化學(xué)考點(diǎn)過關(guān)（中）：考點(diǎn) 金屬鋁及其化合物

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精元素及其化合物的知識是高中化學(xué)的重要組成部分，是化學(xué)理論的核心載體,而金屬及其化合物知識因在必修和選修模塊的分散性、在生產(chǎn)生活中廣泛的應(yīng)用性、性質(zhì)的多樣性而成為命題的熱點(diǎn).鋁位于元素周期表中第三周期第ⅢA族，在地殼中的含量排在第三位，金屬的第一位，鋁及其化合物是元素化合物中金屬部分的一個重要內(nèi)容，是高中化學(xué)學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)的重點(diǎn)內(nèi)容之一，其中Al的性質(zhì)、Al2O3、Al（OH）3的兩性尤為突出，Al3＋、AlO2—、Al（OH）3之間的轉(zhuǎn)化等知識點(diǎn)，常在離子共存、離子方程式、物質(zhì)鑒別、制取、推斷、計(jì)算等問題中考查.鋁元素是中學(xué)化學(xué)要學(xué)習(xí)的重要金屬元素,所以理解掌握鋁元素及其化合物的相關(guān)性質(zhì)尤為重要。鋁元素在地殼中的含量僅次于氧和硅居第三位，是地殼中含量最豐富的金屬元素,自然界中的鋁全部以化合態(tài)存在..金屬鋁為銀白色有光澤金屬，密度2。702克/立方厘米，熔點(diǎn)為660。37℃,沸點(diǎn)為2467℃，具有良好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和延展性，純鋁較軟.鋁是非常活潑的金屬,極易與氧氣反應(yīng),其化學(xué)方程式是4Al＋3O2=2Al2O3,但生活中許多鋁制品卻很耐腐蝕，這是因?yàn)槌叵落X在空氣中極易與氧氣反應(yīng),表面生成致密的氧化鋁薄膜，能阻止氧氣等與鋁進(jìn)一步反應(yīng),因而鋁具有很強(qiáng)的抗腐蝕性。常溫下濃H2SO4、濃HNO3能使鋁鈍化(在表面形成一層致密的氧化膜)，阻止反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，因而可用鋁制容器保存濃H2SO4和濃HNO3。鋁既能與鹽酸反應(yīng)又能與氫氧化鈉溶液反應(yīng),鋁與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑，反應(yīng)中Al是還原劑，HCl是氧化劑,鋁跟氫氧化鈉溶液的反應(yīng)是分步進(jìn)行的,總反應(yīng)化學(xué)方程式是2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑,反應(yīng)中Al是還原劑，H2O是氧化劑。等量的鋁分別與足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng),消耗HCl和NaOH的物質(zhì)的量之比為3∶1，等量的鋁分別與足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，產(chǎn)生H2的體積比為1∶1，足量的鋁分別與等物質(zhì)的量濃度、等體積的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，產(chǎn)生H2的體積比為1∶3?！纠?】鋁鎂合金已成為飛機(jī)制造、化工生產(chǎn)等行業(yè)的重要材料.某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)，為測定某含鎂3%～5％的鋁鎂合金（不含其他元素)中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計(jì)下列實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究，填寫下列空白。［實(shí)驗(yàn)方案]將鋁鎂合金與足量稀硫酸溶液反應(yīng)，測定生成氣體在通常狀況下（約20℃，1.01×105Pa)的體積。［問題討論](1）同學(xué)們擬選用下列實(shí)驗(yàn)裝置完成實(shí)驗(yàn)：①你認(rèn)為最簡易的裝置其連接順序是A接()()接()（)接（)（）。(填接口字母，可不填滿）②實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，先打開分液漏斗上口的玻璃塞，再輕輕打開其活塞,一會兒后稀硫酸也不能順利滴入錐形瓶,原因是____________________________________.(2)仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn)裝置后，同學(xué)們經(jīng)討論認(rèn)為以下兩點(diǎn)會引起較大誤差:稀硫酸滴入錐形瓶中，即使不生成氫氣，也會將瓶內(nèi)空氣排出，使所測氫氣體積偏大；實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),連接廣口瓶和量筒的導(dǎo)管中有少量水存在,使所測氫氣體積偏小.于是他們設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置.