1、第 2 节 铝 金属材料第 1 课时 铝与铝合金课后篇巩固提升A 组 基础巩固1.实验室用 Al2(SO4)3 制取 Al(OH)3,最合适的试剂是( )A.NaCl B.H2SO4C.NH3H2O D.KNO3解析 Al2(SO4)3 与氨水反应可生成 Al(OH)3 沉淀,故 C 项正确。答案 C2.铝能用于冶炼难熔的金属如 Fe、Mn 等,这是因为铝( )A.具有两性B.导电性好C.熔点低D.具有还原性,且冶炼反应中放出大量的热解析 铝能用于冶炼难熔金属,首先是因为铝的性质比这些难熔的金属活泼,还原性强;其次是铝能与难熔金属的氧化物组成铝热剂,在冶炼反应中放出大量的热,使被置换出的金属呈
2、现熔融状态而分离出来。答案 D3.化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法中错误的是( )A.MgO、Al 2O3 的熔点很高,可制作耐高温材料 ,工业上也可电解氧化物冶炼对应的金属B.明矾溶于水形成的 Al(OH)3 胶体能吸附水中悬浮物,可用于水的净化C.铜能与氯化铁溶液反应,该反应可以用于印刷电路板的制作D.铝比铁活泼,但铝制品比铁制品在空气中耐腐蚀解析 MgO、Al 2O3 的熔点很高,可制作耐高温材料,工业上制备金属镁是电解熔融氯化镁,制备金属铝是电解熔融的氧化铝,A 项错误;明矾KAl(SO 4)212H2O中的 Al3+在水溶液中可生成 Al(OH)3 胶体,具有吸附悬浮杂
3、质的作用,可用于水的净化,B 项正确; 铜能与氯化铁溶液发生反应:Cu+2Fe 3+ 2Fe2+Cu2+,可以用于制作印刷电路板,C 项正确;铝表面存在致密的氧化膜,可以保护铝不被进一步腐蚀,D 项正确。答案 A4.用铝箔包装 0.1 mol 金属钠,用针在铝箔上扎一些小孔,放入水中 ,完全反应后,用排水法收集产生的气体,则收集到的气体为( )A.O2 和 H2 的混合气体B.0.05 mol H2C.小于 0.05 mol 的 H2D.大于 0.05 mol 的 H2解析 根据化学反应 2Na+2H2O 2NaOH+H2知,0.1 mol Na 和水反应生成氢气的物质的量为 0.05 mol
4、,根据 2Al+2NaOH+6H2O 2NaAl(OH)4+3H2知,NaOH 还能与 Al 反应生成氢气,所以最终得到氢气的物质的量大于 0.05 mol,故 D 项正确。答案 D5.甲、乙两烧杯中各盛有 100 mL 3 molL-1 的盐酸和氢氧化钠溶液 ,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后所生成的气体体积比为 12,则加入的铝粉的质量为( )A.5.4 g B.3.6 g C.2.7 g D.1.8 g解析 据反应方程式:2Al+6H+ 2Al3+3H2,2Al+2OH-+6H2O 2Al(OH)4-+3H2。首先分析铝与酸、碱反应时谁过量:若酸、碱均足量(或过量),则它们分别
5、与等质量的铝反应时产生等体积的氢气,而实际产生 H2 的体积比为 1 2,这表明与酸反应时铝过量,与碱反应时铝不足。据此可根据反应中酸的量求出与 Al 反应产生的 H2 为 0.15 mol;根据反应不足量的 Al 与足量的 NaOH 反应产生的 H2 为 0.30 mol,从而求出加入的 Al 为 0.20 mol,即5.4 g。答案 A6.向甲溶液中加入(或通入)乙溶液(或气体), 生成沉淀的质量与加入( 或通入)乙的关系符合右图的是( )A.向硫酸铝溶液中通入氨气B.向 NaAl(OH)4溶液中滴加盐酸C.向澄清石灰水中通 CO2D.向硫酸铝溶液中滴加氢氧化钠溶液解析 向 NaAl(OH
6、)4溶液中滴加盐酸先生成 Al(OH)3 沉淀 ,再滴加盐酸,沉淀溶解生成 Al3+,生成沉淀、溶解沉淀所需盐酸的物质的量之比为 13,故 B 正确。答案 B7.所谓合金,就是不同种金属(也包括一些非金属) 在熔化状态下形成的一种熔合物 ,根据下列四种金属的熔沸点:Na Cu Al Fe熔点/97.51 083 660 1 535沸点/883 2 595 2 200 3 000你判断其中不能形成合金的是( )A.Cu 和 Al B.Fe 和 CuC.Fe 和 Na D.Al 和 Na解析 合金是不同种金属在熔化状态下形成的一种熔合物,即两种金属都成为液态时进行混合。A.铜的熔点低于铝的沸点,两
