2018-2019學年高中化學 第4章 材料家族中的元素 第2節(jié) 鋁 金屬材料 第1課時 鋁與鋁合金作業(yè)3 魯科版必修1.doc

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第1課時 鋁與鋁合金 [基礎達標] 1．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．鋁很不活潑，不易與其他物質反應 B．鋁雖然很活潑，但是只有在高溫下才能與其他物質反應 C．鋁制品表面有一層致密的氧化物薄膜，起保護作用 D．鋁制品表面鍍有一層銅，可以保護鋁制品 解析：選C。鋁很活潑，常溫下能與氧氣反應生成一層致密的氧化物薄膜，能阻止鋁繼續(xù)被氧化，故鋁有一定的抗腐蝕能力。 2．下列物質中，屬于合金的是(　　) A．硬鋁　　　　　　　　　 B．鋁箔 C．冰晶石 D．水銀 解析：選A。合金是由兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合在一起而形成的具有金屬特性的物質。硬鋁是由Al、Cu、Mg、Mn、Si等形成的合金，鋁箔是Al，冰晶石是一種化合物，水銀是Hg。 3．把鋁粉和氧化鐵粉配成鋁熱劑，分為兩等份，一份在高溫下恰好完全反應后，再與足量鹽酸反應，另一份直接放入足量的燒堿溶液中充分反應，前后兩種情況下生成的氣體質量之比是(　　) A．3∶2 B．2∶3 C．1∶1 D．28∶9 解析：選B。根據化學方程式Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3，F(xiàn)e＋2HCl===FeCl2＋H2↑，2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，可知選項B正確。 4．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：選D。鋁與酸、強堿反應均放出氫氣，則加入鋁粉能放出氫氣的溶液中可能含H＋，也可能含OH－。A項中，NH與OH－生成NH3H2O，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；D項中，各離子與H＋或OH－都不發(fā)生反應，符合要求。 5．下列關于氧化鋁的說法錯誤的是(　　) A．氧化鋁熔點高、硬度大，是一種耐火材料 B．氧化鋁是鋁元素在自然界的唯一存在形式 C．紅寶石、藍寶石的主要成分都是氧化鋁 D．氧化鋁為兩性氧化物，能溶于鹽酸和氫氧化鈉溶液 解析：選B。鋁元素在自然界中主要以Al2O3的形式存在，但同時也存在少量的鋁鹽、硅酸鹽中。 6．已知鈹(Be)原子與鎂原子最外層電子數(shù)都為2，而鈹元素與鋁元素的單質及其化合物的性質相似。下列關于鈹?shù)幕衔锏耐茢嘀姓_的是(　　) A．氯化鈹?shù)幕瘜W式為BeCl3 B．氯化鈹?shù)幕瘜W式為BeCl2 C．氧化鈹只能與強酸反應，不能與強堿反應 D．氧化鈹不能與強酸反應，只能與強堿反應 解析：選B。鈹原子最外層有2個電子，與Mg2＋具有相同化合價，氯化鈹應為BeCl2。又因其性質與鋁類似，具有兩性，故既能與酸反應，又能與強堿反應。 7．A、B、C、D、E五種化合物，均含有某種常見金屬元素，A中又含有鉀元素，它們的轉化關系如圖所示，其中A為澄清溶液，C為難溶的具有兩性的白色固體，E易溶于水。 (1)寫出化學式： A____________，C____________， D____________，E____________。 (2)寫出下列反應的離子方程式： A→B________________________________， F→E________________________________。 (3)寫出下列反應的化學方程式： F→C________________________________， B→E________________________________。 解析：本題的“題眼”是“C為難溶的具有兩性的白色固體”，并且C是由B經加熱得到的，可推測C為Al2O3，則B為Al(OH)3，即而得E為Na[Al(OH)4]。D為AlCl3，A則為K[Al(OH)4]，F(xiàn)與Fe2O3在高溫條件下得到C，此反應為鋁熱反應，F(xiàn)為Al。 答案：(1)K[Al(OH)4]　Al2O3　AlCl3　Na[Al(OH)4] (2)[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO 2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ (3)2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4] 8．有下列幾個反應：①向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液；②向鹽酸和AlCl3的混合溶液中滴加NaOH溶液；③向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液；④向Na[Al(OH)4]溶液中滴加鹽酸。 