(堿式滴定管上的刻度數(shù)值上小下大）①裝置中導(dǎo)管a的作用是___________________________________________________。②實(shí)驗(yàn)前后堿式滴定管中液面讀數(shù)分別為V1mL、V2mL。則產(chǎn)生氫氣的體積為________mL?！敬鸢浮浚?)①EDG②鋁、鎂與稀硫酸反應(yīng)放熱且生成氣體，使錐形瓶中氣體壓強(qiáng)變大(2)①使分液漏斗內(nèi)氣體壓強(qiáng)與錐形瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)相等，打開分液漏斗活塞時(shí)稀硫酸能順利滴下；可以消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差②V1－V2氧化鋁是一種白色固體，難溶于水，熔沸點(diǎn)高、硬度大的物質(zhì)，可用來制造耐火坩堝、耐火管和耐高溫的實(shí)驗(yàn)儀器等.氧化鋁是一種兩性氧化物,既能與酸(如鹽酸)反應(yīng)，又能與堿(如NaOH溶液)反應(yīng)。氧化鋁與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是Al2O3＋6HCl=2AlCl3＋3H2O，離子方程式是Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O,氧化鋁與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式是Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2O,離子方程式是Al2O3＋2OH－=2AlO－2＋H2O。氧化鋁可用來制造耐火坩堝、耐火管和耐高溫的實(shí)驗(yàn)儀器等。自然界中純凈的Al2O3為無色晶體，俗稱剛玉.剛玉硬度僅次于金剛石,通常所說的是紅藍(lán)寶石是混有少量不同氧化物雜質(zhì)的剛玉。為確定某鋁熱劑（含氧化鐵和鋁）的組成，分別進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)：【例2】（1）若取ag樣品，向其中加入足量的NaOH溶液，測得生成的氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況，下同）體積為bL，反應(yīng)的化學(xué)方程式是__________________，樣品中鋁的質(zhì)量為________g。(2）另取ag樣品將其點(diǎn)燃,恰好完全反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7（高溫））2Fe＋Al2O3，氧化鐵與鋁的質(zhì)量比是________。(3)待反應(yīng)產(chǎn)物冷卻后，加入足量鹽酸,測得生成的氣體體積為cL，該氣體與（1）中所得氣體的體積比c∶b＝________?！敬鸢浮浚?)2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑eq\f(9b,11。2）(2）80∶27（3)2∶3氫氧化鋁是白色膠狀物質(zhì)，不溶于水.氫氧化鋁不穩(wěn)定，受熱易分解,分解的化學(xué)方程式是2Al（OH）3Al2O3+3H2O，氫氧化鋁是兩性氫氧化物，既能跟酸反應(yīng)生成鹽和水，又能跟強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水，氫氧化鋁與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是Al(OH）3＋3HCl＝AlCl3＋3H2O，離子方程式是Al（OH）3＋3H＋＝Al3＋＋3H2O,氫氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式是Al(OH)3＋NaOH＝NaAlO2＋2H2O，離子方程式是Al（OH）3＋OH－＝AlO2－＋2H2O。因?yàn)閺?qiáng)堿(如NaOH)易與Al（OH)3反應(yīng)，所以實(shí)驗(yàn)室不用強(qiáng)堿制備Al（OH)3，而用氨水，用氨水制備氫氧化鋁的離子方程式是Al3＋+3NH3·H2O＝Al(OH)3↓+3NH4＋。Al（OH）3是醫(yī)用的胃酸中和劑的一種，由于其堿性不強(qiáng)，不至于對胃壁產(chǎn)生強(qiáng)烈刺激或腐蝕作用。由于Al(OH）3膠體具有吸附性，既能凝聚水中懸浮物,又能吸附色素,因此Al(OH）3可作凈水劑和色素吸附劑。硫酸鋁鉀常以十二水合物晶體的形式存在，俗名為明礬，明礬是無色晶體，易溶于水，可用作凈水。明礬溶于水電離得到Al3+，Al3+水解生成Al（OH）3膠體,Al(OH)3膠體中膠粒有吸附水中懸浮雜質(zhì)的作用，使其質(zhì)量增大，沉降水底，達(dá)到凈化水的目的.