7、种金属能够形成合金 ;B.铁的熔点低于铜的沸点,两种金属能够形成合金;C. 由于金属钠的沸点较低,铁的熔点高于钠的沸点 ,在铁熔化时温度达 1 535 ,而此时金属钠已变成气态,无法完成液态时混合,故钠和铁不能形成合金,故 C 选项符合题意;D.铝的熔点低于钠的沸点,两种金属能够形成合金。答案 C8. 导学号 50534139 铝分别与足量的稀硫酸和氢氧化钠溶液反应,当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时,反应中消耗的 H2SO4 和 NaOH 物质的量之比为( )A.14 B.23 C.32 D.41解析 令生成的氢气的物质的量为 3 mol,则:2Al+3H2SO4 Al2(SO4)3
8、+3H23 mol 3 mol2Al+2NaOH+6H2O 2NaAl(OH)4+3H22 mol 3 mol答案 C9.下列说法正确的是( )A.Al2O3 难溶于水,不跟水反应,所以它不是 Al(OH)3 对应的氧化物B.因为 Al2O3 是金属氧化物,所以它是碱性氧化物C.Al2O3 能与所有的酸碱溶液反应D.Al2O3 常用于制造耐火坩埚,但氧化铝坩埚不可以用于熔融 NaOH解析 氢氧化铝对应的氧化物是铝元素对应的氧化物,为 Al2O3,故 A 项错误; 氧化铝与强酸、强碱都能反应,是两性氧化物,故 B 项错误; 氧化铝与强酸、强碱都能反应 ,但不能与弱碱反应,故 C 项错误;由于氧化
9、铝能与强碱反应,因此氧化铝坩埚不可以用于熔融 NaOH,故 D 项正确。答案 D10.工业上从铝土矿(主要成分是 Al2O3xH2O、SiO 2、Fe 2O3 等)提取纯 Al2O3 做冶炼铝的原料,提取时操作过程如图,图中操作错误的是( )A. B.C. D.解析 铝土矿灼烧除去结晶水,灼烧后的不挥发物质中加入过量的盐酸,Al 2O3、Fe 2O3 溶解成铝盐、铁盐,过滤除去不溶的杂质二氧化硅等,溶液中含有过量的盐酸,向的滤液中加入过量氢氧化钠使铝盐变成 NaAl(OH)4,而铁离子转化为氢氧化铁沉淀 ,过滤除去,滤液中含有过量的氢氧化钠,向的滤液中加入过量盐酸,溶液中 NaAl(OH)4、
10、氢氧化钠转化为氯化铝、氯化钠,不能生成氢氧化铝沉淀,应通入二氧化碳,可得氢氧化铝沉淀,故错误;氢氧化铝沉淀灼烧分解生成氧化铝,干燥不能使氢氧化铝分解,故错误。答案 A11.查阅有关资料知:金属铝与氢氧化钠溶液反应实际是分以下两步进行:第一步:2Al+6H 2O 2Al(OH)3+3H2第二步:Al(OH) 3+NaOH NaAl(OH)4试回答下列问题:(1)书写金属铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式: 。 (2)判断两步反应的反应类型:第一步属 ,第二步属 (用四种基本反应类型答题)。 (3)请分析,金属铝与氢氧化钠溶液的反应中氧化剂是 ,还原剂是 。 解析 根据题中信息,Al 和 NaOH
11、溶液的反应中 H2O 是氧化剂,Al 是还原剂。答案 (1)2Al+6H2O+2OH- 2Al(OH)4-+3H2(2)置换反应 化合反应 (3)H 2O Al12.铝热反应的化学方程式为 2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe。某同学对铝热反应的现象有这样的描述:反应放出大量的热并发出耀眼的光芒 ,纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中。查阅化学手册知,Al、Al 2O3、 Fe、Fe 2O3 熔沸点数据如下:物质 Al Al2O3 Fe Fe2O3熔点/660 2 054 1 535 1 462沸点/2 467 2 9802 750 (1)该同学推测,铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。这种
