第二讲铝、镁及其重要化合物一、选择题1．下列叙述正确的是( )A．碳纤维增强复合材料可用于人体组织中韧带的制作B．钢化玻璃是新型无机非金属材料C．银、铜、铁都是有色金属材料D．碳化硅陶瓷具有压电效应解析 钢化玻璃是普通玻璃熔化后急速冷却而成，成分与普通玻璃完全相同，仍属传统无机非金属材料，铁为黑色金属材料，银、铜皆为有色金属材料；压电陶瓷具有压电效应，其主要成分是钛酸钡和钛酸铅等。答案 A2．镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应，产生气体的体积(V)与时间(t)关系如右图。反应中镁和铝的( )A．物质的量之比为3∶2B．质量之比为3∶2C．摩尔质量之比为2∶3D．反应速率之比为2∶3解析 镁与稀硫酸反应：Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑，铝与稀硫酸反应：2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑，由图像知，产生的H2的量相同，各产生1molH2时，需镁1mol，质量为24g；需铝mol，质量为18g。故A正确，B、C错误。镁的反应速率大于铝的，D错误。答案 A3．出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面。下列说法不正确的是( )A．锡青铜的熔点比纯铜低B．在自然环境中，锡青铜中的锡可对铜起保护作用C．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快8\nD．生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程解析 锡青铜是合金，合金的熔点比任何一种纯金属的熔点低，一般合金的硬度比任何一种纯金属的硬度大，可判断A对；由于锡比铜活泼，故在发生电化学腐蚀时，锡失电子保护铜，B正确；潮湿的环境将会加快金属的腐蚀，C正确；电化学腐蚀过程实质是金属失去电子生成金属阳离子，有电子的转移，属于化学反应过程，D错。答案 D4．如图表示AlCl3溶液与NaOH溶液相互滴加过程中微粒的量的关系曲线，下列判断错误的是( )A．①线表示Al3＋的物质的量的变化B．x表示AlCl3的物质的量C．③线表示Al(OH)3的物质的量的变化D．④线表示[Al(OH)4]－的物质的量的变化解析 AlCl3溶液与NaOH溶液混合有两种方式：向AlCl3溶液中缓慢滴加NaOH溶液，开始有沉淀生成后沉淀溶解，且生成沉淀与沉淀溶解消耗的NaOH的物质的量之比为3∶1，显然符合本题意，则x表示NaOH的物质的量，B项错误。另一种方式是向NaOH溶液中缓慢滴加AlCl3溶液，开始没有沉淀，后有沉淀生成，与本题图示情况不符。答案 B5．用一张已除去表面氧化膜的铝箔紧紧包裹在试管外壁(如图)，将试管浸入硝酸汞溶液中，片刻取出，然后置于空气中，不久铝箔表面生出“白毛”，红墨水柱右端上升。根据实验现象判断下列说法错误的是( )A．实验中发生的反应都是氧化还原反应B．铝是一种较活泼的金属C．铝与氧气反应放出大量的热量D．铝片上生成的白毛是氧化铝和氧化汞的混合物解析 本题中涉及的反应有：2Al＋3Hg(NO3)2===2Al(NO3)3＋3Hg,4Al＋3O2===2Al2O3，两个反应均为氧化还原反应；由题中所述现象“红墨水柱右端上升”，可推知试管中气体体积受热膨胀，意味着铝与氧气反应是放热反应；铝片上生成的“白毛”是氧化铝。答案 D8\n6．下列操作所得物质为纯净物的是( )A．将一块带有氧化膜的铝片与过量的浓NaOH溶液完全反应后，取澄清溶液将其蒸干，得纯净的Na[Al(OH)4]固体B．向Na[Al(OH)4]溶液中加入过量的AlCl3溶液，将所得沉淀过滤洗涤，加热灼烧去掉水分，可得纯净的Al(OH)3固体C．把铝块与适量的稀盐酸完全反应，将所得溶液蒸干，可得AlCl3固体D．把AlCl3溶液与足量氨水反应，将沉淀过滤、洗涤、灼烧去掉水分可得Al2O3固体解析 A项中肯定有过量的NaOH；B项中有Al2O3；C项中得不到AlCl3固体。答案 D7．自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液，向地下深层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析正确的是( )A．CuS的溶解度大于PbS的溶解度B．原生铜的硫化物具有还原性，而铜蓝没有还原性C．CuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2＋＋S2－===CuS↓D．整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应解析 CuSO4与PbS反应可以生成CuS，所以CuS的溶解度小于PbS的，A错误；硫化物中硫的化合价为－2，均具有还原性，B错误；ZnS难溶于水，不能写成离子形式，C错误；铜的硫化物首先被氧化成CuSO4，然后硫酸铜与ZnS、PbS发生复分解反应生成更难溶的CuS，D正确。答案 D8．为测定某镁铝合金样品中铝的含量，进行了下列实验：取一定量合金，加入100mL0.3mol·L－1稀硫酸，合金完全溶解，产生的气体在标准状况下体积为560mL；再加入0.2mol·L－1NaOH溶液至沉淀质量恰好不再变化，用去350mLNaOH溶液。则所取样品中铝的物质的量为( )A．0.005molB．0.01molC．0.025molD．