2019高考化學(xué) 第3章（金屬及其化合物）第2節(jié) 鋁及其化合物 考點(diǎn)（1）鋁的性質(zhì)及應(yīng)用講與練（含解析）.doc

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李仕才 考點(diǎn)一　鋁的性質(zhì)及應(yīng)用 1．鋁的物理性質(zhì)及用途 2.鋁的結(jié)構(gòu)和存在 鋁位于元素周期表第3周期ⅢA族，原子結(jié)構(gòu)示意圖為。自然界中的鋁全部以化合態(tài)存在。 3．化學(xué)性質(zhì) (1)與非金屬單質(zhì)反應(yīng)(O2、Cl2、S)。 2Al＋3Cl22AlCl3 2Al＋3SAl2S3(水溶液不存在) (2)與酸反應(yīng) ①常溫遇濃硫酸或濃硝酸鈍化；加熱與濃硫酸和濃硝酸反應(yīng)，分別產(chǎn)生SO2氣體和NO2氣體。 ②與氧化性酸反應(yīng)(稀HNO3) 離子方程式為Al＋NO＋4H＋===Al3＋＋NO↑＋2H2O ③與非氧化性酸反應(yīng)(如鹽酸) 化學(xué)方程式為2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ (3)與堿反應(yīng)(NaOH溶液) 離子方程式為2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ (4)鋁熱反應(yīng) ①原理 鋁將金屬氧化物中化合態(tài)的金屬還原為金屬單質(zhì)，如 Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3、Cr2O3＋2Al2Cr＋Al2O3、3Co3O4＋8Al9Co＋4Al2O3等。 ②實(shí)驗(yàn)裝置 ③反應(yīng)現(xiàn)象及結(jié)論 劇烈燃燒，放出大量的熱，導(dǎo)致混合物劇烈反應(yīng)過后，紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中；待熔融物冷卻后，除去外層熔渣，可以發(fā)現(xiàn)落下的是鐵珠。 ④應(yīng)用 a．野外焊接鋼軌。　b．冶煉高熔點(diǎn)金屬。 4．制備：2Al2O34Al＋3O2↑。 5．對(duì)比記憶鎂的化學(xué)性質(zhì) 判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“”) 1．1 mol Al與足量的硫酸或足量的氫氧化鈉溶液反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相同。(　√　) 2．Al與少量NaOH溶液反應(yīng)得到鋁鹽，與足量NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鹽。(　　) 3．MgO與Al粉的混合物也可稱為鋁熱劑。(　　) 4．能用鋁槽車儲(chǔ)運(yùn)濃H2SO4與濃HNO3，是因?yàn)殇X的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不與濃H2SO4、濃HNO3反應(yīng)。(　　) 5．鋁與鹽酸反應(yīng)時(shí)，鹽酸作氧化劑，鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)時(shí)，氫氧化鈉作氧化劑。(　　) 6．鋁制餐具可長時(shí)間存放酸性或堿性食物。(　　) 7．金屬鎂在空氣中燃燒可生成MgO和Mg3N2。(　√　) 1．鋁在空氣中加熱被O2氧化生成Al2O3，Al2O3熔點(diǎn)高，附著在Al表面，阻止鋁進(jìn)一步反應(yīng)，但內(nèi)部的鋁熔點(diǎn)低，會(huì)熔化形成液態(tài)，但不會(huì)被氧化，故Al2O3也起到保護(hù)膜的作用。 2．常溫下，能用鋁制容器盛放濃硫酸、濃硝酸的原因是二者能使鋁發(fā)生“鈍化”，而不是鋁與濃硫酸、濃硝酸不反應(yīng)。 3．鋁不但能與酸(H＋)反應(yīng)，還能夠與堿溶液反應(yīng)，表現(xiàn)為特殊性。2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。其反應(yīng)機(jī)理應(yīng)為：鋁先與強(qiáng)堿溶液中的水反應(yīng)生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再與NaOH反應(yīng)生成H2O和NaAlO2，反應(yīng)中鋁作還原劑，水作氧化劑，NaOH無電子得失。 