高中化學-專題3 從礦物到基礎材料 第一單元 從鋁土礦到鋁合金（課件+習題）（打包6套）蘇教版必修1.zip,高中化學-專題3,從礦物到基礎材料,第一單元,從鋁土礦到鋁合金課件+習題打包6套蘇教版必修1,高中化學,專題,礦物,基礎,材料,第一,單元,鋁土礦,鋁合金,課件,習題,打包,蘇教版,必修 第一單元從鋁土礦到鋁合金 加試 第1課時鋁及鋁合金 學考報告 一 鋁的性質 1 在自然界中的存在 鋁在地殼中的含量僅次于氧 硅 是自然界中含量 的金屬元素 全部以 態(tài)存在 最高 化合 2 物理性質 銀 較低 較小 3 化學性質 1 與氧氣的反應 常溫 與空氣中氧氣反應生成致密的氧化物薄膜 加熱 在純氧中燃燒 放出大量的熱和 反應方程式 2 鋁與酸 堿的反應 鋁與氫氧化鈉溶液反應的化學方程式是 鋁與鹽酸反應的離子方程式是 注意 鋁在常溫下遇到濃H2SO4 濃HNO3發(fā)生鈍化 耀眼的白光 2Al 2NaOH 2H2O 2NaAlO2 3H2 2Al 6H 2Al3 3H2 3 鋁熱反應 通過以上實驗信息 回答下列問題 寫出該反應的化學方程式 并指出 是氧化劑 是還原劑 該反應稱為 Fe2O3 Al 鋁熱反應 選出該實驗的實驗現(xiàn)象 將序號填寫在橫線上 a 鎂條劇烈燃燒b 放出大量的熱 并發(fā)出耀眼的光芒 火星四射c 紙漏斗的下部被燒穿d 熔落物能夠被磁鐵吸引 鎂條和氯酸鉀的作用是 如何用簡單的方法證明生成物為金屬鐵 abcd 引燃劑 用磁鐵吸引生成物 如磁鐵上有黑色物質被吸附 則證明生成物中有金屬鐵 思考探究 1 怎樣理解鋁在常溫下遇到濃H2SO4 濃HNO3發(fā)生鈍化 提示常溫下 金屬與強氧化性酸接觸時 由于在金屬表面生成一層致密的氧化膜 隔絕了金屬與酸的接觸 從而阻止了金屬與酸的進一步反應 這一現(xiàn)象叫鈍化 能發(fā)生鈍化的金屬 鋁 鐵 能發(fā)生鈍化的酸 濃硫酸 濃硝酸 不能發(fā)生鈍化的情況 金屬為粉末狀 加熱 酸為稀酸等 2 鋁與強堿反應的實質是什么 提示鋁和強堿溶液反應 不是鋁直接和堿反應 而是鋁先和強堿溶液中的水反應生成氫氧化鋁 然后氫氧化鋁再和強堿反應生成NaAlO2 方程式為2Al 6H2O 2Al OH 3 3H2 Al OH 3 NaOH NaAlO2 2H2O 在此反應中 鋁為還原劑 水為氧化劑 用電子轉移表示該反應為 3 什么是鋁熱劑 鋁熱反應有什么用途 提示鋁粉和某些金屬氧化物 如Fe3O4 Cr2O3 V2O5等 組成的混合物叫鋁熱劑 在高溫下發(fā)生鋁熱反應 可用來冶煉難熔的相對較不活潑的金屬 如V Cr Mn 焊接鋼軌等 例1 有關金屬鋁的敘述不正確的有 A 除去Mg粉中少量的Al雜質 可用NaOH溶液B 用刺有小孔的鋁箔把0 1mol金屬鈉包好 再放入足量的水中 產生的氫氣一定大于0 05molC Al比Fe活潑 所以把鋁粉與Fe2O3混合后 點燃熔化 可以制得單質FeD 鋁制品可以盛放堿性物質解析單質Al能溶于NaOH溶液 而單質Mg卻不能 所以A項對 0 1molNa與水反應可放出0 05molH2 由于生成的NaOH還可與鋁箔反應生成H2 所以B項正確 C項發(fā)生的是鋁熱反應 正確 因為鋁能與堿反應 所以鋁制品不宜盛放堿性物品 D 訓練1 在常溫下 下列溶液可以用鋁制容器盛放的是 A 濃硝酸B 氫氧化鈉溶液C 硫酸銅溶液D 稀鹽酸解析常溫下鋁在濃硝酸 濃硫酸中鈍化 而與NaOH CuSO4 HCl溶液反應而被腐蝕 答案A 二 鋁合金及其應用 1 合金 合金是指由兩種或兩種以上的金屬 或金屬與非金屬 熔合而成的具有金屬特性的物質 一般來說 合金的性能優(yōu)于純金屬 合金的熔點比組成它的各成分金屬熔點 硬度比它的各成分金屬大 但合金的性質不是各成分金屬性質的總和 都低 2 鋁合金 金屬鋁中加入其他元素如銅 鎂 硅 鋅 鋰等 即形成各種性能優(yōu)良的鋁合金 1 性質特征鋁合金具有 制造工藝簡單 成本低廉等特點 并且表面易形成致密的氧化物保護膜而具有一定的 能力 密度小 強度高 塑性好 易于成型 抗腐蝕 2 應用鋁及合金其優(yōu)良的物理性質決定其重要用途 請把以下左欄列舉的鋁的重要用途與右欄列舉的有關鋁的性質用線連起來 例2 京滬高鐵是世界上一次性建成的最長高速鐵路 高鐵車廂大部分采用鋁合金材料制造 這是因為鋁合金 A 比純鋁熔點高B 具有比較活潑的化學性質C 各種成分在自然界中含量豐富 容易獲取D 質量輕 強度大 抗腐蝕能力比較強解析A項 鋁合金的熔點比純鋁低 A項錯誤 B項 作為制造車廂的材料鋁合金抗腐蝕能力應該較強 即化學性質比較穩(wěn)定 B項錯誤 C項 鋁的含量較豐富 但卻不容易獲取 制取金屬鋁需消耗很多能量 C項錯誤 D項正確 答案D 借題發(fā)揮 1 合金是金屬與金屬或金屬與非金屬形成的混合物 2 合金的性能優(yōu)于純金屬 并不是各成分金屬性質的總和 3 參加形成合金的金屬或非金屬熔點相差不太大 4 合金的熔點比它的各成分金屬的熔點都低 5 合金的各成分仍保持各自的化學性質 訓練2 