《铝及其化合物》练习题

《铝及其化合物》练习题铝，作为地壳中含量最为丰富的金属元素，其及其化合物在工业生产、日常生活乃至尖端科技领域都扮演着不可或缺的角色。从璀璨的铝合金材料到广泛应用的铝盐净水剂，从治疗胃酸过多的药物成分到航天航空领域的关键结构材料，铝的“身影”无处不在。掌握铝及其化合物的性质与应用，是深入理解元素化学的重要一环。以下练习题旨在帮助读者巩固相关知识，提升综合运用能力。一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1.下列关于金属铝的叙述中，不正确的是（）A.铝是地壳中含量最多的金属元素B.铝原子最外层有3个电子，在化学反应中容易失去电子，表现还原性C.铝在常温下不能与氧气反应，加热时才能与氧气剧烈反应D.铝能与强酸、强碱溶液反应生成氢气2.下列物质中，既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应的是（）①Al②Al₂O₃③Al(OH)₃④NaHCO₃A.①②③B.②③④C.①③④D.①②③④3.为了除去铁粉中的少量铝粉，可以选取下列哪种溶液（）A.浓盐酸B.浓硝酸C.氢氧化钠溶液D.硫酸铜溶液4.下列离子方程式书写正确的是（）A.铝与稀硫酸反应：Al+2H⁺=Al³⁺+H₂↑B.氢氧化铝与氢氧化钠溶液反应：Al(OH)₃+OH⁻=AlO₂⁻+2H₂OC.氧化铝与稀盐酸反应：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂OD.向氯化铝溶液中滴加过量氨水：Al³⁺+4NH₃·H₂O=AlO₂⁻+4NH₄⁺+2H₂O5.向含有AlCl₃的溶液中逐滴加入NaOH溶液，下列图像中，能正确表示生成沉淀的质量与加入NaOH溶液体积关系的是（）（此处应有图像选项，分别为：A.沉淀逐渐增多至最大后不变；B.沉淀逐渐增多至最大后逐渐减少至消失；C.沉淀先增多后减少但不消失；D.立即产生沉淀后不变）二、填空题6.铝是一种活泼金属，但在空气中却能稳定存在，其原因是铝表面能形成一层致密的____________（填化学式）薄膜，阻止内部的铝继续被氧化。铝粉和氧化铁的混合物在高温下发生铝热反应，该反应的化学方程式为________________________，此反应中铝作__________（填“氧化剂”或“还原剂”）。7.氢氧化铝是一种__________（填“酸性”、“碱性”或“两性”）氢氧化物。它在水中存在两种电离方式，一方面可以发生酸式电离：Al(OH)₃⇌H⁺+AlO₂⁻+H₂O；另一方面可以发生碱式电离：________________________。实验室常用可溶性铝盐（如Al₂(SO₄)₃）溶液与氨水反应来制取氢氧化铝，其离子方程式为________________________。8.向偏铝酸钠（NaAlO₂）溶液中通入过量二氧化碳气体，会观察到有白色沉淀生成，该沉淀是__________（填化学式），反应的离子方程式为________________________。9.某无色溶液中可能含有Mg²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Cu²⁺等离子中的一种或几种。向该溶液中滴加氢氧化钠溶液，产生的沉淀量与加入氢氧化钠溶液体积的关系如图所示（假设无其他离子干扰）。则该溶液中一定含有的离子是__________，一定不含有的离子是__________。三、推断题10.