可溶性鋁鹽與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)時(shí)，當(dāng)n（AI3+):n（OH－）≥1：3時(shí)，n[Al（OH）3］=（1/3)n（OH－）;當(dāng)1：4＜n（AI3+）：n（OH－）＜1：3時(shí),n［Al（OH)3］=4n(AI3+)-n(OH－)；當(dāng)n（AI3+）:n（OH－)≤1:4時(shí),n[Al（OH）3]=0；當(dāng)n［Al(OH）3］=n（AI3+)時(shí),n(OH—)=3n(AI3+）；當(dāng)n［Al(OH）3]＜n(AI3+)時(shí)，若堿不足，n（OH－）=3n[Al(OH)3］,若堿過量，n（OH－)=4n(AI3+)—n［Al(OH)3]?！纠?】向20mL某物質(zhì)的量濃度的AlCl3溶液中滴入2mol·L－1NaOH溶液時(shí)，得到的Al(OH)3沉淀質(zhì)量與所滴加NaOH溶液的體積（mL）關(guān)系如圖所示，試回答下列問題：(1)圖中A點(diǎn)表示的意義是_______________________________________.(2)圖中B點(diǎn)表示的意義是_______________________________________。(3）上述兩步反應(yīng)用總的離子方程式可表示為____________________。（4）若溶液中有Al(OH）3沉淀0.39g,則此時(shí)用去NaOH溶液的體積為________?！敬鸢浮?1）生成Al(OH）3沉淀的最大值（2)Al（OH）3沉淀完全溶解于NaOH溶液成為NaAlO2溶液（3)Al3＋＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2）＋2H2O（4）7.5mL或17.5mL【考點(diǎn)練習(xí)】1。鋁分別與足量的稀鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，當(dāng)兩個反應(yīng)放出的氣體在相同狀況下體積相等時(shí)，反應(yīng)中消耗的HCl和NaOH的物質(zhì)的量之比為（）A.1∶1B。2∶1C.3∶1D.1∶32。下列反應(yīng)的離子方程式書寫正確的是(）A.鋁片放入氫氧化鈉溶液中：Al＋2OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋H2↑B。新制的氧化鋁溶于氫氧化鈉溶液：Al2O3＋OH－=2AlOeq\o\al（－，2)＋H2OC.向AlCl3溶液中加入過量NaOH溶液：Al3＋＋3OH－=Al（OH）3↓D。AlCl3溶液中滴入過量的氨水:Al3＋＋3NH3·H2O=Al（OH）3↓＋3NHeq\o\al（＋,4)3。相同質(zhì)量的下列物質(zhì)分別與等濃度的NaOH溶液反應(yīng)，至體系中均無固體物質(zhì),消耗堿量最多的是(）A。Al B.Al(OH）3C。AlCl3 D。Al2O34。某溶液中可能含有大量的Mg2＋、Al3＋、H＋、Cl－和少量OH－,向該溶液中逐滴加入0。5mol·L－1NaOH溶液，生成沉淀的質(zhì)量和加入NaOH溶液的體積之間的關(guān)系如下圖所示，則可判斷原溶液中()A。有Mg2＋,沒有Al3＋B。有Al3＋，沒有Mg2＋C。有Mg2＋和Al3＋D。有大量的H＋、Mg2＋和Al3＋5.把一定量的Ba（OH)2溶液滴入明礬[KAl(SO4）2·12H2O］溶液中，使SOeq\o\al（2－,4)全部轉(zhuǎn)化成BaSO4沉淀，此時(shí)鋁元素的主要存在形式是(）A。Al3＋ B。Al（OH)3C.AlOeq\o\al（－,2） D。Al3＋和Al(OH）36.某?；瘜W(xué)興趣小組用如圖所示過程除去AlCl3中含有的Mg2＋、K＋雜質(zhì)離子并盡可能減少AlCl3的損失。請回答下列問題：(1)混合物中加入足量氫氧化鈉溶液時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是：____________。（2）氫氧化鈉溶液（能或否）用氨水代替，理由是______________________________。（3）溶液a中存在的離子有________；在溶液a中加入鹽酸時(shí),需控制鹽酸的用量的原因是：_________,改進(jìn)的方法是______________________。7。某學(xué)習(xí)小組用下圖所示裝置測定鋁鎂合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和鋁的相對原子質(zhì)量。（1)A中試劑為________。(2)實(shí)驗(yàn)前，先將鋁鎂合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是_________________________。（3）將藥品和水裝入各儀器中,連接好裝置后，需進(jìn)行的操作還有：①記錄C的液面位置；②將B中剩余固體過濾、洗滌、干燥、稱重；③待B中不再有氣體產(chǎn)生并恢復(fù)至室溫后,記錄C的液面位置;④由A向B中滴加足量試劑；⑤檢查氣密性,上述操作的順序是________（填序號）;記錄C的液面位置時(shí)，除視線平視外，還應(yīng)________________。(4）B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________________________。