/L的浓氨水________mL。
(2）“过滤”所需的玻璃仪器有______________。
(3）写出“溶解”过程中发生反应的化学方程式_________、________。
(4）检验滤液中是否含有SO42-的实验方法__________。
(5）为测定钾氨复合肥K2SO4、(NH4)2SO4中SO42-的质量分数，设计实验步骤如下:
①_____________________。
②溶于水，加入足量BaCl2溶液，待白色沉淀不再产生为止。
③过滤、______、________(依次填写实验操作名称)。
④冷却、称量所得沉淀的质量。
(6）若所取试样和所得沉淀的质量分别为mg、ng,试用含有m、n的代数式表示该钾氮复合肥中SO42-的质量分数为________。
11．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
(1）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+
(2）若原溶液的体积为mL，生成沉淀的最大质量为10.7g，最终生成沉淀的质量为2.9g，则原溶液中Al3+的物质的量浓度为____。
12．铬合金有重要的用途，从其废料中制取铬的流程如下:
已知:①Cr+H2SO4=CrSO4+H2↑，
②流程中铬元素浸出之后至生成Cr(OH)3之间均以自由移动离子状态存在于溶液中。
请回答下列问题:
(1）稀硫酸酸浸过程中，提高“浸出率”的措施有：________________________(写一条即可)。
(2）用纯碱调节滤液pH，得到某弱碱沉淀，若纯碱过量，则可能导致的后果是_：_____________。
(3）流程中的“副产物”中，可用作可溶性钡盐中毒解毒剂的物质的化学式是__________；可用作化肥的物质的化学式是_____________。
(4）加入草酸实现沉淀转化反应化学方程式为：_______________。
(5）流程中利用铝热反应冶炼铬的化学方程式为：____________________。
(6）流程中由滤液生成Cr(OH)3的化学方程式为：____________________。
(7）除已知反应①之外，整个流程中涉及的主要氧化还原反应有_____个，分解反应有____个。
13．在mLMgCl2和AlCl3的混和溶液中，逐滴加入NaOH溶液直至过量，经测定，加入NaOH物质的量和所得沉淀的物质的量的关系如图所示。回答下列问题。
(1)图中CD段反应的化学方程式为___________；C点存在的固体物质为________。
(2)A点的数据为_______；混合液中，MgCl2的浓度为_______。
14．MgO、Al2O3都是常用的耐火材料，某研究小组取kg含60%Al的报废汽车的镁铝合金材料来制备MgO、Al2O3，其工艺流程如图所示。
请回答下列问题：
(1)下列对合金材料的说法正确的是________(填字母)。
A．利用生铁制造运—20飞机发动机
B．用镁铝合金制造运—20飞机座椅
C．用不锈钢制造运—20飞机电器线路的导线
D．用普通钢制造运—20飞机灭火器的外壳
(2)物质甲是________，产品A是________。
(3)操作①、②所需的玻璃仪器是_________________________________。
(4)足量物质乙与溶液A发生反应的离子方程式为__________________________________。
(5)某同学提出可由溶液B的溶质经过转化得到物质甲，写出相应的化学方程式_____________________________________________________________。
15．如图所示，B、D是中学化学常见金属，D在生活中应用最广泛。
(1)写出物质A与盐酸反应的离子方程式_____。
(2)探究A和B反应后固体的性质：将反应后容器中的残余固体置于烧杯中，加入mL稀硝酸，固体完全溶解，(假设固体全部溶解后溶液体积不变)，反应过程中无气体放出(活泼金属可把稀HNO3还原为NH4NO3)。向反应后的溶液中缓慢滴加4mol·L－1的NaOH溶液，产生沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积的关系如图所示：
①写出DE段发生反应的离子方程式：_____。
②B与A的差值为_____mol。
③求c(HNO3)=_____。
16．镁、铝、钙的某些化合物在生产、生活中有着重要应用。请按要求回答下列问题。
Ⅰ.化合物Mg5Al3(OH)19(H2O)4可作环保型阻燃材料,受热时有如下分解反应:
(1)除去固体产物中Al2O3的离子方程式为_________________。
(2)常温，MgO可溶于NH4Cl溶液的化学方程式为_______________。