4．鋁熱反應(yīng)是在高溫狀態(tài)下進(jìn)行的置換反應(yīng)，鋁只能與排在金屬活動(dòng)性順序其后的金屬氧化物反應(yīng)。鋁不能與MgO反應(yīng)，鋁熱反應(yīng)不能用來冶煉大量的金屬鐵、銅等(要考慮冶煉成本)。 5．Mg在CO2中能夠燃燒，所以活潑金屬鎂著火不能用干粉滅火器和泡沫滅火器滅火。 一、鋁的性質(zhì)及應(yīng)用 1．下列說法正確的是(　　) A．用坩堝鉗夾住一小塊砂紙仔細(xì)打磨過的鋁箔在酒精燈上加熱，熔化后的液態(tài)鋁滴落下來 B．Al、鹽酸、NaOH溶液三者之間兩兩均能發(fā)生反應(yīng) C．鋁與Fe2O3發(fā)生鋁熱反應(yīng)后固體物質(zhì)增重 D．常溫下，相同的鋁片中分別加入足量的濃、稀硝酸，濃硝酸中鋁片先溶解完 解析：由于鋁箔表面有一薄層Al2O3，且Al2O3的熔點(diǎn)很高，故熔化的液態(tài)鋁包裹在里面，不會(huì)滴落下來，A錯(cuò)誤；鋁與Fe2O3發(fā)生鋁熱反應(yīng)生成Al2O3和鐵，故固體質(zhì)量不會(huì)增加，C錯(cuò)誤；常溫下，鋁在濃HNO3中“鈍化”，D錯(cuò)誤。 答案：B 2．下列有關(guān)鋁及其化合物的敘述正確的是(　　) A．鋁粉與氧化鎂共熱可制取金屬鎂 B．足量鋁分別與含1 mol HCl、1 mol NaOH的溶液反應(yīng)，產(chǎn)生相同量的氫氣 C．工業(yè)上用電解熔融Al2O3的方法冶煉鋁 D．在濃硝酸中加入等體積的濃硫酸后，立即加入鋁片，鋁片表面發(fā)生鈍化 解析：Mg比Al活潑，不能用鋁粉與MgO共熱制取Mg，A錯(cuò)；據(jù)關(guān)系式2Al～6HCl～3H2,2Al～2NaOH～3H2，當(dāng)Al足量時(shí)，等物質(zhì)的量的HCl和NaOH產(chǎn)生H2的體積比為1∶3，B錯(cuò)；濃H2SO4溶于濃HNO3中，溶液體積增大，放出大量熱，促進(jìn)HNO3揮發(fā)，使兩種酸的濃度減小，Al片不鈍化，D錯(cuò)。 答案：C 3．某溶液能與Al粉反應(yīng)放出H2，該溶液中可能大量共存的離子組是(　　) A．NH、Ba2＋、HCO、Cl－ B．K＋、Al3＋、S2－、ClO－ C．Na＋、Fe3＋、Cl－、SO D．NH、Mg2＋、SO、NO 解析：能與Al反應(yīng)放出H2的溶液，可能呈強(qiáng)酸性也可能呈強(qiáng)堿性。A項(xiàng)，HCO無論是在強(qiáng)酸性溶液中還是在強(qiáng)堿性溶液中均不能大量存在；B項(xiàng)，Al3＋與S2－能發(fā)生水解相互促進(jìn)的反應(yīng)，且S2－與ClO－之間能發(fā)生氧化還原反應(yīng)；C項(xiàng)，各離子在酸性條件下能大量共存；D項(xiàng)，在堿性溶液中NH、Mg2＋不能大量存在，在酸性溶液中，由于含NO，不能產(chǎn)生H2。 答案：C 4．易拉罐的主要成分為鋁合金，其中以鋁鐵合金和鋁鎂合金最為常見?，F(xiàn)取幾小塊易拉罐碎片進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)，其中實(shí)驗(yàn)方案與現(xiàn)象、結(jié)論正確的是(　　) 解析：A項(xiàng)，鋁、鐵、鎂都可與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生無色氣體，因此不能得出含鋁、鐵、鎂三種元素的結(jié)論，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，鋁、鐵、鎂三種金屬中只有鋁能與NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生無色氣體，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，氫氧化鎂與氫氧化鋁均為白色沉淀，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，用鹽酸溶解后Fe2＋在空氣中易被氧化成Fe3＋，加入KSCN溶液呈血紅色，正確。 答案：D 5．等物質(zhì)的量的Na和Al兩種金屬加入足量的水中，生成26.88 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)的氣體，則下列描述錯(cuò)誤的是(　　) A．金屬Al無剩余 B．c(Na＋)＝c(AlO) C．所得溶液呈堿性 D．Na的物質(zhì)的量是0.6 mol 解析：A.