【志鸿优化设计】高考化学一轮复习 第七单元金属及其重要化合物第2讲从铝土矿到铝合金练习1 苏教版.doc

第2讲从铝土矿到铝合金考纲点击1以第3周期为例，掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系。2了解金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质的递变规律。3了解常见金属及其重要化合物的主要性质及其应用。一、铝1存在和物理性质(1)存在：地壳中，占_位，仅次于_；存在形态：全部以_存在。(2)物理性质：_色金属，质_，密度_，有良好的_。在空气中具有抗腐蚀能力，原因是_。2化学性质即时训练1下列有关铝及其化合物的叙述正确的是()。a铝粉与氧化镁共热可制取金属镁b足量铝分别与含1 mol hcl、1 mol naoh的溶液反应，产生相同量的氢气c工业上用电解熔融al2o3的方法冶炼铝d在浓硝酸中加入等体积的浓硫酸后，立即加入铝片，铝片表面发生钝化二、铝的化合物1al2o3(1)物理性质色固体，_溶于水，有_的熔点。(2)化学性质典型的_氧化物，与强酸、强碱反应的离子方程式分别为_；_。(3)主要用途可做耐火材料；刚玉、红宝石、蓝宝石的主要成分是al2o3，用做装饰品。2al(oh)3(1)物理性质：_色胶状_于水的固体，有较强的吸附性。(2)化学性质_氢氧化物能与强酸、强碱溶液反应，反应的离子方程式分别为：_；_。受热易分解化学方程式为：_。(3)制备可溶性铝盐与氨水反应离子方程式为_。3明矾(1)明矾是一种_盐，化学式为_，是一种常见的_剂。(2)明矾的净水原理溶于水电离生成al3：_；al3水解生成al(oh)3胶体：_。al(oh)3胶体具有很强的吸附能力，它能吸附水中的悬浮物使之凝聚沉降下来，从而达到净水的目的。即时训练2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c1 mol naal(oh)2co3最多可消耗3 mol hd该药剂不适合于胃溃疡患者服用即时训练3将一定量的mg、al合金溶于1 moll1的盐酸中，然后用1 moll1的naoh溶液进行滴定，产生沉淀的量随naoh溶液的体积的变化图像如图。则(1)al的质量是_。(2)盐酸的体积为_。(3)欲求a的值，还需要知道一个条件，这个条件可以是_。a合金的质量 bmg的质量c产生h2的体积 db点对应的沉淀量ec点对应的沉淀量三、从铝土矿中提取al1工艺流程铝土矿(主要成分_)_溶液_沉淀_2各步反应的化学方程式_即时训练4某校化学兴趣小组用如图所示过程除去alcl3溶液中含有的mg2、k杂质离子并尽可能减少alcl3的损失。请回答下列问题：(1)写出混合物中加入足量氢氧化钠溶液时，溶液中发生反应的离子方程式：_，_，_。氢氧化钠溶液能否用氨水代替，为什么？_。(2)溶液a中存在的离子有_；在溶液a中加入盐酸时需控制溶液的ph，为什么？_；为此，改进方法是_。(3)为了研究alcl3晶体的性质，在得到alcl3溶液后，如何得到alcl3晶体？_。一、金属与酸或碱反应生成h2的量的关系1金属与酸反应的计算(1)实质：mnh=mnh2(2)规律：金属与酸反应失去电子的物质的量等于产生氢原子的物质的量。相同物质的量的金属与足量酸反应产生h2的物质的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价之比。(3)常用方法：守恒法：守恒法是化学计算中常用的方法，包括原子守恒、电荷守恒、得失电子守恒等。平均值法：平均值法是混合物组分含量求解的常用方法，可设平均摩尔质量，要注意结合化合价进行转化。2铝与酸或碱反应生成h2的量的关系(1)原理2al6hcl=2alcl33h22al2alcl33h22al2naoh2h2o=2naalo23h22al2naalo23h2(2)规律等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为11。足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠反应，产生氢气的体积比为13。一定量的铝分别和一定量的盐酸和氢氧化钠反应若产生氢气的体积比为，则必定是：a铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足。b铝与氢氧化钠反应时，铝不足而氢氧化钠过量。【例1】甲、乙两烧杯中各盛有100 ml 3 moll1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，反应结束后测得生成的气体体积之比为甲乙12，则加入铝粉的质量为()。a5.4 g b3.6 g c2.7 g d1.8 g拓展应用1标准状况下分别向甲、乙、丙三个容器中加入30.0 ml同浓度的盐酸，再加入不同质量的由两种金属组成的同种合金粉末，测量放出气体的体积。