現(xiàn)代建筑的門窗框架 常加工成古銅色的硬鋁制品 硬鋁是 A Al Si合金B(yǎng) Al Cu Mg Mn Si合金C Al Mg合金D 表面有氧化鋁膜的純鋁解析由題干可知 硬鋁呈 古銅色 則該合金中肯定含有紅色的物質 四個備選項中呈現(xiàn)紅色的只有金屬銅 因而B正確 答案B 第2課時鋁的氧化物與氫氧化物從鋁土礦中提取鋁 學考報告 一 鋁的氧化物和氫氧化物 1 氧化鋁 1 物理性質及應用Al2O3是白色的難溶于水的固體粉末 熔點高 常用于制造耐火材料 剛玉的硬度僅次于 石 紅寶石是含鉻元素的氧化鋁晶體 藍寶石是含 等元素的氧化鋁晶體 金剛 鐵 鈦 2 化學性質 與酸反應與硫酸反應的化學方程式 離子反應方程式 與堿反應與NaOH溶液反應的化學方程式 離子反應方程式 3 兩性氧化物 既可以與酸反應又可以與堿反應生成 的氧化物 Al2O3 3H2SO4 Al2 SO4 3 3H2O Al2O3 6H 2Al3 3H2O Al2O3 2NaOH 2NaAlO2 H2O 鹽和水 2 氫氧化鋁 1 制備 鋁鹽與氨水反應的離子方程式為 不可用 偏鋁酸鹽溶液與CO2反應的離子方程式 不可用 2 物理性質 色的絮狀沉淀 溶液中 具有很強的 是很好的凈水劑 強堿 強酸 白 吸附能力 3 化學性質 Al OH 3溶于NaOH溶液 離子方程式 Al OH 3溶于鹽酸 離子方程式 Al OH 3受熱分解 化學方程式 兩性氫氧化物 既能與 反應 又能與 反應 生成鹽和水的氫氧化物 稱為兩性氫氧化物 強酸 強堿 Al OH 3 3H Al3 3H2O 3 常見的鋁鹽 1 復鹽 由兩種或兩種以上 和一種 組成的鹽 如明礬 化學式為 2 明礬的凈水原理 陽離子 酸根離子 KAl SO4 2 12H2O 吸附 懸浮物 思考探究 1 對與Al2O3和Al OH 3反應的酸或堿有什么要求 提示只能與強酸 強堿反應 與弱酸 弱堿不反應 2 金屬氫氧化物受熱分解規(guī)律是什么 提示金屬氫氧化物受熱分解的規(guī)律 若氫氧化物是可溶于水的物質 則受熱不易分解 如KOH NaOH 若氫氧化物是難溶于水的物質 則受熱時可以分解生成對應的氧化物和水 如Mg OH 2 Fe OH 3受熱分解生成MgO Fe2O3 3 實驗室制氫氧化鋁常常不用強堿或強酸 這是為什么 提示氫氧化鋁能溶于強酸或強堿 在氫氧化鋁制備過程中 常用鋁鹽與氨水或在偏鋁酸鹽溶液中通入CO2 這些弱堿或弱酸即使加多了 也不會使生成的氫氧化鋁溶解 例1 下列說法正確的是 A Al2O3熔點高 熱穩(wěn)定性強 可用作耐高溫材料B 可用溶解 過濾法從Al2O3與Na2O的混合物中分離出Al2O3C 紅寶石 藍寶石的主要成分都是氧化鋁 其顏色不同的原因是結構不同D Al2O3是兩性氧化物 能跟所有的酸 堿溶液反應解析熔點高 熱穩(wěn)定性強是物質用作耐高溫材料的必備條件 Al2O3兩個條件均具備 故A項正確 Na2O遇水反應生成NaOH Al2O3可溶于NaOH溶液 故B項錯誤 紅寶石 藍寶石的主要成分均為氧化鋁 因含不同的其他少量雜質 故C項錯誤 Al2O3是兩性氧化物 可跟強酸 強堿反應 與弱堿 弱酸不反應 故D項錯誤 A 訓練1 下列有關氧化鋁和氫氧化鋁的說法正確的是 A 氧化鋁是一種比較好的耐火材料 可用來制造耐火坩堝B 氧化鋁是典型的兩性氧化物 可與氨水反應生成偏鋁酸鹽C 因為氫氧化鋁受熱易分解 所以具有兩性D 兩性氫氧化物只能與強酸 強堿反應解析氧化鋁熔點高 因此是一種比較好的耐火材料 可用來制造耐火坩堝 A項正確 氧化鋁是典型的兩性氧化物 但其與堿反應時只能是強堿 與弱堿不反應 B項錯 氫氧化鋁受熱易分解 說明氫氧化鋁熱穩(wěn)定性差 其既可與酸反應也可與堿反應 生成鹽和水 說明其具有兩性 C項錯誤 氫氧化鋁與堿反應時堿只能是強堿 但與酸反應時酸可以為弱酸 如CH3COOH D項錯誤 A 二 從鋁土礦中提取鋁 涉及的反應方程式有 1 溶解 2 酸化 3 灼燒 4 電解 Al2O3 2NaOH 2NaAlO2 H2O NaAlO2 CO2 2H2O Al OH 3 NaHCO3 思考探究 4 在實際生產中 向氧化鋁中添加冰晶石 Na3AlF6 的作用是什么 提示使Al2O3熔融時的溫度降低 從而減少冶煉過程中的能耗 簡稱助熔劑 例2 鋁土礦的主要成分是Al2O3 還含有少量雜質 要得到高純度的Al2O3 下列操作順序正確的是 加NaOH溶液溶解 通入過量的CO2 過濾 加鹽酸酸化 灼燒A B C D 解析用NaOH溶液溶解 目的是防止殘渣中物質溶于酸而引入其他陽離子 用CO2酸化是因為Al OH 3溶于強酸 加入鹽酸的量難以控制 故選B 答案B 訓練2 從鋁土礦制備鋁所涉及的下列有關反應中 屬于氧化還原反應的是 A 鋁土礦溶于NaOH溶液中B NaAlO2溶液的酸化C 灼燒氫氧化鋁固體D 電解熔融的氧化鋁 答案D 第一單元　從鋁土礦到鋁合金(加試) 第1課時　鋁及鋁合金 1．下列說法不正確的是(　　) A．大量使用的不是純金屬而是它們的合金 B．