12、推测有一定的道理 ,理由是 。 (2)设计一个简单的实验方案,证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是 ,当观察到 现象时,说明熔融物中含有金属铝,反应的离子方程式为 。 (3)实验室溶解该熔融物,最好选用下列试剂中的 (填入正确选项前的字母)。 A.浓硫酸 B.稀硫酸C.稀硝酸 D.氢氧化钠溶液解析 (1)根据表中的数据可以看出,金属铝的沸点比铁的低 ,当金属铁是液态时,金属铝也是液态,所以铝热反应得到的是金属铁和金属铝的混合物。(2)金属铝能与氢氧化钠溶液反应放出氢气而金属铁与氢氧化钠溶液不反应,反应实质是:2Al+2OH -+6H2O 2Al(OH)4-+3H2,可以用氢氧
13、化钠溶液证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。(3)既能与金属铁反应又能与金属铝反应的物质是稀硫酸,并且获得的产物无污染;浓硫酸在常温下可以与金属铝发生钝化反应;稀硝酸可以与金属反应产生有毒的一氧化氮气体 ;氢氧化钠只与金属铝反应而与金属铁不反应,故选 B。答案 (1)金属铝的沸点比铁低(2)氢氧化钠溶液 有气泡产生 2Al+2OH -+6H2O 2Al(OH)4-+3H2 (3)B13. 导学号 50534140 有一透明溶液,已知其中可能含有Fe3+、Mg 2+、Cu 2+、Al 3+、N ,加入一种淡黄色粉末状固体 ,加热有刺激性气味的气体放出,+4同时生成白色沉淀。当加入 0.4 mo
14、l 淡黄色粉末时,产生气体 0.3 mol,继续加入淡黄色粉末时,产生无刺激性气味的气体,且加入淡黄色粉末时产生白色沉淀的量如下图所示。根据题意回答下列问题:(1)淡黄色粉末为 ( 填名称)。 (2)溶液中肯定有 离子,肯定没有 离子。 (3)溶液中离子的物质的量之比为 。 (4)写出下列方程式:淡黄色粉末与水反应的化学方程式: 。 有刺激性气味的气体产生的离子方程式: 。 沉淀部分减少时的离子方程式: 。 解析 淡黄色粉末一定是 Na2O2,产生有刺激性气味的气体和白色沉淀,则一定含有 N ,不含+4Cu2+、Fe 3+。由反应图像知肯定含有 Mg2+和 Al3+。由产生沉淀的物质的量可知含
15、有 Mg2+ 0.2 mol,含 Al3+ 0.1 mol;因有关系式 2Na2O2O2,所以 0.4 mol Na2O2 共产生 O2 0.2 mol,则产生NH3 0.1 mol。所以溶液中 N 、Mg 2+、Al 3+的物质的量之比为 0.1 mol0.2 mol0.1 +4mol=121。答案 (1)过氧化钠(2)N 、Mg 2+、Al 3+ Cu 2+、Fe 3+4(3)c(N )c(Mg 2+)c(Al 3+)=121+4(4)2Na 2O2+2H2O 4NaOH+O2N +OH- NH3+H2O+4Al(OH) 3+OH- Al(OH)4-B 组 能力提升1.双羟基铝碳酸钠是医疗
16、上常用的一种抑酸剂,其化学式是 NaAl(OH)2CO3。关于该物质的说法正确的是( )A.该物质属于两性氢氧化物B.该物质是 Al(OH)3 和 Na2CO3 的混合物C.1 mol NaAl(OH)2CO3 最多可消耗 3 mol H+D.该药剂不适合于胃溃疡患者服用解析 双羟基铝碳酸钠属于盐类,所以 A 项错误;它是一种化合物,属于纯净物,不是混合物,所以 B 项错误;1 mol NaAl(OH) 2CO3 最多可消耗 4 mol H+,所以 C 项错误; 由于双羟基铝碳酸钠能与胃酸反应放出 CO2 气体,故不适合于胃溃疡患者服用,所以 D 项正确。答案 D2.下列各组物质,前者逐滴滴加
17、到后者中直至过量,先出现白色沉淀,后来沉淀又消失的是( )A.H2SO4 溶液滴入 NaAl(OH)4溶液中B.Ba(OH)2 溶液滴入 Al2(SO4)3 溶液中C.Al2(SO4)3 溶液滴入 NaOH 溶液中D.氨水滴入 Al2(SO4)3 溶液中解析 A 项:向 NaAl(OH)4溶液中滴加 H2SO4 溶液先生成 Al(OH)3 沉淀,继续滴加 H2SO4 溶液,则沉淀溶解。B 项:加入过量 Ba(OH)2 溶液,沉淀不能全部溶解。C 项:向 NaOH 溶液中滴加 Al2(SO4)3 溶液开始不生成沉淀,继续滴加 Al2(SO4)3 溶液生成Al(OH)3 沉淀。D 项:加入过量氨水