Ⅱ.过氧化钙(CaO2)是一种白色、无毒、难溶于水的固体消毒剂。工业生产过程如下:①在NH4Cl溶液中加入Ca(OH)2;②不断搅拌的同时加入30%H2O2溶液(弱酸性),生成CaO2·8H2O沉淀;③经过陈化、过滤、水洗得到CaO2·8H2O,再脱水干燥得到CaO2。
(1)可循环使用的物质是______。工业生产中常选用过量的反应物是Ca(OH)2而不是H2O2,这是因为__________________。
(2)检验CaO2·8H2O是否洗净的操作是________。
(3)测定产品中CaO2含量:取mg样品,与足量稀硫酸反应充分,生成的H2O2用cmol·L-1的KMnO4溶液滴定,消耗标准液的体积为VmL,则该样品中CaO2质量百分数为(含m、c、V的表达式)__________。
专题14有关铝化合物反应的图象
1
C
A.横坐标为0-50mL时，所有反应为：0-10mL时，H++OH-=H2O；10-50mL时，Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓、Al3++3OH-=Al(OH)3↓，A项错误；B.B点生成沉淀为Mg(OH)2、Al(OH)3的总物质的量为n[Al(OH）3]+n[Mg(OH）2]=0.mol+0.mol=0.5mol，B项错误；C.若往C点的溶液中加入足量盐酸，Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O、NaAlO2+4HCl=NaCl+AlCl3+2H2O，将全部溶解，C项正确；
D.经计算，溶液中H+、Mg2+、Al3+三种阳离子物质的量浓度之比为：0.mol:0.mol:0.mol，即2：1：2，D项错误。
2
BD加热、提高NaOH浓度、搅拌等AlO2-+CO2+2H2O＝Al(OH)3↓+HCO3-OH-+CO2＝HCO3-f→c→e→d→bA逐滴加入(3mo1·L-1)硫酸，并不断搅拌，至沉淀恰好完全溶解
(1）A.“滤液1”中主要含有氯酸钾，故含有K+、ClO3-，故A错误；
B.“滤渣1”中含有氧化铁、铝粉、镁条，“滤渣2”中含有氧化铁、镁条，含有相同的物质为氧化铁、镁条，故B正确；
C.倾析法可以将颗粒较大的固体与溶液分离，滤渣1中含有铝粉，颗粒较小，不能使用倾析法，故C错误；
D.“滤液3”中主要含有碳酸氢钠，碳酸氢钠蒸干并灼烧，受热分解生成纯碱，故D正确。
故答案为：BD。
(2）用NaOH溶解“滤渣1”时，可采用加热、提高NaOH浓度、搅拌等方式提高浸出率，故答案为：加热、提高NaOH浓度、搅拌等。
(3）向“滤液2”中通入足量的CO2，偏铝酸钠与CO2反应生成氢氧化铝和碳酸氢钠，氢氧化钠与足量的CO2反应生成碳酸氢钠，离子方程式为：AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-OH-+CO2=HCO3-，故答案为：AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-OH-+CO2=HCO3-。
(4）由“滤渣3”中主要含有氢氧化铝，先加硫酸溶解，氢氧化铝与硫酸反应生成硫酸铝和水，将硫酸铝溶液转移至蒸发皿中，配制饱和硫酸铵溶液，加入蒸发皿中，蒸发至表面出现晶膜，降温结晶，抽滤，得到铵明矾，洗涤、干燥。所以制备铵明矾的步骤为：a→g→f→c→e→d→b→h，故答案为：f→c→e→d→b。
(5）①由图可知，80℃时Al2(SO4)H2O的溶解度约为70g，则g水中可溶解70g晶体，则n[Al2(SO4)H2O]=70g/g/mol≈0.1mol，n(H2SO4)=n(SO42-)=0.1mol×3=0.3mol，若H2SO4溶解Al2O3后溶液的体积变化忽略不计，则c(H2SO4)=0.3mol/0.1L=3mol/L，故答案为：A。
②用3mol/L的H2SO4溶解Al2O3后，得到的溶液接近Al2(SO4)H2O的饱和溶液，有利于铵明矾的制备(可减少蒸发水的量），故答案为：逐滴加入(3mo1·L-1)硫酸，并不断搅拌，至沉淀恰好完全溶解。
3
B
A．在a-b发生反应A12(SO4）3+3Ba(OH）2=2Al(OH）3↓+3BaSO4↓，由方程式可知，沉淀的物质的量：Al(OH）3＜BaSO4，故A错误；B．c-d发生反应2Al(OH）3+Ba(OH）2=Ba(AlO2）2+4H2O，1molBa(AlO2）2电离出2molAlO2-、1molBa2+，故AlO2-比Ba2+多，故B正确；C．a-b发生A12(SO4）3+3Ba(OH）2=2Al(OH）3↓+3BaSO4↓，由方程式可知，沉淀的物质的量：Al(OH）3＜BaSO4，b～d中Al(OH）3沉淀逐渐溶解转化为Ba(AlO2）2，故a-d时沉淀的物质的量：BaSO4大于A1(OH）3，故C错误；D．d点时Al(OH）3沉淀恰好完全溶解，此时溶液中只存在Ba(AlO2）2，当加入的Ba(OH）2的物质的量等于Ba(AlO2）2的物质的量时，溶液中Ba2+与OH-的量相等，故D错误。
