第3章第3节铝及其化合物.doc

591UP 有效学习平台（ www.591up.com） www.591up.com 第三章 第三节 铝及其化合物 一、选择题 (本题包括 10 小题，每小题 5 分，共 50 分 ) 1． (2010·淄博模拟 )美、德两国成功合成具有化学特性的氢铝化合物 (AlH3)n，关于氢铝化合物的推测 不． 正确的是 ( ) A．氢铝化合物与水反应生成氢氧化铝和氢气 B．氢铝化合物中铝显＋ 3 价，氢显－ 1 价 C．铝与水蒸气高温下反应生成氢铝化合物 D．氢铝化合物具有强还原性 解析： 由化合物中元素正负化合 价代数和为零，并结合 H、 Al 原子结构特点可知氢铝化合物中 Al 为＋ 3 价、 H 为－ 1 价；该化合物中 H 元素处于最低价态，具有强还原性，可与水发生氧化还原反应生成氢气，同时生成氢氧化铝． 答案： C 2．将表面已完全钝化的铝条，插入下列溶液中， 不． 会发生反应的是 ( ) A．稀硝酸 B．稀盐酸 C．硝酸铜 D．氢氧化钠 解析： 铝被钝化后生成物为 Al2O3.Al2O3与酸碱均反应，与 Cu(NO3)2不反应． 答案： C 3．将 3.9 g 镁铝合金，投入到 500 mL 2 mol/L的盐酸中，合金完全溶解，再加入4 mol/L的 NaOH 溶液，若要生成的沉淀最多，加入的这种 NaOH 溶液的体积是 ( ) A． 125 mL B． 200 mL C． 250 mL D． 560 mL 解析： 用终态法解，生成的产物为氯化钠和氢氧化镁、氢氧化铝沉淀，则物质的量： n(Cl－ )＝ n(HCl)＝ n(Na＋ )＝ n(NaOH)． V[NaOH(aq)]＝ 500 mL× 24＝ 250 mL. 答案： C 4．用一张已除去表面氧化膜的铝箔紧紧包裹在试管外壁 (如 右图 )，将试管浸入硝酸汞溶液中，片刻取出，然后置于 空气中，不久铝箔表面生出 “ 白毛 ” ，红墨水柱右端上 升，根据实验现象判断下列说法错误的是 ( ) 591UP 有效学习平台（ www.591up.com） www.591up.com A．实验中发生的反应都是氧化还原反应 B．铝是一种较活泼的金属 C．铝与氧气反应放出大量的热量 D．铝片上生成的白毛是氧化铝和氧化汞的混合物 解析： 本题中涉及的反应有： 2Al＋ 3Hg(NO3)2===2Al(NO3)3＋ 3Hg,4Al＋3O2===2Al2O3，两个反应均为氧化还原反应；由题中所述现象 “ 红墨水柱右端上升 ” ，可推知试管中气体体积受热膨胀，意味着铝与氧气反应是放热反应；铝片上生成的 “ 白毛 ” 是氧化铝． 答案： D 5．把 4.6 g 钠放入 200 mL 0.1 mol/L的 AlCl3溶液中，待其充分反应后，下列叙述中错误的是 ( ) A． Cl－ 的浓度几乎不变 B．溶液呈浑浊 C．溶液中几乎不存在 Al3＋ D．溶液中存在最多的离子是 Na＋ 解析： n(Na)＝ n(OH－ )＝ 0.2 mol， n(Al3＋ )＝ 0.02 mol， Al3＋ ＋ 4OH－ ===AlO－2 ＋2H2O， OH－ 过量， Al 元素以 AlO－2 的形式存在．溶液中几乎不存在 Al3＋ . 答案： B 6．下列各反应的离子方程式中，错误的是 ( ) A．硫酸铝溶液中加入过量的氨水： Al3＋ ＋ 3NH3·H 2O===Al(OH)3↓ ＋ 3NH＋4 B． 铁片放入过量的稀硝酸中： 3Fe＋ 8H＋ ＋ 2NO－3 ===3Fe2＋ ＋ 2NO2↑ ＋ 4H2O C． 将铝片放入过量 NaOH 溶液中： 2Al＋ 2OH－ ＋ 2H2O===2AlO－2＋ 3H2↑ D．偏铝酸钠与过量盐酸反应： AlO－2 ＋ 4H＋ ===Al3＋ ＋ 2H2O 解析： B 中 Fe 应被氧化为 Fe3＋ ，正确的离子方程式为： Fe＋ 4H＋ ＋ NO－3 ===Fe3＋ ＋ NO↑ ＋ 2H2O. 答案： B 7．将氯 化铝溶液和氢氧化钠溶液等体积混合，得到的沉淀物中铝元素的质量与溶液中所含铝元素的质量相等，则原氯化铝溶液和氢氧化钠溶液的物质的量浓度之比可能是 ( ) A． 1∶ 3 B． 3∶ 2 591UP 有效学习平台（ www.591up.com） www.591up.com C． 1∶ 4 D． 