0.03mol解析 根据题中数据，合金中加入硫酸时，硫酸有剩余，加入0.2mol·L－1NaOH溶液至沉淀质量恰好不再变化，得到的是Na2SO4、Na[Al(OH)4]的混合溶液，根据Na、S元素守恒，则n(NaOH)＝2n(Na2SO4)＋n(Na[Al(OH)4])，其中n(Na2SO4)＝n(H2SO4)，则n(Na[Al(OH)4])＝0.2mol·L－1×0.35L－0.3mol·L－1×0.1L×2＝0.01mol，根据Al元素守恒，n(Al)＝n(Na[Al(OH)4])＝0.01mol。答案 B8\n二、非选择题9．铝是一种重要的金属，在生产、生活中具有许多重要的用途，下图是从铝土矿中制备铝的工艺流程：已知：(1)铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质；(2)溶液中的硅酸钠与四羟基合铝酸钠反应，能生成硅铝酸盐沉淀，化学反应方程式为：2Na2SiO3＋2Na[Al(OH)4]===Na2Al2Si2O8↓＋4NaOH＋2H2O回答下列问题：(1)写出向铝土矿中加入足量氢氧化钠溶液操作中发生反应的离子方程式：_______________________________________________________________________________________；________________________________________________________________________。(2)滤渣A的主要成分为________________；滤渣A的用途是________________________(只写一种)；实验室过滤时使用玻璃棒，其作用是_________________________________。(3)在工艺流程第三步中，选用二氧化碳作酸化剂的原因是：________________________________________________________________________。(4)若将铝溶解，下列试剂中最好选用________(填编号)。理由是___________________。A．浓硫酸 B．稀硫酸 C．稀硝酸解析 (1)铝土矿中的主要成分为Al2O3，杂质为Fe2O3和SiO2等，其中Al2O3和SiO2能与足量NaOH溶液反应。(2)滤渣A中含与NaOH溶液不反应Fe2O3，还含有Na[Al(OH)4]和Na2SiO3反应生成的Na2Al2Si2O8。(3)向Na[Al(OH)4]溶液中通入CO2，可以将Na[Al(OH)4]全部转化为Al(OH)3沉淀，即使CO2过量也不会溶解Al(OH)3。(4)若用浓硫酸、稀硝酸、稀硫酸溶解相同质量的铝，浓硫酸、稀硝酸耗酸量多，且产生污染性气体。答案 (1)Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－ SiO2＋2OH－===SiO＋H2O(2)Fe2O3、Na2Al2Si2O8 作炼铁的原料(或作生产硅酸盐产品的原料) 引流8\n(3)经过足量氢氧化钠溶液的溶解，大部分铝元素均以Na[Al(OH)4]的形式存在于滤液中，通入过量二氧化碳可以将Na[Al(OH)4]完全转化为Al(OH)3(4)B 铝与浓硫酸在常温下发生钝化，加热溶解会产生有毒气体SO2，溶解相同质量的铝耗酸量多；铝与稀硝酸反应，生成NO，污染环境，且溶解相同质量的铝，耗酸量多。10．如右图中，A、B、C、D、E是单质，G、H、I、F是B、C、D、E分别和A形成的二元化合物。已知：①反应C＋GB＋H能放出大量的热，该反应曾应用于铁轨的焊接；②I是一种常见的温室气体，它和E可以发生反应：2E＋I2F＋D，F中E元素的质量分数为60%。回答问题：(1)①中反应的化学方程式为_______________________________________________；(2)化合物I的电子式为____________________________________________________，它的空间构型是__________________；(3)1.6gG溶于盐酸，得到的溶液与铜粉完全反应，计算至少所需铜粉的质量________________________________________________________________________(写出离子方程式和计算过程)；(4)C与过量NaOH溶液反应的离子方程式为____________________________，反应后溶液与过量化合物I反应的离子方程式为__________________________；(5)E在I中燃烧观察到的现象是_____________________________________________________________________________________________________________________。解析 由①可知，反应C＋GB＋H应为铝热反应，则C为Al，G为Fe2O3，B为Fe，H为Al2O3，则A为O2；由②可知，I应为CO2，则D为碳，反应2E＋I2F＋D为置换反应，可推知E应为Mg，F为MgO。(1)①中反应的化学方程式为：2Al＋Fe2O32Fe8\n＋Al2O3。(2)化合物I为CO2，其电子式为··C··，空间构型为直线型。(4)Al与NaOH溶液反应的离子方程式为：2Al＋6H2O＋2OH－===2[Al(OH)4]－＋3H2↑。反应后的溶液中含有[Al(OH)4]－，所以过量的二氧化碳与[Al(OH)4]－反应生成氢氧化铝沉淀和HCO，离子方程式为：CO2＋[Al(OH)4]－===Al(OH)3↓＋HCO。(5)Mg在CO2中燃烧的现象为：镁条剧烈燃烧，生成白色粉末，反应器内壁附着有黑色的物质。