【志鸿优化设计】2014届高考化学一轮复习 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

1 第第 2 2 讲讲 从铝土矿到铝合金从铝土矿到铝合金 考纲点击考纲点击 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 即时训练即时训练 1 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 1 Al2O3 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 2 Al 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 2 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 即时训练即时训练 2 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 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 即时训练即时训练 3 3 将一定量的 Mg Al 合金溶于 1 mol L 1的盐酸中 然后用 1 mol L 1 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 B Mg 的质量 C 产生 H2的体积 D b 点对应的沉淀量 E c 点对应的沉淀量 三 从铝土矿中提取 Al 1 工艺流程 铝土矿 主要成分 溶液 沉淀 NaOH溶液 CO2 过量 高温 电解 2 各步反应的化学方程式 即时训练即时训练 4 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 Error Error 足量NaOH 溶液 3 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 M nH Mn H2 n 2 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 2Al 6HCl 2AlCl3 3H2 2Al 2AlCl3 3H2 2Al 2NaOH 2H2O 2NaAlO2 3H2 2Al 2NaAlO2 3H2 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 1 1 VHCl H2 VNaOH H2 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 1 3 VHCl H2 VNaOH H2 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 1 3 VHCl H2 VNaOH H2 1 1 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 mol L 1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 1 2 则加 入铝粉的质量为 A 5 4 g B 3 6 g C 2 7 g D 1 8 g 拓展应用拓展应用 1 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 g 0 5101 533 57 与盐酸反应产生气体的体积 L 0 5600 6720 672 4 与氢氧化钠反应产生气体的体积 L 0 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 mol L 1 B 合金可能由镁与铝组成 C x 2 016 D y 2 016 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 Al3 3NH3 H2O Al OH 3 3NH 4 或 Al3 3OH Al OH 3 OH 适量 Al OH 3 3H Al3 3H2O Al OH 3 OH AlO 2H2O 2 AlO CO2 2H2O Al OH 3 HCO CO2过量 2 3 或 2AlO CO2 3H2O 2Al OH 3 CO CO2不足 22 3 或 AlO H H2O Al OH 3 H 适量 2 AlO 4H Al3 2H2O 2 Al3 4OH AlO 2H2O 2 另外 Al3 3AlO 6H2O 4Al OH 3 水解相互促进 2 例 2 将 2 4 g 镁 铝混合物粉末溶于 75 mL 4 mol L 1的盐酸中 反应一段时间 后 再加入 250 mL 1 5 mol L 1的 NaOH 溶液后待反应完全 此时溶液中大量存在的离子 是 A Na Mg2 B Al3 Mg2 C Mg2 AlO D Na AlO 2 2 拓展应用拓展应用 2 2 下列叙述错误的是 A Al OH 3能与 NaOH 溶液反应 则 Al OH 3也能与氨水反应 B Al 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 2 1 Al OH 3的制备 5 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 Al3 3OH Al OH 3 Al OH 3 OH AlO 2H2O 2 b 图像 向 NaOH 溶液中逐滴加入 AlCl3溶液至过量 a 反应方程式为 Al3 4OH AlO 2H2O 2 3AlO Al3 6H2O 4Al OH 3 2 b 图像 6 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 AlO H H2O Al OH 3 2 Al OH 3 3H Al3 3H2O b 图像 向 HCl 溶液中逐滴加入 NaAlO2溶液至过量 a 反应方程式为 4H AlO Al3 2H2O 2 Al3 3AlO 6H2O 4Al OH 3 2 b 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 Error 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 7 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 mol L 1 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 01 105 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 8 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 1 C 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 A MgO 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 CO AlCl3 Al OH 3 Fe Fe NO3 2 Na2CO3 NaHCO3 A B C D 4 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 Al3 C Al 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 