2022高考化学第3章金属及其化合物第2节铝及其化合物考点1铝的性质及应用讲与练含解析

李仕才考点一　铝的性质及应用1．铝的物理性质及用途2.铝的结构和存在铝位于元素周期表第3周期ⅢA族，原子结构示意图为。自然界中的铝全部以化合态存在。3．化学性质(1)与非金属单质反应(O2、Cl2、S)。10\n2Al＋3Cl22AlCl32Al＋3SAl2S3(水溶液不存在)(2)与酸反应①常温遇浓硫酸或浓硝酸钝化；加热与浓硫酸和浓硝酸反应，分别产生SO2气体和NO2气体。②与氧化性酸反应(稀HNO3)离子方程式为Al＋NO＋4H＋===Al3＋＋NO↑＋2H2O③与非氧化性酸反应(如盐酸)化学方程式为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑(3)与碱反应(NaOH溶液)离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑(4)铝热反应①原理铝将金属氧化物中化合态的金属还原为金属单质，如Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3、Cr2O3＋2Al2Cr＋Al2O3、3Co3O4＋8Al9Co＋4Al2O3等。②实验装置③反应现象及结论10\n剧烈燃烧，放出大量的热，导致混合物剧烈反应过后，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中；待熔融物冷却后，除去外层熔渣，可以发现落下的是铁珠。④应用a．野外焊接钢轨。　b．冶炼高熔点金属。4．制备：2Al2O34Al＋3O2↑。5．对比记忆镁的化学性质判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．1molAl与足量的硫酸或足量的氢氧化钠溶液反应转移的电子数相同。(　√　)2．Al与少量NaOH溶液反应得到铝盐，与足量NaOH溶液反应生成偏铝酸盐。(　×　)3．MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂。(　×　)4．能用铝槽车储运浓H2SO4与浓HNO3，是因为铝的化学性质稳定，不与浓H2SO4、浓HNO3反应。(　×　)5．铝与盐酸反应时，盐酸作氧化剂，铝与氢氧化钠溶液反应时，氢氧化钠作氧化剂。(　×　)6．铝制餐具可长时间存放酸性或碱性食物。(　×　)7．金属镁在空气中燃烧可生成MgO和Mg3N2。(　√　)10\n1．铝在空气中加热被O2氧化生成Al2O3，Al2O3熔点高，附着在Al表面，阻止铝进一步反应，但内部的铝熔点低，会熔化形成液态，但不会被氧化，故Al2O3也起到保护膜的作用。2．常温下，能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是二者能使铝发生“钝化”，而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。3．铝不但能与酸(H＋)反应，还能够与碱溶液反应，表现为特殊性。2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。其反应机理应为：铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2，反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH无电子得失。4．铝热反应是在高温状态下进行的置换反应，铝只能与排在金属活动性顺序其后的金属氧化物反应。铝不能与MgO反应，铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。5．Mg在CO2中能够燃烧，所以活泼金属镁着火不能用干粉灭火器和泡沫灭火器灭火。一、铝的性质及应用1．下列说法正确的是(　　)10\nA．用坩埚钳夹住一小块砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，熔化后的液态铝滴落下来B．Al、盐酸、NaOH溶液三者之间两两均能发生反应C．铝与Fe2O3发生铝热反应后固体物质增重D．常温下，相同的铝片中分别加入足量的浓、稀硝酸，浓硝酸中铝片先溶解完解析：由于铝箔表面有一薄层Al2O3，且Al2O3的熔点很高，故熔化的液态铝包裹在里面，不会滴落下来，A错误；铝与Fe2O3发生铝热反应生成Al2O3和铁，故固体质量不会增加，C错误；常温下，铝在浓HNO3中“钝化”，D错误。答案：B2．下列有关铝及其化合物的叙述正确的是(　　)A．铝粉与氧化镁共热可制取金属镁B．足量铝分别与含1molHCl、1molNaOH的溶液反应，产生相同量的氢气C．工业上用电解熔融Al2O3的方法冶炼铝D．在浓硝酸中加入等体积的浓硫酸后，立即加入铝片，铝片表面发生钝化解析：Mg比Al活泼，不能用铝粉与MgO共热制取Mg，A错；据关系式2Al～6HCl～3H2,2Al～2NaOH～3H2，当Al足量时，等物质的量的HCl和NaOH产生H2的体积比为1∶3，B错；浓H2SO4溶于浓HNO3中，溶液体积增大，放出大量热，促进HNO3挥发，使两种酸的浓度减小，Al片不钝化，D错。答案：C3．某溶液能与Al粉反应放出H2，该溶液中可能大量共存的离子组是(　　)A．NH、Ba2＋、HCO、Cl－B．K＋、Al3＋、S2－、ClO－C．Na＋、Fe3＋、Cl－、SOD．NH、Mg2＋、SO、NO解析：能与Al反应放出H2的溶液，可能呈强酸性也可能呈强碱性。A项，HCO无论是在强酸性溶液中还是在强碱性溶液中均不能大量存在；B项，Al3＋与S2－能发生水解相互促进的反应，且S2－与ClO－之间能发生氧化还原反应；C项，各离子在酸性条件下能大量共存；D项，在碱性溶液中NH、Mg2＋不能大量存在，在酸性溶液中，由于含NO，不能产生H2。答案：C4．易拉罐的主要成分为铝合金，其中以铝铁合金和铝镁合金最为常见。现取几小块易拉罐碎片进行下列实验，其中实验方案与现象、结论正确的是(　　)10\n解析：A项，铝、铁、镁都可与盐酸反应产生无色气体，因此不能得出含铝、铁、镁三种元素的结论，错误；B项，铝、铁、镁三种金属中只有铝能与NaOH溶液反应产生无色气体，错误；C项，氢氧化镁与氢氧化铝均为白色沉淀，错误；D项，用盐酸溶解后Fe2＋在空气中易被氧化成Fe3＋，加入KSCN溶液呈血红色，正确。答案：D5．等物质的量的Na和Al两种金属加入足量的水中，生成26.88L(标准状况下)的气体，则下列描述错误的是(　　)A．金属Al无剩余B．c(Na＋)＝c(AlO)C．所得溶液呈碱性D．Na的物质的量是0.6mol解析：A.根据方程式知，当钠和铝的物质的量相等时，恰好反应生成偏铝酸钠和氢气，故A正确；B.偏铝酸根离子是弱离子能发生水解反应，所以导致钠离子的物质的量大于偏铝酸根离子的物质的量，故B错误；C.钠和铝恰好反应生成偏铝酸钠，即最后所得溶液是偏铝酸钠溶液，偏铝酸钠是强碱弱酸盐溶液呈碱性，故C正确；D.设需要钠的物质的量为X。