答案 (1)2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe(2) ··C·· 直线形(3)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，n(Cu)＝n(Fe2O3)＝＝0.010mol，铜粉的质量＝0.010mol×64g·mol－1＝0.64g(4)2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO(5)镁条剧烈燃烧，生成白色粉末，反应器内壁附着有黑色的物质11．A、B、C、D、E是中学常见的5种化合物，A、B是氧化物，元素X、Y的单质是生活中常见的金属，相关物质间的关系如下图所示。(1)X的单质与A反应的化学方程式是__________________________________________。(2)若试剂1是NaOH溶液，X的单质与试剂1反应的离子方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)若试剂1和试剂2均是稀硫酸。①检验物质D的溶液中金属离子的方法是________________________________________________________________________________________________________________。②将物质C溶于水，其溶液呈酸性，原因是(用离子方程式表示)__________________。解析 (1)X、Y是生活中常见的金属单质，X和A生成Y和B为金属和氧化物反应生成8\n另一种金属和另一种氧化物，则该反应为铝热反应：Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe。(2)若试剂1是NaOH溶液，则该反应为Al和NaOH溶液的反应。(3)若试剂1和试剂2均是稀硫酸，则D为Fe2(SO4)3，C为Al2(SO4)3。①检验Fe3＋利用KSCN溶液。②Al2(SO4)3溶液由于Al3＋水解呈酸性。答案 (1)Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe(2)2Al＋6H2O＋2OH－===2[Al(OH)4]－＋3H2↑(3)①取少量溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，溶液变血红色，则证明原溶液中含有Fe3＋②Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋12．铜在自然界存在于多种矿石中，如：矿石名称黄铜矿斑铜矿辉铜矿孔雀石主要成分CuFeS2Cu5FeS4Cu2SCuCO3·Cu(OH)2请回答下列问题：(1)上表所列铜化合物中，铜的质量百分含量最高的是________。(2)工业上以黄铜矿为原料，采用火法熔炼工艺生产铜。该工艺的中间过程会发生反应：2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑，反应的氧化剂是________。(3)SO2尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是________；处理该尾气可得到有价值的化学品，写出其中1种酸和1种盐的名称________。(4)黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质，需进一步采用电解法精制。请简述粗铜电解得到精铜的原理：_______________________________________________________________________________________________________________________。(5)下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是________(填字母)。选项陈述Ⅰ陈述Ⅱ判断A铜绿的主要成分是碱式碳酸铜可用稀盐酸除铜器表面的铜绿Ⅰ对；Ⅱ对；有B铜表面易形成致密的氧化膜铜容器可以盛放浓硫酸Ⅰ对；Ⅱ对；有C铁比铜活泼铆在铜板上的铁钉在潮湿空气中不易生锈Ⅰ对；Ⅱ对；有8\nD蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂Ⅰ错；Ⅱ对；无解析 (1)根据四种矿石主要成分的化学式及元素的相对原子质量进行估算能快速选出Cu2S。(2)Cu2S和Cu2O中＋1价的铜化合价都降低了，所以二者都是氧化剂。(3)结合SO2的性质和用途回答。(5)A项，铜绿的主要成分是Cu2(OH)2CO3，可视为Cu(OH)2·CuCO3，所以铜绿能和盐酸反应，即A项判断是正确的；B项，铜表面生锈生成的是铜绿，不是致密的氧化物薄膜；铜和浓硫酸在温度较高时能反应，不能用铜容器盛放浓H2SO4，所以B项判断是错误的；C项，陈述Ⅰ正确，陈述Ⅱ中铁铜在潮湿的空气中能组成原电池，发生电化学腐蚀。所以C项的判断是错误的；D项，CuSO4·5H2O受热失水是化学变化；因为Cu2＋是重金属离子，可使蛋白质变性，有杀菌能力，故能作游泳池的消毒剂，所以D项判断是正确的。答案 (1)Cu2S (2)Cu2S和Cu2O(3)形成酸雨，会对植物和建筑物等造成严重危害 硫酸、硫酸钠(4)以硫酸铜—硫酸溶液为电解液。电解时，粗铜(阳极)中的铜以及比铜活泼的金属失去电子进入溶液，不如铜活泼的金属沉入电解槽形成“阳极泥”；溶液中的Cu2＋得到电子沉积在纯铜(阴极)上(5)AD8
