2020年高中化学 专题2 物质性质的研究 课题一 铝及其化合物的性质同步课时限时训练

2020年高中化学 专题2 物质性质的研究 课题一 铝及其化合物的性质同步课时限时训练

课题一　铝及其化合物的性质 ‎(时间：45分钟)‎ ‎1．下列有关金属铝及其化合物的叙述正确的是(　　)‎ A．铝在常温下不能与氧气反应 B．铝不能与氯气反应 C．铝既能溶于强酸，又能溶于强碱 D．氧化铝只能与酸反应，不能与碱反应 解析　铝在常温下可与O2反应，表面被氧化成一层氧化膜，A错；铝与氯气在点燃的条件下可反应，B错；氧化铝是两性氧化物，既能与酸反应又能与强碱反应，D错。‎ 答案　C ‎2．元素的性质包含金属性和非金属性，其强弱可以通过该元素对应的某些化学性质体现出来。某同学认为铝元素是金属元素，但是有一定的非金属性。下列化学反应中，你认为能支持该同学观点的是(　　)‎ ‎ A．铝片与盐酸反应生成氢气 ‎ B．氢氧化铝溶于强碱溶液 ‎ C．氢氧化铝溶于强酸溶液 ‎ D．铝热反应 ‎ 解析　铝是金属元素，这一点是毫无疑问的，Al(OH)3与强碱反应，反映了Al(OH)3的“酸”性，而“酸”性是非金属性的表现，所以可以说铝元素有一定的非金属性。‎ ‎ 答案　B ‎3．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二者存在较大差异性的是(　　)‎ ‎ A．O2 B．盐酸 ‎ C．NaOH溶液 D．水 ‎ 解析　Al能与NaOH溶液反应而Mg不能。‎ ‎ 答案　C ‎4．铝是一种低毒金属元素，它并非人体需要的微量元素，食用后不会导致急性中毒，但食品中铝的含量超过国家标准就会对人体造成危害。下列关于铝元素的说法正确的是(　　)‎ - 9 -‎ ‎ A．铝在空气中不易氧化是因为其性质不活泼 ‎ B．氢氧化铝可与胃酸反应，常用作中和胃酸的药物 ‎ C．明矾可用于饮用水的杀菌消毒 ‎ D．硫酸铝铵常用作面粉膨化剂，该物质不溶于水 ‎ 解析　A项中铝在空气中会与O2反应生成致密的氧化物薄膜；C项中明矾溶于水生成氢氧化铝胶体，具有吸附色素和杂质的性质，通常用作净水剂，但不能用于杀菌消毒；D项中铵盐都溶于水。‎ ‎ 答案　B ‎5．下图是铝热反应(2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3)的实验装置，有关该反应的下列说法中正确的是(　　)‎ ‎ A．a为镁条 ‎ B．b为氧化铁与铝粉混合物 ‎ C．2 mol氧化剂参与反应则转移6NA个电子 ‎ D．还原剂与氧化产物的物质的量之比为1∶2‎ ‎ 解析　铝与氧化铁的铝热反应为2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3。A.a为镁条，起引燃作用，故A正确；B.混合物中的镁条燃烧时，氯酸钾是氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，同时放出足够的热量引发氧化铁和铝粉的反应，由于该反应放出大量的热，只要反应已经引发，就可剧烈进行，放出的热使生成的铁熔化为液态，故B错误；C.2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，该反应中氧化剂是氧化铁，2 mol氧化剂参与反应则转移12NA个电子，故C错误；D.该反应中还原剂是铝，氧化产物是氧化铝，还原剂和氧化产物的物质的量之比为2∶1，故D错误。‎ ‎ 答案　A ‎6．下列除去杂质的方法不正确的是(　　)‎ ‎ A．镁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥 ‎ B．用过量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋‎ ‎ C．Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO2后过滤 - 9 -‎ ‎ D．