18、生成的 Al(OH)3 不溶解。答案 A3.在 V L Al2(SO4)3 溶液中加入过量氨水,过滤得沉淀,然后在高温中灼烧沉淀最后得白色固体m g,则溶液中 S 的物质的量浓度是( )2-4A. molL-127B. molL-1227C. molL-1354D. molL-134解析 依题意,最后所得固体为 Al2O3,其物质的量为 mol,原 V L Al2(SO4)3 溶液中含 S 的102 2-4物质的量是 mol,c(S )= molL-1。231022 2-4 34答案 D4.把铝粉和氧化铁粉配成铝热剂,分为两等份,一份在高温下恰好完全反应后,再与足量盐酸反应,另一份直接放入足量
19、的烧碱溶液中充分反应,前后两种情况下生成的气体质量之比是( )A.32B.23C.11D.289解析 根据化学方程式 2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3,Fe+2HCl FeCl2+H2;2Al+2NaOH+6H2O2NaAl(OH)4+3H2,可知选项 B 正确。答案 B5.将物质的量相等的硫酸铝和硫酸铵溶于水形成 V mL 混合溶液,向混合溶液中逐滴加入某氢氧化钠溶液(其物质的量浓度为混合溶液中两溶质的物质的量浓度之和), 直至过量。下列表示氢氧化钠溶液加入的体积(x) 与溶液中沉淀物的量(y)的关系示意图中正确的是 ( )解析 假定溶液中含有 Al2(SO4)3、(NH 4)2SO4
20、 的物质的量分别为 1 mol。关键弄清楚反应顺序,开始滴加 NaOH 发生反应为 Al3+3OH- Al(OH)3,沉淀增大,当Al3+沉淀完全时需加入 6 mol OH-,即加入 6 mol NaOH,生成 Al(OH)3 2 mol,达最大值。然后发生反应 N +OH- NH3H2O;N 完全反应时需加入 2 mol OH-,即加入 2 mol +4 +4NaOH,沉淀氢氧化铝的量不变。最后继续滴加 NaOH,2 mol Al(OH)3 溶解,发生反应 Al(OH)3+OH- Al(OH)4-,由方程式可知要使 2 mol Al(OH)3 完全溶解,需再加入 2 mol NaOH。三阶段
21、消耗 NaOH 的物质的量之比为 6 mol2 mol2 mol=311,三阶段消耗 NaOH溶液的体积比为 311。A.由分析可知,开始滴加 NaOH,立刻生成沉淀,沉淀达最大后,即铝离子完全反应,继续滴加 NaOH,氢氧根与铵根离子反应,沉淀不变,当铵根离子反应完毕,加入的氢氧根与氢氧化铝反应,沉淀溶解,至最后消失,三阶段消耗 NaOH 溶液的体积比为 311,图像 A 符合,故 A正确。答案 A6.铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与强酸(非氧化性酸) 反应又能与强碱溶液反应放出H2 的金属,就铝的这一特殊性质回答下列问题 :(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应,所得
22、H2 的体积之比是 ; (2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中,产生 H2 的体积之比是 ; (3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的 HCl、NaOH 溶液中,二者产生的H2 相等,则 HCl 和 NaOH 的物质的量浓度之比是 ; (4)甲、乙两烧杯中各盛有 100 mL 3 molL-1 的盐酸和 NaOH 溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后,测得生成的气体体积比为 V(甲) V(乙)=12,则加入铝粉的质量为 。 A.5.4 g B.3.6 g C.2.7 g D.1.8 g解析 铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的化学方程式分别为