目前已制得的純金屬只有90多種，但制得的合金已達幾千種 C．目前世界上使用量最大的合金是鋁合金 D．廢棄鋁制包裝既浪費金屬材料又造成環(huán)境污染 解析　目前世界上使用量最大的合金是鋼。 答案　C 2．日常生活中常用鋁制炊具，它質輕且堅固耐用，其中的原因是(　　) A．鋁制品表面涂有一層油，可以保護鋁不受腐蝕 B．鋁很不活潑，不易與其他物質反應 C．鋁制品表面有一層致密的氧化物薄膜，起保護作用 D．鋁雖然很活潑，但只有在高溫下才能反應 解析　鋁的化學性質很活潑，易與空氣中的氧氣反應形成一層致密的氧化物薄膜，而阻止內部的鋁繼續(xù)反應，從而使鋁制炊具堅固耐用。 答案　C 3．下列關于鋁的敘述中不正確的是(　　) A．鋁是地殼中含量最多的金屬元素 B．鋁容易失去電子，表現(xiàn)還原性 C．鋁在空氣中用酒精燈點不著 D．在常溫下，鋁不能與氧氣反應 解析　鋁是地殼中含量最多的金屬元素，其最外層電子數(shù)為3，易失去電子，表現(xiàn)還原性，活潑性較強，A、B正確；常溫下在空氣中加熱鋁時，鋁表面形成的Al2O3可以阻礙O2與內部的鋁繼續(xù)反應，所以用酒精燈點不著，C正確。 答案　D 4．在工業(yè)上，鋁常用于冶煉難熔金屬，這一用途主要是由于鋁(　　) A．具有強還原性，反應中放出大量的熱 B．高溫時在空氣中能燃燒 C．具有良好導熱性 D．反應后生成熔點更高的氧化鋁 答案　A 5．下列關于鋁的用途中主要體現(xiàn)其物理性質的是(　　) ①家用鋁鍋　②盛濃硝酸的容器?、壑茖Ь€?、芎附愉撥墶、莅b鋁箔?、逕掍摰拿撗鮿、咪X合金用作飛機制造業(yè)材料　⑧做熱交換器 A．①②③④ B．③④⑥⑦⑧ C．①③⑤⑦⑧ D．①②③④⑥⑦ 答案　C 6．下列有關敘述不正確的是(　　) A．鋁元素在地殼中的含量高，儲量豐富 B．鋁容易形成致密的氧化膜，抗腐蝕性能好 C．鋁化學性質穩(wěn)定，常溫下不與任何酸堿反應 D．鋁的冶煉技術基本成熟，可以大量生產 解析　鋁是一種活潑金屬，常溫下可與鹽酸、NaOH溶液等發(fā)生反應，C項錯誤。 答案　C 7．把鋁粉和Fe3O4粉末配成鋁熱劑并分成兩等份，第一份在高溫下恰好完全反應，然后將生成物與足量鹽酸充分反應，第二份直接加入足量的氫氧化鈉溶液使之充分反應，前后兩種情況下生成的氣體在相同狀況下的體積比是(　　) A．3∶8 B．8∶3 C．3∶4 D．4∶3 解析　鋁熱劑分成兩等份后，第一份在高溫下恰好完全反應，8Al＋3Fe3O49Fe＋4Al2O3，然后將生成物與足量鹽酸充分反應，只有Fe與鹽酸反應產生氣體，F(xiàn)e＋2HCl===FeCl2＋H2↑，即關系式為8Al～9Fe～9H2；第二份直接加入足量的NaOH溶液使之充分反應，發(fā)生反應為2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，則8Al～12H2，則前后兩種情況下生成的氣體在相同狀況下的體積比為9∶12＝3∶4。 答案　C 8．W g鐵粉和鋁粉的混合物，與過量的NaOH溶液反應，然后過濾，將沉淀完全收集后，放在蒸發(fā)皿中加熱，直至被加熱的物質質量不再變化，取出蒸發(fā)皿中的物質稱量仍為W g。則原混合物中鋁粉的質量分數(shù)是(　　) A．30% B．50% C．70% D．90% 解析　FeFe2O3。 由于合金的質量等于Fe2O3的質量，且Fe完全轉化至Fe2O3中，故原合金中鋁元素的質量必然等于Fe2O3中氧元素的質量，則合金中Al的含量為w(Al)＝×100%＝×100%＝30%。 答案　A 9．下列有關鋁用途的敘述不正確的是(　　) A．鎂鋁合金可用于制造飛機 B．鋁可以用于制造電線 C．鋁可以用于冶煉難熔金屬釩、鉻、錳等 D．可以用鋁制容器來盛裝濃鹽酸、濃硫酸 解析　鋁鎂合金密度小，硬度大，耐高溫，可用于制造飛機，A項正確；鋁是電的良導體，可用作電線，B項正確；利用鋁熱反應放出大量的熱，可以冶煉熔點較高的金屬，如釩、鉻、錳等，C項正確；在常溫下鋁生成一層致密而堅固的氧化物薄膜，從而對鋁起到保護作用，但是這層膜卻能和鹽酸反應，故不能盛裝鹽酸，D項錯誤。 答案　D 10．Mg、Al組成的混合物與足量鹽酸反應，產生標準狀況下的氫氣4.48 L。下列推斷中不正確的是(　　) A．參加反應的Mg、Al共0.2 mol B．參加反應的HCl為0.4 mol C．Mg、Al在反應中共失去0.4 mol電子 D．若與足量的稀硫酸反應能產生0.2 mol H2 解析　反應的實質為Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，n(H2)＝＝0.2 mol，則參加反應的n(H＋)＝0.4 mol，故B項正確。若換成稀硫酸，同樣產生0.2 mol H2，故D項正確。依據(jù)得失電子守恒，由2H＋―→H2得電子的物質的量為0.2 mol×2＝0.4 mol，故C項正確。