（5)若實(shí)驗(yàn)用鋁鎂合金的質(zhì)量為ag，測得氫氣體積為bmL(已換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況）,B中剩余固體的質(zhì)量為cg，則鋁的相對原子質(zhì)量為________.(6)實(shí)驗(yàn)過程中,若未洗滌過濾所得的不溶物，則測得鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將________（填“偏大”、“偏小"或“不受影響"）.8.現(xiàn)代生活離不開鋁,鋁有許多優(yōu)良的性能,因此在各方面有極其廣泛的用途。(1）某學(xué)生擬用鋁粉制備少量Al(OH)3，制備過程如下圖所示，通過操作a分離出Al(OH)3，操作a的名稱是________，從Al(OH)3的性質(zhì)考慮，用Al2(SO4)3溶液制備Al（OH)3時(shí)，常用氨水而不用NaOH溶液，請用一個化學(xué)方程式表明其理由：_____________________________,鋁可以和燒堿溶液反應(yīng),該反應(yīng)的離子方程式為__________________________.（2)鋁土礦（主要成分為Al2O3,還有少量雜質(zhì))是提取鋁的原料.提取鋁的工藝流程如下，工藝流程中第①步離子方程式反應(yīng)：________________________，工藝流程中第③步反應(yīng)的化學(xué)方程式:__________________________。（3)將一定質(zhì)量的鎂鋁合金投入100mL一定濃度的鹽酸中，合金完全溶解。向所得溶液中滴加濃度為5mol·L－1的NaOH溶液，生成的沉淀跟加入的NaOH溶液的體積關(guān)系如圖。合金中Mg的質(zhì)量g。參考答案1。【解析】由鋁與鹽酸的反應(yīng)方程式:2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑,鋁與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)方程式：2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，可知生成等量氫氣需兩者物質(zhì)的量之比為n(HCl）∶n(NaOH）＝3∶1.【答案】C2.【解析】電荷不守恒，A錯誤；原子及電荷都不守恒，B錯誤；NaOH過量，產(chǎn)物應(yīng)為AlOeq\o\al（－，2），C錯誤。【答案】D3?！窘馕觥考僭O(shè)上述四種物質(zhì)均為1g，則物質(zhì)的量分別為eq\f（1，27)mol，eq\f(1,78)mol，eq\f(1，133。5)mol，eq\f(1,102)mol，完全溶解轉(zhuǎn)化為NaAlO2時(shí)，所需NaOH的物質(zhì)的量分別為eq\f（1,27)mol，eq\f（1，78)mol，eq\f（1，133。5)×4mol≈eq\f(1，33。4）mol，eq\f(1，102)×2mol＝eq\f（1,51)mol。【答案】A6.【解析】（1)加入足量氫氧化鈉溶液，Mg2＋可與OH－反應(yīng)生成Mg（OH)2沉淀，Al3＋先與OH－反應(yīng)生成Al（OH)3，生成的Al（OH)3繼續(xù)與OH－反應(yīng)生成AlOeq\o\al（－，2)和H2O。(2）氫氧化鈉溶液不能用氨水代替,因?yàn)樵贏l3＋與氨水反應(yīng)生成Al（OH）3后，Al（OH)3不能與氨水繼續(xù)反應(yīng),從而不能將Al(OH)3與Mg(OH）2分開。(3）加入氫氧化鈉溶液后除去了Mg2＋，但又引入了Na＋，同時(shí)Al3＋轉(zhuǎn)化成了AlOeq\o\al（－，2）；因?yàn)闅溲趸X能與強(qiáng)酸反應(yīng)，所以在加入鹽酸時(shí)，需要控制其用量，以防止部分Al（OH)3轉(zhuǎn)化成Al3＋；氫氧化鋁只能與強(qiáng)堿或強(qiáng)酸反應(yīng)，因此可在溶液a中通入過量二氧化碳?xì)怏w.【答案】(1）Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓Al3＋＋3OH－=Al（OH）3↓Al（OH）3＋OH－=AlOeq\o\al（－，2）＋2H2O（2）不能，因?yàn)樵贏l3＋與氨水反應(yīng)生成Al（OH）3后，Al（OH)3不能與氨水繼續(xù)反應(yīng)，從而不能將Al（OH）3與Mg（OH)2分開(3)Cl－、K＋、AlOeq\o\al（－，2）、OH－、Na＋因?yàn)锳l(OH)3能與強(qiáng)酸反應(yīng),所以在加入鹽酸時(shí)，需要控制鹽酸的量,以防止部分Al（OH)3轉(zhuǎn)化成Al3＋向溶液a中通入過量二氧化碳?xì)怏w，而非加入鹽酸7?！窘馕觥?1)鋁鎂合金中二者與酸都反應(yīng),但鋁與堿反應(yīng)而鎂不與堿反應(yīng)，所以A中的試劑應(yīng)選擇NaOH溶液。（2）實(shí)驗(yàn)之前，將合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是除去合金表面的氧化物保護(hù)膜。(3)實(shí)驗(yàn)裝置包括反應(yīng)裝置和排液量氣裝置，注意氣密性檢查應(yīng)該在裝藥品之前.(5）鋁的相對原子質(zhì)量可利用產(chǎn)生的氫氣求解，M＝eq\f(m，n)＝eq\f（a－c,\