2022年高一化學(xué)蘇教版必修1教學(xué)案:專題3 第一單元 第一課時(shí) 鋁及鋁合金 Word版含解析
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1、2022年高一化學(xué)蘇教版必修1教學(xué)案:專題3 第一單元 第一課時(shí) 鋁及鋁合金 Word版含解析 第一課時(shí) 鋁及鋁合金 1.鋁在金屬活動(dòng)性順序中處于什么位置?能否與稀硫酸反應(yīng),若能,寫出其反應(yīng)的化學(xué)方程式。 提示:排在氫前面,能與稀硫酸反應(yīng)放出氫氣,2Al+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2↑。 2.活潑金屬(如Zn)與酸(如鹽酸、稀硫酸)反應(yīng)的本質(zhì)是什么?用離子方程式表示。 提示:Zn+2H+===Zn2++H2↑ 3.鋁制品在生產(chǎn)、生活中有哪些用途,試各舉一例。 提示:作導(dǎo)線、作炊具、餐具等。 [新知探究] 探究1 填寫下表空白
2、,認(rèn)識(shí)鋁的物理性質(zhì)。 顏色 狀態(tài) 熔點(diǎn) 密度 導(dǎo)電導(dǎo)熱性 延展性 銀白色 固體 低 較小 良好 良好 探究2 認(rèn)識(shí)鋁的化學(xué)性質(zhì)。 (1)鋁在化學(xué)反應(yīng)中易失去電子,化合價(jià)升高,表現(xiàn)出還原性,但在空氣中能與氧氣反應(yīng)生成致密的氧化膜,有良好的抗腐蝕性。 (2)完成下列反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式。 [必記結(jié)論] 1.鋁及其主要化合物間的轉(zhuǎn)化 2.鋁與強(qiáng)堿溶液(如NaOH溶液)反應(yīng)的實(shí)質(zhì) 該反應(yīng)經(jīng)過了如下過程: (1) (2)2Al(OH)3+2NaOH===2NaAlO2+4H2O(復(fù)分解反應(yīng)) 總反應(yīng)式為:2Al+2NaOH+2H2O===2
3、NaAlO2+3H2↑(氧化還原反應(yīng)) 可見,鋁置換出的H2其實(shí)來自H2O中的H,鋁之所以和強(qiáng)堿溶液反應(yīng),是因?yàn)殇X和水反應(yīng)生成難溶于水的Al(OH)3,Al(OH)3是兩性氫氧化物,能與強(qiáng)堿反應(yīng)生成可溶性鹽,即Al和H2O反應(yīng)生成的Al(OH)3立即與強(qiáng)堿反應(yīng)而溶解,使得鋁能不斷地與水接觸而反應(yīng),而且該反應(yīng)為放熱反應(yīng),反應(yīng)速率變快。 [成功體驗(yàn)] 1.鋁制器能夠盛放的物質(zhì)是( ) A.KOH溶液 B.濃硫酸 C.NaOH溶液 D.稀硫酸 解析:選B 常溫下Al與KOH溶液,NaOH溶液,稀硫酸都能反應(yīng)生成H2,但遇濃H2SO4鋁會(huì)鈍化,故常溫下鋁制器皿能盛放濃H2S
4、O4。 2.(好題共享·選自魯科版教材P124·T2)鋁熱反應(yīng)不僅被用于焊接鋼軌,而且還常用于冶煉熔點(diǎn)較高的金屬如釩、鉻、錳等。 (1)試從鋁粉與氧化鐵之間的反應(yīng)出發(fā),思考鋁熱反應(yīng)為什么可以被用來冶煉這些金屬。 (2)請(qǐng)配平下列用鋁熱反應(yīng)原理冶煉金屬釩和鈷的反應(yīng)的化學(xué)方程式,指出哪些物質(zhì)是還原劑、哪些物質(zhì)是氧化劑,并計(jì)算生成1 mol各種金屬分別需要純鋁的質(zhì)量。 V2O5+Al——Al2O3+V Co3O4+Al——Al2O3+Co 解析:3V2O5+10Al 5Al2O3+6V 270 g 6 mol m(Al)
5、 1 mol 解得:m(Al)=45 g。 3Co3O4+8Al4Al2O3+9Co 216 g 9 mol m(Al) 1 mol m(Al)=24 g。 答案:(1)鋁具有強(qiáng)還原性,且該反應(yīng)過程中放出大量的熱。 (2)3V2O5+10Al5Al2O3+6V。氧化劑:V2O5,還原劑:Al,生成1 mol V需45 g鋁。 3Co3O4+8Al4Al2O3+9Co。氧化劑:Co3O4,還原劑:Al,生成1 mol Co需24 g鋁。 [新知探究] 探究 鋁合金的概念