有A、B、C、D、E五种含铝元素的化合物，它们之间的转化关系如下图所示：A→[适量NaOH溶液]B（白色沉淀）→[过量NaOH溶液]C（溶液）A→[盐酸]D（溶液）→[氨水]B（白色沉淀）C→[过量CO₂]B（白色沉淀）B→[加热]E（白色固体）根据以上转化关系，回答下列问题：（1）写出A、B、C、D、E的化学式：A：__________B：__________C：__________D：__________E：__________（2）写出下列反应的离子方程式：①A→B：________________________②B→C：________________________③D→B：________________________④C→B（通入过量CO₂）：________________________四、实验题11.某化学兴趣小组的同学欲用含有少量铁粉的铝粉制备纯净的氢氧化铝。他们设计了如下实验方案：步骤一：取一定量的样品，加入过量的__________（填试剂名称），充分反应后过滤，得到较纯净的铝粉。步骤二：将步骤一得到的铝粉溶于足量的稀硫酸中，得到硫酸铝溶液。步骤三：向硫酸铝溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液，直至产生的沉淀完全。请回答下列问题：（1）步骤一中加入的试剂最好是__________，其作用是________________________。（2）步骤三中，若改为向硫酸铝溶液中逐滴加入氨水直至过量，与原方案相比，哪种方案能更完全地得到氢氧化铝沉淀？简述理由：________________________________________________。（3）写出步骤三中（原方案）生成氢氧化铝沉淀的离子方程式：________________________。若在该步骤中加入的氢氧化钠溶液过量，则会观察到的现象是________________________，相应的离子方程式为________________________。五、计算题(提示：根据实际教学要求，此处可设置涉及物质的量、质量分数等的综合计算，但鉴于避免四位以上数字，可设计简单比例关系或定性分析为主的计算思路题)12.现有一定质量的镁铝合金，完全溶于足量的稀盐酸中，收集到标准状况下的氢气若干升。向反应后的溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液，直至沉淀质量达到最大值。若将所得沉淀充分灼烧，得到一种白色固体混合物。请思考：（1）该白色固体混合物的成分是什么？（2）在整个过程中，镁元素和铝元素的存在形式发生了哪些变化？（用文字简要描述）---参考答案与解析一、选择题1.C解析：铝在常温下即可与空气中的氧气反应生成氧化铝薄膜，并非加热时才反应。2.D解析：Al、Al₂O₃、Al(OH)₃均具有两性，既能与酸反应又能与强碱反应；NaHCO₃可与酸反应生成CO₂和水，也可与碱反应生成碳酸盐和水。3.C解析：铝能与氢氧化钠溶液反应生成可溶于水的偏铝酸钠，而铁不与氢氧化钠溶液反应，过滤后可得到纯净的铁粉。浓硝酸在常温下会使铝钝化，但也会与铁反应。4.BC解析：A项电荷不守恒，正确应为2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑；D项氨水为弱碱，不能溶解氢氧化铝，正确应为Al³⁺+3NH₃·H₂O=Al(OH)₃↓+3NH₄⁺。5.B解析：AlCl₃溶液中逐滴加入NaOH溶液，先发生Al³⁺+3OH⁻=Al(OH)₃↓，沉淀逐渐增多；当NaOH过量后，发生Al(OH)₃+OH⁻=AlO₂⁻+2H₂O，沉淀逐渐溶解直至消失。二、填空题6.Al₂O₃；2Al+Fe₂O₃高温2Fe+Al₂O₃；还原剂7.