2∶ 7 解析： 本题应对两种情况进行讨论： ① 若 AlCl3过量， NaOH 的量不足，溶液中铝元素的形式为 Al3＋ . AlCl3＋ 3NaOH===Al(OH)3↓ ＋ 3NaCl 1 mol 3 mol 1 mol 依题意，若溶液中剩余 1 mol Al3＋ ，则 c(AlCl3)∶ c(NaOH)＝ (1＋ 1) mol∶ 3 mol＝ 2∶ 3. ② NaOH 量稍多， AlCl3完全反应，溶液中铝元素的存在形式为 AlO－2，设有 2 mol Al3＋ 反应，依据题意有关系式： AlCl3 ～ 3NaOH ～ Al(OH)3 1 mol 3 mol 1 mol AlCl3 ～ 4NaOH ～ NaAlO2 1 mol 4 mol 1 mol 则 c(AlCl3)∶ c(NaOH)＝ (1＋ 1) mol∶ (3＋ 4) mol＝ 2∶ 7. 答案 ： D 8． 双羟基铝碳酸钠是医疗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， A错误；它是一种化合物，属于纯净物，不是混合物， B错误； 1 mol NaAl(OH)2CO3最多可消耗 4 mol H＋ ， C错误；由于能与胃酸反应放出 CO2气体，故不适合于胃溃疡患者服用． 答案： D 9． (2009·苏州模拟 )在标准状况下，进行甲、乙、丙三组实验：三组各取 60 mL同浓度盐酸，加入同一种镁铝合金粉末，产生气体，有关数据列表如下： 实验序号 甲 乙 丙 合金质量 /mg 510 770 918 气体体积 /mL 560 672 672 则下列说法正确的是 ( ) A．甲组和乙组的实验中，盐酸均是过量的 B．盐酸的物质的量浓度为 0.8 mol/L 591UP 有效学习平台（ www.591up.com） www.591up.com C．合金中镁铝的物质的量之比为 1∶ 1 D．丙组中铝的物质的量为 0.009 mol 解析： 盐酸最多能够溶解的合金的质量为： 672 mL560 mL× 510 mg＝ 612 mg，可见乙组实验合金过量． HCl 的物质的量为： 0.672 L22.4 L/mol× 2＝ 0.06 mol，所以盐酸的物质的量浓度为： 0.06 mol0.06 L ＝ 1 mol/L. 利用甲组实验可列出方程组： 27n(Al)＋ 24n(Mg)＝ 0.511.5n(Al)＋ n(Mg)＝ 0.025 解得 n(Al)＝ 0.01 mol， n(Mg)＝ 0.01 mol，据此可以推断丙组中铝的物质的量为0.018 mol. 答案： C 10．向含有 1 mol 明矾的溶液中逐滴加入 Ba(OH)2溶液，充分反应，下列说法 不．正确的是 ( ) A．当 Al3＋ 恰好完全沉淀时，消耗 Ba(OH)21.5 mol B．当 SO2－4 恰好完全沉淀时， Al3＋ 全部转化为 AlO－2 C．当向溶液中加入 1.5 mol Ba(OH)2时，反应可用下列离子方程式表示： 2Al3＋＋ 3SO2－4 ＋ 3Ba2＋ ＋ 6OH－ ===2Al(OH)3↓ ＋ 3BaSO4↓ D．随着加入的 Ba(OH)2的物质的量不断增大，沉淀的物质的量不断增大 解析： 1 mol KAl(SO4)2中含 1 mol Al3＋ 、 2 mol SO2－4 ，根据离子反应 Al3＋ ＋ 3OH－ ===Al(OH)3↓ ， Ba2＋ ＋ SO2－4 ===BaSO4↓ ， Al(OH)3＋ OH－ ===AlO－2 ＋ 2H2O 可进行分析计算． A项： 1 mol Al3＋ 完全沉淀需 3 mol OH－ ，即消耗 Ba(OH)2 1.5 mol，正确； B项： 2 mol SO2－4 完全沉淀需 2 mol Ba(OH)2，则引入了 4 mol OH－ ， Al3＋ 全部 转化为 AlO－2，正确． C项： n[KAl(SO4)2]∶ n[Ba(OH)2]＝ 2∶ 3，离子方程式正确． D项：随着 Ba(OH)2的加入， Al(OH)3完全沉淀前，沉淀物质的量增加，Al(OH)3开始溶解后，沉淀的物质的量减少， D 不正确． 答案： D 二、非选择题 (本题包括 4 小题，共 50 分 ) 11． (15 分 )由短周期元素组成的单质 A、 B、 C和甲、乙、丙、丁四种化合物有图示的转换关系，已知 C 为密度最小的气体，甲是电解质． 591UP 有效学习平台（ www.591up.com） www.591up.com 根据图示转化关系回答： (1)写出下列物质的化学式： A_________， B_________，乙 _________，丁 _________． (2)组成单质 A的元素在周期表中的位置是 __________，丙的电子式是 ________． (3)写出下列方程式： ① A与 NaOH溶液反应的化学方程式 ____________________________________． ② 乙与过量 CO2反应的离子方程式 ___________________________________ __________________________________________________________________. 