0.2 mol Mg提供0.4 mol電子，0.2 mol Al則提供0.6 mol電子，0.2 mol Mg、Al混合物提供的電子的物質的量大于0.4 mol、小于0.6 mol，A項不正確。 答案　A 11．若在加入鋁粉能放出氫氣的溶液中，分別加入下列各組離子，一定能大量共存的是(　　) A．NH、SO、CO、K＋ B．Na＋、Ba2＋、Ca2＋、HCO C．Mg2＋、NO、K＋、Cl－ D．K＋、Cl－、Na＋、SO 解析　鋁既能與酸反應放出氫氣又能與強堿反應放出氫氣，則加入鋁粉能放出氫氣的溶液中可能含H＋，也可能含OH－。分別加入各組離子，一定能大量共存，是指各組離子應與H＋和OH－都能共存。A項中，NH與OH－生成NH3·H2O，CO與H＋生成CO2；B項中，HCO與H＋、OH－都能發(fā)生反應；C項中，Mg2＋與OH－不能共存，并且NO與H＋共存時形成HNO3，與鋁粉反應不產生H2；D項中，各離子與H＋和OH－都不發(fā)生反應，符合要求。 答案　D 12．制取合金常用的方法是將兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)加熱到某一溫度，使其全部熔化，再冷卻成為合金。根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷(其他條件均滿足)，下列合金不宜采用這種方法制取的是(　　) 金屬 Na Mg Al Fe 熔點/℃ 97.5 649 660 1 535 沸點/℃ 883 1 090 2 467 2 750 A.Fe—Al合金 B．Na—Al合金 C．Mg—Fe合金 D．Mg—Al合金 解析　由題意知，C項的合金不宜采用題給方法制取，原因是鎂的沸點(1 090 ℃)比鐵的熔點(1 535 ℃)低，當溫度升高到大于1 090 ℃而小于1 535 ℃時，鎂已經變成氣體逸散，而鐵還沒有熔化，故本題答案為C。 答案　C 13．鋁與酸、堿溶液反應的比較： (1)還原劑均為Al，1 mol 鋁失去電子均為3 mol，與酸反應產物為________，與堿溶液產物為________或________。 (2)相同質量的鋁分別與足量鹽酸溶液和氫氧化鈉溶液完全反應后，在相同條件下產生氫氣的體積比是________。 (3)產生相同量的H2，所需HCl和NaOH的物質的量之比為________。 (4)若消耗等物質的量的HCl和NaOH，則兩份鋁的質量之比為________，產生H2的體積比為________(相同狀況下)。 答案　(1)Al3＋　AlO　[Al(OH)4]－　(2)1∶1 (3)3∶1　(4)1∶3　1∶3 14．在鋁質易拉罐中收集滿CO2氣體，然后在其中倒入10 mL濃NaOH溶液，并迅速用膠帶將易拉罐口封住，能夠觀察到的實驗現(xiàn)象是易拉罐突然變癟了，可經過一段時間之后，又可以觀察到的現(xiàn)象是__________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 試解釋易拉罐變癟的原因_____________________________________________ _________________________________________________________________； 并解釋后一現(xiàn)象的原因_______________________________________________ _________________________________________________________________。 寫出反應過程中的兩個離子方程式_____________________________________ _________________________________________________________________。 解析　易拉罐的材質是鋁，本題應從鋁、CO2與NaOH的反應入手分析，結合氣體壓強變化，從而得出結論。 答案　易拉罐又鼓起來　易拉罐中的CO2與濃NaOH反應，致使易拉罐內氣壓降低，從而使易拉罐被大氣壓壓癟　濃NaOH與易拉罐(Al)反應產生H2，隨著易拉罐內H2量的增多，易拉罐內氣壓增大　CO2＋2OH－===CO＋H2O　2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ 15．對“鋁熱反應”的現(xiàn)象有這樣的描述：反應放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的光芒。紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中。又已知Al、Fe2O3、Al2O3、Fe的熔點、沸點數(shù)據(jù)如下表所示： 物質 Al Fe2O3 Al2O3 Fe 熔點/℃ 660 1 462 2 054 1 535 沸點/℃ 2 467 － 2 980 2 750 (1)某同學推測，鋁熱反應所得到的熔融物應是鐵鋁合金。 