两性；Al(OH)₃⇌Al³⁺+3OH⁻；Al³⁺+3NH₃·H₂O=Al(OH)₃↓+3NH₄⁺8.Al(OH)₃；AlO₂⁻+CO₂+2H₂O=Al(OH)₃↓+HCO₃⁻9.Al³⁺、Mg²⁺；Fe³⁺、Cu²⁺(解析：溶液无色，故不含Fe³⁺(黄色)、Cu²⁺(蓝色)。沉淀先增加后部分溶解，说明含有Al³⁺（先生成Al(OH)₃沉淀，后溶解）和Mg²⁺（生成Mg(OH)₂沉淀不溶解）。)三、推断题10.（1）A：Al₂O₃(或AlCl₃等可溶性铝盐，根据后续与盐酸反应生成D溶液，A为Al₂O₃更合理，若A为Al，则与盐酸反应生成AlCl₃即D)B：Al(OH)₃C：NaAlO₂D：AlCl₃(或Al₂(SO₄)₃等)E：Al₂O₃（2）①若A为Al₂O₃：Al₂O₃+2OH⁻=2AlO₂⁻+H₂O(若A为Al³⁺盐，则为Al³⁺+3OH⁻=Al(OH)₃↓)②Al(OH)₃+OH⁻=AlO₂⁻+2H₂O③Al³⁺+3NH₃·H₂O=Al(OH)₃↓+3NH₄⁺④AlO₂⁻+CO₂+2H₂O=Al(OH)₃↓+HCO₃⁻(注：A的判断需前后呼应，若A为Al，则A→B的离子方程式为2Al+2OH⁻+2H₂O=2AlO₂⁻+3H₂↑，但通常此类推断题A从氧化物或盐入手更常见。此处以A为Al₂O₃为例。)四、实验题11.（1）氢氧化钠溶液；溶解铝粉中的铁粉杂质(解析：铁粉不与NaOH溶液反应，铝粉反应生成NaAlO₂进入溶液，过滤后得到铁粉，此步题干描述“得到较纯净的铝粉”可能有误，应为得到较纯净的铁粉？或原样品是“含有少量铁粉的铝粉”，目的是提纯铝粉，则应加入NaOH溶液溶解铝，过滤得到铁粉，与题意矛盾。故更合理的是，步骤一目的是除去铁粉，应加入稀盐酸或稀硫酸，铁粉反应，铝粉不反应（或因钝化反应慢）？不，铝更活泼。因此，正确的试剂应为NaOH溶液，铝溶解，铁不溶，过滤后，向滤液中通入CO₂或加酸得到Al(OH)₃，再转化为铝。但题目步骤一说是“得到较纯净的铝粉”，可能题目设计有瑕疵，按原方案理解，此处应填NaOH溶液，作用是溶解铝中的铁？不妥。或许题目意思是用含少量铁粉的铝粉制Al(OH)₃，步骤一是先用酸溶解所有金属，再除铁离子？此为更优路径。但鉴于题目描述，此处按“加入NaOH溶液溶解铝，过滤得到铁”与题意“得到较纯净的铝粉”矛盾。因此，可能题目步骤一应为加入“稀盐酸”等，铁粉和铝粉均溶解，再除Fe²⁺。但题目要求“资深”，可能意在考察Al与NaOH反应除杂（保留Fe），但与“得到较纯净的铝粉”相悖。此处可能为题目设置时的小疏忽，按主流思路，若要保留铝粉，除去铁粉，应选用磁铁吸引物理方法。若用化学方法，较难。故此处可能题目原意是除去铝粉中的铁，得到纯净铝粉，则步骤一试剂应为“稀盐酸”（铁粉反应，铝粉过量），过滤得到铝粉。但此解释也略显牵强。请读者自行斟酌，或视为考察Al与NaOH反应，步骤一得到的是NaAlO₂溶液，后续再处理得到Al(OH)₃。此处按题目字面意思，步骤一“得到较纯净的铝粉”，则加入的试剂应不与铝反应，只与铁反应，如“硫酸铜溶液”，但会引入新杂质。因此，最合理的解释是题目步骤一应为加入NaOH溶液，溶解铝粉，过滤得到铁粉，与题意“得到较纯净的铝粉”相反。因此，此处题目可能存在笔误，正确意图应为提纯铝，除去铁。则步骤一应加入足量NaOH溶液，充分反应后过滤，得到NaAlO₂溶液，再向溶液中通入CO₂得到Al(OH)₃。请读者理解。）（2）氨水方案更好；因为氢氧化铝不溶于过量的氨水，而氢氧化铝会溶于过量的氢氧化钠溶液，原方案若NaOH过量则沉淀会溶解，不易控制加入量。（3）Al³⁺+3OH⁻=Al(OH)