符合反應①的圖像是__________，符合反應②的圖像是________，符合反應③的圖像是________，符合反應④的圖像是________，寫出反應②中的三個化學方程式：________________________________、________________________________、________________________________。 解析：向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，其反應過程為AlCl3＋3NaOH===3NaCl＋Al(OH)3↓，Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4]，所以沉淀完全與沉淀溶解消耗的NaOH的量為3∶1；向鹽酸和AlCl3的混合溶液中滴加NaOH溶液，反應過程為HCl＋NaOH===NaCl＋H2O，AlCl3＋3NaOH===3NaCl＋Al(OH)3↓，Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4]；向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，其反應過程為4OH－＋Al3＋===[Al(OH)4]－，3[Al(OH)4]－＋Al3＋===4Al(OH)3↓，所以沒有沉淀與產生沉淀消耗的AlCl3的體積比為3∶1；向Na[Al(OH)4]溶液中滴加鹽酸，其反應過程為[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O，Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，所以產生沉淀與沉淀溶解消耗的HCl的體積比為1∶3。 答案：A　B　C　D　HCl＋NaOH===NaCl＋H2O　AlCl3＋3NaOH===3NaCl＋Al(OH)3↓　Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4] [能力提升] 9．為除去MgO中混有的少量雜質Al2O3，可選用的試劑是(　　) A．KOH溶液 B．氨水 C．稀鹽酸 D．水 解析：選A。MgO為難溶于水的堿性氧化物，因而可以溶于強酸，但不能溶于強堿中；Al2O3為難溶于水的兩性氧化物，因而既可以溶于強酸又可以溶于強堿中。為除去MgO中混有的Al2O3雜質可選用強堿溶液做試劑。 10．將a g Fe2O3、Al2O3樣品溶解在過量的200 mL c(H＋)＝0.1 molL－1的硫酸溶液中，然后向其中加入NaOH溶液使Fe3＋、Al3＋剛好沉淀，用去NaOH溶液100 mL，則NaOH溶液的濃度為(　　) A．0.1 molL－1 B．0.2 molL－1 C．0.4 molL－1 D．0.8 molL－1 解析：選B。反應過程為Fe2O3、Al2O3＋H2SO4―→Fe3＋、Al3＋、H＋、SO，F(xiàn)e3＋、Al3＋、SO、H＋＋NaOH―→Al(OH)3、Fe(OH)3Na2SO4 因此當Fe3＋、Al3＋剛好沉淀時，濾液中的成分只有Na2SO4。由電荷守恒原理有n(Na＋)＝2n(SO)，100 mLc(NaOH)＝2(200 mL0.05 molL－1)，c(NaOH)＝0.2 molL－1。有關鋁元素在溶液中的計算，抓住終態(tài)溶液中的成分，根據電荷守恒即可簡化計算。 11．向100 mL 1 molL－1AlCl3溶液中逐滴加入1 molL－1NaOH溶液，若充分反應后所得沉淀的質量為3.9 g，則所加入NaOH溶液的體積可能是(　　) A．150 mL B．200 mL C．300 mL D．250 mL 解析：選A。當向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液時，AlCl3先與NaOH發(fā)生反應生成Al(OH)3沉淀，隨著NaOH溶液的增多，生成的Al(OH)3沉淀也將逐漸增多并達到最大值，此時繼續(xù)加入NaOH溶液，因生成的Al(OH)3沉淀具有兩性，將會與所加入的NaOH溶液進一步反應而生成四羥基合鋁酸鈉，導致沉淀逐漸減少，最終完全溶解。因此，本題在解答時，應考慮在達到最大量沉淀前后可能各有一個答案。 (1)Al3＋過量： Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ 3 1 x 0.05 mol x＝30.05 mol＝0.15 mol， V1＝0.15 mol/1 molL－11 000 mLL－1＝150 mL。 (2)Al3＋不足： Al3＋?。?OH－===Al(OH)3↓ 0．1 mol　0.3 mol　0.1 mol Al(OH)3?。?　OH－===[Al(OH)4]－ 　1　　　　　　　　1 (0.1－0.05) mol　　y 解得：y＝0.05 mol， V2＝(0.3＋0.05) mol/1 molL－11 000 mLL－1＝350 mL。 12．下列離子方程式正確的是(　　) A．鋁與氫氧化鈉溶液反應：2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋H2↑ B．