铝土矿提取铝-高考化学考前专项练习试题(含解析)

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名称 铝土矿提取铝-高考化学考前专项练习试题(含解析)
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资源类型 试卷
版本资源 通用版
科目 化学
更新时间 2024-05-13 12:18:53

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铝土矿提取铝
共13题,满分100分
题号 一 二 总分
得分
注意事项:
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2.请注意保持试卷整洁
一、单选题(共50分)
1.(本题5分)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下:
下列叙述正确的是
A.试剂X可以是氢氧化钠溶液,也可以是盐酸
B.反应①过滤后所得沉淀为氢氧化铁
C.图中所示转化反应全是氧化还原反应
D.反应②的化学方程式为NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3
2.(本题5分)实验室模拟工业上以铝土矿(含Al2O3、Fe2O3、SiO2)为原料制铵明矾NH4Al(SO4)2晶体的工艺流程如图所示,下列说法错误的是(  )

A.固体a的化学式为SiO2
B.固体b的化学式为Fe(OH)3
C.Ⅲ中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为2AlO2-+CO2+3H2O= CO32-+2Al(OH)3↓
D.由Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ都要用到的分离方法是过滤
3.(本题5分)化学在生产和日常生活中有着重要的应用,下表中用途与其性质或原理对应关系错误的是
选项 用途 性质或原理
A 硬铝是制造飞机和宇宙飞船的理想材料 硬铝密度小、强度高、具有较强的抗腐蚀能力
B 新制氯水有漂白性 氯气(Cl2)具有漂白性
C 工业上常用绿矾(FeSO4·7H2O) 处理废水中含有的重铬酸根离子() Fe2+具有还原性
D 用小苏打治疗胃酸过多 NaHCO3可中和胃酸
A.A B.B C.C D.D
4.(本题5分)下列说法正确的是
A.Mg和Al都可以用电解法冶炼得到
B.Na2O和Na2O2与CO2反应产物相同
C.MgO和Al2O3均只能与酸反应,不能与碱反应
D.根据丁达尔现象可以将分散系分为溶液、胶体和浊液
5.(本题5分)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含Fe2O3等杂质)为原料冶炼铝的工艺如图:
对上述流程判断正确的是( )
A.试剂X为稀硫酸或氢氧化钠溶液
B.反应II中生成Al(OH)3的反应为CO2+AlO2-+2H2O→Al(OH)3↓+HCO3-
C.结合质子(H+)的能力由强到弱的顺序是AlO2->OH->CO32->HCO3-
D.Al2O3熔点很高,工业上还可采用点解熔融AlCl3冶炼Al
6.(本题5分)下列物质的名称和化学式不相符的是
A.铝土矿(Al2O3) B.磁性氧化铁(FeO)
C.铁红(Fe2O3) D.明矾[KAl(SO4)2·12H2O]
7.(本题5分)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下:
下列叙述不正确的是( )
A.试剂X可以是氢氧化钠溶液
B.反应①过滤后所得沉淀为氧化铁
C.图中所示转化反应包含氧化还原反应
D.反应②的化学方程式为2NaAlO2+3H2O+CO2=2Al(OH)3↓+Na2CO3
8.(本题5分)以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:
注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
下列说法错误的是
A.“碱溶”时的反应为Al2O3+2OH +3H2O=2[Al(OH)4]-
B.加入NaHCO3溶液作用是将[Al(OH)4]-转化成Al(OH)3沉淀
C.“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3,石墨电极可被阳极上产生的O2氧化
D.“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液,阴极得到NaHCO3溶液和H2
