苏教版高中化学必修一 3.1.1铝及铝合金 同步练习4

第一单元从铝土矿到铝合金

第1课时铝及铝合金

[对点训练]

题组一铝的性质和用途

1．下列关于铝的叙述不正确的是()

A．铝是地壳中含量最多的元素

B．在常温下，铝能与NaOH溶液反应

C．铝是一种比较活泼的金属

D．在化学反应中，铝容易失去电子，是还原剂

答案 A

解析A项错误，地壳中含量最多的元素是氧，含量最多的金属元素是铝；B项正确，铝在常温下就能与NaOH溶液反应；铝排在金属活动性顺序表的第5位，是比较活泼的金属，所以在反应中易失去电子，作还原剂，C项和D项是正确的。

2．在工业上，铝常用于冶炼难熔金属，这一用途主要是由于铝()

A．具有强还原性，反应中放出大量的热

B．高温时在空气中能燃烧

C．具有良好导热性

D．反应后生成熔点更高的氧化铝

答案 A

3．除去镁粉中混有的少量铝粉，可选用的试剂是()

A．稀盐酸B．稀硫酸

C．氢氧化钠溶液D．氨水

答案 C

解析Mg、Al都是较活泼的金属，与盐酸、稀硫酸均能发生反应，但与氨水都不反应，Al 能与NaOH溶液反应，而Mg不能，故可用NaOH溶液除去Mg中含有的Al杂质。

4．若在加入铝粉能放出氢气的溶液中，分别加入下列各组离子，一定能大量共存的是() A．NH＋4、SO2－4、CO2－3、K＋

B．Na＋、Ba2＋、Ca2＋、HCO－3

C．Mg2＋、NO－3、K＋、Cl－

D．K＋、Cl－、Na＋、SO2－4

答案 D

解析铝既能与酸反应放出氢气，又能与强碱反应放出氢气，则加入铝粉能放出氢气的溶液中可能含H＋，也可能含OH－。分别加入各组离子，一定能大量共存，是指各组离子应与H ＋和OH－都能大量共存。A项，NH＋

与OH－生成NH3·H2O，CO2－3与H＋生成CO2；B项，HCO－3

4

与H＋、OH－都能发生反应；C项，Mg2＋与OH－不能大量共存；D项，各离子与H＋和OH－都不发生反应，符合要求。

题组二铝合金的性质与用途

5．下列有关合金的叙述正确的是()

A．合金的密度比其各成分金属小

B．合金的抗腐蚀性能都很好

C．合金的导电性能比其各成分金属强

D．多数合金比其各成分金属熔点低，硬度大

答案 D

解析合金与其各成分金属相比，某些性能增强，某些性能减弱。多数合金的熔点比其各成分金属低。

6．铝合金在日常生活、航空航天和汽车制造等方面均有广泛用途。下列关于铝的说法正确的是()

A．铝的表面容易形成致密的氧化膜，抗腐蚀性能好

B．常温下不与任何酸、碱反应

C．铝元素在地壳中的含量高，储量丰富，仅次于铁

D．工业上通常用钠与铝盐溶液反应来制备铝

答案 A

解析铝既能和强酸反应，又能和强碱反应，B项错误；铝元素在地壳中的含量高于铁，C 项错误；钠不能从铝盐溶液中置换出铝单质，D项错误。

题组三与铝有关的计算

7．用铝箔包装0.1 mol金属钠，用针扎出一些小孔，放入水中，完全反应后，用排水集气法收集产生的气体，则收集到的气体为(标准状况)()

A．O2和H2的混合气体B．1.12 L H2

C．大于1.12 L H2D．小于1.12 L气体

答案 C

解析Na与水反应放出H2，并且生成NaOH，铝箔能与NaOH溶液反应，也生成H2，故最后收集到的气体是这两部分H2的总和。

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

0.1 mol 0.1 mol 0.05 mol

2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

0.1 mol 0.1 mol 0.15 mol

若铝箔足量，共生成H 2：

V (H 2)＝22.4 L·mol －

1×(0.05＋0.15) mol ＝4.48 L 若铝箔不足，收集氢气体积的范围为

1．12 L ＜V (H 2)＜4.48 L 。

8．铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时，反应中消耗的HCl 和NaOH 物质的量之比为( )