另在甲、乙、丙三个容器中加入30.0 ml与盐酸同浓度的氢氧化钠溶液，再分别加入与上述实验相同质量的同种合金，测量放出气体的体积。所得数据如下表所示：反应容器甲乙丙合金的质量/g0.5101.533.57与盐酸反应产生气体的体积/l0.5600.6720.672与氢氧化钠反应产生气体的体积/l0.336xy根据表中数据不可能得出的结论是()。a盐酸的物质的量浓度为2 moll1b合金可能由镁与铝组成cx2.016dy2.016二、含铝物质间的相互转化1铝及其化合物间的转化关系2“铝三角”al33nh3h2o=al(oh)33nh或al33oh=al(oh)3(oh适量)al(oh)33h=al33h2oal(oh)3oh=alo2h2oaloco22h2o=al(oh)3hco(co2过量)或2aloco23h2o=2al(oh)3co(co2不足)或alohh2o=al(oh)3(h适量)alo4h=al32h2oal34oh=alo2h2o另外，al33alo6h2o=4al(oh)3(水解相互促进)【例2】将2.4 g镁、铝混合物粉末溶于75 ml 4 moll1的盐酸中，反应一段时间后，再加入250 ml 1.5 moll1的naoh溶液后待反应完全，此时溶液中大量存在的离子是()。ana、mg2 bal3、mg2cmg2、alo dna、alo拓展应用2下列叙述错误的是()。aal(oh)3能与naoh溶液反应，则al(oh)3也能与氨水反应bal、al2o3、al(oh)3都可溶于naoh溶液和盐酸中c向alcl3溶液中滴加氨水，产生白色沉淀；再加过量nahso4溶液，沉淀消失d能用同一个离子方程式表示：氨水滴入al2(so4)3溶液和al2(so4)3溶液滴入浓氨水的反应三、“al3与oh”、“alo与h”反应量化问题的应用1al(oh)3的制备2可溶性铝盐与强碱(如naoh)反应所得沉淀物质的量与反应物之间量的关系3可溶性偏铝酸盐与酸(如盐酸)反应所得沉淀物质的量与反应物之间量的关系4图像问题(1)alcl3溶液与naoh溶液反应向alcl3溶液中逐滴加入naoh溶液至过量a反应方程式为：al33oh=al(oh)3al(oh)3oh=alo2h2ob图像向naoh溶液中逐滴加入alcl3溶液至过量a反应方程式为：al34oh=alo2h2o3aloal36h2o=4al(oh)3b图像(2)naalo2溶液与hcl溶液反应向naalo2溶液中逐滴加入hcl溶液至过量a反应方程式为：alohh2o=al(oh)3al(oh)33h=al33h2ob图像向hcl溶液中逐滴加入naalo2溶液至过量a反应方程式为：4halo=al32h2oal33alo6h2o=4al(oh)3b图像【例3】甲、乙、丙三位同学用规定的药品制备al(oh)3。规定必用的药品如下：350 g 70% h2so4溶液，naoh固体240 g，足量铝屑、水(不能用其他药品)。甲、乙、丙用各自设计的方案制得al(oh)3的质量分别是w1、w2、w3。三种实验方案如下，甲：铝加naoh溶液加硫酸溶液w1 g al(oh)3乙：铝加硫酸溶液加naoh溶液w2 g al(oh)3丙：w3 g al(oh)3试回答：(1)从充分利用原料、降低成本和提高产率等方面分析，实验方案最合理的是_。(2)三位学生制得的al(oh)3，其质量由大到小的顺序是(用w1、w2、w3表示)_。(3)制得al(oh)3的最大质量是_ g。镁铝合金中成分的测定镁铝合金成分的测定是最常见的实验题型。设置点具有多方位、多层面的综合能力要求。(1)知识层面上，它综合mg、al性质的共性(都能与酸反应放出h2)和差异性(al能与naoh溶液反应放出h2，而mg不能)；(2)实验层面上，操作上涉及气体(h2)的定量收集(量气法)的相关内容，同时包含气体的收集、除杂等基本实验操作的考查；(3)计算层面上，涉及定量实验的误差分析及改良措施的考查；同时还涉及定量实验的数据记录、分析、处理等的综合考查。【实验典例】铝镁合金已成为飞机制造、化工生产等行业的重要材料。研究性学习小组的同学，为测定某含镁3%5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计下列两种不同实验方案进行探究。填写下列空白。【方案一】实验方案将铝镁合金与足量naoh溶液反应，测定剩余固体质量。实验中发生反应的化学方程式是_。实验步骤(1)称取5.4 g铝镁合金粉末样品，溶于体积为v的2.0 moll1 naoh溶液中。为使其反应完全，则naoh溶液的体积v_。(2)过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将_(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。