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(zhì) 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(zhì) 銀 較低 較小 3 化學性質(zhì) 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(zhì)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(zhì)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(zhì) 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(chǎn)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(zhì)FeD 鋁制品可以盛放堿性物質(zhì)解析單質(zhì)Al能溶于NaOH溶液 而單質(zhì)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(zhì) 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(zhì)不是各成分金屬性質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)C 各種成分在自然界中含量豐富 容易獲取D 質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì) 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(zhì) 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(zhì)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(zhì) 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(zhì) 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(zhì) 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(zhì) 則受熱不易分解 如KOH NaOH 若氫氧化物是難溶于水的物質(zhì) 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(zhì)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(zhì) 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(chǎn)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(zhì) 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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(nèi)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(nèi)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(zhì)的是(　　) ①家用鋁鍋?、谑庀跛岬娜萜鳌、壑茖Ь€　④焊接鋼軌　⑤包裝鋁箔?、逕掍摰拿撗鮿、咪X合金用作飛機制造業(yè)材料?、嘧鰺峤粨Q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(zhì)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(chǎn) 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(chǎn)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(zhì)質(zhì)量不再變化，取出蒸發(fā)皿中的物質(zhì)稱量仍為W g。則原混合物中鋁粉的質(zhì)量分數(shù)是(　　) A．30% B．50% C．70% D．90% 解析　FeFe2O3。 由于合金的質(zhì)量等于Fe2O3的質(zhì)量，且Fe完全轉化至Fe2O3中，故原合金中鋁元素的質(zhì)量必然等于Fe2O3中氧元素的質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)生0.2 mol H2 解析　反應的實質(zhì)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(chǎn)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(zhì)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(zhì)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(chǎn)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(jīng)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(chǎn)物為________，與堿溶液產(chǎn)物為________或________。 (2)相同質(zhì)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(chǎn)生氫氣的體積比是________。 (3)產(chǎn)生相同量的H2，所需HCl和NaOH的物質(zhì)的量之比為________。 (4)若消耗等物質(zhì)的量的HCl和NaOH，則兩份鋁的質(zhì)量之比為________，產(chǎn)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(zhì)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(jīng)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(zhì)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(nèi)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(chǎn)生H2，隨著易拉罐內(nèi)H2量的增多，易拉罐內(nèi)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(zhì) 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(zhì)和化學性質(zhì)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(chǎn)生　2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 16．鋁鎂合金已成為輪船制造、化工生產(chǎn)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)量為5.4 g，Mg的含量為3%～5%，Al的最大質(zhì)量為5.4 g×97%，Al與NaOH按物質(zhì)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(zhì)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(zhì)量和合金反應前的質(zhì)量可以推算出Mg、Al各自的質(zhì)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?、诤辖鹜耆芙?或加入足量鹽酸或調(diào)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(zhì)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(chǎn)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(zhì)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(zhì) 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(nèi)服藥，這是利用了氫氧化鋁哪方面的性質(zhì)(　　) 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(zhì)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(zhì)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(zhì)量的下列物質(zhì)分別與等濃度的NaOH溶液反應，至體系中均無固體物質(zhì)，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(zhì)量均為m，則消耗堿的物質(zhì)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(zhì)，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(zhì)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(zhì)；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(zhì)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(zhì)的量與沉淀Al(OH)3的物質(zhì)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(chǎn)生，且產(chǎn)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(zhì)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(zhì)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(chǎn)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(zhì)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(zhì)，其中A是金屬，B、C是氣體，各種物質(zhì)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(zhì)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(zhì)中能與NaOH溶液反應產(chǎn)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(chǎn)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(zhì)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(zhì)。 (1)寫出A、B、C、D物質(zhì)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(zhì)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(zhì)量單位是g)。求： (1)合金中Mg的質(zhì)量為________。 (2)所用鹽酸的物質(zhì)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(zhì)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