第二讲铝及其重要化合物一、选择题1．Al、Fe、Cu都是重要的金属元素。下列说法正确的是( )A．三者对应的氧化物均为碱性氧化物B．三者的单质放置在空气中均只生成氧化物C．制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法D．电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时阴极上依次析出Cu、Fe、Al解析 A项，Al2O3为两性氧化物；B项，Cu在空气中的CO2和H2O(g)的作用下与O2反应生成Cu2(OH)2CO3；C项，三种盐均为强酸弱碱盐，加热时都水解，且生成易挥发的HCl，随着水分和HCl的挥发，蒸干时都得到金属氧化物和其氢氧化物的混合物；D项，电解AlCl3溶液阴极上的产物为H2和Al(OH)3。答案 C2．将15.6gNa2O2和5.4gAl同时放入一定量的水中，充分反应后得到200mL溶液，再向该溶液中缓慢通入标准状况下的HCl气体6.72L，若反应过程中溶液的体积保持不变，则( )A．反应过程中得到6.72L的气体(标况)B．最终得到的溶液中c(Na＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)C．最终得到7.8g的沉淀D．最终得到的溶液中c(NaCl)＝0.15mol·L－1解析 由题n(Na2O2)＝0.2mol，n(Al)＝0.2mol，发生反应：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，可知生成气体0.4mol，标况下体积为8.96L；加入盐酸先和过量的NaOH反应，剩余0.1mol和NaAlO2反应生成0.1molAl(OH)3：NaAlO2＋HCl＋H2O===NaCl＋Al(OH)3↓，最终溶液为0.3molNaCl、0.1molNaAlO2。答案 C3．向mg镁和铝的混合物中加入适量的稀硫酸，恰好完全反应生成标准状况下的气体bL。向反应后的溶液中加入cmol·L－1氢氧化钾溶液VmL，使金属离子刚好沉淀完全，得到的沉淀质量为ng。再将得到的沉淀灼烧至质量不再改变为止，得到固体pg。则下列关系不正确的是( )A．c＝B．p＝m＋7\nC．n＝m＋17VcD.m<p<m解析 向mgMg、Al的混合物中加入适量的稀H2SO4，恰好完全反应，溶液中只有MgSO4、Al2(SO4)3两种物质，且Mg2＋与Al3＋的质量和为mg；向反应后的溶液中加入cmol·L－1KOH溶液VmL，使金属离子恰好完全沉淀，发生的反应是：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，则得到沉淀的质量是Mg2＋、Al3＋的质量与KOH溶液中OH－质量的质量和，所以n＝m＋V×10－3×c×17＝m＋1.7×10－2Vc，C项错误。答案 C4．向30mL1mol·L－1的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4mol·L－1的NaOH溶液，若产生0.78g白色沉淀，则加入的NaOH溶液的体积可能为( )A．3mLB．7.5mLC．15mLD．17.5ml解析 已知n(AlCl3)＝0.03mol，n[Al(OH)3]＝0.01mol，由沉淀的物质的量小于氯化铝的物质的量可推知此题可能有两个答案：一是氢氧化钠不足，二是氢氧化钠过量。由两者反应的离子方程式知Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O当碱的量不足时，则V(NaOH)＝7.5mL；当碱过量时，则V(NaOH)＝L＝0.0275L＝27.5mL。答案 B5．某溶液既能溶解Al(OH)3，又能溶解Al，但不能溶解Fe，在该溶液中可以大量共存的离子组是( )A．K＋、Na＋、HCO、NOB．Na＋、SO、Cl－、S2－C．NH、Mg2＋、SO、NOD．H＋、K＋、Cl－、Na＋答案 B6．某无色溶液中，已知含有H＋、Mg2＋、Al3＋等阳离子，逐滴加入NaOH(溶液)，则消耗NaOH(溶液)体积(x轴)和生成沉淀量(y轴)之间的函数关系，可用下图表示，则下列图中正确的是( )7\n解析 与OH－反应的能力应是H＋>Al3＋>Mg2＋(同浓度下)。此题解法为化学问题形象数学化(量化)。注意：Al3＋——Al(OH)3——AlO图形是非等腰三角形。答案 B7．认识反应条件对化学反应的影响，对学好化学具有重要意义。下列说法中正确的是( )A．镁在空气中或纯净氧气中燃烧的产物都只有MgOB．钠在敞口容器中存放或在空气中燃烧的产物都是Na2O2C．将四氧化三铁溶解于过量的硝酸，所得溶液中含有Fe3＋、Fe2＋D．氯化铝和过量的氨水反应一定得到Al(OH)3沉淀答案 D8．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．1molNaAl(OH)2CO3最多可消耗3molH＋D．该药剂不适合于胃溃疡患者服用解析 双羟基铝碳酸钠属于盐类，A错误；它是一种化合物，属于纯净物，不是混合物，B错误；1molNaAl(OH)2CO3最多可消耗4molH＋，C错误；由于能与胃酸反应放出CO2气体，故不适合于胃溃疡患者服用。答案 D二、非选择题9．对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。以下为铝材表面处理的一种方法：①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，其原因是________________(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的________。7\na．NH3b．CO2c．NaOHd．HNO3②以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为______________。取少量废电解液，加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是____________。解析 碱洗时，部分除去了氧化膜的Al与NaOH溶液反应放出了H2，若将溶液中AlO转化为Al(OH)3沉淀应向溶液中通入CO2，加HNO3，如若过量会造成沉淀溶解。