6、、特點(diǎn)和用途。 (1)概念:鋁和其他金屬(或非金屬)熔合而成的混合物。 (2)特點(diǎn):密度小,強(qiáng)度高,抗腐蝕能力強(qiáng),塑性好。 (3)用途:①可用于建筑外墻材料及房屋的門窗。 ②可制造汽車車輪骨架和飛機(jī)構(gòu)件。 ③可用于制造電子元件。 [必記結(jié)論] 1.鋁及其合金的用途 (1)與其他金屬(或非金屬)熔合形成鋁合金,鋁的合金具有密度小、強(qiáng)度高、塑性好、制造工藝簡單、成本低、抗腐蝕能力強(qiáng)等特點(diǎn),主要用于建筑業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)以及電子行業(yè)。鋁合金可做建筑外墻材料及房屋的門窗,可制成汽車車輪骨架和飛機(jī)構(gòu)件,還可用于制造電子元件等。 (2)利用其導(dǎo)電性,制造電線,電器元件等。 (3)利
7、用其強(qiáng)的還原性,冶煉熔點(diǎn)高的金屬,焊接鋼軌等。 2.使用鋁制品應(yīng)注意的問題 (1)鋁制品耐用是因?yàn)楸砻嬗兄旅艿难趸X保護(hù)膜,Al2O3是兩性氧化物,既可以與酸反應(yīng)又可以與堿反應(yīng),所以鋁制品不宜盛放顯酸性或堿性的物質(zhì)。 (2)含氯化鈉的物質(zhì)不能用鋁制品盛放。這是因?yàn)殇X制品表面雖然有致密的氧化膜保護(hù)層,但若遇到氯化鈉溶液,其中的氯離子會(huì)破壞氧化膜的結(jié)構(gòu),加速鋁制品的腐蝕。因此,鋁制品不宜用來長時(shí)間盛放咸菜等腌制食品。 [成功體驗(yàn)] 3.(好題共享·選自魯科版教材P123·T1)把以下左欄列舉的金屬的用途與右欄列舉的有關(guān)金屬的性質(zhì)用線連起來。 A.金可制成比紙還薄的金箔 ①
8、導(dǎo)電性 B.生活用鐵鍋 ②導(dǎo)熱性 C.用鐵回收照相定影廢液中的銀 ③延展性 D.用銅制作印刷電路 ④還原性 答案:A—③ B—② C—④ D—① ———————————————[關(guān)鍵語句小結(jié)]———————————————— 1.鋁是一種既可以與酸反應(yīng)又可以與堿溶液反應(yīng)的金屬。例如:Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑,2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑。 2.在常溫下,鋁遇濃硝酸、濃硫酸時(shí)會(huì)在表面生成致密的氧化膜而發(fā)生鈍化。 3.工業(yè)上常用鋁粉還原一些金屬
9、氧化物,這類反應(yīng)被稱為鋁熱反應(yīng)。例如:Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe。 4.鋁合金是由金屬鋁與其他金屬(或非金屬)熔合而成的。 分析依據(jù):2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑ 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ 反應(yīng)物的量 生成H2的體積關(guān)系 等物質(zhì)的量的鋁足量鹽酸足量NaOH溶液 =1∶1 等物質(zhì)的量的鹽酸和NaOH 足量的鋁 = 一定量的鋁鹽酸不足NaOH過量(nHCl=nNaOH) <<1 nHCl∶nNaOH=3∶1 VHCl(H2)=VNaOH(H2) [例1] 取兩份鋁片,第一份與足量鹽酸反應(yīng),
10、第二份與足量燒堿溶液反應(yīng),同溫同壓下放出相同體積的氣體,則消耗的HCl和NaOH的物質(zhì)的量之比為( ) A.1∶1 B.2∶1 C.3∶1 D.1∶3 解析:選C 鋁與鹽酸和燒堿溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑,2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑,當(dāng)生成等體積氣體時(shí)消耗HCl、NaOH的物質(zhì)的量之比為3∶1。 鋁與強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液反應(yīng)放出氫氣的實(shí)質(zhì)都是:AlAl3+,2H+H2↑,所以無論是鋁和酸反應(yīng)還是和堿反應(yīng),Al和H2的關(guān)系都是2Al~3H2。 在例1中: (1)兩份鋁片的質(zhì)量之比是_______