9.(本题5分)铝氢化钠(NaAlH4)是有机合成中的一种重要还原剂。以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝氢化钠的一种工艺流程如图:
下列说法中错误的是
A.为了提高“碱溶”效率,在“碱溶”前对铝土矿进行粉碎
B.“反应I”的部分化学原理与泡沫灭火器的原理相同
C.“滤渣1”的主要成分为氧化铁
D.“反应III”的化学方程式为4NaH+AlCl3=NaAlH4+3NaCl
10.(本题5分)下列关于物质的性质和应用的说法正确的是
A.绿矾的化学式为 FeSO4·7H2O,可用作补血剂
B.从铝土矿中获得氧化铝再制得氯化铝固体,电解熔融的氯化铝得到铝
C.泡沫灭火器中常使用的原料是碳酸钠和硫酸铝
D.用 Na2S 作还原剂,除去水中的 Cu2+和 Hg2+
二、解答题(共50分)
11.(本题15分)已知铝土矿的主要成分是,含有杂质(不溶于盐酸和水)、.工业上从铝土矿中提取铝可采用如图工艺流程:
请回答下列问题:
(1)沉淀B的成分是 ,沉淀C的成分是 ;
(2)由沉淀F生成物质M的化学方程式为 ;
(3)由物质M制取铝的化学方程式为 ;
(4)溶液A转化为溶液D发生的离子方程式为 。
12.(本题15分)以铝土矿(主要成分为,含少量和等杂质)为原料生产铝和氮化铝的一种工艺流程如图[已知:在“碱溶”时转化为铝硅酸钠()沉淀]。

(1)用氧化物的形式表示铝硅酸钠的化学式 。
(2)溶液a中加入后,生成沉淀的离子方程式为 。
(3)有人考虑用熔融态电解制备铝,你觉得是否可行?请说明理由: 。
(4)取一定量的氮化铝样品,用以下装置测定样品中AlN的纯度(夹持装置已略去)。打开,加入NaOH浓溶液,至不再产生。打开,通入一段时间。

①写出AlN与NaOH溶液反应的化学方程式 。
②实验中需要测定的数据是 。
13.(本题20分)石墨在材料领域有重要应用。某初级石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等杂质。设计的提纯和综合应用流程如下:
(注:SiCl4的沸点是57.6 C,金属氯化物的沸点均高于150 C)
(1)已知1mol石墨完全转化为金刚石需要吸收1.9kJ的能量。请写出石墨转化为金刚石的热化学反应方程式: 。
(2)①向反应器中通入Cl2前,需通一段时间的N2。高温反应后,石墨中的氧化物杂质均转变为相应氯化物。80℃冷凝的目的是: 。②由活性炭得到气体Ⅱ的化学反应方程式为: 。
(3)加入过量NaOH溶液得到溶液IV的离子反应方程式为: 。
(4)用化学反应原理解释得到沉淀V的过程中乙酸乙酯和加热的作用: 。1kg初级石墨最多可获得V的质量为 kg。
参考答案:
1.D
【解析】综合分析整个流程可知,铝土矿经强碱溶液溶解后过滤,可得到偏铝酸盐溶液和不溶于强碱溶液的沉淀;向溶液乙中通入过量的二氧化碳,可以得到氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠溶液;氢氧化铝经加热得到氧化铝,最后电解熔融的氧化铝得到铝。
【详解】A.试剂X可以是氢氧化钠溶液,但不可以是盐酸,A叙述不正确;
B.反应①过滤后所得沉淀为溶于强碱的杂质,如Fe2O3杂质,Fe2O3不与氢氧化钠溶液反应,B叙述不正确;
C.图中所示转化反应中,只有最后一步反应是氧化还原反应,即电解熔融的氧化铝是氧化还原反应,C叙述不正确;
D.反应②为向偏铝酸钠溶液中通入过量的二氧化碳,该反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠,化学方程式为NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3,D叙述正确。
综上所述,叙述正确的是D,本题选D。
2.C
【详解】A. 铝土矿加过量盐酸酸溶,SiO2不溶于盐酸,所以固体a是SiO2,故A正确。
B. 盐酸酸溶后是FeCl3、AlCl3的混合液,加入过量的烧碱生成Fe(OH)3和NaAlO2,所以固体b是Fe(OH)3,故B正确。
C. NaAlO2溶液中通入足量的CO2气体应生成HCO3-,离子方程式为AlO2-+CO2+2H2O=H CO3-+Al(OH)3↓,故C错误。
D. 由Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ都是难溶性固体和溶液分离,用到分离方法是过滤,故D正确。
故答案选C。
3.B
【详解】A.由于硬铝密度小、强度高、具有较强的抗腐蚀能力,因此硬铝是制造飞机和宇宙飞船的理想材料,A正确;
B.氯气(Cl2)不具有漂白性,氯气与水反应产生的HClO具有强氧化性,会将有色物质氧化变为无色物质,因此新制氯水有漂白性,B错误;