4
轻、坚固(或硬)s23p12NaOH+Al2O3=2NaAlO2+H2O镁与铝元素原子电子层数相同，镁原子核电荷数少、半径大、更易失去电子，所以镁的金属性强于铝先产生白色沉淀，后沉淀部分溶解；，或(任写一个）
(1）第三代铝锂合金减重并提高刚度，其特点是轻、坚固(或硬)，
故答案为：轻、坚固(或硬)；
(2）Al为13号元素，核外电子数等于质子数，为13，所以有13种不同运动状态的电子，最外层为M层，有三个电子，其电子排布式为3s23p1，
故答案为：13；3s23p1；
(3）碱可溶解氧化铝，其化学方程式为：2NaOH+Al2O3=2NaAlO2+H2O，
故答案为：2NaOH+Al2O3=2NaAlO2+H2O；
(4）铝与镁均处于第三周期，镁元素镁原子核电荷数少、半径大、更易失去电子，所以镁的金属性强于铝，
故答案为：镁与铝元素原子电子层数相同，镁原子核电荷数少、半径大、更易失去电子，所以镁的金属性强于铝；
5
6
7
D
A项、整个过程中，依据碱性强弱顺序可知，反应顺序为Ba(OH）2、KAlO2、NH3·H2O，图像与实际反应不符，故A错误；B项、当沉淀达到最大值时，2molBa(OH)2完全转化为BaCO3沉淀，消耗2mol二氧化碳；2molKAlO2完全转化为Al(OH）3，消耗1mol二氧化碳，故当沉淀达到最大值时通入二氧化碳的物质的量为3mol，标准状况下的CO2的体积为6.72L，故B错误；C项、缓缓通入CO2与KAlO2反应时，反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钾，反应的离子方程式为2AlO2-+3H2O+CO2=2Al(OH）3↓+CO32-，故C错误；D项、沉淀刚达到最大值时，溶液中溶质K2CO3和NH3·H2O的物质的量比为1:2，溶液中离子浓度的关系为：c(K＋)＞c(CO32-)＞c(OH－)＞c(NH4+)＞c(H＋)，故D正确。
8
+34H++CoO2===2H2O+Co3+将Co3+氧化为Co2+将Fe2+氧化为Fe3+4.5Li2CO3溶解度随温度升高而减小，热水洗涤可减少Li2CO3的损失2Cl--e-===Cl2↑2LiOH+2NH4HCO3===Li2CO3+(NH4)2CO3+2H2O
(1）钴酸锂(LiCoO2）中锂的化合价为+1、氧为-2价，根据化合物化合价代数和为0可知，钴元素的化合价是+3价；(2）根据流程可知，废旧电池燃烧除去碳及有机物后利用硫酸浸泡得到的滤液1中阳离子有H+、CO3+、Fe3+、Al3+、Li+等；故将CoO2-转化为Co3+的离子方程式为4H++CoO2===2H2O+Co3+；(3）滤液1中阳离子有H+、CO3+、Fe3+、Al3+、Li+等；亚硫酸钠具有还原性，能将Co3+氧化为Co2+；NaClO3具有氧化性，能将浸出液中的Fe2+氧化为Fe3+；(4）依据已知的Ksp[Al(OH)3]=2.7×10-34，Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39，可以求得Al3+和Fe3+完全以氢氧化物沉淀时(即金属离子浓度小于10-5mol·L-1时）的pH分别为：4.5和3.4；，加入氨水调节pH的最小值是4.5；(5）滤液3中加入饱和Na2CO3溶液，过滤后，需要用“热水洗涤”的原因是Li2CO3溶解度随温度升高而减小，热水洗涤可减少Li2CO3的损失；(6）①电解LiCl溶液时阳极氯离子失电子产生氯气，电解反应式为2Cl--e-=Cl2↑；②电解后向产品LiOH溶液中加入过滤NH4HCO3溶液生成Li2CO3，反应的化学方程式为2LiOH+2NH4HCO3===Li2CO3+(NH4)2CO3+2H2O。
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(1)在MgCl2和AlCl3的混和溶液中，逐滴加入NaOH溶液直至过量，开始生成氢氧化镁和氢氧化铝沉淀，氢氧化钠过量后氢氧化铝溶解生成四羟基合铝酸钠，则图中CD段反应的化学方程式为Al(OH)3+NaOH＝Na[Al(OH)4]；氢氧化镁不溶于氢氧化钠溶液中，则C点存在的固体物质为Mg(OH)2。
(2)根据图象可知氢氧化镁是0.1mol，则氢氧化铝是0.2mol－0.1mol＝0.1mol，所以根据方程式Al3＋＋3OH－＝Al(OH)3↓、Mg2＋＋2OH－＝Mg(OH)2↓可知消耗氢氧化钠是0.2mol+0.3mol＝0.5mol，即A点的数据为0.5mol；根据镁原子守恒可知混合液中MgCl2的物质的量是0.1mol，浓度为0.1mol÷0.1L＝1mol/L。
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