A ．1∶1

B ．2∶1

C ．3∶1

D ．1∶3 答案 C

解析 金属铝无论是与酸还是与碱反应，铝与氢气的关系式均为2Al ～3H 2，利用此特点可以很方便地进行有关的计算。

2Al ＋6HCl===2AlCl 3＋3H 2↑

2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑

根据以上两个化学方程式可知，放出等量气体时消耗HCl 和NaOH 的物质的量之比为3∶1。

9．等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为3∶4。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

C ．甲中酸过量，乙中铝过量

D ．甲、乙中都是铝不足

答案 B

解析 若Al 与盐酸和NaOH 溶液反应消耗Al 的质量相同，则反应放出H 2的体积相等。实际放出H 2的体积比为3∶4，证明盐酸消耗铝少，而NaOH 溶液消耗铝多；由反应2Al ＋6HCl===2AlCl 3＋3H 2↑，2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑可知：由于盐酸和NaOH 的物质的量相等，铝与盐酸反应，铝过量，铝与NaOH 溶液反应，铝不足。

10．把铝粉和Fe 3O 4粉末配成铝热剂并分成两等份，第一份在高温下恰好完全反应，然后将生成物与足量盐酸充分反应，第二份直接加入足量的氢氧化钠溶液使之充分反应，前后两种情况下生成的气体在相同状况下的体积比是( )

A ．3∶8

B ．8∶3

C ．3∶4

D ．4∶3

答案 C

解析 铝热剂分成两等份后，第一份在高温下恰好完全反应，8Al ＋3Fe 3O 4=====高温9Fe ＋4Al 2O 3，然后将生成物与足量盐酸充分反应，只有Fe 与盐酸反应产生气体，Fe ＋

2HCl===FeCl 2＋H 2↑，即关系式为8Al ～9Fe ～9H 2；第二份直接加入足量的NaOH 溶液使之充分反应，发生反应为2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑，则8Al ～12H 2，则前后两种情况下生成的气体在相同状况下的体积比为9∶12＝3∶4。

[综合强化]

11．铝热反应原理可以应用在生产上，如用于焊接钢轨等，实验室铝热反应的实验装置如图所示。

(1)该实验步骤如下：用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起，使四周都是四层。把内层漏斗取出，在底部剪一个孔，用水润湿，再跟另一个漏斗套在一起，架在铁圈上，下面放置盛沙的________(填仪器名称)。把5 g 炒干的氧化铁粉末和2 g 铝粉混合均匀，放在漏斗中，上面加少量氯酸钾，并在混合物中间插一根镁条，用小木条点燃镁条，观察发生的现象。

(2)图中漏斗的材质是________(填“玻璃”或“纸”)。

(3)镁条的作用是______________________________。

(4)实验现象有：

①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________。

(5)待熔融物冷却后，除去外层熔渣，仔细观察，可以发现落下的是________珠。

(6)写出该反应的化学方程式：____________________；在冶金工业上也常用这一反应原理来冶炼________(填字母)。

A ．不活泼金属

B ．较活泼金属

C ．稀有金属

D ．高熔点金属

答案 (1)蒸发皿 (2)纸 (3)利用镁条燃烧放出的热量促使氧化铁和铝发生剧烈反应

(4)①镁条剧烈燃烧

②反应剧烈，放出大量的热，发出耀眼的光芒 ③纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落下 (5)铁 (6)2Al ＋Fe 2O 3=====高温