C.Fe2+具有强的还原性,可以被酸性K2Cr2O7氧化变为Fe3+,K2Cr2O7被还原为绿色Cr3+,因此工业上常用绿矾(FeSO4·7H2O)处理废水中含有的重铬酸根离子(),以排除重金属离子对水造成的污染,C正确;
D.NaHCO3可与胃酸(HCl)发生反应,降低胃酸的浓度,本身对人无刺激性,因此小苏打可以用于治疗胃酸过多的症状,D正确;
故合理选项是B。
4.A
【详解】A.常见金属的冶炼方法为电解法、热还原法、热分解法等,其中钠镁铝都为活泼金属,用电解法,故正确;B.过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠,二者产物不同,故错误;C.氧化铝能和酸反应也能和强碱反应,故错误;D.根据分散质粒子直径大小将分散系分为溶液、胶体和浊液,故错误。故选A。
5.B
【分析】铝土矿加NaOH,氧化铁不反应,沉淀为氧化铁,Al2O3和NaOH反应生成NaAlO2和水,溶液乙为NaAlO2溶液,NaAlO2溶液中通入过量CO2反应生成Al(OH)3和NaHCO3,Al(OH)3受热分解成Al2O3和水,电解熔融Al2O3生产Al,据此回答。
【详解】A.由于溶液乙通入过量的Y生成氢氧化铝沉淀、碳酸氢钠可知,溶液乙中含有偏铝酸根、气体Y为二氧化碳,故试剂X为氢氧化钠溶液,不可能为硫酸,A错误;
B.过量的二氧化碳与偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠,反应方程式为:,离子方程式为:,B正确;
C.结合质子的能力就是指碱性,结合质子能力越强,相应的酸放出质子的能力就越弱,其对应的酸的酸性就越弱,显然酸性强弱,碱性:,所以结合质子能力:,C错误;
D.氯化铝是分子晶体,熔融时不存在铝离子,电解熔融的氯化铝不能获得金属铝,D错误;
答案选B。
6.B
【详解】试题分析:铝土矿的主要成分是Al2O3;磁性氧化铁是Fe3O4;Fe2O3俗称铁红,是赤铁矿的主要成分,明矾是[KAl(SO4)2·12H2O]的俗名,名称和化学式不相符的是B,故选B。
考点:考查了物质的俗名和化学式的相关知识。
7.D
【分析】反应②是通入过量的二氧化碳的反应,溶液乙为偏铝酸钠,因此试剂X为氢氧化钠。
【详解】A选项,根据前面分析得出试剂X可以是氢氧化钠溶液,故A正确;
B选项,铝土矿和氢氧化钠反应,氧化铁和氢氧化钠不反应,因此反应①过滤后所得沉淀为氧化铁,故B正确;
C选项,氧化铝到铝是氧化还原反应,故C正确;
D选项,反应②是过量二氧化碳反应生成碳酸氢钠,故D错误。
答案为D。
【点睛】铝土矿中氧化铝和氢氧化钠反应,而氧化铁不和氢氧化钠反应。
8.D
【详解】A. Al2O3为两性氧化物,“碱溶”时,Al2O3与溶液中的OH 及H2O反应生成[Al(OH)4]-,离子方程式为Al2O3+2OH +3H2O=2[Al(OH)4]-,A正确;
B. 加入NaHCO3溶液发生反应: 故碳酸氢钠溶液的作用是将[Al(OH)4]-转化成Al(OH)3沉淀,B正确;
C. “电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3,得到金属铝和氧气,氧元素化合价升高,阳极上得到产物O2,石墨电极可被阳极上产生的O2氧化,C正确;
D. “电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液,阴极区氢离子得到电子生成氢气,电极反应式为, 阴极得到NaOH溶液和H2,D错误;
答案选D。
9.B
【分析】以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝,由流程可知,NaOH溶解时Fe2O3不反应,过滤得到的滤渣中含有Fe2O3,碳酸氢钠与偏铝酸钠反应生成Al(OH)3,过滤得到Al(OH)3,灼烧生成氧化铝,电解氧化铝生成Al和氧气,纯铝在氯气中燃烧生成氯化铝,氯化铝再与NaH反应生成铝氢化钠(NaAlH4),据此解答。
【详解】A.为了提高“碱溶”效率,在“碱溶”前对铝土矿进行粉碎,增大接触面积,A正确;
B.滤液中含有过量NaOH和NaAlO2溶液,加入NaHCO3溶液后分别与OH-、反应,反应的离子方程式OH-+= +H2O、++H2O=+Al(OH)3 ↓,与泡沫灭火器的原理不同,故B错误;
C.铝土矿加NaOH溶解时,Al2O3溶解而Fe2O3不反应,则过滤所得滤渣I主要成分为氧化铁,故 C正确;
D.由分析可知,“反应III”的化学方程式为4NaH+AlCl3=NaAlH4+3NaCl ,故D正确;
答案选B。
10.A
【详解】A.绿矾的化学式为FeSO4·7H2O,FeSO4常用作补血剂,故A正确;
B.从铝土矿中获得氧化铝,电解熔融的氧化铝得到铝,故B错误;
C.泡沫灭火器中常使用的原料是碳酸氢钠和硫酸铝,两者发生双水解反应生成氢氧化铝和二氧化碳,故C错误;