根據(jù)方程式知，當(dāng)鈉和鋁的物質(zhì)的量相等時(shí)，恰好反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，故A正確；B.偏鋁酸根離子是弱離子能發(fā)生水解反應(yīng)，所以導(dǎo)致鈉離子的物質(zhì)的量大于偏鋁酸根離子的物質(zhì)的量，故B錯(cuò)誤；C.鈉和鋁恰好反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，即最后所得溶液是偏鋁酸鈉溶液，偏鋁酸鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽溶液呈堿性，故C正確；D.設(shè)需要鈉的物質(zhì)的量為X。 2Na＋4H2O＋2Al===2NaAlO2＋4H2↑ 2 mol 89.6 L X 26.88 L X＝0.6 mol，故D正確；故選B。 答案：B 二、鎂、鋁性質(zhì)的比較 6．鎂鋁性質(zhì)相似，下表中對(duì)兩者的對(duì)比不正確的是(　　) 答案：B 7．鎂、鋁單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)以相似為主，但也存在某些重大差異性，下列物質(zhì)能用于證明兩者存在較大差異性的是(　　) ①CO2?、邴}酸?、跱aOH溶液?、芩? A．①④　　　　　 B．①②③ C．①③ D．②③④ 解析：Al能與NaOH溶液反應(yīng)而Mg不能；Mg能在CO2中燃燒而Al不能。 答案：C 8．將等物質(zhì)的量的鎂和鋁混合，取等質(zhì)量該混合物四份，分別加到足量的下列溶液中，充分反應(yīng)后，放出氫氣最多的是(　　) A．3 molL－1鹽酸 B．4 molL－1硝酸 C．8 molL－1氫氧化鈉 D．18 molL－1硫酸 解析：18 molL－1硫酸為濃硫酸，與Mg、Al反應(yīng)不產(chǎn)生H2；Mg、Al與稀硝酸反應(yīng)生成NO而不是H2；Mg與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生H2，而Mg與NaOH不反應(yīng)，等質(zhì)量的Al分別與足量的HCl和NaOH溶液反應(yīng)，產(chǎn)生H2的量相等。故A項(xiàng)產(chǎn)生的H2的量最多。 答案：A 鋁與酸、堿反應(yīng)的規(guī)律 鋁與酸、堿反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。從化學(xué)方程式可以看出Al與酸、堿反應(yīng)時(shí)生成H2的實(shí)質(zhì)都是AlAl3＋，所以無論與酸還是與堿反應(yīng)，Al與H2的關(guān)系都是2Al～3H2。 1．等量鋁分別與足量鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣體積比＝。 2．足量的鋁分別與等物質(zhì)的量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的體積比＝。 3．一定量的鋁分別與一定量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的體積比<<，則必定是a.鋁與鹽酸反應(yīng)時(shí)，鋁過量而鹽酸不足；b.鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)時(shí)，鋁不足而氫氧化鈉過量。解題時(shí)應(yīng)充分利用上述過量關(guān)系。 1．5.4 g Al投入200.0 mL 2.0 molL－1的某溶液中有H2產(chǎn)生，充分反應(yīng)后有金屬剩余。該溶液可能是(　　) A．HNO3溶液 B．Ba(OH)2溶液 C．H2SO4溶液 D．HCl溶液 解析：Al為0.2 mol，溶液中的溶質(zhì)為0.4 mol。A中HNO3溶液與Al反應(yīng)不生成H2；B中n(OH－)＝0.8 mol，與Al反應(yīng)剩余OH－；C、D中n(H＋)分別為0.8 mol、0.4 mol，根據(jù)反應(yīng)2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑可知C中H＋有剩余，D中Al有剩余。 答案：D 2．有a g、b g兩份鋁粉，分別置于足量的NaOH溶液和鹽酸中，在相同條件下，收集到H2的體積相同。下列有關(guān)敘述一定正確的是(　　) A．a(chǎn)＝b B．a(chǎn)>b C．c(NaOH)＝c(HCl) D．