【方案二】实验方案将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体在通常状况(约20 ，1.01105 pa)的体积。问题讨论(1)同学们拟选用下列实验装置完成实验：你认为最简易的装置其连接顺序是：a接()()接()()接()(填接口字母，可不填满)。实验开始时，先打开分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻打开其活塞，一会儿后稀硫酸也不能顺利滴入锥形瓶。请你帮助分析原因_。实验结束时，在读取测量实验中生成氢气的体积时，你认为合理的是_。a待实验装置冷却后再读数b上下移动量筒f，使其中液面与广口液中液面相平c上下移动量筒g，使其中液面与广口液中液面相平d视线与凹液面的最低点水平读取量筒中水的体积(2)仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差：稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小。于是他们设计了下图所示的实验装置。装置中导管a的作用是_。实验前后碱式滴定管中液面读数分别为v1 ml、v2 ml。则产生氢气的体积为_ ml。1美、德两国科学家现已成功合成出具有独特化学特性的氢铝化合物(al2h6)，这一研究成果有助于人们开发出推力更强大的固体火箭燃料，也有望应用在氢动力汽车和其他能源方面。下列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，h显1c氢铝化合物具有强还原性d铝与水蒸气在高温下可生成氢铝化合物2化学在生产和日常生活中有重要的应用。下列说法中错误的是()。amgo、al2o3的熔点很高，可制作耐高温材料，工业上也用其电解冶炼对应的金属b明矾水解形成的胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化c燃放的焰火是某些金属元素焰色反应所呈现出来的色彩d铝比铁活泼，但铝制品比铁制品在空气中耐腐蚀3(2012浙江衢州高级中学模拟)x、y、z、w有如下所示的转化关系，则x、y可能是()。c、coalcl3、al(oh)3fe、fe(no3)2 na2co3、nahco3a b c d4下列除去杂质的方法不正确的是()。a镁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥b用过量氨水除去fe3溶液中的少量al3cal(oh)3中混有少量mg(oh)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量co2后过滤dmgo中混有少量al2o3：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得到mgo5将5.1 g镁铝合金溶于60 ml 5.0 moll1的h2so4溶液中，完全溶解后再加入65 ml 10.0 moll1的naoh溶液，得到沉淀的质量为9.7 g，继续滴加naoh溶液时沉淀会减少。(1)当加入_ ml naoh溶液时，可使溶液中的mg2和al3恰好完全沉淀。(2)计算合金溶于硫酸时所产生的氢气在标准状况下的体积。参考答案基础梳理整合一、1(1)第三o、si化合态(2)银白软较小导电、导热、延展性表面生成一层致密的氧化膜24al3o2=2al2o32al3cl22alcl32al3sal2s32alfe2o32feal2o3铝热反应2al6h=2al33h2钝化不能al4hno3=al(no3)3no2h2o2al2naoh2h2o=2naalo23h22al3hg2=2al33hg即时训练1c二、1(1)白难很高(2)两性al2o36h=2al33h2oal2o32oh=2aloh2o2(1)白不溶(2)两性al(oh)33h=al33h2oal(oh)3oh=alo2h2o2al(oh)3al2o33h2o(3)al33nh3h2o=al(oh)33nh3(1)复kal(so4)212h2o或k2so4al2(so4)324h2o净水(2)kal(so4)212h2o=kal32so12h2oal33h2o=al(oh)3(胶体)3h即时训练2d即时训练3答案：(1)0.27 g(2)80 ml(3)abcde三、1al2o3naalo2al(oh)3al2o3al2al2o32naoh=2naalo2h2onaalo2co22h2o=al(oh)3nahco32al(oh)3al2o33h2o2al2o3(熔融)4al3o2即时训练4答案：(1)mg22oh=mg(oh)2al33oh=al(oh)3al(oh)3oh=alo2h2o不能，因为在al3与氨水反应生成al(oh)3后，al(oh)3不能与氨水继续反应，从而不能将al(oh)3与mg(oh)2分开(2)cl、k、alo、h、oh、na因为氢氧化铝能与强酸反应，所以在加入盐酸使alo转化为al(oh)3沉淀时，需要控制溶液的ph，以防止alo部分转化成al3在溶液a中通入过量二氧化碳气体(3)在hcl气氛中加热alcl3溶液，使水蒸发以得到alcl3晶体核心归纳突破【例1】a解析：铝和盐酸的反应的化学方程式为：2al6hcl=2alcl33h2，铝与naoh溶液的反应的化学方程式为：2al2naoh2h2o=2naalo23h2。