理由是：該反應放熱能使鐵熔化，而鋁的熔點比較低，此時液態(tài)的鐵和鋁熔合形成鋁合金，你認為他的解釋是否合理？________(填“合理”或“不合理”)。 (2)設計一個簡單的實驗方案，證明上述所得的塊狀熔融物中含有金屬鋁。填寫下列表格： 所用試劑 氫氧化鈉溶液 實驗操作及現(xiàn)象 有關反應的化學方程式 解析　本題是有關金屬物理性質和化學性質綜合應用的類型題，因為鐵的熔點低于鋁的沸點，所以鋁熱反應熔融物是鐵鋁合金。根據(jù)鋁能與堿發(fā)生反應來鑒別Al。 答案　(1)合理　(2)取適量樣品置于試管中，加入氫氧化鈉溶液，有氣體產生　2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 16．鋁鎂合金已成為輪船制造、化工生產等行業(yè)的重要材料。某研究性學習小組的三位同學，為測定某含鎂3%～5%的鋁鎂合金(不含其他元素)中鎂的質量分數(shù)，設計下列三種不同實驗方案進行探究。填寫下列空白。 探究一 【實驗方案】　鋁鎂合金測定剩余固體質量， 實驗中發(fā)生反應的化學方程式是________________。 【實驗步驟】　(1)稱取5.4 g鋁鎂合金粉末樣品，投入體積為V的2.0 mol·L－1NaOH溶液中，充分反應，則取用NaOH溶液的體積V不小于________。 (2)過濾、洗滌、干燥、稱量固體，該步驟中若未洗滌固體，測得鎂的質量分數(shù)將________(填“偏高”或“偏低”)。 探究二 【實驗方案】　鋁鎂合金測定生成氣體的體積(實驗裝置如圖所示)， 問題討論： (1)某同學提出該實驗裝置不夠完善，應在A、B之間添加一個干燥、除酸霧的裝置，你的意見是________(填“需要”或“不需要”)。 (2)為使測定結果盡可能精確，實驗中應注意的問題是(寫出兩點)：①________；②________。 探究三 【實驗方案】　稱取x g鋁鎂合金粉末，放在如圖所示裝置的惰性電熱板上，通電使其充分灼燒。 問題討論： (1)欲計算Mg的質量分數(shù)，該實驗中還需測定的數(shù)據(jù)是________。 (2)若用空氣代替O2進行實驗，對測定結果是否有影響？ ________(填“是”或“否”)。 解析　探究一：Al與NaOH溶液反應，余下的為Mg，合金的質量為5.4 g，Mg的含量為3%～5%，Al的最大質量為5.4 g×97%，Al與NaOH按物質的量之比1∶1反應，V(NaOH)＝＝＝0.097 L，即97 mL，所以V≥97 mL，若不洗滌沉淀，雜質附著在Mg上，使結果偏高。探究二：酸霧可溶于水，不需要加除雜裝置，注意量氣裝置的使用；①要檢查裝置氣密性；②讀數(shù)時一定要保證B、C裝置中液面相平。探究三：利用合金與O2充分反應后的質量和合金反應前的質量可以推算出Mg、Al各自的質量，如果用空氣代替O2，空氣中的N2、CO2會與Mg反應：N2＋3MgMg3N2，CO2＋2Mg2MgO＋C，對實驗結果造成影響。 答案　探究一：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑　(1)97 mL　(2)偏高　探究二：(1)不需要 (2)①檢查裝置的氣密性　②合金完全溶解(或加入足量鹽酸或調整量氣管C的高度，使C中液面與B中液面相平，合理答案均可)　探究三：(1)灼燒后固體的質量　(2)是 7 第一單元　從鋁土礦到鋁合金(加試) 第1課時　鋁及鋁合金 1．國際鋁業(yè)協(xié)會(IAI)公布的數(shù)據(jù)顯示，3月全球鋁總產量增加215 000噸，至216.4萬噸。下列關于鋁的敘述，不正確的是(　　) A．鋁是地殼中含量最多的元素 B．在常溫下，鋁能與NaOH溶液反應 C．鋁是一種比較活潑的金屬 D．在化學反應中，鋁容易失去電子，是還原劑 解析　A項錯誤，地殼中含量最多的元素是氧，含量最多的金屬元素是鋁；B項正確，鋁在常溫下就能與NaOH溶液反應；鋁排在金屬活動性順序表的第5位，是比較活潑的金屬，所以在反應中易失去電子，作還原劑，C項和D項是正確的。 答案　A 2．用鋁熱法還原下列化合物，制得金屬各1 mol時，消耗鋁的量最小的是(　　) A．MnO2 B．WO3 C．Co3O4 D．Cr2O3 解析　根據(jù)氧化還原反應中得失電子守恒原則，還原得到1 mol Mn時，需 mol Al；還原得到1 mol W時，需2 mol Al；還原得到1 mol Co時，需 mol Al；還原得到1 mol Cr時，需1 mol Al。 答案　C 3．鋁制品與鐵制品相比，鋁制品在空氣中不易被銹蝕，原因是(　　) A．鋁的活潑性比鐵弱 B．鋁的密度比鐵的密度小 C．鋁在空氣中易形成一層致密的氧化膜 D．鋁不能與氧氣發(fā)生化學反應 解析　鋁很活潑，但在空氣中形成一層致密的氧化膜阻止了鋁進一步反應，所以鋁制品在空氣中不易被銹蝕。 答案　C 4．除去鎂粉中混有的少量鋁粉，可選用的溶液是(　　) A．鹽酸 B．硝酸 C．氨水 D．