消耗的n(NaOH)與消耗的n(HCl)相等 解析：由得失電子守恒知a＝b，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤。因酸、堿均是足量的，且體積未知，故無法確定酸、堿的濃度，c(NaOH)與c(HCl)可能相等，也可能不相等，C項(xiàng)不合題意。由Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑知，消耗酸、堿的物質(zhì)的量不相等，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：A 3．等體積、等物質(zhì)的量濃度的H2SO4、NaOH溶液分別放在甲、乙兩燒杯中，各加入等質(zhì)量的鋁，生成H2的體積比為5∶6(相同條件下)，則甲、乙兩燒杯中的反應(yīng)情況可能是(　　) A．甲、乙中都是鋁過量 B．甲中鋁過量、乙中堿過量 C．甲中酸過量、乙中鋁過量 D．甲中酸過量、乙中堿過量 解析：若酸、堿過量，生成H2的體積比為1∶1，若鋁均過量，生成H2的體積比為2∶3，可知反應(yīng)情況甲中鋁過量，乙中堿過量。 答案：B 4．鋁是中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)階段的唯一一種既能與酸(非氧化性酸)反應(yīng)又能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)放出H2的金屬，就鋁的這一特殊性質(zhì)回答下列問題： (1)等質(zhì)量的兩份鋁分別與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng)，所得H2的體積(相同條件下，下同)之比是________。 (2)足量的兩份鋁分別投入到等體積、等物質(zhì)的量濃度的鹽酸和氫氧化鈉溶液中，產(chǎn)生H2的體積之比是________。 (3)足量的兩份鋁分別投入到等體積、一定物質(zhì)的量濃度的HCl、NaOH溶液中，二者產(chǎn)生的H2相等，則HCl和NaOH的物質(zhì)的量濃度之比是________。 (4)甲、乙兩燒杯中各盛有100 mL 3 molL－1的鹽酸和NaOH溶液，向兩燒杯中分別加入等質(zhì)量的鋁粉，反應(yīng)結(jié)束后，測得生成的氣體體積比為V(甲)∶V(乙)＝1∶2，則加入鋁粉的質(zhì)量為________。 A．5.4 g B．3.6 g C．2.7 g D．1.8 g 解析：(1)根據(jù)化學(xué)方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，得Al與H2的關(guān)系式均為2Al～3H2，故只要參加反應(yīng)的Al的量相等，所得H2的量必相等。(2)因?yàn)樵诜磻?yīng)中Al過量，產(chǎn)生的H2由HCl和NaOH的量決定。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中的關(guān)系式：6HCl～3H2、2NaOH～3H2，故當(dāng)HCl、NaOH物質(zhì)的量相等時(shí)，二者產(chǎn)生H2的體積比為1∶3。(3)因?yàn)殇X足量且產(chǎn)生H2相等，根據(jù)關(guān)系式n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1，又因?yàn)閮扇芤后w積相等，故物質(zhì)的量濃度c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。(4)其反應(yīng)原理分別為2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。可見當(dāng)參加反應(yīng)的HCl和NaOH的物質(zhì)的量一樣多時(shí)，產(chǎn)生H2的體積比是1∶3，而題設(shè)條件體積比為1∶2，說明此題投入的鋁粉對(duì)鹽酸來說是過量的，而對(duì)于NaOH來說是不足的。 2Al＋6HCl　　===　　2AlCl3＋3H2↑ 6 mol 3 mol 3 molL－10.1 L 0.15 mol 則Al與NaOH反應(yīng)生成的H2為0.15 mol2＝0.3 mol。 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 227 g 3 mol 5.4 g 0.3 mol 即投入的鋁粉為5.4 g。 答案：(1)1∶1　(2)1∶3　(3)3∶1　(4)A