若在等物质的量的盐酸和naoh溶液中分别投入足量的铝粉，则产生的h2体积之比为13。若铝粉均完全反应，则产生的h2体积之比为11。现在氢气的量之比为12，说明铝粉的量对盐酸来说是过量的，对氢氧化钠是不足的。所以不难计算与盐酸反应的铝粉是2.7 g，生成的h2为0.15 mol，则与naoh溶液反应生成的h2为0.3 mol，反应掉的铝粉是5.4 g，故本题应选a。拓展应用1c解析：甲容器中合金粉末与盐酸或naoh溶液反应完全，故合金中含铝，由2al6h2oh3h2得：n(al)0.01 mol，另一金属质量为0.510 g0.01 mol27 gmol10.24 g，它与盐酸反应生成的h2为0.560 l0.336 l0.224 l，即0.01 mol，若该金属为二价金属，则其m0.24 g/0.01 mol24 gmol1，故此金属为镁，即该合金为mg、al等物质的量混合；若另一金属为一价金属，则其m0.24 g/0.01 mol212 gmol1(无摩尔质量为12 gmol1的金属，故舍去)，同理若另一金属为三价金属，也不符合要求，故合金为mg、al合金，且等物质的量混合。乙、丙两容器中合金粉末与盐酸反应生成h2的体积不再增加，说明盐酸已反应完全，n(hcl)2n(h2)20.672 l22.4 lmol10.06 mol，则c(hcl)0.06 mol/0.03 l2 moll1。加入的n(naoh)n(hcl)2 moll10.03 l0.06 mol，乙的合金中n(al)n(mg)0.01 mol0.03 mol，由2al2oh3h2知乙容器中naoh过量，故x0.0322.41.008，同理可知丙容器中al过量，按naoh计算生成h2的体积y0.0622.42.016。【例2】d解析：发生反应依次为mg2hcl=mgcl2h2，2al6hcl=2alcl33h2；hclnaoh=naclh2o，mgcl22naoh=mg(oh)22nacl，4naohalcl3=naalo23nacl2h2o，因为naoh过量，所以al最终转化为alo。拓展应用2a解析：al(oh)3溶于强碱，但不溶于弱碱。【例3】答案：(1)丙(2)w3w1w2(3)520解析：甲2al2oh2h2o=2alo3h2alohh2o=al(oh)3乙2al6h=2al33h2al33oh=al(oh)3丙alal3，3al3alo所以al33alo6h2o=4al(oh)3分析：(从化学方程式计量数看)甲制取2 mol al(oh)3消耗h2 mol，oh2 mol。乙制取2 mol al(oh)3消耗h6 mol，oh6 mol。丙制取4 mol al(oh)3消耗h3 mol，oh3 mol。即制取2 mol al(oh)3消耗h1.5 mol，oh1.5 mol。结论是丙以较少的原料制出较多的al(oh)3，最好；乙以较多的原料制出较少的产品，最差。相同的原料制取的al(oh)3质量关系应是w3w1w2。n(h)25 moln(oh)6 mol由电荷守恒：oh过量，按h计算按丙的方法：3h4al(oh)33 mol 312 g5 mol xx520 g。实验探究拓展实验典例答案：【方案一】2al2naoh2h2o=2naalo23h2(1)97 ml(2)偏高【方案二】(1)e d g锌与稀硫酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中气体压强变大acd(2)使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下；滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差v1v2解析：【方案一】(1)考查相关数据处理，实验常规：naoh的取用应该足够溶解mgal粉末(实质是溶解al)，可用极限法估算。题意：含mg：3%5%，则含al：97%95%，按最大量97%算，由反应：2al2naoh2h2o=2naalo23h2，可知：n(naoh)n(al)97%0.194 mol。故v(naoh)97 ml。(2)若不洗涤，则有可能有naalo2、naoh等溶质混于mg中，使所称得mg的质量偏大。【方案二】(1)这是量气法定量实验的一种：反应产生的气体由进入量筒的水的体积代替，其基本装置是：制气装置装满水的广口瓶(短管进、长管出；气体进入，压出水)量筒(通过量水的体积间接量气体的体积)溶液在分液漏斗中能否畅流，往往与内、外气压有关