11、_。 (2)若兩份鋁片在反應(yīng)時(shí),消耗等物質(zhì)的量的HCl和NaOH,則生成氫氣的體積比為________。 解析:(1)因?yàn)辂}酸和燒堿溶液都是足量的,鋁片將全部參加反應(yīng),生成等體積的氣體時(shí),根據(jù)反應(yīng)的方程式可知兩份鋁片的量相等,即其質(zhì)量之比為1∶1。 (2)可設(shè)消耗HCl和NaOH的物質(zhì)的量都為a mol,根據(jù)反應(yīng)方程式可得與a mol鹽酸反應(yīng)生成氫氣 mol,與a mol NaOH反應(yīng)生成氫氣 mol,故生成氫氣的體積比為 mol: mol=1∶3。 答案:(1)1∶1 (2)1∶3 [例2] 下列各組物質(zhì)中能發(fā)生鋁熱反應(yīng)的是( ) A.Al粉和FeO粉末 B.木炭粉和C
12、uO粉末 C.Al粉和MgO粉末 D.Al粉和稀鹽酸 解析:選A 鋁熱反應(yīng)是鋁與金屬氧化物間的反應(yīng),B中無鋁粉,錯(cuò)誤;D中無金屬氧化物,錯(cuò)誤;C中雖然是鋁粉與金屬氧化物的混合物,但Al不如Mg活潑,兩者也不能發(fā)生鋁熱反應(yīng)。 (1)鋁熱反應(yīng)是放熱反應(yīng),但要高溫引發(fā)。 (2)因?yàn)殇X有較強(qiáng)的還原性,因此鋁能將比它還原性弱的金屬從其氧化物中還原出來,如MnO2、V2O5等,但還原性比鋁強(qiáng)的金屬的氧化物與鋁不能發(fā)生鋁熱反應(yīng),如MgO等。 對(duì)“鋁熱反應(yīng)”的現(xiàn)象有這樣的描述:反應(yīng)放出大量的熱,并發(fā)出耀眼的光芒。紙漏斗的下部被燒穿,有熔融物落入沙中。又已知Al、Fe2O3、Al2O3、Fe
13、的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)數(shù)據(jù)如下表所示: 物質(zhì) Al Fe2O3 Al2O3 Fe 熔點(diǎn)/℃ 660 1 462 2 054 1 535 沸點(diǎn)/℃ 2 467 - 2 980 2 750 (1)某同學(xué)推測(cè),鋁熱反應(yīng)所得到的熔融物應(yīng)是鐵鋁合金。 理由是:該反應(yīng)放熱能使鐵熔化,而鋁的熔點(diǎn)比鐵低,此時(shí)液態(tài)的鐵和鋁熔合形成鋁合金,你認(rèn)為他的解釋是否合理? 答:______(填“合理”或“不合理”)。 (2)設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)方案,證明上述所得的塊狀熔融物中含有金屬鋁。填寫下列表格: 所用試劑 氫氧化鈉溶液 實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象 有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式 解析:本題是有
14、關(guān)金屬物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)綜合應(yīng)用的類型題,鋁熱反應(yīng)產(chǎn)物應(yīng)是鐵鋁合金。因?yàn)殍F的熔點(diǎn)低于鋁的沸點(diǎn),同時(shí)根據(jù)鋁能與堿發(fā)生反應(yīng)來鑒別Al。 答案:(1)合理 (2)取適量樣品置于試管中,加入氫氧化鈉溶液,有氣體產(chǎn)生 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ [課堂雙基落實(shí)] 1.下列物質(zhì)中,屬于合金的是( ) A.硬鋁 B.鋁箔 C.冰晶石 D.水銀 解析:選A 合金是由兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合在一起而形成的具有金屬特性的物質(zhì)。硬鋁是由Al、Cu、Mg、Mn、Si等形成的合金,鋁箔是Al,
15、冰晶石是一種化合物,水銀是Hg。 2.用鋁箔包裝0.1 mol Na,用針扎出一些小孔,放入水中,完全反應(yīng)后,用排水集氣法收集產(chǎn)生的氣體,則收集到的氣體為(標(biāo)準(zhǔn)狀況)( ) A.O2與H2的混合氣體 B.1.12 L的H2 C.大于1.12 L的H2 D.小于1.12 L的H2 解析:選C 0.1 mol Na與水反應(yīng)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的H2 1.12 L,Na與水反應(yīng)還生成NaOH,Al與NaOH溶液反應(yīng)也產(chǎn)生H2,故收集到的H2應(yīng)大于1.12 L。 3.(xx·大慶高一檢測(cè))Al溶于NaOH溶液中,4 mol Al失去的電子全被水獲得。作為氧化劑的H2O的物質(zhì)