氫氧化鈉溶液 解析　鎂、鋁均溶于鹽酸、硝酸，均不溶于氨水，而鎂不溶于NaOH溶液，鋁溶于NaOH溶液。 答案　D 2 第2課時　鋁的氧化物與氫氧化物　從鋁土礦中提取鋁 1．下列關于Al(OH)3的性質敘述錯誤的是(　　) A．Al(OH)3是兩性氫氧化物 B．Al(OH)3是難溶于水的白色膠狀物質 C．Al(OH)3能凝聚水中的懸浮物，也能吸附色素 D．Al(OH)3既能溶于NaOH溶液、氨水，又能溶于鹽酸 解析　Al(OH)3是兩性氫氧化物，能溶于酸，也能溶于NaOH、KOH等強堿，但Al(OH)3不能溶于氨水等弱堿。 答案　D 2．工業(yè)制取鋁的過程中，涉及多步反應，其中屬于分解反應的有(　　) A．1步 B．2步 C．3步 D．4步 解析　在鋁土礦制備金屬鋁的4步主要操作①溶解、②酸化、③灼燒、④電解中，灼燒和電解屬于分解反應。 答案　B 3．既能跟NaOH溶液反應又能跟鹽酸反應的氧化物是(　　) A．Fe2O3 B．Al2O3 C．Al(OH)3 D．CO2 解析　Al2O3是兩性氧化物，既能與酸反應又能與堿反應。 答案　B 4．氫氧化鋁可作為治療某種胃病的內服藥，這是利用了氫氧化鋁哪方面的性質(　　) A．酸性 B．堿性 C．兩性 D．氧化性 答案　B 5．下列說法正確的是(　　) A．Al2O3難溶于水，不與水反應，所以它不是Al(OH)3對應的氧化物 B．因為Al2O3是金屬氧化物，所以它是堿性氧化物 C．Al2O3能跟所有的酸堿溶液反應 D．Al2O3能跟強的酸堿溶液反應 解析　Al2O3雖然難溶于水，但是2Al(OH)3Al2O3＋3H2O，Al2O3和Al(OH)3中Al的化合價相同，所以Al2O3是Al(OH)3對應的氧化物。金屬氧化物與堿性氧化物是兩個不同的概念，二者沒有必然的聯(lián)系。Al2O3是兩性氧化物，能跟強的酸堿溶液反應。 答案　D 6．對氧化鋁的分類正確的是(　　) A．酸性氧化物 B．堿性氧化物 C．兩性氧化物 D．過氧化物 解析　氧化鋁屬于兩性氧化物，C正確。 答案　C 7．使溶液中的AlO完全轉化成Al(OH)3，應選擇的最好試劑是(　　) A．H2SO4 B．HCl C．CO2 D．NH3·H2O 解析　因為Al(OH)3溶于強酸、強堿，而不溶于弱酸，且AlO不與弱堿反應，所以選C。 答案　C 8．有氧化鎂、氧化鋁混合粉末18.2 g，它恰好溶于500 mL 4 mol·L－1的鹽酸里，若要使沉淀質量達到最大值，則需加入2 mol·L－1的氫氧化鈉溶液的體積為(　　) A．1 000 mL B．500 mL C．100 mL D．1 500 mL 解析　當沉淀質量達到最大值時，有MgO～2HCl～MgCl2～2NaOH Al2O3～6HCl～2AlCl3～6NaOH 故n(NaOH)＝n(HCl)，則有： c(HCl)·V(HCl)＝c(NaOH)·V(NaOH)， 4 mol·L－1×500 mL＝2 mol·L－1×V(NaOH)，V(NaOH)＝1 000 mL。 答案　A 9．氮化鋁廣泛應用于電子陶瓷等工業(yè)領域。在一定條件下，AlN可通過反應：Al2O3＋N2＋3C2AlN＋3CO合成。下列敘述正確的是(　　) A．氧化劑是Al2O3 B．還原劑是N2 C．碳元素被還原 D．生成1 mol CO時，轉移的電子數(shù)為2 mol 答案　D 10．相同質量的下列物質分別與等濃度的NaOH溶液反應，至體系中均無固體物質，消耗堿量最多的是(　　) A．Al B．Al(OH)3 C．AlCl3 D．Al2O3 解析　根據(jù)題設要求所發(fā)生的反應及Na原子守恒，有：n(NaOH)＝n(Na＋)，Al→NaAlO2→NaOH，Al(OH)3→NaAlO2→NaOH，AlCl3→(NaAlO2＋3NaCl)→4NaOH，Al2O3→2NaAlO2→2NaOH。設4種固體的質量均為m，則消耗堿的物質的量分別為m/27 mol，m/78 mol，m/33.375 mol，m/51 mol，可知選項A正確。 答案　A 11．下列物質，既能與鹽酸反應又能與氫氧化鈉溶液反應的是(　　) A．AlCl3 B．Al2O3 C．K2CO3 D．CuSO4 解析　AlCl3能和NaOH發(fā)生復分解反應，與稀鹽酸不反應；Al2O3是兩性氧化物，能和稀鹽酸、NaOH溶液反應；K2CO3能和稀鹽酸發(fā)生復分解反應，與NaOH不反應；CuSO4溶液能和NaOH發(fā)生復分解反應，與鹽酸不反應。故只有B符合。 答案　B 12．既能與酸又能與堿反應是兩性化合物的特征。下列物質屬于兩性化合物的是 (　　) A．Al B．Na2CO3 C．Al(OH)3 D．(NH4)2SO4 解析　Al能與強酸又能與強堿反應，但Al是單質；Al(OH)3既能與酸又能與堿反應生成鹽和水，屬于兩性氫氧化物。 答案　C 13．欲使AlCl3溶液中的Al3＋完全沉淀下來，適宜的試劑是(　　) A．NaOH溶液 B．鹽酸 C．氨水 D．