MgO中混有少量Al2O3：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得到MgO ‎ 解析　Al(OH)3不溶于氨水，故向含少量Al3＋的Fe3＋溶液中加入过量氨水时，Fe3＋、Al3＋均转化为氢氧化物沉淀，达不到除杂的目的。‎ ‎ 答案　B ‎7．已知NaOH＋Al(OH)3===Na[Al(OH)4]。向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液，立即封闭罐口，易拉罐渐渐凹瘪；再过一段时间，罐壁又重新凸起。上述实验过程中没有发生的离子反应是(　　)‎ ‎ A．CO2＋2OH－===CO＋H2O ‎ B．Al2O3＋2OH－＋3H2O===2Al(OH) ‎ C．2Al＋2OH－＋6H2O===2Al(OH)＋3H2↑‎ ‎ D．Al3＋＋4OH－===Al(OH) ‎ 解析　向集满CO2的铝罐中加入过量氢氧化钠浓溶液，首先CO2与氢氧化钠溶液发生反应：CO2＋2OH－===CO＋H2O，表现为铝罐变瘪，接着过量的氢氧化钠再与铝罐发生反应：2Al＋2OH－＋6H2O===2Al(OH)＋3H2↑，因铝罐表面有氧化膜Al2O3，可发生反应：Al2O3＋2OH－＋3H2O===2Al(OH)。故选D。‎ ‎ 答案　D ‎8．在明矾的检验中，下列操作错误的是(　　)‎ ‎ A．取少量明矾固体配成稀溶液 ‎ B．取少量明矾溶液置于2支试管中，分别滴加NaOH溶液(至过量)和酸性BaCl2溶液，观察现象 ‎ C．用铂丝蘸取明矾溶液在酒精灯上灼烧，直接观察焰色 ‎ D．取少量明矾固体置于干燥试管中加热，观察试管内壁现象 ‎ 解析　鉴别明矾中的钾元素，可用焰色反应，但应透过蓝色钴玻璃观察，以排除钠的干扰。‎ ‎ 答案　C ‎9．对比和类推是研究物质的性质常用的方法。已知镁和铝都是较活泼的金属，下列描述正确的是(　　)‎ ‎ A．高温下，镁和铝在空气中都有抗腐蚀性 ‎ B．镁和铝都能跟稀盐酸、稀硫酸和强碱反应 ‎ C．镁在点燃条件下可以跟二氧化碳反应，铝在一定条件下可以跟氧化铁发生氧化还原反应 ‎ D．铝遇冷的浓硝酸“钝化”，镁遇冷的浓硝酸也发生“钝化”‎ - 9 -‎ ‎ 解析　镁在高温下容易燃烧，故A项错误；镁不能与强碱反应，故B项错误；铝、铁遇冷的浓硫酸、浓硝酸发生“钝化”现象，镁遇冷的浓硫酸、浓硝酸不会发生“钝化”现象，故D项错误。‎ ‎ 答案　C ‎10．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．实验中发生的化学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　红墨水柱右端上升说明反应放热，C正确。铝是一种较活泼的金属，容易被空气中的氧气所氧化变成氧化铝。通常的铝制品之所以能免遭氧化，是由于铝制品表面有一层致密的氧化铝外衣保护着。在铝箔的表面涂上硝酸汞溶液以后，硝酸汞与铝发生置换反应，生成了液态金属——汞。汞能与铝结合成合金，俗称“铝汞齐”，在“铝汞齐”表面的铝没有氧化铝保护膜的保护，很快被空气中的氧气氧化变成了白色固体氧化铝。当“铝汞齐”表面的铝因氧化而减少时，铝箔上的铝会不断溶解进入“铝汞齐”，并继续在表面被氧化，生成白色的氧化铝，最后铝箔长满白毛。故D错。‎ 答案　D ‎11．铝矾石(主要成分是Al2O3，还含有少量杂质SiO2、Fe2O3)是工业上用于炼铝的主要矿物之一，由铝矾石制取金属铝的工艺流程图如下：‎ ‎ 请回答下列有关问题：‎ ‎ (1)下列有关铝矾石以及用铝矾石炼铝的说法中，不正确的是________。‎ ‎ A．铝矾石中只含有金属氧化物 ‎ B．铝矾石与河沙含有相同的成分 - 9 -‎ ‎ C．铝矾石炼铝需要消耗电能 ‎ D．铝矾石炼铝的过程中不涉及置换反应 ‎ (2)原料A的名称是________，步骤①用到的主要玻璃仪器有________。‎ ‎ (3)滤液Ⅰ中要加入稍过量的原料B，原料B的化学式是________，步骤②反应的离子方程式为_________________________________________‎ ‎ _____________________________________________________________。