16、的量為( ) A.1 mol B.3 mol C.4 mol D.6 mol 解析:選D 4 mol Al失去的電子數(shù)為12 mol,根據(jù)電子守恒可知,1 mol H2O被還原,得到2 mol電子,所以轉(zhuǎn)移12 mol電子,需6 mol水作氧化劑。 4.Mg、Al兩種金屬分別跟相同體積、相同濃度的稀H2SO4反應(yīng),同溫同壓下生成氫氣的體積相同,則Mg、Al兩種金屬之間的量的關(guān)系一定正確的是( ) A.兩個(gè)反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等 B.加入鎂、鋁的質(zhì)量比為4∶3 C.金屬溶解的物質(zhì)的量相等 D.加入的兩種金屬的質(zhì)量不等 解析:選A 由反應(yīng)可知:2H+~H2~2e-,生成氫
17、氣的體積相同,則兩反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目一定相等,A正確;無法確定加入金屬的質(zhì)量,故B、D錯(cuò)誤;由反應(yīng)方程式可得:Mg~H2,2Al~3H2,故金屬溶解的物質(zhì)的量不等,C錯(cuò)誤。 5.向一鋁制的易拉罐內(nèi)充滿CO2氣體,然后向罐內(nèi)注入足量NaOH溶液,立即用膠布嚴(yán)封罐口,一段時(shí)間后,罐壁內(nèi)凹而癟,而再過一段時(shí)間,癟了的罐壁重新鼓起,解釋上述變化的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象: (1)罐壁內(nèi)凹而癟的原因:________________,化學(xué)反應(yīng)方程式:____________________。 (2)罐壁重新鼓起的原因:________________,化學(xué)反應(yīng)方程式:____________________。
18、解析:向充滿CO2的易拉罐內(nèi)注入足量NaOH溶液,首先CO2與NaOH溶液反應(yīng)生成Na2CO3,使得罐內(nèi)氣壓小于外界大氣壓,故過一段時(shí)間后,罐壁內(nèi)凹而癟;再過一段時(shí)間后,因?yàn)檫^量的NaOH與鋁罐反應(yīng)生成H2,使罐內(nèi)氣壓大于外界大氣壓,故癟了的罐壁重新鼓起。 答案:(1)因?yàn)镃O2與NaOH溶液反應(yīng)生成Na2CO3,使得罐內(nèi)氣壓小于外界大氣壓 2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O (2)因?yàn)檫^量的NaOH溶液與鋁罐反應(yīng)生成H2,使罐內(nèi)氣壓大于外界大氣壓 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2 1.下列有關(guān)敘述不正確的是( ) A.鋁元素在地殼中的含量高
19、,儲(chǔ)量豐富 B.鋁容易形成致密的氧化膜,抗腐蝕性能好 C.鋁化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,常溫下不與任何酸堿反應(yīng) D.鋁的冶煉技術(shù)基本成熟,可以大量生產(chǎn) 解析:選C 鋁是一種活潑金屬,常溫下可與鹽酸、NaOH溶液等發(fā)生反應(yīng),C項(xiàng)錯(cuò)誤。 2.世界衛(wèi)生組織把鋁確定為食品污染源之一,而加以控制使用。鋁在下列應(yīng)用時(shí)應(yīng)加以控制的是( ) ①制鋁合金?、谥齐娋€?、壑拼毒摺、茔y色漆顏料 ⑤明礬凈水?、廾鞯\與蘇打制食品膨松劑 ⑦易拉罐?、嘤肁l(OH)3凝膠制胃舒平藥片?、岚b糖果和小食品 A.③⑤⑧⑨ B.①②⑥⑧⑨ C.③④⑤⑨ D.③⑤⑥⑦⑧⑨ 解析:選D 因
20、為鋁是食品污染源之一,所以在與人的飲食、醫(yī)療有關(guān)的應(yīng)用中要加以控制。故選D。 3.將5.4 g Al投入到200.0 mL 2.0 mol·L-1的某溶液中有氫氣產(chǎn)生,充分反應(yīng)后金屬有剩余,該溶液可能為( ) A.濃HNO3 B.Ba(OH)2溶液 C.H2SO4溶液 D.HCl溶液 解析:選D 題中可應(yīng)用的信息主要有:①5.4 g Al,②200.0 mL 2.0 mol·L-1溶液,③產(chǎn)生氫氣,④Al有剩余。解答該題時(shí),利用上面的信息對(duì)每個(gè)選項(xiàng)進(jìn)行分析,最后找出答案。應(yīng)特別注意鋁與酸、堿反應(yīng)都有H2產(chǎn)生,但與濃HNO3反應(yīng)不產(chǎn)生H2,A項(xiàng)與信息③不符;B項(xiàng)堿過量,與信息④不符