AgNO3溶液 解析　Al3＋轉化為不溶物是Al(OH)3沉淀，Al(OH)3是兩性氫氧化物，溶于強酸和強堿溶液，欲使Al3＋完全沉淀，應選取弱堿溶液。四個選項中只有氨水符合。 答案　C 14．向20 mL 2 mol·L－1 AlCl3溶液中加入30 mL NaOH溶液，充分反應后得到0.78 g沉淀，則NaOH溶液的物質的量濃度是(　　) A．1 mol·L－1 B．2 mol·L－1 C．4 mol·L－1 D．8 mol·L－1 解析　首先寫出有關反應的化學方程式，根據(jù)所給的數(shù)據(jù)找出已知量和未知量的關系。根據(jù)Al3＋的物質的量與沉淀Al(OH)3的物質的量比較可推測NaOH的兩種情況：①加入氫氧化鋁不足量時，n(NaOH)＝3n[Al(OH)3]＝3×0.78 g/ 78 g·mol－1＝0.03 mol, c(NaOH)＝0.03 mol /0.03 L＝1 mol·L－1，②當NaOH過量時，n(NaOH)＝4n(Al3＋)－n[Al(OH)3]＝0.16 mol－0.01 mol＝0.15 mol。c(NaOH)＝0.15 mol/0.03 L＝5 mol·L－1。 答案　A 15．將NaOH溶液逐滴加入用鹽酸酸化了的AlCl3溶液中，若用y軸表示Al(OH)3的沉淀量，x軸表示NaOH溶液的體積，下列圖像正確的是(　　) 解析　向用鹽酸酸化的AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液，依次發(fā)生以下反應：H＋＋OH－===H2O，Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，故開始滴加時無沉淀產生，且產生沉淀消耗NaOH溶液的體積是沉淀溶解消耗NaOH溶液體積的3倍，D項正確。 答案　D 16．向MgCl2和AlCl3的混合溶液中加入氫氧化鈉溶液，所得沉淀的物質的量(n)與加入氫氧化鈉溶液的體積(V)關系如下圖所示。則下列說法正確的是(　　) A. d、e兩點沉淀物成分不同 B．b～d段發(fā)生反應的離子為Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O C．b～c段與c～d段溶液中陰離子的物質的量相等 D．在d點，向溶液中加入鹽酸，沉淀量將減少 解析　d、e點的沉淀物都是氫氧化鎂，A項錯誤；加入過量NaOH溶液，Al(OH)3會溶解，發(fā)生反應，Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，B項正確；從b到d點溶液中c(AlO)不斷增大，C錯誤；d點時，鋁的存在形式為AlO，加入鹽酸發(fā)生反應：AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓，沉淀量增加，D錯誤。 答案　B 17．鋁土礦中常含有少量的SiO2和Fe2O3。寫出實驗室由鋁土礦制取純凈Al2O3時需加入的試劑和反應方程式。 (1)加過量的________，過濾除去________沉淀，化學方程式為__________________________________________________________________。 (2)加過量的________，過濾除去________，化學方程式為_______________________________________________________________。 (3)通入過量的________，過濾得到________，化學方程式為_______________________________________________________________。 (4)灼燒________可以得到純凈的Al2O3，化學方程式為 ________________________________________________________________。 解析　(1)先加過量的鹽酸，溶解Al2O3和Fe2O3，過濾除去SiO2；(2)再加過量的NaOH溶液，使AlCl3轉化為NaAlO2，F(xiàn)eCl3轉化為Fe(OH)3沉淀，過濾除去Fe(OH)3；(3)通入過量的CO2，使NaAlO2轉化為Al(OH)3沉淀，過濾得到Al(OH)3；(4)灼燒Al(OH)3可以得到純凈的Al2O3。 答案　(1)鹽酸　SiO2　Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O、Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O (2)NaOH溶液　Fe(OH)3　FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl、AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O (3)CO2　Al(OH)3　NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3 (4)Al(OH)3　2Al(OH)3Al2O3＋3H2O 18．