铝作阳极失去电子最终形成Al2O3，所以阳极电极反应式为：2Al＋3H2O－6e－==Al2O3＋6H＋在废电解液中加入NaHCO3，会使溶液中H＋浓度降低而生成Al(OH)3沉淀。答案 ①2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ b②2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋HCO与H＋反应使H＋浓度降低，产生Al(OH)3沉淀10．由短周期元素组成的单质A、B、C和甲、乙、丙、丁、戊五种化合物有如图所示的转换关系，甲是工业上制取A的主要原料。请回答：(1)写出下列物质的化学式：A________，乙________。(2)写出甲物质在工业上的任意两种主要用途__________________________________________________________________________________________________________；(3)A与NaOH溶液反应的离子方程式：____________________________________________________________________________________________________________；(4)戊溶液与乙溶液混合的离子方程式：_____________________________________________________________________________________________________________。解析 本题的“突破口”是单质A与NaOH溶液反应，生成单质C，则C为H2，A可能是铝或硅，而A和B的产物甲能与盐酸反应，推知A为Al，B为O2。答案 (1)Al NaAlO2 (2)作耐高温材料；制取铝单质(3)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑7\n(4)Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓11．由短周期元素组成的化合物X是某抗酸药的有效成分。甲同学欲探究X的组成。查阅资料：①由短周期元素组成的抗酸药的有效成分有碳酸氢钠、碳酸镁、氢氧化铝、硅酸镁铝、磷酸铝、碱式碳酸镁铝。②Al3＋在pH＝5.0时沉淀完全；Mg2＋在pH＝8.8时开始沉淀，在pH＝11.4时沉淀完全。实验过程：Ⅰ.向化合物X粉末中加入过量盐酸，产生气体A，得到无色溶液。Ⅱ.用铂丝蘸取少量Ⅰ中所得的溶液，在火焰上灼烧，无黄色火焰。Ⅲ.向Ⅰ中所得的溶液中滴加氨水，调节pH至5～6，产生白色沉淀B，过滤。Ⅳ.向沉淀B中加过量NaOH溶液，沉淀全部溶解。Ⅴ.向Ⅲ中得到的滤液中滴加NaOH溶液，调节pH至12，得到白色沉淀C。(1)Ⅰ中气体A可使澄清石灰水变浑浊，A的化学式是________。(2)由Ⅰ、Ⅱ判断X一定不含有的元素是磷、________。(3)Ⅲ中生成B的离子方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)Ⅳ中B溶解的离子方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)沉淀C的化学式是________。(6)若上述n(A)∶n(B)∶n(C)＝1∶1∶3，则X的化学式是______________。解析 (1)Ⅰ中气体A可使澄清石灰水变浑浊，结合抗酸药的有效成分，知该气体为CO2。(2)根据Ⅰ知，X中一定不含Si，因为硅酸盐中加入过量盐酸，会产生硅酸沉淀；根据Ⅱ知，X中一定不含Na，因为Na的焰色为黄色。(3)根据题给信息知Ⅲ中调节pH至5～6时生成的白色沉淀为Al(OH)3。(4)Ⅳ中加入过量NaOH溶液，沉淀B完全溶解，离子方程式为：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。(5)Ⅴ中加入NaOH溶液调节pH至12，有白色沉淀产生，则沉淀C为Mg(OH)2。(6)由于n(CO2)∶n[Al(OH)3]∶n[Mg(OH)2]＝1∶1∶3，则CO、7\nAl3＋、Mg2＋的物质的量之比为1∶1∶3，结合电荷守恒，则CO、Al3＋、Mg2＋、OH－的物质的量之比为1∶1∶3∶7，故X的化学式为Mg3Al(OH)7CO3。答案 (1)CO2(2)钠和硅(3)Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH(4)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O(5)Mg(OH)2(6)Mg3Al(OH)7CO312．右图是某同学在实验室中进行铝热反应(铝过量)的实验装置，实验中他观察到的现象之一为“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。(1)写出该反应的化学方程式：____________________________________。(2)为检验铝热反应后的固体成分，请填写下表：检验成分操作步骤实验现象与结论铝氧化铁(3)探究铝热反应后固体的性质：将反应后容器中的固体残余物置于烧杯中，加入一定量的稀硝酸，固体完全溶解，反应过程中无气体放出(活泼金属可把稀HNO3还原为NH4NO3)。在反应后的溶液中缓慢滴加4mol·L－1的NaOH溶液，产生沉淀的物质的量(mol)与加入NaOH溶液的体积(mL)的关系如下图所示：①写出DE段发生反应的离子方程式：__________________________________________。②B与A的差值为____________________。答案 (1)2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe7\n(2)检验成分操作步骤实验现象与结论铝取少量固体样品加入NaOH溶液中若有(无)气泡产生，说明该样品中含有(不含)铝氧化铁取少量样品加入稀硫酸中，滴加KSCN溶液若溶液变红色，说明原样品中含有Fe2O3，反之，则不含Fe2O3(3)①NH＋OH－===NH3·H2O ②0.0087