D MgO 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 MgO 5 将 5 1 g 镁铝合金溶于 60 mL 5 0 mol L 1的 H2SO4溶液中 完全溶解后再加入 65 mL 10 0 mol L 1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 9 参考答案参考答案 基础梳理整合基础梳理整合 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 2 4Al 3O2 2Al2O3 2Al 3Cl22AlCl3 2Al 3SAl2S3 2Al Fe2O32Fe Al2O3 铝热反应 高温 2Al 6H 2Al3 3H2 钝化 不能 Al 4HNO3 Al NO3 3 NO 2H2O 2Al 2NaOH 2H2O 2NaAlO2 3H2 2Al 3Hg2 2Al3 3Hg 即时训练即时训练 1 1 C 二 1 1 白 难 很高 2 两性 Al2O3 6H 2Al3 3H2O Al2O3 2OH 2AlO H2O 2 2 1 白 不溶 2 两性 Al OH 3 3H Al3 3H2O Al OH 3 OH AlO 2H2O 2 2Al OH 3Al2O3 3H2O 3 Al3 3NH3 H2O Al OH 3 3NH 4 3 1 复 KAl SO4 2 12H2O 或 K2SO4 Al2 SO4 3 24H2O 净水 2 KAl SO4 2 12H2O K Al3 2SO 12H2O 2 4 Al3 3H2O Al OH 3 胶体 3H 即时训练即时训练 2 2 D 即时训练即时训练 3 3 答案 答案 1 0 27 g 2 80 mL 3 ABCDE 三 1 Al2O3 NaAlO2 Al OH 3 Al2O3 Al 2 Al2O3 2NaOH 2NaAlO2 H2O NaAlO2 CO2 2H2O Al OH 3 NaHCO3 2Al OH 3Al2O3 3H2O 2Al2O3 熔融 4Al 3O2 通电 即时训练即时训练 4 4 答案 答案 1 Mg2 2OH Mg OH 2 Al3 3OH Al OH 3 Al OH 3 OH AlO 2H2O 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 2 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 2 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 2 2 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 核心归纳突破核心归纳突破 例 1 A 解析 解析 铝和盐酸的反应的化学方程式为 2Al 6HCl 2AlCl3 3H2 铝 与 NaOH 溶液的反应的化学方程式为 2Al 2NaOH 2H2O 2NaAlO2 3H2 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 1 3 若铝粉均完 全反应 则产生的 H2体积之比为 1 1 现在氢气的量之比为 1 2 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 拓展应用拓展应用 1 1 C 解析 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 10 铝 由 2Al 6H 2OH 3H2得 n Al 0 01 mol 另一金属质量 2 3 0 336 L 22 4 L mol 1 为 0 510 g 0 01 mol 27 g mol 1 0 24 g 它与盐酸反应生成的 H2为 0 560 L 0 336 L 0 224 L 即 0 01 mol 若该金属为二价金属 则其M 0 24 g 0 01 mol 24 g mol 1 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M 0 24 g 0 01 mol 2 12 g mol 1 无摩尔质量为 12 g mol 1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 2 0 672 L 22 4 L mol 1 0 06 mol 则c HCl 0 06 mol 0 03 L 2 mol L 1 加入的n NaOH n HCl 2 mol L 1 0 03 L 0 06 mol 乙的合金中n Al n Mg 0 01 mol 0 03 mol 由 2Al 2OH 3H2知乙容器 1 53 g 0 510 g 中 NaOH 过量 故x 0 03 22 4 1 008 同理可知丙容器中 Al 过量 按 NaOH 计算生 3 2 成 H2的体积y 0 06 22 4 2 016 3 2 例 2 D 解析 解析 发生反应依次为 Mg 2HCl MgCl2 H2 2Al 6HCl 2AlCl3 3H2 HCl NaOH NaCl H2O MgCl2 2 NaOH Mg OH 2 2NaCl 4NaOH AlCl3 NaAlO2 3NaCl 2H2O 因为 NaOH 过量 所以 Al 最终转化为 AlO 2 拓展应用拓展应用 2 2 A 解析 解析 Al OH 3溶于强碱 但不溶于弱碱 例 3 答案 答案 1 丙 2 W3 W1 W2 3 520 解析 解析 甲 2Al 2OH 2H2O 2AlO 3H2 2 AlO H H2O Al OH 3 2 乙 2Al 6H 2Al3 3H2 Al3 3OH Al OH 3 丙 AlAl3 3Al3AlO 3H 3OH 2 所以 Al3 3AlO 6H2O 4Al OH 3 2 分析 从化学方程式计量数看 甲 制取 2 mol Al OH 3消耗 H 2 mol OH 2 mol 乙 制取 2 mol Al OH 3消耗 H 6 mol OH 6 mol 丙 制取 4 mol Al OH 3消耗 H 3 mol OH 3 mol 即制取 2 mol Al OH 3消耗 H 1 5 mol OH 1 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W3 W1 W2 n H 2 5 mol 350 g 70 98 g mol 1 n OH 6 mol 240 g 40 g mol 1 由电荷守恒 OH 过量 按 H 计算 按丙的方法 3H 4Al OH 3 3 mol 312 g 5 mol x x 520 g 312 g 5 mol 3 mol 实验探究拓展实验探究拓展 实验典例 答案 答案 方案一 2Al 2NaOH 2H2O 2NaAlO2 3H2 1 97 mL 2 偏高 11 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 V1 V2 解析 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 2Al 2NaOH 2H2O 2NaAlO2 3H2 可知 n NaOH n Al 97 0 194 mol 5 4 g 27 g mol 1 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 装置内气压大于外界大气压 思维切入点应该考虑装置内气