‎ ‎ (4)在步骤③中________(填“能”或“不能”)用盐酸代替CO2，原因是_______________________________________________________________‎ ‎ _______________________________________________________________。‎ ‎ 解析　(1)铝矾石中含有的SiO2是非金属氧化物，故A项说法错误；河沙的主要成分为SiO2，故B项正确；电解法炼铝，必定消耗电能，C项正确；铝矾石炼铝的过程中涉及复分解反应、分解反应等，不涉及置换反应，故D项说法正确。‎ ‎ (2)原料A溶解矿石，可利用强酸，分离出不溶物SiO2，步骤①为过滤操作，使用的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、漏斗等。‎ ‎ (3)步骤②中可以加入强碱，沉淀出Fe3＋，使Al3＋转化为Al(OH)留在溶液里，通入CO2发生反应：CO2＋Al(OH)===Al(OH)3↓＋HCO；过滤得Al(OH)3沉淀，加热生成氧化铝，电解熔融的氧化铝得到铝。‎ ‎ (4)Al(OH)3也能溶于盐酸，所以不能用盐酸代替CO2气体。‎ ‎ 答案　(1)A ‎ (2)盐酸(或硫酸)　烧杯、玻璃棒、漏斗 ‎ (3)NaOH　H＋＋OH－===H2O、Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓、Al3＋＋4OH－===Al(OH) ‎ (4)不能　因为过量的盐酸会将Na[Al(OH)4]转化成AlCl3而得不到Al(OH)3沉淀 ‎12．对“铝热反应”的现象的描述：“反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒”“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。又已知Al、Fe2O3、Al2O3、Fe的熔点、沸点数据，见下表：‎ 物质 Al Fe2O3‎ Al2O3‎ Fe 熔点/℃‎ ‎660‎ ‎1 462‎ ‎2 054‎ ‎1 535‎ 沸点/℃‎ ‎2 467‎ ‎—‎ ‎(2 980)‎ ‎2 750‎ ‎(1)某同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是：该反应放热能使铁熔化，而铝的熔点比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释________(填“合理”或“不合理”)。‎ ‎(2)设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。填写下表。‎ - 9 -‎ 所用试剂 氢氧化钠溶液 实验操作及现象 有关反应的化学方程式 ‎(3)实验室欲溶解此熔融物，下列试剂中最好的是____(填序号)，理由是___‎ ‎_______________________________________________________________。‎ A．浓硫酸 B．稀硫酸 C．稀硝酸 D．NaOH溶液 解析　(1)由表中提供的熔点可知。‎ ‎(2)铝可与NaOH溶液反应产生H2，其他金属如Fe、Mg等，不具备该性质。‎ ‎(3)从既能溶解该熔融物，又不产生污染物的角度去分析。‎ 答案　(1)合理 ‎(2)取适量样品置于试管中，加入氢氧化钠溶液，有气体产生 ‎2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑‎ ‎(3)B　稀硫酸能完全溶解此熔融物，并且不造成环境污染(或浓硫酸会使铁、铝钝化；稀硝酸溶解金属时，会产生氮氧化物，污染空气；NaOH溶液不能溶解铁)‎ ‎13．铝是地壳中含量位居第一的金属元素，在我们的生活中随处可见它的身影，各种铝制品及含铝的新型材料改变着我们今天的世界，为人类生活质量的提高增添了新的色彩。