D.除去水中的 Cu2+和 Hg2+常用 Na2S,将Cu2+和 Hg2+转化为CuS和HgS沉淀,Na2S不是作还原剂,故D错误。
综上所述,答案为A。
11. SiO2 Mg(OH)2和Fe(OH)3 2Al(OH)3Al2O3+3H2O 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ Al3++4OH-=AlO+2H2O
【分析】铝土矿的主要成分是Al2O3,含有杂质SiO2、Fe2O3、MgO,因Al2O3、SiO2与NaOH溶液反应,MgO、Fe2O3不与NaOH溶液反应;除SiO2不与盐酸反应外,Al2O3、Fe2O3、MgO均与盐酸反应;结合流程可知,加入过量盐酸,溶液A为AlCl 3、MgCl2、FeCl3,沉淀B为SiO2,A中加入过量烧碱,沉淀C为Fe(OH) 3和Mg(OH) 2,溶液D为NaAlO2,D中通入过量二氧化碳,溶液E为NaHCO3,沉淀F为Al(OH) 3,加热分解得到M为Al2O3,经电解氧化铝可得到Al。据此解答。
【详解】(1)由上述分析可知 , 沉淀 B 的成分是 SiO2,沉淀C为Mg(OH)2和Fe(OH)3,
故答案为: SiO2 ;Mg(OH)2和Fe(OH)3
(2)沉淀 F 转化为物质 M 的化学方程式为 2Al(OH)3 Al2O3+3H2O, 故答案为: 2Al(OH)3 Al2O3+3H2O ;
(3)由物质M制取铝的化学方程式为2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑,故答案为:2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑;
(4)由上述分析可知,溶液A转化为溶液D发生的离子方程式为Al3++4OH-=AlO+2H2O,故答案为:Al3++4OH-=AlO+2H2O。
12. 不可行;属于共价化合物,熔融状态不导电 AlN样品的质量以及装置C在吸收NH3前后的质量
【分析】铝土矿经碱溶后,转化为铝硅酸钠()沉淀,氧化铁不溶于NaOH,氧化铝与碱反应变为偏铝酸根离子,故溶液a的主要成分为偏铝酸钠,加入碳酸氢钠溶液,会与偏铝酸根反应生成氢氧化铝沉淀,而后进行进一步转化。
【详解】(1)用氧化物的形式表示铝硅酸钠的化学式为;
(2)溶液a中加入后,生成沉淀的离子方程式为:
(3)属于共价化合物,熔融状态不导电,故不能使用电解氯化铝的方法制备铝单质;
(4)①由题意可知AlN与NaOH反应会生成氨气,且Al元素在碱性条件下一般以偏铝酸根离子的形式存在,可写出反应方程式为。
②可根据N元素守恒进行测定,故实验要测定的数据为AlN样品的质量以及装置C在吸收NH3前后的质量。
13. C(石墨,S)=C(金刚石,S),△H = +1.9 kJ/mol )将MgCl2、FeCl3、AlCl3等金属氯化物冷凝为固体,从而与SiCl4分开 2C+SiO2+2Cl2SiCl4+2CO 或2C+SiO2Si+2CO ,Si+2Cl2SiCl4 Al3++4OH-=AlO2-+2H2O 溶液IV中NaAlO2水解呈碱性,乙酸乙酯消耗NaAlO2水解生成的碱,促进NaAlO2水解生成Al(OH)3;加热促进水解,加快反应的速率 0.078
【详解】(1)根据题目中所给信息,热化学反应方程式为:C(石墨,S)=C(金刚石,S),△H=+1.9 kJ·mol-1;
(2)高温下,Si元素转化成SiCl4,铁元素转化成FeCl3,Mg元素转化成MgCl2,Al元素转化成AlCl3,SiCl4沸点是57.6℃,MgCl2、FeCl3、AlCl3沸点均高于150℃,加热到1500℃,MgCl2、FeCl3、AlCl3、SiCl4全部转化成气体I,80℃冷凝,SiCl4还是气体,而MgCl2、FeCl3、AlCl3状态是固体,便于与SiCl4分开;气体II中气体为SiCl4,因此发生的反应是SiO2+2C 2CO+Si,Si+Cl2SiCl4;
(3)固体III是FeCl3、MgCl2、AlCl3,加入过量NaOH溶液发生离子反应是:Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓、Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓、Al3++4OH-=AlO2-+2H2O;
(4)AlO2-+2H2OAl(OH)3+OH-,乙酸乙酯在碱中彻底水解,消耗OH-,促进水解,生成Al(OH)3,盐类水解是吸热反应,加热促进水解,加快反应速率;沉淀V是氧化铝,根据铝元素守恒,氧化铝的质量为:1000g×5.1%×2×10-3×78/102=0.078g。
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