23、2Al+6HCl 2AlCl3+3H2,2Al+2NaOH+6H2O 2NaAl(OH)4+3H2。(1)通过化学方程式可以看出,等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应 ,金属铝完全反应,所以生成氢气的物质的量相等,即所得 H2 的体积之比是 11。(2) 足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中,氢氧化钠和盐酸是不足的,通过化学方程式可以看出,1 mol 的 HCl 会生成 0.5 mol 的氢气 ,1 mol 的氢氧化钠会生成 1.5 mol 的氢气,所以产生 H2 的体积之比是 13。(3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的 HCl、Na
24、OH 溶液中,二者产生的 H2 相等,通过化学方程式可以看出,生成 1 mol 的氢气需要 HCl 2 mol,需要氢氧化钠 mol,所以 HCl 和 NaOH 的物质的量浓度之比是2331。(4)盐酸和 NaOH 溶液中的溶质的物质的量均为 0.1 L3 molL-1=0.3 mol,通过化学方程式可以看出,测得生成的气体体积比为 V(甲) V(乙)=12,所以生成的氢气的物质的量之比是 12,由于生成 H2 的物质的量不相等 ,说明铝和盐酸反应时铝是过量的,铝和氢氧化钠溶液反应时铝是不足量的。设铝与盐酸完全反应时,生成的氢气的物质的量为 x2Al+6HCl 2AlCl3+3H22 6 30
25、.3 mol x,x=0.15 mol60.3=3所以氢氧化钠和铝反应生成的氢气的物质的量为 0.15 mol2=0.3 mol,设与 NaOH 溶液反应的铝的物质的量为 y,则2Al+2NaOH 2NaAlO2+3H22 3y 0.3 mol,y=0.2 mol2= 30.3所以铝的质量为 0.2 mol27 gmol-1=5.4 g。答案 (1)11(2)13(3)31(4)A7.准确称取 6 g 铝土矿样品(含 Al2O3、Fe 2O3、SiO 2)放入盛有 100 mL 某浓度 H2SO4 溶液的烧杯中,充分反应后过滤,向滤液中加入 10 molL-1 的 NaOH 溶液,产生的沉淀质
26、量 m 与加入的 NaOH 溶液的体积 V 的关系如图所示。(1)H2SO4 溶液的物质的量浓度为 ; (2)若 A=2.3,用于沉淀 Fe3+消耗 NaOH 的体积是 mL,铝土矿中各组成成分的质量分数:Al 2O3 为 ,Fe 2O3 为 ,SiO 2 为 ; (3)A 值的范围应是 ,在这个范围内, A 值越大, 的质量分数越小。 解析 (1)由题中图示可知,NaOH 溶液加至 35 mL 时,Al 3+、Fe 3+全部沉淀,此时溶液中只存在Na2SO4,故 n(Na+)=2n(S ),则 c(H2SO4)= =1.75 molL-1。2-4 10-135 2100 (2)由 Al(OH
27、)3+NaOH NaAl(OH)4,Al3+3OH- Al(OH)3,则由图可知,溶解 Al(OH)3 消耗的 NaOH 溶液的体积为 10 mL,则生成这些 Al(OH)3 应消耗同浓度的 NaOH 溶液的体积为 30 mL,则用于沉淀 Fe3+消耗的 NaOH 溶液的体积为 35 mL-30 mL-2.3 mL=2.7 mL;所以n(Fe2O3)= n(Fe3+)= 10 molL-12.7 mL10-3 LmL-1=4.510-3 mol,m(Fe2O3)=160 gmol-12 121314.510-3 mol=0.72 g。则铝土矿中 Fe2O3 的质量分数为 100%=12%,n(
28、Al2O3)= n(Al3+)= 10 molL-130 12 1213mL10-3 LmL-1=0.05 mol,所以 m(Al2O3)=102 gmol-10.05 mol=5.1 g。则铝土矿中 Al2O3 的质量分数为 100%=85%。SiO2 的质量分数为 100%-12%-85%=3%。(3)由图可知,当 Al3+、Fe 3+完全沉淀时,共消耗 NaOH 溶液 35 mL,而沉淀 Al3+消耗 NaOH溶液 30 mL,故沉淀 Fe3+和中和过量 H2SO4 共消耗 NaOH 溶液 5 mL,所以 A5 mL-3.375 mL=1.625 mL。所以 1.625A5。因此,在这个范围内,Fe 2O3 的质量分数越大 ,A 值越小;反之,A 值越大,Fe 2O3 的质量分数越小。答案 (1)1.75 molL-1 (2)2.7 85% 12% 3% (3)1.625A5 Fe 2O3