21、;C項(xiàng)酸過量,與信息④不符;D項(xiàng)酸不足量則金屬有剩余。 4.等體積、等物質(zhì)的量濃度的硫酸、氫氧化鈉溶液分別放在甲、乙兩燒杯中,各加等質(zhì)量的鋁,生成氫氣的體積比為5∶6,則甲、乙兩燒杯中的反應(yīng)情況可能分別是( ) 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:選B 某物質(zhì)的量的硫酸(甲)和氫氧化鈉(乙)溶液分別與等質(zhì)量的鋁反應(yīng),生成氫氣體積比即物質(zhì)的量之比為n(甲)∶n(乙)=5∶6。 甲:2Al+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2↑, mol 5 mol 5 mol 乙:2Al+
22、2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ 4 mol 4 mol 6 mol 如果加入的鋁都為4 mol,硫酸和NaOH溶液中含溶質(zhì)物質(zhì)的量都為5 mol,則甲中鋁過量4 mol- mol= mol, 乙中氫氧化鈉過量5 mol-4 mol=1 mol。 5.把鋁粉和Fe3O4粉末配成鋁熱劑,并均分成兩份。第一份在高溫下恰好完全反應(yīng),然后將生成物與足量鹽酸充分反應(yīng);第二份直接加入足量的氫氧化鈉溶液使之充分反應(yīng),前后兩種情況下生成的氣體在相同狀況下的體積比是( ) A.1∶1 B.9∶8 C.3∶4
23、 D.4∶3 解析:選C 鋁粉與Fe3O4在高溫下的反應(yīng)方程式:8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe,第一份恰好完全反應(yīng),則可設(shè)每份鋁熱劑中鋁粉8 mol,F(xiàn)e3O4粉末3 mol。第一份中生成Fe為9 mol,與鹽酸反應(yīng)生成Fe2+,轉(zhuǎn)移18 mol e-,生成H2 9 mol。第二份只有鋁粉與NaOH溶液反應(yīng),8 mol鋁粉轉(zhuǎn)移24 mol e-,生成H2為12 mol。故前后兩種情況生成H2的體積比為3∶4。 6.一定質(zhì)量的鋁鐵合金溶于足量的NaOH溶液中,完全反應(yīng)后產(chǎn)生3.36 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體;用同樣質(zhì)量的鋁鐵合金完全溶于足量的鹽酸中,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生5.6 L的氣體,則
24、該合金中鋁、鐵的物質(zhì)的量之比為( ) A.1∶1 B.2∶5 C.3∶2 D.3∶5 解析:選A 將鋁鐵合金溶于NaOH溶液中時(shí),只有鋁參與反應(yīng),而鐵不反應(yīng),此時(shí)生成的3.36 L(即0.15 mol)氫氣是由反應(yīng)2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑生成的,故合金中n(Al)=0.15 mol×=0.1 mol;當(dāng)同樣質(zhì)量的合金與鹽酸反應(yīng)時(shí),鋁參與反應(yīng)生成的H2為0.15 mol,則由Fe置換出的n(H2)=0.25 mol-0.15 mol=0.1 mol,即合金中含F(xiàn)e的物質(zhì)的量也為 0.1 mol。 7.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
25、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HCl、NaOH溶液反應(yīng),所得H2的體積之比是________。 (2)足量的兩份鋁分別投入到等體積、等物質(zhì)的量濃度的HCl、NaOH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 mol·L-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(cè)得生成的氣體體積比為
26、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
27、(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↑??梢姰?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 mol·L-1×