那么，怎样认识铝及其化合物的性质呢？化学兴趣小组的同学进行了以下探究，请你参与他们的探究活动并解答有关问题：‎ ‎ (1)铝的化学性质的探究。铝是活泼性较强的金属，表现出较强的还原性。但铝在空气及水中都很稳定，其原因是___________________________‎ ‎ ______________________________________________________________。‎ ‎ (2)形成铝汞齐的探究。取一根宽1厘米、长10厘米的铝片，用砂纸打磨后绕成螺旋状，放入1∶2的盐酸中有气泡产生，约3分钟后取出。将上述处理后的铝片放于饱和硝酸汞溶液中约分钟，铝片表面呈灰色，将其取出用水洗净、擦干置于表面皿上，过一会可见铝片上出现__________________________现象。‎ ‎ (3)制取铝配合物的探究。取一只试管加入1 mL 1.0 mol/L AlCl3溶液，然后向其中滴加2 mL 10% NH‎4F溶液，反应的离子方程式是______________‎ ‎ ______________________________________________________________；‎ ‎ 再继续滴加1 mL 3.0 mol/L 氨水边滴边振荡试管，可观察到实验现象是____________________________________________________________‎ - 9 -‎ ‎ _____________________________________________________________。‎ ‎ (4)培养明矾晶体的探究。实验步骤是：‎ ‎ ①在烧杯中配制比室温高约‎20 ℃‎的明矾溶液，用硬纸板盖好，静置过夜。‎ ‎ ②从①的烧杯中取出两粒形状规则的小晶体并用细线系好。‎ ‎ ③再在烧杯中配制比室温约‎20 ℃‎的明矾的饱和溶液，待溶液开始自然冷却时，将②的小晶体悬挂在溶液的中央，用硬纸板盖好，静置过夜。‎ ‎ ④每天重复步骤③的操作，直到晶体长到理想大小为止。‎ ‎ 试回答：‎ ‎ 步骤②中取出的小晶体的作用是_______________________________。‎ ‎ 由于此培养晶体实验需要时间较长，该小组的同学是以家庭小实验的方式完成的，实验中的烧杯、玻璃棒他们分别是用________________________‎ ‎ 等家庭常用物品代替的。‎ ‎ 解析　(1)铝性质活泼与空气中氧气反应生成致密的氧化膜，铝是耐腐蚀金属。(3)由于Al3＋与F－生成络合物，因此溶液中无铝离子，加氨水无沉淀生成。‎ ‎ 答案　(1)铝一接触空气或氧气，其表面就立即形成一层致密的氧化膜，该氧化膜可阻止内层的铝进一步被氧化 ‎ (2)白毛(或毛刷)　(3)Al3＋＋‎6F－===AlF　溶液中无沉淀出现(或溶液澄清透明)　(4)作晶核　 玻璃杯(或碗)、筷子 ‎14．(2016·浙江理综，27)Ⅰ.化合物Mg5Al3(OH)19(H2O)4可作环保型阻燃材料，受热时按如下化学方程式分解：‎ ‎ 2Mg5Al3(OH)19(H2O)427H2O↑＋10MgO＋3Al2O3‎ ‎ (1)写出该化合物作阻燃剂的两条依据________。‎ ‎ (2)用离子方程式表示除去固体产物中Al2O3的原理____________________‎ ‎ _______________________________________________________________。‎ ‎ (3)已知MgO可溶于NH4Cl的水溶液，用化学方程式表示其原理_____________________________________________________________‎ ‎ _______________________________________________________________。‎ ‎ Ⅱ.磁性材料A是由两种元素组成的化合物，某研究小组按如图流程探究其组成：‎ - 9 -‎ ‎ 请回答：‎ ‎ (1)A的组成元素为________(用元素符号表示)，化学式为_______________________________________________________________。