Al 2O 3＋2Fe D

解析 本题主要考查铝热反应，解答本题必须熟练掌握演示实验内容，抓住反应实质，了解该反应在实际中的应用。

12. A 、B 、C 、D 、E 五种物质均含有某种常见金属元素，它们的转化关系如下图所示，其

中B 为白色难溶固体，E 易溶于水。

(1)写出下列物质的化学式：

A________、B________、C________、D________。

(2)写出下列反应的化学方程式：

B ―→C________________________________________________________________________。

B ―→D________________________________________________________________________。

(3)写出下列反应的离子方程式：

A ―→D________________________________________________________________________。

C ―→D________________________________________________________________________。

答案 (1)Al(OH)3 Al 2O 3 Al AlCl 3

(2)2Al 2O 3=====通电

4Al ＋3O 2↑

Al 2O 3＋6HCl===2AlCl 3＋3H 2O

(3)Al(OH)3＋3H ＋===Al 3＋＋3H 2O 2Al ＋6H ＋===2Al 3＋

＋3H 2↑

解析

13.某学习小组用下图所示装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。

(1)A 中试剂为________。

(2)实验前，先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是

________________________________________________________________________。

(3)将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，需进行的操作还有①记录C 的液面位置；②

将B 中剩余固体过滤、洗涤、干燥、称重；③待B 中不再有气体产生并恢复至室温后，记录C 的液面位置；④由A 向B 中滴加足量试剂；⑤检查气密性。上述操作的顺序是____________(填序号)；记录C 的液面位置时，除视线平视外，还应___________________________。

(4)B 中发生反应的化学方程式为__________________________________________ ________________________________________________________________________。

(5)若实验用的铝镁合金的质量为a g ，测得氢气体积为b mL(已换算为标准状况)，B 中剩余固体的质量为c g ，则铝的相对原子质量为________。

(6)实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得铝的质量分数将______(填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。

答案 (1)NaOH 溶液 (2)除去铝镁合金表面的氧化膜

(3)⑤①④③② 使D 和C 中的液面相平

(4)2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑

(5)33 600(a －c )b

(6)偏小 解析 (1)铝镁合金中二者都与酸反应，但铝与碱反应而镁不与碱反应，所以A 中的试剂应选择NaOH 溶液。(2)实验之前，将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护膜。(3)实验装置包括反应装置和排液量气装置，注意气密性检查应该在装药品之前。

(5)铝的相对原子质量可利用产生的氢气求解，M ＝m n ＝a －c b ×10－322.4×23

＝33 600(a －c )b 。(6)如果在实验过程中未洗涤固体，则残留物质量偏大，铝的质量偏小，则测得铝的质量分数偏小。

14．为确定某铝热剂(含氧化铁和铝)的组成，分别进行下列实验：

(1)若取a g 样品，向其中加入足量的NaOH 溶液，测得生成的气体(标准状况，下同)体积为b L 。

反应的离子方程式是____________________________；样品中铝的质量为________g 。

(2)另取a g 样品将其点燃，恰好完全反应，该反应的化学方程式是2Al ＋Fe 2O 3=====高温2Fe ＋Al 2O 3，氧化铁与铝的质量比是________。

(3)待(2)中反应产物冷却后，加入足量盐酸，测得生成的气体体积为c L ，该气体与(1)中所得气体的体积比c ∶b ＝________。

答案 (1)2Al ＋2OH －＋2H 2O===2AlO －2＋3H 2↑ 9b 11.2

(2)80∶27 (3)2∶3 解析 (1)铝热剂中的铝与NaOH 反应，铝与氢气的关系式为

2Al ～ 3H 2

(2×27)g (3×22.4)L

m (Al) b L

所以：m (Al)＝54b 67.2 g ＝9b 11.2

g 。 (2)根据反应：2Al ＋Fe 2O 3=====高温

2Fe ＋Al 2O 3，氧化铁与铝的质量比为m (Fe 2O 3)∶m (Al)＝160∶54＝80∶27。

(3)在铝热反应后的生成物中加入足量盐酸，Al 2O 3、Fe 均与盐酸发生反应，但只有盐酸与Fe 反应时才放出气体。

Fe ＋2HCl===FeCl 2＋H 2↑，要知道放出多少气体，必须知道铁的质量或Fe 2O 3的质量，但题目要求的是Al 与NaOH 溶液、Fe 与盐酸产生H 2体积比，只要知道铝热剂中Al 与Fe 的物质的量之比即可求出。

2Al ～ Fe 2O 3 ～ 2Fe

↓ ↓ 3H 2 2H 2

b c

故c ∶b ＝2∶3。