氫氧化鋁與稀鹽酸反應：H＋＋OH－===H2O C．氨水和氯化鋁溶液反應：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ D．少量氫氧化鈉溶液滴入氯化鋁溶液中：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ 解析：選D。A項，應為2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑；B項，氫氧化鋁不溶于水，正確離子方程式為Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；C項，一水合氨為弱電解質，該離子方程式正確的寫法為Al3＋＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH。 13．向含有1 mol KAl(SO4)2的溶液中加入適量的Ba(OH)2溶液，使SO恰好轉化為沉淀，此時生成的Al(OH)3的物質的量是(　　) A．1 mol　　　　　　　　　 B．1.33 mol C．0.67 mol D．0 解析：選D。1 mol KAl(SO4)2中含1 mol Al3＋、2 molSO，若使SO恰好沉淀，應加入含2 mol Ba2＋的Ba(OH)2溶液，即2 mol Ba(OH)2，此時加入的OH－為4 mol，1 mol Al3＋與4 mol OH－反應，使Al3＋完全轉化為[Al(OH)4]－而無沉淀生成{Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－}。 14．準確稱取6 g鋁土礦樣品(含Al2O3、Fe2O3、SiO2)放入盛有100 mL某濃度的硫酸的燒杯中，充分反應后過濾，向濾液中加入10 molL－1NaOH溶液，產生的沉淀質量m與加入NaOH溶液體積V的關系如圖?；卮穑? (1)硫酸的物質的量濃度為____________。 (2)若a＝2.3，用于沉淀Fe3＋所消耗的NaOH溶液的體積是________mL，該鋁土礦樣品中各組成成分的質量分數(shù)：Al2O3為________，F(xiàn)e2O3為________。 解析：(1)題給鋁土礦樣品中只有Al2O3、Fe2O3與H2SO4反應。濾液：H2SO4、Al2(SO4)3、Fe2(SO4)3，加35 mL NaOH溶液時，沉淀值最大，此時沉淀為Al(OH)3、Fe(OH)3，形成Na2SO4溶液，由電荷守恒n(Na＋)＝2n(SO)，根據元素守恒知n(Na＋)＝n(NaOH)＝10 molL－10.035 L＝0.35 mol，n(SO)＝n(H2SO4)＝c(H2SO4)0.1 L，得 c(H2SO4)＝1.75 molL－1。 (2)沉淀Al3＋消耗OH－的量與溶解Al(OH)3所耗的OH－的量之比為3∶1，由圖知沉淀Al3＋所用NaOH溶液為30 mL；沉淀Fe3＋所用NaOH溶液為35 mL－30 mL－2.3 mL＝2.7 mL。 n(Al2O3)＝n(NaOH)＝(10 molL－10.030 L)＝0.05 mol， w(Al2O3)＝100%＝85%， w(Fe2O3)＝160 gmol－1100%＝12%。 答案：(1)1.75 molL－1　(2)2.7　85%　12% 15．從鋁土礦(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等雜質)中提取氧化鋁的兩種工藝流程如下： 請回答下列問題： (1)流程甲加入鹽酸后生成Al3＋的離子方程式為 _____________________________________________________________。 (2)流程乙加入燒堿后生成SiO的離子方程式為 ________________________________________________________________________ ____________________。 (3)驗證濾液B含F(xiàn)e3＋，可取少量濾液并加入________(填試劑名稱)。 (4)濾液E、K中溶質的主要成分是________(填化學式)，寫出該溶液的一種用途：________________________________________________________________________。 解析：(1)Al2O3溶于鹽酸生成AlCl3和水，離子方程式為Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O。 (2)SiO2與NaOH溶液反應的離子方程式為SiO2＋2OH－===SiO＋H2O。 (3)Fe3＋的檢驗可用KSCN溶液。 (4)由于通入的是過量CO2，因此濾液E和K中的主要成分都是NaHCO3，其用途廣泛，工業(yè)上可用于制純堿，也可用做食品添加劑等。 答案：(1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O (2)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O (3)硫氰化鉀溶液 (4)NaHCO3　制純堿(或做發(fā)酵粉等合理答案均可)