解析： 由 C是密度最小的气体可知 C是 H2，能够与 NaOH 溶液反应生成 H2的单质，可联想到 A 是 Al 或 Si， A与 B 生成的甲可与 NaOH 溶液反应，可知 B是 O2，即甲是氧化物，但要求甲是电解质，而 SiO2是非电解质，故 A 为 Al. 答案： (1)Al O2 NaAlO2 Al(OH)3 (2)第三周期第 Ⅲ A族 H H (3)① 2Al＋ 2NaOH＋ 2H2O===2NaAlO2＋ 3H2↑ ② AlO－2＋ 2H2O＋ CO2===Al(OH)3↓ ＋ HCO－3 12． (14 分 )某学习小组用如图所示装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对 原子质量． (1)A 中试剂为 ____________________． (2)实验前，先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是 ____________________________________________________________________. (3)检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，需进行的操作还 有：①记录 C的液面位置；②将 B 中剩余固体过滤，洗涤，干燥，称重；③待 B 中不再有气体产生并恢复至室温后，记录 C 的液面位置；④由 A 向 B 中滴加足量试剂；上述操作的顺序是 (填序号 )； 记录 C的液面位置时，除视线平视外，还应 __________________________________________ ________________________________________________________________. (4)B 中发生反应的化学反应方程式 ___________________________________ 591UP 有效学习平台（ www.591up.com） www.591up.com ________________________________________________________________. (5)若实验用铝镁合金的质量为 a g，测得氢气体积为 b mL(已换算为标准状况 )， B 中剩余固体的质量为 c g，则铝的相对原子质量为 _________________________． (6)实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得铝的质量分数将 ________． (填“ 偏大 ” 、 “ 偏小 ” 或 “ 不受影响 ” ) 解析： (1)选出只与合金中的一种金 属反应产生氢气的溶液，故选 NaOH 溶液． (2)铝镁表面存在致密的氧化膜，需要把氧化膜除去． (3)注意量气管液面前后读数及液柱差产生的压强对氢气体积的影响． (5)2Al ～ 3H2 2M 3× 22.4 a－ c b× 11000 解之得 M＝ 33600(a－ c)b (6)固体未洗涤会残留可溶性 (NaAlO2、 NaOH)杂质，烘干后测得镁的质量偏大，铝的质量偏小． 答案： (1)NaOH 溶液 (2)除去铝镁合金表面的氧化膜 (3)⑤①④③② 使 D 和 C 的液面相平 (4)2Al＋ 2NaOH＋ 2H2O===2NaAlO2＋ 3H2↑ (5)33600(a－ c)b (6)偏小 13． (9 分 )把由 NaOH、 AlCl3、 MgCl2三种固体组成的混合物，溶于足量水中后有0.58 g 白色沉淀生成，在所得的浑浊液中，逐滴加入 0.5 mol/L盐酸，加入盐酸的体积 (V)与生成沉淀的质量 (W)关系如图所示： (1) 混合物中 NaOH 的质量为 ，混合物中 AlCl3 的质量为 ，混合物中 MgCl2的质量为 . (2)P 点表示盐酸的体积是 . 解析： (1)由图可知，当向所得溶液中加入 10 mL盐酸时，沉淀质量不变，说明混合物中 NaOH 过量， 0.58 g 沉淀是 Mg(OH)2.