2Na＋4H2O＋2Al===2NaAlO2＋4H2↑2mol89.6LX26.88LX＝0.6mol，故D正确；故选B。答案：B二、镁、铝性质的比较10\n6．镁铝性质相似，下表中对两者的对比不正确的是(　　)答案：B7．镁、铝单质的化学性质以相似为主，但也存在某些重大差异性，下列物质能用于证明两者存在较大差异性的是(　　)①CO2　②盐酸　③NaOH溶液　④水A．①④　　　　　B．①②③C．①③D．②③④解析：Al能与NaOH溶液反应而Mg不能；Mg能在CO2中燃烧而Al不能。答案：C8．将等物质的量的镁和铝混合，取等质量该混合物四份，分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是(　　)A．3mol·L－1盐酸B．4mol·L－1硝酸C．8mol·L－1氢氧化钠D．18mol·L－1硫酸解析：18mol·L－1硫酸为浓硫酸，与Mg、Al反应不产生H2；Mg、Al与稀硝酸反应生成NO而不是H2；Mg与盐酸反应产生H2，而Mg与NaOH不反应，等质量的Al分别与足量的HCl和NaOH溶液反应，产生H2的量相等。故A项产生的H2的量最多。答案：A铝与酸、碱反应的规律铝与酸、碱反应的化学方程式分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。从化学方程式可以看出Al与酸、碱反应时生成H2的实质都是AlAl3＋，所以无论与酸还是与碱反应，Al与H2的关系都是2Al～3H2。10\n1．等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气体积比＝。2．足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比＝。3．一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比<<，则必定是a.铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；b.铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。解题时应充分利用上述过量关系。1．5.4gAl投入200.0mL2.0mol·L－1的某溶液中有H2产生，充分反应后有金属剩余。该溶液可能是(　　)A．HNO3溶液B．Ba(OH)2溶液C．H2SO4溶液D．HCl溶液解析：Al为0.2mol，溶液中的溶质为0.4mol。A中HNO3溶液与Al反应不生成H2；B中n(OH－)＝0.8mol，与Al反应剩余OH－；C、D中n(H＋)分别为0.8mol、0.4mol，根据反应2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑可知C中H＋有剩余，D中Al有剩余。答案：D2．有ag、bg两份铝粉，分别置于足量的NaOH溶液和盐酸中，在相同条件下，收集到H2的体积相同。下列有关叙述一定正确的是(　　)A．a＝bB．a>bC．c(NaOH)＝c(HCl)D．消耗的n(NaOH)与消耗的n(HCl)相等解析：由得失电子守恒知a＝b，A项正确，B项错误。因酸、碱均是足量的，且体积未知，故无法确定酸、碱的浓度，c(NaOH)与c(HCl)可能相等，也可能不相等，C项不合题意。由Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑知，消耗酸、碱的物质的量不相等，D项错误。答案：A3．等体积、等物质的量浓度的H2SO4、NaOH溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加入等质量的铝，生成H2的体积比为5∶6(相同条件下)，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能是(　　)A．甲、乙中都是铝过量B．甲中铝过量、乙中碱过量10\nC．甲中酸过量、乙中铝过量D．甲中酸过量、乙中碱过量解析：若酸、碱过量，生成H2的体积比为1∶1，若铝均过量，生成H2的体积比为2∶3，可知反应情况甲中铝过量，乙中碱过量。答案：B4．铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题：(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H2的体积(相同条件下，下同)之比是________。(2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中，产生H2的体积之比是________。(3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H2相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是________。(4)甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol·L－1的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为________。A．5.4gB．3.6gC．2.7gD．1.8g解析：(1)根据化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，得Al与H2的关系式均为2Al～3H2，故只要参加反应的Al的量相等，所得H2的量必相等。(2)因为在反应中Al过量，产生的H2由HCl和NaOH的量决定。根据化学反应中的关系式：6HCl～3H2、2NaOH～3H2，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积比为1∶3。(3)因为铝足量且产生H2相等，根据关系式n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1，又因为两溶液体积相等，故物质的量浓度c(HCl)∶c(NaOH)＝n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。(4)其反应原理分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时，产生H2的体积比是1∶3，而题设条件体积比为1∶2，说明此题投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于NaOH来说是不足的。2Al＋6HCl　　===　　2AlCl3＋3H2↑6mol3mol3mol·L－1×0.1L0.15mol则Al与NaOH反应生成的H2为0.15mol×2＝0.3mol。2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑2×27g3mol5.4g0.3mol10\n即投入的铝粉为5.4g。答案：(1)1∶1　(2)1∶3　(3)3∶1　(4)A10