‎ ‎ (2)溶液C可溶解铜片，例举该反应的一个实际应用________。‎ ‎ (3)已知化合物A能与稀硫酸反应，生成一种淡黄色不溶物和一种气体(标况下的密度为‎1.518 g·L－1)，该气体分子的电子式为________。写出该反应的离子方程式________________________________。‎ ‎ (4)写出F→G反应的化学方程式__________________________________。‎ ‎ 设计实验方案探究溶液G中的主要微粒(不考虑H2O、H＋、K＋、I－)_____________________________________________________________‎ ‎ ______________________________________________________________。‎ ‎ 解析　Ⅰ.(1)由题中所给的化学方程式知，该化合物可作阻燃剂，原因在于：反应吸热降低温度，固体氧化物隔绝空气，水蒸气稀释空气。(2)因氧化镁为碱性氧化物，不溶于强碱，而氧化铝为两性氧化物，可溶于强碱，离子方程式为：Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O。(3)氯化铵为强酸弱碱盐，在水溶液中发生水解NH4Cl＋H2ONH3·H2O＋HCl，溶液呈酸性，能把氧化镁溶解：MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O。或两者相加即得：MgO＋2NH4Cl＋H2O===MgCl2＋2NH3·H2O。‎ ‎ Ⅱ.(1)根据题中的探究过程，红棕色固体B为氧化铁，与盐酸反应后生成黄色溶液C为氯化铁，氯化铁与硫氰化钾显血红色溶液D为硫氰化铁。无色气体溶于水后为酸性，与碘反应后生成无色溶液，酸性变强，说明原酸为弱酸，且具有还原性，为亚硫酸，则无色气体为二氧化硫。则原化合物中含有铁和硫元素。由2Fe～Fe2O3，得n(Fe)＝×2＝0.03 mol，m(Fe)＝‎1.680 g；所以A中硫元素的质量为m(S)＝ ‎2.960 g－‎1.680 g＝‎1.280 g，故n(S)＝0.04 mol；n(Fe)∶n(S)＝0.03 mol∶0.04 mol＝3∶4，可知A的化学式为Fe3S4。(2)因溶液C为氯化铁溶液，工业上常用于制印刷电路板；(3)根据题意Fe3S4与稀硫酸反应，生成的淡黄色不溶物为S，气体的摩尔质量为‎1.518 g·L－1×‎22.4 L·mol－1＝‎34 g·mol－1，故应为H2S，硫元素化合价升高，故产物还有Fe2＋，该气体的电子式为 - 9 -‎ ‎，反应的离子方程式为Fe3S4＋6H＋===3Fe2＋＋3H2S↑＋S。(4)H2SO3与I2反应生成H2SO4和HI，反应的化学方程式为H2SO3＋I2＋H2O===H2SO4＋2HI；检验G中主要微粒，目的在于检验SO和H2SO3的存在。方法是：取溶液G，加入过量BaCl2溶液，若产生白色沉淀，则有SO；过滤后取滤液，滴加H2O2溶液，若再产生白色沉淀，则有H2SO3。‎ ‎ 答案　Ⅰ.(1)反应吸热降低温度，固体氧化物隔绝空气，水蒸气稀释空气 ‎ (2)Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O ‎ (3)MgO＋2NH4Cl＋H2O===MgCl2＋2NH3·H2O(或NH4Cl＋H2ONH3·H2O＋HCl　MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O)‎ ‎ Ⅱ.(1)S、Fe　 Fe3S4‎ ‎ (2)制印刷电路板 ‎ (3) 　Fe3S4＋6H＋===3Fe2＋＋3H2S↑＋S ‎ (4)H2SO3＋I2＋H2O===H2SO4＋2HI　取溶液G，加入过量BaCl2溶液，若产生白色沉淀，则有SO；过滤后取滤液，滴加H2O2溶液，若再产生白色沉淀，则有H2SO3‎ - 9 -‎