由镁原子守恒可知：n(MgCl2)=n[Mg(OH)2]=0.58 g÷ 58 g/mol=0.01 mol， m(MgCl2)=0.95 g. 从 10 mL 开始到沉淀最大值时反应的离子方程式为： 591UP 有效学习平台（ www.591up.com） www.591up.com 2AlO +H++H2O===Al(OH)3↓ ，消耗盐酸的体积为 20 mL-10 mL=10 mL，由铝原子守恒可知： n(AlCl3)=n( 2AlO )=n(H+)=0.01 mol× 0.5 mol/L=0.005 mol，m(AlCl3)=0.6675 g. 沉淀量最大处，溶液中的溶质只有 NaCl，由钠、氯元素原子守恒可知：n(NaOH)=n(Cl-)=n(HCl)+2n(MgCl2)+3n(AlCl3)=0.02 L× 0.5 mol/L+2 × 0.01 mol+3× 0.005 mol=0.045 mol，故 m(NaOH)=0.045 mol× 40 g/mol=1.8 g. (2)P 点时溶液中的溶质为 NaCl、 MgCl2、 AlCl3，整个过程前后 MgCl2、 AlCl3的量不变，可看作加入的盐酸中和了原混合物中的 NaOH，故有 V(HCl)＝ 0.045 mol÷0.5 mol/L＝ 0.09 L＝ 90 mL. 答案： (1)1.8 g 0.6675 g 0.95 g (2)90 mL 14． (12 分 )铝是一种重要的金属，在生产、生活中具有许多重要的用途，下图是从铝土矿中制备铝的工艺流程： 已知： (1)铝土矿的主要成分是 Al2O3，此外还含有少量 SiO2、 Fe2O3等杂质； (2)溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠反应，能生成硅铝酸盐沉淀，化学反应方程式为：2Na2SiO3＋ 2NaAlO2＋ 2H2O===Na2Al2Si2O8↓ ＋ 4NaOH 回答下列问题： (1)写出向铝土矿中加入足量氢氧化钠溶液后，该步操作中发生反应的离子方程式： ____________________________________________________________ ___________________________________________________________________. (2)滤渣 A 的主要成分为 ____________；滤渣 A 的用途是 ____________(只写一种 )；实验室过滤时使用玻璃棒，其作用是 __________． (3) 在 工 艺 流 程 第 三 步 中 ， 选 用 二 氧 化 碳 作 酸 化 剂 的 原 因 是___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________. (4)若将铝溶解，下列试剂中最好选用 ____________(填编号 )． A．浓硫酸 B．稀硫酸 C．稀硝酸 理由是 ________________________________________________________ 591UP 有效学习平台（ www.591up.com） www.591up.com _________________________________________________________________. 解析： (1)Al2O3属于两性氧化物， SiO2属于酸性氧化物，都能与强碱反应． (2)利用题目给出的信息 —— “ 硅铝酸盐沉淀 ” ，可以知道滤渣 A的主要成分是Fe2O3、 Na2Al2Si2O8.对于滤渣 A 的用途一般很容易想到其可以作为炼铁的原料． (3)因为 Al(OH)3 是两性氢氧化物，若用强酸酸化滤液时，无法保证将全部铝元素转化为 Al(OH)3过滤出来． (4)分析问题时，一般要同时考虑生产效益 (原料利用率 )和环保问题． 答案 ： (1)Al2O3＋ 2OH－ ===2AlO－2 ＋ H2O、 SiO2＋ 2OH－ ===SiO2－3 ＋ H2O (2)Fe2O3、 Na2Al2Si2O8 炼铁的原料 (或生产硅酸盐产品的原料 ) 引流 (3)经过足量氢氧化钠溶液的溶解 ， 大部分铝元素均以 NaAlO2的形式存在于滤液中 ， 通入过量二氧化碳可以将 NaAlO2完全转化为 Al(OH)3 (4)B 铝与浓硫酸在常温下发生钝化，加热溶解会产生有毒气体 SO2，原料利用率低；稀硝酸能溶解铝但会产生 NO 气体，污染空气，硝酸利用率低；而铝与稀硫酸反应速率较快，产生的 H2对空气无污染