28、0.1 L 0.15 mol =0.3 mol 則Al與NaOH反應(yīng)生成的H2為0.15 mol×2=0.3 mol。 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ 2×27 g=54 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 8.某學(xué)習(xí)小組用如圖所示裝置測(cè)定鋁鎂合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和鋁的相對(duì)原子質(zhì)量。 (1)A中試劑為________。 (2)實(shí)驗(yàn)前,先將鋁鎂合金在
29、稀酸中浸泡片刻,其目的是___________________________。 (3)檢查氣密性,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滴加足量試劑。上述操作的順序是________(填序號(hào));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a g,測(cè)得氫氣體積為b mL(已換
30、算為標(biāo)準(zhǔn)狀況),B中剩余固體的質(zhì)量為c g,則鋁的相對(duì)原子質(zhì)量為________________。 解析:(1)觀察實(shí)驗(yàn)裝置圖可知是用量氣法完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,故A中應(yīng)盛放NaOH溶液,在B中發(fā)生2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2的反應(yīng)。(2)目的是除去鋁鎂合金表面的氧化膜。(3)正確讀數(shù)除平視外還應(yīng)使C中氣體的壓強(qiáng)與外界大氣壓相等,即使D與C的液面相平。 (5)據(jù)2Al ~ 3H2 2 mol 3 mol 得M(Al)=。 答案:(1)NaOH溶液 (2)除去鋁鎂合金表面的氧化膜 (3)①④③② 使
31、D和C的液面相平 (4)2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2 (5) 9.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): (1)若取a g樣品,向其中加入足量的NaOH溶液,測(cè)得生成的氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況,下同)體積為b L。 反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________________________。 樣品中鋁的質(zhì)量是______________g。 (2)若取a g樣品加高溫,恰好完全反應(yīng),該反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________________________________
32、________________________, 氧化鐵與鋁的質(zhì)量比為__________________。 (3)待(2)中反應(yīng)產(chǎn)物冷卻后,加入足量鹽酸,測(cè)得生成的氣體體積為c L,該氣體與(1)中所得氣體的體積比 c∶b=________。 解析:(1)樣品中的Fe2O3不與NaOH溶液反應(yīng),而鋁能與NaOH溶液反應(yīng): 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ 54 g 67.2 L m(Al) b L m(Al)== g (2)發(fā)生的反應(yīng)為:2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe,由此可判斷Fe2O3與鋁的質(zhì)量比為80∶27。 (3)從鋁熱反應(yīng)的化學(xué)方程式可以看出,鋁與鐵的物質(zhì)的量是相等的,但在與酸的反應(yīng)中,鋁的價(jià)態(tài)升高升到+3價(jià),鐵的價(jià)態(tài)升高到+2價(jià),因此c∶b=2∶3。 答案:(1)2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ (2)Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3 80∶27 (3)2∶3
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