胃酸過多是常見的胃病。下面是甲、乙兩種常見胃藥的說明摘要。 甲：①白色結晶狀粉末，可緩緩分解；②能溶于水，水溶液呈弱堿性；③遇酸及酸性藥物則產生二氧化碳；④胃酸過多患者服用多見胃脹氣，甚至有引起胃潰瘍穿孔的危險。 乙：①與胃酸作用是中和反應，作用緩慢而持久，可維持3～4 h。 ②凝膠本身覆蓋于潰瘍面上，具有保護作用。 ③可溶于稀酸或氫氧化鈉溶液中。 (1)請你推測，甲中含有的主要化學成分是________(填化學式)；乙中含有的主要化學成分是________(填化學式)。 (2)試寫出甲中含有的主要化學成分引起胃脹氣反應的離子方程式：_______________________________________________________________。 (3)試寫出乙中含有的主要化學成分溶于NaOH溶液的離子方程式：__________________________________________________________________。 解析　根據(jù)題目信息對甲、乙性質的描述可知甲為NaHCO3，乙為Al(OH)3，NaHCO3與酸反應的離子方程式為HCO＋H＋===CO2↑＋H2O，Al(OH)3溶于OH－的反應為Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。 答案　(1)NaHCO3　Al(OH)3 (2)HCO＋H＋===H2O＋CO2↑ (3)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O 19．A、B、C是單質，其中A是金屬，B、C是氣體，各種物質間的轉化關系如圖： 根據(jù)圖示轉化關系回答： (1)寫出下列物質的化學式： A________，B________，乙________，丁________。 (2)寫出下列變化的方程式： ①A與NaOH溶液反應的化學方程式：_________________________________________________________________。 ②甲與NaOH溶液反應的離子方程式：_________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 解析　常見金屬單質中能與NaOH溶液反應產生氣體的只有Al，所以A是Al，乙是NaAlO2，C是H2，甲是Al的化合物，可與NaOH溶液反應產生NaAlO2，可能是Al2O3，則丙是H2O，B是O2，所以甲一定是Al2O3；根據(jù)NaAlO2＋CO2＋2H2O===NaHCO3＋Al(OH)3↓得丁是Al(OH)3。 答案　(1)Al　O2　NaAlO2　Al(OH)3 (2)①2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ ②Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O 20．分析下圖的各物質間的反應關系： 已知A是地殼中含量最高的金屬元素的單質。 (1)寫出A、B、C、D物質的名稱：A________，B________，C________，D________。 (2)寫出各步反應的離子方程式： (Ⅰ)__________________________________________________________； (Ⅱ)__________________________________________________________； (Ⅲ)__________________________________________________________； (Ⅳ)__________________________________________________________。 答案　(1)鋁　偏鋁酸鈉　氯化鋁　氫氧化鋁 (2)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO 21．將一定質量的鎂鋁合金投入100 mL一定濃度的鹽酸中，合金完全溶解。向所得溶液中滴加濃度為5 mol·L－1的NaOH溶液，生成的沉淀跟加入的NaOH溶液的體積關系如圖(橫坐標體積單位是mL，縱坐標質量單位是g)。求： (1)合金中Mg的質量為________。 (2)所用鹽酸的物質的量濃度為________。 解析　(1)m[Mg(OH)2]＝11.6 g， n(Mg)＝n[Mg(OH)2]＝＝0.2 mol， m(Mg)＝0.2 mol×24 g·mol－1＝4.8 g。 (2)當沉淀達最大值時，溶液中溶質為NaCl， 此時n(HCl)＝n(NaOH)， 0．1 L·c(HCl)＝0.160 L×5 mol·L－1，c(HCl)＝8 mol·L－1。 答案　(1)4.8 g　(2)8 mol·L－1 8